Tepelnětechnické řešení obvodových stěn s pěnovým polystyrenem

9.1 Úvod

Tradičně u nás byly prováděny obvodové stěny budov z masivních dřevěných trámů tlustých 15 až 25 cm. Tyto roubené stavby postupně s rozvojem měst nahrazovalo zdivo. Zpočátku převažovalo pro honosné stavby zdivo z kamene a pro chudší výstavbu zdivo z tzv. vepřovic, vzniklých prudkým vysušením nepálené hlíny vyztužené slámou. Mezi nimi se postupně prosadilo zdivo z plných pálených cihel, občas v kombinaci s kamenem. Tato zdiva se běžně omítala a jejich tloušťka se pohybovala od 30 do 80 cm, u spodních pater historických budov i více. V pohraničí bylo zdivo v ranném období kombinováno s dřevěnými sloupky a vzpěrami v tzv. hrázděném zdivu a často zde bylo prováděno tzv. režné zdivo z ostře pálených plných cihel bez omítek. Jako běžný standard se nakonec v našem klimatu k počátku 20. století ustálilo omítané zdivo z plných pálených cihel v tloušťce 45 cm.

Od počátku dvacátého století se rozvíjelo odlehčování obvodových konstrukcí se snahou zvýšit jejich tepelně izolační vlastnosti, popř. využít možností daných oddělením nosné konstrukce (skelety a nosné stěny). Ve zdivech jde jedním směrem vývoj pálených cihel jejich děrováním a vytvářením tvarovek, koncem století souběžně s výrazným vylehčením keramického střepu. Dalším směrem rozvoje zdiv jsou nové zdicí materiály z lehkých betonů – zejména v druhé polovině století se bouřlivě rozvíjí betony s lehčeným kamenivem (škvárobetony, struskobetony, keramzitbetony, expanditbetony, agloporitbetony, perlitbetony apod.) a pórovité betony – pórobetony (plynobetony a plynosilikáty, později nazývané pískové a popílkové pórobetony). Koncem století se z nich uplatňují zejména velmi lehké plné bloky z pórobetonu a těžší tvarovky z keramzitbetonu. Při zvyšování nároků na tepelnou izolaci obvodových stěn se po polovině dvacátého století začal hromadně používat pěnový polystyren.

Od poloviny století se také naplno rozvíjí obvodové konstrukce z větších prvků než jsou kusová zdiva – začíná éra prefabrikace a typizace, u nás provázená jednotvárností výstavby.

Na tradiční způsob výstavby navazuje tzv. těžká prefabrikace, nejprve blokopanelová, posléze modulová prefabrikace (těžké parapetní a meziokenní dílce) a nakonec celostěnové dílce, často zcela kompletované v panelárnách. Od jednovrstvých technologii se většinou postupně přešlo k vrstveným obvodovým panelům – tzv. sendvičům, ve kterých se osvědčil a téměř výhradně používal pěnový polystyren (tehdy značený PPS). V prvních typových vrstvených panelech se užívalo 40 mm PPS, v 70. letech se již uplatňovalo 60 mm PPS (v Praze výjimečně 50 mm PPS) a po revizi tepelně technických norem se po roce 1977 rozvíjely stavební soustavy s obvodovými stěnami s 80 mm PPS, výjimečně 100 mm PPS, někde však zůstaly zachovány obvodové stěny se 60 mm PPS. Největší rozmach tohoto způsobu stavění byl v osmdesátých a devadesátých letech minulého století. Po prudkém odklonu od typizace a prefabrikace po roce 1989 se po roce 2000 k prefabrikaci začíná stavebnictví opatrně vracet – na vyšší technologické úrovni, bez centrálně řízené typizace, s menšími sériemi prefabrikátů plnících individuální požadavky jednotlivých staveb a obvykle s prováděním tepelných izolací na stavbě formou vnějších tepelně izolačních (zateplovacích) systémů, nejčastěji kontaktních (ETICS) – podrobněji viz dále.

Příklady těchto již klasických konstrukcí uvádí tabulka 1 [22, doplněno].

