1. Tepeln technické vlastnosti stavebních materiál

Transkript

1 . Tepeln tecnické vlastnosti staveníc materiál Pro záklaní tepeln ě tecnické výpoč ty je nezytné mít k ispozici pro kažý materiál jeo tepelnou voivost, faktor ifuznío oporu, ojemovou motnost a m ě rnou tepelnou kapacitu. Poslení va jmenované parametry je v naprosté v ě tšin ě př ípaů možné př evzít př ímo z poklaů výroce neo z taulek v Č SN č i v Č SN EN 54. U tepelné voivosti a faktoru ifuznío oporu je v n ě kterýc př ípaec nutný jejic výpoč et... Tepelná voivost... Bě žné materiály Tepelnou voivost lze př evzít ez alšíc úprav z normovýc taulek neo z onov ě rnýc poklaů výroců, poku pole Č SN č ásteč ný tlak voní páry ve vnitř ním vzucu nepř esauje onotu 538 Pa. Pro vnitř ní konstrukce, v nicž neocází ke konenzaci voní páry, lze př itom použít tzv. carakteristickou tepelnou voivost, zatímco pro vn ě jší konstrukce je vžy nutné použít její návrovou onotu. Poku je materiál v kontaktu s vlč ím vnitř ním prostř eím (č ást. tlak voní páry na 538 Pa), je nutné tepelnou voivost stanovit výpoč tem uď pole Č SN , neo pole Č SN EN ISO Prolémem je oužel v ě tšinou to, že pro tyto výpoč ty nejsou pro velkou v ě tšinu materiálů k ispozici potř ené úaje. Nezývá pak č asto nic jinéo, než oaem zvýšit tepelnou voivost materiálu tak, ay yl nepř íznivý vliv vlkéo vnitř nío prostř eí zolen ě n. Ovykle v t ě cto př ípaec postač uje zvýšit tepelnou voivost materiálů o zrua 0%.... Vzucové vrstvy Výpoč tem se vžy stanovuje tepelná voivost uzavř enýc a slaě vě tranýc vzucovýc vrstev. Jená se ve skuteč nosti o ekvivalentní tepelnou voivost, protože vyjař uje v jeiném ísle celý komplex př enosu tepla ve vzucové vrstv Plošné vrstvy leně né vrstvy Smě r tepelnéo toku tey př enos tepla veením, sáláním i prou ním. Pro žné Or. Tvar vzucovýc vrstev pole ČSN EN ISO 6946 př ípay se př i jejím stanovení postupuje pole SN EN ISO Tato norma uváí vztay pro urč ení tepelné voivosti vzucovýc vrstev, které jsou uď plošné, neo len né, ale vžy s jenoucým tvarem (Or. ). Pole Č SN EN ISO 6946 se rozlišují celkem tř i typy vzucovýc vrstev: vrstvy nev ě trané nemají uď žáné propojení s vnitř ním č i s vn ě jším vzucem, neo mají propojení o minimální ploše v ě tracíc otvorů (o 0,05% z celkové ov ě trávané plocy) vrstvy sla ě v ě trané mají v ě trací otvory o ploše o 0,05% o 0,5% z celkové ov ě trávané plocy vrstvy siln ě v ě trané mají v ě trací otvory o ploše vyšší než 0,5% z celkové ov ě trávané plocy. Do výpoč tů se zaávají jako materiály jen vrstvy nev ě trané a sla ě v ě trané. Vrstvy siln ě v ě trané se o tepeln ě tecnickýc vlastností konstrukcí nezarnují a uplatní se pouze prostř enictvím tepelnéo oporu př i př estupu na vn ě jší stran ě. Ekvivalentní tepelná voivost nev ě trané vzucové vrstvy se stanoví ze vztau λ = R, [W/(m.K)] () Stejně jako všecny násleující vrstvy např. vrstvy vně jšío pláště u vouplášť ovýc konstrukcí.

