JIŘÍ VAVERKA A KOLEKTIV STAVEBNÍ TEPELNÁ TECHNIKA A ENERGETIKA BUDOV

JIŘÍ VAVERKA A KOLEKTIV STAVEBNÍ TEPELNÁ TECHNIKA A ENERGETIKA BUDOV

Lektorovali: prof. Ing. Ivan Chmúrny, PhD. Ing. Zbislav Panovec, CSc.

JIŘÍ VAVERKA A KOLEKTIV stavební tepelná technika a energetika budov VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ NAKLADATELSTVÍ VUTIUM 2006

Kniha vychází s laskavou podporou společností IMOS a UNISTAV, partnerů VUT v Brně 2006 Editor Jiří Vaverka 2006 Jiří Hirš, Miloslav Meixner, Al Hajar Nizar, Vladan Panovec, Iveta Skotnicová, Jaroslav Solař, Jiří Vaverka 2006 Vysoké učení technické v Brně ISBN 80-214-2910-0

OBSAH PŘEDMLUVA.................................... 15 ÚVOD....................................... 17 1. JEDNOTKY VE STAVEBNÍ TEPELNÉ TECHNICE.................. 21 1.1 Normalizované násobné a podílové jednotky 21 1.2 Převod dřívějších jednotek na jednotky SI 22 1.3 Převod jednotek užívaných v USA a Kanadě na jednotky SI 23 1.4 Jednotky používané ve Velké Británii a jejich převod na jednotky SI 24 1.5 Přepočet měrných tepelných ekvivalentů 25 1.6 Specifikace veličin 25 1.6.1 Značky, jednotky a veličiny 25 1.6.2 Označování indexů 34 2. TEORETICKÝ ZÁKLAD TEPELNÝCH DĚJŮ VE STAVEBNÍCH KONSTRUKCÍCH.... 37 2.1 Základní pojmy a veličiny užívané ve stavební tepelné technice 37 2.2 Šíření tepla ve stavebních konstrukcích 41 2.2.1 Šíření tepla vedením 41 2.2.2 Šíření tepla prouděním 44 2.2.3 Šíření tepla sáláním 46 2.2.4 Prostup tepla konstrukcí 51 3. FORMULACE OKRAJOVÝCH PODMÍNEK..................... 53 3.1 Podnebí a orografie České republiky 53 3.2 Klimatické podmínky uplatňované ve stavební tepelné technice 53 3.2.1 Návrhové hodnoty parametrů venkovního prostředí 54 3.2.2 Relativní vlhkost venkovního vzduchu 64 3.2.3 Proudění venkovního vzduchu 67 3.2.4 Základní parametry slunečního záření 68

6 3.3 Referenční klimatický rok 72 3.4 Návrhové hodnoty parametrů vnitřního prostředí 73 3.4.1 Návrhová vnitřní teplota v zimním období 73 3.4.2 Návrhová teplota vnitřního vzduchu v zimním období 73 3.4.3 Návrhová relativní vlhkost vnitřního vzduchu 74 3.4.4 Návrhová průměrná měsíční relativní vlhkost vnitřního vzduchu 75 4. TEPLOTNÍ STAV V INTERIÉRU BUDOV...................... 81 4.1 Fyziologické základy tepelných procesů v lidském organismu 81 4.2 Mikroklimatické podmínky v interiéru budov 86 4.2.1 Tepelně vlhkostní podmínky v pracovním prostředí 88 4.2.1.1 Optimální a přípustné mikroklimatické podmínky vnitřního prostředí 90 4.2.1.2 Dlouhodobě únosné mikroklimatické podmínky 96 4.2.1.3 Krátkodobě únosné mikroklimatické podmínky 97 4.2.1.4 Ukazatel WBGT 97 4.2.2 Tepelná pohoda ve světle indexů PMV a PPD 98 4.2.2.1 Předpokládaný střední stupeň tepelné pohody 99 4.2.2.2 Předpokládané množství nespokojených osob 104 4.3 Činitele ovlivňující kvalitu mikroklimatu 106 4.3.1 Nerovnoměrnost kvality mikroklimatu 106 4.3.2 Vliv sousedních nevytápěných prostorů na teplotní stav interiéru 108 5. TEPELNĚ TECHNICKÉ VLASTNOSTI STAVEBNÍCH MATERIÁLŮ A VÝROBKŮ....111 5.1 Objemová hmotnost, hustota a pórovitost 111 5.2 Vlhkost ve stavebních materiálech 112 5.3 Součinitel tepelné vodivosti 114 5.3.1 Atributy ovlivňující hodnotu součinitele tepelné vodivosti 114 5.4 Měrná tepelná kapacita 117 5.5 Návrhové hodnoty tepelných vlastností stavebních materiálů, výrobků a jejich vlastnosti z pohledu ČSN 73 0540 117 5.5.1 Normové a návrhové hodnoty tepelných a vlhkostních vlastností stavebních materiálů 118 5.5.2 Normové a návrhové hodnoty tepelných a vlhkostních vlastností stavebních materiálů a výrobků pro nášlapné vrstvy podlah 136 5.5.3 Normové hodnoty vlhkostních vlastností materiálů se zanedbatelnými tepelně izolačními vlastnostmi 136 5.6 Návrhové hodnoty tepelných a vlhkostních vlastností netransparentních prvků, zdiva a jejich vlastnosti 139