Tabulka 1 – Orientační tepelně technické vlastnosti obvodových stěn [22, doplněno^*)]

Konstrukce a její tloušťka	Tepelný odpor R [m2·K/W]	Součinitel prostupu tepla U (dříve k) [W/(m2·K)]	Povrchová kondenzace
	Min. / Max.	Max. / Min.
Panel struskobetonový 240 mm Panel škvárobetonový 300 mm	0,30 / 0,37	2,13 / 1,85	Ano
Zdivo cihelné CP 300 mm Panel struskobetonový 300 mm	0,38 / 0,41÷0,49	1,82 / 1,74÷1,52	Ano
Panel křemelinový 200 mm Panel expanditbetonový 270 mm	0,42 / 0,53	1,70 / 1,43	Ne
Zdivo smíšené 600 mm Panel expanditbetonový 300 mm Panel keramzitbetonový 270 mm	0,45 / 0,53÷0,76	1,61 / 1,43÷1,08	Ne
Panel keramický jednovrstvý 300 mm Panel keramický dvouvrstvý 300 mm Zdivo cihelné CDK 375 mm Panel keramzitbetonový 300 mm	0,50 / 0,57÷0,85	1,49 / 1,35÷0,99	Ne
Zdivo cihelné CP 450 mm Zdivo cihelné CDm 375 mm Zdivo cihelné CD TÝN 300 mm Panel železobetonový s PPS 40 mm Panel keramzitbetonový 320 mm	0,55 / 0,58÷0,91	1,39 / 1,33÷0,93	Ne
Zdivo křemelina 250 mm Zdivo škvárobetonové 375 mm Zdivo cihelné CDK 450 mm	0,62 / 0,73÷0,80	1,27 / 1,11÷1,03	Ne
Zdivo cihelné CP 600 mm Panel železobetonový s PPS 60 mm	0,75 / 0,76÷1,09	1,09 / 1,08÷0,78	Ne
Zdivo porobetonové lehké 300 mm	0,82 / 0,99	1,01 / 0,86	Ne
Zdivo cihelné CD INA 375 mm	0,87 / 1,01	0,96 / 0,85	Ne
Zdivo cihelné CD IVA 450 mm Panel pórobetonový 250 mm	0,94 / 1,10	0,91 / 0,79	Ne
Panel železobetonový s PPS 80 mm	0,98 / 1,42	0,87 / 0,63	Ne
Panel pórobetonový 300 mm	1,11 / 1,66	0,78 / 0,55	Ne
Panel železobetonový s PPS 100 mm	1,20 / 1,75	0,73 / 0,52	Ne
Zdivo cihelné THERM 365 mm*)	2,50 / 3,00	0,37 / 0,32	Ne
Zdivo cihelné THERM 400 mm*)	2,65 / 3,60	0,35 / 0,26	Ne
Zdivo cihelné THERM 440 mm*)	2,95 / 3,95	0,32 / 0,24	Ne
Panel železobetonový s EPS-F 80 mm*)	2,05 / 2,15	0,45 / 0,43	Ne
Panel železobetonový s EPS-F 100 mm*)	2,55 / 2,70	0,37 / 0,35	Ne
Panel železobetonový s EPS-F 120 mm*)	3,05 / 3,20	0,31 / 0,30	Ne
Zdivo cihelné 240 P+D s EPS-F 120 mm*)	3,65 / 3,80	0,26 / 0,25	Ne

Poznámky k tabulce 1

1. Objemové hmotnosti, vlastnosti materiálů a detailní řešení konstrukcí (tepelné mosty) byly uvažovány podle projekčních a technologických zvyklostí i tehdy platných ČSN.
2. „Minimální“ tepelné odpory konstrukcí R a „maximální“ součinitele prostupu tepla U (dříve k) odpovídají výraznějšímu vlivu tepelných mostů v konstrukcích s nedokonale řešenými detaily při běžné úrovni technologické kázně a technologických tolerancí při jejich provedení. Tyto hodnoty jsou v praxi obvyklé. Existují však i konstrukce stejné skladby s významně horšími hodnotami charakteristik tepelně izolační kvality, které pak svědčí o vadách či poruchách těchto konstrukcí.
3. „Maximální“ tepelné odpory konstrukcí R a „minimální“ součinitele prostupu tepla U (k) odpovídají reálnému vlivu tepelných mostů konstrukcích s běžně řešenými detaily při lepší úrovni technologické kázně a technologických tolerancí. Jsou v praxi méně časté. Lze však provádět konstrukce stejné skladby s příznivějšími hodnotami uvedených charakteristik tepelně izolační kvality, podmínkou je však optimalizace konstrukčního řešení detailů a řemeslně bezchybná úroveň provádění, což nebývá běžné.
4. Při stanovení tepelně izolačních vlastností konstrukcí jen ze skladby v ideálním výseku (tj. bez vlivu tepelných mostů) vycházejí hodnoty výrazně příznivější, jsou to však hodnoty nereálně idealizované, tedy chybné pro charakterizování celé konstrukce. Pro ideální výseky konstrukcí bývají stanoveny hodnoty výpočtem i měřením.
5. Povrchová kondenzace byla v tabulce 1 hodnocena podle požadavku ČSN 73 0540-2 z roku 1994 pro obytné prostředí s relativní vlhkostí vnitřního vzduchu 60 %, požadavek byl určen překročením teploty rosného bodu o více než bezpečnostní teplotní přirážku. Od ČSN 73 0540-2 z roku 2002 se povrchová teplota konstrukce hodnotí přísněji jako riziko vzniku plísní na vnitřním povrchu konstrukce při relativní vlhkosti vzduchu 50 %, požadavek je určen překročením kritické vlhkosti 80 % při vnitřním povrchu o více než bezpečnostní teplotní přirážku. Obvodové stěny, které vykazují riziko povrchové kondenzace podle ČSN 73 0540-2 z roku 1994 nevyhoví ani požadavku podle platné ČSN 73 0540-2.
6. Pro srovnání jsou oproti [22] doplněny příklady současných „těžkých“ obvodových stěn – viz položky označené *). Vnější stěny s ETICS přitom nemusí být se železobetonem, ostatní nosné materiály dávají obvykle příznivější výsledky. Například v případě nosné části stěny z cihelných tvarovek P+D tloušťky 240 mm budou tepelné odpory R o cca 0,60 m²·K/W vyšší a součinitele prostupu tepla U o cca 0,05 až 0,10 W/(m²·K) nižší.

