Přepočet deklarovaných hodnot součinitele tepelné vodivosti na hodnoty výpočtové podle ČSN EN ISO 10 456.
Hlavním kritériem na obalové konstrukce je součinitel prostupu tepla U [W/(m².K)], který je uvedený v normě ČSN 73 0540 - 2 [1] jako maximální hodnota. Proto všechny konstrukce tepelněizolačního systému (obvodové stěny, střechy, okna apod.) musí být nižší, než je uvedená maximální hodnota součinitele prostupu tepla U pro danou kategorii konstrukce.
Jelikož součinitel prostupu tepla U je přímo závislý od základní charakteristiky tepelněizolačních materiálů, t.j. součinitele tepelné vodivosti. Výrobci tepelněizolačních materiálů uvádí jeho deklarovanou hodnotu λd, proto je důležité správné určení návrhové hodnoty součinitele tepelné vodivosti λ.
Současný stav
Pro stanovení návrhové hodnoty součinitele tepelné vodivosti λu z deklarované hodnoty λd pro tepelněizolační materiály na bázi minerálních vláken se využívají tři způsoby:
Stanovení návrhové hodnoty součinitele tepelné vodivosti λu prostřednictvím normy ČSN 73 0540 - 3, tabulky A.1 Na základě objemové hmotnosti výrobku ρ, typu výrobku (zda se jedná o skelnou nebo kamennou vatu vyrobenou před nebo roce 2003) se určí návrhová hodnota součinitele tepelné vodivosti λu. Tento způsob určení není korektní, protože mnoho moderních výrobků se v tabulce A.1 nenachází a tabulka platí pouze pro starší materiály. Tím pádem je určení návrhové hodnoty součinitele tepelné vodivosti λu značně nepřesné. Rovněž je potřebná znalost dalších mechanických vlastností tepelněizolačního materiálu, které nejsou vždy k dispozici. Hlavním kritériem se tedy nestává základní tepelněizolační vlastnost materiálu, jakou je deklarovaná hodnota součinitele tepelné vodivosti λd, ale jeho objemová hmotnost ρ. Návrhová hodnota součinitele tepelné vodivosti λu je nadhodnocená na stranu bezpečnosti někdy i více než o 30%, čímž se návrh stává neekonomický, protože je zapotřebí až o třetinu větší tloušťka materiálu.
Stanovení návrhové hodnoty součinitele tepelné vodivosti λu prostřednictvím paušálního navýšení jeho deklarované hodnoty λd o 10 až 15% na základě empirických znalostí, zohledňující adaptaci materiálu na podmínky zabudování a prostředí. Tento návrh se sice odvíjí od deklarované hodnoty součinitele tepelné vodivosti λd a je také adekvátní metodou k určení jeho návrhové hodnoty λu, avšak projektant není krytý standardizovaným výpočtem a postupem.
Stanovení návrhové hodnoty součinitele tepelné vodivosti λu prostřednictvím přepočtu podle normy ČSN EN ISO 10 456. Takto stanovená návrhová hodnota součinitele tepelné vodivosti λu zohledňuje vliv teploty, vlhkosti prostředí, stárnutí výrobku a je dobrou aproximací reálného stavu, což potvrzuje i průměrné zvýšení deklarované hodnoty součinitele tepelné vodivosti o cca 11 až 15%. Také se jedná o standardizovaný výpočet, což poskytuje i potřebné krytí pro projektanty.
Stanovení návrhových hodnot součinitele tepelné vodivosti λu podle normy ČSN EN ISO 10 456
Přepočet deklarované hodnoty součinitele tepelné vodivosti λd na jeho návrhovou hodnotu λu dle ČSN EN ISO 10 456 je založen na převodních faktorech stárnutí, teploty, vlhkosti jako:
kde představuje:
λ - návrhová hodnota součinitele tepelné vodivosti [W/(m.K)];
λd - deklarovaná hodnota součinitele tepelné vodivosti [W/(m.K)];
Fa - převodní faktor stárnutí (-);
FT - převodní teplotní faktor (-);
Fm - převodní vlhkostní faktor (-).
Na základě výše uvedených skutečností jsme pro projektanty prostřednictvím postupu uvedeného v normě ČSN EN ISO 10 456 vytvořili přepočet deklarovaných hodnot součinitelů tepelné vodivosti λd materiálů na bázi minerálních vláken na jejich návrhové hodnoty součinitele tepelné vodivosti λu.
Finální verze tabulky návrhových hodnot součinitele tepelné vodivosti je vytvořena z maximálních návrhových hodnot součinitelů tepelné vodivosti určených pro období chlazení a vytápění. Jedná se o maximální zjednodušení, které je zároveň nejvíce na straně bezpečnosti výpočtu, vzhledem k zvýšení součinitele tepelné vodivosti.
Průměrné navýšení deklarované hodnoty součinitele tepelné vodivosti dosahuje 14,6%.
