SOFTWAROVÁ PODPORA PŘI NAVRHOVÁNÍ STAVEB Ing. Jiří Teslík Tvorba vzdělávacího programu Dřevěné konstrukce a dřevostavby CZ.1.07/3.2.07/04.0082
OBSAH 1. ÚVOD 2. SOFTWAROVÁ PODPORA V POZEMNÍM STAVITELSTVÍ 3. ROZDĚLENÍ SOFTWAROVÝCH PROGRAMŮ 3.1. Programy pro tepelnou techniku 3.2. Programy pro navrhování a posuzování větraných vzduchových mezer 4. ZÁVĚR
1 ÚVOD V současné době se stává návrh staveb sofistikovaným oborem. Projektant v rámci projektové přípravy staveb musí zohlednit mnoho faktorů. Do hry vstupují požadavky požární ochrany, akustiky, tepelné techniky, kvality vnitřního prostředí, vzduchotěsnosti a to vše je nutno propojit s nároky architekta či investora. Finanční stránka stavby pak nutí projektanta používat v konstrukcích materiály, které jsou tam opravdu nutné a v takovém množství, aby konstrukce splnila požadované parametry. Protože konstrukce už většinou nemají rezervy, které by uměly zahladit drobné nedostatky, objevuje se často u novostaveb řada závad a poruch. Jejich příčinou mohou být chyby při realizaci stavby, ale také špatný návrh, nebo opomenutí projektanta daný problém řešit. Velkou pomocí jsou v rámci projektování staveb specializované softwary, které dokáží projektantům odpovědět, zdali danou konstrukci navrhli správně a umí ji posoudit, zdali vyhoví požadavků legislativy. 2 SOFTWAROVÁ PODPORA V POZEMNÍM STAVITELSTVÍ Specializované softwary se ve stavebnictví používají již řadu let zejména pro statické posouzení konstrukcí. V pozemním stavitelství se specializovaný software začal používat přibližně před 15. lety. Do současné doby už v praxi zdomácněl. Nicméně se stále najde mnoho projektantů, kteří o možnosti využívat softwarovou podporu nevědí, nebo ji z nějakého důvodu nepoužívají. Z osobních zkušeností ale vím, že pokud chci navrhovat konstrukce netypické, z netradičních materiálů, se složitějšími detaily a s různých materiálů, tak se bez posouzení navržených konstrukcí v softwarových programech se neobejdu. Každý aspoň trochu zkušený projektant umí navrhnout obvodový plášť objektu tak, aby vyhověl i bez podpory programů. Musí to být ale konstrukce klasická, u které už ze zkušeností víme, že funguje. Chceme-li, ale navrhovat a stavět neklasicky, pak jsou speciální programy nezastupitelným pomocníkem. Využití softwarové podpory je velmi vhodné, ne-li nutné zejména v oblasti navrhování dřevostaveb. Konstrukce z keramických bloků se zateplením umí ještě projektantům ledacos odpustit. U dřevostaveb je tomu však naopak. Dvojnásob to platí u dřevostaveb s difúzně otevřeným obvodovým pláštěm. Poruchy, které mohou být způsobeny nejen nekvalitní realizací, ale také špatným návrhem mají často u dřevostaveb závažné i fatální následky (Obr. 1, Obr. 2.). Velmi často se můžeme setkat s výstupy z programů v podobě energetických štítků budov. Pomocí specializovaných počítačových programů je možné vytvořit průkaz energetické náročnosti budovy (PENB) dle zákona č. 406/2000 Sb. a prováděcí vyhlášky č. 78/2013 Sb. Obr. 1: Ukázka napadení dřeva dřevokazným hmyzem (zdroj http://selfbuild.ie) Obr. 2: Napadení dřevěné konstrukce dřevokaznou houbou (zdroj http://selfbuild.ie)
3 ROZDĚLENÍ SOFTWAROVÝCH PROGRAMŮ Počítačové programy využívané pro návrh a posouzení stavebních konstrukcí můžeme rozdělit do několika kategorií. Na programy z oblasti tepelné techniky, tepelné stability interiérů, posuzování proudění vzduchu ve vzduchových mezerách, akustiky, programy pro výpočty koncentrace radonu a programy pro posouzení energetické náročnosti budov. 