Lesnická a dřevařská fakulta. Ústav základního zpracování dřeva

Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně Lesnická a dřevařská fakulta Ústav základního zpracování dřeva

Obvodový plášť masivní dřevostavby systému KLH

DIPLOMOVÁ PRÁCE

2008/2009

Bc. Miroslav Svrčina

Zadávací list

Prohlášení Prohlašuji, že jsem diplomovou práci na téma: Obvodový plášť masivní dřevostavby systému KLH zpracoval sám a uvedl jsem všechny použité prameny. Souhlasím, aby moje diplomová práce byla zveřejněna v souladu s § 47b Zákona č.111/1998 Sb., o vysokých školách a uložena v knihovně Mendelovy zemědělské a lesnické univerzity v Brně, zpřístupněna ke studijním účelům ve shodě s Vyhláškou rektora MZLU o archivaci elektronické podoby závěrečných prací.

Autor kvalifikační práce se dále zavazuje, že před sepsáním licenční smlouvy o využití autorských práv díla s jinou osobou (subjektem) si vyžádá písemné stanovisko univerzity o tom, že předmětná licenční smlouva není v rozporu s oprávněnými zájmy univerzity a zavazuje se uhradit případný příspěvek na úhradu nákladů spojených se vznikem díla dle řádné kalkulace.

V Brně, dne:........................................podpis studenta……………………………….

Poděkování Na tomto místě bych rád poděkoval všem, kteří mi byli oporou při vypracování této diplomové práce. Zvláštní poděkování patří vedoucí diplomové práce Doc. Dr. Ing. Zdeňce Havířové za konzultace, cenné rady a vedení při zpracování diplomové práce.

ABSTRAKT Bc. Miroslav Svrčina Obvodový plášť masivní dřevostavby

Tato

pláště

systému KLH

solid timber constructions

Abstrakt

Abstrakt

práce

technickými

External cladding of the KLH system

se

zabývá

parametry

dřevostaveb

tepelně

This thesis deals with thermo-technical

obvodového

parameters of the external cladding of the

s konstrukčním

solid

timber

buildings

exploiting

systémem z vrstvených lepených panelů

constructional system based on the use of

KLH. Jsou v ní srovnávány různé

the cross laminated timber boards KLH.

varianty skladeb stěn a jejich vliv na

The work compares various versions of the

tepelně technické parametry. Součástí

wall compositions and their influence on

práce je také měření vlhkosti KLH

the thermo-technical parameters. The work

panelu

v obvodovém

also includes the measurement of moisture

plášti na stavbě. Naměřené výsledky

on a panel built into the external cladding

jsou

of a building. The results gained by the

zabudovaného

porovnány

s teoretickým

výpočtovým modelem.

measurement

are

compared

theoretical calculating model.

Klíčová slova:

Key words:

křížem vrstvené dřevo,

cross laminated timber,

KLH, vlhkost dřeva,

KLH, wood moisture,

difuze vodních par

water vapour diffusion

with

OBSAH 1 Úvod………………………………………………………….………….........

8

2 Cíl……………………………………………………………………..........…

9

3 Metodika………………………………………….……….……….................

10

4 Současný stav řešené problematiky……………………………..............…..

11

4.1 Dřevo a jeho specifické vlastnosti……….…………………..............….

11

4.1.1 Vlhkost dřeva………………………………………...….............…

11

4.1.2 Hystereze sorpce………………………………………...........…...

12

4.1.3 Vlhkost zabudovaného dřeva…………………………...........……

12

4.1.4 Tepelná vodivost………………………………………....…...…...

12

4.1.5 Trvanlivost……………………………………………...........…...

13

4.1.6 Pevnost…………………………………………………….......…..

13

4.1.7 Dotvarování dřeva………………………………………….......….

13

4.2 Požadavky na obvodový plášť dřevostavby……..…………….....……..

14

4.2.1 Obecné požadavky na stavby………………………………….......

14

4.2.2 Tepelně technické požadavky na obvodový plášť dřevostavby……

16

4.2.2.1 Nejnižší vnitřní povrchová teplota a teplotní faktor………...

16

4.2.2.2 Součinitel prostupu tepla…………………………………….

17

4.2.2.3 Zkondenzovaná vodní pára uvnitř konstrukce……………....

18

4.2.2.4 Roční bilance kondenzace a vypařování vodní páry uvnitř konstrukce…………………………………....……............…

18

4.2.3 Vyhodnocení požadavků na šíření vlhkosti konstrukcí podle ČSN 73 0540…………………………………………………........

18

4.2.4 Návrh metodiky hodnocení požadavku 1………………...………..

19

4.3 Dřevostavby a jejich rozdělení………………………..………........……

20

5 Materiály…………………………..…………………………………....…….

21

5.1 Obvodový plášť dřevostavby v systému KLH………..…….....…….......

21

5.1.1 KLH panel…………………………………………………...……..

21

5.1.2 Princip skladby obvodového pláště s KLH panelem…....……...….

21

5.1.3 Specifické vlastnosti konstrukčního systému KLH……………......

22

5.2 Materiály referenčních skladeb…………………………………….........

23

5.2.1 Rozdělení ……………………………………………........……….

23

5.2.2 Popis materiálů…………………………………….........…………

24

6

6 Posouzení referenčních skladeb……........................................................…..

26

6.1 Metodika posouzení referenčních skladeb…………….........……………

26

6.2 Výsledky posouzení tepelně technických parametrů referenčních skladeb……………………..........…………………………………….…

26

6.3 Vyhodnocení tepelně technických parametrů referenčních skladeb.........

53

7 Měření vlhkosti dřeva na stavbě …............................................................…

55

7.1 Materiály obvodového pláště měřené stavby……………….......……….

55

7.2 Metodika měření vlhkosti KLH panelu na stavbě……………........…….

56

7.3 Metodika vyhodnocení dat………………………………….......……….

59

7.3.1 Základní vyhodnocení.......................................................................

59

7.3.2 Srovnání průměrných hodnot s výpočtem.........................................

60

7.3.3 Výpočet teoretického průběhu vlhkosti a grafické srovnání s naměřeným průběhem....................................................................

61

7.4 Výsledky měření a základní vyhodnocení dat...........................................

64

7.5 Výsledky srovnání průměrné naměřené vlhkosti za jednotlivá období s vlhkostí vypočtenou....................................................................

70

7.6 Výsledky srovnání teoretického průběhu vlhkosti s naměřeným průběhem...................................................................................................

72

8 Diskuse…………………………………………………………..………….....

77

8.1 Srovnání parametrů referenčních skladeb..................................................

77

8.2 Výsledky měření........................................................................................

78

8.3 Srovnání průměrných výsledků s výpočtem..............................................

79

8.4 Srovnání teoretického průběhu vlhkosti s naměřeným průběhem.............

79

8.5 Souvislosti mezi výsledky teoretického posouzení a měření.....................

80

9 Závěr…………………………………………………………………….….....

81

10 Summary……………………………………………………………...…...…

83

11 Seznam použitých zdrojů...............................................................................

84

12 Seznam obrázků..............................................................................................

87

13 Seznam tabulek...............................................................................................

88

14 Seznam grafů..................................................................................................

88

15 Seznam příloh.................................................................................................

88

16 Použitý software.............................................................................................

88

Přílohy

7

1 ÚVOD Stavby ze dřeva si lidé staví od nepaměti. Zvláště ve městech však byly časem dřevěné stavby vytlačeny zděnými především z důvodu obav o požární bezpečnost. Díky technickému pokroku, který nám na jedné straně umožnil lépe využít konstrukčních vlastností dřeva a na druhé straně v nás evokuje touhu po návratu k tradičním hodnotám, se v dnešní moderní době ke stavbám ze dřeva vracíme. V ČR byla tradice stavění ze dřeva téměř úplně přerušena a nadšenci v tomto oboru začínali po jeho znovuzrození zcela od začátku. V rané fázi renesance dřevostaveb u nás se jejich konstruktéři museli více spoléhat na to, co viděli v zahraničí než na své odborné znalosti a zkušenosti. V současnosti se obor dřevostaveb úspěšně rozvíjí a opírá se o první dlouhodobější zkušenosti a znalosti konstruktérů a projektantů. Avšak ani v dnešní době ještě není zcela samozřejmostí komplexní posouzení tepelně technických parametrů obvodového pláště dřevostavby, zejména pak v oblasti vyhodnocování vlivu kondenzace na bezpečnost konstrukce. Pro zájemce o dřevostavbu je většinou, kromě ceny, jediným měřítkem pro výběr konstrukčního systému součinitel prostupu tepla. Posouzení tepelně technických parametrů různých variant obvodového pláště dřevostavby je tedy důležitým krokem osvěty v tomto oboru, který by měl ukázat, že cena není jediným kritériem, podle kterého se dá dřevostavba hodnotit.

8

2 CÍL Cílem práce je posouzení tepelně vlhkostního chování obvodového pláště masivní dřevostavby systému KLH. V práci budou posouzeny různé varianty obvodového pláště vycházející především ze skladeb používaných v ČR. Tepelně technické a vlhkostní parametry těchto referenčních skladeb budou vyhodnoceny pomocí programu Teplo 2007 a vzájemně porovnány. Na vybrané stavbě bude provedeno měření vlhkosti konstrukčního panelu KLH zabudovaného v obvodovém plášti. Výsledky měření budou porovnány s výpočtovým modelem. Výsledkem práce může být zjištění rozdílu mezi výpočtovým modelem a skutečným chováním obvodového pláště zmíněného systému.

9

3 METODIKA Bude popsán konstrukční systém KLH a materiály obvodového pláště dřevostavby v tomto systému. Budou nadefinovány různé varianty skladeb obvodového pláště s přihlédnutím k materiálům používaným v ČR. Navržené referenční skladby budou posouzeny programem TEPLO 2007 a jejich tepelně technické a vlhkostní parametry budou vzájemně porovnány. Na vybrané stavbě bude provedeno měření vlhkosti KLH panelu zabudovaného v obvodovém plášti. Naměřená data budou statisticky a graficky vyhodnocena. Za vybraná období budou podle průměrných naměřených okrajových podmínek vypočteny parciální tlaky vodní páry a teplota v měřeném místě konstrukce. Na základě parciálních tlaků a teploty bude z nomogramu určena vlhkost dřeva, která bude porovnána s průměrnou naměřenou vlhkostí za dané období. Podle naměřených okrajových podmínek bude vytvořen výpočtový model teoretického průběhu vlhkosti v čase a tento model bude porovnán s naměřeným průběhem vlhkosti v referenčním místě.

10

4 SOUČASNÝ STAV ŘEŠENÉ PROBLEMATIKY 4.1 Dřevo a jeho specifické vlastnosti Dřevo je přirozený organický materiál složený z buněk. Je kompozitem vytvořeným z celulozy, hemicelulozy, ligninu a doprovodných látek. Dřevo je anizotropní materiál. To znamená, že vykazuje různé vlastnosti nejen u různých dřevin, ale i v různých anatomických směrech nebo při různých vlhkostních stavech.

4.1.1 Vlhkost dřeva Dřevo je při svém růstu závislé na vodě. Jeho anatomická struktura je uzpůsobena tak, aby umožňovala transport a skladování vody. „Voda je ve dřevě přítomná vždy a její množství ovlivňuje téměř všechny jeho vlastnosti. Vlhkost se vyjadřuje podílem hmotnosti vody ke hmotnosti dřeva v absolutně suchém stavu – absolutní vhkost Wabs, nebo podílem hmotnosti vody ke hmotnosti mokrého dřeva – relativní vlhkost Wrel. Absolutní a relativní vlhkost se nejčastěji vyjadřuje v procentech.“ (Horáček 2001) Z hlediska uložení ve dřevě můžeme vodu rozdělit na chemicky vázanou, vázanou a volnou. Chemicky vázaná voda je součástí chemických sloučenin. Nelze ji ze dřeva odstranit sušením, ale pouze spálením. Její celkové množství představuje 2 % sušiny dřeva. Voda vázaná se nachází v buněčných stěnách. Ve dřevě se v průměru vyskytuje při vlhkostech 0-30 %. Při charakteristice fyzikálních a mechanických vlastností má největší a zásadní význam. Voda volná vyplňuje ve dřevě lumeny buněk a mezibuněčné prostory. Vyskytuje se ve dřevě při vlhkostech nad 30 % a na fyzikální a mechanické vlastnosti má podstatně menší vliv než voda vázaná. (Horáček 2001)

Významné vlhkostní stavy (Holan 2006) 8 –10 % stav vlhkostní rovnováhy v klimatizovaném interiéru 10 – 12 % stav vlhkostní rovnováhy ve vytápěném interiéru > 12 % dřevo začíná být zajímavé pro dřevokazný hmyz > 20 % minimální vlhkost potřebná pro vyklíčení spor dřevokazných hub 25 – 30 % mez hygroskopicity - dřevo obsahuje maximum vody vázané.

11

4.1.2 Hystereze sorpce u dřeva Dřevo je hygroskopický materiál, který neustále přizpůsobuje svoji vlhkost podle prostředí. Při vyrovnání vlhkosti dřeva s vlhkostí prostředí, ve kterém je dřevo umístěno, dochází ve dřevě ke stavu vlhkostní rovnováhy. Je-li absolutně suché dřevo vystaveno působení prostředí o konstantní teplotě a vzduchu nasyceného vodními parami, začne dřevo poutat vodu procesem zvaným adsorpce, obrácený děj se nazývá desorpcí. Rovnovážná vlhkost dřeva se u adsorpce a desorpce liší. Tento jev se nazývá sorpční hystereze. Velikost hystereze sorpce se vyjadřuje poměrem RVDadsorpce/RVDdesorpce, který je pro rozpětí relativní vzdušné vlhkosti φ=2090 % poměrně konstantní. Podle literárních údajů kolísá v rozmezí 0,8-0,9. Při φ<20 % a φ>90 % se rozdíl mezi adsorpcí a desorpcí ztrácí. (Horáček 2008)

4.1.3 Vlhkost zabudovaného dřeva Podle nyní již neplatné ČSN 73 1701 Navrhovanie drevených stavebných konštrukcií se rozlišovaly podle vlhkosti zabudovaného dřeva dva druhy expozice: Chráněná expozice - prostředí chráněné proti přímému působení vlhkosti, ve kterém absolutní vlhkost dřeva nepřekročí 18 % (např. expozice uvnitř budovy se suchým provozem, větrané střešní prostory apod.). Nechráněná expozice - prostředí kde absolutní vlhkost dřeva může být větší než 18 % (prostředí o vysoké relativní vlhkosti, vnější expozice apod.).

Podle současně platné ČSN 73 1702 - Navrhování, výpočet a posuzování dřevěných stavebních konstrukcí, která je v souladu s Eurokódem 5, jsou dřevěné konstrukční materiály podle rovnovážné vlhkosti zařazeny do těchto tříd použití: Třída použití 1 - vlhkost dřeva 5 až 15%. U většiny jehličnatých druhů dřeva není překročena střední rovnovážná vlhkost 12 %. Třída použití 2 - vlhkost dřeva 10 až 20%. U většiny jehličnatých druhů dřeva není překročena střední rovnovážná vlhkost 20 %. Třída použití 3 - vlhkost dřeva 12 až 24%. 4.1.4 Tepelná vodivost Tepelná vodivost je charakterizována koeficientem tepelné vodivosti λ. Ten vyjadřuje množství tepla, které proteče jednotkovou plochou za jednotku času, při

12

jednotkovém gradientu teploty. Hodnoty koeficientu tepelné vodivosti uvedené v tab. 1 ukazují, že dřevo je zvláště ve směru napříč vláken velmi dobrým tepelným izolantem.

Tab. 1 Tepelná vodivost vybraných materiálů (Horáček 2001) Materiál Koeficient tepelné vodivosti λ (W.m-1.K-1) Dřevo napříč vláken (W=12%) 0,12-0,158 Dřevo ve směru vláken (W=12%) 0,25-0,45 Cihla 0,7 Beton 0,93 Ocel 20

4.1.5 Trvanlivost Trvanlivost dřeva je jeho schopnost odolávat degradačním procesům. Ta je velmi výrazně závislá na jeho vlhkosti. Zatímco při vyšší vlhkosti nad 20 % dochází k jeho velmi rychlé degradaci, při nižší vlhkosti pod 10 % může být jeho trvanlivost několik set až tisíc let. (Holan 2006)

4.1.6 Pevnost Pevnost dřeva vyjadřuje jeho schopnost odolávat napětí, které v něm vzniká v důsledku zatížení. Jako pevnost je označováno napětí, při kterém dojde k porušení dřeva. U dřeva rozlišujeme pevnost v tahu, tlaku, ohybu a smyku. Obecně pro všechny dřeviny platí, že pevnost v tahu a tlaku ve směru vláken je mnohem větší než ve směru napříč vláken. Pevnost dřeva je závislá na jeho kvalitě, hustotě, druhu dřeva nebo vlhkosti. (Horáček 2001)

4.1.7 Dotvarování dřeva Dotvarováním rozumíme nevratné nebo částečně vratné tvarové změny způsobené vlivem zatížení. Podle ČSN 73 1702 a Eurokódu 5 je deformace prvku v čase vyjádřena vztahem:

u fin = uinst (1 + k def ) kde: uinst

vyjadřuje okamžitou deformaci,

ufin

finální deformaci, včetně dotvarování po určité době trvání zatížení,

kdef

součinitel dotvarování.

13

Tab.2: Hodnoty součinitele kdef pro rostlé a lepené lamelové dřevo při stálém nebo kvazistálém zatížení podle ČSN 73 1702 a Eurokódu 5 Třída použití kdef

1

2

3

0,6

0,8

2

4.2 Požadavky na obvodový plášť dřevostavby 4.2.1 Obecné požadavky na stavby Obecné požadavky na dřevostavby jsou stanovené zákonem č. 183/2006 Sb. o územním plánování a stavebním řádu (stavební zákon) a vyhláškou č. 137/1998 Sb. o obecných technických požadavcích na výstavbu. Základní požadavky na stavební výrobky jsou uvedeny v příloze č.1 k nařízení vlády č. 163/2002 Sb. Příloha č. 1 k nařízení vlády č. 163/2002 Sb.:

ZÁKLADNÍ POŽADAVKY Výrobky musí být vhodné pro stavby, aby tyto byly (jako celek i jejich jednotlivé části) při respektování hospodárnosti vhodné k jejich určenému použití a zároveň plnily níže uvedené základní požadavky na stavby.

