Vliv geometrie stavby na tepelnou ztrátu

Mendelova univerzita v Brně Lesnická a dřevařská fakulta Ústav lesnické a dřevařské techniky

Vliv geometrie stavby na tepelnou ztrátu Bakalářská práce

Vedoucí bakalářské práce: Ing. et Ing. Jan Klepárník

Vypracoval: Adam Svoboda Brno 2012

Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci na téma: Vliv geometrie stavby na tepelnou ztrátu zpracoval sám a uvedl jsem všechny použité prameny. Souhlasím, aby moje bakalářská práce byla zveřejněna v souladu s § 47b Zákona č. 111/1998 Sb., o vysokých školách a uložena v knihovně Mendelovy univerzity v Brně, zpřístupněna ke studijním účelům ve shodě s Vyhláškou rektora Mendelovy univerzity v Brně 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, 5.května 2012

…………………………. Podpis

Poděkování Děkuji tímto za praktické připomínky a rady vedoucímu mé bakalářské práce, panu Ing. et Ing. Janu Klepárníkovi. Zároveň bych chtěl poděkovat příbuzným a známým za poskytnutí informací nezbytných k vypracování této diplomové práce a také za jejich ochotu a čas, který mi věnoval. A též všem ostatním, kteří mi pomohli dovést tuto práci do zdárného konce.

ABSTRAKT

Vliv geometrie stavby na tepelné ztráty Práce pojednává o vlivu tvaru a celkových proporcí stavby na úniky tepelné energie skrz vnější obálku objektu. Pro zkoumání bylo vybráno několik referenčních objektů, které by měly reprezentovat všechny nejpoužívanější typy bydlení. Jsou to domy rodinné, půldomky a bytové domy. Pro co největší přesnost je u každé této podskupiny použito několik variant řešení staveb. Aby bylo poukázáno na to, jak se jednotlivé stavby mohou lišit, bylo mezi tyto stavby zařazeno i několik objektů realizovaných za první republiky. Klíčová slova: geometrie stavby, tepelná ztráta, Uem, FT, RC, Baťovy půldomky, tvar budovy

The influence of buildings geometry on heat loss The work deals with the influence of shape and overall proportions of buildings on the leakage of heat through the outer envelope of the object. There were selected several reference objects, which should represent all the most

common types

of

housing. These

are: family houses, appartment

buildings and semi-detached houses. To maximize the accuracy of each of these subgroups, there are several variants of the structures of each type. To point out how the individual buildings may vary, there were also included several buildings made during the First Republic. Key words: buildings geometry, heat loss, Uem, FT, RC, baťa´s semi-detached houses, shape of the building

OBSAH 1.

Úvod .................................................................................................. 7

2.

Cíl bakalářské práce .......................................................................... 8

3.

Materiál a metodika ........................................................................... 9 1.

Průměrný součinitel prostupu tepla .............................................. 10

2.

Geometrická charakteristika ......................................................... 11

3.

Relativní kompaktnost .................................................................. 11

4.

Doplňující vzorce .......................................................................... 12 1.

Měrná tepelná ztráta prostupem tepla ....................................... 12

2.

Součinitel prostupu tepla ........................................................... 13

3.

Součinitel tepelné vodivosti ....................................................... 14

4.

Činitel teplotní redukce .............................................................. 14

5.

Navýšení součinitele U vlivem tepelných mostů ........................ 15 Posuzované stavby ...................................................................... 15

5. 6.

Půldomky .................................................................................. 15

7.

Rodinné domy ........................................................................... 16

8.

Bytové domy ............................................................................. 16

Praktická část .................................................................................. 18

4.

Půldomky ...................................................................................... 19

6. 9.

7.

Energetická náročnost baťovských půldomků ........................... 20

10.

Omezení památkového ústavu .............................................. 20

11.

Varianta 1.1............................................................................ 21

12.

Varianta 1.2............................................................................ 23

13.

Varianta 1.3............................................................................ 25

14.

Varianta 1.4............................................................................ 28

15.

Varianta 1.5............................................................................ 30

16.

Shrnutí ................................................................................... 33

Rodinné domy .............................................................................. 34 17.

Varianta 2.1............................................................................ 35

18.

Varianta 2.2............................................................................ 37

19.

Varianta 2.3............................................................................ 39

20.

Varianta 2.4............................................................................ 42

21.

Varianta 2.5............................................................................ 44

22.

Shrnutí ................................................................................... 48

Bytové domy ................................................................................. 49

8.

23.

Vnější plášť budovy ............................................................... 50

24.

Varianta 3.1............................................................................ 51

25.

Varianta 3.2............................................................................ 54

5.

Diskuse ............................................................................................ 59

6.

Závěr ............................................................................................... 64

7.

Summary ......................................................................................... 65

8.

Seznam použité literatury ................................................................ 66 9.

Seznam knih ................................................................................. 66

10.

Seznam internetových podkladů ............................................... 67

11.

Seznam obrázků ....................................................................... 67

12.

Seznam grafů ............................................................................ 68

13.

Seznam tabulek ........................................................................ 68

14.

Seznam vzorců ......................................................................... 69

1. ÚVOD V současné době je kladen čím dál tím větší důraz na šetření se světovými zásobami energií. Všechny dopravní prostředky tíhnou ke snížení spotřeby paliva, elektrospotřebiče ke snížení spotřeby elektrické energie. A to zde mluvíme o spotřebě energie, ze které vzniká určitá práce a teplo je pouze nežádoucím vedlejším produktem. U staveb je tomu právě naopak, teplo je potřeba k udržení vhodných podmínek pro fungování lidského organismu. Bohužel obytné stavby jsou objekty vesměs nedokonalé a energie, kterou do nich investujeme, uniká do okolí a my potom tzv. topíme pánu Bohu do oken. Tyto úniky má na svědomí spousta faktorů a jedním z nich je právě geometrie stavby, kterou se v této práci budu zaobírat. V této práci mám za úkol porovnat vybrané obytné objekty z hlediska intenzity úniku jejich tepelné energie skrze venkovní plochy, jenž může značně ovlivnit spotřebu energií dané stavby. Práce také poukazuje na vliv různých estetických prvků, které většinou způsobují stavbě jen větší energetickou zátěž. Dále stanovuje určitý kompromis mezi architektonickým řešením a užitnými vlastnostmi

stavby jako

takové.

Tyto

skutečnosti

budou

pochopitelně

aplikovatelné pouze pro novostavby, popřípadě pro rekonstrukce staveb stávajících. K vyhodnocení této problematiky byly zvoleny nejčastěji využívané stavby a pro větší variabilitu výsledků byly použity i stavby z výstavby realizované za 1. republiky. Pro každou typovou skupinu těchto staveb byli vybrání alespoň dva referenční zástupci. Tito pak byli posuzováni z hlediska průměrného součinitele prostupu tepla (Uem). Samotné porovnání probíhalo jak pro každou tuto skupinu samostatně, tak i v rámci jednotlivých skupin, kde docházelo k porovnávání průměrného součinitele prostupu tepla (Uem), geometrickou charakteristiku (FT) a relativní kompaktnost (RC).

7

2. CÍL BAKALÁŘSKÉ PRÁCE Základním cílem této práce je stanovit, jakou měrou se podílí geometrie vybraných obytných budov na jejich tepelné ztrátě. U stávajících objektů je nutno propočítat součinitel prostupu tepla (U) podle platné normy. U domů novodobých budou tyto hodnoty přímo přejaty z normy ČSN 73 0540-2. Dalším důležitým výstupem je také výpočet měrné ztráty prostupem tepla (Ht) podle ČSN EN ISO 13789 a Uem podle platné normy ČSN 73 0540. Dále také výpočet geometrické charakteristiky (FT) z ČSN 73 0540-2 z roku 2007. Nakonec také výpočet koeficientu RC, který je hojně užívaný především v zahraničí. Důležité je také vypracování základních schémat objektů (pohledy, půdorysy), které jsou nezbytné ke všem výpočtům, navíc také napomáhají čtenáři k lepší představě konkrétního řešeného objektu. Konečným výstupem je porovnání staveb a vyhodnocení nejvýhodnější konstrukce v rámci své skupiny a také komparace objektů realizovaných v minulosti a v současnosti.

