Stavební tepelná technika 1

Transkript

1 ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE Fakulta stavební Stavební tepelná technika 1 Prof.Ing.Jan Tywoniak,CSc. Praha 2011 Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti

2 Stavební tepelná technika 1 Učební text je určen studentům magisterského studijního oboru Inteligentní budovy. Přináší přehled aktuálních požadavků na budovy a jejich části z hlediska stavební tepelné techniky (tepelné ochrany budov). Důraz je kladen na budovy s nízkou energetickou náročností. Pokyny pro navrhování uvedené v poslední kapitole mohou sloužit pro orientaci studentům, kteří se tématem chtějí zabývat hlouběji. K předmětu jsou současně k dispozici podklady z přednášek (ppt), popisující problém v bodech za pomoci obrázků a schémat. Obsah 1 Širší souvislosti 3 2 Tepelná bilance budovy Základní pojmy Bilanční schéma Základní určení tepelných ztrát a tepelných zisků 7 3 Tepelně-technické vlastnosti konstrukcí Součinitel prostupu tepla Součinitel prostupu tepla průměrná hodnota Teplota na vnitřním povrchu Bilance vlhkosti Průvzdušnost Lineární a bodový činitel prostupu tepla Hodnocení tepelné stability místností a budov Hodnocení podlahových konstrukcí 22 4 Budovy s velmi nízkou energetickou náročností Obecně Nízkoenergetické budovy Pasivní budovy Energeticky nulové budovy Energeticky nezávislé budovy Nízkoenergetické a pasivní domy podle TNI 28 5 Doporučení pro navrhování Obecně Konstrukční principy Obvodové stěny Střešní konstrukce Okna, dveře a prosklené plochy Lehké obvodové pláště Pasivní budovy 40 Podklady

3 1. Širší souvislosti Hlavními úkoly tepelné ochrany budov (stavební tepelné techniky, jako součásti stavební fyziky) je přispět ke kvalitnímu vnitřnímu prostředí pro uživatele budov, nízké energetické náročnosti budov i k zajištění odpovídající životnosti stavebních prvků a konstrukcí. Ke stavební fyzice dále patří zejména stavební akustika a osvětlení. Požadavky z těchto vzájemně se ovlivňujících oblastí by měly v ideálním případě všechny být v harmonickém souladu s celkovým architektonicko-konstrukčním řešením budov. V posledních letech se stále více diskutuje o potřebě navrhovat skutečně energeticky úsporné budovy. V každé souhrnné zprávě o stavebním průmyslu a budovách nalezneme konstatování mimořádně velkého vlivu budov na spotřebu energie a na životní prostředí vůbec [1]. Např. OECD považuje v tomto smyslu za klíčové tři oblasti energetickou náročnost provozování budov (především s ohledem na produkci CO 2 ), kvalitu vnitřního prostředí v budovách a zacházení se stavebním a demoličním odpadem. Provoz budov je ve vyspělých zemích zodpovědný za více než 40 % potřeby energie a tomu odpovídající množství emisí CO 2. Potenciál úspor energie a snižování environmentálního zatížení v souvislosti s budovami jsou lákavé především pro jejich značný rozsah, nezpochybnitelnou dlouhodobost na rozdíl od jiných oblastí výroby a služeb, skutečnou využitelnost jejich podstatné části již dnes známými a ověřenými technologiemi, i ekonomickou atraktivnost při využívání alespoň části tohoto potenciálu, a to i při dnešních cenách energie. K tomuto pohledu se jako významný argument obvykle přiřazuje i výhoda tvorby nových pracovních míst v souvislosti s výstavbou nových budov a zejména při energetické obnově budov. Čím níže se budeme dostávat v deklarované potřebě tepla na vytápění, tím více se budeme muset zabývat ostatními energetickými potřebami provozu budov a dále uvažovat v obecnějších souvislostech. Ke konci devadesátých let dvacátého století se z terminologie udržitelného rozvoje společnosti začínají odvozovat požadavky na výstavbu a objevují se dosud neznámé pojmy udržitelné výstavby (sustainable construction, sustainable building). Pro technické řešení budovy můžeme z obecných úvah odvodit snadno srozumitelný dílčí závěr [2], že je vhodné navrhovat taková řešení budov, aby bylo požadavku nízké energetické náročnosti dosahováno efektivně, tedy zejména s nízkou investiční náročností a s malou zátěží pro životní prostředí, po celý životní cyklus budovy. Výsledné energetické vlastnosti budovy lze zpravidla nejlépe ovlivnit při vytváření celkové koncepce v přípravné fázi projektu, zejména dobrou koordinací s koncepcí nosné funkce, vytápění a osvětlení budovy. Taková koncepce by měla být charakterizována mj. vyvážeností objemového a konstrukčně technologického řešení všech prostorů a konstrukcí, při nejnižší energetické náročnosti budovy. Nedávno schválená směrnice EU o energetické náročnosti budov (červen 2010) [3] má znamenat další významný impuls. Po roce 2020 by měly všechny nově stavěné budovy být energeticky nulové (!) nebo být takovému cíli velmi blízko

4 2. Tepelná bilance budovy 2.1 Základní pojmy Uvedené nejzákladnější pojmy většinou odpovídají definicím v [4 aj.], kde je možné najít další upřesnění. vytápěný prostor místnost nebo uzavřený prostor vytápěný na požadovanou teplotu nevytápěný prostor místnost nebo uzavřený prostor, které není součástí vytápěného prostoru vytápěná zóna část vytápěného prostoru s danou požadovanou vnitřní teplotou, uvnitř kterého se odchylky vnitřní teploty považují za zanedbatelné. Budova se pro účely energetických výpočtů může skládat z jedné nebo více zón. Pravidla pro takové rozdělení jsou uvedena v [4]. výpočtové období časový úsek pro výpočet tepelných ztrát a zisků a pro sestavení energetické bilance budovy. Obvyklým výpočtovým obdobím je jeden měsíc, pro jednoduché domy se výpočty provádí i pro celé otopné období vcelku. vnitřní teplota aritmetický průměr teploty vzduchu a střední sálavé teploty ve středu místnosti (vnitřní suchá výsledná teplota) požadovaná teplota návrhová vnitřní teplota potřeba tepla na vytápění teplo, které je třeba dodat vytápěnému prostoru pro zajištění požadované teploty vytápěného prostoru v daném období při ideální otopné soustavě potřeba energie na vytápění tepelná energie, kterou je třeba dodat otopné soustavě pro pokrytí potřeby tepla přerušované vytápění způsob vytápění, při kterém se období normálního vytápění střídá s obdobími s redukovaným vytápěním (snížení výkonu, vypnutí) měrný tepelný tok podíl tepelného toku mezi dvěma teplotními zónami a rozdílu teplot v obou zónách měrná tepelná ztráta podíl tepelného toku z vytápěného prostoru do vnějšího prostředí a rozdílu teplot mezi nimi tepelná ztráta budovy množství tepla odvedeného za danou dobu z vytápěného prostoru do vnějšího prostředí prostupem tepla a větráním Poznámka: Definice je tedy principiálně odlišná od dřívějších zvyklostí české technické praxe. Jako tepelnou ztrátu budovy označovala starší topenářská norma veličinu výkonu ve wattech, charakterizující maximální potřebný výkon pro návrh otopné soustavy. ztráta prostupem tepla tepelná ztráta prostupem tepla obvodovými konstrukcemi a přes přiléhající zeminu tepelná ztráta větráním tepelná ztráta v důsledku odvádění vzduchu z vytápěného prostoru exfiltrací (únik vzduchu spárami a netěsnostmi obálky budovy) a větráním (cílenou výměnou vzduchu) tepelné zisky teplo vznikající ve vytápěném prostoru nebo vstupující do vytápěného prostoru z jiných zdrojů, než je otopná soustava a systém ohřevu teplé vody. Obsahují vnitřní tepelné zisky a solární zisky. vnitřní tepelné zisky teplo vznikající uvnitř budovy od osob (citelné metabolické teplo) a od spotřebičů jiných než je otopná soustava a systém ohřevu teplé vody, tedy osvětlení, domácí spotřebiče, kancelářské vybavení apod

