Stavební výpočty

Tepelný odpor obvodové stěny a jeho porování s normou
Sestavte si svoji vlastní konstrukci obvodové zdi ze známých zdicích materiálů a tepelných izolací a sami si u ní spočítejte tepelný odpor, součinitel prostupu tepla. Dále se dozvíte, jestli vaše zeď vyhovuje současným požadavkům normy ČSN 73 0540.

Součinitel prostupu tepla U_W okna
Pokud realizační firma nespecifikuje hodnotu součinitele prostupu tepla, lze ji většinou s postačující přesností spočítat. Tento program počítá součinitel prostupu tepla U_W ze známé hodnoty součinitele prostupu tepla zasklení U_G a výpočtové hodnoty součinitele prostupu tepla rámu U_F. Oba údaje poskytne výrobce termoizolačních skel (např. AGC, Pilkington), resp. výrobce profilového systému oken. Dále je nutné znát celkovou stavební plochu okna A_W a světlou plochu okna A_G.

Tepelná náročnost obvodové stěny s okny
Program vypočítá celkovou tepelnou izolaci obvodové konstrukce se vsazenými okny. Pro výpočet je nutné znát průměrný součinitel prostupu tepla neprůsvitnou konstrukcí (zdí) U_Z a průměrný součinitel prostupu okny U_W a vrací měrnou tepelnou ztrátu celé obvodové konstrukce H_T a průměrný součinitel prostupu tepla celou konstrukcí U_KCE. Program je vhodný pro kvantitativní stanovení, jaký vliv má tepelná izolace zdi a tepelná izolace oken na celkovou tepelnou izolaci obvodové konstrukce s okny.

Tepelná izolace obvodové stěny při započítání přestupu tepla při sálání a proudění. Přestupové odpory
Obvodová stěna propouští jen teplo, které dokáže vést a zároveň si vyměnit s okolím. Omezená schopnost výměny tepla mezi stěnou a okolím způsobí, že se na jejím povrchu ustálí teploty rozdílné od teplot sousedního vzduchu. Povrchové teploty stěny závisí na tepelném odporu stěny R a na součinitelích přestupu tepla na vnitřním i venkovním povrchu. Čím menší jsou součinitele přestupu tepla na površích stěny (tzn. čím větší jsou odpory při přestupu tepla), tím lepší je tepelná izolace stěny. Nižší povrchová teplota stěny uvnitř ale zvyšuje riziko povrchové kondenzace a vyvolává nepříjemné pocity chladu i při vyšší teplotě vzduchu.

Výpočet tepelného odporu, součinitele prostupu tepla a relaxační doby obvodové stěny
Program počítá velikost relaxační doby, velikost tepelného odporu a velikost součinitele prostupu tepla pro jednovrstvou nebo vícevrstvou obvodovou stěnou, kterou si uživatel sám navrhne. Relaxační doba je jednoduchou fyzikální mirou tepelně-akumulačních schopností obvodové stěny. Vysoká tepelná akumulace v obvodových konstrukcích má příznivý vliv na teplotní stabilitu v interiéru. Při znalosti relaxačnich dob obvodové stěny, střechy a oken lze dobře odhadnout rychlost chladnutí stavby, viz članek Chladnutí stavby a vliv střechy a oken. Definici relaxační doby čtenář najde např. v článku Tepelná akumulace a teplotní setrvačnost u dřevostaveb.

Výpočet relaxační doby, specifické tepelné ztráty a doby chladnutí jednoduché stavby
Program navazuje na předcházejíci výpočty relaxačních dob obvodových konstrukcí. Pomocí plochy různých obvodových konstrukcí (stěn, střechy, oken a dveří), jejich součinitelů prostupu tepla a relaxačních dob lze s dobrou přesností odhadnout dobu chladnutí stavby (např. v zimě po několikadenním vypnutí topení). Program pro usnadnění neuvažuje ztráty tepla do podloží pod stavbou a vliv tohoto ztrátového děje na chladnutí. Jednoduchost výpočtu chladnutí stavby (bez komplikovaného 3D výpočtu rovnice pro vedení tepla s obtížnou definicí počátečních, okrajových a hraničních podmínek reálné stavby) je "vykoupena" nepřesností, která vyplývá z předpokladu stacionárního chladnutí obálkových konstrukcí, kdy v každém okamžiku odpovídá teplotní pole v konstrukcích ustálenému stavu. Metoda umožňuje rychlé porovnání různých staveb z pohledu jejich chladnutí. Více informací nalezne čtenář v članku Tepelná akumulace a teplotní setrvačnost u dřevostaveb a Chladnutí stavby a vliv střechy a oken.