8

3. MATERIÁL A METODIKA Základem celé práce je porovnávání různých obytných objektů, z toho důvodu je nutné zde zahrnout co nejvíce staveb s odlišnou konstrukcí. Pro získání lepší představy nejsou porovnávány jen stavby novodobé, ale i stavby stávající. Stavby jsou porovnávány z hlediska konstrukce, plochy a hlavně z hlediska průměrného součinitele prostupu tepla. Při výpočtech Uem hraje velkou roli vrstva tepelné izolace, která dokáže při dostatečné vrstvě několikanásobně zlepšit tepelně-technické vlastnosti stavby. Toto je dobře patrno z obr. 0.1, kde jednotlivé barvy ohraničují interval hodnot součinitele prostupu tepla (U). V posloupnosti fialová, červená, zelená, žlutá a modrá, kde fialová barva představuje nejnižší hodnoty součinitele prostupu tepla (U) (tudíž konstrukci nejlépe izolující) a modrá hodnoty vyšší, méně výhodné.

Obrázek 0.1 (Zdroj: Alfa construct, 2011)

9

1. Průměrný součinitel prostupu tepla Průměrný součinitel prostupu tepla Uem (W.m-2.K-1) udává celkovou tepelnou ztrátu prostupem tepla vztaženou k ploše hranice vytápěného prostoru (nebo teplotní zóny). Tento součinitel bude hlavním ukazatelem a stěžejním prvkem celé práce. (1)

Uem =

kde: HT je měrná tepelná ztráta prostupem tepla (W.K-1) zohledňující jak prostup tepla plošnými konstrukcemi (jednorozměrné šíření tepla), tak prostup tepla tepelnými vazbami (vícerozměrné šíření tepla) A je plocha (m2) všech dílčích konstrukcí na hranici hodnoceného vytápěného prostoru

Používá se pro základní hodnocení tepelně izolačních vlastností obálky a energetické náročnosti budovy. Ke smyslu a způsobu prokazování průměrného součinitele prostupu tepla uvádí ČSN 73 0540-2 mimo jiné tyto poznámky: - prostup tepla obálkou budovy podle této normy vyjadřuje základní vliv stavebního řešení na spotřebu tepla na vytápění budovy, a tím i na energetickou náročnost budovy, patří mezi její porovnávací ukazatele. - nízký prostup tepla obálkou budovy podmiňuje nízkou energetickou náročnost budovy a je základním předpokladem účinného využití obnovitelných zdrojů energie. Energeticky vhodné budovy se navrhují s průměrným součinitelem prostupu tepla na doporučené úrovni, nízkoenergetické a pasivní domy s úrovní ještě nižší.

10

2. Geometrická charakteristika V ČSN 73 0540-2 z roku 2007 byla uváděna geometrická charakteristika A/V (m-1) udávající poměr mezi plochou všech ochlazovaných konstrukcí a objemu posuzované stavby. V této práci bude označována jak FT podle P. Kotka. Tato charakteristika FT byla pak využívána pro stanovení řady dalších veličin, jako např. průměrný součinitel prostupu tepla obálky budovy, nebo také pro hrubý odhad energetické náročnosti stavby. V technické praxi bylo zažito, že čím menší je tato charakteristika, tím nižší energetická bilance. Jelikož se však nejednalo o bezrozměrné číslo, byla tato charakteristika velice citlivá na objem samotné stavby. Proto se hodí jen na porovnávání staveb přibližně stejného objemu. Pro porovnání staveb s diametrálně rozlišným objemem je tedy naprosto nevhodná, a proto již není součástí ČSN. Z tohoto důvodu bude u všech variant staveb uvedena i tato charakteristika. (5)

FT =

kde: A je součet všech ploch ochlazujících konstrukci, které ohraničují její

objem (m2) V je objem vypočtený z vnějších rozměrů stavby (kromě lodžií, atik a říms) a skladebných rozměrů otvorových výplní (m3)

3. Relativní kompaktnost Tento ukazatel geometrie je jedním z možných alternativ výpočtu tvaru objektu, v ČR je zatím málo užíván. Značí se RC (-). Jeho největší výhodou je to, že se jedná o bezrozměrné číslo a tím pádem není tak nepřesný jako FT.

RC =

(6)

Pokud budeme uvažovat za referenční tvar krychli, pak po upravení vzniká vztah: RCref.krychle = 6.V2/3. A-1 (m) 11

(7)

kde: A je součet všech ploch ochlazujících konstrukci, které ohraničují její objem (m2) V je objem vypočtený z vnějších rozměrů stavby (kromě lodžií, atik a říms) a skladebných rozměrů otvorových výplní (m3)

Pro srovnání hodnot FT a RC je uveden obr. 0.2, kde lze na 69-ti modelech složených z 27 kostek o hraně jedné kostky 3m, sledovat změny těchto veličin při zachování objemu stavby.

Obrázek 0.2 (Zdroj: Kotek, 2008)

4. Doplňující vzorce 1. Měrná tepelná ztráta prostupem tepla Měrná ztráta prostupem tepla Ht (W.K-1) podle ČSN EN ISO 13789, je stanovená ze součinitelů prostupu tepla U všech teplosměnných ploch tvořících obálku budovy na jejich hranici dané vnějšími rozměry. Ht = Htu + Htb Htu= A.U.b Htb=A.b.ΔUtb

12

(2)

kde: A je plocha (m2) všech dílčích konstrukcí na hranici hodnoceného vytápěného prostoru nebo teplotní zóny U je součinitel prostupu tepla (W.m-2.K-1) b je činitel teplotní redukce (-) ΔUtb je korekční součinitel zohledňující vliv tepelných mostů

2. Součinitel prostupu tepla Je vypočten z podílu tloušťky zkoumaného materiálu a součinitele tepelné vodivosti, který se různí v závislosti na druhu látky. Značí se U (W. m-2.K-1). Konstrukce

vytápěných

nebo

klimatizovaných

budov

musí

mít

v prostorách s relativní vlhkostí vnitřního vzduchu ɣ ≤ 60% součinitel prostupu tepla takový, aby splňoval podmínku U≤Un, kde Un je požadovaná hodnota součinitele prostupu tepla. Splnění této podmínky s doporučenou hodnotou Un je vhodné pro energeticky úsporné budovy. Pokud při změnách dokončených budov nebo při jejich opravách výměnou či doplněním dosavadních konstrukcí nedojde ke změně tvaru budov ani velikosti jednotlivých konstrukcí, pak je možné ve výjimečném případě prokázat podle zvláštního předpisu, že splnění požadavku není technicky možné nebo ekonomicky vhodné s ohledem na životnost budovy a její provozní účely. V tomto případě lze překročit jednotlivou požadovanou přípustnou hodnotu součinitele prostupu tepla Un podle tabulky č.2 z ČSN 73 0540-2 nejvýše tak, aby prokazatelně nedocházelo k poruchám a vadám používání objektu. U= Rsi +

+ Rse

kde: d je tloušťka zkoumaného materiálu (m)

13

(3)

λ je součinitel tepelné vodivosti (W.m-1.K-1) Rsi odpor při přestupu tepla na vnitřní straně konstrukce Rse odpor při přestupu tepla na vnější straně konstrukce

3. Součinitel tepelné vodivosti „Tepelná vodivost vyjadřuje schopnost látky ve větší nebo menší míře přenášet teplo vedením. Je nejvýznamnější ukazatel vlastností stavebních látek z hlediska stavebně tepelné techniky. Tepelná vodivost se u různých látek pohybuje v širokém intervalu. Charakterizuje ji součinitel tepelné vodivosti λ (W.m-1.K-1). Hodnota součinitele tepelné vodivosti představuje tepelný tok ve W, který se šíří vedením skrz kostku s délkou hrany 1m, jejíž protilehlé stěny mají teplotní rozdíl 1K a přitom nevzniká deformace teplotního pole. Stavební látky mají poměr nejnižších a nejvyšších hodnot součinitele tepelné vodivosti přibližně 1:2000.“ (Augusta, 1991)

4. Činitel teplotní redukce Pomocí tohoto činitele b (-) jsou přepočítávány měrné tepelné ztráty konstrukce v místnosti, která není vytopena na převažující výpočtovou vnitřní teplotu, nebo konstrukce, která odděluje místností s odlišnými teplotami, nebo s místností nevytápěnou. (4)

b=

kde: θi je převažující výpočtová vnitřní teplota vytápěného prostoru (°C) θu je teplota za příslušnou konstrukcí (°C) (vnější teplota, nevytápěná místnost, místnost s jinou výpočtovou vnitřní teplotou) θe je výpočtová vnější teplota (°C) 14

5. Navýšení součinitele U vlivem tepelných mostů ČSN 73 0540-4 uvádí pro výpočty orientační hodnoty ΔUtb (W.m-2.K-1). Toto navýšení se u staveb volí podle předpokládaných tepelných mostů a míry preciznosti provedení detailů. konstrukce s důsledně optimalizovanými tepelnými vazbami

0,02

konstrukce s mírnými tepelnými vazbami (typové či opakované řešení)

0,05

konstrukce s běžnými tepelnými vazbami (dříve standardní řešení)

0,10

konstrukce s výraznými tepelnými mosty (zanedbané řešení)

0,20

5. Posuzované stavby Pro nejširší rozsah získaných dat bylo ke zkoumání použito několik typů půldomků, rodinných domů a bytových domů. Tato široká škála objektů by měla zajistit výstup těch nejpřesnějších výsledků.

