ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE Fakulta stavební Stavební tepelná technika 1 Část B Prof.Ing.Jan Tywoniak,CSc. Praha 2011 04/11/2011 Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti voda - budova srážková voda spodní voda zabudovaná vlhkost...... kondenzát (a námraza) na povrchu konstrukcí riziko plísní, koroze apod. vodní pára nebo kondenzát uvnitř konstrukcí STT1 Tywoniak 2011 2 1
šíření vlhkosti difuze proudění 1 2 analogie ke sdílení tepla STT1 Tywoniak 2011 3 Šíření vlhkosti je velmi komplexní děj a znalost mechanismů šíření vlhkosti, vlastností materiálů, počátečních a okrajových podmínek je často nedostatečná, neodpovídající a dosud ve vývoji. Proto tato norma předkládá jednoduché výpočtové metody, založené na zkušenosti a obecně uznávaných znalostech. (úvodní text z ČSN EN ISO 13788) STT1 Tywoniak 2011 4 2
voda (opakování) molekula vody 0,28 nm ρ 1000 kg/m 3 c 4200 J/kg vztah materiálu a vody hydrofobní hydrofilní STT1 Tywoniak 2011 5 makropóry mikropóry STT1 Tywoniak 2011 6 3
STT1 Tywoniak 2011 7 kapilára - příklad délka 16mm průměr 0,01 mm molekula 0,28. 10-9m střední volná dráha 40.10-9 m 16 km 10 m 0,28 mm 40 mm x 1.10 6 odpovídá 16 km tunelu STT1 Tywoniak 2011 8 4
vodní pára součást směsi vzduch (kyslík, dusík, CO 2, vzácné plyny, vodní pára) atmosférický tlak - celkový tlak směsi Daltonův zákon částečný (parciální) tlak složky částečný tlak vodní páry p = p suchý vzduch + p vodní pára STT1 Tywoniak 2011 9 difuze vodní páry g d = -δ. grad p d difuzní vodivost součinitel difuze součinitel difuzní vodivosti STT1 Tywoniak 2011 10 5
částečný tlak vodní páry skutečný nasycený (max.možný) absolutní vlhkost [g/m 3, g/g ] relativní vlhkost [%] vodní pára STT1 Tywoniak 2011 11 70 35 70 18 STT1 Tywoniak 2011 12 6
analogie s vedením tepla... pro vodní páru při změnách skupenství (kondenzace) již neodpovídá STT1 Tywoniak 2011 13 difuzní vlastnosti δ = f(u,θ) pouze experimentální určení pro praktické vyjádření: faktor difuzního odporu µ [1] µ = δ vzduch / δ mat. µ vzduch = 1 STT1 Tywoniak 2011 14 7
typické hodnoty µ vzduch 1 minerální izolace 1-2 polystyren EPS 20-40 polystyren XPS 80-150 porobeton 5-10 železobeton 70-150 asfaltové pásy 50.000 plastové hydroizolace 20.000 plast.parozábrany 100.000..>> STT1 Tywoniak 2011 15 Difuzní vlastnosti Nízká kvalita dat u těsných materiálů Velký rozptyl hodnot: v rozsahu 1 a více řádů! Rozhodují spoje, netěsnosti Údaje do výpočtu na straně bezpečnosti (???) případně více kombinací STT1 Tywoniak 2011 16 8
velmi odlišné struktury hmot odlišná difuze STT1 Tywoniak 2011 17 difuzní vlastnosti s d ekvivalentní difuzní tloušťka s d = µ. d [m] praktické vyjádření rozhodující pro tenké vrstvy (nátěry, folie) mpvc folie 20 000 1,5 mm 30 m asfalt.pas 2 x, 50 000 8 mm 200 m STT1 Tywoniak 2011 18 9