1. Mechanická odolnost a stabilita Stavba musí být navržena a postavena takovým způsobem, aby zatížení, která na ni budou pravděpodobně působit v průběhu stavění a užívání, neměla za následek: a) zřícení celé stavby nebo její části, b) větší stupeň nepřípustného přetvoření, c) poškození jiných částí stavby nebo technických zařízení nebo instalovaného vybavení následkem deformace nosné konstrukce, d) poškození událostí v rozsahu neúměrném původní příčině.

14

2. Požární bezpečnost Stavba musí být navržena a postavena takovým způsobem, aby v případě požáru: a) byla po určitou dobu zachována nosnost a stabilita konstrukce, b) byl omezen vznik a šíření požáru a kouře ve stavebním objektu, c) bylo omezeno šíření požáru na sousední objekty, d) mohly osoby a zvířata opustit stavbu nebo být zachráněny jiným způsobem, e) byla brána v úvahu bezpečnost záchranných jednotek. 3. Hygiena, ochrana zdraví a životního prostředí Stavba musí být navržena a postavena takovým způsobem, aby neohrožovala hygienu nebo zdraví jejích uživatelů nebo sousedů, především v důsledku: a) uvolňování toxických plynů, b) přítomnosti nebezpečných částic nebo plynů v ovzduší, c) emise nebezpečného záření, d) znečistění nebo zamoření vody nebo půdy, e) nedostatečného zneškodňování odpadních vod, kouře a tuhých nebo kapalných odpadů, f) výskytu vlhkosti v částech stavby nebo na površích uvnitř stavby.

4. Bezpečnost při užívání Stavba musí být navržena a postavena takovým způsobem, aby při jejím užívání nebo provozu nevznikalo nepřijatelné nebezpečí úrazu, například uklouznutím, smykem, pádem, nárazem, popálením, zásahem elektrickým proudem a zraněním výbuchem.

5. Ochrana proti hluku Stavba musí být navržena a postavena takovým způsobem, aby hluk vnímaný obyvateli nebo osobami poblíž stavby byl udržován na úrovni, která neohrozí jejich zdraví a dovolí jim spát, odpočívat a pracovat v uspokojivých podmínkách.

6. Úspora energie a ochrana tepla Stavba a její zařízení pro vytápění, chlazení a větrání musí být navrženy a postaveny takovým způsobem, aby spotřeba energie při provozu byla nízká s ohledem na klimatické podmínky místa a požadavky uživatelů.

15

Tyto požadavky musí být při běžné údržbě plněny po dobu ekonomicky přiměřené životnosti za předpokladu působení běžně předvídatelných vlivů na stavby. Výrobek musí udržet technické vlastnosti po dobu jeho ekonomicky přiměřené životnosti, to je po dobu, kdy budou ukazatele vlastností stavby udržovány na úrovni slučitelné s plněním uvedených požadavků na stavby. Ustanoveními této přílohy není dotčeno ustanovení § 47 stavebního zákona.

4.2.2 Tepelně technické požadavky na obvodový plášť dřevostavby Tepelně technické požadavky pro navrhování a ověřování budov s požadovaným stavem vnitřního prostředí při jejich užívání, které podle stavebního zákona zajišťují hospodárné splnění základního požadavku na úsporu energie a tepelnou ochranu budov stanovuje norma ČSN 73 0540-2 Tepelná ochrana budov, část 2: Požadavky,2007.

4.2.2.1 Nejnižší vnitřní povrchová teplota a teplotní faktor V zimním období musí konstrukce v prostorech s relativní vlhkostí vnitřního vzduchu φi ≤ 60 % vykazovat v každém místě teplotní faktor vnitřního povrchu fRsi, bezrozměrný, podle vztahu

kde fRsi,N je požadovaná hodnota nejnižšího teplotního faktoru vnitřního povrchu, ve °C, stanovená ze vztahu

kde fRsi,cr kritický teplotní faktor vnitřního povrchu fRsi

bezpečnostní přirážka teplotního faktoru, stanovená podle tabulky 2

16

Tab. 3 Požadované hodnoty kritického teplotního faktoru vnitřního povrchu fRsi,cr pro relativní vlhkost vnitřního vzduchu φi ≤ 50 % Návrhová venkovní teplota θe [°C] Návrhová teplota -13 -15 -17 -19 -21 Konstrukce vnitřního vzduchu Požadovaný kritický teplotní faktor θai [°C] vnitřního povrchu fRsi,cr [-]

Výplň otvoru

Ostatní konstrukce

20

0,675

0,693

0,710

0,725

0,738

20,6

0,679

0,697

0,713

0,728

0,741

21

0,682

0,700

0,715

0,730

0,742

22

0,689

0,705

0,721

0,734

0,747

20

0,776

0,789

0,801

0,811

0,820

20,6

0,779

0,792

0,803

0,813

0,822

21

0,781

0,793

0,804

0,814

0,823

22

0,786

0,798

0,808

0,817

0,826

Bezpečnostní přirážka teplotního faktoru ∆fRsi, bezrozměrná, zohledňující způsob vytápění vnitřního prostředí a tepelnou setrvačnost konstrukce, se stanoví z tab. 2. Tab. 4 Požadované hodnoty bezpečnostní přirážky teplotního faktoru ∆fRsi Vytápění s poklesem výsledné teploty ∆θv [°C] ∆θv < 2 (nepřerušované)

Konstrukce

2 ≤ ∆θv ≤ 5 (tlumené)

∆θv > 5 (přerušované)

Bezpečnostní přirážka teplotního faktoru ∆fRsi [-] ano Výplň otvoru; otopné těleso pod výplní otvoru ne Ostatní konstrukce

těžká

-0,030

-0,015

0

0

0,015

0,030

0

0,015

0,030

0,030

0,045 (Šála 2006)

lehká 0,015

4.2.2.2 Součinitel prostupu tepla Konstrukce vytápěných nebo klimatizovaných budov musí mít v prostorech s relativní vlhkostí vzduchu φ ≤ 60 % součinitel prostupu tepla U menší nebo roven požadované hodnotě součinitele prostupu tepla. Tab. 5 Požadované a doporučené hodnoty součinitele prostupu tepla pro venkovní stěnu budovy s převažující návrhovou vnitřní teplotou 20°C (ČSN 73 0540-2) Doporučené hodnoty Požadované hodnoty [W/(m2K)] [W/(m2K)] Stěna venkovní

Těžká (>100kg/m2)

0,38

0,25

Lehká (<100kg/m2)

0,3

0,2

17

4.2.2.3 Zkondenzovaná vodní pára uvnitř konstrukce 1. Pro stavební konstrukci, u které by zkondenzovaná vodní pára uvnitř konstrukce mohla ohrozit její požadovanou funkci, nesmí dojít ke kondenzaci. 2. Pro stavební konstrukci, u které kondenzace vodní páry uvnitř konstrukce neohrozí její požadovanou funkci, je omezení celoročního množství zkondenzované vodní páry v konstrukci: pro jednoplášťovou střechu, konstrukci s vnějším tepelně izolačním systémem, vnějším obkladem, popř. jinou obvodovou konstrukcí s difuzně málo propustnými vnějšími povrchovými vrstvami maximálně na 0,1 kg/m2 a rok nebo 3% z plošné hmotnosti materiálu* a pro ostatní stavební konstrukce max. 0,5 kg/m2 a rok nebo 5 % z plošné hmotnosti materiálu.* *(nižší z hodnot) Při zabudování dřeva nebo materiálů na bázi dřeva do stavebních konstrukcí je nutné dodržet jeho dovolenou vlhkost. (ČSN 73 0540-2)

4.2.2.4 Roční bilance kondenzace a vypařování vodní páry uvnitř konstrukce V roční bilanci kondenzace a vypařování vodní páry nesmí zbýt žádné zkondenzované množství vodní páry, které by trvale zvyšovalo vlhkost konstrukce. (ČSN 73 0540-2)

4.2.3 Vyhodnocení požadavků na šíření vlhkosti konstrukcí podle ČSN 73 0540 Programem Teplo 2007 jsou podle ČSN 73 0540 vyhodnocovány tyto požadavky: 1. Kondenzace vodní páry nesmí ohrozit funkci konstrukce. 2. Roční množství kondenzátu musí být nižší než roční kapacita odparu. 3. Roční množství kondenzátu Mc,a musí být nižší než dovolené množství. Splnění požadavku 2 a 3 je vyhodnoceno výpočtem podle ČSN 73 0540. Pro vyhodnocení požadavku 1 zatím neexistuje žádná objektivní metodika, proto je vyhodnocení ponecháno na projektantovi. Rovněž požadavek na dodržení dovolené vlhkosti dřeva a materiálů na bázi dřeva zabudovaných do stavebních konstrukcí není systematicky vyhodnocován.

18

4.2.4 Návrh metodiky hodnocení požadavku 1. Ing. Kubů a Doc. Havířová ve svém příspěvku na XIII. ročníku mezinárodního odborného semináře na téma dřevostavby ve Volyni (2009) navrhují na základě porovnání měření rovnovážné vlhkosti dřeva nosné konstrukce dřevěných rámových a roubených konstrukcí obvodových stěn na stavbách a v klimatizačních komorách CSI a.s. Praha s hodnotami vypočtenými v rámci komplexního tepelně technického posouzení konstrukcí následující metodiku vyhodnocování 1. požadavku, ( viz čl. 6.1 a 6.2 v ČSN 730540-2). „Stanovíme-li ve vrstvě s nosnou dřevěnou konstrukcí z parciálních tlaků vodní páry relativní vlhkost vzduchu ve vláknité tepelné izolaci, můžeme k danému rozpětí těchto hodnot a vypočtených teplot v této vrstvě stanovit předpokládané rozpětí rovnovážných vlhkostí dřeva nosné rámové nebo roubené konstrukce. Na základě takto stanovených hodnot rovnovážných vlhkostí dřeva můžeme konstrukce spolehlivě přiřadit do příslušných tříd použití a upřesnit tepelnou vodivost dřeva.“ Na základě porovnání naměřených a vypočtených hodnot rovnovážné vlhkosti dřeva ve sledovaných konstrukcích dále doporučují pro vyhodnocení konstrukcí obvodového pláště na bázi dřeva z hlediska požadavku 1 (viz čl. 6.1 a 6.2 v ČSN 730540-2) následující kritéria:

1. Ke kondenzaci vodní páry dle ČSN EN ISO 13788 nedochází. 2. Ke kondenzaci dle ČSN 73 0540 dochází mimo vrstvu s dřevěnou rámovou nebo roubenou konstrukcí a mimo vrstvy z konstrukčních desek na bázi dřeva a celulózy zajišťujících tuhost konstrukce. 3. Rovnovážná vlhkost dřeva odpovídající vypočteným teplotám a relativním vlhkostem prostředí ve vrstvách s nosnou konstrukcí ze dřeva nebo z konstrukčních desek na bázi dřeva a celulózy je ≤ 20 % pro Třídu použití 2, nebo ≤ 12 % pro Třídu použití 1. 4. Teplota venkovního vzduchu, při které dochází ke kondenzaci vodní páry, je nižší než - 5°C. 5. Současně jsou splněny požadavky 2 a 3. (Havířová, Kubů 2009)

19

4.3 Dřevostavby a jejich rozdělení Obor dřevostaveb se stále rozrůstá o nové typy konstrukcí. Obecně je lze rozdělit do dvou kategorií na dřevostavby: z tyčových prvků z masivních prvků Mezi základní typy konstrukcí dřevostaveb patří kostrukce: srubové hrázděné ballon frame a platform-frame rámové skeletové z masivního dřeva. (Kolb 2007) Konstrukce z masivního dřeva, které jsou ze všech uvedených nejmladší, se také nejdynamičtěji rozvíjí. Vzhledem k neustálému rozvoji je lze rozdělit pouze obecně: podle způsobu výroby na: lepené mechanicky spojované

a podle způsobu vrstvení na: křížem vrstvené paralelně vrstvené

20

5. MATERIÁLY 5.1 Obvodový plášť dřevostavby v systému KLH Konstrukční systém KLH se řadí mezi masivní panelové dřevostavby. Základním konstrukčním prvkem je masivní panel z křížem lepeného dřeva. Pro tento typ materiálu se v německé odborné terminologii používá název Brettsperrholz. Označení KLH, které je zkratkou německého slova „Kreuzlagenholz“, v překladu „křížem vrstvené dřevo“, vystihuje podstatu struktury panelu. KLH panel se používá především na nosné konstrukce stěn, stropů, podlah, schodišť a střech různých typů staveb. Kromě toho nachází uplatnění také ve speciálních konstrukcích, například v konstrukcích mostů. Díky svým statickým vlastnostem, ale především díky rozměrové stabilitě je umožněno kombinování se všemi běžnými stavebními materiály.

5.1.1 KLH panel KLH panel je velkoplošný konstrukční materiál skládající se z několika vrstev dřevěných lamel, které jsou k sobě plošně slepeny. Sousední vrstvy svírají úhel 90°. Výchozí surovinou je smrkové dřevo, které je pro tento účel vhodné zejména pro svou nízkou objemovou hmotnost a současně snadnou dostupnost. Jednotlivé lamely se vyrábějí ze dřeva o rovnovážné vlhkosti W=12% ±2%, což je hodnota velmi blízká rovnovážné vlhkosti zabudovaného panelu. Tloušťky lamel se pohybují mezi 19 a 40 mm v závislosti na tloušťce panelu, počtu vrstev a statických požadavcích. Stejně jako u jiných velkoplošných materiálů i zde platí pravidlo symetrie, které zajišťuje plošnou stabilitu materiálu. K lepení panelu se používá polyuretanové lepidlo PUROBOND HB 110 (výrobce Collano), které splňuje potřebná kritéria podle DIN 1052 a EN 301 pro lepení nosných dřevěných stavebních dílů a to jak pro vnější, tak i pro vnitřní použití. Nános lepidla probíhá automaticky a celoplošně. Podíl lepidla je 0,2 kg na m2 spáry. Jedná se o jednosložkové lepidlo, které v závislosti na materiálu a vlhkosti vzduchu vytvrdne ve vysoce elastický film během několika málo hodin. Po slepení se panely opracovávají na CNC strojích. (KLH - konstrukce)

5.1.2 Princip skladby obvodového pláště s KLH panelem Výrobce nevytváří žádná striktní pravidla pro používání svého produktu. Jedinou podmínkou pro jeho použití je, aby stavby nebo výrobky z něj vyrobené

21

splňovaly závazné legislativní požadavky platné pro danou oblast, a aby současně byly zachovány základní principy stavební fyziky. Nejčastěji se KLH panel aplikuje v obvodovém plášti co nejblíže k vnitřnímu líci stěny. Tento princip zajišťuje ochranu nosné konstrukce před kolísáním vlhkosti a teploty a tím přispívá k prodloužení jeho životnosti. KLH panel současně působí v obvodovém plášti jako „parobrzda“. Vodní páry se při difuzním toku „zbrzdí“ v samotném KLH panelu a pokud je z vnější strany opatřen vhodným typem izolace, nevyžaduje konstrukce použití parozábrany. Nižší vlhkost dřeva sebou přináší další výhody. Například nižší tepelnou vodivost, vyšší difuzní odpor, vyšší pevnost atd. V případě difuzně uzavřené skladby stěny umožňují specifické vlastnosti KLH panelu umístit parozábranu, nebo parobrzdnou folii mezi KLH panel a izolaci. Tím je dosaženo i u difuzně uzavřené konstrukce zachování efektu „bydlení ve dřevě“, kdy dřevěná stěna může regulovat výkyvy vlhkosti vzduchu v místnosti. Současně je vrstva izolace a fasády ochráněná před případným rizikem kondenzace. Tohoto principu se využívá např. při použití fasády s vyšším difuzním odporem.

5.1.3 Specifické vlastnosti konstrukčního systému KLH Tvarová stabilita Křížením jednotlivých vrstev lamel je dosaženo tvarové stability panelu, která umožňuje jeho kombinování se všemi běžnými stavebními materiály.

Průvzdušnost Plošná průvzdušnost panelů z křížem lepeného dřeva je závislá na velikosti a kvalitě slepení spár. Při výrobě KLH panelů se lepidlo nanáší celoplošně mezi jednotlivé vrstvy lamel. Lamely v jedné vrstvě slepeny nejsou. Principy lepení korespondují s průvzdušností panelů. Pěti a vícevrstvé panely je možné pokládat za neprůvzdušné. Třívrstvý panel s pohledovým povrchem je vzhledem k absenci spár také možné pro běžnou výstavbu považovat za neprůvzdušný. Obdobně se chová i panel s kontaktním obkladem ze sádrokartonu. U třívrstvého panelu s nepohledovým povrchem a bez obkladu byla při tlakovém rozdílu 50 Pa naměřena průvzdušnost 0,78 m3/(h.m2). Spárovou průvzdušnost je třeba zajistit vhodným těsnícím materiálem např. komprimačními páskami. Riziko spárové průvzdušnosti je dále sníženo přesným opracováním panelů a snížením počtu spojů na minimum. 22

Izolační vlastnosti Dřevo je obecně v rámových a skeletových dřevostavbách chápáno jako tepelný most, ovšem u panelových dřevostaveb s kompaktní vrstvou dřeva se projevuje spíše jako tepelný izolant. Pro výpočet prostupu tepla a vodních par se KLH panel posuzuje jako smrkové dřevo s výpočtovými parametry podle ČSN EN 12524. Trvanlivost Vlastnosti panelu jsou garantovány pro třídu použití 1 a 2 podle EN 1995 -1-1 (Eurokód 5).

5.2 Materiály referenčních skladeb Principy posuzovaných skladeb obvodových plášťů vycházejí především z katalogů doporučených skladeb od firmy KLH. Na tyto skladby vyzkoušené na stavbách v zahraničí jsou aplikovány alternativní materiály dostupné na českém trhu. Materiály používané v obvodovém plášti lze rozdělit na několik kategorií podle jejich účelu a dále do skupin podle jejich charakteristických vlastností. Z každé skupiny materiálů budou do výpočtu dosazeny konkrétní materiály, které se u těchto konstrukcí v ČR již používají nebo mají perspektivní vlastnosti.