7 5.7 Návrhové hodnoty tepelně technických vlastností transparentních prvků, výplní otvorů a jejich částí 145 5.7.1 Součinitel prostupu tepla oken a dveří 145 5.7.2 Kritický teplotní faktor vnitřního povrchu výplně otvoru 152 5.7.3 Součinitel spárové průvzdušnosti výplní otvoru 152 5.7.4 Součinitel prostupu tepla rámů výplní otvorů 153 5.7.5 Součinitel prostupu tepla zasklení 154 5.7.6 Sálavé vlastnosti zasklení 156 6. NORMATIVNÍ POŽADAVKY A PŘEDPISY V TEPELNÉ TECHNICE..........159 6.1 Vývoj normativních požadavků v České republice 159 6.2 Normativní požadavky v České republice 161 6.2.1 Kriteriální požadavky dle ČSN 73 0540-2 162 6.3 Normativní požadavky v zahraničí 164 6.3.1 Energetické požadavky na budovy 165 6.3.2 Porovnání některých normativních požadavků 168 7. VELIČINY PRO NAVRHOVÁNÍ A OVĚŘOVÁNÍ STAVEBNÍCH KONSTRUKCÍ A BUDOV PODLE ČSN 73 0540........................171 7.1 Stavební konstrukce z hlediska šíření tepla 171 7.2 Stavební konstrukce z hlediska šíření vlhkosti 172 7.3 Stavební konstrukce a budova z hlediska šíření vzduchu 172 7.4 Vnitřní prostory budov z hlediska tepelné stability 173 7.5 Stavebně energetické vlastnosti budov 174 8. SOUČINITEL PROSTUPU TEPLA KONSTRUKCÍ..................175 8.1 Součinitel prostupu tepla, základní vztahy, požadavky 176 8.2 Výpočtové postupy součinitele prostupu tepla a tepelného odporu 182 8.2.1 Součinitel prostupu tepla stejnorodých konstrukcí 184 8.2.2 Součinitel prostupu tepla konstrukce s vlivem tepelných mostů 195 8.2.3 Tepelný odpor vzduchových vrstev 197 8.2.4 Celkový součinitel prostupu tepla 201 8.2.5 Součinitel prostupu tepla z horní a dolní meze 203 8.2.6 Součinitel prostupu tepla stanovený z řešení teplotního pole 209 8.2.7 Součinitel prostupu tepla konstrukce a přilehlých nevytápěných prostorů 211 8.2.8 Součinitel prostupu tepla konstrukce a přilehlé zeminy 212