Kvantifikace transportu vlhkosti okrajové podmínky proměnlivé během roku A. ověření přítomnosti kondenzace (za nejnižších venkovních teplot) B. podle potřeby: roční bilance model podle ČSN 73 0540 (četnost teplotní řady) model podle ČSN EN ISO 13788 (měsíční úseky) Předpoklady: množství jsou relativně malá, jediným (nebo převládajícím) mechanismem je difuze vodních par, latentní teplo a hygroskopicitu materiálů lze zanedbat tzv.metoda podle Glasera (Glaserovy metody) cca.1958: kondenzace ve stěnách chladíren, problémy dřevostaveb STT1 Tywoniak 2011 19 zahraniční předpisy, kdy se nehodnotí kondenzace výpočtem STT1 Tywoniak 2011 20 10
STT1 Tywoniak 2011 21 Vlhkostní třídy Podle produkce vlhkosti: osoby + činnost/technologie Osoby: 40 g/h/os. Domácí činnosti: ~ 100 g/h známá relat.vlhkost... klimatizace Standardizované vnitřní podmínky: 21 C, 50 % STT1 Tywoniak 2011 22 11
okrajové podmínky vnitřní 5 vlhkostních tříd 1 sklady 2 kanceláře, obchody 3 obytné budovy (malé obsazení) 4 obytné budovy(velké obsazení), kuchyně, jídelny 5 prádelny, bazény STT1 Tywoniak 2011 23 p d [Pa] p d oblast kondenzace A B Σµ.d [m] r da r db STT1 Tywoniak 2011 24 12
p d [Pa] p d oblast kondenzace (plošná) A = B r da r db Σµ.d [m] STT1 Tywoniak 2011 25 p d [Pa] p d bez kondenzace Σµ.d S md[m] 13
14
požadavky Zkondenzovaná voda ohrozí funkci Podstatné zkrácení životnosti Plísně Objemové změny Výrazné zvýšení hmotnosti Degradace materiálu pak Žádná kondenzace není přípustná STT1 Tywoniak 2011 30 15
požadavky Zkondenzovaná voda neohrozí funkci Omezení ročního množství a současně Roční bilance kondenzace a vypařování: roční množství zkondenzované vodní páry musí být nižší než roční množství vypařitelné vodní páry STT1 Tywoniak 2011 31 Zkondenzované množství v.p. citlivější na vlhkost jednoplášťová střecha, konstrukce s méně propustnými vnějšími obklady, tepelně-izolačními systémy, izol.systémem, konstrukce s dřev.prvky, ) max. 0,1 kg/m 2 a nebo 3 % plošné hmotnosti materiálu, ve kterém dochází ke kondenzaci vodní páry, je-li jeho objemová hmotnost vyšší než 100 kg/m 3 ; nebo 6 % pro materiál s objemovou hmotností ρ 100 kg/m 3 STT1 Tywoniak 2011 32 16
Zkondenzované množství ostatní konstrukce max. 0,5 kg/(m 2 a) Nebo 5 % plošné hmotnosti materiálu, ve kterém dochází ke kondenzaci vodní páry, je-li jeho objemová hmotnost vyšší než 100 kg/m 3 nebo 10 % pro materiál s objemovou hmotností ρ 100 kg/m 3 STT1 Tywoniak 2011 33 Model podle ČSN EN ISO 13788 Kondenzace pouze na rozhraních materiálů k. na větším počtu rozhraní možná v roční bilanci: počátek od určitého měsíce obvykle říjen počátek studené části roku lze i podle skutečnosti (dokončení stavby) více ročních cyklů Možnost zahrnutí zabudované vlhkosti Možnost jednoduchého výpočtu s redistribucí (kapilární transport vlhkosti) STT1 Tywoniak 2011 34 17
Model podle ČSN EN ISO 13788 STT1 Tywoniak 2011 35 model podle EN ISO 13788 STT1 Tywoniak 2011 36 18
Nehomogenní konstrukce STT1 Tywoniak 2011 37 STT1 Tywoniak 2011 38 19
spárová difuze STT1 Tywoniak 2011 39 nehomogenní konstrukce Neřeší lokální hodnoty --- byl by nutný vícerozměrný model STT1 Tywoniak 2011 40 20