Souběžně s těžkou prefabrikací se vyvíjelo zcela odlišné a převratné řešení obvodových stěn ze skládaných lehkých obvodových dílců – lehká prefabrikace. Kromě nového uplatnění kovů, plastů a skla v obvodových konstrukcích se v nich znovu objevilo dřevo a výrobky ze dřeva. Někdy se lehké dílce kombinují s těžkou prefabrikací – např. lehké meziokenní vložky MIV-L, lehké lodžiové stěny a vstupní či schodišťové prosklené stěny. Častější je však řešení celých fasád nebo jejich ucelených částí z lehkých obvodových plášťů LOP. Velmi brzy se v těchto typech konstrukcí stírá rozdíl mezi oknem, dveřmi a stěnou – vznikají prosklené fasády. S vývojem LOP vyvstaly i zcela nové problémy související s jejich nízkou tepelnou akumulací a nově i s průsvitností, které se projevují zejména přehříváním budov s lehkými obvodovými plášti v letním období. Nyní se v rámci EU na LOP nahlíží jako na ekvivalent výrobku.

Začátek tohoto století je pak ve znamení kombinací – jak všech výše uvedených materiálů, tak konstrukčních systémů a provozů v budovách. Spolu s tím dochází k prudkému zpřísnění funkčních požadavků, zejména tepelně technických a energetických. Objevují se i požadavky nově formulované – především pro trend trvale udržitelného stavění a snižování emisí CO₂, obvykle odpovídající nízkoenergetickým a pasivním, popř. nulovým domům.

Zpřísnění tepelně technických funkčních požadavků vede ke zvýšenému užívání tepelných izolací, především pěnového polystyrenu EPS.

V nebývalém rozsahu se šíří snaha o doplnění nových funkcí a požadovaných vlastností i u existujících budov, které tvoří většinový fond staveb. Rozvíjí se proto nové technologie regenerací a rekonstrukcí. Pro zvyšování tepelně izolačních vlastností obvodových stěn a podhledů se výrazně rozšířily technologie dodatečných tepelných izolací – zateplovací systémy budov. Od prvotních obkladů obvodových stěn větranými roštovými systémy s vkládanými tepelnými izolacemi a od tepelně izolačních přizdívek z pórobetonu v 70. letech minulého století se vývoj postupně přikláněl k jednodušším, levnějším a účinnějším technologiím.

Užívají se zejména vnější kontaktní zateplovací systémy ETICS (External thermal insulation composite system, někdy překládané též slovo od slova jako „vnější tepelně izolační kompozitní systémy“), v nichž výrazně většinový podíl tvoří zateplovací systémy s pěnovým polystyrenem EPS. K jejich masivnímu uplatnění došlo po roce 1990, přestože se tato technologie u nás prováděla ojediněle již před rokem 1980. Rozšíření ETICS pomohly jak příznivé podmínky pro energeticky úsporné rekonstrukce v době propadu nové výstavby, tak zvýšení kvality zateplovacích systémů a jejich složek.

Požaduje se přitom, aby i při rekonstrukcích a jiných změnách stávajících budov bylo až na výjimky dosaženo nejméně požadované normové úrovně, cílem však jsou vlastnosti na doporučené úrovni, popř. ještě lépe na nízkoenergetické až pasivní úrovni.

Různorodost obvodových stěn a jejich kombinované uplatňování klade zvýšené nároky na materiály a výrobky, na znalosti projektantů a na schopnosti zhotovitelů staveb pracovat bezchybně s novými technologiemi a s jejich prolínáním.