2 ke je tloušť ka vzucové vrstvy ve sm ě ru tepelnéo toku v m (Or. ) a R je tepelný opor nev ě trané vzucové vrstvy v m.k/w. Tepelná voivost sla ě v ě trané vzucové vrstvy se stanoví λ = R, min. 6, 67 [W/(m.K)] () Tepelný opor nev ě tranýc vzucovýc vrstev R závisí na jejic typu (Or. ). Pro plošné vzucové vrstvy se stanoví ze vztau R = a + r [m.k/w] (3) ke a je souč initel př estupu tepla veením a prou ě ním ve W/(m.K), který se stanoví: pro voorovný tepelný tok jako maximum z onot,5 a 0,05/ pro tepelný tok vzů ru jako maximum z onot,95 a 0,05/ pro tepelný tok olů jako maximum z onot 0, -0,44 a 0,05/, a r je souč initel př estupu tepla sáláním ve W/(m.K), který je efinován jako r 3 =,7 0 7 T E [W/(m.K)] (4) m ke T m je stř ení asolutní teplota v K (ovykle se uvažuje 83,5 K) a E je souč initel vzájemnéo osálání povrců oranič ujícíc vzucovou vrstvu, který lze stanovit z rovnice E = + ε ε [-] (5) ke ε a ε jsou emisivity povrců (pro v ě tšinu ě žnýc staveníc materiálů č iní emisivita zrua 0,9 s výjimkou vysoce orazivýc kovovýc povrců, ke mů že klesnout až po 0,). Tepelný opor č leně nýc nev ě tranýc vzucovýc vrstev se stanoví ze vztau R = a +,4 0 7 T 3 m E + +, př ič emž význam velič in je uveen na Or. a v př ecozíc vztazíc. [m.k/w] (6) Variantní postup pro výpoč et tepelné voivosti nev ě tranýc vzucovýc vrstev umíst ě nýc v rámec oken (ale nejen v nic) uváí Č SN EN ISO Pole této normy se za nev ě tranou vzucovou vrstvu považují jenak vzucové utiny ez spojení s vnitř ním č i vn ě jším vzucem, a jenak vzucové utiny, které jsou napojeny na vnitř ní č i vn ě jší prostř eí št ě rinami o šíř ce maximáln ě mm. Za < 0 mm sla ě v ě trané vzucové vrstvy se pak považují vzucové utiny na vnitř ním a < 0 mm vn ě jším povrcu rámů (konstrukcí), které jsou spojeny s vnitř ním č i vn ě jším prostř eím št ě rinou o šíř ce o o 0 < mm (Or. ). N ě kteř í oorníci oporuč ují uvažovat jako sla ě v ě trané i vzucové utiny napojené na exteriér Or. Příklay slaě větranýc vrstev na povrcu rámů oken pole ČSN EN ISO s pomocí ovoň ovacíc otvorů. Tyto utiny jsou pole Č SN EN ISO považovány v ě tšinou za nev ě trané vzleem k malé ploše v ě tracíc otvorů. Uvažují-li se jako sla ě v ě trané, jená se o konzervativní př ístup na stran ě ezpeč nosti výpoč tu. V ě tší význam má iskutované zvýšení tepelné voivosti u ř ev ě nýc a plastovýc rámů, u kovovýc rámu je v ě tšinou málo významné.