Odhad spotřeby tepla v topné sezóně denostupňovou metodou
Tento program vyžaduje znát Specifickou (měrnou) ztrátu tepla stavby, kterou lze odhadnout pomocí výše uvedeného programu pod číslem 5. Denostupňová metoda odhadu stanoví tepelné ztráty budovy na základě průměrných venkovních teplot, které vyplývají z dlouhodobých teplotních statistik. Program počítá energetické ztráty budovy za topnou sezónu při normálním průběhu venkovních teplot a při setrvalé vnitřní teplotě 19 °C. Uniklou energii přepočítává na cenu v korunách. Výpočet je určen pro rychlý odhad bez zdlouhavého vyčíslování detailů. Program neuvažuje spotřebu na ohřev vody a na osvětlení, chlazení, ventilaci ap.

Tepelný odpor a součinitel prostupu tepla duté stěny s reflexními fóliemi
Program počítá hodnotu součinitele prostupu tepla U a hodnotu součinitele tepelné vodivosti vzduchové mezery λ ohraničené dvěma tuhými deskami o různých povrchových teplotách. Předpokládá se, že se teplo šíří sáláním (radiací) a dále vedením (kondukcí); proudění je zanedbáno, což omezuje platnost tohoto modelu na tloušťky vzduchových vrstev do ca 1,5 cm. Když je mezera vyplněna jednou či několika oboustrannými tepelně reflexními fóliemi, které rozdělí mezeru na více vzduchových vrstev, je výrazně potlačen prostup tepla sáláním. V mezním případě (při velkém počtu fólií) lze docílit hodnot U a λ, které odpovídají čistému vedení tepla vzduchem (λ = 0,026 Wm^-1K^-1) bez radiační složky. Podrobněji o způsobu výpočtu se čtenář dozví v článku Reflexní tepelná technika a termo-reflexní fólie.

Sdílení sálavého tepla mezi rovnoběžnými plochami

Program počítá intenzitu toku tepla mezi dvěma (ideálně nekonečnými) plochami o různých teplotách, které se děje buď jen sáláním tepla nebo, u mezery vyplněné nehybným vzduchem, sáláním a vedením tepla. Na základě toho dopočítá zdánlivý tepelný odpor a součinitel tepelné vodivosti mezery mezi oběma plochami. Program je vhodný při navrhování a provádění izolací s reflexními tepelně izolačními fóliemi.

Vlhkost vzduchu v bytě a související užitečné výpočty
Známe-li teplotu a relativní vlhkost vzduchu v bytě, můžeme z těchto údajů stanovit obsah vzdušné páry ve vzduchu. Tento obsah se výrazně mění s teplotou vzduchu; studený vzduch, i když je jeho relativní vlhkost vysoká, obsahuje málo vzdušné páry, podstatně méně než teplý a zdánlivě suchý vzduch. Pomocí programu spočítáme rosný bod vzduchu v bytě, změnu relativní vlhkosti vzduchu, jestliže se změní teplota, nebo to, jestli při ochlazení dojde k rosení a jak bude velké v přepočtu na 1 m³ vzduchu v místnosti.

Rosení oken v bytě a kdy nastane
Rosí se Vám v zimě okna? Tento program počítá počítá povrchové teploty na zasklení a rámech oken a z velikosti rel. vlhkosti vzduchu určí, jestli zde dochází ke srážení vodní páry (rosení). K výpočtu je třeba znát součinitel prostupu tepla U_G okenního zasklení a okenního rámu U_F. Oba údaje by měla obsahovat technická dokumentace zakoupených oken. Do programu se dále zadává venkovní a vnitřní teplota vzduchu a vnitřní relativní vlhkost. Přednastaveny jsou hodnoty U_G = 1,1 W/(m²K) pro zasklení (současný standard) a U_F = 1,4 W/(m²K) pro dnes běžný plastový profil 70 mm a rel. vlhkost vzduchu je 50 %.

Vydýchaný vzduch v bytě a jak správně větrat
Osoby vydechují podle intenzity své fyzické aktivity oxid uhličitý CO₂, který - není-li zajištěno dostatečné větrání - se hromadí ve vzduchu. Pobyt v místnostech s velkým obsahem CO₂ může vést k ospalosti, při trvalém pobytu ke zdravotním problémům, alergiím až nevratnému poškození zdraví. Řešením je větrání, které by mělo trvale zajistit zdravotně přijatelnou hladinu CO₂ uvnitř domu, bytu a místností. Program vrací množství celkového vydechovaného množství CO₂ v mg za hodinu a intenzitu větrání v procentech vyměněného vzduchu v místnosti za hodinu.

