POROVNÁNÍ TEPELNĚ TECHNICKÝCH VLASTNOSTÍ MINERÁLNÍ VLNY A ICYNENE

Transkript

1 POROVNÁNÍ TEPELNĚ TECHNICKÝCH VLASTNOSTÍ MINERÁLNÍ VLNY A ICYNENE Řešitel: Doc. Ing. Miloš Kalousek, Ph.D. soudní znalec v oboru stavebnictví, M-451/2004 Pod nemocnicí 3, Brno Brno ČERVENEC 2009

2 POROVNÁNÍ TEPELNĚ TECHNICKÝCH VLASTNOSTÍ MINERÁLNÍ VLNY A ICYNENE VERZE 1.0 DATUM Objednatel: Zhotovitel: LIKO-S, a.s. U Splavu Slavkov u Brna IČO: DIČ: CZ Doc. Ing. Miloš Kalousek, Ph.D. soudní znalec v oboru stavebnictví, osv. č. M-451/2004 ul. Pod nemocnicí 3, Brno, ČR IČO DIČ: CZ strana 2 (celkem 12)

3 OBSAH: 1 Údaje o objednateli Předmět posouzení Podklady pro vypracování posudku Popis posuzovaných konstrukcí Posouzení dle ČSN : Srovnání nutné tloušťky tepelné izolace dle ČSN : Průvzdušnost, necelistvost a navlhavost minerální vlny a Icynene dle ČSN : Závěr strana 3 (celkem 12)

4 1 Údaje o objednateli Odborný posudek objednala dne Ing. Zuzana Pátková za firmu LIKO-S, a.s. 2 Předmět posouzení Předmětem posouzení je porovnání tepelně technických vlastností minerální vlny a pěny YCINENE dle normy ČSN Tepelná ochrana budov. 3 Podklady pro vypracování posudku Pro vypracování posudku byly použity následující podklady: - výkresová dokumentace, detaily a řezy - skladby stavebních konstrukcí - doplňující informace potřebné k vypracování posudku 4 Popis posuzovaných konstrukcí Posuzované konstrukce jsou obalovými konstrukcemi dřevostavby, kde je při výpočtu zohledněno navýšení součinitele tepelné vodivosti dle vlhkosti prostředí a vlhkosti vlastního materiálu. Dále také dle běžného způsobu zabudování tj. dosažení celistvosti vrstvy tepelné izolace a také vzduchotěsnosti vrstvy. Vybrané skladby je třeba posoudit dle platné a závazné ČSN Tepelná ochrana budov. strana 4 (celkem 12)

5 5 Posouzení dle ČSN :2007 Pro posouzení tepelně technických vlastností byla použita norma ČSN Tepelná ochrana budov. ČSN Tepelná ochrana budov (2005, 2007) Část 1 Termíny a definice Část 2 Funkční požadavky Část 3 Výpočtové hodnoty veličin pro navrhování a ověřování Část 4 Výpočtové metody pro navrhování a ověřování Parametry: Průvzdušnost, necelistvost a navlhavost tepelné izolace dle ČSN : PROSTUP TEPLA - TEPLOTNÍ FAKTOR - ROČNÍ BILANCE strana 5 (celkem 12)