5 solární zisky teplo vznikající slunečním zářením pronikajícím do budovy okny a pasivními solárními systémy, jako jsou zimní zahrady, transparentní tepelné izolace a solární stěny stupeň využití činitel redukující celkové měsíční nebo sezónní zisky ke stanovení výsledného snížení potřeby tepla. Charakterizuje praktickou využitelnost tepelných zisků, v průběhu roku se jeho hodnota mění. zpětně získané teplo množství tepla získaného z okolního prostředí nebo z otopné soustavy nebo systému přípravy teplé vody (včetně pomocného zařízení), pokud není přímo zahrnuto ve snížení ztrát otopné soustavy zpětně získané teplo z větrání teplo získané z odpadního vzduchu potřeba konečné energie na provoz budovy množství dodané energie, které je třeba pro provoz budovy. Obvykle zahrnuje energii na vytápění (případně i chlazení), ohřev teplé vody a energii na pokrytí tepelných ztrát způsobených vlastním energetickým systémem. měrný tepelný příkon odpovídá nejvyššímu potřebnému výkonu tepelného zdroje pro vytápění budovy za smluvních výpočtových podmínek, vztaženému na podlahovou plochu budovy [3] potřeba primární energie z neobnovitelných zdrojů na provoz budovy výpočtem stanovené množství primární energie, tedy energie, která musí být přeměněna, aby bylo zajištěno potřebné množství konečné energie na provoz budovy. Obsahuje přeměnu energie například v elektrárně, energetické náklady na distribuci energie a další vyvolané energetické náklady. Uplatní se zde faktor energetické přeměny [2], který je výrazně odlišný podle použitého energetického média. ekvivalentní emise skleníkových plynů výpočtem stanovené množství emisí CO 2, které jsou uvolňovány do ovzduší v souvislosti s provozem budovy. Další skleníkové plyny jsou přepočítávány podle svého účinku na ekvivalenty CO Bilanční schéma Jednoduché bilanční schéma podle je na obr.1: Ztráta prostupem tepla (QT) a výměnou vzduchu (QV) musí být kompenzována dodanou energií. Příznivě se zde projeví zpětně získané teplo z větracího vzduchu (QVr). Dodaná energie se z části skládá z vnitřních tepelných zisků Qg, přesněji řečeno jejich využitelné části ηqg od osob (Qm), spotřebičů (Qoa) a proměnlivých pasivních solárních zisků (QS). Druhá část musí být dodána pomocí otopné soustavy (Qh). Otopná soustava často také řeší ohřev teplé vody (Qww). Na vstupu do objektu musíme dodat dostatečné množství energie (Q) tak, abychom kromě skutečné potřeby pokryli i tepelné ztráty technického systému v důsledku úniků tepla i nevhodné regulace (Qhs). V některých případech můžeme využít i nějakou zpětně získanou energii z technologických procesů (Qr), například odpadní teplo ve výrobním areálu. Takovou celkovou bilanci je možné sestavit pro krátký časový úsek, pro jednotlivé měsíce i pro celý rok. Proporce jednotlivých prvků bilance budou pochopitelně odlišné. Uvedená bilance se nezabývá chlazením budovy. Schéma komplexnějšího přístupu k energetické bilanci, kdy se podle typu budovy a potřebné podrobnosti výsledku volí konkrétní výpočtový postup, je uvedeno na obr.2. Obr.3 naznačuje rozšíření energetické bilance budovy o environmentální souvislosti zajištění energetických služeb

6 Obr.1 Schéma energetické bilance (podle ČSN EN ISO [4]). (Číslem 1 je označena budova, 2 příprava teplé vody, 3 otopná soustava se zdrojem tepla a 4 celek) Obr.2 Schéma pro podrobnější výpočty energetických bilancí budov. Vybírá se mezi jednoduchou bilanční metodou s měsíčními úseky výpočtu, obdobnou metodou, kdy se v letních měsících dá do výpočtu zjednodušeně zahrnout i strojní chlazení budovy (je-li požadováno), a výpočtem pro celý rok s hodinovým krokem výpočtu

7 energetické služby Obr.3 Schéma rozšířené energetické bilance budovy 2.3 Základní určení tepelných ztrát a tepelných zisků Při členění tepelných ztrát můžeme pro názornost vycházet ze schématu na obr.4, ať je řešená budova jakkoli složitá. Tepelné ztráty můžeme rozdělit na ztráty prostupem tepla a ztráty větráním. Prostup tepla probíhá konstrukcemi přímo, pokud jsou v kontaktu s venkovním vzduchem, nebo nepřímo, pokud je mezi vytápěným prostorem a exteriérem prostor nevytápěný. Dalším a složitějším případem je prostup tepla přes zeminu přiléhající k budově. Sem se řadí situace, kdy je pod vytápěnou budovou jen základová konstrukce na zemině, nevytápěný suterén, otevřený průlezný prostor i suterén v části nebo zcela vytápěný. Většina těchto výpočtům je vyhrazena specialistům. Obr.4 Schématický přehled tepelných ztrát budovy - 7 -

8 Ztráty prostupem tepla Měrná ztráta prostupem tepla H T [5] se vypočte podle vztahu: H T = L D + L S + H U kde je: L D L S H U tepelná propustnost obvodovým pláštěm mezi vytápěným prostorem a vnějším prostředím, ustálená tepelná propustnost přes zeminu, měrná ztráta prostupem tepla přes nevytápěné prostory. Před výpočtem měrné ztráty prostupem tepla se musí jednoznačně stanovit vytápěný prostor posuzované budovy. Ztrátu prostupem tepla uvažujeme na hranicích vytápěného prostoru (vytápěné zóny). Hranice mezi podzemní částí, zahrnující prostup tepla zeminou, a nadzemní částí budovy, která má přímou tepelnou ztrátu do vnějšího prostředí, jsou podle ČSN EN ISO [6] stanoveny takto: pro budovy s podlahou na terénu, se zvýšenou podlahou a nevytápěným suterénem: rovina vnitřního povrchu podlahy přízemí, pro budovy s vytápěným suterénem: úroveň vnějšího terénu. Přímý prostup tepla do vnějšího prostředí Měrná ztráta prostupem tepla obvodovým pláštěm budovy oddělující vytápěný prostor a vnější vzduch se stanoví podle vztahu: L D = Σ i A i U i + Σ k l k ψ k + Σ j χ j První člen vztahu (suma) odpovídá prostupu tepla v ploše konstrukcí, druhý člen přídavnému prostupu tepla v důsledku napojení konstrukcí mezi sebou (lineární tepelné vazby) a třetí člen, který bývá velmi často ve výpočtech zanedbáván, odpovídá přídavnému bodovému prostupu tepla (bodovému tepelnému mostu). Energetický vliv lineární tepelné vazby je objasněn na obr.5. Ve výše uvedeném vztahu je: A plocha prvku i obvodového pláště. Plochy oken a dveří se uvažují rozměry otvoru ve stěně; U i součinitel prostupu tepla prvku i obvodového pláště [W/(m 2 K)], stanovený podle ČSN EN ISO 6946 [7] pro neprůsvitné prvky nebo podle ČSN EN ISO [8] pro zasklené prvky, lk délka lineární tepelné vazby k [m], ψk lineární činitel prostupu tepla tepelné vazby k [W/(m.K)], převzatý z katalogu nebo vypočtený podle ČSN EN ISO [9], χj bodový činitel prostupu tepla tepelného mostu j [W/K], vypočtený podle [9] Bodové tepelné mosty, které jsou součástí plošných prvků a již jsou zahrnuty v jejich součiniteli prostupu tepla, se zde neobjeví. Pokud je hlavní izolační vrstva souvislá bez přerušení a má všude stejnou tloušťku, mohou být lineární činitele tepelné propustnosti zanedbány, jsou-li použity vnější rozměry. Hlavní izolační vrstvou je myšlena vrstva s nejvyšším tepelným odporem. Paušální přirážky na blíže nespecifikovaný vliv tepelných mostů mohou někdy vést k nesprávným závěrům

