Vplyv tepelných mostov na tepelné straty
Príspevok prezentuje originálnu metódu výpočtu ΔU hodnoty (zvýšenie súčiniteľa prechodu tepla vplyvom tepelných mostov) na reálnom bytovom dome. Bytový dom je realizovaný v rôznych variantoch riešenia, a to bez zateplenia obvodových stien a zo zateplením z vonkajšej a vnútornej strany, tak aby bolo možné sledovať tento vplyv na výslednú hodnotu ΔU.
Tepelné mosty a straty obytnej budovy v konštrukčnom systéme Ytong
Obrázok 1 – Posudzovaný bytový dom ALLEX
Tepelné straty obytných budov sa väčšinou počítajú zjednodušenými korelačnými metódami [6]. V týchto metódach sa vplyv tepelných mostov najčastejšie započítava paušálne, pomocou veličiny ΔU [W/(m2.K)]. Táto veličina sa odborne nazýva: „Zvýšenie súčiniteľa prechodu tepla vplyvom tepelných mostov“. Jej hodnoty sú v STN 73 0540-2 [6] uvedené paušálne. Napr. pre prípad murovaných konštrukcií je hodnota ΔU = 0,1 W/(m2.K), resp. pre prípad spojitej tepelnej izolácie na vonkajšom povrchu konštrukcie je ΔU = 0,05 W/(m2.K). Tieto dve hodnoty by mali zohľadniť vplyv tepelných mostov na tepelnú stratu prechodom tepla pre všetky možnosti realizácie obytnej budovy, teda aj pre prípad nezateplenej aj zateplenej obvodovej steny.
Cieľom tohto článku je ukázať na príklade reálneho bytového domu (obrázok 1) a použitím originálnej metódy výpočtu zvýšenia súčiniteľa prechodu tepla podľa Menďana [2], [3], aká je jeho skutočná hodnota a aký je reálny vplyv tepelných mostov na potrebu tepla na vykurovanie. Predmetnú budovu sme posudzovali v piatich variantoch, tak aby vo všetkých prípadoch bol zachovaný rovnaký tepelný odpor, resp. súčiniteľ prechodu tepla všetkých obalových konštrukcií. Rozdiely sa prejavovali v umiestnení tepelnej izolácie (bez, z vonkajšej alebo z vnútornej strany) a v polohe osadenia otvorových konštrukcií v obvodovej stene (pozri tabuľku 1).
Reklama
Xella CZ se značkou Ytong patří mezi společnosti, které se s předstihem zabývají požadavky, jež vyplývají z nové legislativy v oblasti energetických úspor.
Vzorová řešení vybraných stavebních detailů ze systému Ytong jsou navržena tak, aby efektivně využila jeho vlastností a doplňků z běžně dostupných materiálů a technologií. Všechny detaily jsou posouzeny z hlediska tepelněizolačních vlastností, vlhkostního režimu a hygienického kritéria, přičemž všechny tyto požadavky splňují. Zároveň mají všechny detaily velmi nízkou přídavnou tepelnou ztrátu pod hodnotou 0,1 (W/(m . K)).
| Variant | Poloha tepelnej izolácie obvodovej steny | Hrúbka tepelnej izolácie [m] | λ tepelnej izolácie [W/(m.K)] | Hrúbka muriva [m] | λ muriva [W/(m.K)] | Tepelný odpor steny [m2.K/W] | Poloha otvorových konštrukcií |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | bez tepelnej izolácie | – | – | 0,375 | 0,1040 | 3,606 | a)  |
| 2 | tepelná izolácia z vonkajšej strany | 0,075 | 0,04 | 0,300 | 0,1733 | 3,606 | a)  |
| 3 | tepelná izolácia z vonkajšej strany | 0,075 | 0,04 | 0,300 | 0,1733 | 3,606 | b)  |
| 4 | tepelná izolácia z vonkajšej strany | 0,075 | 0,04 | 0,300 | 0,1733 | 3,606 | c)  |
| 5 | tepelná izolácia z vnútornej strany | 0,075 | 0,04 | 0,300 | 0,1733 | 3,606 | a)  |
|
a) poloha otvorových konštrukcií v strede steny b) poloha otvorových konštrukcií zalícovaných s vnútorným okrajom tepelnej izolácie c) poloha otvorových konštrukcií v tepelnej izolácii | |||||||
Obrázok 2 – Zobrazenie modelovaných výsekov obvodovej steny v pôdoryse II. NP
Obrázok 3 – Príklady vymodelovaných zvislých úsekov v programe AREA 2008 (var. 01-05)
Základný opis budovy a výpočtovej metódy
Na výpočet a analýzu tepelných strát bol zvolený štvorpodlažný bytový dom ALLEX [1], navrhnutý v konštrukčnom systéme YTONG. Posudzovaný bytový dom je objekt bez suterénu so štyrmi obytnými podlažiami. Objekt má šikmú strechu, avšak samotný podkrovný priestor nie je využitý na bývanie. Výpočet hodnoty ΔU (zvýšenie súčiniteľa prechodu tepla vplyvom tepelných mostov) bol realizovaný použitím výpočtovej metódy podľa Menďana [2], [3]. Táto metóda je založená na princípe modelovania 2D výsekov celej budovy (obrázok 2 a 3) vhodným počítačovým programom (AREA 2008) na riešenie dvojrozmerného teplotného poľa a následného spočítania lineárnych tepelných vodivostí (priepustností) L2D [W/(m.K)] všetkých výsekov. Lineárne tepelné vodivosti detailov, ktoré sa nezohľadnia v modelovaných výsekoch budovy (podlaha na teréne a detaily, ktoré vychádzajú z pôdorysu) sa započítajú hodnotou Ψ [W/(m.K)], teda lineárnym stratovým súčiniteľom. Spočítaním všetkých lineárnych tepelných vodivostí sa vypočíta tepelná vodivosť (priepustnosť) celej budovy. Pred samotným výpočtom je potrebné budovu rozdeliť na charakteristické výseky (obrázok 2), a to zvislé a horizontálne. Výseky sa vytvoria tak, že sa vymodeluje každá rozdielna časť po výške budovy (obrázok 3). Podobne sa postupuje aj pri horizontálnych častiach, kde sa modelujú výseky po dĺžke. Podlaha a časť budovy priľahlá k zemine sa modeluje samostatne. Vplyv deformovaného teplotného poľa v styku podlahy a obvodovej steny sa započíta hodnotou Ψ [W/(m.K)]. Detaily, ktoré sa nemôžu zohľadniť vo vymodelovaných výsekoch sa tiež zohľadnia samostatne hodnotou Ψ [W/(m.K)]
Výsledné hodnoty ΔU pre všetky varianty riešenia bytového domu sú uvedené v tabuľke 2.