5.2.1 Rozdělení 1. Interiérový obklad 2. Konstrukční materiál 3. Izolace •

Minerální

•

Dřevovláknité

•

Polystyren

4. Fasáda •

Omítka

•

Obklad s odvětranou mezerou

•

Obklad bez mezery

Deklarované hodnoty materiálových charakteristik se ne vždy shodují s hodnotami skutečně naměřenými. Výrobci mají často snahu v rámci konkurenčního boje přeceňovat vlastnosti svých materiálů. Pro co nejpřesnější výpočet budou použity

23

výpočtové hodnoty vycházející z protokolů o měření získaných od jednotlivých výrobců. U materiálů, u kterých nebude možné skutečné hodnoty zjistit, budou použity výpočtové hodnoty podle normy nebo podle databáze programu Teplo 2007.

5.2.2 Popis materiálů Interiérový obklad Pro interiérové obklady se nejčastěji používá sádrokarton aplikovaný přímo na panel KLH nebo na sádrokartonové profily, které vytvářejí z vnitřní strany panelu KLH instalační předstěnu. V případě, že je tato předstěna vyplněná izolací, může výrazně ovlivnit rozložení parciálních tlaků vodní páry v konstrukci.

Konstrukční materiál Konstrukčním materiálem je u všech skladeb KLH panel. Pro stěny se nejčastěji používá třívrstvý panel tloušťky 94 mm. U skladeb vhodných pro pasivní domy potom pětivrstvý tloušťky 95 mm, který splňuje nároky na neprůvzdušnost pro tuto kategorii staveb. Výpočtová hodnota součinitele tepelné vodivosti pro KLH panel je podle ČSN EN 12524 λ = 0,13 W/(m*K). Tato hodnota podle (podle Regináče 1990) odpovídá tepelné vodivosti kolmo k vláknům u smrkového dřeva v radiálně tangenciálním směru. Panel KLH je tedy obecně pro účely výpočtu prostupu tepla a difuse vodních par posuzován jako smrkové dřevo orientované radiálně tangenciálním směrem kolmo k ploše. Účinky lepidlového filmu v lepených spárách na difusi vodních par se obecně zanedbávají a vzniklá odchylka je potom ve prospěch bezpečnosti. Tab. 6 Rozdílnost návrhových hodnot pro dřevo podle různých norem.

Zdroj

ČSN 73 0540-3 EN 12524 DIN V 4108- 4

Popis Dřevo měkké, tepelný tok kolmo k vláknům Dřevo - měrná hmotnost 500kg/m3 Dřevo - smrk (600kg/m3)

24

Faktor difuzního odporu µ [-] (suchý/mokrý)

Součinitel tepelné vodivosti λ [W/(m*K)]

157 / -

0,18 (0,15)

50 / 25

0,13

40

0,13

Hodnota faktoru difuzního odporu pro panely KLH se uvádí µ = 50/25 (suchý / mokrý). Tato hodnota, která je výpočtovou hodnotou podle normy EN 12524 se však výrazně liší od hodnoty µ = 157, kterou pro měkké dřevo uvádí ČSN 74 0540.

Izolace Tepelná izolace se velmi významně podílí na vlastnostech obvodového pláště. Pro izolaci stěn z KLH panelů je možné použít různé materiály. Upřednostňovány jsou izolace s nízkým difuzním odporem, které umožňují vytvořit bezpečnější difuzně otevřenou konstrukci stěny, ale většinou za cenu vyšších pořizovacích nákladů. Posuzované izolační materiály lze rozdělit do 4 skupin na: minerální izolace s velmi nízkým difuzním odporem a vyšší cenou, dřevovláknité izolace s nízkým difuzním odporem, vysokou tep. kapacitou a vyšší cenou, polystyren EPS (XPS) s omezenou difuzí ale výhodnou cenou, polystyren EPS OPEN s nízkým difuzním odporem a přiměřenou cenou.

Fasáda Materiály pro fasádu musí být voleny obzvlášť pečlivě, neboť mají velký vliv na difusní vlastnosti stěny, zvláště u difuzně otevřených skladeb. Posuzované fasádní materiály lze zařadit do těchto 3 skupin: Omítky Fasády s odvětranou mezerou Fasádní obklady bez odvětrané mezery

Parozábrany a difuzní folie Parozábrany Difuzní folie

25

6 Posouzení referenčních skladeb Pro posouzení tepelně technických a vlhkostních parametrů bylo nadefinováno 26 skladeb s několika základními typy izolací a fasádních a interiérových úprav. Většina skladeb je navržena se součinitelem prostupu tepla U=0,3 W/(m2K). Pro posouzení vlivu tloušťky izolace je několik perspektivních skladeb navrženo také se součinitelem prostupu tepla 0,2 a 0,13 W/(m2K).

6.1 Metodika posouzení referenčních skladeb Pro posouzení tepelně technických vlastností referenčních skladeb obvodového pláště bude použit program Teplo 2007. Výpočet bude proveden pro tyto okrajové podmínky: Exteriér: ČR - nadmořská výška 400 m.n.m. Interiér: teplota Tai = 21°C, RHi = 55 % a 4 třída vnitřní vlhkosti. Ve výpočtu bude použit faktor difuzního odporu dřeva µ=50. Výsledky výpočtu budou při zadání této hodnoty posunuty blíže na stranu bezpečnosti než výsledky při zadání hodnoty µ=157. Pro vyhodnocení rizika ohrožení konstrukce budou použita doporučená kritéria uvedená v oddíle 4.2.4. a bilance vlhkosti podle ČSN 73 0540. Skladby budou vzájemně porovnány pomocí vybraných charakteristických veličin. U skladeb budou posuzovány: Tepelný odpor a součinitel prostupu tepla a související veličiny: Difuzní odpor konstrukce ZpT Teplotní útlum konstrukce Ny Fázový posun teplotního kmitu Psi Teplota vnitřního povrchu a teplotní faktor dle ČSN 730540 a ČSN EN ISO 13788 Difuze vodní páry v návrhových podmínkách a bilance vlhkosti dle ČSN 730540 Bilance zkondenzované a vypařené vlhkosti dle ČSN EN ISO 13788 6.2 Výsledky posouzení tepelně technických parametrů referenčních skladeb Protokol o základním komplexním tepelně technickém posouzení stavební konstrukce vytvořený programem TEPLO 2007 ke všem posuzovaným referenčním skladbám je uveden v příloze č.1 této práce. Souhrn výsledků z těchto protokolů je uveden na následujících stránkách vždy s náhledem posuzované skladby a stručným komentářem.

26

Skladba č. 1: SDK_KLH_MV12_SLKT

Obr. 1: Náhled skladby č.1 a rozložení tlaků vodní páry Skladba konstrukce (od interiéru) : Číslo 1 2 3 4 5

Název Sádrokarton Panel KLH 3s 94 Rockwool Fasrock Jubizol lepící malta JUB silikátová omítka

D[m] 0.0125 0.0940 0.1200 0.0060 0.0020

λ[W/mK] C[J/kgK] 0.2200 1060.0 0.1300 1600.0 0.0430 840.0 0.8000 920.0 0.7000 920.0

ρ[kg/m3] 750.0 490.0 100 1300.0 1700.0

µ[-] 9.0 50.0 2.0 70.0 40.0

Korekce součinitele prostupu tepla na vliv systematických tepelných mostů dU: 0.026 W/m2K Okrajové podmínky výpočtu : (ext: ČR, místa 400 m.n.m., int: třída vnitřní vlhkosti 4.) Návrhová venkovní teplota Te : -15.0 C Návrhová teplota vnitřního vzduchu Tai : 21.0 C Návrhová relativní vlhkost venkovního vzduchu RHe : 84.0 % Návrhová relativní vlhkost vnitřního vzduchu RHi : 55.0 % 2 2 Tepelný odpor při přestupu tepla: Rsi = 0.13 (0.25 ) m K/W, Rse = 0.04 m K/W Tepelně technické a vlhkostní parametry: Tepelný odpor konstrukce R : Součinitel prostupu tepla konstrukce U : Difuzní odpor konstrukce ZpT : Teplotní útlum konstrukce Ny* : Fázový posun teplotního kmitu Psi* : Vnitřní povrchová teplota v návrhových podmínkách Tsi,p : Teplotní faktor v návrhových podmínkách f,Rsi,p :

3.25 m2K/W 0.29 W/m2K 3.0E+0010 m/s 73.8 8.0 h 18.46 °C 0.929

Celoroční bilance vlhkosti dle ČSN 730540: Při venkovní návrhové teplotě dochází v konstrukci ke kondenzaci vodní páry. Množství zkondenzované vodní páry Mc,a: 0.050 kg/m2,rok Množství vypařitelné vodní páry Mev,a: 3. 745 kg/m2,rok Ke kondenzaci dochází při venkovní teplotě nižší než 0.0 °C . Bilance zkondenzované a vypařené vlhkosti dle ČSN EN ISO 13788: V konstrukci nedochází během modelového roku ke kondenzaci. Hodnocení: Často používaná skladba s nízkým difuzním odporem ukončená paropropustnou silikátovou omítkou. Výhody: Nízký difuzní odpor, nehořlavá izolace a tím pádem menší požárně nebezpečný prostor. Nevýhody: Pod omítkou může podle ČSN 730540 docházet ke kondenzaci vodní páry. Množství zkondenzované vodní páry splňuje normové požadavky 2 a 3, ale nesplňuje doporučené kritérium č. 4 (podle 4.2.4), protože teplota, při které začne docházet ke kondenzaci je vyšší než -5°C. Řešení: Riziko kondenzace lze snížit na přijatelnou mez parobrzdnou folií s ekvivalentní difuzní tloušťkou 10 m a minimální účinností 10 % na rozhraní KLH panelu a izolace nebo použitím omítkového systému s nižším difuzním odporem.

27

Skladba č. 2: SDK_KLH_DVD12_SLKT

Obr. 2: Náhled skladby č. 2 a rozložení tlaků vodní páry Skladba konstrukce (od interiéru) : Číslo 1 2 3 4 5 6

Název Sádrokarton Panel KLH 3s 94 Hofatex therm Hofafest UD Jubizol lepící malta JUB silikátová omítka

D[m] 0.0125 0.0940 0.0600 0.0600 0.0040 0.0020

λ[W/mK] 0.2200 0.1300 0.0400 0.0480 0.8000 0.7000

C[J/kgK] 1060.0 1600.0 2100.0 2100.0 920.0 920.0

ρ[kg/m3] 750.0 490.0 160.0 270.0 1300.0 1700.0

µ[-] 9.0 50.0 7.2 8.9 70.0 40.0


3.21 m2K/W 0.30 W/m2K 3.3E+0010 m/s 133.0 12.7 h 18.43 °C 0.929

Celoroční bilance vlhkosti dle ČSN 730540: Při venkovní návrhové teplotě dochází v konstrukci ke kondenzaci vodní páry. Množství zkondenzované vodní páry Mc,a: 0.021 kg/m2,rok Množství vypařitelné vodní páry Mev,a: 5.246 kg/m2,rok Ke kondenzaci dochází při venkovní teplotě nižší než -5.0 °C . Bilance zkondenzované a vypařené vlhkosti dle ČSN EN ISO 13788: V konstrukci nedochází během modelového roku ke kondenzaci.

Hodnocení: Používaná a velmi perspektivní skladba s nízkým difuzním odporem a s vysokým teplotním útlumem. Vodní páry se ve druhé vrstvě izolace s vyšší objemovou hmotností zbrzdí a kondenzace pod omítkou při extrémních podmínkách není tak výrazná jako u skladby s minerální vlnou. Výhody: Nízký difuzní odpor, vysoký teplotní útlum a velký fázový posun teplotního kmitu. Ekologický efekt přírodních materiálů (dřevo zateplené dřevem). Nevýhody: Pod omítkou může podle ČSN 730540 docházet ke kondenzaci vodní páry. Množství zkondenzované páry není příliš velké. Podle doporučených kritérií (viz 4.2.4) je skladba vyhovující. DVD izolace je navíc schopná redistribuce vlhkosti a tím se riziko ještě více snižuje. Řešení: Riziko kondenzace lze ještě více snížit použitím omítkového systému s nižším difuzním odporem.

28

Skladba č. 3: SDK_KLH_EPS12_SLKT

Obr. 3: Náhled skladby č. 3 a rozložení tlaků vodní páry Skladba konstrukce (od interiéru) : Číslo 1 2 3 4 5

Název Sádrokarton Panel KLH 3s 94 Fasádní EPS 70 Jubizol lepící malta JUB silikátová omítka

D[m] 0.0125 0.0940 0.1200 0.0040 0.0020

λ[W/mK] 0.2200 0.1300 0.0400 0.8000 0.7000

C[J/kgK] 1060.0 1600.0 1270.0 920.0 920.0

ρ[kg/m3] 750.0 490.0 20.0 1300.0 1700.0

µ[-] 9.0 50.0 50.0 70.0 40.0


3.42 m2K/W 0.28 W/m2K 5.9E+0010 m/s 73.5 6.9 h 18.57 °C 0.933

Celoroční bilance vlhkosti dle ČSN 730540: Při venkovní návrhové teplotě dochází v konstrukci ke kondenzaci vodní páry. Množství zkondenzované vodní páry Mc,a: 0.003 kg/m2,rok Množství vypařitelné vodní páry Mev,a: 1.910 kg/m2,rok Ke kondenzaci dochází při venkovní teplotě nižší než -10 °C . Bilance zkondenzované a vypařené vlhkosti dle ČSN EN ISO 13788: V konstrukci nedochází během modelového roku ke kondenzaci. Hodnocení: Skladba s izolací z expandovaného polystyrenu je zajímavá především finančně díky nížším pořizovacím nákladům. Ke kondenzaci dochází jen při velmi nízkých teplotách. Kondenzát neohrožuje konstrukci. Skladba nemá parozábranu a měla by tedy být považovaná za difuzně otevřenou stejně jako předešlé skladby s minerální nebo dřevovláknitou izolací, avšak na rozdíl od nich má dvojnásobně větší difuzní odpor. Pozor: parametry platí pouze pro typ polystyrenu uvedený ve skladbě! Výhody: Cena Nevýhody: vyšší difuzní odpor, vyšší rovnovážná vlhkost dřeva na rozhraní panelu a izolace.

29

Skladba č. 4: SDK_KLH_EPS-OPEN12_OPEN


Název Sádrokarton Panel KLH 3s 94 Baumit open lep. stěrka Baumit open EPS-F Baumit open lep. stěrka Baumit open strukt. om.

D[m] 0.0125 0.0940 0.0040 0.1200 0.0040 0.0030

λ[W/mK] 0.2200 0.1300 0.8000 0.0410 0.8000 0.7000

C[J/kgK] 1060.0 1600.0 920.0 1270.0 920.0 920.0

ρ[kg/m3] 750.0 490.0 1300.0 16.0 1300.0 1700.0


3.49 m2K/W 0.27 W/m2K 3.3E+0010 m/s 77.8 7.2 h 18.62 °C 0.934

Celoroční bilance vlhkosti dle ČSN 730540: Při venkovní návrhové teplotě nedochází v konstrukci ke kondenzaci vodní páry. Množství difundující vodní páry Gd : 3.955E-0008 kg/m2s Bilance zkondenzované a vypařené vlhkosti dle ČSN EN ISO 13788: V konstrukci nedochází během modelového roku ke kondenzaci.

Hodnocení: Skladba se zateplovacím systémem Baumit Open nebyla zatím v ČR použita, je však velmi perspektivní díky nízkému difuznímu odporu a přijatelnější ceně. Výhody: Nízký difuzní odpor, bez kondenzace Nevýhody: Nižší teplotní útlum a menší fázový posun teplotního kmitu.

30

µ[-] 9.0 50.0 18.0 10.0 18.0 19.0

Skladba č. 5: SDK_KLH_XPS12_SLKT


Název Sádrokarton Panel KLH 3s 94 XPS Styrodur 2000 Jubizol lepící malta JUB silikátová omítka

D[m] 0.0125 0.0940 0.1200 0.0040 0.0020

λ[W/mK] 0.2200 0.1300 0.0400 0.8000 0.7000

C[J/kgK] 1060.0 1600.0 2060.0 920.0 920.0

ρ[kg/m3] 750.0 490.0 30.0 1300.0 1700.0

µ[-] 9.0 50.0 100.0 70.0 40.0


3.42 m2K/W 0.28 W/m2K 9.1E+0010 m/s 76.6 7.6 h 18.57 °C 0.933

Celoroční bilance vlhkosti dle ČSN 730540: Při venkovní návrhové teplotě dochází v konstrukci ke kondenzaci vodní páry. Množství zkondenzované vodní páry Mc,a: 0.003 kg/m2,rok Množství vypařitelné vodní páry Mev,a: 0.905 kg/m2,rok Ke kondenzaci dochází při venkovní teplotě nižší než -5.0 °C . Bilance zkondenzované a vypařené vlhkosti dle ČSN EN ISO 13788: V konstrukci nedochází během modelového roku ke kondenzaci.

Hodnocení: Skladba se používá především pro soklovou část stavby z důvodu vyšší mechanické odolnosti extrudovaného polystyrenu a jeho odolnosti vůči vlhkosti. Ke kondenzaci dochází jen při velmi nízkých teplotách. Kondenzát neohrožuje konstrukci. Skladba nemá parozábranu a měla by tedy být považovaná za difuzně otevřenou stejně jako předešlé skladby s minerální nebo dřevovláknitou izolací, avšak na rozdíl od nich má až trojnásobně větší difuzní odpor. Pozor: parametry platí pouze pro typ polystyrenu uvedený ve skladbě! Výhody: Vyšší odolnost proti vlhkosti a mechanickému zatížení v soklové části stavby. Nevýhody: Vysoký difuzní odpor, nižší teplotní útlum a menší fázový posun teplotního kmitu. Vyšší vlhkost dřeva na rozhranní KLH panelu a izolace cca 14 – 15%.

31

Skladba č. 6: SDK_KLH_MV12_ODV.FAS.