Budovy s výraznou tepelnou izolací jsou přitom citlivější na vliv nedokonalostí v návrhu a provedení – podstatně více jejich výsledné vlastnosti ovlivňují tepelné mosty v konstrukcích a tepelné vazby mezi konstrukcemi.

Pro pochopení zákonitostí rozmanitých konstrukčních řešení obvodových stěn se rozlišují:

podle počtu vrstev na:

• jednovrstvé obvodové stěny, u nichž je nosná, tepelně izolační a tepelně akumulační funkce plněna jednou vrstvou s povrchovými úpravami,
• vrstvené (sendvičové) obvodové stěny, u kterých dochází k oddělení nosné a tepelně izolační funkce, které zajišťují různé souvislé vrstvy (desky), navzájem bodově propojené,
• kostrové obvodové stěny, u kterých sice také dochází k oddělení nosné a tepelně izolační funkce, avšak nosnou funkci obvykle zajišťují tyčové prvky umístěné v tepelně izolační vrstvě, nebo ztužující kombinace tyčových prvků s deskou,
• kombinace výše uvedených, např. kostrový typ doplněný souvislou vrstvou ETICS,

podle pořadí vrstev na:

• obvodové stěny tepelnou izolací na vnějším povrchu,
• obvodové stěny tepelnou izolací na vnitřním povrchu,
• obvodové stěny s tepelnou izolací uvnitř konstrukce,

podle tepelně akumulačních schopností na:

• obvodové stěny lehké (bez významnější tepelné akumulace), s hmotností vnitřních vrstev k tepelné izolaci včetně nižší než 100 kg/m²,
• obvodové stěny těžké (tepelně akumulační), s hmotností vnitřních vrstev k tepelné izolaci včetně 100 kg/m² a více,

Návrh nové obvodové stěny ovlivňují zejména vnitřní a vnější podmínky očekávané v průběhu životnosti stavby.

Při opravě, údržbě a zateplení původních obvodových stěn se výrazně uplatňuje výchozí řešení a současný stav, kterému se musí podřídit návrh nových vrstev zateplení. Původní a nové vrstvy při obnově obvodových stěn totiž spolupůsobí. Rozmanitost dosavadních stěn vyvolává i různorodost správných řešení při jejich potřebném zateplení. Proto neexistuje recept na jednotné, univerzálně správné řešení obvodových stěn.

V řešení obvodových stěn je skryta řada technických a technologických problémů. Chyby při jejich návrhu a realizaci jsou drahé – vynucují si předčasné opravy, popř. i rozsáhlejší rekonstrukce. Opravy obvodových stěn jsou často odborně náročnější než nové konstrukce.

Tepelná izolace obvodových stěn se řídí zejména těmito obecnými pravidly:

• potřebná tloušťka tepelná izolace obvodových stěn musí souvisle přecházet v tepelnou izolaci střechy, podlah na terénu či podlah nad nevytápěným suterénem, na tepelnou izolaci tvořenou rámy oken, dveří a popř. dalších navazujících konstrukcí,
• výsledné tepelně izolační působení je velmi závislé na kvalitě detailů s minimalizací vlivu tepelných mostů a tepelných vazeb, jako jsou vodivé (nosné) prvky v tepelné izolaci a narušení souvislé tepelně izolační vrstvy ve vzájemném spojení konstrukcí; čím větší tloušťka tepelná izolace, tím je tento vliv významnější,
• důležitým předpokladem dobré tepelně izolační funkce je vyloučení, popř. omezení kondenzace vodní páry v obvodových stěnách, včetně jejich případných větraných vzduchových vrstev,
• další nutnou podmínkou je vyloučení proudění vzduchu a vlhkosti napříč obvodovými stěnami netěsnostmi (spáry mezi prvky, spoje těsnících vrstev, prostupy pro rozvody, otvory pro spojovací prvky apod.); nutno vyloučit změny v době životnosti konstrukce,
• nízkou tepelnou setrvačnost obvodových stěn lze zčásti nahradit vyšší tepelnou izolací.

Nesplněním těchto pravidel se zhoršuje tepelně izolační funkce obvodových stěn a dochází k významným charakteristickým vadám a poruchám.

9.1.1 Zákony, předpisy a závaznost tepelně technických požadavků

Požadavky na tepelně technické vlastnosti obvodových stěn zajišťují jeden ze šesti základních požadavků na stavby v legislativě EU – „úsporu energie a tepelnou ochranu“ budov.

