AKUstika + AKUmulace = AKU na druhou. Ing. Robert Blecha, Product Manager společnosti Wienerberger ,

Transkript

1 AKUstika + AKUmulace = AKU na druhou Ing. Robert Blecha, Product Manager společnosti Wienerberger , robert.blecha@wienerberger.com

2 AKUSTIKA 2

3 AKUSTIKA Obsah AKU Profi jaký byl první impuls? AKU Profi předpoklady z roku 2016 srovnání hodnot broušených a nebroušených stěn AKU Profi doplnění měření ze staveb dvojitých stěn z AKU Profi Závěr 3

4 AKUSTIKA Dvojitá stěna rekapitulace z roku 2016 Výstavba řadových domů = první impuls pro vývoj a zkoušky broušených akustických cihel 4

5 AKUSTIKA Dvojitá stěna rekapitulace z roku 2016 Výstavba řadových domů = první impuls pro vývoj a zkoušky broušených akustických cihel 5

6 AKUSTIKA Jednoduchá stěna rekapitulace z roku 2016 Výrobek Porotherm 30 AKU Z Porotherm 30 AKU Z Profi Porotherm 25 AKU Z Porotherm 25 AKU Z Profi Porotherm 19 AKU Porotherm 19 AKU Profi Porotherm 11,5 AKU Porotherm 11,5 AKU Profi R w 57 db 55 db 56 db 54 db 54 db 53 db 47 db 46 db Doporučená použití AKU Profi obvodová, vnitřní nosná konstrukce dvojitá stěna ŘD, obvodová, vnitřní nosná konstrukce dvojitá stěna ŘD, obvodová, vnitřní nosná konstrukce vnitřní příčky Poznámka: Naměřené laboratorní hodnoty s oboustrannou vápenocementovou omítkou tl. 15 mm 6

7 AKUSTIKA Dvojitá stěna rekapitulace z roku 2016 R w dvojitých stěn z cihel Porotherm AKU Profi a Porotherm AKU (nebroušenými) Výrobek Tloušťka stěny vč. omítek / tloušťka MW Plošná hmotnost stěny vč. MW a sádrových omítek tl mm R w [mm] [kg/m 2 ] [db] 2 Porotherm 30 AKU Z 660 / Porotherm 30 AKU Z Profi 660 / Porotherm 25 AKU Z 560 / Porotherm 25 AKU Z Profi 560 / Porotherm 19 AKU 440 / Porotherm 19 AKU Profi 440 /

8 AKUSTIKA Dvojité stěny ŘD a dvojdomů požadavek R w dle ČSN Vybrané požadavky na zvukovou izolaci stěn mezi místnostmi v budovách podle ČSN :2010 typ stavby R w chráněný prostor hlučný prostor Bytové domy Řadové RD, dvojdomy 62 db obytné místnosti bytu 57 db obytné místnosti bytu obytné místnosti bytu provozovny s hlukem do 85 db, provoz i po 22:00 hod. průjezdy, podjezdy / garáže provozovny s hlukem do 85 db, provoz nejdéle do 22:00 hod. 53 db obytné místnosti bytu všechny místnosti druhých bytů 52 db obytné místnosti bytu 47 db obytné místnosti bytu společné prostory domu (chodby, schodiště apod.), průchody, podchody společné uzavřené prostory domu (např. půdy, sklepy) 42 db obytné místnosti bytu ostatní místnosti téhož bytu 57 db obytné místnosti bytu všechny místnosti v sousedním domě 8

9 AKUSTIKA Dvojitá stěna příklad 1 (rok 2016) - nebroušené cihly AKU Meziobjektová stěna řadového domu základy mezi objekty nejsou oddilatované 9

10 AKUSTIKA Dvojitá stěna příklad 1 (rok 2016) - nebroušené cihly AKU Meziobjektová stěna skladba konstrukce: - vápenocementová omítka - PTH 25 AKU P+D - polystyren EPS tl. 20 mm - PTH 25 AKU P+D - vápenocementová omítka 10

11 AKUSTIKA Dvojitá stěna příklad 2 (rok 2017) - broušené cihly AKU Meziobjektová stěna řadového domu základy mezi objekty nejsou oddilatované 11

12 AKUSTIKA Dvojitá stěna příklad 2 (rok 2017) - broušené cihly AKU Meziobjektová stěna skladba konstrukce: - vápenocementová omítka - PTH 25 AKU Z Profi Dryfix - polystyren EPS tl. 20 mm - PTH 25 AKU Z Profi Dryfix - vápenocementová omítka 12