Název Sádrokarton Panel KLH 3s 94 Rockwool Airrock HD + rošt Rockwool Airrock HD + rošt Isocell Omega (Sd≤5cm)

D[m] 0.0125 0.0940 0.0600 0.0600 0.00035

λ[W/mK] 0.2200 0.1300 0.0390 0.0390 0.3500

C[J/kgK] 1060.0 1600.0 840.0 840.0 1500.0

ρ[kg/m3] 750.0 490.0 112.0 112.0 285.0

µ[-] 9.0 50.0 3.5 3.5 143.0

Korekce součinitele prostupu tepla na vliv systematických tepelných mostů dU: 0.038 W/m2K Okrajové podmínky výpočtu : (ext: ČR, místa 400 m.n.m., int: třída vnitřní vlhkosti 4.) Návrhová venkovní teplota Te : -15.0 C Návrhová teplota vnitřního vzduchu Tai : 21.0 C Návrhová relativní vlhkost venkovního vzduchu RHe : 84.0 % Návrhová relativní vlhkost vnitřního vzduchu RHi : 55.0 % 2 2 Tepelný odpor při přestupu tepla: Rsi = 0.13 (0.25) m K/W, Rse = 0,13 (0.04) m K/W Tepelně technické a vlhkostní parametry: Tepelný odpor konstrukce R : Součinitel prostupu tepla konstrukce U : Difuzní odpor konstrukce ZpT : Teplotní útlum konstrukce Ny* : Fázový posun teplotního kmitu Psi* : Vnitřní povrchová teplota v návrhových podmínkách Tsi,p : Teplotní faktor v návrhových podmínkách f,Rsi,p :

3.30 m2K/W 0.28 W/m2K 2.8E+0010 m/s 84.7 8.3 h 18.49 °C 0.930


Hodnocení: Používaná skladba s velmi nízkým difuzním odporem bez rizika kondenzace. Skladba je vhodná i pro použití v prostředí s extrémními okrajovými podmínkami. Výhody: velmi nízký difuzní odpor, bez rizika kondenzace. Nevýhody: nižší teplotní útlum a menší fázový posun teplotního kmitu.

32

Skladba č. 7: SDK_KLH_DVD12_ODV.FAS.


Název Sádrokarton Panel KLH 3s 94 Hofatex therm Hofafest UD Isocell Omega (Sd≤0,05m)

D[m] 0.0125 0.0940 0.0800 0.0350 0.00035

λ[W/mK] 0.2200 0.1300 0.0400 0.0480 0.3500

C[J/kgK] 1060.0 1600.0 2100.0 2100.0 1500.0

ρ[kg/m3] 750.0 490.0 160.0 270.0 285.0

µ[-] 9.0 50.0 7.2 8.9 143.0


3.04 m2K/W 0.30 W/m2K 3.1E+0010 m/s 122.7 12.1 h 18.30 °C 0.925


Hodnocení: Velmi perspektivní a používaná skladba s nízkým difuzním odporem, bez rizika kondenzace, s vyšším teplotním útlumem a větším fázovým posunem teplotního kmitu. Skladba je vhodná i pro použití v prostředí s extrémními okrajovými podmínkami. Výhody: Nízký difuzní odpor, bez rizika kondenzace, vyšší teplotní útlum a větší fázový posun teplotního kmitu. Poslední vrstva izolace nepotřebuje rošt a ve spojích je opatřena perem a drážkou. Nevýhody: Relativně vyšší pořizovací náklady.

33

Skladba č. 8: SDK_KLH_DVD14_PÍSKOVEC


Název Sádrokarton Panel KLH 3s 94 Hofatex therm Hofafest UD Jubizol lepící malta Obklad - pískovec

D[m] 0.0125 0.0940 0.0800 0.0600 0.0100 0.0300

λ[W/mK] 0.2200 0.1300 0.0400 0.0480 0.8000 1.4000

C[J/kgK] 1060.0 1600.0 2100.0 2100.0 920.0 840.0

ρ[kg/m3] 750.0 490.0 160.0 270.0 1300.0 2400.0

µ[-] 9.0 50.0 7.2 8.9 70.0 40.0


3.64 m2K/W 0.26 W/m2K 4.2E+0010 m/s 201.3 15.0 h 18.71 °C 0.936

Celoroční bilance vlhkosti dle ČSN 730540: Při venkovní návrhové teplotě dochází v konstrukci ke kondenzaci vodní páry. Množství zkondenzované vodní páry Mc,a: 0.162 kg/m2,rok Množství vypařitelné vodní páry Mev,a: 1.033 kg/m2,rok Ke kondenzaci dochází při venkovní teplotě nižší než 5.0 °C . Roční množství kondenzátu Mc,a musí být nižší než 0,1 kg/m2.rok POŽADAVEK NENÍ SPLNĚN!! Bilance zkondenzované a vypařené vlhkosti dle ČSN EN ISO 13788: V konstrukci dochází během modelového roku ke kondenzaci. Maximální množství kondenzátu Mc,a: 0.1315 kg/m2 Na konci modelového roku je zóna suchá (tj. Mc,a < Mev,a). Hodnocení: Tato skladba je nevyhovující. Vzhledem k tomu, že byla použita na část jižní stěny domu může se množství kondenzátu při vlivu solárních zisků a redistribuce vlhkosti ve vláknitém materiálu dostat na přijatelnou úroveň. Výhody: Relativně nižší cena ve srovnání se stejným obkladem na odvětrané fasádní konstrukci. Nevýhody: Skladba nesplňuje požadavky na maximální množství kondenzátu v konstrukci podle ČSN 73 0540. Řešení: Riziko kondenzace se sníží přidáním parozábrany mezi KLH panel a izolaci nebo mezi KLH panel a interiérový obklad. Nejefektivnějším řešením je provést obklad na odvětranou fasádní konstrukci nebo jako lícovou přizdívku s odvětranou mezerou.

34

Skladba č. 9: SDK_KLH_PAROZÁBRANA_DVD14_PÍSKOVEC

Obr. 9: Náhled skladby č. 9 a rozložení tlaků vodní páry Skladba konstrukce (od interiéru) : Číslo 1 2 3 4 5 6 7

Název Sádrokarton Panel KLH 3s 94 Parozábrana Sd=120m Hofatex therm + rošt Hofafest UD Jubizol lepící Obklad - pískovec

D[m] 0.0125 0.0940 0.0002 0.0800 0.0600 0.0100 0.0300

λ[W/mK] 0.2200 0.1300 0.1600 0.0400 0.0480 0.8000 1.4000

C[J/kgK] 1060.0 1600.0 960.0 2100.0 2100.0 920.0 840.0

ρ[kg/m3] 750.0 490.0 1200.0 160.0 270.0 1300.0 2400.0

µ[-] 9.0 50.0 6000000.0 7.2 8.9 70.0 40.0


3.55 m2K/W 0.27 W/m2K 6.4E+0012 m/s 202.1 15.0 h 18.65 °C 0.935


Hodnocení: Předchozí skladba s parozábranou aplikovanou mezi KLH panel a izolaci. Výhody: bez kondenzace Nevýhody: difuzně uzavřená k-ce, funkčnost závisí na kvalitě provedení parozábrany. Vlhkost KLH panelu na rozhraní panelu a izolace vychází podle navržené metodiky (viz 4.2.4 ) přes 20 %, což znamená zařazení do 3 třídy použití, pro kterou není panel KLH certifikován. Lze předpokládat, že vzhledem ke schopnosti dřeva redistribuovat vlhkost a vzhledem k předpokládané degradaci účinnosti parozábrany bude vlhkost KLH panelu nižší. Spolehlivost konstrukce však nelze použitými metodami prokázat!! Řešení: Nejefektivnějším řešením je provést obklad na odvětranou fasádní konstrukci nebo jako lícovou přizdívku s odvětranou mezerou. Dalším možným ale ne příliš efektivním řešením je použití parozábrany mezi interiérovým obkladem a KLH panelem.

35

Skladba č. 10: SDK_KLH_EPS12_OBKLAD KM BETA

Obr. 10: náhled skladby č. 10 a rozložení tlaků vodní páry Skladba konstrukce (od interiéru) : Číslo 1 2 3 4 5

Název Sádrokarton Panel KLH 3s 94 Rigips EPS 70 Jubizol lepící malta Obklad pásek KM Beta

D[m] 0.0125 0.0940 0.1200 0.0060 0.0160

λ[W/mK] 0.2200 0.1300 0.0390 0.8000 0.8100

C[J/kgK] 1060.0 1600.0 1270.0 920.0 1000.0

ρ[kg/m3] 750.0 490.0 15.0 1300.0 1800.0

µ[-] 9.0 50.0 40.0 70.0 25.0


3.50 m2K/W 0.27 W/m2K 5.5E+0010 m/s 75.8 7.3 h 18.62 °C 0.934

Celoroční bilance vlhkosti dle ČSN 730540: Při venkovní návrhové teplotě dochází v konstrukci ke kondenzaci vodní páry. Množství zkondenzované vodní páry Mc,a: 0.018 kg/m2,rok Množství vypařitelné vodní páry Mev,a: 2.306 kg/m2,rok Ke kondenzaci dochází při venkovní teplotě nižší než -5.0 °C . Bilance zkondenzované a vypařené vlhkosti dle ČSN EN ISO 13788: V konstrukci nedochází během modelového roku ke kondenzaci. Hodnocení: Alternativní skladba s fasádním obkladem bez parozábrany. Pro obklad byl navržen pásek KM Beta s nízkým difuzním odporem. Pozor: parametry konstrukce se vztahují ke konkrétním materiálům. Podle navržené metodiky (viz 4.2.4) je skladba vyhovující, je ovšem nutné dodržet parametry materiálů, zvláště u fasádního obkladu. Výhody: Nižší cena vzhledem ke stejnému obkladu s odvětranou mezerou. Nevýhody: Nižší teplotní útlum a vyšší difuzní odpor. Pod omítkou může podle ČSN 730540 docházet ke kondenzaci vodní páry, která může při opakovaném zamrzání snížit přídržnost fasády k podkladu. Množství zkondenzované páry není příliš velké, riziko ohrožení konstrukcece však musí posoudit projektant.

36

Skladba č. 11: SDK_KLH_PAROZÁBR._EPS12_OBKL. WIENERBERGER


Název Sádrokarton Panel KLH 3s 94 Parozábrana Sd =50 m Rigips EPS 70 Jubizol lepící malta Obklad pásek cihla

D[m] 0.0125 0.0940 0.0002 0.1200 0.0060 0.0180

λ[W/mK] 0.2200 0.1300 0.1600 0.0390 0.8000 1.0100

C[J/kgK] 1060.0 1600.0 960.0 1270.0 920.0 840.0

ρ[kg/m3] 750.0 490.0 1200.0 15.0 1300.0 2200.0

µ[-] 9.0 50.0 250 000.0 40.0 70.0 100.0


3.50 m2K/W 0.27 W/m2K 3.3E+0011 m/s 76.2 7.3 h 18.62 °C 0.934

Celoroční bilance vlhkosti dle ČSN 730540: Množství zkondenzované vodní páry Mc,a: Množství vypařitelné vodní páry Mev,a: Ke kondenzaci dochází při venkovní teplotě nižší než

0.000 kg/m2,rok 0.865 kg/m2,rok -10.0 C.

Bilance zkondenzované a vypařené vlhkosti dle ČSN EN ISO 13788: V konstrukci nedochází během modelového roku ke kondenzaci. Hodnocení: Realizovaná skladba s kontaktním fasádním obkladem z cihlových pásků. Podle výpočtu je skladba v pořádku a také splňuje doporučená kritéria (viz 4.2.4). Parozábrana na rozhraní panelu a izolace ovšem vytváří křehkou rovnováhu mezi vlhkostí KLH panelu (až 20%) a rizikem kondenzace při její degradaci. Vzhledem k tomu, že účinnost parozábrany může být při špatné aplikaci snížena na 10 až 1%, nelze tuto skladbu doporučit pro realizace. Výhody: Nižší cena vzhledem ke stejnému obkladu s odvětranou mezerou. Nevýhody: Stěna je difuzně uzavřená a její funkčnost závisí na správném provedení parozábrany. Řešení: Bezpečnější alternativou by byla difuzně otevřená skladba např. skladba 6 nebo 7 s odvětranou mezerou a přizdívkou z lícových cihel.

37

Skladba č. 12: SDK_MEZ_KLH_MV12_SLKT


Název Sádrokarton Uzavřená vzduchová mez. Panel KLH 3s 94 Rockwool Fasrock Jubizol lepící malta JUB silikátová omítka

D[m] 0.0125 0.0500 0.0940 0.1200 0.0060 0.0020

λ[W/mK] 0.2200 0.2778 0.1300 0.0430 0.8000 0.7000

C[J/kgK] 1060.0 1010.0 1600.0 840.0 920.0 920.0

ρ[kg/m3] 750.0 1.2 490.0 100.0 1300.0 1700.0

µ[-] 9.0 0.2 50.0 2.0 70.0 40.0


3.38 m2K/W 0.28 W/m2K 3.0E+0010 m/s 96.2 8.5 h 18.54 °C 0.932

Celoroční bilance vlhkosti dle ČSN 730540: Při venkovní návrhové teplotě dochází v konstrukci ke kondenzaci vodní páry. Množství zkondenzované vodní páry Mc,a: 0.050 kg/m2,rok Množství vypařitelné vodní páry Mev,a: 3.741 kg/m2,rok Ke kondenzaci dochází při venkovní teplotě nižší než 0.0 C. Bilance zkondenzované a vypařené vlhkosti dle ČSN EN ISO 13788: V konstrukci nedochází během modelového roku ke kondenzaci. Hodnocení: Alternativa skladby č. 1 s instalační předstěnou bez izolace. Instalační předstěna bez izolační výplně ovlivňuje rozložení částečných tlaků vodní páry v k-ci pouze minimálně a lze ji tedy bez problémů aplikovat na kteroukoliv uvedenou skladbu. Posouzení z hlediska stavební akustiky není součástí této práce. Hodnocení rizika kondenzace je stejné jako u skladby č.1.

38

Skladba č. 13: SDK_MV5_KLH_MV12_SLKT


Název Sádrokarton Isover Rio Panel KLH 3s 94 Rockwool Fasrock Jubizol lepící malta JUB silikátová omítka

D[m] 0.0125 0.0500 0.0940 0.1200 0.0060 0.0020

λ[W/mK] C[J/kgK] 0.2200 1060.0 0.0460 840.0 0.1300 1600.0 0.0430 840.0 0.8000 920.0 0.7000 920.0

ρ[kg/m3] 750.0 11.0 490.0 100.0 1300.0 1700.0

µ[-] 9.0 1.0 50.0 2.0 70.0 40.0


3.90 m2K/W 0.25 W/m2K 3.0E+0010 m/s 228.8 9.5 h 18.85 °C 0.940

Celoroční bilance vlhkosti dle ČSN 730540: Při venkovní návrhové teplotě dochází v konstrukci ke kondenzaci vodní páry. Množství zkondenzované vodní páry Mc,a: 0.072 kg/m2,rok Množství vypařitelné vodní páry Mev,a: 3.722 kg/m2,rok Ke kondenzaci dochází při venkovní teplotě nižší než 0.0 C. Bilance zkondenzované a vypařené vlhkosti dle ČSN EN ISO 13788: V konstrukci nedochází během modelového roku ke kondenzaci.

Hodnocení: Alternativa skladby č. 1 s instalační předstěnou vyplněnou izolací bez parozábrany. Instalační předstěna v tl. 5 cm vyplněná minerální vatou bez parozábrany ovlivňuje zásadně rozložení částečných tlaků vodní páry a při velmi nízkých teplotách existuje dokonce riziko kondenzace na vnitřním povrchu panelu KLH. Skladba nevyhovuje doporučeným kritériím (viz 4.2.4). Vlhkost dřeva může dosahovat až meze hygroskopicity (25 - 30%). Požadavek na zařazení do třídy použitelnosti 1 a 2 není splněn!! Řešení: Pro snížení rizika ohrožení konstrukce je nutné vložit do konstrukce parozábranu nebo provést předstěnu bez izolační výplně.

39

Skladba č. 14: SDK_PAROZÁBRANA_MV10_KLH_MV12_SLKT

Obr. 14:Náhled skladby č. 14 a rozložení tlaků vodní páry Skladba konstrukce (od interiéru) : Číslo 1 2 3 4 5 6 7

Název Sádrokarton Parozábrana Sd=120m Isover Rio Panel KLH 3s 94 Rockwool Fasrock Jubizol lepící malta JUB silikátová omítka

D[m] 0.0125 0.0002 0.1000 0.0940 0.1200 0.0060 0.0020

λ[W/mK] C[J/kgK] 0.2200 1060.0 0.1600 960.0 0.0460 840.0 0.1300 1600.0 0.0430 840.0 0.8000 920.0 0.7000 920.0

ρ[kg/m3] 750.0 1200.0 11.0 490.0 100.0 1300.0 1700.0

µ[-] 9.0 600000.0 1.0 50.0 2.0 70.0 40.0


4.64 m2K/W 0.21 W/m2K 6.7E+0011 m/s 391.8 9.9 h 19.18 °C 0.949


Hodnocení: Alternativa skladby č. 1 s instalační předstěnou vyplněnou izolací a s parozábranou. Instalační předstěna s parozábranou je bez rizika kondenzace, avšak ztrácí se efekt difuzně otevřené stěny a funkčnost konstrukce závisí na správném provedení parozábrany včetně prostupů pro instalace.

40

Skladba č. 15: SDK_KLH_MV20_SLKT


Název Sádrokarton Panel KLH 3s 94 Rockwool Fasrock Jubizol lepící malta JUB silikátová omítka

D[m] 0.0125 0.0940 0.2000 0.0060 0.0020

λ[W/mK] C[J/kgK] 0.2200 1060.0 0.1300 1600.0 0.0430 840.0 0.8000 920.0 0.7000 920.0

ρ[kg/m3] 750.0 490.0 100 1300.0 1700.0

µ[-] 9.0 50.0 2.0 70.0 40.0


4.73 m2K/W 0.20 W/m2K 3.0E+0010 m/s 142.0 10.3 h 19.21 °C 0.950

Celoroční bilance vlhkosti dle ČSN 730540: Při venkovní návrhové teplotě dochází v konstrukci ke kondenzaci vodní páry. Množství zkondenzované vodní páry Mc,a: 0.051 kg/m2,rok Množství vypařitelné vodní páry Mev,a: 3.711 kg/m2,rok Ke kondenzaci dochází při venkovní teplotě nižší než 0.0 °C . Bilance zkondenzované a vypařené vlhkosti dle ČSN EN ISO 13788: V konstrukci nedochází během modelového roku ke kondenzaci. Hodnocení: Obdoba skladby č.1 s větší tloušťkou izolace vhodná pro nízkoenergetické stavby. Výhody: Nízký difuzní odpor, nehořlavá izolace a tím pádem menší požárně nebezpečný prostor. Nevýhody: Pod omítkou může podle ČSN 730540 docházet ke kondenzaci vodní páry, která může snížit tepelný odpor izolace a při opakovaném zamrzání i přídržnost omítky k podkladu. Riziko ohrožení k-ce musí posoudit projektant. Řešení: Riziko kondenzace lze snížit na přijatelnou mez parobrzdnou folií s ekvivalentní difuzní tloušťkou 10m a minimální účinností 10% na rozhraní KLH panelu a izolace nebo použitím omítkového systému s nižším difuzním odporem.