3 Záklaní vztay pro tepelnou voivost a tepelný opor nev ě tranýc vzucovýc vrstev jsou i pole Č SN EN ISO soné se vztay z Č SN EN ISO 6946, pon ě ku olišn ě se však stanovují onoty souč initelů př estupu tepla prou ě ním a sáláním. Souč initel př estupu tepla prou ě ním a se urč uje jako maximum z onot,57 W/(m.K) a 0,05/ W/(m.K). Souč initel př estupu tepla sáláním r se urč uje ze vztau 3 r =,7 0 7 Tm E F, [W/(m.K)] (7) ke F je č initel vzájemnéo osálání efinovaný pro typickou utinu s oélníkovým tvarem jako ( ) F = + +. [-] (8) Všecny velič iny jsou znač eny stejn ě jako u vztaů () až (6). V Č SN EN ISO je uveen i postup pro stanovení tepelné voivosti nev ě tranýc vzucovýc vrstev s nepravielným tvarem, který lze použít nejen pro utiny v rámec oken, ale zcela oecn ě. Princip tooto postupu spoč ívá ve formálním př evou nepravielné utiny na utinu s oélníkovým pů orysem, př ič emž musí ýt př i této transformaci zacována ploca utiny a pom ě r mezi její šíř kou a loukou (Or. 3). Ekv. tep. voivost [W/mK] 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0, 0, Tloušť ka vzuc. vrstvy [mm] Musí platit: = / = / Or. 3 Úprava tvaru nepravielné vzucové utiny Záv ě rem této nároč né kapitoly plné vztaů zývá ješt ě uvést, že pro záklaní výpoč ty je možné použít taulkové onoty tepelnýc voivostí uzavř enýc vzucovýc vrstev. Tyto onoty jsou v závislosti na tloušť ce vzucové vrstvy uveeny Oa povrcy s v Ta. v Č SN EN ISO vysokou Pozor ovšem na to, že emisivitou taulkové úaje platí pro vzucové vrstvy, které mají z oou stran ě žné stavení Jeen povrc s nízkou emisivitou Or. 4 Ekvivalentní tepelná voivost pro uzavřenou svislou vzucovou vrstvu s různou emisivitou povrců (0, a 0,9)..3. Plynové vrstvy v zasklení materiály s vysokou emisivitou. Jakmile je vzucová vrstva oranič ena materiály s nízkou emisivitou (např. liníková folie), je voné její tepelnou voivost stanovit výše uveeným postupem jinak oje k pocen ě ní reukce př enosu tepla sáláním (Or. 4). V onocenýc staveníc etailec se č asto ojevují i okenní konstrukce vč etn ě zasklení. Způ so moelování t ě cto konstrukcí o výpoč tu závisí ovykle na jeo úč elu. Poku je cílem onocení okno, je nutné moelovat jeo rám a zasklení postatn ě př esn ě ji, než kyž je cílem výpoč tu vyonocení povrcovýc teplot na ost ě ní.

4 Př i př esném moelování okenní konstrukce je nutné zaat správn ě i tepelnou voivost uzavř enýc plynovýc prostor ů mezi skly, které tvoř í zasklení (vojsklo, trojsklo). Poroný popis výpoč tů tepelné voivosti plynovýc prostorů ve vícenásoném zasklení př esauje rámec t ě cto skript, a proto zájemce o tuto prolematiku okazujeme na normu Č SN EN 673, která osauje všecny potř ené vztay. V n ě kterýc př ípaec není-li okno centrem zájmu ve výpoč tu však není nutné moelovat zasklení č i celou okenní konstrukci tak poron ě. Č asto se používá např íkla zjenoušení okna na v ě záklaní č ásti na č ást rámu a č ást zasklení. O ě č ásti musí samozř ejm ě svým tvarem opovíat skuteč né okenní konstrukci (Or. 5). Jako tepelné voivosti náranío zjenoušenéo rámu a zjenoušenéo zasklení se použijí ekvivalentní onoty stanovené ze vztau λ eqv =, Rsi R U se ke je tloušť ka rámu č i zasklení ve sm ě ru tepelnéo toku v m, U je známý souč initel prostupu tepla rámu č i zasklení ve W/(m.K), R si je tepelný opor př i př estupu na vnitř ní stran ě Poroný moel rámu a zasklení Zjenoušený moel rámu a zasklení Dílč í oélníky Or. 5 Zjenoušení okenní konstrukce ve f f výpočtu (ovykle 0,3 m.k/w) a R se je tepelný opor př i př estupu na vn ě jší stran ě (ovykle 0,04 m.k/w)...4. Kvaziomoenní vrstvy Ve staveníc konstrukcíc se č asto vyskytují neomoenní vrstvy (např. senvič ové zivo s kovovými sponami, tepelné izolace upevn ě né plastovými možinkami, vzucová vrstva na sárokartonovým poleem s pomocnými nosnými profily pro sárokarton apo.). Neomoenity v t ě cto vrstvác nejsou ovykle natolik významné, ay ylo nutné kažou z nic zavá ě t o výpoč tu. Místo too se zarne jejic vliv o tepelné voivosti záklanío materiálu. Takové vrstvy se pak označ ují jako kvaziomoenní, protože jejic vlastnosti nejsou ve skuteč nosti vlastnostmi pouze jeinéo materiálu. Smě r tepelnéo toku Or. 6 Carakteristický výsek kvaziomoenní vrstvy a ílčí plocy Postup pro započ tení vlivu malýc neomoenit o tepelné voivosti kvaziomoenní vrstvy je uveen v Č SN EN ISO 0-. Vypoč tenou tepelnou voivost lze použít jen tey, poku není vyšší než,5-násoek nejnižší tepelné voivosti materiálů v kvaziomoenní vrstv ě př e zjenoušením. Olišn ě se stanovuje pole Č SN EN ISO 0- tepelná voivost kvaziomoenní vrstvy pro př ípa výpoč tu tepelnýc toků a pro př ípa výpoč tu povrcovýc teplot. Jenoušší postup se používá př i výpoč tu povrcovýc teplot, ky se vycází ze vztau λ = λ j j, [W/(m.K)] (9) j ke λ j je tepelná voivost j-té č ásti kvaziomoenní vrstvy ve W/(m.K) a j je ploca j-té č ásti kvaziomoenní vrstvy v m. Význam velič in ukazuje př elen ě Or. 6.