9 Obr.5 Schéma ke stanovení energetického vlivu tepelné vazby v napojení obvodové stěny a ploché střechy Základní hodnoty součinitele prostupu tepla jsou velmi nízké a každá nehomogenita se zde projeví relativně výrazně více než u konstrukcí dosud obvyklých. Hodnoty lineárních a bodových činitelů prostupu tepla se stanoví vyhodnocením výpočtů vícerozměrného vedení tepla. K tomu je k dispozici potřebný software vycházející z mezinárodních norem. Ve výpočtech se vždy pracuje s vnějšími rozměry konstrukcí. Výpočtové normy umožňují pracovat i s jinou soustavou rozměrů, například s vnitřními rozměry, výsledek je ovšem na zvolené soustavě rozměrů závislý, což bývá zdrojem nedorozumění při porovnávání hodnot. Hodnoty lineárního činitele prostupu tepla pro nároží obvodových stěn bez omezení tepelně izolační vrstvy mohou být i záporné. Mimořádně pečlivě je třeba přistupovat k volbě odpovídajícího modelu výpočtu (rozhodnutí, zda se jedná o dvourozměrné nebo obecné trojrozměrné vedení tepla, rozhodnutí o velikosti posuzovaného výřezu konstrukce, možnosti zjednodušení tvaru i zanedbání některých vrstev, i o způsobu vyhodnocení výsledků výpočtů). Tyto výpočty mají provádět pouze specialisté. Spíše výjimečně uvádí hodnoty výrobci stavebních systémů a oken. Pro určitou orientaci je možné využít publikovaných katalogů obvyklých tepelných mostů. Hodnoty lineárních činitelů prostupu tepla je možné nalézt v již hotovém katalogu v tištěné nebo elektronické formě. Tepelná propustnost přes zeminu Tepelná propustnost přes zeminu se vypočítá podle ČSN EN ISO [6]. Zde jsou uvedeny výpočtové vztahy postihující odlišnou cestu tepelného toku z interiéru do exteriéru přes základové konstrukce a přiléhající zeminu v konkrétním případě. Ve výpočtu je zohledněn vliv vícerozměrného vedení tepla při obvodu budovy i případného umístění přídavné tepelně izolační vrstvy při okrajích základové desky i základových pasů (pro pruhy svisle i vodorovně umisťované izolace). Několika vztahy se pak nahrazuje jinak potřebný výpočet vícerozměrného vedení tepla. Hrubě zjednodušený výpočet, využívající korekčního součinitele podle druhu konstrukčního uspořádání (přítomnost nebo nepřítomnost suterénu apod.) a podle výškového vztahu mezi suterénní stěnou a okolní zeminou, není pro dobře izolované konstrukce nízkoenergetických domů příliš vhodný

10 Tepelná ztráta přes nevytápěné prostory Měrná ztráta prostupem tepla mezi vytápěným prostorem a vnějším prostředím přes nevytápěné prostory se stanoví podle vztahu: H U = L iu b kde je L iu H iu H ue b Hue b = H + H iu ue tepelná propustnost mezi vytápěným a nevytápěným prostorem [W/K], měrná tepelná ztráta z vytápěného prostoru do nevytápěného [W/K], měrná tepelná ztráta z nevytápěného prostoru do vnějšího prostředí [W/K], redukční součinitel [-], který charakterizuje odlišnost teploty nevytápěného prostoru od teploty vnějšího prostředí. H iu a H ue zahrnují tepelnou ztrátu prostupem tepla a větráním, podrobněji v [5]. Jednodušší postup, kdy se redukční součinitel přímo stanoví z tabulky hodnot podle druhu a konstrukčního řešení přiléhajícího nevytápěného prostoru, není pro nízkoenergetické domy zpravidla příliš vhodný. Tepelné ztráty větráním Známe-li množství vzduchu, které je z vytápěné místnosti odváděno a na jehož místo je přiváděno stejné množství vzduchu čerstvého, není obtížné určit tepelnou ztrátu s tím spojenou. Měrná tepelná ztráta výměnou vzduchu H V [W/K] se stanoví podle vztahu: H V = ρ c V kde je: V objemový tok vzduchu [m 3 /s] ρ hustota vzduchu [kg/m 3 ], c měrná tepelná kapacita vzduchu [J/(kg.K)]. Tepelná kapacita vzduchu ρ. c se uvažuje hodnotou 1200 J/(m 3 K), což odpovídá 0,33 Wh/(m 3 K). Množství přiváděného čerstvého vzduchu by mělo odpovídat hygienickým a dalším požadavkům, účelu místnosti, aktuálnímu obsazení osobami atd. Často se v technické praxi používá hodnota intenzity větrání n [h 1 ]. Ta by ovšem měla být chápána jako hodnota odvozená. V době, kdy místnost je užívána, musí intenzita větrání místnosti n, v h 1, splňovat požadavek: n > n N kde n N je požadovaná intenzita větrání užívané místnosti, v h 1, stanovená z potřebných minimálních průtoků čerstvého vzduchu Do větrání místnosti se zahrnou všechny prvky, které zajišťují větrání v přítomnosti uživatele. Pokud je místnost užívána v prokazatelném pravidelně proměnlivém režimu (např. koupelny, kuchyně, učebny základní školy), je možné podmínku posuzovat s uvážením proměnlivých požadavků na větrání v čase (v denním nebo týdenním cyklu). Pro hodnocení potřeby energie na vytápění, například při dimenzování zdrojů či v energetických auditech, se celková intenzita větrání v budově nebo její ucelené části