41


Obr. 16: Náhled skladby č. 16 a rozložení tlaků vodní páry Skladba konstrukce (od interiéru) : Číslo 1 2 3 4 5 6 7

Název Sádrokarton Panel KLH 3s 94 Hofatex therm+ rošt Hofatex therm+ rošt Hofafest UD Jubizol lepící malta JUB silikátová omítka

D[m] 0.0125 0.0940 0.0800 0.0800 0.0600 0.0040 0.0020

λ[W/mK] 0.2200 0.1300 0.0400 0.0400 0.0480 0.8000 0.7000

C[J/kgK] 1060.0 1600.0 2100.0 2100.0 2100.0 920.0 920.0

ρ[kg/m3] 750.0 490.0 160.0 160.0 270.0 1300.0 1700.0

µ[-] 9.0 50.0 7.2 7.2 8.9 70.0 40.0


4.96 m2K/W 0.20 W/m2K 3.6E+0010 m/s 759.9 19.3 h 19.28 °C 0.952

Celoroční bilance vlhkosti dle ČSN 730540: Při venkovní návrhové teplotě dochází v konstrukci ke kondenzaci vodní páry. Množství zkondenzované vodní páry Mc,a: 0.017 kg/m2,rok Množství vypařitelné vodní páry Mev,a: 5.197 kg/m2,rok Ke kondenzaci dochází při venkovní teplotě nižší než -5.0 °C . Bilance zkondenzované a vypařené vlhkosti dle ČSN EN ISO 13788: V konstrukci nedochází během modelového roku ke kondenzaci. Hodnocení: Obdoba skladby č. 2 s větší tloušťkou izolace vhodná pro nízkoenergetické stavby. Výhody: Nízký difuzní odpor, vysoký teplotní útlum a velký fázový posun teplotního kmitu. Ekologický efekt přírodních materiálů (dřevo zateplené dřevem). Poslední vrstva izolace nepotřebuje rošt a ve spojích je opatřena perem a drážkou. Nevýhody: Pod omítkou může podle ČSN 730540 docházet ke kondenzaci vodní páry. Množství zkondenzované páry není příliš velké. Podle doporučených kritérií (viz 4.2.4) je skladba vyhovující. DVD izolace je navíc schopná redistribuce vlhkosti a tím se riziko ještě více snižuje. Řešení: Riziko kondenzace lze ještě více snížit použitím omítkového systému s nižším difuzním odporem.

42



Název Sádrokarton Panel KLH 3s 94 Fasádní EPS 70 Jubizol lepící malta JUB silikátová omítka

D[m] 0.0125 0.0940 0.2000 0.0040 0.0020

λ[W/mK] 0.2200 0.1300 0.0400 0.8000 0.7000

C[J/kgK] 1060.0 1600.0 1270.0 920.0 920.0

ρ[kg/m3] 750.0 490.0 20.0 1300.0 1700.0

µ[-] 9.0 50.0 50.0 70.0 40.0


4.99 m2K/W 0.19 W/m2K 8.1E+0010 m/s 121.4 7.9 h 19.30 °C 0.953

Celoroční bilance vlhkosti dle ČSN 730540: Při venkovní návrhové teplotě dochází v konstrukci ke kondenzaci vodní páry. Množství zkondenzované vodní páry Mc,a: 0.003 kg/m2,rok Množství vypařitelné vodní páry Mev,a: 1.196 kg/m2,rok Ke kondenzaci dochází při venkovní teplotě nižší než -10.0 °C . Bilance zkondenzované a vypařené vlhkosti dle ČSN EN ISO 13788: V konstrukci nedochází během modelového roku ke kondenzaci. Hodnocení: Obdoba skladby č.3 s větší tloušťkou izolace vhodná pro nízkoenergetické stavby. Skladba vyhovuje požadavkům normy i doporučeným kritériím (viz 4.2.4). Výhody: Nižší cena Nevýhody: Vyšší difuzní odpor, až 2,5x vyšší než skladby s DVD nebo minerální izolací. Nižší teplotní útlum a fázový posun než skladba s DVD izolací.

43



Název Sádrokarton Panel KLH 3s 94 Baumit open lep. stěrka Baumit open EPS-F Baumit open lep. stěrka Baumit open strukt. om.

D[m] 0.0125 0.0940 0.0040 0.2000 0.0040 0.0030

λ[W/mK] 0.2200 0.1300 0.8000 0.0410 0.8000 0.7000

C[J/kgK] 1060.0 1600.0 920.0 1270.0 920.0 920.0

ρ[kg/m3] 750.0 490.0 1300.0 16.0 1300.0 1700.0

µ[-] 9.0 50.0 18.0 10.0 18.0 19.0


4.90 m2K/W 0.20 W/m2K 3.7E+0010 m/s 127.7 7.9 h 19.27 °C 0.952


Hodnocení: Obdoba skladby č.4 s větší tloušťkou izolace vhodná pro nízkoenergetické stavby. Výhody: Nízký difuzní odpor, bez kondenzace Nevýhody: Nižší teplotní útlum a menší fázový posun teplotního kmitu než skladba s DVD izolací.

44

Skladba č. 19: SDK_KLH_XPS20_SLKT


Název Sádrokarton Panel KLH 3s 94 XPS Jubizol lepící malta JUB silikátová omítka

D[m] 0.0125 0.0940 0.2000 0.0040 0.0020

λ[W/mK] 0.2200 0.1300 0.0340 0.8000 0.7000

C[J/kgK] 1060.0 1600.0 2060.0 920.0 920.0

ρ[kg/m3] 750.0 490.0 30.0 1300.0 1700.0

µ[-] 9.0 50.0 100.0 70.0 40.0


5.64 m2K/W 0.17 W/m2K 1.3E+0011 m/s 168.6 10.0 h 19.48 °C 0.958

Celoroční bilance vlhkosti dle ČSN 730540: Při venkovní návrhové teplotě dochází v konstrukci ke kondenzaci vodní páry. Množství zkondenzované vodní páry Mc,a: 0.002 kg/m2,rok Množství vypařitelné vodní páry Mev,a: 0.571 kg/m2,rok Ke kondenzaci dochází při venkovní teplotě nižší než -10.0 °C . Bilance zkondenzované a vypařené vlhkosti dle ČSN EN ISO 13788: V konstrukci nedochází během modelového roku ke kondenzaci. Hodnocení: Obdoba skladby č.5 s větší tloušťkou izolace vhodná pro nízkoenergetické stavby. Výhody: Vyšší odolnost proti vlhkosti a mechanickému zatížení v soklové části stavby Nevýhody: Vysoký difuzní odpor, až 4x vyšší než u skladby s minerální vatou, nižší teplotní útlum a menší fázový posun teplotního kmitu než skladba s DVD izolací.

45



Název Sádrokarton Panel KLH 3s 94 Rockwool Airrock + rošt Rockwool Airrock + rošt Isocell Omega

D[m] 0.0125 0.0940 0.1200 0.1000 0.0003

λ[W/mK] 0.2200 0.1300 0.0390 0.0390 0.3500

C[J/kgK] 1060.0 1600.0 840.0 840.0 1500.0

ρ[kg/m3] 750.0 490.0 112.0 112.0 285.0

µ[-] 9.0 50.0 3.5 3.5 143.0

Korekce součinitele prostupu tepla na vliv systematických tepelných mostů dU: 0.023 W/m2K Okrajové podmínky výpočtu : (ext: ČR, místa 400 m.n.m., int: třída vnitřní vlhkosti 4.) Návrhová venkovní teplota Te : -15.0 C Návrhová teplota vnitřního vzduchu Tai : 21.0 C Návrhová relativní vlhkost venkovního vzduchu RHe : 84.0 % Návrhová relativní vlhkost vnitřního vzduchu RHi : 55.0 % 2 2 Tepelný odpor při přestupu tepla: Rsi = 0.13 (0.25 ) m K/W, Rse = 0,13 (0.04) m K/W Tepelně technické a vlhkostní parametry: Tepelný odpor konstrukce R : Součinitel prostupu tepla konstrukce U : Difuzní odpor konstrukce ZpT : Teplotní útlum konstrukce Ny* : Fázový posun teplotního kmitu Psi* : Vnitřní povrchová teplota v návrhových podmínkách Tsi,p : Teplotní faktor v návrhových podmínkách f,Rsi,p :

5.53 m2K/W 0.17 W/m2K 3.0E+0010 m/s 207.8 11.7 h 19.45 °C 0.957


Hodnocení: Obdoba skladby č.6 s větší tloušťkou izolace vhodná pro nízkoenergetické stavby. Výhody: velmi nízký difuzní odpor, bez rizika kondenzace. Nevýhody: nižší teplotní útlum a menší fázový posun teplotního kmitu než u skladby s DVD izolací.

46



Název Sádrokarton Panel KLH 3s 94 Hofatex therm + rošt Hofatex therm + rošt Hofafest UD Isocell Omega

D[m] 0.0125 0.0940 0.0800 0.0800 0.0600 0.00035

λ[W/mK] 0.2200 0.1300 0.0400 0.0400 0.0480 0.3500

C[J/kgK] 1060.0 1600.0 2100.0 2100.0 2100.0 1500.0

ρ[kg/m3] 750.0 490.0 160.0 160.0 270.0 285.0

µ[-] 9.0 50.0 7.2 7.2 8.9 143.0


5.06 m2K/W 0.19 W/m2K 3.5E+0010 m/s 824.2 19.5 h 19.32 °C 0.953


Hodnocení: Obdoba skladby č.7 s větší tloušťkou izolace vhodná pro nízkoenergetické stavby Výhody: Nízký difuzní odpor, bez rizika kondenzace, vyšší teplotní útlum a větší fázový posun teplotního kmitu. Poslední vrstva izolace nepotřebuje rošt a ve spojích je opatřena perem a drážkou. Nevýhody: Relativně vyšší pořizovací náklady.

47


Obr. 22: Náhled skladby č. 22 a rozložení tlaků vodní páry Skladba konstrukce (od interiéru) : Číslo 1 2 3 4 5 6 7 8

Název Sádrokarton Panel KLH 5s 95 Hofatex therm + rošt Hofatex therm + rošt Hofatex therm + rošt Hofafest UD Jubizol lepící malta JUB silikátová omítka

D[m] 0.0125 0.0950 0.1000 0.1000 0.1000 0.0600 0.0040 0.0020

λ[W/mK] 0.2200 0.1300 0.0400 0.0400 0.0400 0.0480 0.8000 0.7000

C[J/kgK] 1060.0 1600.0 2100.0 2100.0 2100.0 2100.0 920.0 920.0

ρ[kg/m3] 750.0 490.0 160.0 160.0 160.0 270.0 1300.0 1700.0

µ[-] 9.0 50.0 7.2 7.2 7.2 8.9 70.0 40.0


7.35 m2K/W 0.13 W/m2K 4.2E+0010 m/s 8784.6 28,7 h 19.82 °C 0.967

Celoroční bilance vlhkosti dle ČSN 730540: Při venkovní návrhové teplotě dochází v konstrukci ke kondenzaci vodní páry. Množství zkondenzované vodní páry Mc,a: 0.012 kg/m2,rok Množství vypařitelné vodní páry Mev,a: 5.177 kg/m2,rok Ke kondenzaci dochází při venkovní teplotě nižší než -5.0 C. Bilance zkondenzované a vypařené vlhkosti dle ČSN EN ISO 13788: V konstrukci nedochází během modelového roku ke kondenzaci. Hodnocení: Obdoba skladby č. 2 s větší tloušťkou izolace vhodná pro pasivní stavby Výhody: Nízký difuzní odpor, vysoký teplotní útlum a velký fázový posun teplotního kmitu. Ekologický efekt přírodních materiálů (dřevo zateplené dřevem). Poslední vrstva izolace nepotřebuje rošt a ve spojích je opatřena perem a drážkou. Nevýhody: Pod omítkou může podle ČSN 730540 docházet ke kondenzaci vodní páry. Množství zkondenzované páry není příliš velké. Podle doporučených kritérií (viz 4.2.4) je skladba vyhovující. DVD izolace je navíc schopná redistribuce vlhkosti a tím se riziko ještě více snižuje. Řešení: Riziko kondenzace lze ještě více snížit použitím omítkového systému s nižším difuzním odporem.

48


Obr. 23: Náhled skladby č. 23 a rozložení tlaků vodní páry Skladba konstrukce (od interiéru) : Číslo 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Název Sádrokarton Panel KLH 5s 95 Jubizol lepící malta Fasádní EPS 70 Jubizol lepící malta Fasádní EPS 70 Jubizol lepící malta Fasádní EPS 70 Jubizol lepící malta JUB silikátová omítka

D[m] 0.0125 0.0950 0.0040 0.1200 0.0040 0.1200 0.0040 0.1200 0.0040 0.0020

λ[W/mK] 0.2200 0.1300 0.8000 0.0400 0.8000 0.0400 0.8000 0.0400 0.8000 0.7000

C[J/kgK] 1060.0 1600.0 920.0 1270.0 920.0 1270.0 920.0 1270.0 920.0 920.0

ρ[kg/m3] 750.0 490.0 1300.0 20.0 1300.0 20.0 1300.0 20.0 1300.0 1700.0


7.75 m2K/W 0.13 W/m2K 1.2E+0011 m/s 510.3 13.7 h 19.88 °C 0.969

Celoroční bilance vlhkosti dle ČSN 730540: Při venkovní návrhové teplotě dochází v konstrukci ke kondenzaci vodní páry. Množství zkondenzované vodní páry Mc,a: 0.002 kg/m2,rok Množství vypařitelné vodní páry Mev,a: 0.638 kg/m2,rok Ke kondenzaci dochází při venkovní teplotě nižší než -10.0 C. Bilance zkondenzované a vypařené vlhkosti dle ČSN EN ISO 13788: V konstrukci nedochází během modelového roku ke kondenzaci. Hodnocení: Obdoba skladby č.3 s větší tloušťkou izolace vhodná pro pasivní stavby. Výhody: Snadnější montáž izolace bez podpůrného roštu, nižší cena izolace. Nevýhody: 3x vyšší difuzní odpor než předchozí skladba s DVD izolací.

49

µ[-] 9.0 50.0 70.0 50.0 70.0 50.0 70.0 50.0 70.0 40.0


Obr. 24: náhled skladby č. 24 a rozložení tlaků vodní páry Skladba konstrukce (od interiéru) : Číslo 1 2 3 4 5 6 7 8

Název Sádrokarton Panel KLH 5s 95 Baumit open lep. stěrka Baumit open EPS-F Baumit open lep. stěrka Baumit open EPS-F Baumit open lep. stěrka Baumit open strukt. om.

D[m] 0.0125 0.0950 0.0040 0.2000 0.0040 0.1600 0.0040 0.0030

λ[W/mK] 0.2200 0.1300 0.8000 0.0410 0.8000 0.0410 0.8000 0.7000

C[J/kgK] 1060.0 1600.0 920.0 1270.0 920.0 1270.0 920.0 920.0

ρ[kg/m3] 750.0 490.0 1300.0 16.0 1300.0 16.0 1300.0 1700.0

µ[-] 9.0 50.0 18.0 10.0 18.0 10.0 18.0 19.0


7.61 m2K/W 0.13 W/m2K 4.6E+0010 m/s 358.5 11.8 h 19.86 °C 0.968

Celoroční bilance vlhkosti dle ČSN 730540: Při venkovní návrhové teplotě nedochází v konstrukci ke kondenzaci vodní páry. Množství difundující vodní páry Gd : 2.829E-0008 kg/m2s Bilance zkondenzované a vypařené vlhkosti dle ČSN EN ISO 13788: V konstrukci nedochází během modelového roku ke kondenzaci. Hodnocení: Obdoba skladby č.4 s větší tloušťkou izolace vhodná pro pasivní stavby. Výhody: Snadnější montáž izolace bez podpůrného roštu, nižší cena izolace. Nízký difuzní odpor, bez kondenzace. Nevýhody: Nižší teplotní útlum a menší fázový posun teplotního kmitu než u DVD izolace.

50



Název Sádrokarton Panel KLH 5s 95 Rockwool Airrock HD + rošt Rockwool Airrock HD + rošt Rockwool Airrock HD + rošt Isocell Omega

D[m] 0.0125 0.0950 0.1200 0.1200 0.1200 0.00035

λ[W/mK] 0.2200 0.1300 0.0390 0.0390 0.0390 0.3500

C[J/kgK] 1060.0 1600.0 840.0 840.0 840.0 1500.0

ρ[kg/m3] 750.0 490.0 112.0 112.0 112.0 285.0

µ[-] 9.0 50.0 3.5 3.5 3.5 143.0


8.64 m2K/W 0.11 W/m2K 3.3E+0010 m/s 767.1 16.7 h 19.99 °C 0.972


Hodnocení: Obdoba skladby č.6 s větší tloušťkou izolace vhodná pro pasivní stavby. Výhody: Nízký difuzní odpor, bez rizika kondenzace. Nevýhody: Nižší teplotní útlum a menší fázový posun teplotního kmitu než u DVD izolace. Nutný podpůrný rošt.