5 Vzta (9) je sympaticky jenoucý pro jeo použití však musí ýt pole Č SN EN ISO 0- spln ě no pom ě rn ě velké množství pomínek. Nicmén ě pro záklaní tepeln ě tecnické posuzování lze př i v ě omí mírnýc cy př ipustit i jeo oecn ě jší použití... Faktor ifuznío oporu Faktor ifuznío oporu je nutné stanovit výpoč tem př eevším u málo proyšnýc materiál ů se spárami (např. trapézové plecy). Používá se vzta µ =, ekv 9 + 5,35 0 ( Λ l) µ [-] (0) ke je ploca carakteristickéo výseku v m, µ je faktor ifuznío oporu materiálu, je tloušť ka materiálu v m, Λ je spárová ifuzní voivost ílč í spáry v carakteristickém výseku v s (Ta. ) a l je élka ílč í spáry v m. Ta. : Vyrané spárové ifúzní voivosti Popis spáry T ě sn ě ní Spárová ifuzní voivost Př íč ná spára 0, s v profilovaném plecu S t ě sn ě ním TP tmelem 0, s Poélná spára 0, s v profilovaném plecu S t ě sn ě ním TP tmelem 0, s Př íč ná spára 0, s v ocelové stř ešní krytin ě S t ě sn ě ním TP tmelem 0 Poélná spára krytá lištou 0, s v ocelové stř ešní krytin ě S t ě sn ě ním TP tmelem 0, s Zvlášt ě upozornit je tř ea ješt ě na folie a asfaltové pásy. Výroci pro tyto materiály uvá ě jí v ě tšinou faktory ifuznío oporu stanovené pro plošný vzorek mimo spoje. Jená se tey o jistou ieální onotu, kterou materiály po zauování o konstrukce ovykle nemají, protože jsou č asto perforované např. kotevními prvky č i spojované pouým př esaem at. Jejic faktor ifuznío oporu je tey tř ea ve výpoč tec velmi č asto snížit. Experimentální výsleky ukázaly, že poku poíl plocy otvorů př esáne % z celkové plocy materiálu, klesá ekvivalentní ifuzní tloušť ka takto poškozenýc vrstev vžy po onotu 0,7 m, a to nezávisle na ruu materiálu. Poku je ovšem poíl plocy otvorů menší než %, závisí výslená propustnost takto ě rovanéo materiálu i na jeo vlastnostec v neporušeném stavu. Stanovit tey u mén ě perforovanýc materiálů jejic faktor ifuznío oporu je ez m ě ř ení znač n ě otížné. Ovykle se oporuč uje oorným oaem snížit pole procenta poškození faktor ifuznío oporu až na % pů voní onoty. Př i oau snížení faktoru ifúznío oporu je tř ea vžy pamatovat na to, ay zm ě na tooto parametru vela k ezpeč n ě jším výsleků m posouzení. Např íkla u parozáran lze ovykle oporuč it maximální snížení faktoru ifúznío oporu, zatímco u pojistnýc yroizolací umíst ě nýc na lavní tepelné izolaci je v ě tšinou von ě jší vliv perforace zcela zaneat. Č asto se uváí i tzv. ekvivalentní ifuzní tloušť ka tey souč in tloušť ky materiálu a jeo faktoru ifuznío oporu.