V návaznosti na stavební zákon a jeho vyhlášku MMR č. 268/2009 Sb., o technických požadavcích na stavby a na zákon č. 406/2000 Sb., o hospodaření s energií, po novele v úplném znění zákona č. 61/2008 Sb., a jeho vyhlášku č. 148/2007 Sb., o energetické náročnosti budov, se závazně požaduje splnění normových hodnot tepelně technických vlastností konstrukcí (tedy i obvodové stěny) při prostupu tepla, prostupu vodní páry a vzduchu. Zároveň musí být zaručeny požadované nízké normové hodnoty průměrného prostupu tepla obálkou celé budovy a návazně na to i požadovaná nízká energetická náročnost této budovy (včetně technického zařízení budovy).

Normové hodnoty tepelně technických vlastností stavebních konstrukcí a budov stanovuje platná ČSN 73 0540-2 „Tepelná ochrana budov. Část 2: Požadavky“ v návaznosti na části 3 a 4 téže normy a v nich odkazované ČSN, popř. ČSN EN.

Tato norma platí jak pro nové budovy, tak pro změny dokončených budov. Pro budovy památkově chráněné nebo stávající budovy uvnitř památkových rezervací platí norma přiměřeně možnostem tak, aby nedocházelo k poruchám a vadám při jejich užívání.

Požadované normové hodnoty stanovují obecně závaznou úroveň technického požadavku, prokazovanou při stavebním řízení. Přísnější doporučené normové hodnoty stanovují úroveň vhodnou pro energeticky úsporné budovy; tato úroveň je v zahraničí často nazývaná „cílová“, obvykle s uvedením roku, od kdy bude pro novostavby užívána jako požadovaná (u nás se předpokládá toto zpřísnění pro novostavby při další revizi požadavků v ČSN 73 0540-2; pro změny existujících staveb by přitom měly být zachovány současné požadované hodnoty). Od této úrovně normových hodnot se navrhují nízkoenergetické domy, ještě lepší hodnoty jsou určeny pro pasivní domy.

9.1.2 Ustálená vlhkost obvodových stěn

V dobře navržených a provedených konstrukcích kolísá vlhkost jejich materiálů v ročním průběhu kolem tzv. ustálené vlhkosti. Normové hodnoty ustálených hmotnostních vlhkostí materiálů uvádí ČSN 73 0540-3.

Nízká trvalá vlhkost obvodových stěn je základním předpokladem jejich účinného tepelně izolačního působení. Zároveň je to i podmínka pro uplatnění většiny technologií úprav zvyšujících tepelně izolační vlastnosti stěn. Proto prvním a zásadním opatřením při změnách obvodových stěn je případná sanace jejich zvýšené či nadměrné vlhkosti. Zdrojů vyšší vlhkosti v obvodových stěnách může být celá řada:

• zatékání vody z dešťových žlabů a svodů, popř. z porušeného rozvodu vody či kanalizace,
• vzlínání zemní vlhkosti a šíření tlakové podzemní vody,
• nasákavé vnější povrchy obvodové stěny,
• zvýšený ostřik obvodových stěn při dešťových srážkách,
• kondenzace vlhkosti na vnitřním povrchu obvodové stěny a její vsakování,
• kondenzace vlhkosti uvnitř obvodové stěny při difuzi vodních par,
• proudění vlhkosti netěsnostmi obvodové stěny,
• výjimečně záplavy a povodně.

Požadované snížení vlhkosti obvodových stěn se docílí ve dvou krocích – nejprve se odstraní nebo odcloní působení zdroje vlhkosti, poté se zajistí vysychání konstrukce. Nejpodrobněji je tato otázka řešena pro zdiva, zřejmě vzhledem k častému uplatnění těchto postupů při sanacích historických budov (viz knihy o vysušování zdiva). Pro vrstvené těžké i lehké konstrukce, které již také patří do historie, je odkazů méně, nicméně zásady pro ně platí obdobné jako pro zdivo.

U vrstvených konstrukcí je třeba vždy zvážit:

• výrazně odlišné rozložení teplot v tloušťce konstrukce, kde teplotní spád se koncentruje do tepelné izolace (z tohoto pohledu jsou nejrizikovější konstrukce s tepelnou izolací na vnitřní straně, a to nejen ve skladbě, ale zejména v detailech po celém obvodě vrstvy vnitřní tepelné izolace),
• proměnnou nasákavost jednotlivých vrstev (hrozí zejména kapilární vzlínavost),
• obtíže s vysušováním již nasáklé stěny při méně propustných povrchových vrstvách.

Vlhkost obvodových stěn je důležitá zejména při provádění dodatečných tepelných izolací pomocí vnějších kontaktních zateplovacích systémů (používá se anglická zkratka ETICS, dříve též česká zkratka VKZS).