6. Půldomky Pro zkoumání byly zvoleny konkrétně půldomky ze Zlína, tzv. baťovské půldomky. Tyto domky se stavěly pod záštitou zlínského podnikatele Tomáše Baťi za 1. republiky, jako lehké stavby osvobozené od daně s životností 30 let. V současné době se jich ve Zlíně stále nachází celkem 1498 a svou životnost překonaly již asi 3 krát. A prodávají se dnes v ceně milionů. Dnes je ovšem obrovská možnost využití nebývale štědrých státních dotací a podstatně zlepšit jejich parametry. Jako objekty k porovnávání vlivu geometrie na tepelné ztráty jsou zcela ideální, jelikož všechny vybrané půldomky vychází vždy ze stejného základu. A to konkrétně ze stejného základního půdorysu, počtu pater a počtu otvorových výplní obvodového pláště (v základní jednotce). Dále se však jednotlivé domky mezi sebou diferencují a to typem střechy, kvalitou otvorových výplní a především různorodými přístavbami. Tyto přístavby byly hlavním důvodem pro výběr těchto půldomků za ideální zástupce. 15

Potřebné informace jako základní rozměry, konstrukce stěn a stropů, byly zjištěny z výkresových dokumentací jednotlivých domů, které se podařilo získat, až na jednu výjimku, od všech oslovených majitelů půldomků. Údaje o materiálech, a to zejména součinitel tepelné vodivosti (λ) jednotlivých materiálů, byly (pro co nejvyšší přesnost) získány z dobové literatury. Stejně tak i informace a parametry otvorových výplní obvodového pláště byly získány z literatury publikované za první republiky.

7. Rodinné domy „Rodinný dům je stavba pro bydlení, která svým stavebním uspořádáním odpovídá požadavkům na rodinné bydlení a v níž je víc než polovina podlahové plochy místností a prostorů určena pro bydlení. Rodinný dům může mít nejvýše tři samostatné byty, nejvýše dvě nadzemní a jedno podzemní podlaží a podkroví.“ (Vyhláška č. 26/1999 Sb.)

Vzhledem k vysoké popularitě a rozšíření bylo vybráno i několik zástupců tohoto typu obytných budov. Opět pro co nejvyšší přesnost a relevanci výsledků byly vybrány 3 typové stavby s různými obměnami. První je obyčejný rodinný dům s klasickým jednoduchým půdorysem a sedlovou střechou. Skladba stěny je taková aby její součinitel prostupu tepla odpovídal současným platným normám podle ČSN 73 0540, stejně jako výplně otvorů vnějšího pláště budovy. Avšak u této stavby není zbudováno obytné podkroví. Vzhledem k tomu, že zobytnit podkroví u této stavby není problémem, tak druhá varianta tohoto domu je obdobná, jen s tím rozdílem, že je u této stavby podkroví realizováno. Stejně tak je tomu i u druhé varianty rodinného domu. Poslední typ domu je řešen pouze v jedné variantě. Všechny hodnoty U byly i zde převzaty z platné normy.

8. Bytové domy Jedno z nejhospodárnějších bydlení je bezpochyby v bytovém domě. Při správném dodržení konstrukčních zásad při výstavbě, je bydlení v tomto domě 16

skutečně energeticky nenáročné. Hlavním důvodem této skutečnosti je fakt, že celá konstrukce bývá velice kompaktní. Dále také jednotlivé bytové jednotky mají společnou jednu, dvě nebo dokonce i tři obvodové zdi plus podlahu a strop, tím pádem celý únik tepla se realizuje (v nejideálnějším případě) pouze skrz jednu stěnu, což musí markantně snížit veškeré náklady související s únikem tepla. Pro co nejnázornější porovnání byly vybrány dva bytové domy z odlišných období. U těchto zástupců byl opět propočten Uem, FT a RC. Dalším důležitým faktorem byla plocha otvorových výplní, jelikož má značný podíl na tepelných ztrátách u tohoto typu stavby. Dále také umožní procentuální komparaci vlivu otvorových výplní u bytových domů novodobých a starších stávajících. Ministerstvo pro místní rozvoj ČR připravilo pro regeneraci a modernizaci panelových domů nařízení vlády č. 299/2001 Sb., o použití prostředků státního fondu rozvoje bydlení ke krytí části úroků z úvěru poskytnutých bankami právnickým a fyzickým osobám na opravy, modernizace a regenerace panelových domů.

17

4. PRAKTICKÁ ČÁST Všechny stavby byly rozděleny do tří základních kategorií: půldomky, rodinné domy a bytové domy. Každá tato kategorie vždy zahrnuje několik variant objektu. Některé varianty jsou jen modifikací varianty předešlé, z důvodů co nejnázornějšího porovnání. U každé varianty jsou uvedeny v úvodu základní informace jako skladba stěn, typ střechy, druh otvorových výplní popřípadě jiné charakteristické rysy. Každý objekt je také opatřen patřičnou zjednodušenou výkresovou dokumentací. Pro celistvost jsou u každé varianty uvedeny tabulky s vypočtenými výsledky a mezivýsledky. Na závěr každého bloku jsou uvedeny hodnoty Uem, FT, RC a také krátké slovní zhodnocení.

18

6. Půldomky Baťovské domky zná každý a to především z města Zlína. Tyto stavby byly však rozesety po celém světě. Pamětník, Miroslav Šakal vzpomíná: „Stavěly se jednodomky (celodomky), půldomky a pro sociální oblast čtvrtdomky. Mistři měli celodomky. Nejvíce je postavených půldomků. Když se někdo z baťovských zaměstnanců měl ženit, nebo vdávat, přišla za ním baťova sociální pracovnice a nabízela mu hned 3 půldomky, aby si vybral. To byl sociální systém, že? Kam se hrabou socialisti i kapitalisti.“ Vzpomíná zasmušile pamětník. Domy byly stavěny s krátkou životností a byly osvobozeny od daně. Baťa původně uvažoval, že za 30 let všechny tyto domy zbourá a postaví nanovo. Na svou dobu představovaly tyto stavby nadstandardní luxus. V okolních vesnicích byly suché záchody ještě v 80. letech. To Baťa poskytl svým zaměstnancům komfort, hygienu i zázemí pro zahradničení v podobě malých zahrádek. Baťa tímto předběhnul dobu nejméně o 2 generace. Domy byly stavěny zcela jednoduše pouze z plných cihel křížovou vazbou omítnuté z vnitřní strany, tudíž jejich tloušťka dosahovala pouhých 30-ti cm. V současné době překonaly svou životnost již asi 3 krát. A prodávají se dnes v ceně milionů.

Obrázek 0.3 půldomky ve Zlíně (Zdroj: Sýkora, Sáblík, 2009)

19

Dnes je ovšem obrovská možnost využít nebývale štědrých státních dotací a podstatně zlepšit jejich parametry, tak aby odpovídaly současným předraženým cenám energií přirozených síťových monopolů.

Energetická náročnost půldomků

9.

Skladba stěny je opravdu jednoduchá a značně neekonomická z pohledu prostupu tepla, jak už bylo zmíněno výše, jedná se o 30 cm plnou pálenou cihlu. Horší snad už může být jen plechová bouda. Z důvodu jejich jednoduchého kompaktního tvaru jsou ale půldomky velice dobře zateplitelné. Avšak s rekonstrukcí půldomků je spjata řada problémů. Jedním z nich je dosažení na dotace, které mají striktní kritéria pro jejich čerpání a druhým daleko podstatnějším problémem je konflikt zájmů investora a památkového úřadu, který již dlouhá léta drží ochrannou ruku nad těmito stavbami. Naštěstí jejich obyvatele tento fakt nijak neodrazuje od rekonstrukcí a již v této době je větší polovina půldomků ve Zlíně zateplena a minimálně třetina jich má vyměněná okna. Nejvíce komplikací při zateplování působí plochá střecha, která je kamenem úrazu většiny staveb (nejen půldomků). Pokud zateplení střechy provádí neodborná firma, často se stává, že deska polystyrenu v zateplovací konstrukci střechy bývá značně nasáklá vodou, což zatěžuje celou konstrukci. Velkým problémem je také kondenzace vodních par, která rovněž snižuje životnost stavby a navíc také zvyšuje součinitel prostupu tepla.