8 8.2.9 Součinitel prostupu tepla (výplní otvorů) transparentních prvků 213 8.2.10 Lineární a bodový činitel prostupu tepla 221 8.2.11 Průměrný součinitel prostupu tepla konstrukcí místnosti 225 8.2.12 Průměrný součinitel prostupu tepla budovy 226 8.2.13 Součinitel prostupu tepla zabudované konstrukce 226 9. NEJNIŽŠÍ VNITŘNÍ POVRCHOVÁ TEPLOTA KONSTRUKCE.............229 9.1 Požadovaná hodnota nejnižší vnitřní povrchové teploty konstrukce 229 9.1.1 Stanovení kritické vnitřní povrchové teploty stavební konstrukce 231 9.1.2 Stanovení kritické vnitřní povrchové teploty pro výplně otvorů 234 9.2 Teplota na povrchu a uvnitř konstrukce 237 9.2.1 Vnitřní povrchová teplota konstrukce 237 9.2.2 Jednorozměrné šíření tepla (1D) 238 9.2.3 Dvojrozměrné šíření tepla (2D) a trojrozměrné šíření tepla (3D) 241 9.2.4 Transformace výsledků pro jiné přestupy tepla 241 9.3 Teplota ve hmotných vrstvách konstrukce 242 9.4 Šíření tepla ve vzduchových vrstvách 247 9.4.1 Teplota v nevětrané vzduchové vrstvě 248 9.4.2 Teplota ve větrané vzduchové vrstvě 249 9.5 Teplotní útlum konstrukce v letním období 252 9.6 Fázové posunutí teplotních kmitů v letním období 254 10. TEPELNÉ MOSTY A TEPELNÉ VAZBY......................257 10.1 Tepelné mosty 257 10.1.1 Kouty 258 10.2 Tepelné vazby 259 10.3 Teplota na povrchu tepelného mostu 259 10.3.1 Přibližná metoda řešení tepelných mostů 260 10.3.2 Teplota na povrchu koutu 263 10.4 Metoda teplotních polí 265 10.4.1 Řešení teplotních polí metodou sítí 266 10.4.2 Řešení teplotních polí metodou konečných prvků 268 10.5 Příklady řešení tepelných mostů a vazeb pomocí teplotního pole metodou konečných prvků 269 10.5.1 Tepelné mosty 269 10.5.2 Kouty 273

9 11. POKLES DOTYKOVÉ TEPLOTY PODLAHY....................277 11.1 Požadovaná hodnota poklesu dotykové teploty 277 11.2 Pokles dotykové teploty 278 11.3 Tepelná jímavost podlahy 278 11.4 Příklady posouzení podlahových konstrukcí 282 12. ŠÍŘENÍ VLHKOSTI V KONSTRUKCI.......................287 12.1 Částečný tlak vodní páry ve hmotných vrstvách konstrukce 288 12.2 Částečný tlak vodní páry v nevětrané vzduchové vrstvě 290 12.3 Částečný tlak vodní páry ve větrané vzduchové vrstvě 290 12.4 Difuzní odpor konstrukce 291 12.5 Výskyt a oblast kondenzace vodní páry v konstrukci 293 12.6 Kritéria pro určení množství vodní páry uvnitř konstrukce 295 12.7 Zjištění výskytu kondenzace v konstrukci 296 12.8 Roční bilance zkondenzované vodní páry a vypařené vlhkosti 305 12.9 Zkondenzované množství vodní páry na vnitřním povrchu konstrukce 308 12.10 Vliv nátěrů na difuzi vodních par 311 12.11 Difuze vodních par ve spárách 311 13. ŠÍŘENÍ VZDUCHU KONSTRUKCÍ A BUDOVOU..................315 13.1 Průvzdušnost 315 13.2 Výměna vzduchu v místnostech 318 13.2.1 Intenzita výměny vzduchu v neužívané místnosti 319 13.2.2 Intenzita výměny vzduchu v užívané místnosti 320 14. TEPELNÁ STABILITA MÍSTNOSTI........................323 14.1 Tepelná stabilita místnosti v zimním období 323 14.1.1 Pokles výsledné teploty v místnosti v zimním období 324 14.1.2 Výpočet poklesu výsledné teploty v místnosti 327 14.1.3 Teplota vnitřního vzduchu chladnoucích místností 327 14.1.4 Ekvivalentní tepelná stabilita místností 334 14.2 Tepelná stabilita místnosti v letním období 335 14.2.1 Nejvyšší denní vzestup teploty a nejvyšší denní teplota vzduchu v místnosti v letním období 335 14.2.2 Výpočet nejvyššího denního vzestupu teploty vzduchu v místnosti 338 14.2.3 Výpočet nejvyšší denní teploty vzduchu v místnosti 343