Pro uplatnění ETICS nesmí být podklad zjevně vlhký, ani nesmí být opakovaně či trvale zvlhčován působením zemní vlhkosti, vlhkostí z netěsných rozvodů vody, kanalizace a dešťových svodů, smáčením v důsledku chybějící krytiny a žlabů apod. Zvýšená vlhkost podkladu musí být před provedení ETICS snížena sanačními úpravami tak, aby se příčina výskytu zvýšené vlhkosti odstranila nebo dostatečně omezila.

Pro podklad ze zdiva z plných cihel se požaduje jeho hmotnostní vlhkost max. 5 %, neprokáže-li se přípustnost vyšší vlhkosti. Pro ostatní materiály podkladů se orientačně doporučuje hmotnostní vlhkost podkladu nižší než 1,5násobek normové hodnoty ustálené vlhkosti materiálů podkladu uvedené v ČSN 73 0540-3.

Podrobnější pokyny a doporučení pro provádění ETICS jsou v ČSN 73 2901.

9.1.3 Povrchová vlhkost obvodových stěn

Povrchová vlhkost obvodových stěn souvisí s jejich vnitřní povrchovou teplotou. Při snížení vnitřní povrchové teploty se zvyšuje relativní vlhkost vzduchu v bezprostředním kontaktu se stěnou.

Pokud relativní vlhkost vnitřního vzduchu φ_i dosáhne u povrchu obvodové stěny 100 %, tedy rosného bodu, pak dojde na tomto povrchu ke kondenzaci vodní páry – k orosování povrchu. Na povrchu stěny se vytváří vlhkostní mapy a povrchové vrstvy se obvykle znehodnocují. Vyloučení tohoto zcela nepřípustného poruchového stavu bylo základem pro hodnocení nejnižších vnitřních povrchových teplot obvodových stěn zavedeném v ČSN 73 0540 z roku 1977.

Obvodové stěny musely podle ČSN 73 0540-2 z května 1994 vykazovat v každém místě vnitřního povrchu teplotu bezpečně nad teplotou rosného bodu θ_ω (dříve používána značka t_ω). Zmíněnou bezpečnost přitom zajišťovala bezpečnostní přirážka Δθ_ω (dříve Δt_ω) při stanovení normou požadované hodnoty nejnižší vnitřní povrchové teploty θ_si,N (dříve t_si,N). Bezpečnostní přirážka byla určena tak, aby odpovídala možnému snížení vnitřní povrchové teploty v důsledku reálného kolísání teplot vnitřního a venkovního vzduchu.

Pro pobytové místnosti se tehdy uvažovala relativní vlhkost vnitřního vzduchu φ_i = 60 %, bezpečnostní přirážka u těžších stěn byla obvykle Δθ_ω = 0,5 °C. Teplotu vnitřního vzduchu pro další srovnání volíme θ_ai = 21 °C. Pro tyto podmínky se požadovala nejnižší vnitřní povrchová teplota nejméně na úrovni požadované normové hodnoty θ_si,N = 13,44 °C.

V ČSN 73 0540-2 z listopadu 2002 se již v souladu s novou ČSN EN ISO 13788 uplatnil přísnější přístup – místo rizika orosování se začalo s novými evropskými zvyklostmi hodnotit riziko vzniku plísní na vnitřním povrchu konstrukce. Relativní vlhkost vnitřního vzduchu φ_i se zároveň sjednotila na nižší úrovni 50 %, avšak s bezpečnostní vlhkostní přirážkou 5 %. V ČR se pro stanovení nejnižší vnitřní povrchové teploty místo zmíněné bezpečnostní vlhkostní přirážky nadále užívá jemněji členěná již dříve zavedená bezpečnostní teplotní přirážka, která v mezních případech docílí také 5 %.

Riziko vzniku plísní podle dříve uváděných podkladů ČSN EN ISO 13788 nastává již při kritické vnitřní povrchové vlhkosti φ_si,cr = 80 % a této relativní vlhkosti odpovídá kritická povrchová teplota θ_si,cr. Mikrobiologové nově uvádějí, že plísně se rychle přizpůsobují a některé již umí nastartovat růst kolonií při relativní vlhkosti vzduchu okolo 70 %. To se však zatím do požadavku nepromítá.

Pro pobytové místnosti se uvažuje relativní vlhkost vnitřního vzduchu φ_i = 50 %, bezpečnostní přirážka u těžších stěn Δθ_si = 0,5 °C a teplota vnitřního vzduchu θ_ai = 21 °C. Pro tyto podmínky se požaduje nejnižší vnitřní povrchová teplota nejméně na úrovni požadované normové hodnoty θ_si,N = 14,07 °C. V tomto konkrétním nejběžnějším případě tedy došlo ke zpřísnění požadavku pro obvodové stěny o zhruba 0,6 °C.