Návrhovou hodnotu součinitele tepelné vodivosti vyplývající z tabulky je možné bezpečně použít pro budovy s okrajovými podmínkami podle obrázku 1.
Do těchto okrajových podmínek spadají druhy místností dle ČSN 73 540 - 3, tabulky I.1:
Tabulka 1: deklarované hodnoty součinitele tepelné vodivosti λd a návrhovými hodnotami součinitele tepelné vodivosti λu dle ČSN EN ISO 10 456.
Obrázek 1: Schéma okrajových podmínek pro návrh konstrukcí budovy
Obytné budovy:
obývací místnosti (obývací pokoje, ložnice, jídelny, jídelny s kuchyňským koutem, pracovny, dětské pokoje a jiné),
kuchyně,
koupelny, záchody,
vytápěné vedlejší místnosti (předsíně, chodby, atd.),
vytápěná schodiště.
Administrativní budovy:
kanceláře, čekárny, zasedací síně, jídelny,
vytápěné vedlejší místnosti (chodby, hlavní schodiště, záchody a jiné),
vytápěné vedlejší schodiště,
haly, místnosti s přepážkami.
Školní budovy:
učebny, kreslírny, rýsovny, kabinety, laboratoře, jídelny,
učební dílny,
tělocvičny,
šatny u tělocvičen,
vytápěné vedlejší místnosti (chodby, schodiště, záchody, šatny jen pro svrchní oděv a jiné).
Mateřské školy, jesle:
učebny, herny, lehárny,
šatny pro děti.
Budovy nemocnic a zdravotnických zařízení:
čekárny, chodby, WC,
předsíně, chodby, schodiště, záchody,
služební místnosti,
sklady léků,
sklady.
Hotely a restaurace:
kavárny, jídelny,
pokoje pro hosty,
hotelové haly, zasedací místnosti, sály,
vedlejší místnosti (hlavní schodiště, chodby, záchody a jiné),
vedlejší schodiště.
Obchodní stavby:
prodejní místnosti všeobecně,
kanceláře,
vytápěné vedlejší místnosti (chodby, záchody a jiné),
vytápěná schodiště,
prodej trvanlivých potravin.
Koleje a ubytovny:
Pokoje, hovorny, společenské místnosti,
Společná noclehárna.
Divadla, kina, koncertní sály a jiné kulturní místnosti:
hlediště a sály včetně přilehlých prostorů,
chodby, schodiště, záchody,
kancelářské místnosti,
výstavní sály, depozitáře.
Přičemž obecně platí, že při výpočtech šíření tepla, vlhkosti a vzduchu konstrukcemi budov se počítá s teplotou vnitřního vzduchu θai. Ve vnitřních prostorech s dlouhodobým pobytem lidí se v zimním období počítá teplota vnitřního vzduchu θai = 20 ° C a relativní vlhkost vnitřního vzduchu φi = 50%, pokud se neuvádí jinak. Ve vnitřních prostorách budov s účinnou tepelnou ochranou obvodových konstrukcí dle ČSN 73 0540- 2 orientačně platí θi ≈ θai [3].
Zdroje:
[1] ČSN 73 0540 - 2 Tepelná ochrana budov - Část 2: Požadavky., 2011
[2] ČSN EN ISO 10 456 Stavební materiály a výrobky - Tepelně vlhkostní vlastnosti - Tabelované návrhové hodnoty a postupy pro stanovení deklarovaných a návrhových tepelných hodnot (ISO 10456: 2007), 2009.
[3] ČSN 73 0540 – 3 Tepelná ochrana budov - Část 3: Návrhové hodnoty veličin, 2005.
[4] Eurima, „European Insulation Manufactures Association,“ Eurima, 2016. [Online].
[5] I. Institute, „Insulation Institute,“ 2017. [Online].
.
[6] AVMI, „Asociácia výrobcov minerálnej izolácie,“ 2019. [Online].
[7] M. Jerman a R. Černý, „Effect of moisture content on heat and moistur transport and storage properties of thermal insulation materials,“ Energy and Buildings, %1. vyd.53, pp. 39-46, 2012.
[8] S. Roels, J. Carmeliet, H. Hens, O. Adan, H. Brocken, R. Černý, Z. Pavlík, C. Hall, K. Kumaran, L. Pel a R. Plagge, „Interlaboratory comparison of hygric properties of porous building materials,“ Journal of Thermal Envelope and Building Science, %1. vyd.27, pp. 307-325, 2004.
[9] F. Björk a T. Vrána, „Frost formation and condensation in stone–wool insulations,“ Construction and Building Materials, %1. vyd.23, pp. 1775-1787, 2009.
[10] F. Björk a T. Enochsson, „Properties of thermal insulation materials during extreme environment changes,“ Construction and Building Materials, %1. vyd.23, p. 2189–2195, 2009.
[11] ČSN 73 0540 – 1 Tepelná ochrana budov - Část 1: Terminologie, 2005