10 15. ENERGETICKÝ POŽADAVEK NA BUDOVY....................347 15.1 Stavebně energetické vlastnosti budovy 347 15.1.1 Součinitel tepelné ztráty prostupem pláštěm budovy 350 15.1.2 Součinitel tepelné ztráty prostupem nevytápěným prostorem 356 15.1.3 Součinitel tepelné ztráty prostupem vedlejšími vytápěnými prostory 358 15.1.4 Součinitel tepelné ztráty prostupem do přilehlé zeminy 358 15.2 Průměrný součinitel prostupu tepla 363 15.3 Stupeň tepelné náročnosti 366 15.4 Zásady výpočtu spotřeby tepla a energie pro budovy podle ČSN EN ISO 13 790 371 15.4.1 Rozsah a použití normy 371 15.4.2 Zásady výpočtového procesu a požadovaná data 372 15.4.3 Vliv přerušovaného vytápění 375 15.4.4 Tepelná ztráta při jednozónovém modelu 381 15.4.5 Tepelné zisky 384 15.4.6 Potřeba tepla 385 15.4.7 Roční potřeba tepla na vytápění budovy 388 15.4.8 Potřeba energie na vytápění 388 15.5 Příklad výpočtu potřeby energie na vytápění 388 16. ZÁSADY TEPELNĚ TECHNICKÉHO NÁVRHU STAVEBNÍCH KONSTRUKCÍ A OBJEKTŮ..................................399 16.1 Všeobecně 399 16.2 Obvodové stěny 400 16.2.1 Tepelně technická problematika obvodových stěn a střešních plášťů 401 16.2.2 Tepelně technické posouzení obvodových stěn 405 16.2.3 Tepelně technické zásady pro navrhování obvodových stěn 406 16. 3 Střešní pláště 410 16.3.1 Jednoplášťové ploché střechy 415 16.3.2. Dvouplášťové ploché střechy 433 16.3.3 Tepelně technická problematika střešních plášťů 439 16.3.4 Šikmé střechy 446 16.4 Spodní stavba 457 16.4.1 Navrhování spodní stavby z hlediska stavební tepelné techniky 458 16.4.2 Tepelně technické posouzení podzemních konstrukcí 459 16.4.3 Řešení detailů spodní stavby z hlediska stavební tepelné techniky 460 16.4.2 Spodní stavba u podsklepených objektů 468 16.5 Podlahové konstrukce 470 16.6 Okna 473

16.7 Zásady navrhování vybraných typů objektů z hlediska stavební tepelné techniky 481 16.7.1 Archivy, depozitáře a výstavní budovy 481 16.7.2 Budovy v horských podmínkách 482 16.7.3 Chladírny a mrazírny 484 16.7.4 Masivní historické budovy 486 16.7.5 Plavecké bazény 488 16.7.6 Sakrální budovy 489 16.7.7 Sauny 490 16.7.8 Sportovní haly 491 16.7.9 Vodohospodářské budovy 491 16.7.10 Výrobní průmyslové budovy 492 16.6.11 Výrobní zemědělské budovy 492 16.7.12 Zimní stadiony 493 16.7.13 Zimní zahrady 494 11 17. BUDOVY S NÍZKOU ENERGETICKOU NÁROČNOSTÍ................497 17.1 Historie nízkoenergetické výstavby 497 17.2 Definování budov s nízkou energetickou náročností 498 17.3 Navrhování budov s nízkou energetickou náročností 499 17.3.1 Požadavky 499 17.3.2 Zásady návrhu 501 17.3.3. Příklad prokázání splnění požadavku na měrnou tepelnou ztrátu pasivní budovy 501 17.4 Stavebně koncepční řešení 503 17.4.1 Volba pozemku a vliv místních klimatických podmínek 503 17.4.2 Tvarové řešení a velikost domu 505 17.4.3 Dispoziční řešení, umístění místností a zónování 506 17.4.4 Umístění a velikost prosklených ploch 507 17.5 Stavebně konstrukční řešení 508 17.5.1 Obvodové stěny 508 17.5.2 Střechy 517 17.5.3 Stropy a podlahy 521 17.5.4 Tepelné izolace 523 17.5.5 Okna 525 17.5.6 Dveře 535 17.6 Negativní vliv vysoké tepelné ochrany budov na tepelnou pohodu v letních měsících 537 17.7 Sluneční energie v architektuře 538 17.7.1 Pasivní solární systémy 540 17.7.2 Aktivní solární systémy 548 17.8. Výpočet tepelných ztrát a solárních zisků pasivními prvky obvodového pláště dle ČSN EN 832 a ČSN EN 13 790 552

