BH059 Tepelná technika budov Ing. Danuše Čuprová, CSc. Ing. Sylva Bantová, Ph.D. Výpočet součinitele prostupu okna Lineární a bodový činitel prostupu tepla Nejnižší vnitřní povrchová teplota konstrukce Teplotní faktor vnitřního povrchu Početní a grafické řešení průběhu teplot Přibližné výpočty hodnoty U nehomogenních konstrukcí Přednáška č. 2
Požadované a doporučené hodnoty U N pro budovy spřevažující návrhovou vnitřní teplotou θ im v intervalu 18 až 22 C. - vybrané hodnoty z ČSN 73 0540-2:2011 Stavby pro bydlení Druh konstrukce Stěna vnější Požadované Hodnoty U N,20 Součinitel prostupu tepla[ W(/m 2. K) ] Doporučené Doporučené Hodnoty hodnoty pro U rec,20 pavní budovy U pas,20 těžká 0,25 0,30 lehká 0,20 0,18 až 0,12 Střecha strmá se sklonem nad 45 včetně 0,30 0,20 0,18 až 0,12 Střecha plochá a šikmá se sklonem do 45 včetně 0,24 0,16 0,15 až 0,10 Strop s podlahou nad venkovním prostorem 0,24 0,16 0,15 až 0,10 Podlaha a stěna vytápěného prostoru přilehlá k zemině Výplň otvoru ve vnější stěně a strmé střeše, z vytápěného prostoru do vnějšího prostředí Šikmá výplň otvoru, se sklonem do 45, z vytápěného prostoru do vnějšího prostředí Dveřní výplň otvoru z vytápěného prostoru do vnějšího prostředí (včetně rámu) 0,30 0,22 až 0,15 0,45 1,5 1,2 0,8 až 0,6 1,4 1,1 0,9 1,7 1,2 0,9
Součinitel prostupu tepla U okna Součinitel prostupu tepla U w výplně otvoru se stanovuje včetně vlivu rámů. POZOR: výrobcem deklarovaná hodnota U w se vztahuje většinou na rozměr okna 1,23 x 1,46 m (měřený vzorek)!!! Výpočet U w pro skutečný rozměr a členění okna se provádí dle ČSN EN ISO 10777 1 Tepelné chování oken, dveří, okenic Výpočet součinitele prostupu tepla Část 1: Zjednodušená metoda Pro hodnocení U em nutno vypočítat: A g -celková plocha zasklení [m 2 ] A f -celková plocha rámu [m 2 ] U g -součinitel prostupu tepla zasklení [W.m -2.K -1 ] U f - součinitel prostupu tepla rámu [W.m -2.K -1 ] l g - viditelný obvod zasklení [m] Ψ g -lineární činitel prostupu tepla způsobený kombinovanými tepelnými vlivy zasklení, distančního rámečku a rámu [W.m -1.K -1 ]
Lineární činitel prostupu tepla pro různé typy zasklení Ψg
Lineární a bodový činitel prostupu tepla Veličiny, které charakterizují tepelně technické vlastnosti dvourozměrných a trojrozměrných tepelných vazeb. V případech, kdy není návrhem i provedením zaručeno, že působení tepelných vazeb mezi konstrukcemi je menší než 5% nejnižšího součinitele prostupu tepla navazujících konstrukcí, pak se musí hodnotit požadované normové hodnoty lineárního a bodového činitele prostupu tepla v těchto stycích. Souhrnné působení tepelných vazeb je menší než 5% většinou tehdy, když hlavní tepelně izolační vrstva ve stycích mezi konstrukcemi navazuje souvisle, nemá výrazná zeslabení tloušťky a neprocházejí jí vodivější prvky ZAJIŠTĚNO VHODNÝM NÁVRHEM. Ψ Ψ N [W/ (m.k)] χ χ N [W/ K] lineární činitel prostupu tepla bodový činitel prostupu tepla
Lineární činitel prostupu tepla stanovený dle ČSN EN ISO 10211-1, ČSN EN ISO 10211-2, ČSN EN ISO 14683, ČSN EN ISO 13370 Typ lineární tepelné vazby 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. Požadované hodnoty Ψ N Doporučené hodnoty Ψ rec pro pav. bud. Ψ pas Lineární činitel prostupu tepla W/(m.K) 0,20 0,10 0,05 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 Průnik tyčové konstrukce (sloupy, nosníky, konzoly) vnější stěnou nebo střechou 0,10 0,03 0,01 0,30 0,10 0,02 Bodový činitel prostupu tepla χ j W/K 0,40 0,10 0,02
Nejnižší vnitřní povrch. teplota kce Nejnižší vnitřní povrchová teplota a teplotní faktor vnitřního povrchu se používají při hodnocení rizika kondenzace vodní páry a výskytu plísní na vnitřním povrchu stavební konstrukce. Stanovení nejnižší vnitřní povrchové teploty nezbytné pro hodnocení rizika růstu plísní a vzniku povrchové kondenzace za ustáleného teplotního stavu. (nestačí určit jen v ploše, ale také v kritických detlechkonstrukcí!!!!!!!). Stanovení průběhu teplot uvnitř konstrukce je potřebné pro hodnocení z hlediska kondenzace vodní páry uvnitř konstrukce. Výpočet vnitřnípovrchovéteploty θ θ ( θ θ ) = θ ξ ( θ ) = θe + f Rm e Rm θe f Rm průměrný teplotní faktor vnitřního povrchu [-]; ξ Rm průměrný poměrný teplotní rozdíl vnitřního povrchu [-].