10.

Omezení památkového ústavu

„Je stále menší a menší. Dříve požadovali jen dřevěná okna, dnes běžně povolují i plastová. Dříve na fasádu vyžadovali na rozích L – kovový pásek, aby roh vypadal věrně, jako z cihel. Dnes postačuje jen cihlový pásek“, říká p. Pavel Petrůj z Firmy ST Kodek, s.r.o., která zateplování baťovských domků provádí. Samozřejmé je omezení tloušťky tepelné izolace na 10 cm (dříve 8 cm) aby stavby nepůsobily příliš mohutně a nevyčnívaly mezi ostatními, dalším

20

logickým důvodem je i fakt, že při větší tloušťce izolace by okna vypadala jako střílny.

11. Varianta 1.1 Jedná se o klasický půldomek s plochou střechou v původním provedení, bez jakýchkoliv rekonstrukcí. Okna, dveře i střecha jsou taktéž původní. Jednoduchý půdorys 9m x 8,7m x 5,7m. Skladba stěny je 20 mm CV omítka z interiéru a 300 mm cihla pálená plná, z exteriéru neomítnutá. Pohledy viz. obr. 1.1.1 a obr. 1.2.1.

Obr. 1.1.1 východní pohled na variantu 1.1 a 1.2 (Zdroj: vlastní)

21

22

Dle vzorce (1) byla zjištěna hodnota Uem = 1,7773 W.m-2.K-1. Z grafu 1.1 lze vyčíst, že největší podíl na únik energií mají obvodové stěny. Dále také podle vzorce (5) zjistíme, že FT = 0,8030 m-1, podle vzorce (7) RC = 0,9778 m.

12. Varianta 1.2 Tentýž půldomek jako varianta 1.1. Celý dům je zateplen (včetně střechy), dále jsou také vyměněna všechna okna a dveře.

Skladba stěny je 20 mm CV

omítka z interiéru a 300 mm cihla pálená plná, 100 mm pěnový polystyren a 20 mm obklad. Pohledy viz. Obr. 1.2.1.

Obrázek 1.2.1 pohledy na varianty 1.1 a 1.2 (Zdroj: vlastní)

23

24

Dle vzorce (1) byla zjištěna hodnota Uem = 0,6279 W.m-2.K-1. Z grafu 1.2 lze vyčíst, že největší podíl na únik energií mají stále obvodové stěny, v tomto případě má velký vliv i podlaha, která zůstala jako jediná po rekonstrukci nezměněna. Dále také podle vzorce (5) zjistíme, že FT = 0,7910 m-1, podle vzorce (7) RC = 0,9750 m.

13. Varianta 1.3 Tento půldomek je opatřen přístavbou 4,2m x 8,7m x 3m z obou stran. Přístavba je zhotovena stejně jako samotný půldomek, skladba je totožná: 20 mm CV omítka a 300 mm cihla pálená plná. Všechny výplně otvorů jsou původní.

Obr. 1.3.1 východní pohled na variantu 1.3 a 1.4 (Zdroj: vlastní)

25

Obrázek 1.3.2 pohledy na variantu 1.3 a 1.4 (Zdroj: vlastní)

26

27

Tab. 1.3.2 hodnoty Uem (1), FT (5), RC (7) A (m2) stěny 275,580 výplně otvorů 28,8 podlaha 151,380 střecha 151,380 celkem 607,14 kce

Ht Uem (W.K-1) (W.m-2.K-1) 591,395 79,200 51,122 154,408 1,4430 876,124

FT (m-1) 0,9122

RCref,kr. (m) 0,7533

Dle vzorce (1) byla zjištěna hodnota Uem = 1,4430 W.m-2.K-1. Z grafu 1.3 lze vyčíst, že zde mají únik energií na svědomí skoro ze tří čtvrtin obvodové stěny což je způsobeno velice špatnou izolační schopností samotné pálené cihly. Dále také podle vzorce (5) zjistíme, že FT = 0,9122 m-1, podle vzorce (7) RC = 0,7533 m.

14. Varianta 1.4 Opět tentýž půldomek jako varianta 1.3, ovšem celý dům je zateplen (včetně střechy), dále jsou také vyměněna všechna okna a dveře.

Skladba

stěny je 20 mm CV omítka z interiéru a 300 mm cihla pálená plná, 100 mm pěnový polystyren a 20 mm obklad.

28

29

Tab. 1.4.2 hodnoty Uem (1), FT (5), RC (7) A Ht Uem (m2) (W.K-1) (W.m-2.K-1) stěny 282,996 149,792 výplně otvorů 27 46,656 podlaha 157,702 53,061 střecha 159,847 70,333 celkem 0,5097 627,545 319,842 kce

FT (m-1) 0,9090

RCref,kr. (m) 0,7468

Dle vzorce (1) byla zjištěna hodnota Uem = 0,5097 W.m-2.K-1. Z grafu 1.4 lze vyčíst, že zde tvoří tepelné úniky skrz stěnu pouhou polovinu což je značný rozdíl oproti variantě 1.3. Dál také podle vzorce (5) zjistíme, že FT = 0,9090 m-1, podle vzorce (7) RC = 0,7468 m.

15. Varianta 1.5 Tento typ rekonstruovaného baťovského půldomku se vyskytuje nejčastěji. Půdorys je naprosto shodný s variantou 1.4, celý dům je zateplen (včetně střechy), dále jsou také vyměněna všechna okna a dveře. Skladba stěny hlavní části domu je 20 mm CV omítka z interiéru, 300 mm cihla pálená plná, 100 mm pěnový polystyren a 20 mm obklad. Hlavní rozdíl je ve skladbě stěny přístavby, která se liší od konstrukce stěny hlavní části domu. Přístavba je realizována jako 20 mm CV omítky, 300 mm pórobetonových tvárnic a 20 mm obkladu. Půdorys a pohledy opět viz. Obr. 1.3.2.

30

31

Tab. 1.5.2 hodnoty Uem (1), FT (5), RC (7) A Ht Uem (m2) (W.K-1) (W.m-2.K-1) stěny 282,996 134,604 výplně otvorů 27 46,656 podlaha 157,702 53,061 střecha 159,847 70,333 celkem 0,4855 627,5448 304,654 kce

FT (m-1) 0,9090

RCref,kr. (m) 0,7468

Dle vzorce (1) byla zjištěna hodnota Uem = 0,4855 W.m-2.K-1. Z grafu 1.5 lze vyčíst, že se průměrný součinitel prostupu tepla nijak výrazně nezměnil oproti variantě 1.4, když hodnoty jsou o něco příznivější. Dále také podle vzorce (5) zjistíme, že FT = 0,9090 m-1 a podle vzorce (7) RC = 0,7468 m.

32

16. Shrnutí Původní Baťovy půldomky očividně nejsou nijak dobře řešeny z hlediska prostupu tepla. Jak se dalo předpokládat tak stavby, které nebyly opatřeny tepelnou izolací, vykazovaly několikrát vyšší průměrný součinitel prostupu tepla než ty, které byly zatepleny a celkově rekonstruovány. Vše zachycuje graf 1.6. Zajímavým výsledkem je porovnání varianty 1.1 a 1.3 kde vidíme, že i když geometrická charakteristika (FT) je vyšší u objektu s přístavbou (varianta 1.3), je jeho průměrný součinitel prostupu tepla (Uem) nižší než u varianty 1.1. Také lze zcela jasně vyčíst, že nejobjektivněji zachycuje geometrii objektů faktor RC.

1,8 1,6 1,4 1,2 Uem

1 0,8

FT

0,6

RC

0,4 0,2 0 varianta 1.1 varianta 1.2 varianta 1.3 varianta 1.4 varianta 1.5

Graf 1.6 porovnání Uem, FT a RC

33

7. Rodinné domy Rodinné domy patří mezi nejoblíbenější stavby na světě. Jejich největší výhodou je, že poskytují soukromí a vlastní prostor. Proto je velmi důležité se těmito domy zabývat z hlediska úniku tepla. Jelikož se jedná o samostatně stojící jednotky je u nich spotřeba energií nejvýraznější. Tato skutečnost je i důvodem, proč se jimi zaobírá i tato práce. Hlavními reprezentanty jsou domy reálných tvarů tzn. stavby, které lze v běžné praxi realizovat. Jejich rozměry odpovídají průměrnému rodinnému domu. Všechny podrobnější informace jsou uvedeny v úvodu každé varianty.