12 17.8.1 Přídavná tepelná ztráta a solární zisk větranou solární stěnou (Trombeho stěna) 552 17.8.2 Solární tepelné zisky nevytápěnou zimní zahradou 557 17.8.3 Solární tepelné zisky neprůsvitnými prvky s transparentní izolací 561 17.8.4. Stanovení energetické bilance zasklení 562 17.9 Akumulace tepelných zisků 563 17.9.1 Akumulace tepla do stavebních konstrukcí 564 17.9.2 Akumulace tepla do samostatných akumulačních zásobníků (akumulátorů) 565 17.10 Soustavy technických zařízení budov 568 17.10.1 Větrání 568 17.10.2 Vytápění 569 17.10.3 Ohřev teplé vody 573 17.10.4 Chlazení 574 17.11 Příklady realizovaných domů s nízkou energetickou náročností 575 18. ZKUŠEBNÍ METODY VE STAVEBNÍ TECHNICE..................589 18.1 Fyzikální vlastnosti stavebních látek 590 18.1.1 Struktura materiálu 590 18.1.2 Teplo a teplota 590 18.1.3 Tepelná vodivost, teplotní vodivost a měrné teplo 591 18.2 Měření tepelně technických vlastností stavebních materiálů 592 18.2.1 Metoda chráněné teplé desky 593 18.2.2 Metoda měření tepelného toku 594 18.2.3 Metoda měření tepelné izolace na kruhovém potrubí 595 18.2.4 Kontaktní dynamické metody na měření termo-fyzikálních parametrů 597 18.2.5 Metoda topného drátu 598 18.2.6 Metoda jehlové sondy 599 18.2.7 Metoda plošné sondy 600 18.2.8 Faktory ovlivňující dynamické metody měření 601 18.3 Stanovení součinitele prostupu tepla otvorových výplní 602 18.3.1 Okna a dveře Celkové plochy 602 18.3.1.1 Tepelné chování oken a dveří ČSN EN ISO 12567-1, část 1: Celková konstrukce oken a dveří Stanovení součinitele prostupu tepla metodou teplé skříně 602 18.3.2 Rámy oken a dveří 604 18.3.2.1 Tepelné chování oken, dveří a okenic ČSN EN 12412, část 2: Rámy 604 18.3.3 Střešní okna Tepelné chování oken a dveří EN ISO 12567-2:2005, část 2: Střešní okna a ostatní projektovaná okna Stanovení součinitele prostupu tepla metodou teplé skříně 606

18.3.4 Roletové skříně 608 18.3.4.1 Tepelné chování oken, dveří a okenic ČSN EN 12412-4, část 2: Roletové skříně Stanovení součinitele prostupu tepla metodou teplé skříně 608 18.3.5 Lehké obvodové pláště 610 18.4 Stanovení průvzdušnosti otvorových výplní 611 18.5 Stanovení tepelných hodnot izolačních skel, stavebních materiálů a konstrukcí metodou chráněné teplé desky 615 18.5.1 Izolační skla 615 18.5.1.2 Sklo ve stavebnictvíčsn EN 674: Metoda chráněné teplé desky Stanovení součinitele prostupu tepla 615 18.6 Stanovení tepelných vlastností obvodových konstrukcí 617 18.6.2 Tepelná izolace ČSN EN ISO 8990: Stanovení součinitele prostupu tepla a tepelného odporu obvodových konstrukcí Stanovení vlastností prostupu tepla v ustáleném stavu Kalibrovaná a chráněná teplá skříň 618 18.7 Stanovení difúzní vodivosti stavebních materiálů 621 18.7.1 Tepelně vlhkostní chování stavebních materiálů a výrobků ČSN EN ISO 12572: Stanovení prostupu vodní páry 621 13 19. LITERATURA.................................627 20. REJSTŘÍK..................................639