13 AKUSTIKA Dvojitá stěna příklad 3 (rok 2017) - broušené cihly AKU Meziobjektová stěna řadového domu základy mezi objekty nejsou oddilatované 13

14 AKUSTIKA Dvojitá stěna příklad 3 (rok 2017) - broušené cihly AKU Meziobjektová stěna skladba konstrukce: - sádrová omítka - PTH 19 AKU Profi - vzduchová mezera tl. 60 mm (bez výplně) - PTH 19 AKU Profi - sádrová omítka 14

15 AKUSTIKA Dvojitá stěna příklad 4 (rok 2017) - broušené cihly AKU Mezibytová stěna 15

16 AKUSTIKA Dvojitá stěna příklad 4 (rok 2017) - broušené cihly AKU Mezibytová stěna skladba konstrukce: - sádrová omítka - PTH 19 AKU Profi - minerální vata tl. 50 mm - PTH 19 AKU Profi - sádrová omítka 16

17 AKUSTIKA Dvojitá stěna příklad 4 (rok 2017) - broušené cihly AKU Mezibytová stěna 17

18 AKUSTIKA Závěr Měření ze staveb potvrdil předpoklad, že výborných výsledků obdobných pro skladby dvojitých stěn z nebroušených cihel AKU lze dosáhnout i z cihel PTH AKU Profi Broušené cihly PTH AKU Profi nejsou vhodné jako jednovrstvé konstrukce pro mezibytové stěny v bytových domech Výslednou hodnotu R w dokáže mimo jiné hlavně ovlivnit: Návrh a vlastní provádění konstrukce Detaily a návaznosti na okolní konstrukce Zásahy do celistvosti konstrukce Rozvody TZB (vodovod, kanalizace, plynovod, topení apod.) Rozvody elektroinstalací (v omezené míře přípustné) 18

19 19

20 Studie výchozí podklady Využití akumulačního potenciálu cihelného zdiva ke zmenšení energetické náročnosti rodinného domu a zajištění tepelného komfortu Studie byla vypracována v Centru stavebního inženýrství, a. s. Praha, v odd. stavební tepelné techniky, v červnu

21 Obsah - vybrané body studie Vliv změny tepelného stavu vnějšího prostředí na tepelný stav vnitřního prostředí v budově při nepřetržitém vytápění - UTA (ukazatel tepelné akumulace) Doba poklesu teploty vnitřního vzduchu na kritickou hodnotu Průběh teploty vzduchu v místnostech v období červen až srpen (přechodné období mezi koncem a počátkem topného období) 21

22 UTA - ukazatel tepelné akumulace konstrukce Základní kvantitativní veličinou časově proměnlivých tepelných dějů vyvolaných vedením tepla v tělesech je Fourierovo číslo Fo [-] Fo = (a. ) / d 2 = (λ. ) / (c. ϱ. d 2 ) = / (R 2. λ. c. ϱ) UTA [s] = R 2. b = R 2. λ. c. ϱ = R. d. c. ϱ R tepelný odpor konstrukce [m 2 K/W] b tepelná jímavost konstrukce [Ws 1/2 /(m 2 K)] 2 b = λ. c. ϱ λ součinitel tepelné vodivosti [W/(mK)] c měrná tepelná kapacita [J/(kgK)] ϱ objemová hmotnost (hustota) [kg/m 3 ] 22

23 UTA - ukazatel tepelné akumulace konstrukce UTA = R 2. b [s] Čím je hodnota UTA větší, tím pomaleji klesá ale i vzrůstá teplota na vnitřním povrchu konstrukce. Příklad, že nezáleží jen na hmotnosti (objemové hmotnosti): Zdivo CPP tl. 450 mm UTA = 115 h R = 0,52 m 2 K/W, b = 1,54*10 6 (Ws 1/2 /(m 2 K)) 2 Zdivo PTH 44 UTA = 325 h R = 3,55 m 2 K/W, b = 0,93*10 5 (Ws 1/2 /(m 2 K)) 2 23