51


Obr. 26: náhled skladby č. 26 a rozložení tlaků vodní páry Skladba konstrukce (od interiéru) : Číslo 1 2 3 4 5 6 7

Název Sádrokarton Panel KLH 5s 95 Hofatex therm + rošt Hofatex therm + rošt Hofatex therm + rošt Hofafest UD Isocell Omega

D[m] 0.0125 0.0950 0.1000 0.1000 0.1000 0.0600 0.00035

λ[W/mK] 0.2200 0.1300 0.0400 0.0400 0.0400 0.0480 0.3500

C[J/kgK] 1060.0 1600.0 2100.0 2100.0 2100.0 2100.0 1500.0

ρ[kg/m3] 750.0 490.0 160.0 160.0 160.0 270.0 285.0

µ[-] 9.0 50.0 7.2 7.2 7.2 8.9 143.0


8.66 m2K/W 0.11 W/m2K 4.0E+0010 m/s 9527.9 28.8 h 19.99 °C 0.972


Hodnocení: Obdoba skladby č.7 s větší tloušťkou izolace vhodná pro pasivní stavby. Výhody: Nízký difuzní odpor, bez rizika kondenzace, vyšší teplotní útlum a větší fázový posun teplotního kmitu. Poslední vrstva izolace nepotřebuje rošt a ve spojích je opatřena perem a drážkou. Nevýhody: Nutný podpůrný rošt.

52

Přiložený graf rozložení tlaků vodní páry v typickém místě konstrukce podle ČSN 73 0540 zachycuje stav při extrémních okrajových podmínkách uvedených v legendě grafu.

6.3 Vyhodnocení tepelně technických parametrů referenčních skladeb Srovnání podle tepelného odporu a součinitele prostupu tepla Rozdíly v součiniteli prostupu tepla při použití různých izolačních materiálů nejsou příliš velké. Lepší výsledky vykazují skladby s pěnovými izolacemi.

Srovnání podle difuzního odporu Nejnižší difuzní odpor vykazují skladby s minerální izolací a dřevovláknitou izolací. Zajímavé výsledky má také skladba s izolací z expandovaného polystyrenu Baumit OPEN. Skladby s expandovaným a extrudovaným polystyrenem vykazují 3 – 4 krát vyšší difuzní odpor než skladby s minerální nebo DVD izolací. Nejvyšší difuzní odpor mají skladby, v nichž je použita parozábrana.

Srovnání podle teplotního útlumu a fázového posunu teplotního kmitu Velký podíl na hodnotě teplotního útlumu a fázového posunu teplotního kmitu má samotný KLH panel. Nejlepších výsledků dosahují skladby s dřevovláknitou izolací, které při standardním provedení (U=0,3W/(m2K)) vykazují fázový posun cca 12 h. Skladby s ostatními izolacemi vykazují při stejné tloušťce fázový posun jen 7 – 8 h.

Srovnání podle vnitřní povrchové teploty a teplotního faktoru Všechny posuzované skladby vykazují srovnatelné hodnoty.

Srovnání podle rizika kondenzace vodních par Zcela bez rizika kondenzace vodních par uvnitř konstrukce jsou skladby s odvětranou fasádou. Uspokojivé výsledky vykazuje také skladba s polystyrenovou izolací Baumit OPEN. U skladeb s minerální a DVD izolací zakončených omítkou existuje při extrémně nízkých teplotách riziko kondenzace vodních par na rozhraní izolace a omítky. Skladby s DVD izolací a omítkou splňují doporučená kritéria (viz 4.2.4) a lze je tedy považovat za bezpečné. U skladeb s minerální izolací a omítkou doporučuji pro snížení rizika kondenzace na přijatelnou mez vložit mezi KLH panel a izolaci parobrzdnou folii s ekvivalentní difuzní tloušťkou 10 m a minimální účinností 10 %. 53

Nejhorší výsledky vykazují skladby s kontaktním fasádním obkladem a skladby s izolací na straně interiéru, které se obvykle neobejdou bez parozábrany. Při posouzení rizika kondenzace vodních par podle ČSN EN ISO 13788 (s nejnižší návrhovou teplotou v exteriéru -2,5°C) je většina posuzovaných skladeb bez rizika kondenzace. Rovněž při posouzení s faktorem difuzního odporu KLH panelu µ=157 podle ČSN 73 0540 je většina skladeb zcela bez rizika nebo jen s minimálním rizikem kondenzace.

Faktory ovlivňující bilanci vodních par v konstrukci Izolace ze strany interiéru Instalační předstěna vyplněná izolací (narozdíl od předstěny bez izolace) zásadně ovlivňuje rozložení částečných tlaků vodní páry v konstrukci. (Viz skladba č.12-14) Difuzní odpor izolace Při vyšším difuzním odporu izolace se snižuje množství zkondenzované vodní páry v izolaci a zvyšuje vlhkost dřeva na rozhraní KLH panelu a izolace. Difuzní odpor fasády Zásadně ovlivňuje riziko kondenzace vodních par na rozhraní izolace - fasáda. Parozábrany Při správném zabudování ovlivňují průběh částečného tlaku vodních par a tím snižují riziko kondenzace. Parozábrana umístěná mezi KLH panel a izolaci snižuje riziko kondenzace vodních par ve vrstvě izolace, ale současně zvyšuje rovnovážnou vlhkost KLH panelu na tomto rozhraní. Přestože nedojde ke kondenzaci, může se vlhkost panelu zvýšit nad přípustnou mez 20 %.

54

7 Měření vlhkosti dřeva na stavbě

7.1 Materiály obvodového pláště měřené stavby Pro měření vlhkosti zabudovaného KLH panelu byla vybrána stavba RD v Žilině u Nového Jičína se zateplovacím systémem s dřevovláknitou izolací. Tato kombinace materiálů (dřevo zateplené dřevem) v obvodové stěně je velmi perspektivní z hlediska tepelně izolačních i ekologických a environmentálních kritérií. Skladba stěny odpovídá posuzované referenční skladbě č. 2, pouze tloušťka izolace je o 2cm větší. Skladba měřené stěny:

12,5 mm Sádrokarton Knauf 94 mm

Lepený dřevěný panel KLH 3s 94 mm

80 mm

Dřevovláknitá izolace Hofatex therm

60 mm

Dřevovláknitá izolace Hofafest UD

6 mm

Jubizol lepící malta včetně výztužné mřížky

2 mm

JUB silikátová omítka

Pro co nejpřesnější výsledky výpočtu, který bude srovnáván s měřením, budou použity tyto parametry materiálů:

Sádrokarton Knauf – budou použity návrhové parametry podle ČSN 73 0540 Lepený dřevěný panel KLH 3s 94 mm – bude ve výpočtu nadefinován jako soubor vrstev dřeva a lepidla. Parametry lepidla budou zadány podle údajů od výrobce. Pro dřevo budou použity návrhové parametry podle EN 12524. Alternativně bude proveden výpočet s faktorem difuzního odporu µ = 157 podle ČSN 730540. Dřevovláknitá izolace Hofatex therm a Hofafest UD - budou použity výpočtové parametry podle údajů od výrobce. Faktor difuzního odporu bude zadán podle naměřených hodnot poskytnutých výrobcem. Jubizol lepící malta a JUB silikátová omítka – faktor difuzního odporu bude zadán podle výsledků měření poskytnutých výrobcem. Tloušťka lepící malty v měřeném místě bude zjištěna na stavbě.

55

Výpis vstupních parametrů měřené skladby: Název

D[m]

λ[W/mK]

C[J/kgK]

ρ[kg/m3]

µ[-]

1

Sádrokarton

0.0125

0.2200

1060.0

750.0

9.0

2

Smrkové dřevo

0.0300

0.1300

1600.0

490.0

50 (157)

3

PUR lepidlo

0.0001

1.0000

1400.0

1400.0

10200.0

4

Smrkové dřevo

0.0340

0.1300

1600.0

490.0

50 (157)

5

PUR lepidlo

0.0001

1.0000

1400.0

1400.0

10200.0

6

Smrkové dřevo

0.0300

0.1300

1600.0

490.0

50 (157)

7

Hofatex Therm

0.0800

0.0400

2100.0

160.0

7.2

8

Hofafest UD

0.0600

0.0480

2100.0

270.0

8.9

9

Jubizol lepící malta

0.0060

0.8000

920.0

1700.0

70.0

10 JUB silikátová omítka 0.0030

0.7000

920.0

1700.0

40.0

Číslo

7.2 Metodika měření vlhkosti KLH panelu na stavbě Měření vlhkosti v obvodovém plášti dřevostavby z KLH panelů bude navazovat na výzkum, řešený na LDF MZLU v Brně.

Použité přístroje: Odporová antikorozní čidla WS 16 pro měření rovnovážné vlhkosti dřeva s teplotní kompenzací, určená pro měření v sušárnách. Čidla pro měření relativní vlhkosti vzduchu a teploty vzduchu v interiéru a exteriéru. Sběrnice pro zaznamenávání naměřených údajů. Obr. 27: Čidlo relativní vlhkosti a teploty vzduchu

Měřené veličiny Rovnovážná vlhkost dřeva v krajní vrstvě KLH panelu na rozhraní panelu a izolace. Relativní vlhkost vzduchu v interiéru a exteriéru. Teplota vzduchu v interiéru a exteriéru.

56

Obr. 28: Čidlo pro měření vlhkosti a jeho osazení

Umístění čidel Čidla pro měření vlhkosti dřeva budou nainstalována v severní stěně objektu na vnější plochu panelu KLH pod tepelnou izolací v referenční výšce 1,5 m nad podlahou a v úrovni podlahy (20 cm nad základem). Vlhkost dřeva bude sledována u pracovny a koupelny. Čidlo pro měření relativní vlhkosti a teploty vzduchu v interiéru bude umístěno v pracovně v referenční výšce 1,5 m nad podlahou. Čidlo pro měření relativní vlhkosti a teploty vzduchu v exteriéru bude umístěno pod přesahem střechy ve výšce 3 m nad terénem tak, aby bylo chráněno před nežádoucími účinky povětrnostních podmínek (přímé oslunění a déšť).

Průběh měření Měření bude probíhat v období prosinec 2008 až březen 2009. Před zahájením měření bude vlhkost dřeva změřena ručním vlhkoměrem a podle tohoto měření budou zkorigovány hodnoty zaznamenané sběrnicí. Měřené hodnoty budou zaznamenávány sběrnicí automaticky v intervalech po 1 h. Po ukončení měření mohou být zabudovaná čidla pro měření vlhkosti dřeva dále využita pro dlouhodobé sledování vlhkosti ve stavbě.

57

Čidla 1-6

Obr. 29: Umístění čidel v pohledu

Obr. 30: Umístění čidel – stěna koupelny

58

Obr. 31: Umístění čidel v půdoryse 7.3 Metodika vyhodnocení dat 7.3.1 Základní vyhodnocení Naměřená data budou zkorigována podle kontrolního měření ručním vlhkoměrem a budou odstraněny úseky s chybnými nebo nereálnými hodnotami. Veškerá naměřená data budou statisticky zpracována. Údaje budou vyneseny do grafu v závislosti na čase. Bude provedeno obecné posouzení naměřených dat, trend vývoje a vliv na bezpečnost konstrukce.

59

7.3.2 Srovnání průměrných hodnot s výpočtem Data budou rozdělena na několik období, nejlépe po měsících Budou vybrány úseky s extrémními okrajovými podmínkami a stabilnějším průběhem. Naměřená data budou statisticky zpracována po jednotlivých obdobích. Průměrné hodnoty okrajových podmínek za jednotlivá období budou dosazeny do programu Teplo 2007 a bude proveden výpočet

rozložení

parciálních

tlaků vodní páry v konstrukci Na základě zjištěného parciálního tlaku nasycených vodních par a skutečného parciálního tlaku vodních par v měřeném místě konstrukce bude vypočtena relativní vlhkost vzduchu pro dané místo v konstrukci.

ϕ=

Pv Pv ,sat

Obr. 32: Nomogram pro určení vlhkosti dřeva (Perelygin 1965)

[%]

φ – relativní vlhkost vzduchu Pv – parciální tlak vodní páry Pv, sat - parciální tlak nasycené vodní páry Podle vypočtené relativní vlhkosti vzduchu a teploty vzduchu bude z nomogramu určena rovnovážná vlhkost dřeva, která bude srovnána s průměrnou naměřenou hodnotou.

60

7.3.3 Výpočet teoretického průběhu vlhkosti a grafické srovnání s naměřeným průběhem Měření vlhkosti dřeva bude probíhat v relativně bezpečné části konstrukce a lze předpokládat, že odezva vlhkosti na změnu okrajových podmínek nebude příliš výrazná. Vzhledem k množství faktorů ovlivňujících celý proces se může stát, že nepřesnost vstupních dat výpočtu a nepřesnost měření způsobí větší odchylku, než je předpokládaný rozdíl mezi výpočtovým modelem a skutečností. Pro přesnější vyhodnocení závislosti vlhkosti na okrajových podmínkách bude vypočtena ryze teoretická vlhkost dřeva Wteor. [%] v měřeném místě pro všechny naměřené hodnoty okrajových podmínek. Tato teoretická vlhkost dřeva bude ukazovat, jak by se vlhkost materiálu vyvíjela v případě, že by materiály v konstrukci fungovaly pouze jako difuzní odpory a difuzní tok vodních par by se okamžitě přizpůsoboval okrajovým podmínkám a neměl by žádnou setrvačnost. Teoretická vlhkost bude vynesena do grafu a porovnána s naměřenou vlhkostí. Vzhledem k velkému množství samostatných výpočtů nebude možné použít k tomuto program Teplo. K provedení výpočtu bude použit program Excel do kterého budou aplikovány výpočtové vzorce v souladu s ČSN 73 0540. Účelem výpočtu je zjistit vlhkost dřeva na základě parciálních tlaků pouze pro určitou část konstrukce. Proto bude možné celý výpočet zjednodušit tak, aby bylo možné nadefinovat ho do jednoho řádku programu Excel a potom ho nakopírovat pro všechny ostatní naměřené stavy. Kontrola správnosti výpočtu parciálních tlaků a teplot bude provedena programem Teplo 2007 pro náhodně vybrané výpočtové případy. Použité výpočtové vztahy:

1 Relativní vlhkost vzduchu uvnitř konstrukce v místě x φx [%]

ϕx =

Pv,x

Pv , x Psat , x

100

[%]

parciální tlak vodní páry uvnitř konstrukce v místě x

Psat, x parciální tlak nasycené vodní páry uvnitř konstrukce v místě x 61

2 Parciální tlak vodní páry uvnitř konstrukce v místě x Pvx [Pa]

P´vx = Pvi −

(Z

Z pi + Z px pi

+ Z p + Z pe )

( Pvi − Pve )

Pvx

parciální tlak vodní páry uvnitř konstrukce v místě x v Pa

Pvi

parciální tlak vodní páry v interiéru v Pa

Pve

parciální tlak vodní páry v exteriéru v Pa

Zp

difuzní odpor konstrukce v m/s

Zpx

difuzní odpor části konstrukce od vnitřního povrchu po místo x v m/s

Zpi a Zpe odpor při přestupu vodní páry na vnitřní a vnější straně (ve výpočtu zanedbáno)

3 Difuzní odpor konstrukce Zp [m/s]

Z p = ∑ Z p, j Zp,j

difuzní odpor j-té vrstvy konstrukce v m/s, stanovený ze vztahu

Z p, j =

µj ×dj δ0

µj

faktor difuzního odporu j-té vrstvy konstrukce,

dj

tloušťka j-té vrstvy konstrukce v m,

δ0

součinitel difuzní vodivosti vzduchu. Pro výpočet kondenzace vodní páry v konstrukci se uvádí přesnější hodnota 1,88240*10-10 s. (Vaverka 2006)

4 Parciální tlak nasycené vodní páry uvnitř konstrukce v místě x Psat,x [Pa] Pro -20 °C ≤ tx < 0 °C 12 , 3

Psat , x

t   = 4,6891,486 + x  100   62

Pro 0 °C ≤ tx < 30 °C : 8, 02

Psat , x

tx

t   = 288,681,098 + x  100  

teplota ve hmotných vrstvách konstrukce v místě x ve °C.

5 Teplota ve hmotných vrstvách konstrukce v místě x tx [°C]

t x = tai −

(Rsi + Rx ) * (tai − te ) RT

tai

teplota vnitřního vzduchu

Rsi

odpor při přestupu tepla na vnitřní straně konstrukce. Rsi = 0,25 m2 K/W (ČSN EN ISO 13 788)

Rx

tepelný odpor části konstrukce od vnitřního povrchu po místo x v m2 K/W

RT

odpor konstrukce při prostupu tepla v m2 K/W

te

návrhová teplota venkovního vzduchu ve °C

6 Odpor konstrukce při prostupu tepla RT [m2 K/W]

RT = Rsi + ∑ R + Rse Rsi

odpor při přestupu tepla na vnitřní straně konstrukce Rsi = 0,25 m2 K/W (ČSN EN ISO 13 788)

Rse

odpor při přestupu tepla na vnější straně konstrukce Rse = 0,04 m2 K/W (ČSN EN ISO 13 788)

R

tepelný odpor vrstvy konstrukce v m2 K/W

63

7 Teoretická vlhkost dřeva Wteor [%] Pro stanovení vlhkosti bude použito matematické vyjádření sorpčních izoterem podle Andersona a McCartyho při procesu adsorpce

wteor =

1 A ln B ln 1

ϕ

s koeficienty podle de Boer – Zwickera: A = 7,731706 - 0,014348 * T B = 0,008746 + 0,000567 * T (Horáček 2008)

Pro přibližné stanovení vlhkosti při procesu desorpce (pro rozsah RVD 8-14%) bude použit následující přepočet:

wteor , des ≈ wteor / 0,85 7.4 Výsledky měření a základní vyhodnocení dat Průběh. Měření bylo zahájeno současně s uvedením stavby do provozu 21.11.08 a ukončeno 6.4.09. Z naměřených dat byl odstraněn počáteční úsek s chybnými údaji a koncový úsek s příliš dynamickým vývojem teploty v exteriéru. Hodnocené období bylo zkráceno na úsek od 8.12.08 do 31.3.09. Chyby. Data z čidel 1, 2 a 4 nevykazují žádné chyby. Data z čidel 5 a 6 vykazují úseky s konstantní nepravděpodobnou hodnotou, které byly vyhodnoceny jako chybné a z výsledků jsou odstraněny. Zbývající úseky jsou do výsledků zaznamenány.