f R ( θ θ e ) ( θ θ ) e R R ( θ θ ) = f R ( θ θ ) = = 1 ξ, ξ = 1 e θ θ θ e návrhová teplota vnitřního vzduchu [ C] vnitřní povrchová teplota [ C] návrhová teplota venkovního vzduchu v zimním období [ C] Výpočet vnitřnípovrchovéteploty θ jednorozměrné šíření tepla (v ploše) θ = ( θ ) θe f Rm θe θ = θ U R ( θ θ ) R tepelný odpor při přestupu tepla na vnitřní straně konstrukce, pro výpočet vnitřní povrchové teploty se uvažuje zvýšená hodnota, tj. R = 0,25 m 2.K.W -1 pro neprůsvitné konstrukce (na straně bezpečnosti, nejméně příznivý případ v koutech nebo za nábytkem). R = 0,13 m 2.K.W -1 pro výplně otvorů. e
Teplotní faktor vnitřního povrchu Vnitřnípovrchovouteplotu θ hodnotíme od roku 2007 v poměrném tvaru jako teplotnífaktorvnitřníhopovrchuf R. Požadavky na teplotní faktor jsou stanoveny pro: neprůsvitné (stavební) konstrukce kritérium: VYLOUČENÍ VZNIKU PLÍSNÍ; pro výplně otvorů (okna, dveře) kritérium: VYLOUČENÍ POVRCHOVÉ KONDENZACE VODNÍ PÁRY. Hranice vyloučení vzniku plísní kritická relativní vlhkost těsně u vnitřního povrchu φ,cr = 80%. Hranice vyloučení povrchové kondenzace (orosování) kritická relativní vlhkost těsně u vnitřního povrchu φ,cr = 100%.
Stavební konstrukce v prostorech s relativní vlhkostí vnitřního vzduchu φ i 60% musí vykazovat v každém místě teplotnífaktorvnitřníhopovrchuf R [-] f R f R, N f R teplotní faktor vnitřního povrchu [-], vyjadřuje vliv konstrukce a přestupů tepla v daném místě vnitřního povrchu na vnitřní povrchovou teplotu, hodnoty jsou uváděny s přesností na 0,005; f R, N = f R, cr f R,cr kritický teplotní faktor vnitřního povrchu [-]
Pro stavební konstrukce v prostorech s relativní vlhkostí vnitřního vzduchu s φ i většínež60% musí být buď: - splněn požadavek na teplotní faktor - nebo nesplnění tohoto požadavku, ale musí být při splnění požadované hodnoty U N zajištěno vyloučení rizika růstu plísní jiným způsobem (zajištěna bezchybná funkce konstrukce). Požadovaná hodnota U N vztahů: bereme nižší ze dvou hodnot dle následujících U N = U N, 20 e1 U w, N = 0,6 R ( θ θ w ) ( θ θ ) e
Kritický teplotní faktor vnitřního povrchu f R,cr, je hodnota při které bude relativní vlhkost na vnitřním povrchu dosahovat předepsaného maxima. f R, cr = 1 237,3 + 2,1 θ θ θ e 1 1,1 17,269 / ln ( ϕ / ϕ ) i, cr φ i návrhová relativní vlhkost vnitřního vzduchu [%]; φ,cr kritická vnitřní povrchová vlhkost [%], pro výplně otvorů = 100%, pro ostatní kce = 80%. relativní vlhkost vnitřního vzduchu pro stanovení požadavku na nejnižší vnitřní povrchovou teplotu konstrukce s bezpečnostní přirážkou 5 %: φ i, r = φ i + φ i %