24 UTAM - ukazatel tepelné akumulace místnosti UTAM [h] (ukazatel tepelné akumulace místnosti) Je dán podílem tepelné kapacity konstrukcí ohraničující místnost a měrnou tepelnou ztrátou místnosti UTAM = Σ (A. d. c. ϱ) j / H Čím je hodnota UTAM větší, tím pomaleji klesá nebo vzrůstá teplota vnitřního vzduchu v místnosti Hranice mezi velkou a malou tepelnou akumulací místnosti UTAM = 20 h 24

25 Podklady a předpoklady výpočtů RD Pýthie 25

26 Podklady a předpoklady výpočtů Pro výpočty se uvažovaly konstrukce 1) Cihelné Zdivo PTH 50 EKO+ Profi (ozn. CZ EKO) Lehká Konstrukce ekvivalence s PTH 50 EKO+ (ozn. LK EKO) 2) Cihelné Zdivo PTH 44 Profi (ozn. CZ P44) Lehká Konstrukce ekvivalence s PTH 44 Profi (ozn. LK P44) Parametry konstrukcí celková tloušťka vnější stěny d [m] součinitel tepelné vodivosti λ u [W/(m.K)] tepelný odpor R u [m 2 K/W] měrná tepelná kapacita c [J/(kg.K)] objemová hmotnost ϱ [kg/m 3 ] 26

27 Teplotní útlum vnější konstrukce Cíl Zjistit vliv kvality vnější konstrukce na tepelný stav vnitřního prostředí při nepřetržitém vytápění Parametry konstrukcí Zdivo PTH 50 EKO+ Lehká konstrukce se stejným tepelným odporem jako cihelné zdivo PTH 50 EKO+ Metoda zjišťování Měření amplitudy vnitřní povrchové teploty vnější konstrukce v závislosti na teplotní amplitudě vnějšího vzduchu (zvoleny 3 teplotní amplitudy A e = 5, 10, 15 K) Perioda teplotního cyklu T = 24 h 27

28 Teplotní útlum vnější konstrukce Výsledek Hodnoty teplotních amplitud na vnitřním povrchu A si jsou: - u cihelného zdiva prakticky neměřitelné - u lehkých konstrukcí již měřitelné Cihelné zdivo zcela vylučuje vliv periodicky kolísající teploty vnějšího vzduchu na tepelný stav vnitřního prostředí při nepřetržitém vytápění. Teplotní útlum Teplotní amplituda na vnitřním povrchu 28

29 Teplotní útlum vnější konstrukce Závěr: Aby se u lehkých konstrukcí dosahovalo stejných amplitud teplot na vnitřním povrchu vnější konstrukce jako u cihelného zdiva musí mít stejnou hodnotu UTA UTA = (R 2. b) CZ = (R 2. b) LK = (R. d. c. ϱ) LK Pro stejný účinek tepelného stavu v budovách s LK je nutné zvýšit tloušťku tepelné izolace: pro ekvivalent s PTH 50 EKO+ 6,4 krát z 21,5 cm na 137 cm pro ekvivalent s PTH 44 Profi 7,6 krát z 16 cm na 122 cm 29

30 Riziko chladnutí v místnosti pokles ke kritické teplotě Cíl Porovnat dobu poklesu teploty místnosti u budov s velkou tepelně akumulační schopností (Cihelné Zdivo, ozn. CZ) a s malou tepelně akumulační schopností (Lehká Konstrukce, ozn. LK) Parametry konstrukcí Zdivo PTH 50 EKO+, PTH 44 Profi (CZ) Lehká konstrukce se stejným tepelným odporem jako cihelné zdivo (LK) Metoda zjišťování Stanovení doby poklesu na kritickou hodnotu θ ai = 2 C u jednotlivých místností při venkovní teplotě θ e = -15 C 30

31 Riziko chladnutí v místnosti pokles ke kritické teplotě Výsledek Doba poklesu ve dnech: 31

32 Riziko chladnutí v místnosti pokles ke kritické teplotě Závěr Doba poklesu teploty vzduchu ke kritické hodnotě je důležitá v případě havárie, přerušení dodávky el. energie apod. U cihelného zdiva je doba poklesu teploty vnitřního vzduchu ke kritické hodnotě cca 2x pomalejší než u lehké konstrukce Výsledná situace je ovlivněna značnou tepelnou kapacitou podlahy na zemině. Podíl tepelné kapacity podlahy na zemině na UTAM je převažující u lehké konstrukce. Příklad u místnosti 106: CZ P44 UTAM = 194 h, z toho připadá na podlahu 101 h (52%) LK P44 UTAM = 119 h, z toho připadá na podlahu 101 h (84%) 32