V revizi ČSN 73 0540-2 z dubna 2007 se požadavky na nejnižší vnitřní povrchovou teplotu vyjadřují pomocí lokální vlastnosti konstrukce, jejíž hodnota pro danou konstrukci nezávisí na teplotních podmínkách – teplotního faktoru vnitřního povrchu f_Rsi (zkráceně „teplotní faktor“).

Jedná se jen o změnu způsobu vyjádření, který lépe vyhovuje při navrhování konstrukcí, popisu podmínek pro jejich výběr a pro zpracování obecných katalogových řešení, výše požadavku se však nemění. Požadavek se vyjadřuje obdobně jako dříve součtem kritického teplotního faktoru f_Rsi,cr a bezpečnostní přirážky teplotního faktoru Δf_Rsi.

Tabulka 2 – Požadované hodnoty bezpečnostní přirážky teplotního faktoru Δf_Rsi

Konstrukce		Vytápění s poklesem výsledné teploty Δθv [°C]
		Δθv < 2 °C (nepřerušované)	2 °C ≤ Δθv ≤ 5 °C (tlumené)	Δθv > 5 °C (přerušované)
		Bezpečnostní přirážka teplotního faktoru ΔfRsi
Obvodová stěna	těžká	0	0,015	0,030
	lehká	0,015	0,030	0,045

Pro požadavek na obvodové stěny se při relativní vlhkosti vnitřního vzduchu φ_i = 50 % stanoví kritická hodnota teplotního faktoru f_Rsi,cr ze vztahu

f_Rsi,cr = 1 −  6,27 + θ_ai / 18,02 θ_ai − θ_e (1)

Pro jinou relativní vlhkost vnitřního vzduchu platí o něco složitější vztah

f_Rsi,cr = 1 −  237,3 + 2,1 ‧ θ_ai θ_ai − θ_e  ‧  1 1,1 − 17,269 / ln(φ_i / φ_si,cr) (2)

kde φ_si,cr = 80 % je kritická povrchová vlhkost pro obvodové stěny, stanovená pro vyloučení rizika tvorby plísní na jejich vnitřním povrchu.

Bezpečnostní přirážka teplotního faktoru Δf_Rsi pro požadavek na obvodové stěny, zohledňující způsob vytápění vnitřního prostředí a teplotní útlum (tepelnou akumulaci) obvodové stěny, se stanoví z tabulky 2. Nejnižší vnitřní povrchová teplota θ_si a jí odpovídající teplotní faktor vnitřního povrchu f_Rsi se obvykle stanoví řešením teplotního pole pro kritické detaily obvodové stěny a navazujících konstrukcí. Ze zjištěné vnitřní povrchové teploty θ_si a okrajových teplotních podmínek vnitřního a venkovního vzduchu se teplotní faktor vnitřního povrchu f_Rsi stanoví ze vztahu

popř. ze vztahu

f_Rsi =  θ_si − θ_e θ_ai − θ_e (4)

Někteří výrobci již tyto hodnoty pro své stavební soustavy uvádějí v katalogových listech.

Kritické detaily jsou např. připojovací spára okna (parapet, boční ostění, nadpraží okna) poblíž koutu, detail návazností obvodové stěny u terénu, na střechu a další.

Požadavky na omezení vlhkosti vnitřního povrchu tedy směřují k omezení extrémně nízkých povrchových teplot na nejvýraznějších tepelných mostech v obvodové stěně a v nejvýraznějších tepelných vazbách v místech návazností obvodové stěny na další konstrukce. Jinými slovy – je to jeden z požadavků na návrh a provedení detailů obvodové stěny.

Další požadavky, které omezují nevhodné řešení detailů jsou požadavky na:

• součinitel prostupu tepla U (průměrný vliv tepelných mostů v konstrukci) – viz 9.1.4 v ČSN 730540-2 [13],
• lineární a bodový činitel prostupu tepla ψ_k,N a χ_j,N (vliv jednotlivých tepelných vazeb mezi konstrukcemi) – viz 9.1.5 v ČSN 730540-2 [13],
• průměrný součinitel prostupu tepla U_em obálky budovy, zahrnující jak souhrnný vliv tepelných mostů v konstrukcích obálky budovy, tak souhrnný vliv všech tepelných vazeb mezi konstrukcemi – viz 9.1.6 v ČSN 730540-2 [13].