34

17. Varianta 2.1 První variantou je novostavba rodinného domu. Půdorys ve tvaru „T„ o ploše 116 m2, střecha je sedlová se sklonem 45°. Skladba stěn je taková, aby odpovídala požadovaným hodnotám UN,20 dle ČSN 73 0540-2 tab. 3, stejně tak i výplně otvorů a střecha. Půdorys a pohledy na obr. 2.1.1. a 2.1.2.

Obrázek 2.1.1 půdorys variant 2.1 a 2.2 (Zdroj: vlastní)

Obrázek 2.1.2 pohledy na varianty 2.1 a 2.2 (Zdroj: vlastní) 35

36

Dle vzorce (1) byla zjištěna hodnota Uem = 0,5226 W.m-2.K-1. Z grafu 2.1 lze vyčíst, že v tomto případě je vliv stěn prakticky shodný s únikem tepla skrz strop. Tato varianta je zajímavá tím, že zde mají všechny konstrukce prakticky shodný význam z hlediska tepleného úniku. Dále také podle vzorce (5) zjistíme, že FT = 1,1459 m-1, podle vzorce (7) RC = 0,7617 m.

18. Varianta 2.2 Tato varianta je prakticky shodná s variantou 2.1 avšak s tím rozdílem, že v tomto případě je podkroví zobytněno. Půdorys zůstává ve tvaru „T„ střecha sedlová se sklonem 45°. Skladba stěn je taková, aby odpovídala požadovaným hodnotám UN,20 dle ČSN 73 0540-2 tab. 3, stejně tak i výplně otvorů a střecha. Viz. Obr. 2.1.1. a 2.1.2.

37

38

Tab. 2.2.2 hodnoty Uem (1), FT (5), RC (7) A Ht Uem (m2) (W.K-1) (W.m-2.K-1) stěny 140,439 70,219 výplně otvorů 27,45 47,043 podlaha 116,000 40,857 střecha 106,250 61,636 celkem 0,5633 390,1388 219,756 kce

FT (m-1) 0,9123

RCref,kr. (m) 0,8517

Dle vzorce (1) byla zjištěna hodnota Uem = 0,5633 W.m-2.K-1. Z grafu 2.2 lze vyčíst, že vliv podlahy na tepelné ztráty pokles na úkor obvodových stěn. Dále také podle vzorce (5) zjistíme, že FT = 0,8471 m-1, podle vzorce (7) RC = 0,8517m. Což je velice zajímavé, jelikož v předchozí variantě 2.1 bylo Uem prakticky stejné, avšak hodnota FT se významně liší.

19. Varianta 2.3 Půdorys této varianty má relativně dost složitý charakter, z důvodu názornosti vlivu geometrie stavby na tepelné ztráty. Celková plocha stavby zaujímá 116 m2, což je úplně stejně jako půdorys varianty 2.1 (potažmo 2.2) Avšak součet ploch otvorových výplní je skoro dvakrát větší než u varianty 2.1. Skladba stěn je také taková aby odpovídala požadovaným hodnotám U N,20 dle ČSN 73 0540-2 tab. 3, stejně tak i výplně otvorů a střecha. Půdorys a pohledy viz. Obr. 2.3.1 a 2.3.2.

39

Obrázek 2.3.1 půdorys variant 2.3 a 2.4 (Zdroj: vlastní)

Obrázek 2.3.2 pohledy na varianty 2.3 a 2.4 (Zdroj: vlastní)

40

41

Tab. 2.3.2 hodnoty Uem (1), FT (5), RC (7) kce stěny výplně otvorů podlaha střecha celkem

A Ht Uem (m2) (W.K-1) (W.m-2.K-1) 144,190 72,095 35,01 59,895 116,000 43,829 116,000 58,000 0,5686 411,2 233,819

FT (m-1) 1,2660

RCref,kr. (m) 0,6895

Dle vzorce (1) byla zjištěna hodnota Uem = 0,5686 W.m-2.K-1. Z grafu 2.3 lze vyčíst, že procentuelně je jen velmi malý rozdíl mezi vlivem stěny u této varianty a u varianty 2.1, tato skutečnost je způsobena větší plochou otvorových výplní, které mají z hlediska tepelné ztráty větší význam. Dále také podle vzorce (5) zjistíme, že FT = 1,2660 m-1, podle vzorce (7) RC = 0,6895 m.

20. Varianta 2.4 Tato varianta je prakticky shodná s variantou 2.3 avšak s tím rozdílem, že v tomto případě je podkroví zobytněno.. Skladba stěn je taková aby odpovídala požadovaným hodnotám UN,20 dle ČSN 73 0540-2 tab. 3, stejně tak i výplně otvorů a střecha. Viz. Obr. 2.3.1 a 2.3.2.

42

43

Tab. 2.4.2 hodnoty Uem (1), FT (5), RC (7) kce stěny výplně otvorů podlaha střecha celkem

A Ht Uem (m2) (W.K-1) (W.m-2.K-1) 158,110 79,055 37,53 64,179 116,000 43,829 199,510 87,784 0,5377 511,15 274,847

FT (m-1) 1,1927

RCref,kr. (m) 0,6672

Dle vzorce (1) byla zjištěna hodnota Uem = 0,5377 W.m-2.K-1. I když je v tomto domě zobytněno podkroví tak se jeho hodnoty lehce zlepšily a navíc získá uživatel větší užitnou plochu. Dále také podle vzorce (5) zjistíme, že FT = 1,1927 m-1 a podle vzorce (7) RC = 0,6672 m.

21. Varianta 2.5 Tato stavba se od ostatních liší dvěma nestandardními vyčnívajícími místnostmi, jedna je přilehlá k zemi, druhá je ukotvena z východní strany k prvnímu nadzemnímu podlaží, podepřena dvěma železobetonovými sloupy. Další odlišností je střecha, která je plochá. Pro názornost je opět skladba stěn taková, aby odpovídala požadovaným hodnotám UN,20 dle ČSN 73 0540-2 tab. 3, stejně tak i výplně otvorů a střecha.

Obrázek 2.5.1 půdorys varianty 2.5 (Zdroj: vlastní)

44

Obrázek 2.5.2 pohledy na variantu 2.5 (Zdroj: vlastní)

45

46

Dle vzorce (1) byla zjištěna hodnota Uem = 0,5447 W.m-2.K-1. Dále také podle vzorce (5) zjistíme, že FT = 0,9928 m-1. Zajímavostí je, že při srovnání s variantou 2.4 vidíme značný rozdíl v hodnotách FT avšak minimální rozdíl v Uem. RC podle vzorce (7) vyšlo 0,8434 m.

47

22. Shrnutí U rodinných domů se v praxi setkáváme s různorodými tvary a konstrukcemi. Stavby, které byly vybrány jako reprezentativní vzorek, dokazují, že při podobné ploše základu, stejné skladbě stěny, stejném druhu otvorových výplní a stejném typu střechy, kolísají hodnoty průměrného součinitele prostupu tepla jen nepatrně v řádech desetin. Všechny stavby si udržely hodnotu Uem mezi 0,5 a 0,6 což je dobře patrno z grafu 2.6. Koeficienty FT a RC se liší podle druhu stavby.