6 Citace normy ČSN :2002,2005: 5 Šíření tepla konstrukcí 5.1 Nejnižší vnitřní povrchová teplota konstrukce (Teplotní faktor) V zimním období musí konstrukce podle 4.8 v prostorech s relativní vlhkostí vnitřního vzduchu ϕ i 60 % vykazovat v každém místě vnitřní povrchovou teplotu Θ si, ve C, podle vztahu: kde Θ si Θ si,n (1) Θ si,n je požadovaná hodnota nejnižší vnitřní povrchové teploty, ve C, stanovená ze vztahu: Θ si,n = Θ si,cr + Θ si (2) Θ si,cr je kritická povrchová teplota, ve C, při které by vnitřní vzduch s návrhovou teplotou Θ ai a návrhovou relativní vlhkostí ϕ i podle ČSN a ČSN dosáhl kritické povrchové vlhkosti ϕ si,cr. Hodnoty kritických povrchových teplot Θ si,cr pro požadované kritické povrchové vlhkosti ϕ si,cr ve výši 80 % a 100 % jsou v tabulkách v ČSN , výpočtový postup jejich stanovení je v ČSN Pro kritickou povrchovou vlhkost ϕ si,cr = 100% je kritickou povrchovou teplotou Θ si,cr teplota rosného bodu Θ ω ; ϕ si,cr ϕ i Θ ai Θ si kritická povrchová vlhkost, v %, je relativní vlhkost vzduchu bezprostředně při vnitřním povrchu konstrukce, která nesmí být pro danou konstrukci překročena. Pro stavební konstrukce podle 4.7 je kritická povrchová vlhkost ϕ si,cr = 80 %. Pro výplně otvorů podle 4.6 je kritická povrchová vlhkost ϕ si,cr = 100 %; návrhová relativní vlhkost vnitřního vzduchu, v %, stanovená pro budovu nebo její ucelenou část pro požadované užívání podle ČSN Kromě prostorů s vlhkými a mokrými provozy se uvažuje ϕ i = 50 %; návrhová teplota vnitřního vzduchu, ve C, stanovená pro budovu nebo její ucelenou část pro požadované užívání podle ČSN ; bezpečnostní teplotní přirážka, ve C, zohledňující způsob vytápění vnitřního prostředí a tepelnou setrvačnost konstrukce podle 4.8 stanovená pro stavební konstrukce podle 4.7 z tabulky 1 a pro výplně otvorů podle 4.6 z tabulky 2. Tabulka 1 Požadované hodnoty bezpečnostní teplotní přirážky Θ si pro stavební konstrukce podle 4.7 a 4.5 Způsob vytápění Stavební konstrukce podle 4.7 a 4.5 Těžká Lehká Bezpečnostní teplotní přirážka Θ si [ C] Nepřerušované 0 0,5 Tlumené s poklesem výsledné teploty Θ r rovným a menším než 7 C 0,5 1,0 Přerušované s poklesem výsledné teploty Θ r větším než 7 C 1,0 1,5 Tabulka 2 Požadované hodnoty bezpečnostní teplotní přirážky Θ si pro výplně otvorů podle 4.6 Způsob vytápění Otopná tělesa pod výplněmi otvorů podle 4.6 Ano Ne Bezpečnostní teplotní přirážka Θ si [ C] Nepřerušované -1,0 0 Tlumené s poklesem výsledné teploty Θ r rovným a menším než 7 C -0,5 0,5 Přerušované s poklesem výsledné teploty Θ r větším než 7 C 0 1,0 strana 6 (celkem 12)