33 Riziko přehřívání v místnosti v období červen - srpen Cíl Potvrdit nebo vyvrátit názor, že: v budovách s vysokým tepelným odporem obvodových plášťů budov se vyhřátá budova v letním období se pomalu zbavuje nadbytečného tepla, protože její tepelné ztráty jsou nepatrné Parametry konstrukcí (příklady) Cihelné zdivo s velkou akumulační schopností UTA = 1205 h (R = 6,4 m 2 K/W) Lehká konstrukce s malou akumulační schopností UTA = 22,5 h (R = 7,0 m 2 K/W) 33

34 Riziko přehřívání v místnosti v období červen - srpen Metoda zjišťování Porovnání průběhu teplot ve dvou modelech místností: - s různou hodnotou UTA vnějších konstrukcí - s různou velikostí oken (A o = 2,8 m 2, 5,6 m 2 ) 34

35 Riziko přehřívání v místnosti v období červen - srpen Metoda zjišťování Porovnání průběhu teplot ve dvou modelech místností: - s různým druhem zastínění oken g = 0,525 propustnost trojitého zasklení (bez stínění) g = 0,324 propustnost dvojitého zasklení s vnitřními žaluziemi g = 0,084 propustnost dvojitého zasklení s vnějšími žaluziemi Pro průběh teploty vnějšího vzduchu a slunečního záření jsou použity hodnoty z Referenčního klimatického roku pro hodnocení energetické náročnosti budov v ČR. 35

36 Riziko přehřívání v místnosti v období červen - srpen Intervaly pro sledování Sleduje se překročení zvoleného intervalu v počtu hodin z celkového počtu 2208 hodin (92 dnů) v těchto intervalech teplot: Interval teplot A = (18 24) C B = (15 27) C C 15 C D 27 C tepelný stav vnitřního prostředí v místnosti příznivý přijatelný nevyhovující z důvodu chladu nevyhovující z důvodu horka 36

37 Riziko přehřívání v místnosti v období červen - srpen Srovnání výsledků pro okno 2,8 m 2 Místnost s velkou (VA) tepelnou akumulací Místnost s malou (MA) tepelnou akumulací 37

38 Riziko přehřívání v místnosti v období červen - srpen Srovnání výsledků pro okno 5,6 m 2 Místnost s velkou (VA) tepelnou akumulací Místnost s malou (MA) tepelnou akumulací 38

39 Riziko přehřívání v místnosti v období červen - srpen Závěr Odpověď na otázku: Jak je to s přehříváním budov s velkou tepelnou akumulací?. Při zastínění vnějšími žaluziemi (g = 0,084) nedochází u místnosti s konstrukcemi s velkou akumulační schopností k žádnému přehřívání místnosti (interval D - teplota θ ai 27 C) 39

40 Rekapitulace - závěr Teplotní útlum vnější konstrukce Cihelné zdivo zcela vylučuje vliv periodicky kolísající teploty vnějšího vzduchu na tepelný stav vnitřního prostředí U nepřetržitého vytápění by lehká konstrukce musela mít tloušťku tepelné izolace až 122 cm pro to, aby byl zajištěn stejný účinek tepelného stavu vnějšího prostředí na tepelný stav vnitřního prostředí jako u cihelné konstrukce Doba poklesu teploty vzduchu ke kritické teplotě Pokles teploty vnitřního vzduchu na kritickou teplotu 2 C je u RD s cihelnou konstrukcí s velkou akumulací 2x pomalejší než u RD s lehkou konstrukcí s malou akumulací (důležité např. u havárie otopné soustavy, přerušení dodávky el. energie apod.) 40

41 Rekapitulace - závěr Přehřívání místnosti (θ ai 27 C) v období červen-srpen (pro referenční klimatický rok v ČR) U místnosti s konstrukcemi s velkou akumulační schopností: - nedochází k přehřívání místnosti (nebo jen nepatrnou dobu cca 8 % času z celkového počtu 2208 hodin (92 dnů) při nezastíněných výplní otvorů) U budov s konstrukcemi s malou akumulační schopností: - dochází z celkového počtu 2208 hodin (92 dnů) k přehřívání až v cca 41% času (při nezastíněných výplní otvorů) Přehřívání místností je možné výrazně omezit vnějšími zastiňovacími prvky výplní otvorů. 41

42 DĚKUJI ZA POZORNOST 42