1,4 1,2 1 0,8

Uem FT

0,6

RC 0,4 0,2 0 varianta 2.1 varianta 2.2 varianta 2.3 varianta 2.4 varianta 2.5

Graf 2.6 porovnání Uem, FT a RC

48

8. Bytové domy Tyto stavby se začaly masivně stavět z důvodů úspory místa a materiálu. Bytové domy mají vysoký počet nadzemních podlaží, což umožňuje zněkolikanásobnění užitné plochy stavby při zachování daného půdorysu. „Stavební objekty, musejí splňovat určité základní požadavky. Toto je nutná podmínka pro bezpečné, ekologické a ekonomicky únosné užívání stavby. Stejné požadavky platí i pro plánované rekonstrukce již stávajících bytových domů. Základní požadavky, které musejí být splněny na úrovni projektování i při realizaci stavebního díla a stavebních konstrukcí, jsou upraveny i současně platnými legislativními úpravami. Při vhodném, esteticky zdařilém a ekonomicky hospodárném návrhu je nutné tyto zákonem dané požadavky dodržovat. „Jednotlivá kritéria pro jejich splnění jsou zakotvena v celé řadě zákonů a souvisejících vyhlášek. S vývojem společnosti, poznáním stavebnictví a se získáváním nových zkušeností se požadavky a kritéria kvalitativně mění. Tím, že dochází k povyšování a zpřísňování kritérií, dochází i k morálnímu zastarávání objektů a jeho jednotlivých konstrukcí či konstrukčních částí. Mění se i názory, potřeby a požadavky lidí, ale i jejich estetické cítění. To znamená, že se mění uživatelské nároky a požadavky na bydlení, podobně jako názory a požadavky na ekonomiku užívání bytových domů a objektů pro bydlení.“ (Červenka, 2008) Stavební objekty a bytové domy postavené v dřívějších dobách jsou v současné době z tepelně-technického a konstrukčního hlediska nevyhovující kvůli faktu, že dřívější normy byly jiné a v mnoha ohledech o poznání mírnější. Impulsem pro realizaci oprav bytových domů jsou tedy nejenom vady a projevy poruch, ale i estetická zastaralost a nevyhovující užitná hodnota těchto objektů. Zejména v bytových domech postavených panelovou technologií vznikají požadavky na změny užitných vlastností bytů a spolu s tím i na užitné a technické vlastnosti stavebních konstrukcí. Při rekonstrukcích bytových domů je snahou nejen odstranit vady a poruchy a zajistit tak jejich funkčnost, ale také zlepšit jejich uživatelský komfort a vzhled a snížit energetickou náročnost při provozování. Samozřejmostí by se měla stát celková modernizace bytových 49

domů a splnění současných platných a uznávaných estetických, užitných a především technických požadavků. Základním kamenem úrazu je skutečnost, že drtivá většina dříve postavených bytových domů nevyhovuje současným tepelně-technickým a energetickým požadavkům, které jsou v průběhu let upravovány a značně zpřísňovány. Tato skutečnost souvisí s úbytkem všech používaných zdrojů energií a zvyšováním jejich cen. V současné době má čím dál tím větší slovo ochrana životního prostředí a s ní související snaha o snižování emisí při výrobě energií a hlavně při snižování jejich spotřeby.

23. Vnější plášť budovy Konstrukční panelové soustavy prošly za dobu svého vývoje mnoha podstatnými změnami. Z hlediska skladebně konstrukčního lze obvodové konstrukce rozdělit na dílce tzv. jednovrstvé, sendvičové a dílce obkladové. Nejjednodušší konstrukce se sestávaly z jednovrstvých dílců, byly konstrukčně řešeny z jedné dominantní vrstvy obvykle z lehčeného stavebního materiálu, který plnil funkci nosnou i tepelně izolační. Povrch byl opatřen omítkou či tenkou vrstvou cement vázaný obsahem kameniva, který současně tvořil pohledovou vrstvu. Sendvičové dílce byly řešeny z různorodých vrstev, přičemž každá plnila jinou funkci. „Obvyklá skladba byla: vnitřní nosná vrstva, tepelně izolační vrstva, vnější ochranná samonosná betonová příčka s výztuží z betonářské oceli (moniérka). Tepelná izolace byla tvořena převážně pěnovým polystyrénem. Některé varianty typových panelových soustav používaly jako tepelně izolační vrstvu keramické nebo plynosilikátové tvarovky či bloky. V případě plynosilikátových či keramických panelů nešlo vždy o sendvičovou konstrukci. Dílce obkladové se používaly pouze u některých soustav principiálně v kombinaci s nosnou stěnou. Jedná se o víceplášťové konstrukce

– v případě obvodových stěn

dvouplášťové. Obvodový obkladový dílec potom plní funkci tepelně izolační a ochrannou. Nosnou funkci plní vnitřní stěna (vnitřní nosná stěna). Obě konstrukce (oba pláště) jsou spřaženy. Jako dvouplášťové byly řešeny štítové

50

stěny některých panelových soustav nebo například lodžiové boční stěny, které oddělovaly interiér bytu nebo domu od prostoru lodžie.“ (Augusta,1991) 24. Varianta 3.1 Jako první zástupce bytových domů byl vybrán objekt věrně kopírující zlínskou architekturu baťovských půldomků. Jednoduchý půdorys 33m x 8,6m x 9m. Pro názornost je opět skladba stěn taková, aby odpovídala požadovaným hodnotám UN,20 dle ČSN 73 0540-2 tab. 3, stejně tak i výplně otvorů a střecha. Pohledy na objekt jsou znázorněny na obr. 3.1.1.

Obrázek 3.1.1 pohledy na variantu 3.1 (Zdroj: vlastní) 51

52

Dle vzorce (1) byla zjištěna hodnota Uem = 0,5624 W.m-2.K-1. Z grafu 3.1 lze vyčíst, že u bytových domů mají největší vliv plochy stěn a nemalou měrou se podílí i výplně otvorů. Dál také podle vzorce (5) zjistíme, že FT = 0,5120 m-1, podle vzorce (7) RC = 0,8573 m Lze si také všimnout faktu, že i když výpočtové hodnoty Uem jsou skoro totožné s variantami rodinných domů, hodnota FT je více než poloviční.

53

25. Varianta 3.2 Tento bytový dům má označení T 08-B a je postaven z panelů ze struskokeramzitbetonu. Jedná se o jeden z nejstarších systémů. Tyto objekty se prováděly v několika variantách, které se lišily především počtem podlaží a hloubkou stavby. Uváděná varianta má 8 pater. Každý jednotlivý byt má balkon, soustava vystouplých balkonů vytváří na stavbě zajímavý architektonický prvek. Tato varianta je brána nezateplená s původními výplněmi otvorů. Na obr. 3.2.1 lze vidět čtyřpatrová varianta panelového domu T 08-B. Obr. 3.2.2 zachycuje pohledy ze všech světových stran.

Obrázek 3.2.1 jižní pohled na panelový dům T08-B (Zdroj: Švamberk, 2008)

54

55

Obrázek 3.2.2 pohledy na variantu 3.2 (Zdroj: vlastní)

56

Dle vzorce (1) byla zjištěna hodnota Uem = 1,4672 W.m-2.K-1. Z grafu 3.2 lze vyčíst, že u panelového domu T 08-B mají naprosto zásadní vliv plochy stěn a poloviční měrou se podílí i výplně otvorů. Dále také podle vzorce (5) zjistíme, že FT = 0,5120 m-1, podle vzorce (7) RC = 0,9008 m. Lze si také všimnout faktu, že i když výpočtové hodnoty Uem jsou skoro totožné s variantami rodinných domů, hodnota FT je více než poloviční. Ukazatel RC je poměrně vysoký, tudíž se jedná o relativně kompaktní stavbu.

57

Shrnutí Bytové domy neoplývají takovou variabilitou tvarů, jako je tomu například u rodinných domů, avšak tento fakt jim nikterak neubírá na důležitosti. Praktický tvar kvádru předurčuje bytové domy k největší kompaktnosti. Koeficient FT je u obou variant velice nízký. Bohužel tím jen dokázal, jak nepřesné svědectví o geometrii podává oproti RC, jelikož posuzované půldomky byli také kvádry ale FT měli několikrát vyšší. Zajímavým výsledkem patrným z grafu 3.3 je velký rozdíl hodnot Uem a FT u obou variant, při zachování prakticky stejného RC. U varianty 3.2 je zvýšená hodnota Uem způsobena především vysokým součinitelem prostupu tepla zdí a otvorových výplní oproti variantě 3.1.