Požadované hodnoty kritického teplotního faktoru vnitřního povrchu f R,cr pro návrhovou relativní vlhkost vnitřního vzduchu φ i = 50% se zohledněním bezpečnostní přirážky 5% dle ČSN 73 0540-2:2011 Konstrukce Výplň otvoru Návrhová Návrhová teplota venkovního vzduchu θ e [ C] teplota -13-14 -15-16 -17-18 -19-20 -21 vnitřního vzduchu θ Požadovaný kritický teplotní faktor vnitřního povrchu f R,cr 20 0,647 0,648 0,649 0,649 0,650 0,650 0,650 0,650 0,650 20,3 0,649 0,650 0,651 0,652 0,652 0,652 0,652 0,652 0,651 20,6 0,652 0,653 0,653 0,654 0,654 0,654 0,654 0,654 0,653 20,9 0,654 0,655 0,655 0,656 0,657 0,657 0,656 0,656 0,655 20 0,748 0,746 0,744 0,751 0,757 0,764 0,770 0,776 0,781 Stavební konstrukce 20,3 0,750 0,747 0,745 0,752 0,759 0,765 0,771 0,777 0,782 20,6 0,751 0,749 0,747 0,754 0,760 0,766 0,772 0,778 0,783 20,9 0,753 0,751 0,748 0,755 0,762 0,768 0,773 0,779 0,785 Tab.17 Kritický teplotní faktor vnitřního povrchu f R,cr pro návrhovou vlhkost vnitřního vzduchu ϕ i = 50% se zohledněním bezpečnostní vlhkostní přirážky ϕ i = 5%
Teplota odpovídající kritickému teplotnímu faktoru vnitřního povrchu f R,cr pro návrhovou relativní vlhkost vnitřního vzduchu φ i = 50% dle ČSN 73 0540-2:2011 Konstrukce Výplň otvoru Návrhová teplota vnitřního vzduchu θ Návrhová teplota venkovního vzduchu θ e [ C] -13-14 -15-16 -17-18 -19-20 -21 Teplota, odpovídající kritickému teplotnímu faktoru vnitřního povrchu f R,cr 20 8,35 8,03 7,72 7,36 7,05 6,70 6,35 6,00 5,65 20,3 8,61 8,30 7,98 7,67 7,32 6,97 6,62 6,28 5,89 20,6 8,91 8,59 8,25 7,94 7,59 7,24 6,90 6,55 6,16 20,9 9,17 8,86 8,51 8,21 7,86 7,52 7,17 6,79 6,44 20 11,68 11,36 11,04 11,02 11,02 11,02 11,02 11,02 11,02 Stavební konstrukce 20,3 11,98 11,62 11,30 11,30 11,30 11,30 11,30 11,30 11,30 20,6 12,23 11,92 11,59 11,58 11,58 11,58 11,58 11,58 11,58 20,9 12,53 12,21 11,96 11,96 11,96 11,96 11,96 11,96 11,96 Změna 1 k ČSN 73 0540 2 z r.2011, která vyšla v r. 2012 uvádí, že požadavky na teplotní faktor výplní otvorů jsou doporučené, nikoliv závazné.
Početní a graf. řešení průběhu teplot Určení průběhu teplot v konstrukci: přibližně Graficko početní metodou; přesněji Početní metodou. (Vztahy dle ČSN 73 0540-4:2005) POČETNÍ METODA θ x = θ ξ / R po dosazení ( 1 + R R ) ( θ θ ) ξ R x = θ θ θ θ e e do předešlého vztahu získáme θ x = θ -U. (R + R x ). (θ -θ e ) - hodnota R = 0,25 m 2.K.W -1 ; - hodnotu U je nutno přepočítat s touto hodnotou!!!
GRAFICKO POČETNÍ METODA θ x R x teplota části kce od vnitřního povrchu k místu x [ C] tepelný odpor části kce od vnitřního povrchu k místu x