11 stanoví jako vážený průměr podle vzduchových objemů jednotlivých místností. Přitom je možné přiměřeně uvažovat nesoučasnost obsazení místností, pokud není jiným předpisem stanoveno odlišně. Současně musí intenzita větrání místnosti v otopném období splňovat požadavek: n < 1,5 n N. Požadované hodnoty n N se stanovují bilančním výpočtem, kam se zahrnou všechny požadavky na průtok nebo dávku čerstvého vzduchu. Požadované hodnoty je třeba zajistit v provozní době, co nejblíže podle skutečného provozního stavu. Pro obytné budovy leží požadovaná intenzita větrání stanovená z minimálních množství potřebného čerstvého vzduchu obvykle mezi hodnotami n N =0,3 h 1 až n N = 0,6 h 1. Pro pobytové místnosti se zpravidla požaduje zajistit nejméně 15 m 3 /h na osobu při klidové aktivitě s produkcí metabolického tepla do 80 W/m 2 a při aktivitě s produkcí metabolického tepla nad 80 W/m 2 až nejméně 25 m 3 /h na osobu. V učebnách se požaduje výměna vzduchu 20 m 3 /h až 30 m 3 /h na žáka. V administrativních budovách se (obvykle) požaduje 50 m 3 /h na pracovníka. Výměna vzduchu v hygienických zařízeních se zpravidla uvádí v m 3 /h vztažených na jednotku zařízení (na sprchu, šatní místo apod.). Uvedené hodnoty je třeba zajistit v provozní době, obvykle celoročně. Požadavek současně zajišťuje přiměřenou potřebu energie v důsledku výměny vzduchu v chladné části roku. Do výměny vzduchu se zahrnou všechny prvky, které zajišťují výměnu vzduchu v přítomnosti uživatele. Pokud je místnost užívána v prokazatelném pravidelně proměnlivém režimu (např. koupelny, kuchyně, učebny základní školy), je možné výše uvedenou podmínku posuzovat s uvážením proměnlivých požadavků na výměnu vzduchu v čase (v denním nebo týdenním cyklu). Pro hodnocení potřeby energie na vytápění, například při dimenzování zdrojů či v energetických auditech, se celková intenzita výměny vzduchu v budově nebo její ucelené části stanoví jako vážený průměr podle vzduchových objemů jednotlivých místností. Přitom je možné přiměřeně uvažovat nesoučasnost obsazení místností. Norma [2] uvádí i doporučení pro minimální větrání v době nepřítomnosti uživatelů, čímž se omezuje nárůst koncentrací škodlivin ve vnitřním prostředí v této době, i a další podrobnosti. Vnitřní tepelné zisky Značný vliv na celkový výsledek energetické bilance má započítávání vnitřních tepelných zisků. Aby byly výsledky porovnatelné pro odlišné varianty téže budovy nebo při kontrole splnění energetického cíle, musí být i přístup k započítávání vnitřních tepelných zisků jednotný. Protože se v tomto případě jedná o výpočet potřeby tepla na vytápění, měly by být vnitřní tepelné zisky uvažovány realistickými, spíše nižšími hodnotami, aby nebyl jejich pozitivní příspěvek v chladné části roku přeceňován. V metodice PHPP [10] pro pasivní domy se současně uplatňují dva principy: a) užití jednotných smluvních hodnot (ve W/m 2 ), b) zjištění co nejpřesnější hodnoty vnitřních zisků podle vybavení elektrickými spotřebiči a jejich předpokládaného užití v čase. Současně se použijí buď obvyklé (ze statistik vycházející) hodnoty standardního obsazení (tedy údaje o charakteristické obytné nebo užitkové ploše připadající na osobu v budově), nebo konkrétní údaje o počtu osob, pro které je dům navrhován. Obdobný přístup je použit v TNI a TNI Protože se v tomto případě jedná o výpočet potřeby tepla na vytápění, měly by být vnitřní tepelné zisky uvažovány realistickými,

12 spíše nižšími hodnotami, aby nebyl jejich pozitivní příspěvek v chladné části roku přeceňován. Pasivní solární zisky Jedná se o energii, která proniká do interiéru budovy prosklenými plochami v obvodovém plášti (okny, jinými transparentními plochami, jako jsou zasklení atrií, prosklené plochy zimních zahrad a dalšími). Pro výpočet jsou zásadní tyto údaje: celková plocha A [m 2 ] zaskleného prvku (například okna včetně rámu); celková energetická propustnost slunečního záření g [-], která charakterizuje zasklení včetně případné trvalé sluneční ochrany. Udává podíl energie pronikající skrz zasklení do interiéru (tabulková hodnota); korekční činitel rámu F F [-], podíl průsvitné plochy a celkové plochy okenní konstrukce uvažované ve výpočtu. Je třeba si uvědomit, že tento poměr se u stejně konstruovaných oken podle jejich velikosti liší. U velmi malých oken může plocha rámu tvořit například 40 % velikosti okenního otvoru, u velkých oken třeba méně než 15 %, tomu by pak odpovídaly hodnoty korekčního činitele rámu F F 0,6 a 0,85; korekční činitel stínění F S [-] vyjadřuje vliv okolních budov a dalších vyvýšených objektů a horizontu. Pro stanovení této hodnoty je rozhodující úhel spojnice posuzovaného okna a horní hrany stínícího objektu s vodorovnou rovinou. Stínit mohou pochopitelně i konstrukce navrhované budovy nadokenní markýzy, boční stínicí žebra apod. Hodnoty jsou uvedeny v tabulkách v [4] a odpovídajících výpočetních programech. Pozor: Hodnoty mohou být tedy odlišné pro různě situovaná okna na téže budově; korekční činitel clonění F C [-] charakterizuje vliv clonících prostředků na oknech, jako jsou závěsy, žaluzie apod. Obvyklé hodnoty jsou také uvedeny v tabulce v [4]; účinná sběrná plocha A S [m 2 ] okna nebo jiného zaskleného prvku se pak stanoví z jednoduchého vztahu: A S = A F S F C F F g. 3. Tepelně-technické vlastnosti konstrukcí Obvodové a další konstrukce, oddělující prostory s rozdílnými teplotami vzduchu, musí splnit řadu požadavků, v případě nízkoenergetických domů zpravidla výrazně přísnějších než u výstavby dosud převažující. Mezi hlavní, kvantitativně vyjádřené vlastnosti patří zejména: omezení prostupu tepla vyjádřeno pomocí součinitele prostupu tepla (jednotlivé hodnoty pro teplosměnné plochy, průměrná hodnota pro obálku budovy, omezení energetického vlivu tepelných mostů (tepelných vazeb) v místech napojení konstrukcí mezi sebou.- vyjádřeno ve formě lineárního činitele prostupu tepla a ve formě paušálních přirážek k hodnotě průměrného součinitele prostupu tepla obálky budovy zajištění dostatečné teploty na vnitřním povrchu konstrukcí i za velmi nízkých venkovních teplot - vyjádřeno pomocí nejnižší vnitřní povrchové teploty, zpravidla ve formě teplotního faktoru, vyloučení nebo alespoň omezení kondenzace vodních par v konstrukcích vyjádřeno pomocí roční bilance zkondenzovaného a vypařitelného množství vodní páry, vyloučení průniku vzduchu skrz konstrukce, omezení průniku vzduchu funkčními spárami a konstrukčně podmíněnými netěsnostmi, vyjádřeno ve formě celkové intenzity výměny vzduchu při tlakovém rozdílu 50 Pa