1,6 1,4 1,2 1 Uem 0,8

FT

0,6

RC

0,4 0,2 0 varianta 3.1

varianta 3.2

Graf 3.3 porovnání Uem, FT a RC

58

5. DISKUSE Z výsledků práce vyplynuly dvě hlavní otázky. První otázka byla cílem práce a to konkrétně, které typy staveb mají nejúspornější geometrii. Zároveň však vyplynula otázka s tímto související, který koeficient na hodnocení geometrie je nejpřesnější? Každý koeficient má své pro a proti, záleží na situaci, v které bude použit. Průměrný součinitel prostupu tepla Uem (1) je zaručeně nejpraktičtější a nejpoužívanější, jelikož udává celkovou energetickou náročnost stavby. Pro účely této práce však není úplně směrodatný, jelikož posuzované stavby mají vesměs jinou skladbu stěn, typy oken, dveří atd. Tudíž mnohem více než porovnávání geometrie, zde dochází k porovnávání konstrukcí objektů. Uem nabývá různých hodnot, přičemž nižší hodnoty znamenají lepší vlastnosti. Geometrická charakteristika FT (5) byla zařazeno do ČSN 73 0540-2 až do roku 2007. Tento koeficient udával jednoduchý poměr mezi plochou ochlazovaných konstrukcí a celkovým objemem objektu. Naneštěstí jeho nevýhodou je velká nepřesnost při porovnávání objektů o značně rozdílných objemech, pro malé budovy (V≤1000m2) se uvádí min. 0,6 a pro velké stavby (V≤10 000m2) min. 0,28. Čím je FT nižší tím je stavba hospodárnější z hlediska úniku energií. Pro porovnávání v rámci jednotlivých základních skupin v této práci je vhodný, avšak na celkové zhodnocení se nehodí, jelikož jsou porovnávány stavby se značně rozdílným objemem (půldomky, bytové domy…) Posledním hodnotícím koeficientem je relativní kompaktnost RC (7). Z hlediska porovnání geometrie a kompaktnosti stavby je nejpřesnější. Jako referenční objekt pro výpočet je brána krychle, jelikož nejlépe charakterizuje tvar domu a svou kompaktností se dá považovat za téměř ideální tvar stavby. RC se pohybuje mezi 0 až 1, čím je koeficient blíže číslu jedna tím je stavba více podobná krychli a tím pádem i kompaktnější. Při porovnávání objektů musíme brát zřetel na všechny tyto hodnotící koeficienty viz. grafy 1.6, 2.6 a 3.3. Z hlediska Uem jsou vychází nejlépe stavby, které byly vypočteny z Un,20 a stavby rekonstruované, než stavby s původní dobovou skladbou stěny. Varianty 1.1 a 1.3 vykazují mnohonásobně vyšší Uem než jejich rekonstruované zateplené varianty 1.2, 1.4 a 1.5, což se dalo 59

předpokládat vzhledem ke zlepšeným vlastnostem stavby. Také varianta 3.2 vykazuje velice vysoké Uem. Při prostupu tepla se různé části stavby podílí rozdílnou měrou, jako srovnání slouží procentuální podíl jednotlivých konstrukcí na celkovém HT objektu. Tuto skutečnost zachycují grafy 1.1 až 1.5, 2.1 až 2.5, 3.1 a 3.2 (čísla grafů korespondují s čísly variant).

7,1 % stěny

16,8 %

výplně otvorů 16,3 %

59,8 %

14,0 %

podlaha

Graf 1.1

podlaha střecha

stěny

22,0 %

výplně otvorů 67,5 %

46,8 % 16,6 %

podlaha

výplně otvorů podlaha

střecha

9,0 %

výplně otvorů

Graf 1.2

stěny

17,6 %

46,3 %

22,1 %

střecha

5,8 %

stěny

17,6 %

střecha 14,6 %

Graf 1.3

Graf 1.4

60

stěny 23,1 %

44,2 %

17,4 %

stěny 29,8 %

výplně otvorů

30,6 %

podlaha

podlaha 21,0 % 18,5 %

střecha

15,3 %

Graf 1.5

18,6 %

32,0 %

stěny 24,8 %

výplně otvorů podlaha

21,4 %

30,8 %

25,6 %

střecha

stěny

20,0 % 40,0 %

výplně otvorů 18,1 %

podlaha 15,9 % 23,4 %

střecha

Graf 2.3

stěny 31,9 %

výplně otvorů podlaha

18,7 %

Graf 2.2.

28,8 %

střecha

Graf 2.1

stěny 28,0 %

výplně otvorů

střecha

podlaha střecha

22,0 %

Graf 2.4

Graf 2.5

61

výplně otvorů

3,3 % 4,1 % stěny

17,0 % 14,8 %

42,9 %

stěny

výplně otvorů podlaha

25,3 %

výplně otvorů

28,4 % 64,2 %

střecha

podlaha střecha

Graf 3.1

Graf 3.2

Hodnotící koeficienty FT a RC hodnotí většinu objektů prakticky obdobně. U varianty půldomků bez přístavby 1.1 a 1.2 je, vzhledem k malým rozměrům objektu, koeficient FT relativně nízký a RC se blíží k číslu jedna, což vypovídá a vysoké kompaktnosti budovy. Varianty s přístavbou 1.3, 1.4 a 1.5 už jeví opačný poměr FT a RC, což svědčí o zhoršení geometrie stavby (viz. Graf 1.6). Varianta 2.1 a 2.3 jsou objekty o stejné zastavěné ploše bez obytného podkroví, oba jeví značně vysoké FT a nízké RC přičemž u varianty 2.3 jsou tyto rozdíly větší, jelikož se jedná o stavbu značně komplikovanější. Jejich alternativy 2.2 a 2.4 jeví lepší hodnoty, jelikož u nich došlo k lepšímu využití prostoru stavby. Varianta 2.5 vykazuje vyšší FT než RC. Bytové domy mají velké rozdíly ve všech koeficientech a také jsou na nich nejvíce vidět hlavní rozdíly. Obě varianty 3.1 i 3.2 vykazují velice nízkou hodnotu FT z důvodů jejich vysokého objemu. Koeficient RC je naopak značně vysoký, což jen dokládá velkou míru kompaktnosti objektů. Konečné porovnání všech variant zachycuje graf 3.4.

62

63

6. ZÁVĚR Za nejvýhodnější stavbu, z hlediska geometrie, vybraných variant je varianta 1.1 a 1.2 jelikož se tvarem nejvíce podobají právě krychli a dosahují maximálního objemu při minimální ploše ochlazovaných konstrukcí. Velice dobrých hodnot dosáhla také varianta 3.2 panelový dům, jelikož je také velice kompaktního tvaru. Dále také varianta 2.2 vychází velice dobře, což je překvapivé, jelikož tato varianta má sedlovou střechu, která by měla být z hlediska tvaru stavby zatěžující. Konečným výsledkem celé práce je skutečnost, že nejvěrnější a nejpřesnější porovnání přináší koeficient RC, jelikož vyčísluje míru podobnosti objektu s krychlí, jakožto nejúspornějším tvarem pro obytné budovy. Ideálním tělesem by byla sice koule, ale tento tvar je značně nevýhodný z hlediska využití vnitřního prostoru a také z hlediska komplikované výstavby, a proto ho zde neuvažujeme.

64

7. SUMMARY The final result of the whole work is the fact that the most accurate comparison brings the RC coefficient because it measures the similarity of the object with cube, as the most economical shape for residential buildings. The ideal shape would be ball, but this shape is very disadvantageous in terms of interior space usage and there are also complications with the construction progress and therefore we do not consider it here. The most advantageous building, in terms of geometry, from our selected variants, are variants 1.1 and 1.2 as they most closely resemble the shape of a cube and reach the maximum volume with minimum surface of cooled structures. Very good value has also reached the variant 3.2, as it has also very compact shape. Variant 2.2 has very interesting values too, which is quite surprising since this variant has a gable roof, which should be quite burdensome for the building.

65

8. SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY

9. Seznam knih AUGUSTA, Ivo 1991 Stavební tepelná technika 1.díl. 1. vyd. Praha: Ústav stavebních informací, 1991, 63 s. ISBN 80-85380-01-3. ČSN 73 0540 Tepelná ochrana budov, díly 1 až 4. DAHLSVEEN, Trond, Dušan PETRÁŠ a Jiří HIRŠ. 2003 Energetický audit budov. 1. vyd. Bratislava: Jaga group, 2003, 295 s. ISBN 80-889-0586-9. GATTERMAYEROVÁ, H. 2010 Statické posouzení možnosti vyzdění zábradlí na lodžiích u stavební soustavy T08B, Novoborská 612-620, Praha 9, Atelier P.H.A., a.s., Gabčíkova 15, Praha 8; 21. 12. 2010 HALAHYJA, M. -- CHMÚRNY, I. -- STERNOVÁ, Z. 1998 Stavebná tepelná technika : Tepelná ochrana budov. Bratislava: Jaga, 1998. 240 s. ISBN 8088905-04-4. KOTEK, P. 2008 Metoda MonteCarlo jako nástroj optimalizace energetické náročnosti budov. Disertační práce. ČVUT v Praze, Fakulta stavební. březen 2008 ONDŘEJ, Severin 1932. Stavba domu v praxi. Praha: Vyd. 3, V Gradě Publishing 1., 1932, 214 s. ISBN 80-247-0262-2. ONDŘEJ, Severin 2002. Stavba domu v praxi. Vyd. 3., V Gradě Publishing 1. Praha: Grada, 2002, 202 s. ISBN 80-247-0263-0. Panelové domy: stavební kniha. Brno: EXPO DATA, 2000, 180 s. ISBN 80-8616399-7 ŘEHÁNEK,

J.

a kol. 2002

Tepelně-technické

a

energetické

vlastnosti

budov. 1. vyd. Praha: Grada, 2002. 247 s. ISBN 80-7169-582-3. VAVERKA, J. 2006 Stavební tepelná technika a energetika budov. Brno: VUTium, 2006. 630 s. ISBN 80-214-2910-0. Vyhláška č. 148/2007 Sb., o energetické náročnosti budov 66

10.