Poděkování Tato publikace, která se zabývá navrhováním a hodnocením stavebních konstrukcí a budov z hlediska stavební tepelné techniky, tematicky navazuje na knihu vydanou nakladatelstvím VUTIUM v roce 2000 Stavební fyzika 2 Stavební tepelná technika. Její vydání a zejména tématické rozšíření o kapitolu Budovy s nízkou energetickou náročností bylo iniciováno výraznou změnou legislativy a to jak normativní, která je limitně kompatibilní s Evropskými normami EN, tak i novými zákony a vyhláškami majícími účinnost od roku 2005. Spolu s prvním a třetím dílem, který vydalo nakladatelství VUTIUM resp. ERA, jež se zabývají problematikou akustiky staveb a denním osvětlením případně insolací jejich interiérů, dotváří komplex posuzování objektů a prostorů z pohledu stavební fyziky. Vedle autorského kolektivu přispěla k tvorbě knihy i řada dalších odborníků, kteří významnou měrou obohatili její obsahovou stránku. Je naší milou povinností všem těmto kolegům poděkovat. Za odborné připomínky k rukopisu a ke korekturám děkujeme lektorům Prof. Ing. Ivanu Chmúrnému, PhD., ze Stavební fakulty Technické univerzity Bratislava a Ing. Zbislavu Panovcovi, CSc., z CSI Zlín. Jejich odborná kritika a doporučení velice přispěly ke kvalitě díla. Významnou měrou se na díle podepsal i Ing. Jan Búřil, který v průběhu zpracování díla aktivně konzultoval s autorským kolektivem textovou a obrazovou grafiku a následně zpracoval sazbu celé knihy. Za ochotu a pochopení děkujeme všem firmám, které se podílely na pokrytí nákladů spojených s vydáním publikace. Jejich stránky jsou zařazeny v příloze knihy a představení jejich výrobků obsahuje CD, které je přílohou publikace. Poděkování patří Fakultě architektury a Fakultě stavební VUT v Brně, rovněž i Fakultě stavební TU Ostrava, že se finančně spolupodílely na vydání této publikace a zejména umožnily jejím pracovníkům Prof. Ing. Jiřímu Vaverkovi DrSc., Doc. Ing. Miloslavu Meixnerovi CSc., Doc. Ing. Jiřímu Hiršovi CSc., Ing. Ivetě Skotnicové Ph.D. a Doc. Ing. Jaroslavu Solařovi Ph.D. účast v autorském týmu při tvorbě této odborné knihy. V neposlední řadě patří dík také nakladatelství Vysokého učení technického v Brně - VUTIUM. Za redakční práci potom její ředitelce PhDr. Aleně Mizerové, která koordinovala činnosti spojené s vydáním knihy. Prof. Ing. Jiří Vaverka, DrSc., vedoucí autorského kolektivu

PŘEDMLUVA Vydáním odborných publikací Stavební fyzika 1 Urbanistická, stavební a prostorová akustika v roce 1998 a Stavební fyzika 2 Stavební tepelná technika v roce 2000 (obě v nakladatelství VUT v Brně VUTIUM), respektive knihou Denní osvětlení a oslunění budov v roce 2002 (nakladatelství ERA, s.r.o.), jsme komplexně zmapovali problematiku oboru stavební fyziky, jak odpovídala soudobému stavu. Pokryli jsme oblast předpisových a normativních požadavků, aplikačního měření prověřovaných předepsaných parametrů konstrukčních prvků, prostorů a objektů i oblast materiálové a konstrukční úrovně při řešení horizontálních a vertikálních dělících konstrukcí. Vzhledem k tomu, že problematika stavební tepelné techniky v posledních dvou letech prochází významnými metodickými, kvalitativními, ale i kvantitativními změnami, vyvstala potřeba publikaci Stavební fyzika 2 Stavební tepelná technika inovovat ve smyslu nově vydaných norem. Změna se týká respektování aplikace nových technologií a zejména poznatků, které významně spolupůsobí při minimalizaci potřeby energie na vytápění při současné environmentální optimalizaci. Stavební fyzika 2 Stavební tepelná technika z roku 2000 plnila i funkci pomůcky pro projektanty, investory a uživatele při návrhu a operativním posuzování prvků, prostorů i objektů z hlediska tepelné techniky. Řada uživatelů i vysokoškolských pedagogů nás iniciovala, abychom tuto knihu přepracovali k úrovni roku 2006 s respektováním harmonizace jak norem, tak i předpisů a současně ji doplnili o samostatnou kapitolu zabývající se velice frekventovanou problematikou, a sice zásadami navrhování objektů s nízkou potřebou energie (nízkoenergetických, pasivních, respektive nulových domů). Vzhledem k uvedenému programu publikace a zejména z důvodu současných možností byl nově sestaven i autorský kolektiv, jehož odborná erudice pokrývá celou řešenou problematiku. Jednotlivé kapitoly zpracovali: Úvod kap. 1 kap. 2 kap. 3 kap. 4 kap. 5 kap. 6 kap. 7 prof. Ing. Jiří Vaverka, DrSc. prof. Ing. Jiří Vaverka, DrSc. doc. Ing. Miloslav Meixner, CSc. doc. Ing. Jiří Hirš, CSc. doc. Ing. Jiří Hirš, CSc. prof. Ing. Jiří Vaverka, DrSc. prof. Ing. Jiří Vaverka, DrSc., doc. Ing. Jiří Hirš, CSc. doc. Ing. Miloslav Meixner, CSc.