13 3.1 Součinitel prostupu tepla Součinitel prostupu tepla se hodnotí současně dvěma způsoby: pro jednotlivé konstrukce a pro budovu jako celek. Oba požadavky musí být splněny současně, pokud není výjimečně připuštěno jinak. Požadované hodnoty součinitele prostupu tepla se použijí pro hodnocení konstrukcí podle zvláštního předpisu. Použití hodnot doporučených se doporučuje všude tam, kde tomu nebrání technické, ekonomické nebo legislativní překážky. Hodnoty doporučené pro pasivní budovy se použijí zejména pro předběžný návrh konstrukcí pasivní budovy. Tyto hodnoty můžeme považovat za hodnoty cílové ve střednědobém výhledu. Aktuální požadavky jsou podrobněji uvedeny v tabulce 1 podle ČSN :2 [2]. V hodnotě součinitele prostupu tepla musí být zahrnut vliv očekávaných (předvídatelných) lokálních zhoršení v důsledku nejrůznějších nehomogenit, přítomnosti spojovacích prvků apod. Tabulka 1: Přehled součinitelů prostupu tepla pro vytápěné budovy s převažující vnitřní teplotou 18 až 22 C (včetně) Popis konstrukce Součinitel prostupu tepla [W/(m 2 K)] Doporučené hodnoty U rec,20 Požadované hodnoty U N,20 Doporučené hodnoty pro pasivní budovy U pas,20 Stěna vnější 0,30 1) těžká: 0,25 0,18 až 0,12 lehká: 0,20 Střecha strmá se sklonem nad 45 0,30 0,20 0,18 až 0, 12 Střecha plochá a šikmá se sklonem do 45 0,24 0,16 0,15 až 0,10 Strop s podlahou nad venkovním prostorem 0,24 0,16 0,15 až 0,10 Strop pod nevytápěnou půdou (se střechou bez tepelné izolace) Stěna k nevytápěné půdě (se střechou bez tepelné izolace) Podlaha a stěna vytápěného prostoru přilehlá k zemině 4, 6) 0,30 0,20 0,15 až 0,10 0,30 1) těžké: 0,25 0,18 až 0,12 lehké: 0,20 0,45 0,30 0,22 až 0,15 Strop a stěna vnitřní z vytápěného k nevytápěnému 0,60 0,40 0,30 až 0,20 prostoru Strop a stěna vnitřní z vytápěného k temperovanému 0,75 0,50 0,38 až 0,25 prostoru Strop a stěna vnější z temperovaného prostoru 0,75 0,50 0,38 až 0,25 k venkovnímu prostředí Podlaha a stěna temperovaného prostoru přilehlá 0,85 0,60 0,45 až 0,30 k zemině 6) Stěna mezi sousedními budovami 3) 1,05 0,70 0,5 Strop mezi prostory s rozdílem teplot do 10 C včetně 1,05 0,70 Stěna mezi prostory s rozdílem teplot do 10 C včetně 1,30 0,90 Strop vnitřní mezi prostory s rozdílem teplot do 5 C 2,2 1,45 včetně Stěna vnitřní mezi prostory s rozdílem teplot do 5 C 2,7 1,80 včetně Výplň otvoru ve vnější stěně a strmé střeše, 1,5 2) 1,2 0,8 až 0,6 z vytápěného prostoru do venkovního prostředí, kromě dveří Šikmá výplň otvoru se sklonem do 45, z vytápěného 1,4 7) 1,1 0,9 prostoru do venkovního prostředí Dveřní výplň otvoru z vytápěného prostoru do 1,7 1,2 0,9 venkovního prostředí (včetně rámu) Výplň otvoru vedoucí z vytápěného do temperovaného 3,5 2,3 1,7-13 -

14 prostoru Výplň otvoru vedoucí z temperovaného prostoru do venkovního prostředí Šikmá výplň otvoru se sklonem do 45 vedoucí z temperovaného prostoru do venkovního prostředí Lehký obvodový plášť (LOP), hodnocený jako smontovaná sestava včetně nosných prvků, s poměrnou plochou průsvitné výplně otvoru f w 0,5 f w = A w /A [m 2 /m 2 ], 3,5 2,3 1,7 2,6 1,7 1,4 0,3 + 1,4 f w kde je A... celková plocha lehkého obvodového pláště (LOP) [m 2 ]; A w... plocha průsvitné výplně otvoru sloužící převážně k osvětlení interiéru včetně příslušných částí rámu v LOP [m 2 ]. f w > 0,5 0,7 + 0,6 f w 0,2 + f w 0,15 + 0,85 f w Kovový rám výplně otvoru 1,8 1,0 Nekovový rám výplně otvoru 5) 1,3 0,9 0,7 Rám lehkého obvodového pláště 1,8 1,2 Poznámky 1) Pro jednovrstvé zdivo se nejdéle do připouští hodnota 0,38 W/(m 2.K). 2) Nejdéle do se připouští hodnota 1,7 W/(m 2.K). 3) Nemusí se vždy jednat o teplosměnnou plochu, ovšem s ohledem na postup výstavby a možné změny způsobu užívání se zajišťuje tepelná ochrana na uvedené úrovni. 4) V případě podlahového a stěnového vytápění se do hodnoty součinitele prostupu tepla započítávají pouze vrstvy od roviny, ve které je umístěno vytápění, směrem do exteriéru. 5) Platí i pro rámy využívající kombinace materiálů, včetně kovových, jako jsou například dřevohliníkové rámy. 6) Odpovídá výpočtu součinitele prostupu tepla podle ČSN (tj. bez vlivu zeminy), nikoli výslednému působení podle ČSN EN ISO ) Nejdéle do se připouští hodnota 1,5 W/(m 2.K). 3.2 Součinitel prostupu tepla průměrná hodnota Kromě jednotlivých hodnot součinitele prostupu tepla jsou stanoveny požadavky na průměrnou hodnotu součinitele prostupu tepla obálky budovy- využitím principu referenční budovy. Referenční budova je virtuální budova stejných rozměrů a stejného prostorového uspořádání jako budova hodnocená, shodného účelu a shodného umístění, na jejíchž všech plochách obálky budovy jsou použity konstrukce se součiniteli prostupu tepla odpovídajícími právě příslušné normové požadované hodnotě. Pokud součet průsvitných ploch tvoří více než 50 % plochy teplosměnné části obvodových stěn budovy (neprůsvitných i průsvitných, přilehlých k venkovnímu prostředí), započte se na 50 % plochy teplosměnné části obvodových stěn budovy odpovídající požadovaná hodnota součinitele prostupu tepla výplní otvorů a ve zbytku se uvažuje požadovaná hodnota součinitele prostupu tepla neprůsvitného obvodového pláště. Pro budovu s lehkým obvodovým pláštěm se při stanovení požadované hodnoty použije pro neprůsvitné výplně požadovaná hodnota součinitele prostupu tepla pro vnější stěny a pro průsvitné výplně požadovaná hodnota součinitele prostupu tepla pro výplně otvorů (okna) ve vnější stěně. Vliv tepelných vazeb mezi konstrukcemi referenční budovy je vždy vyjádřen paušální přirážkou. Pro každou posuzovanou budovu jsou tedy stanoveny individuální požadavky tím, že se provede výpočet průměrného součinitele prostupu tepla referenční budovy. Jako požadavek pro hodnocení návrhu budovy se pak použije takto získaná referenční hodnota, nejvýše však konstantní hodnota uvedená v tabulce