Seznam internetových podkladů

TZB-info. KOTEK, Petr. EKOWATT. Tvary budov z pohledu spotřeby tepla a chladu [online] navštíveno 5.4. 2012. 2008. Dostupné z: http://www.tzbinfo.cz/4709-tvary-budov-z-pohledu-spotreby-tepla-a-chladu TZB-info. RYŠAVÝ, Zdeněk. PROTECH S.R.O. Porovnání výpočtů tepelných ztrát podle ČSN 06 0210 a ČSN EN 12831 [online] navštíveno 4.4. 2012. 2006. Dostupné

z:

http://www.tzb-info.cz/2987-porovnani-vypoctu-tepelnych-ztrat-

podle-csn-06-0210-a-csn-en-12831 TZB-info. BROUKALOVÁ, Iva a Pavel KOŠATKA. Příspěvek statiků k zateplení panelových

domů [online]

navštíveno

21.4.

2012.

2011.

Dostupné

z:

http://stavba.tzb-info.cz/rekonstrukce-panelovych-domu/7335-prispevek-statikuk-zatepleni-panelovych-domu JakBydlet. SÝKORA, Pavel a Miroslav SÁBLÍK. Baťovské půldomky a dotace: Finance a bydlení [online] navštíveno 4.4. 2012. 2009. Dostupné z: http://www.jakbydlet.cz/clanek/489_batovske-puldomky-a-dotace-.aspx Hestia.energetika. EKOWATT. Certifikace budov: Energetický štítek obálky budovy [online]

navštíveno

10.4.

2012.

2008.

Dostupné

z:

http://hestia.energetika.cz/encyklopedie/13.htm Centrum pasivního domu [online] navštíveno 8.4. 2012. 2010 [cit. 2012-05-01]. Dostupné z: http://www.pasivnidomy.cz

11.

Seznam obrázků

Obrázek 0.1 – Vliv tepelné izolace na U různých obvodových konstrukcí Obrázek 0.2 – Vliv geometrie staveb na FT a RC Obrázek 0.3 – Baťovské půldomky ve Zlíně Obrázek 1.1.1 – Foto půldomku varianta 1.1 a 1.2 Obrázek 1.2.1 – Pohledy na půldomek varianta 1.1 a 1.2 Obrázek 1.3.1 – Foto půldomku varianta 1.3, 1.4 a 1.5 Obrázek 1.3.2 – Pohledy na půldomek varianta 1.3, 1.4 a 1.5 Obrázek 2.1.1 – Půdorys rodinného domu varianta 2.1 a 2.2 67

Obrázek 2.1.2 – Pohledy na rodinný dům varianta 2.1 a 2.2 Obrázek 2.3.1 – Půdorys rodinného domu varianta 2.3 a 2.4 Obrázek 2.3.2 – Pohledy na rodinný dům varianty 2.3 a 2.4 Obrázek 2.5.1 – Půdorys rodinného domu varianta 2.5 Obrázek 2.5.2 – Pohledy na rodinný dům varianta 2.5 Obrázek 3.1.1 – Pohledy na bytový dům varianta 3.1 Obrázek 3.2.1 – Foto bytového domu varianta 3.2 Obrázek 3.2.2 – Pohledy na bytový dům varianta 3.2

12.

Seznam grafů

Graf 1.6 – souhrn Uem, FT a RC variant 1.1 až 1.5 Graf 2.6 – souhrn Uem, FT a RC variant 2.1 až 2.5 Graf 3.3 – souhrn Uem, FT a RC variant 3.1 a 3.2 Graf 1.1 – podíl jednotlivých konstrukcí na celkovém HT varianty 1.1 Graf 1.2 – podíl jednotlivých konstrukcí na celkovém HT varianty 1.2 Graf 1.3 – podíl jednotlivých konstrukcí na celkovém HT varianty 1.3 Graf 1.4 – podíl jednotlivých konstrukcí na celkovém HT varianty 1.4 Graf 1.5 – podíl jednotlivých konstrukcí na celkovém HT varianty 1.5 Graf 2.1 – podíl jednotlivých konstrukcí na celkovém HT varianty 2.1 Graf 2.2 – podíl jednotlivých konstrukcí na celkovém HT varianty 2.2 Graf 2.3 – podíl jednotlivých konstrukcí na celkovém HT varianty 2.3 Graf 2.4 – podíl jednotlivých konstrukcí na celkovém HT varianty 2.4 Graf 2.5 – podíl jednotlivých konstrukcí na celkovém HT varianty 2.5 Graf 3.1 – podíl jednotlivých konstrukcí na celkovém HT varianty 3.1 Graf 3.2 – podíl jednotlivých konstrukcí na celkovém HT varianty 3.2 Graf 3.4 – souhrn Uem, FT a RC všech variant

13.

Seznam tabulek

Tabulka 1.1.1 – mezivýpočty pro stanovení geometrie stavby a HT varianta 1.1 Tabulka 1.1.2 – celková plocha, Ht konstrukcí Uem, FT a RC varianta 1.1 Tabulka 1.2.1 – mezivýpočty pro stanovení geometrie stavby a HT varianta 1.2 Tabulka 1.2.2 – celková plocha, Ht konstrukcí Uem, FT a RC varianta 1.2 68

Tabulka 1.3.1 – mezivýpočty pro stanovení geometrie stavby a HT varianta 1.3 Tabulka 1.3.2 – celková plocha, Ht konstrukcí Uem, FT a RC varianta 1.3 Tabulka 1.4.1 – mezivýpočty pro stanovení geometrie stavby a HT varianta 1.4 Tabulka 1.4.2 – celková plocha, Ht konstrukcí Uem, FT a RC varianta 1.4 Tabulka 1.5.1 – mezivýpočty pro stanovení geometrie stavby a HT varianta 1.5 Tabulka 1.5.2 – celková plocha, Ht konstrukcí Uem, FT a RC varianta 1.5 Tabulka 2.1.1 – mezivýpočty pro stanovení geometrie stavby a HT varianta 2.1 Tabulka 2.1.2 – celková plocha, Ht konstrukcí Uem, FT a RC varianta 2.1 Tabulka 2.2.1 – mezivýpočty pro stanovení geometrie stavby a HT varianta 2.2 Tabulka 2.2.2 – celková plocha, Ht konstrukcí Uem, FT a RC varianta 2.2 Tabulka 2.3.1 – mezivýpočty pro stanovení geometrie stavby a HT varianta 2.3 Tabulka 2.3.2 – celková plocha, Ht konstrukcí Uem, FT a RC varianta 2.3 Tabulka 2.4.1 – mezivýpočty pro stanovení geometrie stavby a HT varianta 2.4 Tabulka 2.4.2 – celková plocha, Ht konstrukcí Uem, FT a RC varianta 2.4 Tabulka 2.5.1 – mezivýpočty pro stanovení geometrie stavby a HT varianta 2.5 Tabulka 2.5.2 – celková plocha, Ht konstrukcí Uem, FT a RC varianta 2.5 Tabulka 3.1.1 – mezivýpočty pro stanovení geometrie stavby a HT varianta 3.1 Tabulka 3.1.2 – celková plocha, Ht konstrukcí Uem, FT a RC varianta 3.1 Tabulka 3.2.1 – mezivýpočty pro stanovení geometrie stavby a HT varianta 3.2 Tabulka 3.2.2 – celková plocha, Ht konstrukcí Uem, FT a RC varianta 3.2

14.

Seznam vzorců

Vzorec (1) – průměrný součinitel prostupu tepla Uem Vzorec (2) – měrná tepelná ztráta prostupem tepla HT Vzorec (3) – součinitel prostupu tepla U Vzorec (4) – činitel teplotní redukce b Vzorec (5) – geometrické charakteristika FT Vzorec (6) – relativní kompaktnost RC Vzorec (7) – relativní kompaktnost vztažená na krychli RC

69