3.1. Programy pro tepelnou techniku Programy z oblasti tepelné techniky se nejčastěji využívají pro návrh a posouzení konstrukcí vzhledem k těmto kritériím: Součinitel prostupu tepla dle ČSN 73 5040-2 a ČSN EN ISO 6946 Součinitel prostupu tepla výplní otvorů dle ČSN EN ISO 10077-1 Nejnižší vnitřní povrchová teplota (teplotní faktor vnitřního povrchu) dle ČSN 73 0540-4 Nejnižší vnitřní povrchová teplota (teplotní faktor vnitřního povrchu) dle ČSN EN ISO 13788 Pokles dotykové teploty podlahy dle ČSN 73 0540-4 Zkondenzovaná vodní pára uvnitř konstrukce a roční bilance kondenzace a vypařování vodní páry uvnitř konstrukce dle ČSN EN ISO 13788 Zkondenzovaná vodní pára uvnitř konstrukce a roční bilance kondenzace a vypařování vodní páry uvnitř konstrukce dle ČSN 73 0540-4 Hmotnostní vlhkost dřevěných prvků v konstrukci pro vyhodnocení rizika biologického ohrožení zabudovaných dřevěných prvků Teplota a relativní vlhkost vzduchu na rozhraní jednotlivých vrstev skladby pro podrobné vyhodnocení rizika vlhkostních poruch (např. kondenzace nebo růst plísní nad podhledem nebo kondenzace na spodním líci uzavřené dvouplášťové střechy) Vysychání konstrukce dle ČSN EN ISO 13788 Dynamické parametry konstrukcí dle ČSN EN ISO 13786 Programy umí řešit 1D, 2D i 3D teplotní pole. Na našem trhu se můžeme setkat s programy TEPLO, AREA, CUBE 3D vytvořené doc. Dr. Ing. Zbyňkem Svobodou [1]. Další možností je využít programy Teptech1D, Teptech 2D, Teptech 3D firmy DEKTRADE [2]. Uvedené programy jsou schopny provést komplexní tepelně technické posouzení skladeb konstrukcí a výplní otvorů dle ČSN 73 0540-2 a dle STN 73 0540-2. Mohou také vytvořit protokol výpočtů součinitelů prostupu tepla konstrukcí, nutný například pro dotační program Nová zelená úsporám
Obr. 3: Ukázka modelace teplotního pole a rozložení vlhkosti 2D detailu dřevostavby, zpracováno v programu AREA 2011 doc. Dr. Ing. Zbyněk Svoboda, 2011 3.2. Programy pro navrhování a posuzování větraných vzduchových mezer Navrhování dvouplášťových střech (Obr. 4), provětrávaných fasád a dalších konstrukcí, pro jejichž správnou funkci je odvětrání vodních par nutností, není pro projektanty mnohdy jednoduché. Větraná vzduchová mezera musí zajistit spolehlivé odvětrání konstrukce a tím vyloučit nebezpečí kondenzace vodních par uvnitř vzduchové mezery nebo na povrchu ohraničujících vrstev. Projektanti, kteří již podobné konstrukce navrhovali, vědí, že vyřešit vše správně není jednoduché. Přirozené odvětrání konstrukce lze pojistit přidáním systému nuceného větrání. Vše by ale mělo fungovat i v případě, že dojde k poruše systému nuceného větrání například z důvodu odstávky elektrické energie. Základem správné funkce větrané vzduchové mezery je přirozené větrání, které probíhá v konstrukci za pomoci nasávacích a odsávacích otvorů. Obr. 4: Schéma dvouplášťové větrané ploché střechy Projektanti navrhují zejména velikost a rozmístění větracích otvorů. V odborné literatuře lze najít doporučené velikosti větracích otvorů a konstrukční zásady pro návrh. Správně fungující konstrukce by tedy měla odpovídat jak pro stránce normy "ČSN 731901 Navrhování střech", kde jsou dimenze ventilačních mezer doporučeny, tak po stránce "ČSN 730540 Tepelná ochrana budov, část 2 Požadavky, hlava 6 Šíření vlhkosti konstrukcí. U složitějších konstrukcí si však již s doporučenými hodnotami nevystačíme. Projektanti mohou pro návrh i posouzení větraných vzduchových mezer použít uživatelsky jednoduché počítačové programy, např. program MEZERA [1] nebo DUTINA [2]. Uvedené programy lze využít pro: Posouzení větrané vzduchové vrstvy dle ČSN 73 0540-2
Stanovení průběhu teploty ve větrané vzduchové vrstvě Stanovení průběhu relativní vlhkosti ve větrané vzduchové vrstvě Posouzení teplotní faktoru vnějšího pláště dvouplášťové konstrukce Obr. 5: uživatelské rozhraní programu MEZERA doc. Dr. Ing. Zbyněk Svoboda [1] 4 ZÁVĚR Využití softwarové podpory se stalo nedílnou součástí vytváření projektové dokumentace staveb. Specializované počítačové programy se vyžívají v praxi a také v rámci výuky na středních i vysokých stavebních školách. Jsou použitelné nejen v rámci projektování staveb, ale lze pomocí nich také posuzovat stávající konstrukce například v rámci vytváření technických posudků. Výhodou programů je jejich jednoduchost a naučit se s nimi pracovat není složité. LITERATURA [1] http://kcad.cz/cz/stavebni-fyzika/tepelna-technika/ [2] http://stavebni-fyzika.cz/programy/dutina