Výsledky z referenční výšky 1,5 m. Výsledky z čidel 2 a 5 jsou v předpokládaných mezích. Mírně vyšší vlhkost na začátku měření se snižuje a již v polovině ledna je stabilizovaná. Výsledky z čidla 2 jsou bezchybné a budou použity ke srovnání s výpočtem. Bezchybné úseky hodnot naměřených čidlem 5 kopírují výsledky z čidla 2 a nevykazují žádné anomálie. Vzhledem k nedostatečnému množství naměřených hodnot nebudou výsledky z koupelnové stěny dále samostatně vyhodnocovány.

64

Výsledky z úrovně podlahy. Vlhkost

naměřená

ve

výšce

podlahy je na začátku měřeného období poměrně vysoká až 18 %. U čidla 1 v pracovně skokově klesla již v průběhu prosince na optimální hodnotu. U čidla 4 v koupelně pulzuje mezi vysokou a optimální hodnotou.

Na začátku měřeného období je vlhkost nejvyšší a postupně klesá u čidla 2 a 5 pozvolna, u čidel 1 a 4 skokově. Na

konci

měření

je

vlhkost

stabilizovaná. Statistika Z tab. 7 vyplývá, že vlhkost dřeva ani v jednom z měřených míst nedosáhla hodnoty 20 % a hodnocená skladba obvodového pláště tedy splňuje podmínky pro zařazení do 2

třídy

použití. Průměrné hodnoty okrajových podmínek naměřené v interiéru se blíží normovým návrhovým hodnotám. Průměrné měsíční hodnoty okrajových podmínek naměřené v exteriéru se blíží průměrným hodnotám

měsíčním pro

výpočtovým

výpočet

bilance

zkondenzované a vypařené vlhkosti dle ČSN EN ISO 13788. Nejnižší naměřená teplota v exteriéru byla pouze -12,8 °C narozdíl od návrhové venkovní teploty Te, která je pro danou lokalitu (podle ČSN 73 0540) - 15°C.

Tab. 7 Statistické vyhodnocení naměřené vlhkosti dřeva a okrajových podmínek za celé období měření

Trend

65

66

67

68

69

7.5 Výsledky srovnání průměrné naměřené vlhkosti za jednotlivá období s vlhkostí vypočtenou Statistika okrajových podmínek a vlhkosti dřeva naměřených v referenčním místě za sledovaná období a vlhkost určená z nomogramu podle parciálních tlaků vodní páry a teploty vypočtených programem Teplo 2007 podle průměrných naměřených okrajových podmínek jsou uvedeny tab. č. 8. Výpočet parciálních tlaků a vlhkosti dřeva je uveden v příloze č. 2. Nižší hodnota vypočtené vlhkosti dřeva se vztahuje k rozhraní KLH panelu a izolace (6/7), vyšší hodnota k rozhraní vnější lamely KLH panelu a lepené spáry (5/6). Výpočet byl proveden samostatně pro faktor difuzního odporu µ=157 podle ČSN 730540 a µ=50 podle EN 12524.

Hodnocení Naměřená vlhkost je ve všech případech vyšší než vypočtená. Minimální rozdíl mezi naměřenou a nejvyšší vypočtenou hodnotou se pohybuje od 0,7 do 3,1 %. Největší diference 3,1% je v prosinci, ovlivněném uvedením stavby do užívání. Další největší diference je 2,6% v úseku č. 1 s nejnižší teplotou v exteriéru.

Trend Vypočtená vlhkost dřeva klesá směrem k exteriéru, je nižší pro µ=157 a snižuje se s rostoucím rozdílem parciálních tlaků v exteriéru a interiéru způsobeným především rostoucím rozdílem teplot. Naměřená vlhkost je stabilní.

70

Tab. 8 Statistika za sled. období a srovnání vlhkosti dřeva naměřené čidlem č.2 s vypočtenou vlhkostí. Prosinec Min Max Teplota int. [°C] 19,9 24,5 RH int. [%] 48,0 63,1 Teplota ext. [°C] -10,1 10,8 RH ext. [%] 43,9 94,4 Čidlo 2 [%] 10,0 11,9 Vypočtená vlhkost v % pro µ dřeva = 50 Vypočtená vlhkost v % pro µ dřeva = 157

Průměr 21,7 56,2 1,3 79,2 11,2 7,4 - 8,1 6,7 - 8

Směrodatná odchylka

Leden Min Max Teplota int. [°C] 19,2 23,3 RH int. [%] 38,4 60,3 Teplota ext. [°C] -12,8 8,7 RH ext. [%] 43,9 96,9 Čidlo 2 [%] 9,0 10,2 Vypočtená vlhkost v % pro µ dřeva = 50 Vypočtená vlhkost v % pro µ dřeva = 157

Průměr 21,3 52,7 -2,7 83,6 9,5 7,1 - 7,8 6 - 7,7


Únor Min Max Teplota int. [°C] 19,9 26,4 RH int. [%] 40,6 68,3 Teplota ext. [°C] -9,4 12,9 RH ext. [%] 54,0 95,9 Čidlo 2 [%] 8,5 10,1 Vypočtená vlhkost v % pro µ dřeva = 50 Vypočtená vlhkost v % pro µ dřeva = 157

Průměr 21,9 53,0 -0,2 84,4 9,1 7,3 - 7,9 6,6 - 7,8


Březen Min Max Teplota int. [°C] 20,6 27,0 RH int. [%] 40,2 69,4 Teplota ext. [°C] -4,4 15,2 RH ext. [%] 35,2 97,0 Čidlo 2 [%] 8,8 9,8 Vypočtená vlhkost v % pro µ dřeva = 50 Vypočtená vlhkost v % pro µ dřeva = 157

Průměr 22,1 54,4 3,7 82,9 9,1 7,8 - 8,4 7,3 - 8,3


Úsek č. 1 Min Max Teplota int. [°C] 20,7 22,1 RH int. [%] 53,6 61,8 Teplota ext. [°C] -10,1 -1,9 RH ext. [%] 70,9 90,5 Čidlo 2 [%] 10,0 10,6 Vypočtená vlhkost v % pro µ dřeva = 50 Vypočtená vlhkost v % pro µ dřeva = 157

Průměr 21,4 56,5 -6,6 82,7 10,3 6,5 - 7,7 5,5 - 7,5


Úsek č. 2 Min Max Teplota int. [°C] 19,6 23,2 RH int. [%] 38,4 58,1 Teplota ext. [°C] -12,8 -1,0 RH ext. [%] 62,7 88,4 Čidlo 2 [%] 9,0 10,1 Vypočtená vlhkost v % pro µ dřeva = 50 Vypočtená vlhkost v % pro µ dřeva = 157

Průměr 21,5 48,8 -6,7 79,7 9,5 6 - 7,1 5,3 - 6,8


Úsek č. 3 Min Max Teplota int. [°C] 20,6 25,3 RH int. [%] 41,9 57,8 Teplota ext. [°C] -9,4 0,6 RH ext. [%] 54,7 92,9 Čidlo 2 [%] 8,6 9,1 Vypočtená vlhkost v % pro µ dřeva = 50 Vypočtená vlhkost v % pro µ dřeva = 157

Průměr 21,9 50,1 -3,5 83,5 8,9 6,7 - 7,4 5,9 - 7,2


71

0,6 1,9 4,7 11,6 0,5

0,6 4,2 4,1 8,1 0,3

1,0 4,5 3,9 8,7 0,3

0,7 3,8 3,0 12,6 0,2

0,3 1,6 1,8 4,5 0,2

0,6 4,4 2,1 6,1 0,2

0,8 2,8 1,9 7,7 0,1

Počet vzorků 556,0 556,0 556,0 556,0 556,0

Počet vzorků 767,0 767,0 767,0 767,0 767,0

Počet vzorků 696,0 696,0 696,0 696,0 696,0

Počet vzorků 768,0 768,0 768,0 768,0 768,0

Počet vzorků 85,0 85,0 85,0 85,0 85,0

Počet vzorků 228,0 228,0 228,0 228,0 228,0

Počet vzorků 226,0 226,0 226,0 226,0 226,0

7.6 Výsledky srovnání teoretického průběhu vlhkosti s naměřeným průběhem Pro srovnání byly do grafu vyneseny teoretické průběhy vlhkosti dřeva na rozhraní KLH panelu a izolace (6/7) a na úrovni hrotu elektrody vlhkoměru. Vyšší z těchto dvou vypočtených hodnot je navýšena o 15% a simuluje tak stav při adsorpci. Vzniklé křivky tak vytvářejí rozmezí, v němž by se teoreticky vlhkost dřeva měla pohybovat za předpokladu, že by materiály v konstrukci fungovaly pouze jako difuzní odpory a difuzní tok vodních par by se okamžitě přizpůsoboval okrajovým podmínkám a neměl by žádnou setrvačnost. Výsledky jsou zpracovány zvlášť pro faktor difuzního odporu dřeva µ=157 podle ČSN 730540 a µ=50 podle EN 12524.

Hodnocení Teoretická vlhkost má velmi dynamický průběh s maximálním rozptylem hodnot až 6 %. Průměrná hodnota se pohybuje od 6,6 do 9 %. Naměřená vlhkost se vyvíjí velmi poklidně. V prosinci a první polovině ledna se pohybuje nad vypočteným rozhraním pravděpodobně v souvislosti s uvedením stavby do provozu. Od druhé poloviny ledna se vyvíjí při horní hranici vypočteného rozhraní. Při srovnání průměrných hodnot se naměřená vlhkost pohybuje v únoru 0,1% a v březnu 0,4 % nad průměrem nejvyšší vypočtené vlhkosti.

Trend Závislost mezi průběhem naměřené a vypočtené vlhkosti se dá najít jen velmi obtížně. Průběh naměřené vlhkosti je na rozdíl od průběhu teoretické vlhkosti velmi stabilní. Přizpůsobuje se dlouhodobému trendu, ale na krátkodobé výkyvy teoretického průběhu příliš nereaguje. Lze vypozorovat nepříliš výraznou návaznost mezi křivkou naměřené vlhkosti dřeva a teplotou v exteriéru se zpožděním několika hodin. Rozdíly mezi vlhkostmi dřeva vypočtenými pro různé hodnoty faktoru difuzního odporu pro dřevo nejsou ve zkoumaném místě příliš velké, nicméně směrem k exteriéru se tyto rozdíly zvětšují.

72

73

74

75

76

8 DISKUSE 8.1 Srovnání parametrů referenčních skladeb Nejlepší vlastnosti vykazují skladby s dřevovláknitou izolací a provětrávanou fasádou, které jsou bez rizika kondenzace a mají vysoký teplotní útlum. Při fázovém posunu teplotního kmitu 12 h, který tyto skladby vykazují již při standardním provedení (U=0,3W/(m2K)), se minimalizuje vliv denních výkyvů teploty v exteriéru na teplotní stabilitu povrchu stěny v interiéru. Tato skladba vykazuje teplotní útlum srovnatelný s masivní zděnou konstrukcí, současně však musí být splněn přísnější požadavek na součinitel prostupu tepla, který je podložen právě nízkou akumulační schopností lehkých staveb. Většina hodnocených skladeb je navržena bez parozábrany. Jelikož definice difuzně otevřené konstrukce neobsahuje žádné informace o konkrétním rozmezí difuzního odporu, mohou být všechny tyto skladby považovány za difuzně otevřené. Z výsledků však vyplývá, že mezi difuzním odporem jednotlivých skladeb bez parozábrany je až 4-násobný rozdíl. Odlišné návrhové parametry pro dřevo potvrzují, že se jedná o materiál s proměnlivými vlastnostmi nejen v různých anatomických směrech, nebo mezi jednotlivými druhy, ale také při různé vlhkosti. Výpočet difuze vodní páry v návrhových podmínkách a bilance vlhkosti dle ČSN 730540 i výpočet bilance zkondenzované a vypařené vlhkosti dle ČSN EN ISO 13788 řeší rozložení vodních par v konstrukci. Oba uvedené výpočty vycházejí ze souběžně platných norem a jsou považovány za rovnocenné, přestože vykazují rozdílné výsledky. Výpočet podle ČSN EN ISO 13788 hodnotí konstrukci na základě průměrných hodnot okrajových podmínek za jednotlivé měsíce v roce. Tento výpočet do jisté míry zohledňuje setrvačnost difuzního toku, ale neukazuje, co se v konstrukci děje při nižších teplotách než např. -2,5°C při návrhové venkovní teplotě -15°C podle ČSN 73 0540. Naopak výpočet podle ČSN 730540 dělí dny v roce do několika skupin s průměrnými denními teplotami zaokrouhlenými na 5°C. Výpočet nám ukazuje, co se v konstrukci bude dít při extrémních navržených okrajových podmínkách, ovšem nezohledňuje setrvačnost zkoumaných procesů a je tedy výrazně na straně bezpečnosti.

77

8.2 Výsledky měření Průběh naměřených hodnot vlhkosti dřeva odpovídá předpokladu. Konstrukci lze zařadit do 2 třídy použití a konstrukční díly, které nejsou ve styku se základem, mohou být zařazeny do 1 třídy použití. Kolísání vlhkosti v úrovni podlahy může být způsobeno nevhodným detailem napojení na terén. Další možnou příčinou je porušená hydro-izolace základové desky a výskyt tlakové spodní vody. Vyšší vlhkost naměřená v prosinci a lednu souvisí pravděpodobně s uvedením stavby do užívání a vysycháním zabudované vlhkosti.

Obr. 33: Použitý detail napojení severní obvodové stěny na terén. Legenda: 1 štěrk, 2 drenáž, 3 zemina, 4 extrudovaný polystyren, 5 základy, 6 okapová dlaždice, 7 KLH panel, 8 dřevovláknitá izolace, 9 hydroizolace, 10 nopová folie, 11 hliníková zakládací lišta.

78

8.3 Srovnání průměrných výsledků s výpočtem Naměřená vlhkost je ve všech srovnávaných případech vyšší než vypočtená. Když pomineme výsledky, které jsou ovlivněny vysycháním zabudované vlhkosti, pohybuje se minimální odchylka od 0,7 do 2,6 %. Vyšší odchylka v úseku s nižšími teplotami v exteriéru poukazuje na fakt, že vlhkost dřeva a tedy do určité míry i difuzní tok reagují na několikadenní výkyvy okrajových podmínek jen velmi pozvolna. Blíže naměřeným hodnotám jsou výsledky vypočtené s faktorem difuzního odporu pro dřevo µ=50. Mohlo by to znamenat, že tato hodnota je blíže skutečnosti, avšak vzhledem k malému rozdílu mezi výsledky při horní vypočtené hranici nemůže být tato domněnka jednoznačně potvrzena. Rozdíly mezi naměřenou a vypočtenou hodnotou mohou být způsobeny také těmito faktory: Nepřesnost měření Nižší difuzní odpor KLH panelu než byl zadán do výpočtu Vyšší difuzní odpor izolace a fasády než byl zadán do výpočtu Nižší tepelná vodivost KLH panelu než bylo zadáno do výpočtu Vyšší tepelná vodivost izolace než bylo zadáno do výpočtu Hystereze sorpce Další vlivy

8.4 Srovnání teoretického průběhu vlhkosti s naměřeným průběhem Průběh vlhkosti v referenční výšce 1,5 m nad podlahou je velmi stabilní na rozdíl od průběhu ryze teoretického. Malé výkyvy naměřené vlhkosti, které lze pozorovat, jsou závislé spíše na křivce teploty v exteriéru než na teoretické vlhkosti a mohlo by tedy jít o nedostatečnou teplotní kompenzaci naměřených hodnot. To by ovšem znamenalo, že průběh naměřené vlhkosti je ještě stabilnější než ukazuje graf. Kromě dalších vlivů může být tento efekt způsoben také tím, že změna teplotního pole ve stěně neprobíhá stejně rychle jako změna rozložení parciálních tlaků vodní páry. Naměřená vlhkost se vyvíjí při horní hranici vypočtené vlhkosti. Při srovnání průměrných hodnot je 0,1 – 0,4 % nad průměrem nejvyšší vypočtené vlhkosti.

79

Opět se nabízí domněnka, že hodnota faktoru difuzního odporu pro dřevo µ=50 je blíže skutečnosti. Průběh naměřené vlhkosti je velmi stabilní na rozdíl od průběhu teoretické vlhkosti, která je funkcí naměřených okrajových podmínek. Křivka naměřené vlhkosti výrazněji nereaguje ani při několikadenních výkyvech teoretické vlhkosti o ± 2 %. Naopak v prosinci a lednu klesla v souvislosti s vysycháním stavby naměřená vlhkost až o 3 %, což znamená, že se z KLH panelu uvolnilo minimálně 0,5 l vodní páry na m2 za 1 měsíc. To je několikrát více, než je měsíční množství vodní páry, které by mělo přes celou konstrukci prodifundovat. Zde se projevují pozitivní vlastnosti zateplovacího systému s nízkým difuzním odporem, který umožňuje vysychání konstrukce ve velmi krátkém čase. Je zřejmé, že kompaktní vrstva dřeva ve formě KLH panelu funguje v obvodovém plášti nejenom jako difuzní odpor, ale také jako akumulátor vlhkosti, který výrazně tlumí krátkodobé výkyvy difuzního toku vodní páry.

8.5 Souvislosti mezi výsledky teoretického posouzení a měření Měřením i výpočtem bylo potvrzeno, že KLH panel zabudovaný v charakteristickém místě obvodového pláště dřevostavby izolovaný dřevovláknitou izolací (viz skladba č. 2) je možné spolehlivě zařadit do 1 třídy použití. Navržení správných konstrukčních detailů zejména při styku se základem je stejně důležité jako posouzení charakteristické části obvodového pláště. Průběh naměřené vlhkosti KLH panelu v obvodovém plášti je velmi stabilní, tudíž je velmi pravděpodobné, že se obvodový plášť ve skutečných podmínkách bude chovat spolehlivěji, než ukazuje výpočet difuze vodní páry v návrhových podmínkách a bilance vlhkosti dle ČSN 730540. Nízký difuzní odpor izolace, který se ve výpočtu projevuje mj. vysokou hodnotou vypařitelné vodní páry, umožnil velmi rychlé snížení zabudované vlhkosti zjištěné měřením.