16 kap. 8 kap. 9 kap. 10 kap. 11 kap. 12 kap. 13 kap. 14 kap. 15 kap. 16 kap. 17 kap. 18 prof. Ing. Jiří Vaverka, DrSc., Ing. Iveta Skotnicová, Ph.D. prof. Ing. Jiří Vaverka, DrSc., Ing. Iveta Skotnicová, Ph.D. Ing. Iveta Skotnicová, PhD. prof. Ing. Jiří Vaverka, DrSc., Ing. Iveta Skotnicová, Ph.D. prof. Ing. Jiří Vaverka, DrSc., Ing. Iveta Skotnicová, Ph.D. prof. Ing. Jiří Vaverka, DrSc. prof. Ing. Jiří Vaverka, DrSc., Ing. Iveta Skotnicová, Ph.D. doc. Ing. Jiří Hirš, CSc. doc. Ing. Jaroslav Solař, Ph.D., prof. Ing. Jiří Vaverka, DrSc. Ing. Vladan Panovec, doc. Ing. Jiří Hirš, CSc. Ing. Al Hajar Nizar, doc. Ing. Mikuláš Bobík, Ph.D. Úvodní kapitoly, rejstřík a koordinaci včetně CD, které je přílohou publikace zpracoval ve spolupráci s Ing. Ivetou Skotnicovou, Ph.D. prof. Ing. Jiří Vaverka, DrSc. prof. Ing. Jiří Vaverka, DrSc., vedoucí autorského kolektivu

ÚVOD Jedním z oborů, které výrazně ovlivňují návrh základních prvků objektů pozemního stavitelství bytového, občanského, průmyslového, příp. i zemědělského charakteru, jež jsou převážně součástí sídelního útvaru, je stavební fyzika. Zmíníme se nejprve o jejím vzniku, současnosti a vývoji. Přestože stavební fyzika v minulosti jako samostatný obor neexistovala, u většiny staveb, ať již užitkového, historického nebo kulturního charakteru, byla využívána jak při architektonicko-hmotovém členění, tak v dispozičním řešení. Dominující byly disciplíny prostorové a stavební akustiky. V oblasti tepelné a světelné pohody se objekty parametricky řešily podle požadavků doby, ve které byly realizovány. Vědní obor stavební fyzika lze rozdělit do následujících základních disciplín: tepelná technika, akustika, osvětlení a insolace. Schéma členění oboru stavební fyzika STAVEBNÍ FYZIKA TEPELNÁ TECHNIKA AKUSTIKA OSVĚTLENÍ OSLUNĚNÍ Všechny čtyři disciplíny tvoří vzájemný komplex, který významně ovlivňuje nejen energetickou náročnost objektu, ale zejména jeho interiérovou pohodu při bydlení i v pracovním procesu. Optimální řešení prostoru vyžaduje znalost základních parametrů všech výše uvedených disciplín, ale především citlivý přístup při konstrukčním řešení stavby, aby nedošlo ke zdůraznění jedné disciplíny na úkor druhé. Jak již z názvu vyplývá, obor stavební fyziky je kombinací zákonů fyziky a aplikačního oboru stavebních konstrukcí pozemního stavitelství, přičemž se respektují i doplňkové předměty z oboru technického zařízení budov, statiky atd. Stavební fyzika se zabývá disciplínami tepelné techniky, akustiky, osvětlení a insolace. Publikace Stavební fyzika 1 Akustika urbanistická, stavební a prostorová, vydaná v roce

18 Úvod STAVEBNÍ FYZIKA TEPELNÁ TECHNIKA AKUSTIKA OSVĚTLENÍ SOUČINITEL PROSTUPU TEPLA U PROSTOROVÁ URBANISTICKÁ STAVEBNÍ DENNÍ POVRCHOVÁ TEPLOTA si LINEÁRNÍ A BODOVÝ ČINITEL PROSTUPU TEPLA k j GEOMETRICKÁ UMĚLÉ ŠÍŘENÍ VZDUCHU KONSTRUKCÍ A BUDOVOU (ilv, n) VLNOVÁ SDRUŽENÉ POKLES DOTYKOVÉ TEPLOTY PODLAHY STATISTICKÁ ŠÍŘENÍ VLHKOSTI KONSTRUKCÍ Mc,a, Mev,a TEPELNÁ STABILITA MÍSTNOSTÍ ZIMNÍ v (t) LETNÍ ai,max ai,max PRŮMĚRNÝ SOUČINITEL PROSTUPU TEPLA Uem OSLUNĚNÍ