STT1 Tywoniak 2011 41 zajištění těsnosti (vlhko a vzduch) v detailech STT1 Tywoniak 2011 42 21
Parotěsné vrstvy a výrobky (parozábrany) folie PE, mpvc, polyamidy,... Hydroizolační pásy (např. s kovovou vložkou),... plechy, sklo, keramické obklady nátěry!problém spojů a napojení na okolní konstrukce! tzv. difuzní folie odlišné funkce a materiál!!! STT1 Tywoniak 2011 43 K navrhování pokud systém s parozábranou, pak musí být funkční celistvost vrstvy dlouhodobá funkčnost ochrana proti mechanickému poškození koordinace stavebních činností (elektro instalace!) foliová parozábrana: překrytí vrstev nestačí, přelepování speciálními páskami proti pevné podložce, pokud možno Výběr materiálu: pečlivě podle konkrétní aplikace (technické listy kvalifikovaného výrobce) systémy s instalační dutinou zvláště pečlivě u nízkoenergetických budov! STT1 Tywoniak 2011 44 22
K navrhování pokud jako parotěsná vrstva desky OSB: - pečlivý návrh: spoje na polodrážku přelepení páskami přizpůsobit celé souvrství odvětrávaný plášť STT1 Tywoniak 2011 45 Povrchová kondenzace! Přítomnost kondenzace vodní páry na povrchu konstrukce neovlivňují difuzní vlastnosti souvrství - ale povrchová teplota! Požadavek vyloučení rizika kondenzace a tvorby plísní (hygienické kritérium): stanovení nejnižší povrchové teploty vyjádřené ve formě teplotního faktoru vnitřního povrchu ČSN 73 0540-2 STT1 Tywoniak 2011 46 23
Nejnižší teplota vnitřního povrchu požadavky odlišně pro neprůsvitné (přísnější) a pro výplně otvorů vyloučení vzniku plísní: do relat.vlhkosti 80% při povrchu vyloučení kondenzace: do relat.vlhkosti 100% při povrchu Pro běžné situace: relativní vlhkost vzduchu v místnosti nejvýše 60% pak musí být splněno: STT1 Tywoniak 2011 47 teplotní faktor povrchová teplota teplota vnitřního vzduchu (návrhová) STT1 Tywoniak 2011 48 24
Požadované hodnoty kritického teplotního faktoru Pro prostory s vlhkostí do 60 % (běžné): podle teploty vnitřního prostředí a návrhové teploty venkovního vzduchu (teplotní oblasti) pro návrhovou relat.vlhkost 50% - uvedeny v tabulce v normě (pro odlišné venkovní teploty) pro jiné situace stanovení požadavku výpočtem (obsaženo v počítač.programech) STT1 Tywoniak 2011 49 Požadované hodnoty kritického teplotního faktoru Prostory s vlhkostí nad 60 % a při změnách staveb: - splnění požadavku - nebo vyloučení růstu plísní jiným způsobem (prokazatelným) - vyloučení vzniku kondenzátu nebo bezchybná funkce při jeho přítomnosti + ochrana navazujících konstrukcí 04/11/2011 STT1 Tywoniak 2011 50 25
Ověřování v kritických detailech (napojení konstrukcí, tepelné mosty) u výplní otvorů: kde je možné počítat korektně 2D vedení tepla (nikoliv kouty a povrch kliky ) stanovení výpočtem - měření jsou sporná (dosažení okrajových podmínek) 04/11/2011 STT1 Tywoniak 2011 51! Povrchová teplota: problém kritických míst, v ideálně ploše zajištěno vždy, pokud jsou splněny požadavky na součinitel prostupu tepla! STT1 Tywoniak 2011 52 26