7 POZNÁMKY 1 Vnitřní povrchové teploty Θ si se obvykle stanoví řešením teplotního pole pro kritické detaily stavebních konstrukcí, kterými jsou například tepelné mosty ve stavební konstrukci a tepelné vazby mezi stavebními konstrukcemi, např. okenní ostění poblíž koutu, pod střechou apod. Ověřuje se vždy nejnižší ze zjištěných teplot. V místě spojení více konstrukcí se uvažuje vyšší z bezpečnostních přirážek Θ si, stanovených pro jednotlivé konstrukce. 2 Splnění požadavku podle je prevencí růstu plísní a rizika povrchové kondenzace. 3 Odpor při přestupu tepla na vnitřní straně R si se podle ČSN EN ISO uvažuje pro vnější výplně otvorů hodnotou R si = 0,13 m 2 K/W, pro ostatní vnitřní povrchy konstrukcí zvýšenou hodnotou R si = 0,25 m 2 K/W. 4 Požadavek na výplně otvorů se vztahuje jak na rámy, tak na výplň mezi nimi. Pokud se na výplně otvorů vztahují požadavky jiných norem, uplatní se vždy přísnější z požadavků. 5 Nízkoteplotní velkoplošné podlahové či stěnové vytápění, sálavé vytápění a lokální vytápění vzdálené od vnějších výplní otvorů zpravidla zvyšují riziko orosování vnějších výplní otvorů na vnitřním povrchu. Vytápění s otopnými tělesy pod vnějšími výplněmi otvorů zaručuje vyšší bezpečnost, neboť způsobuje místní zvýšení teploty vnitřního vzduchu u vnější výplně otvoru. Toto zohledňují bezpečnostní teplotní přirážky v tabulce 2. 6 Například pro obytné místnosti s vnitřním vzduchem o Θ ai = 21 C a ϕ i = 50 % je kritická povrchová teplota stavební konstrukce Θ si,cr = 13,6 C a kritická povrchová teplota vnější výplně otvorů Θ si,cr = 10,2 C Pokud při změně dokončené budovy nelze u konstrukce v prostorech s relativní vlhkostí vnitřního vzduchu ϕ i 60 % v zimním období splnit požadavek podle 5.1.1, připouští se ve výjimečném odůvodněném případě hodnocení podle Konstrukce, které v prostorech s relativní vlhkostí vnitřního vzduchu ϕ i > 60 % v zimním období nesplní požadavek podle 5.1.1, musí při splnění požadavku podle 5.2 zajistit bezchybnou funkci konstrukce při povrchové kondenzaci a vyloučení nepříznivého působení kondenzátu na navazující konstrukce, popř. také zajistit odvod kondenzátu U stavební konstrukce s otevřenou vzduchovou vrstvou musí část konstrukce od otevřené vzduchové vrstvy k vnějšímu prostředí vykazovat v zimním období vnitřní povrchovou teplotu Θ si, ve C, podle vztahu (1), kde požadovaná hodnota nejnižší vnitřní povrchové teploty Θ si,n se stanoví ze vztahu (2) pro kritickou relativní vlhkost ϕ si,cr = 90 % a pro bezpečnostní teplotní přirážku Θ si = 0,5 C. POZNÁMKA Kritickým místem pro posouzení podle je obvykle konec otevřené vzduchové vrstvy. 5.2 Součinitel prostupu tepla Konstrukce podle 4.8 vytápěných nebo klimatizovaných budov musí mít v prostorech s relativní vlhkostí vnitřního vzduchu ϕ i 60 % součinitel prostupu tepla U, ve W/(m 2 K) takový, aby splňoval podmínku: U (3) kde je požadovaná hodnota součinitele prostupu tepla, ve W/(m 2 K). Splnění podmínky vztahu (3) pro doporučenou hodnotu je vhodné pro energeticky úsporné budovy. Požadovaná a doporučená hodnota se stanoví: a) pro budovy s převažující návrhovou vnitřní teplotou Θ im = 20 C podle tabulky 3; Převažující návrhová vnitřní teplota Θ im, ve C, odpovídá návrhové vnitřní teplotě Θ i většiny prostorů v budově. Za budovy s převažující návrhovou vnitřní teplotou Θ im = 20 C, pro které platí tabulka 3, se považují všechny budovy obytné (nevýrobní bytové), občanské (nevýrobní nebytové) s převážně dlouhodobým pobytem lidí (např. školské, administrativní, ubytovací, veřejně správní, stravovací, většina zdravotnických) a jiné budovy, pokud leží převažující návrhová vnitřní teplota Θ im v intervalu od 18 C do 24 C včetně. b) pro ostatní budovy ze vztahu: = qk. e1. e2 b1. Θie (4) strana 7 (celkem 12)