Úvod 19 1998, problematiku akustiky komplexně zpracovala a v současné době se nepředpokládá její inovace. Náplň ostatních disciplin je možné charakterizovat následovně: Tepelná technika patří do souboru disciplín, které nazýváme technicko-fyzikální navrhování konstrukcí budov. To znamená, že navržené obvodové i vnitřní, horizontální i vertikální konstrukce musí zabezpečit tepelnou pohodu vnitřního prostředí se zřetelem k vnějším klimatickým podmínkám a současně respektovat požadované teplotní a vlhkostní parametry. Osvětlení a insolace jsou disciplíny, které významně ovlivňují interiérovou pohodu a mají přímou vazbu na energetickou náročnost objektu. Le Courbusier považoval světlo za jeden ze základních stavebních parametrů a na počátku třicátých let formuloval jeho význam takto: Historie architektury je staletí starý boj o světlo boj o okno. Z velkého schematu je patrný obsah jednotlivých disciplín oboru stavební fyzika, jež se významně podílejí na hmotovém řešení objektu a zejména na komplexním zabezpečení interiérového komfortu. Disciplína stavební tepelná technika je ve schématu členěna na jednotlivé kriteriální požadavky v současné úrovni normativní a předpisové legislativy. V současné době, která přináší ekologické i další problémy, je tento obor ve vyspělých zemích považován za významný nejen ve fázi návrhu nových objektů, ale i při rekonstrukcích novodobých a také historických objektů. Je samozřejmé, že se dnes při aplikaci stavební fyziky používá výpočetní technika jak při výpočtech, tak i v grafickém znázornění návrhu. Při navrhování budov a jejich částí je třeba dbát optimálního naplnění řady požadavků, které přispívají jak k tvorbě kvalitního prostředí v interiérech budov, tak k zajištění nízké provozní energetické náročnosti a přijatelné zátěže životního prostředí v lokálním, regionálním a globálním měřítku, a to po celý životní cyklus budovy. Při analýze požadavků udržitelného rozvoje nutně konstatujeme enormní podíl budov (jako celku) na zatížení životního prostředí. Energie potřebná na jejich provoz tvoří ve vyspělých zemích 30 40 % celkové spotřeby energie s odpovídající produkcí škodlivin, včetně podílu na skleníkovém efektu a poškozování ozónové vrstvy. Předložená publikace se zabývá základními problémy oboru stavební fyziky, zaměřuje se na disciplínu stavební tepelné techniky. Sehrává aktuální roli nejen při architektonickohmotovém návrhu objektů, ale zejména při návrhu dispozičního řešení objektů s ohledem na zajištění a případné zkvalitnění užitkových parametrů stavby. Obsahuje přímou vazbu na zabezpečení hygienických požadavků interiéru i exteriéru a současně zohledňuje optimální ekologicko-ekonomické dimenze navrhovaného nebo posuzovaného prostoru. To byly vstupní předpoklady při zpracování publikace; tato práce si předsevzala za další cíl sloužit nejen jako učební pomůcka při studiu stavební fyziky na vysokých školách, ale i jako pomůcka projektová, respektive realizační. Svým obsahem, zejména exaktními vztahy a nomogramovými pomůckami uplatněnými na konkrétních příkladech, dále přehledy aktuálně vyráběných materiálů i nových konstrukčních řešení horizontálních a vertikálních prvků, předkládá uživateli postup výpočtu při návrhu a posouzení konstrukčního prvku, prostoru a objektu z hlediska tepelné techniky. Nová samostatná kapitola zabývající se budovami s nízkou energetickou náročností rozšiřuje knihu o současně progresivní a velmi aktuální problematiku týkající se metodiky a navrhování těchto objektů, především ve vztahu k energetické minimalizaci nákladů na provoz při současném respektování interiérové pohody a akceptace vnějších klimatických podmínek. Cílem autorů je tedy nejen seznámit uživatele se základními výpočtovými a normovými materiálovými podklady, ale i předložit

20 Úvod vhodné metodické, grafické a aplikační principy pro operativní použití jak v návrhové, tak i posuzovací etapě řešení předloženého problému. Při zpracování byly respektovány všechny nové evropské a novelizované tuzemské normy, nová konstrukčně-technická řešení i materiály.