Vliv sádry v sádrokartonu a sádrovláknitých deskách na vnitřní vlhkost vzduchu, regulace vlhkosti
Sádrové omítky a desky (sádrokarton a sádrovláknité desky) obsahují cca 200 l krystalové vody na 1 m³ materiálu. Krystalová voda intenzivně reaguje se vzdušnou vodní párou podobně jako dochází k intenzivní výměně páry mezi vodní hladinou a vzduchem nad ní. Při zvýšení teploty se část krystalové vody "odpaří" do vzduchu a při poklesu teploty sádra naopak část vzdušné vlhkosti nasaje. Takto při změně teploty chovají obecnně všechny materiály, ale pouze u sádry (a slaběji u dřeva) je mechanismus výměny páry mezi vzduchem a stavební hmotou tak významný, že znatelně ovlivňuje prostorovou vlhkost a tedy pocit sucha nebo vlhkosti. Program počítá množství vody, které˝ sádra (sádrové omítky, sádrokartonové a sádrovláknité desky) o zadané hmotnosti pohltí nebo uvolní, jestliže se změní teplota a ustálená relativní vlhkost vzduchu při normálním tlaku. Více o teorii se čtenář dočte v článku Mohou sádrové materiály ovlivňovat vnitřní vlhkost (II)? a Mohou sádrové materiály ovlivňovat vnitřní vlhkost (III)?.

Světlo a záření ve stavebnictví - výpočty základních veličin
Záření a světlo (elektromagnetické záření) mají ve stavebnictví základní praktický význam. Elektromagnetické záření o vlnové délce od 390 nm do 790 nm známe jako viditelné světlo, bez kterého si nelze vůbec představit život. Elektromagnetické záření o délce vlny kolem 10 mikrometrů sice nevidíme prostým okem, ale velmi intenzivně ho vnímáme buď jako sálavé teplo (když je vlnová délka nenší než 9 mikrometrů) nebo jako chlad (když je délka vlny nad 10 mikrometrů). Toto - tzv. tepelné záření má také na svědomí hlavní ztráty tepla okny. Tento výpočetní program spočítá ze známé vlnové délky elm. záření jeho frekvenci a naopak. Dále spočítá energii základní částice záření - fotonu (o známé vlnové délce) v elektronvoltech a joulech. Konečně počítá také tzv. barevnou teplotu záření o dané vlnové délce, což je teplota, při které má vyzařování tělesa nejvyšší spektrální hustotu právě pro záření o této vlnové délce.

Planckův vyzařovací zákon - výpočet - integrace
Tento program počítá celkovou hustotu tepelného toku záření, který vyzařuje absolutně černá nebo šedá rovinná plocha o zadané teplotě. Dále počítá hustotu tohoto zářivého toku pro vybraný pás vlnových délek, který je zadán spodní vlnovou délkou A a horní vlnovou délkou B udanými v nanometrech.

Přepočet jednotek práce a energie
Program uvádí převodní tabulku mezi následujícími jednotkami práce a energie: kJ, kcal, BTU, kWh, elektronvolt (eV). Druhou částí programu je výpočet, v němž lze zadat libovolnou hodnotu práce nebo energie vyjádřenou v libovolné z uvedených pěti jednotek a který vrací hodnotu vyjádřenou v jiných zvolených jednotkách.

Součinitel prostupu tepla tepelně izolačním dvojsklem U_g
Program počítá celkový součinitel prostupu tepla tepelně izolačního zasklení složeného ze dvou tabulí skla oddělených mezerou o zadané tloušťce a vyplněnou vzduchem nebo inertním plynem. Dále počítá povrchové teploty na vnitřním i venkovním povrchu zasklení při zadaných součinitelích přestupu tepla. Proudění vzduchu v mezeře se zanedbává.

Úhel dopadu slunečních paprsků na vodorovnou rovinu, střechu a fasádu
Program počítá úhel, pod kterým dopadají sluneční paprsky za bezmračné oblohy na sklonitou plochu (střechu, fasádu apod.) v aktuálním čase nebo v čase, který si uživatel zadá.

Účinný podíl sklonité plochy vůči celodennímu slunečnímu záření
Program počítá průměrnou celodenní hodnotu sinu úhlu dopadu slunečního záření na plochu (kolektoru atd.). Pokud je kolektor orientován k jihu se sklonem 60° pak za jasného prvního jarního dne vstoupí na plochu 1 m² kolektoru za celý den (24 hod.) 1000 W/m² × 0,314 × 24 h/den = 7 536 Wh/(m² × den) = 7,536 kWh/(m² × den) zářivé energie. Uvažujeme obvyklou intenzitu slunečního záření 1000 W/m².