8 kde q k je charakteristická hustota tepelného toku konstrukcí, ve W/m 2 ; pro stanovení požadované hodnoty součinitele prostupu tepla je q k = 13,30 W/m 2, pro stanovení doporučené hodnoty součinitele prostupu tepla je q k = 8,90 W/m 2 ; e 1 součinitel typu budovy; stanoví se ze vztahu: e 1 = 20 Θim (5) e 2 součinitel typu konstrukce, který se stanoví z tabulky 3; b 1 činitel teplotní redukce, který se stanoví z tabulky 3; Θ ie Θ e základní rozdíl teplot vnitřního a vnějšího prostředí, ve C, který se stanoví ze vztahu: Θ ie = Θ im - Θ e (6) návrhová venkovní teplota podle ČSN , ve C, která se stanoví jako návrhová teplota vnějšího vzduchu; Požadované a doporučené hodnoty ze vztahu (4) se do hodnoty 0,4 zaokrouhlují na setiny, od hodnoty 0,4 včetně do hodnoty 2,0 na pět setin a nad hodnotu 2,0 včetně na desetiny. Tabulka 3 Požadované a doporučené hodnoty součinitele prostupu tepla pro budovy s převažující návrhovou vnitřní teplotou Θ im = 20 C Popis konstrukce Typ konstrukce Požadované hodnoty Doporučené hodnoty Součinitel typu konstrukce Činitel teplotní redukce [W/(m 2 K)] [W/(m 2 K)] e 2 [-] b 1 [-] Střecha plochá a šikmá se sklonem do 45 včetně Podlaha nad venkovním prostorem Strop pod nevytápěnou půdou se střechou bez tepelné izolace Podlaha a stěna s vytápěním lehká 0,24 0,16 0,8 1,25 těžká 0,30 0,20 0,8 1,00 Stěna venkovní lehká 0,30 0,20 1,0 1,25 Střecha strmá se sklonem nad 45 těžká 0,38 0,25 1,0 1,00 Podlaha a stěna přilehlá k zemině (s výjimkou podle poznámky 2) Strop a stěna vnitřní z vytápěného k nevytápěnému prostoru 0,60 0,40 0,8 0,49 Strop a stěna vnitřní z vytápěného k částečně vytápěnému prostoru 0,75 0,50 0,8 0,40 Stěna mezi sousedními budovami Strop mezi prostory s rozdílem teplot do 10 C včetně 1,05 0,70 0,8 0,29 Stěna mezi prostory s rozdílem teplot do 10 C včetně 1,30 0,90 1,0 0,29 Strop vnitřní mezi prostory s rozdílem teplot do 5 C včetně 2,2 1,45 0,8 0,14 Stěna vnitřní mezi prostory s rozdílem teplot do 5 C včetně 2,7 1,80 1,0 0,14 Okno a jiná výplň otvoru podle 4.6, z vytápěného prostoru nová 1,70 1,20 5,5 1,15 (včetně rámu, který má nejvýše 2,0 W/(m 2.K)) upravená 2,0 1,35 6,0 1,15 Dveře, vrata a jiná výplň otvoru podle 4.6, z částečně vytápěného nebo nevytápěného prostoru vytápěné budovy (včetně rámu) 3,5 2,3 6,0 0,66 POZNÁMKY 1 Tabulka 3 odpovídá vztahu (4) pro převažující návrhovou teplotu vnějšího vzduchu Θ e = -15 C a pro převažující návrhovou vnitřní teplotu Θ im = 20 C. strana 8 (celkem 12)