| Variant | Vypočítaná presná hodnota ΔU [W/(m2.K)] | Paušálna hodnota ΔU [W/(m2.K)] |
|---|---|---|
| 1 | 0,02 | 0,10 |
| 2 | 0,03 | 0,05 |
| 3 | 0,02 | 0,05 |
| 4 | 0,01 | 0,05 |
| 5 | 0,04 | 0,10 |
Záver
Porovnaním presných a paušálnych hodnôt zvýšenia súčiniteľa prechodu tepla vplyvom tepelných mostov ΔU pre všetky varianty riešenia bytového domu je možné konštatovať značný pokles vypočítaných ΔU hodnoty vzhľadom na paušálne hodnoty obzvlášť pri prvom a poslednom variante riešenia bytového domu.
Ďalšie podrobnejšie informácie o výpočtu hodnoty zvýšenia súčiniteľa prechodu tepla vplyvom tepelných mostov originálnou výpočtovou metodou nájdete tu.
Konstrukční detaily pro domy s velmi nízkou spotřebou energie
Poznámka
Všetky výpočty muriva boli spracované pre výpočtové hodnoty výrobkov YTONG vyrábaných do roku 2012. Výpočtové hodnoty boli stanovené prepočtom z deklarovaných hodnôt tvárnic YTONG vo vysušenom stave pre výpočtovú hmotnostnú vlhkosť u = 0,045 stanovenú podľa STN EN 12524. Výpočtová hodnota sučiniteľa tepelnej vodivosti λU bola stanovene podľa STN EN 1745 podľa metodiky vypočtu EN ISO 10456. Faktor pre transformáciu vlhkosti vypočítaný touto metodikou Fm = 1,20.
V súčasnosti majú výrobky YTONG na základe technologických zmien zlepšené hodnoty sučiniteľa tepelnej vodivosti vo vysušenom stave λdry a na prepočet na výpočtovú hodnotu λU výrobca používa transformačný vlhkostný faktor Fm = 1,05 stanovený Certifikačným orgánom 3048 – CSI a.s. v Prahe.
Literatúra a podklady
- [1] Mihál, M., Michalík, M., Selep, J.: Štúdia architektonicko-stavebného riešenia bytového domu ALLEX, Bratislava 2011,
- [2] Menďan, R.: Výpočet hodnoty zvýšenia súčiniteľa prechodu tepla vplyvom tepelných mostov originálnou výpočtovou metódou (I. časť). Almanach znalca Bratislava 2012,
- [3] Menďan, R.: Výpočet hodnoty zvýšenia súčiniteľa prechodu tepla vplyvom tepelných mostov originálnou výpočtovou metódou (II. časť). Almanach znalca Bratislava 2013,
- [4] Menďan, R., Pavčeková, M., Jarošová D., Bartoňová, S.: Tepelnotechnický posudok bytového domu ALLEX. Bratislava 2011,
- [5] Hriagyelová, A.: Presný výpočet zvýšenia súčiniteľa prechodu tepla originálnou metódou. Práca ŠVK, SVF STU Bratislava 2011. Vedúci práce: Menďan, R.,
- [6] STN 73 0540-2 – Tepelná ochrana budov. Tepelnotechnické vlastnosti stavebných konštrukcií a budov. Časť 2: Funkčné požiadavky. SÚTN 2012,
- [7] Počítačový program Area 2008 – Program na riešenie dvojrozmerného stacionárneho poľa teplôt a čiastočných tlakov vodnej pary (autor: Doc. Dr. Ing. Z. Svoboda).
V článku je popsáno řešení výpočtu zohlednění vodorovných tepelných vazeb způsobem, kdy je modelován celý objekt po své výšce. Toto řešení je jistě jedním z možných a může jít o mezistupeň mezi výpočtem vlivu jednotlivých tepelných vazeb vyjádřením lineárního činitele prostupu tepla a výpočtem celého objektu s respektováním trojrozměrného vedení tepla. Je však nutné si uvědomit, že čím je řešený model větší, tím geometricky rostou nároky na výpočtový program a i výkon počítače, neboť vždy se bude jednat o výpočet soustavy rovnic popisujících teplotní pole.