15 Doporučená hodnota U em,rec se stanoví podle vztahu: U em, rec = 0,75 U em,n Použití doporučených hodnot se uplatní všude, kde tomu nebrání technické nebo ekonomické překážky. Pokud při stavebních úpravách, udržovacích pracích, změnách v užívání budov a jiných změnách dokončených budov není splnění diskutovaného požadavku technicky nebo ekonomicky proveditelné s ohledem na životnost budovy a její provozní účely, pak lze překročit požadovaný průměrný součinitel prostupu tepla budovy, ale nejvýše tak, aby prokazatelně nedocházelo k poruchám a vadám při užívání. V případě změn staveb se povinnost splnění požadavku vztahuje pouze na nově vzniklé ucelené části budovy. Princip referenční budovy (přesněji referenční obálky budovy) v kombinaci s omezením hodnoty shora řeší současně problém porovnávání stavební kvality velmi různorodých budov aby nebylo podporováno neodůvodněně velké prosklení a současně nebyla podporována nadměrná členitost fasád budov. Tabulka 2: Průměrný součinitel prostupu tepla požadované hodnoty pro budovy s převažující návrhovou vnitřní teplotou 18 až 22 C včetně Nové obytné budovy Ostatní budovy Požadované hodnoty průměrného součinitele prostupu tepla U em,n,20 [W/(m 2 K)] Výsledek výpočtu metodou referenční budovy, nejvýše však 0,50 Výsledek výpočtu metodou referenční budovy, nejvýše však hodnota: Pro objemový faktor tvaru: A/V 0,2 U em, N, 20 = 1,05 A/V > 1,0 U em, N, 20 = 0,45 Pro ostatní hodnoty A/V: U em, N, 20 = 0,30 + 0,15/(A/V). 3.3 Teplota na vnitřním povrchu V souvislosti s postupným zpřísňováním požadavků na hodnotu součinitele prostupu tepla docházelo postupně k příznivému zvyšování vnitřních povrchových teplot obvodových konstrukcí. Čím více se teploty povrchů, které obklopují osoby pobývající v místnostech, blíží teplotě vzduchu, tím je vnímáno vnitřní prostředí příznivěji. Nedochází například k výrazné asymetrii v sálavé složce přenosu tepla a ani k vyvolávání nepříjemného proudění vzduchu. Pokud budou splněny požadavky z hlediska součinitele prostupu tepla, bude dosaženo dostatečné teploty na vnitřním povrchu konstrukce i při nejnižších teplotách venkovního vzduchu v souladu s normovými požadavky s ohledem na riziko povrchové kondenzace vodní páry. Pozornost je třeba ovšem vždy věnovat místům oslabení konstrukcí tepelným mostům. Komplikovanější situace je u výplní otvorů. Konstrukce a styky konstrukcí v prostorech s běžným vnitřním prostředím (návrhovou relativní vlhkostí vnitřního vzduchu ϕ i 60 %) musí v zimním období za normových podmínek vykazovat v každém místě takovou vnitřní povrchovou teplotu, aby odpovídající teplotní faktor vnitřního povrchu f Rsi, bezrozměrný, splňoval podmínku: f Rsi f Rsi,N kde f Rsi,N je požadovaná hodnota nejnižšího teplotního faktoru vnitřního povrchu (podrobněji v [2])

16 Splnění tohoto požadavku je prevencí rizika povrchové kondenzace u výplní otvorů a růstu plísní u ostatních konstrukcí. Vnitřní povrchovou teplotu θ si je výhodné hodnotit v poměrném tvaru jako teplotní faktor vnitřního povrchu f Rsi, neboť f Rsi je jednoznačnou vlastností konstrukce nebo styků konstrukcí ve sledovaném místě, která nezávisí na teplotách přilehlých prostředí. Pro θ si a f Rsi platí vztahy: θsi - θe f Rsi = θ - θ ai kde U x je e θai - θsi = 1 - θ - θ ai e θ si = θ ai (1- f Rsi ).(θ ai - θ e ) lokální součinitel prostupu tepla v místě x vnitřního povrchu f Rsi = 1- U x.r si U stavebních konstrukcí v prostorech s vyšší návrhovou relativní vlhkostí vnitřního vzduchu ϕ i > 60 % (vlhké prostory) je možné zajistit vyloučení rizika růstu plísní jiným způsobem než splněním výše uvedeného požadavku. Účinnost, nezávadnost a dlouhodobost takového opatření je nutné doložit například podle ČSN či jiným dostačujícím způsobem. Zároveň musí být buď vyloučeno riziko vzniku povrchové kondenzace, nebo musí být zajištěna bezchybná funkce konstrukce při povrchové kondenzaci a vyloučeno nepříznivé působení kondenzátu na navazující konstrukce (např. zajištěním odvodu kondenzátu). Výplně otvorů v prostorech s návrhovou relativní vlhkostí vnitřního vzduchu ϕi > 60 % musí v zimním období buď splňovat výše uvedený požadavek, nebo musí být zajištěna jejich bezchybná funkce při povrchové kondenzaci a vyloučeno nepříznivé působení kondenzátu na navazující konstrukce, např. zajištěním odvodu kondenzátu. Vnitřní povrchové teploty θ si a jim odpovídající teplotní faktory vnitřního povrchu f Rsi se obvykle ověřují v kritických detailech stavebních konstrukcí, kterými jsou například tepelné mosty v konstrukcích a tepelné vazby mezi konstrukcemi. U výplní otvorů a lehkých obvodových plášťů se splnění požadavku ověřuje na řezu lineární tepelnou vazbou (např. rámem se zasklením v místě ostění) včetně vlivu zabudovaných schránek pro žaluzie a rolety, avšak bez vlivu vnitřních i venkovních žaluzií, rolet a okenic. Tím se ověřuje způsob zabudování výplně otvoru do budovy. Pokud se na výplně otvorů vztahují požadavky jiných norem, uplatní se vždy přísnější z požadavků. Nízkoteplotní vytápění, sálavé vytápění a lokální vytápění vzdálené od vnějších výplní otvorů může zvyšovat riziko orosování výplní otvorů na vnitřním povrchu. Proud teplého vzduchu v souvislosti s otopnými tělesy vhodně umístěnými pod okny (kromě těles pro nízkoteplotní vytápění) a proud teplého vzduchu ze vzduchotechnického systému směrovaný na plochu výplně otvoru může zaručit vyšší bezpečnost, neboť přispívá k místnímu zvýšení teploty vnitřního vzduchu u výplně otvoru. 3.4 Bilance vlhkosti Výpočtovým postupem uvedeným v [11] se zjišťuje pro standardizované zimní výpočtové podmínky výskyt kondenzace vodní páry ve skladbě konstrukce. Pokud ke kondenzaci nedochází, je konstrukce vyhovující. Jestliže ke kondenzaci dochází, můžeme konstrukci přesto považovat za vyhovující, pokud: a) přítomnost kondenzátu nemůže ohrozit požadovanou funkci konstrukce, b) množství kondenzátu není velké, c) roční bilance dokládá, že v průběhu let nemůže dojít ke hromadění vlhkosti v konstrukci. Za ohrožení požadované funkce je obvykle považováno zkrácení předpokládané životnosti konstrukce, snížení vnitřní povrchové teploty konstrukce vedoucí ke vzniku plísní, objemové změny a výrazné zvýšení hmotnosti konstrukce mimo rámec rezerv statického výpočtu, a zvýšení hmotnostní vlhkosti materiálu na úroveň způsobující jeho degradaci