9 2 Pro konstrukce přilehlé k zemině do vzdálenosti 1 m od rozhraní zeminy a vnějšího vzduchu na vnějším povrchu konstrukce (měřeno podél systémové hranice budovy viz obrázek 1) se uplatňují požadované hodnoty pro vnější stěny; ve větší vzdálenosti platí požadované hodnoty uvedené či stanovené pro podlahy a stěny přilehlé k zemině. 3 Při cíleném využití sluneční energie, rekuperace tepla, nebo elektrické energie na vytápění a při návrhu nízkoenergetických domů je vhodné dosahovat 2/3 hodnot doporučených. 4 Součinitel prostupu tepla U odpovídá průměrné vnitřní povrchové teplotě Θ sim sledované konstrukce; zahrnuje tedy vliv tepelných mostů v konstrukci obsažených (viz ČSN ). Vliv tepelných mostů v konstrukci lze zanedbat, pokud jejich souhrnné působení je menší než je řád zaokrouhlení požadovaných hodnot technického požadavku. 5 Součinitel prostupu tepla U výplní otvorů se stanovuje včetně vlivu rámů a tepelných mostů mezi rámy a jejich výplněmi podle ČSN EN ISO a ČSN EN ISO , nebo podle EN ISO a EN ISO Plnění požadavků na výplně otvorů se prokazuje návrhovými hodnotami, které se stanoví bez 15% přirážky na nízkou tepelnou setrvačnost (zohledňuje se až při výpočtu spotřeby energie). 7 Při návrhu a ověření konstrukcí je vhodné uvažovat předpokládané změny užívání v průběhu životnosti budovy. 8 U budov s odlišnými vytápěnými zónami ve smyslu ČSN EN 832 se požadavky stanovují pro každou vytápěnou zónu samostatně podle převažující návrhové vnitřní teploty vytápěné zóny. 9 Sousední vytápěné byty se považují za prostory s rozdílem teplot do 10 C včetně, sousední temperované byty a provozovny se považují za částečně vytápěné prostory a sousední občasně vytápěné byty a provozovny se považují za nevytápěné prostory podle tabulky Není-li pod výplní otvoru otopné těleso, pak se pro výplň otvoru doporučuje snížit požadovanou hodnoty (viz také 5.1.1). 11 Při provádění změn užívaných budov v zimním období (např. nástavby, vestavby, přístavby) je nutné zajistit tepelnou ochranu i dočasně ochlazovaných konstrukcí tak, aby nedocházelo k jejich poruchám a vadám. c) Požadovaná hodnota součinitele prostupu tepla stanovená z tabulky 3 nebo vztahu (4) může být zvýšena do u jednovrstvých zděných vnějších stěn na 0,46 W/(m 2 K) a do u nových oken na 2,0 W/(m 2 K). Teplota vnitřního vzduchu θ ai = 21 C (50 %) Teplota vnějšího vzduchu pro Brno θ e = -15 C (84 %) strana 9 (celkem 12)

10 6 Srovnání nutné tloušťky tepelné izolace dle ČSN :2007 Pro výpočet součinitele prostupu tepla byla použita norma ČSN Tab. 1 Tab. 1 Tloušťky tepelné izolace ICYNENE a minerální vlny pro jednotlivé standardy (pro 50% relativní vlhkosti vnitřního vzduchu) NORMOVÉ TLOUŠŤKY IZOLACE (mm) W/m 2 K STĚNA ICYNENE MW W/m 2 K STŘECHA ICYNENE MW POŽADOVANÁ 0, , NÍZKOENERGETICKÁ 0, , PASIVNÍ DŮM 0, , Průvzdušnost, necelistvost a navlhavost minerální vlny a Icynene dle ČSN :2007 Při započtení průvzdušnosti se tepelný odpor konstrukce s minerální vlnou může zhoršit až o 50 % dle intenzity proudění vzduchu (větru) a dle kvality protivětrné zábrany. Při započtení vlivu zvýšené vlhkosti vnitřního vzduchu 50% a 70% na součinitel tepelné vodivosti se může zhoršit o 36 až 57 %. HODNOTA PRO BĚŽNOU MW λ (W.m -1 K -1 ) DEKLAROVANÁ HODNOTA (LABORATORNÍ) 0,038 VÝPOČTOVÁ NA ZÁKLADĚ SOUČINITELŮ PODMÍNEK PŮSOBENÍ (50%) 0,052 VÝPOČTOVÁ NA ZÁKLADĚ SOUČINITELŮ PODMÍNEK PŮSOBENÍ (70%) 0,060 PŘI ZAPOČTENÍ: Relativní vlhkost vnitřního vzduchu v obytné místnosti 50%, koupelně 70% Vlhkostního součinitele materiálu Z u (0,075) dle ČSN Hmotnostní vlhkost u 23/80 = 2% Součinitele materiálu Z 2 (2) HODNOTA PRO ICYNYNE λ (W.m -1 K -1 ) DEKLAROVANÁ HODNOTA (LABORATORNÍ) 0,038 VÝPOČTOVÁ NA ZÁKLADĚ SOUČINITELŮ PODMÍNEK PŮSOBENÍ (50%) 0,039 VÝPOČTOVÁ NA ZÁKLADĚ SOUČINITELŮ PODMÍNEK PŮSOBENÍ (70%) 0,041 PŘI ZAPOČTENÍ: Relativní vlhkost vnitřního vzduchu v obytné místnosti 50%, koupelně 70% Vlhkostního Součinitele materiálu Z u (0,005) dle ČSN Hmotnostní vlhkost u 23/80 = 1% Součinitele materiálu Z 2 (2) strana 10 (celkem 12)