Z uvedeného je zřetelná snaha o snížení vlivu tepelných mostů a tepelných vazeb na minimum, tj. úsilí o jejich tepelně technickou optimalizaci. Tato optimalizace je nutná při výstavbě nízko energetických domů, pro pasivní a úspornější domy je ještě zvýrazněna.

Dřívější snaha o správný návrh tlouštěk vrstev tepelných izolací tedy musí být se stejnou nebo vyšší důležitostí doprovázena snahou o správný návrh a provedení detailů.

Tabulka 3 – Normové hodnoty součinitele prostupu tepla U_N,20 pro stěny budov s převažující návrhovou vnitřní teplotou θ_im od 18 °C do 22 °C [13]

Druh konstrukce	Normové hodnoty součinitele prostupu tepla UN,20 [W/(m2·K)]
	Požadované	Požadované pro ND	Požadované pro PD
		Doporučené	Doporučené pro ND	Doporučené pro PD
Stěna lehká (hmotnost 100 kg/m2 a méně)	0,30	0,20	0,13	0,09
Stěna těžká (hmotnost nad 100 kg/m2)	0,38	0,25	0,17	0,11

9.1.4 Tepelná izolace obvodové stěny a tepelné mosty v konstrukci

Základní dimenzování tepelné izolace obvodových stěn je určeno požadavky na součinitel prostupu tepla U (dříve k). Součinitel prostupu tepla U zahrnuje vliv tepelných mostů ve stěně obsažených, odpovídá tedy průměrné vnitřní povrchové teplotě θ_sim stěny.

Pro stěny vytápěných nebo klimatizovaných budov, s převažující návrhovou vnitřní teplotou θ_im od 18 °C do 22 °C se normová hodnota součinitele prostupu tepla U_N stanoví z tabulky 3. Pro ostatní budovy se normová hodnota přepočte ze vztahu uvedeného v ČSN 73 0540-2 [13].

Za budovy s převažující návrhovou vnitřní teplotou θ_im od 18 °C do 22 °C, pro které platí tabulky 3 a 4, se považují všechny obytné budovy, občanské budovy s převážně dlouhodobým pobytem lidí (školské, zdravotnické, administrativní, ubytovací, veřejně správní a stravovací) a jiné budovy, u nichž se převažující návrhová vnitřní teplota θ_im neodchyluje od 20 °C o více než 2 °C. Při návrhu a posuzování obvodových stěn je vhodné uvažovat možnost změny užívání v průběhu životnosti budovy.

Při cíleném využití sluneční energie, rekuperaci tepla, nebo elektrické energie na vytápění a při návrhu nízkoenergetických domů (NED) je vhodné dosahovat 2/3 doporučených součinitelů prostupu tepla, pro pasivní domy jsou vhodné ještě nižší hodnoty.

Tabulka 4 – Dimenzování EPS70F pro stěny budov s převažující návrhovou vnitřní teplotou θ_im = 20 °C

Druh konstrukce	Tepelný odpor všech vrstev kromě EPS Rj [m2·K/W]	Vliv tepelných mostů ΔU [W/(m2·K)]	Minimální tloušťky EPS70F dmin [mm]
			Požadovaná úroveň	Požadovaná úroveň pro ND	Požadovaná úroveň pro PD
Stěna těžká (nad 100 kg/m2)	≈ 0,10	0 0,05 0,10	87 102 122	138 175 237	208 298 519
	≈ 0,55	0 0,05 0,10	71 86 106	121 158 220	191 282 502
	≈ 1,00	0 0,05 0,10	54 69 89	105 142 203	174 265 485
	≈ 2,00	0 0,05 0,10	17 32 52	68 105 166	137 228 448
Stěna lehká (100 kg/m2 a méně)	≈ 0,10	0 0,05 0,10	113 138 175	175 237 360	275 453 1 223
	≈ 0,55	0 0,05 0,10	97 121 158	158 220 343	258 436 1 207
	≈ 1,00	0 0,05 0,10	80 105 142	142 203 327	241 419 1 190
	≈ 2,00	0 0,05 0,10	43 68 105	105 166 290	204 382 1 153
Poznámka – Uvedené minimální tloušťky EPS70F budou samozřejmě při reálném návrhu v praxi vyšší, zpravidla tak, aby tloušťky byly v násobcích po 20 mm (resp. dle podmínek výrobců desek z EPS70F). Při použití nové generace polystyrenů s upravenou strukturou (např. šedé EPS s příměsí grafitu), které mají nižší součinitel tepelné vodivosti λ, se uvedené minimální tloušťky snižují cca o 1/5.

Směrnice Sdružení EPS ČR
IZOLAČNÍ PRAXE 9. - Tepelnětechnické řešení obvodových stěn pěnovým polystyrenem