17 Při zabudování dřeva a/nebo materiálů na bázi dřeva do stavebních konstrukcí je nutné dodržet jeho dovolenou vlhkost např. podle ČSN EN Překročí-li za normových podmínek užívání rovnovážná hmotnostní vlhkost dřeva nebo materiálu na bázi dřeva 16 %, je požadovaná funkce konstrukce ohrožena. Za malé množství kondenzátu se v souladu s [2] považuje hodnota menší než 0,1 kg/(m 2 a) v případě jednoplášťových střech, obvodových konstrukcí s vnějším zateplením a všech dalších konstrukcí s málo propustnou vrstvou při vnějším líci. Současně se nesmí zvýšit vlhkost v materiálu, kde dochází ke kondenzaci vodní páry nad 3 % plošné hmotnosti, je-li jeho objemová hmotnost vyšší nebo rovna 100 kg/m 3 nebo nad 6 % plošné hmotnosti, je-li jeho objemová hmotnost menší než 100 kg/m 3. Pro ostatní obvodové konstrukce se za malé množství kondenzátu považuje hodnota menší než 0,5 kg/(m 2 a). Současně se nesmí zvýšit vlhkost v materiálu, kde dochází ke kondenzaci vodní páry nad 5 % plošné hmotnosti, je-li jeho objemová hmotnost vyšší nebo rovna 100 kg/m 3 nebo nad 10 % plošné hmotnosti, je-li jeho objemová hmotnost menší než 100 kg/m 3. Ve stavební konstrukci s připuštěnou omezenou kondenzací vodní páry uvnitř konstrukce nesmí v roční bilanci kondenzace a vypařování vodní páry zbýt žádné zkondenzované množství vodní páry, které by trvale zvyšovalo vlhkost konstrukce. Roční množství zkondenzované vodní páry uvnitř konstrukce M c, v kg/(m 2 a), tedy musí být nižší než roční množství vypařitelné vodní páry uvnitř konstrukce M ev, v kg/(m 2 a). Požadavky se uplatňují pro vnější i vnitřní konstrukce s výjimkou konstrukcí přilehlých k zemině a prokazují se bilančním výpočtem po měsících podle ČSN EN ISO V odůvodněných případech (např. u konstrukcí obsahujících kapilárně aktivní materiály) se připouští hodnocení šíření vlhkosti konstrukcí pokročilejšími metodami výpočtu, než jsou výše uvedené. I v takových případech musí být výpočtem roční bilance prokázáno, že se hmotnostní vlhkost žádné z vrstev konstrukce trvale nezvyšuje. Při výpočtu musí být použity okrajové podmínky pro hodnocenou lokalitu a vnitřní prostředí v souladu s ČSN a ČSN EN ISO U konstrukcí s větranou vzduchovou vrstvou se samostatně hodnotí souvrství od vnitřního povrchu k větrané vzduchové vrstvě a souvrství od větrané vzduchové vrstvy k venkovnímu vzduchu. 3.5 Průvzdušnost V doporučeních pro nízkoenergetické domy i v doporučeních a předpisech pro hodnocení energetické náročnosti budov obecně v některých zemích nalezneme požadavek relativní vzduchotěsnosti (nízké průvzdušnosti) budovy. Požadavek je velmi přísný u domů s deklarovanou extrémně nízkou potřebou tepla na vytápění, o něco méně přísný u budov obvyklých s přirozeným větráním. V několika zemích se tento požadavek považuje za naprosto zásadní, je uváděn v projektové dokumentaci, bývá měřen jako součást kontroly kvality a jeho plnění je součástí smluvních vztahů. Měřicí zařízení vlastní v těchto zemích kromě zkušeben a výzkumných pracovišť také inženýrské kanceláře i stavební firmy. V řadě jiných zemí se tento jev (dosud) za tak významný nepovažuje. Mezi první skupinu zemí patří jednak ty, kde je tradičně větší podíl dřevostaveb (tedy budov se skládanými obvodovými konstrukcemi a s tím spojeným velkým množstvím konstrukčních spár), a dále v zemích, které jsou nejvíce pokročilé v prosazování nízkoenergetické výstavby v praxi. Celková průvzdušnost obálky budovy nebo její ucelené části se ověřuje pomocí celkové intenzity výměny vzduchu n 50 při tlakovém rozdílu 50 Pa, v h 1, stanovené experimentálně podle ČSN EN Doporučuje se splnění podmínky:

18 n 50 < n 50,N kde n 50,N je doporučená hodnota celkové intenzity výměny vzduchu při tlakovém rozdílu 50 Pa, v h 1, která se stanoví podle tabulky 3 Hodnoty na úrovni I se doporučuje splnit vždy, hodnoty na úrovni II se doporučuje splnit přednostně. Jako projektový předpoklad se pro výpočet energetické náročnosti budovy použijí doporučené hodnoty na úrovni I podle tabulky 3, pokud nebyly hodnoty zjištěné měřením, například při dodatečném vyhodnocení realizované budovy nebo při přípravě energetické obnovy budovy. Další informace pro hodnocení stávajících budov jsou uvedeny v TNI a TNI Doporučuje se dosahovat co nejnižších hodnot celkové intenzity výměny vzduchu n 50, mimo jiné vzhledem k zvýšenému riziku poškození konstrukce souvisejícímu s intenzivním šířením tepla a vodní páry prouděním v netěsné konstrukci. Ani splnění doporučených hodnot podle tabulky 3 pro obálku budovy ovšem nemusí vždy zajistit vyloučení lokální nepříznivé situace. Tabulka 3: Doporučené hodnoty celkové intenzity výměny vzduchu n 50,N Větrání v budově Doporučená hodnota celkové intenzity výměny vzduchu n 50,N [h 1 ] Úroveň I Úroveň II Přirozené nebo kombinované 4,5 3,0 Nucené 1,5 1,2 Nucené se zpětným získáváním tepla 1,0 0,8 Nucené se zpětným získáváním tepla v budovách se zvláště nízkou potřebou tepla na vytápění (pasivní budovy) 0,6 0,4 Doporučuje se, aby průvzdušnost místností, kde se použije nuceného větrání nebo klimatizace, byla velmi malá. Hodnotí se pomocí výpočtem stanovené intenzity přirozené výměny vzduchu bez započtení funkce větracího nebo klimatizačního zařízení n, v h 1, pro návrhové podmínky v zimním období. Doporučuje se, aby takto stanovená intenzita přirozené výměny vzduchu splňovala požadavek: n 0,05 h 1, pokud zvláštní předpisy a provozní podmínky nepožadují hodnoty vyšší (např. v nouzovém provozním režimu při výpadku větracího nebo klimatizačního zařízení). Norma [2] současně omezuje spárovou průvzdušnost funkčních spár oken a dveří v závislosti na výšce budovy a způsobu větrání. Stanoví, že průvzdušnost styků a spojů konstrukčních prvků má být prakticky nulová. 3.6 Lineární a bodový činitel prostupu tepla V napojeních plošných konstrukcí mezi sebou, v místech prostupujících tepelně vodivějších konstrukčních prvků apod. dochází zpravidla ke zvýšenému prostupu tepla s důsledkem nižší povrchové teploty (viz 3.3) a zvýšených tepelných ztrát. Je tedy vhodné kromě stanovení požadavků na plošné prvky stanovit i požadavky na tato místa. V průběhu let, kdy postupně docházelo ke zpřísňování požadavků na plošné konstrukce, se relativně zvyšoval vliv takových tepelných vazeb, pokud nebyly důsledně řešeny

19 V napojeních dvou plošných prvků můžeme identifikovat lineární tepelnou vazbu (vyjádřenou lineárním činitelem prostupu tepla). V místech lokálního (bodového) zvýšení prostupu tepla můžeme identifikovat bodovou tepelnou vazbu (vyjádřenou bodovým činitelem prostupu tepla). Lineární i bodový činitel prostupu tepla Ψ, ve W/(m K), a χ, ve W/K, tepelných vazeb mezi konstrukcemi musí splňovat podmínku: Ψ Ψ N χ χ N. kde Ψ N je požadovaná hodnota lineárního činitele prostupu tepla, ve W/(m K), podle tabulky 4; χ N požadovaná hodnota bodového činitele prostupu tepla, ve W/K, podle tabulky 4. Tato hodnocení se použije i při návrhu a posouzení tepelných vazeb mezi konstrukcemi na doporučené hodnoty lineárního a bodového činitele prostupu tepla. Tabulka 4 Požadované a doporučené hodnoty lineárního a bodového činitele prostupu tepla tepelných vazeb mezi konstrukcemi Lineární činitel prostupu tepla [W/(m K)] Typ lineární tepelné vazby Požadované hodnoty Ψ N Doporučené hodnoty Ψ rec Doporučené hodnoty pro pasivní budovy Ψ pas Vnější stěna navazující na další konstrukci s výjimkou výplně otvoru, např. na základ, strop nad nevytápěným prostorem, jinou vnější stěnu, střechu, lodžii či balkon, markýzu či arkýř, vnitřní stěnu a strop (při vnitřní izolaci), aj. Vnější stěna navazující na výplň otvoru, např. na okno, dveře, vrata a část prosklené stěny v parapetu, bočním ostění a v nadpraží Střecha navazující na výplň otvoru, např. střešní okno, světlík, poklop výlezu Typ bodové tepelné vazby 0,20 0,10 0,05 0,10 0,03 0,01 0,30 0,10 0,02 Bodový činitel prostupu tepla [W/K] χ N χ rec χ pas Průnik tyčové konstrukce (sloupy, nosníky, konzoly, apod.) vnější stěnou, podhledem nebo střechou 0,4 0,1 0,02 Pokud je návrhem i provedením zaručeno, že působení tepelných vazeb mezi konstrukcemi je menší než 5 % nejnižšího součinitele prostupu tepla navazujících konstrukcí, pak se splnění požadované normové hodnoty lineárního a bodového činitele prostupu tepla v těchto stycích nemusí hodnotit. Souhrnné působení tepelných vazeb je menší než 5 % obvykle v těch případech, kdy hlavní tepelněizolační vrstva ve stycích mezi konstrukcemi navazuje souvisle, nemá výrazná zeslabení tloušťky a neprochází jí vodivější prvky. (Hlavní tepelněizolační vrstva je vrstva s nejvyšším tepelným odporem ve stavebních konstrukcích.)