11 Při započtení 1%, 2%, 5% a 10% necelistvosti vyplnění nebo sednutí minerální vlnou (tl. 160mm). Tj. místo vlny je v pórech vzduch, který proudí. V případě izolace ICYNYNE dojde k vyplnění celého objemu. HODNOTA PRO BĚŽNOU MW U (W.m -2 K -1 ) VÝPOČTOVÁ (PODMÍNKY PŮSOBENÍ 50%) NEVYPLNĚNÍ 0 % 0,30 VÝPOČTOVÁ (PODMÍNKY PŮSOBENÍ 50%) NEVYPLNĚNÍ 1 % 0,33 VÝPOČTOVÁ (PODMÍNKY PŮSOBENÍ 50%) NEVYPLNĚNÍ 2 % 0,36 VÝPOČTOVÁ (PODMÍNKY PŮSOBENÍ 50%) NEVYPLNĚNÍ 5 % 0,44 VÝPOČTOVÁ (PODMÍNKY PŮSOBENÍ 50%) NEVYPLNĚNÍ 10 % 0,57 PŘI 10 % NEVYPLNĚNÍ ČI SEDNUTÍ MW MŮŽE BÝT ZHORŠENÍ SOUČINITELE PROSTUPU TEPLA AŽ O 90 %. Tab. 2 Tloušťky tepelné izolace ICYNENE a minerální vlny pro jednotlivé standardy Při započtení necelistvosti tepelné izolace MW 2%. NORMOVÉ TLOUŠŤKY IZOLACE (mm) W/m 2 K STĚNA ICYNENE MW W/m 2 K STŘECHA ICYNENE MW POŽADOVANÁ 0, , NÍZKOENERGETICKÁ 0, , PASIVNÍ DŮM 0, , Tab. 3 Tloušťky tepelné izolace ICYNENE a minerální vlny pro jednotlivé standardy Při započtení necelistvosti tepelné izolace MW 5%. NORMOVÉ TLOUŠŤKY IZOLACE (mm) W/m 2 K STĚNA ICYNENE MW W/m 2 K STŘECHA ICYNENE MW POŽADOVANÁ 0, , NÍZKOENERGETICKÁ 0, , PASIVNÍ DŮM 0, , strana 11 (celkem 12)

12 8 Závěr Z výše uvedeného výpočtu je zřejmé, že okolní podmínky konstrukce (tepelné izolace) mají významný vliv na její tepelně technické vlastnosti. Pěna Icynene je téměř nenasákavá a proto téměř nemění své vlastnosti oproti běžné minerální vlně, u které se významně zvyšuje tepelná vodivost při vyšší relativní vlhkosti vzduchu a také při vyšší vlhkosti vlastního materiálu. Také při nedodržení požadavku na celistvost vrstev v konstrukci dochází k proudění vzduchu a zvýšení úniku tepla. Pro posouzení tepelně technických vlastností byla použita norma ČSN :2007. V Brně dne Doc. Ing. Miloš Kalousek, Ph.D. Soudní znalec v oboru stavebnictví strana 12 (celkem 12)