80

9 ZÁVĚR Cílem práce bylo posouzení tepelně vlhkostního chování obvodového pláště masivní dřevostavby systému KLH. V práci je posouzena řada různých variant obvodového pláště vycházejících především ze skladeb používaných v ČR. K posouzení byl použit program Teplo 2007. Pro srovnání výpočetního modelu se skutečností byla vybrána konkrétní stavba s tepelnou izolací dřevovláknitými deskami. Na této stavbě byla měřena vlhkost KLH panelu v obvodové stěně a současně byly měřeny také okrajové podmínky. Na základě naměřených okrajových podmínek byl vytvořen výpočtový model, který byl porovnán s naměřenými hodnotami vlhkosti dřeva. Po vyhodnocení výsledků jsem dospěl k těmto závěrům: Návrhové parametry pro dřevo podle souběžně platných norem vykazují výrazné diference. Tyto parametry, zejména faktor difuzního odporu, by měly být sjednoceny a měla by být uvedena konkrétní dřevina, pro kterou dané charakteristiky platí. Pokud konkrétní veličina vykazuje výraznou závislost na vlhkosti, měly by návrhové parametry tuto závislost zohledňovat. Z výsledků měření vyplývá, že blíže skutečnosti by mohla být hodnota faktoru difuzního odporu pro dřevo µ=50. Tento závěr však nelze jednoznačně potvrdit. Pojem difuzně otevřená konstrukce by měl být přesněji definován v závislosti na velikosti difuzního odporu konstrukce. Z posuzovaných skladeb vykazuje nejlepší parametry skladba s dřevovláknitou izolací a provětrávanou fasádou, která je bez rizika kondenzace vodních par v konstrukci a má vysoký teplotní útlum a fázový posun teplotního kmitu. Vlhkost KLH panelu se zvyšuje s vyšším difuzním odporem izolace. Naměřená vlhkost dřeva je stabilní, drží se při horní hranici vypočtené vlhkosti a výrazněji reaguje pouze na dlouhodobé výkyvy okrajových podmínek. Vlhkost dřeva naměřená v referenční výšce 1,5 m nad podlahou se stabilizovala na hodnotě 9 – 10 % a riziko degradace dřeva biotickými činiteli je tedy minimální. Vlhkost dřeva naměřená v úrovni podlahy vykazuje skokové změny mezi 12 a 18 %. Tento stav je s největší pravděpodobností způsoben nevhodným detailem napojení stavby na terén. Doporučuji vlhkost dále sledovat a v případě, že se nestabilizuje, změnit detail napojení na terén.

81

Konstrukci lze zařadit do 2 třídy použití a konstrukční díly, které nejsou ve styku se základem mohou být zařazeny do 1 třídy použití. Dřevo ve formě KLH panelu nefunguje v konstrukci pouze jako difuzní odpor, ale také jako akumulátor vlhkosti s efektem hystereze sorpce. Tyto jevy se však ve výpočtu difuze vodních par nezohledňují.

82

10 SUMARY The work deals with the estimation of the thermo-moisture behaviour of the of the external cladding of the solid timber buildings exploiting constructional system based on the use of the laminated KLH panels. The versions under review keep to the compositions used in the Czech Republic. Thermo-technical parameters are analysed with the use of program Teplo 2007 in accordance with the norm ČSN 73 05 40 Tepelná ochrana budov. A composition with a wood-fibre insulation and ventilated facade shows the best parameters. It eliminates the risk of vapour condensation in the construction and there is also high thermal heat damping and phase shift of temperature changes.

The work also includes the measurement of moisture on a panel built into the external cladding of a building. The measurement of moisture was done on the single-family house in Žilina u Nového Jičína which is insulated with wood-fibre insulation. The results gained by the measurement are compared with theoretical calculating model. Wood moisture measured in the reference height of 1.5 m above the floor is stabilized at a value 9 - 10% and the risk of degradation of wood by biotic agents is minimal. Wood moisture measured at the floor level shows step change between 12 and 18%. This can be due to improper details in the connection between the construction and the ground. The construction may be classified as a service class 2. Components, which are not in contact with the foundation, may be classified as a service class 1. (According to ČSN 73 1702) The measured moisture content in the wood is stable and it markedly reacts only to long-term fluctuations in boundary conditions. The results of the measurement demonstrate that the timber in the form of the KLH panels does not function only as a vapour resistance but also as a moisture accumulator in the construction.

83

11 Seznam použitých zdrojů: Literatura [1]

BÍLEK, V. Dřevostavby – navrhování dřevěných vícepodlažních budov. Praha : ČVUT, 2005. 251s. ISBN 80-01-03159-4

[2] FERK, H., Forschung an der TU Graz – BauphysikalischeAspekte für den HolzMassivbau mit BSP, Příspěvek ve sborníku: Grazer Holzbau-Fachtagung, Graz: TU Graz 2006. s. L1 – L16 [3] GANDELOVÁ, L., HORÁČEK, P., ŠLEZINGEROVÁ, J., 2004. Nauka o dřevě. Brno: MZLU, 176 s. ISBN 80-7157-577-1. [4] HAVÍŘOVÁ, Z. Dům ze dřeva. 1. vyd. Brno: ERA group, spol. s r. o., 2005. 99 s. Stavíme. ISBN 80-7366-008-3. [5] HAVÍŘOVÁ, Z. Spolehlivost a životnost konstrukcí a staveb ze dřeva. Brno: Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně, Folia universitatis agriculturae et silviculturae mendelianae brunensis., 2006. 108 s. ISBN 80-7157953-X. [6] HAVÍŘOVÁ, Z., KUBŮ, P. Reliability and service life of wood structures and buildings. Acta Universitatis Agriculturae et Silviculturae Mendelianae Brunensis. 2005. sv. LIII, č. 5, s. 39--51. ISSN 1211-8516. [7] HORÁČEK, P. Fyzikální a mechanické vlastnosti dřeva I. dotisk 1. vyd Brno: MZLU, 2001. 128s. ISBN 80-7157-347-7 [8] HORÁČEK, P. Fyzikální a mechanické vlastnosti dřeva I. Druhé přepracované vyd. Brno: MZLU, 2008. 124s. ISBN 978-80-7375-169-2 [9] HOLAN, J. a kol. Stavíme – dřevo v domácnosti. 1. vyd. Brno: ERA group, spol. s.r.o., 2006. 176s. ISBN 80-7366-049-0 [10] HUSEK, P. Obvodový plášť rámové dřevostavby z pohledu tepelně vlhkostního chování. Diplomová práce. Brno: MZLU Brno, 2008. 118 s. [11] KOLB, J. Dřevostavby. Systémy nosných konstrukcí, obvodové pláště. 1. vyd. Praha: Grada Publishing, a.s., 2008. 320 s. ISBN 978-80-247-2275-7. [12] KOŽELUH, B., Dřevěné konstrukce podle eurokódu 5. STEP 1. 1. vyd. Zlín: Bohumil Koželuh 1998. ISBN 80-238-2620-4 [13] KOŽELUH, B., 2004. Dřevěné konstrukce podle Eurokódu 5 STEP 2. ČKAIT, 401 s. ISBN 80-86769-13-5. [14] KUBŮ, P., HAVÍŘOVÁ, Z., Tepelně vlhkostní chování obvodového pláště dřevostavb, Sborník z XIII.ročníku mezinárodního odborného semináře na téma Dřevostavby, Volyně: VOŠ a SPŠ Volyně 2009, [15] REGINÁČ, L., Náuka o dreve II, 5. vydání. Zvolen: VŠLD Zvolen, 1990. 424 s. ISBN 80-228-0062-7 [16] SVRČINA, M., Masivní dřevostavba systému KLH. Bakalářská práce. Brno: MZLU Brno, 2007. 68 s.

84

[17] ŠTEFKO, J. -- REINPRECHT, L. -- KUKLÍK, P. Dřevěné stavby : konstrukce, ochrana a údržba. 2. doplněné vyd. Bratislava: Jaga group, 2006. 196 s. ISBN 80-8076-043-8. [18] VAVERKA, J. -- HAVÍŘOVÁ, Z. -- JINDRÁK, M. Dřevostavby pro bydlení. 1. vyd. Praha: Grada publishing a.s., 2008. 380 s. stavitel. ISBN 978-80-2472205-4. [19] VAVERKA, J. a kolektiv, 2006. Stavební tepelná technika a energetika budov, 1. vydání. Vutium Brno, 626 s. ISBN 80-214-2910Technické podklady výrobců [20] BAUMIT S.R.O. Baumit open fasádní desky, technický list 1552, 2005 [21] ETA – 06/0138 Europäische technische zulassung, KLH Massivholzplatten [22] JUB A.S. Silikátové dekorativní omítky, technický list 26, změna 2003, 4s. [23] KLH Massivholz GmbH. Velkoformátové strukturální panely z vrstveného masivního dřeva. (prospekt) [24] KLH Massivholz GmbH. Konstrukce. (prospekt) [25] KLH Massivholz GmbH. Statik. Version 02/2007 (projekční podklady) [26] KLH Massivholz GmbH. Bauteilkatalog: Regeldelails – WB. V3.l – Jan. 2003 (projekční podklady) [27] KLH Massivholz GmbH. Bauteilkatalog: Regeldetails – KH. Jan. 2003 (projekční podklady) [28] KLH Massivholz GmbH. Bauteilkatalog: Regeldetails – IN. V2.1 – Jan. 2003 (projekční podklady) [29] KLH Massivholz GmbH. Systemkatalog. Version 2007. (projekční podklady) [30] PUROBOND AG. Wasserdampfdiffuzionszahl von PUROBOND Klebstoffen nach EN ISO 12572-1 (SIA 180.216). (technické podklady) [31] ROCKWOOL A.S. Fasrock, tuhá tepelně izolační deska, 2007 (technický list) [32] ROCKWOOL A.S. Airrock LD, tepelně izolační deska, 2007 (technický list) [33] ROCKWOOL A.S. Airrock HD, tepelně izolační deska, 2007 (technický list) [34] SMREČINA HOFATEX A.S. Hofatex Therm (technický list) [35] SMREČINA HOFATEX A.S. Hofafest UD (technický list) [36] SMREČINA HOFATEX A.S. Hofatex SysTherm (technický list) [37] SMREČINA HOFATEX A.S. Hodnoty faktoru difúzního odporu zistené laboratórnymi skúškami. 2004 (technické podklady) [38] ZAG LJUBLJANA. Povzetek poročila Št. PP 355/02 – 460-5 o preiskavi tankoslojnih dekorativnih ometou v jubizol sistemu. 2004. 9s. (souhrná zpráva)

85

Legislativa [39] Zákon č. 183/2006 Sb. o územním plánování a stavebním řádu [40] Vyhláška č. 137/1998 Sb. o obecných technických požadavcích na výstavbu [41] Nařízení vlády č. 163/20020 Sb., kterým se stanoví technické požadavky na vybrané stavební výrobky, ve znění nařízení vlády č. 312/2005 Sb. Normy [42] ČSN 73 0540-1 Tepelná ochrana budov. Část 1: Terminologie, 2005. [43] ČSN 73 0540-2 Tepelná ochrana budov. Část 2: Požadavky, 2007. [44] ČSN 73 0540-3 Tepelná ochrana budov. Část 3: Návrhové hodnoty veličin, 2005. [45] ČSN 73 0540-4 Tepelná ochrana budov. Část 4: Výpočtové metody, 2005. [46] ČSN 73 1701: Navrhovanie drevených stavebných konštrukcií, Změna Z 7, 2007. (pozn.: platí do 30.6.2008) [47] ČSN 73 1702 Navrhování, výpočet a posuzování dřevěných stavebních konstrukcí - Obecná pravidla a pravidla pro pozemní stavby 2007 [48] ČSN EN 12524 Stavební materiály a výrobky - Tepelně vlhkostní vlastnosti Tabulkové návrhové hodnoty, 2001 [49] ČSN EN ISO 13788 Tepelně vlhkostní chování stavebních dílců a stavebních prvků - Vnitřní povrchová teplota pro vyloučení kritické povrchové vlhkosti a kondenzace uvnitř konstrukce - Výpočtové metody, 2002 [50] DIN V 4108- 4 Wärmeschutz und Energie-Einsparung in Gebäuden, Teil 4: Wärme- und feuchteschutztechnische Kennwerte, 1998 (nahrazeno) Internetové stránky [51] KLH Massivholz GmbH, Produkt, citované 1.4.2009. dostupné z: www.klh.cc [52] DataHolz - Katalog bauphysikalisch ökologisch geprüfter Holzbauteile alle Rechte vorbehalten, last update 22.10.2008, citované 1.4.2009. dostupné z: www.dataholz.com/de/ [53] ŠÁLA, J., Teplotní faktor vnitřního povrchu fRsi pro ČSN 73 0540-2, citováno 1.4.2009, dostupné z: http://www.tzb-info.cz/t.py?t=2&i=3560&h=261&pl=38 [54] SMREČINA HOFATEX A.S. Produkty, citováno 1.4.2009, dostupné z: www.hofatex.eu

86

12 Seznam obrázků: Obr. 1: Náhled skladby č. 1 a rozložení tlaků vodní páry Obr. 2: Náhled skladby č. 2 a rozložení tlaků vodní páry Obr. 3: Náhled skladby č. 3 a rozložení tlaků vodní páry Obr. 4: Náhled skladby č. 4 a rozložení tlaků vodní páry Obr. 5: Náhled skladby č. 5 a rozložení tlaků vodní páry Obr. 6: Náhled skladby č. 6 a rozložení tlaků vodní páry Obr. 7: Náhled skladby č. 7 a rozložení tlaků vodní páry Obr. 8: Náhled skladby č. 8 a rozložení tlaků vodní páry Obr. 9: Náhled skladby č. 9 a rozložení tlaků vodní páry Obr. 10: Náhled skladby č. 10 a rozložení tlaků vodní páry Obr. 11: Náhled skladby č. 11 a rozložení tlaků vodní páry Obr. 12: Náhled skladby č. 12 a rozložení tlaků vodní páry Obr. 13: Náhled skladby č. 13 a rozložení tlaků vodní páry Obr. 14: Náhled skladby č. 14 a rozložení tlaků vodní páry Obr. 15: Náhled skladby č. 15 a rozložení tlaků vodní páry Obr. 16: Náhled skladby č. 16 a rozložení tlaků vodní páry Obr. 17: Náhled skladby č. 17 a rozložení tlaků vodní páry Obr. 18: Náhled skladby č. 18 a rozložení tlaků vodní páry Obr. 19: Náhled skladby č. 19 a rozložení tlaků vodní páry Obr. 20: Náhled skladby č. 20 a rozložení tlaků vodní páry Obr. 21: Náhled skladby č. 21 a rozložení tlaků vodní páry Obr. 22: Náhled skladby č. 22 a rozložení tlaků vodní páry Obr. 23: Náhled skladby č. 23 a rozložení tlaků vodní páry Obr. 24: Náhled skladby č. 24 a rozložení tlaků vodní páry Obr. 25: Náhled skladby č. 25 a rozložení tlaků vodní páry Obr. 26: Náhled skladby č. 26 a rozložení tlaků vodní páry Obr. 27: Čidlo relativní vlhkosti a teploty vzduchu Obr. 28: Čidlo pro měření vlhkosti a jeho osazení Obr. 29: Umístění čidel v pohledu Obr. 30: Umístění čidel – stěna koupelny Obr. 31: Umístění čidel v půdoryse Obr. 32: Nomogram pro určení vlhkosti dřeva (Perelygin 1965) Obr. 33: Použitý detail napojení severní obvodové stěny na terén.

87

13 Seznam tabulek Tab. 1 Tepelná vodivost vybraných materiálů (Horáček 2001) Tab.2: Hodnoty součinitele kdef pro rostlé a lepené lamelové dřevo při stálém nebo kvazistálém zatížení podle ČSN 73 1702 a Eurokódu 5 Tab. 3 Požadované hodnoty kritického teplotního faktoru vnitřního povrchu fRsi,cr pro relativní vlhkost vnitřního vzduchu φi ≤ 50 % Tab. 4 Požadované hodnoty bezpečnostní přirážky teplotního faktoru ∆fRsi Tab. 5 Požadované a doporučené hodnoty součinitele prostupu tepla pro venkovní stěnu budovy s převažující návrhovou vnitřní teplotou 20°C Tab. 6 Rozdílnost návrhových hodnot pro dřevo podle různých norem. Tab. 7 Statistické vyhodnocení naměřené vlhkosti dřeva a okrajových podmínek za celé období měření Tab. 8 Statistika za sled. období a srovnání vlhkosti dřeva naměřené čidlem č.2 s vypočtenou vlhkostí 14 Seznam grafů Graf č. 1: Naměřená vlhkost dřeva v % a naměřené okrajové podmínky od 8.12.08 do 31.12.08 (prosinec) Graf č. 2: Naměřená vlhkost dřeva v % a naměřené okrajové podmínky od 31.12.08 do 31.1.09 (leden) Graf č. 3: Naměřená vlhkost dřeva v % a naměřené okrajové podmínky od 31.1.09 do 28.2.09 (únor) Graf č. 4: Naměřená vlhkost dřeva v % a naměřené okrajové podmínky od 28.2.09 do 31.3.09 (březen) Graf č.5: Srovnání naměřené vlhkosti s teoreticky vypočtenou a naměřené okrajové podmínky od 8.12.08 do 31.12.08 (prosinec) Graf č. 6: Srovnání naměřené vlhkosti s teoreticky vypočtenou a naměřené okrajové podmínky od 31.12.08 do 31.1.09 (leden) Graf č. 7: Srovnání naměřené vlhkosti s teoreticky vypočtenou a naměřené okrajové podmínky od 31.1.09 do 28.2.09 (únor) Graf č. 8: Srovnání naměřené vlhkosti s teoreticky vypočtenou a naměřené okrajové podmínky od 28.2.09 do 31.3.09 (březen) 15 Seznam příloh Příloha č. 1: Základní komplexní tepelně technické posouzení referenčních skladeb. (108 stran) Příloha č. 2: Výpočet parciálních tlaků a rovnovážné vlhkosti dřeva v daném místě měřené konstrukce. (8 stran) 16 Použitý software Teplo 2007 (tepelně technické výpočty) Microsoft Excel 2003 (pomocné výpočty a grafy) Archicad 12 (vizualizace referenčních skladeb) 88

Lesnická a dřevařská fakulta. Ústav základního zpracování dřeva

Recommend Documents