20 Lineární a bodový činitel prostupu tepla Ψ k a χ j se stanoví podle ČSN EN ISO 10211, ČSN EN ISO 14683, ČSN EN ISO s podmínkami pro vnější rozměry konstrukcí podle ČSN Výpočet je založen na matematickém modelování dvou- a trojrozměrného vedení tepla v ustáleném teplotním stavu. K dispozici jsou validované počítačové programy. Inženýrskou úlohou i nadále zůstává sestavení korektního modelu reálné situace a vyhodnocení výsledků výpočtu. 3.7 Hodnocení tepelné stability místností a budov Níže uvedenými přístupy se hodnotí vliv celkové tepelné setrvačnosti ve dvou mezních situacích: a) v zimním období, zpravidla pro zimní výpočtové teploty venkovního vzduchu. Jde o zjištění, jak dlouho bude místnost (prostor, budova) použitelná při výpadku (chtěném, nechtěném) dodávky energie pro vytápění. b) v letním období, zpravidla pro letní dny s vysokými teplotami. Zde jde o zjištění, zda bude místnost (prostor) použitelná s ohledem na nárůstu teplot v interiéru. Z dále uvedeného textu je zřejmé, že posuzované místnosti, označované jako kritické (rozhodující) v téže budově se mohou lišit při hodnocení zimní a letní stability. Pokles výsledné teploty v místnosti v zimním období Požaduje se, aby kritická místnost (vnitřní prostor) na konci doby chladnutí t vykazovala pokles výsledné teploty v místnosti v zimním období θ v (t), ve C, podle vztahu: θ v (t) θ v,n (t) kde θ v,n (t) je požadovaná hodnota poklesu výsledné teploty v místnosti v zimním období, ve C, stanovená z tabulky 5, kde θ i je návrhová vnitřní teplota Tabulka 5: Požadované hodnoty poklesu výsledné teploty v místnosti v zimním období θ v,n (t) Druh místnosti (prostoru) Pokles výsledné teploty v místnosti v zimním období θ v,n (t) [ C] S pobytem lidí po přerušení vytápění: při vytápění radiátory, sálavými panely a teplovzdušně; 3 při vytápění kamny a podlahovém vytápění; 4 Bez pobytu lidí po přerušení vytápění: při přerušení vytápění topnou přestávkou: budova masivní; 6 budova lehká; 8 při předepsané nejnižší výsledné teplotě θ v,min ; θ i θ v,min při skladování potravin; θ i 8 při nebezpečí zamrznutí vody. θ i 1 Nádrže s vodou (teplota vody). θ i 1 Toto hodnocení předpokládá, že výkon otopné soustavy v době chladnutí je nulový. Pro posouzení budovy s tlumeným vytápěním se použijí postupy podle ČSN EN ISO Kritickou místností je místnost s nejvyšším průměrným součinitelem prostupu tepla

21 konstrukcí místnosti U m podle ČSN Často je to rohová místnost pod střechou. Doporučuje se ověřit i ty místnosti, jejichž průměrný součinitel prostupu tepla místnosti U m se neliší od hodnoty pro kritickou místnost o více než 0,05 W/(m 2 K). Nejnižší výsledná teplota θ v,min je pro uvažovaný provoz v místnosti (prostoru) dána předpisy nebo požadavky investora. Jedná se zejména o nepodkročitelná minima pro skladování nebo pro bezchybný provoz technologického zařízení. Tepelná stabilita místnosti v letním období Kritická místnost (vnitřní prostor) musí vykazovat nejvyšší denní teplotu vzduchu v místnosti v letním období θ ai,max, ve C, podle vztahu: θ ai,max θ ai,max,n kde θ ai,max,n je požadovaná hodnota nejvyšší denní teploty vzduchu v místnosti v letním období, ve C, která se stanoví podle tabulky 6. Tabulka 6: Požadované hodnoty nejvyšší denní teploty vzduchu v místnosti v letním období θ ai,max,n Druh budovy Nejvyšší denní teplota vzduchu v místnosti v letním období θ ai,max,n [ C] Nevýrobní 1) 27,0 Ostatní s vnitřním zdrojem tepla do 25 W/m 3 včetně 29,5 nad 25 W/m 3 31,5 1) U obytných budov je možné připustit překročení požadované hodnoty nejvíce o 2 C na souvislou dobu nejvíce 2 hodin během normového dne, pokud s tím investor (stavebník, uživatel) souhlasí. Kritickou místností je místnost s největší plochou přímo osluněných výplní otvorů orientovaných na Z, JZ, J, JV, V, a to v poměru k podlahové ploše přilehlého prostoru. Splnění požadavku se obvykle ověřuje výpočtovými postupy podle ČSN EN ISO a ČSN EN ISO při použití okrajových podmínek podle ČSN Hodnocení se provádí bez započtení vnitřních zisků v místnosti. V hodnocení je možné uvažovat proměnlivou intenzitu větrání, například zvýšenou intenzitu větrání v nočních hodinách, pokud je to provozně zajištěno a je to bezpečně možné. Další požadavky na teplotní režim místností v letním období mohou být stanoveny ve zvláštních předpisech v závislosti na charakteru provozu budovy, technologických požadavcích, tělesné aktivitě osob apod. Pro školní a administrativní budovy se doporučuje prověřit riziko přehřívání i pro jarní měsíce roku. Navrhovat chlazení budov se doporučuje pouze v takových případech, kdy prokazatelně nelze stavebním řešením docílit splnění výše uvedeného požadavku. Budovy vybavené strojním chlazením musí splnit podmínku nejvyšší denní teploty vzduchu v místnosti v letním období θ ai,max 32 C, přičemž se do výpočtu pro tento účel nezahrnuje ani chladicí výkon klimatizace ani tepelné zisky od technologických zařízení a kancelářského vybavení. Nesplnění požadavku se připouští výjimečně, prokáže-li se, že jeho splnění není technicky možné nebo ekonomicky vhodné s ohledem na životnost budovy a její provoz. Požadavek zajišťuje, že podstatnou část eliminace rizika přehřívání představuje stavební řešení budovy. Současně je zajištěno, že v havarijní situaci (výpadek nebo omezený provoz chlazení) bude budova alespoň částečně použitelná