Vliv tepelných mostů na tepelné ztráty budov z konstrukčního systému YTONG
Příspěvek prezentuje originální metodu výpočtu hodnoty ∆U (zvýšení součinitele prostupu tepla vlivem tepelných mostů) na reálném bytovém domě. Bytový dům je realizován v různých variantách řešení, a to bez zateplení obvodových stěn a se zateplením z vnější a vnitřní strany tak, aby bylo možné sledovat tento vliv na výslednou hodnotu ∆U.
Tepelné ztráty obytných budov se většinou počítají zjednodušenými korelačními metodami [6]. U těchto metod se vliv tepelných mostů nejčastěji započítává paušálně, pomocí veličiny ΔU (W/(m2.K)). Tato veličina se odborně nazývá: „Zvýšení součinitele prostupu tepla vlivem tepelných mostů”. Její hodnoty jsou v STN 73 0540-2 [6] uvedené paušálně. Např. pro případ zděných konstrukcí je hodnota ΔU = 0,1 W/(m2.K), resp. pro případ spojité tepelné izolace na vnějším povrchu konstrukce je ΔU = 0,05 W/(m2.K). Tyto dvě hodnoty by měly zohlednit vliv tepelných mostů na tepelnou ztrátu prostupem tepla pro všechny možnosti realizace obytné budovy, tedy i pro případ nezateplené i zateplené obvodové stěny.
Cílem tohoto článku je ukázat na příkladu reálného bytového domu (obr. 1) a použitím originální metody výpočtu zvýšení součinitele prostupu tepla podle Menďana [2], [3], jaká je jeho skutečná hodnota a jaký je reálný vliv tepelných mostů na potřebu tepla pro vytápění. Předmětnou budovu jsme posuzovali v pěti variantách, tak aby byl ve všech případech zachován stejný tepelný odpor, resp. součinitel přestupu tepla všech obálkových konstrukcí. Rozdíly se projevovaly v umístění tepelné izolace (bez, z vnější nebo z vnitřní strany) a v poloze osazení otvorových konstrukcí v obvodové stěně (viz tab. 1).
| Varianta | Poloha tepelné izolace obvodové stěny | Tloušťka tepelné izolace (m) | ΔU tepelná izolace (W/(m.K)) | Tloušťka zdiva (m) | ΔU (W/(m.K)) | Tepelný odpor stěny R (m2.K/W) | Poloha otvorových konstrukcí |
| 1 | bez tepelné izolace | - | - | 0,375 | 0,1040 | 3,606 | A |
| 2 | tepelná izolace z vnější strany | 0,075 | 0,04 | 0,300 | 0,1733 | 3,606 | B |
| 3 | tepelná izolace z vnější strany | 0,075 | 0,04 | 0,300 | 0,1733 | 3,606 | C |
| 4 | tepelná izolace z vnější strany | 0,075 | 0,04 | 0,300 | 0,1733 | 3,606 | C |
| 5 | tepelná izolace z vnější strany | 0,075 | 0,04 | 0,300 | 0,1733 | 3,606 | A |
| A – poloha otvorových konstrukcí ve středu stěny, B – poloha otvorových konstrukcí zalícovaných s vnitřním okrajem tepelné izolace, C – poloha otvorových konstrukcí v tepelné izolaci | |||||||
Základní popis budovy a metody výpočtu
Pro výpočet a analýzu tepelných ztrát byl zvolen čtyřpodlažní bytový dům ALLEX [1], navržený v konstrukčním systému YTONG. Posuzovaný bytový dům je objekt bez suterénu se čtyřmi obytnými podlažími. Objekt má šikmou střechu, avšak samotný podkrovní prostor není využitý k bydlení. Výpočet hodnoty ΔU (zvýšení součinitele prostupu tepla vlivem tepelných mostů) byl realizován použitím metody výpočtu podle Menďana [2], [3]. Tato metoda je založená na principu modelování 2D výseků celé budovy (obr. 2 a 3) vhodným počítačovým programem (AREA 2008) pro řešení dvourozměrného teplotního pole a následného spočítání lineárních tepelných vodivostí L2D (W/(m.K)) všech výseků. Lineární tepelné vodivosti detailů, které se nezohlední ve vymodelovaných výsecích budovy (podlaha na terénu a detaily, které vychází z půdorysu) se započítají s hodnotou Ψ (W/(m.K)), tedy lineárním ztrátovým součinitelem. Spočítáním všech lineárních tepelných vodivostí se vypočítá tepelná vodivost (propustnost) celé budovy.
Před samotným výpočtem je potřeba budovu rozdělit na charakteristické výseky (obr. 2), a to svislé a horizontální. Výseky se vytvoří tak, že se vymodeluje každá rozdílná část po výšce budovy (obr. 3). Podobně se postupuje i při horizontálních částech, kde se modelují výseky po délce.
Podlaha a část budovy přilehlá k zemnímu podloží se vymodeluje samostatně. Vliv deformovaného teplotního pole v styku podlahy a obvodové stěny se započítá s hodnotou Ψ (W/(m.K)). Detaily, které se nemohou zohlednit ve vymodelovaných výsecích, se rovněž zohlední samostatně s hodnotou Ψ (W/(m.K)).
Výsledné hodnoty ΔU pro všechny varianty řešení bytového domu jsou uvedené v tab. 2.
| Varianta | Vypočtená přesná hodnota ΔU (W/(m2.K)) | Paušální 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 |
Závěr
Porovnáním přesných a paušálních hodnot zvýšení součinitele prostupu tepla vlivem tepelných mostů ΔU pro všechny varianty řešení bytového domu je možné konstatovat značný pokles vypočtených hodnot ΔU vzhledem k paušálním hodnotám, obzvláště u první a poslední varianty řešení bytového domu.
Poznámka: Všechny výpočty zdiva byly zpracovány pro výpočtové hodnoty výrobků YTONG vyráběných do roku 2012. Výpočtové hodnoty byly stanoveny přepočtem z deklarovaných hodnot tvárnic YTONG ve vysušeném stavu pro výpočtovou hmotnostní vlhkost u = 0,045 stanovenou podle STN EN 12524. Výpočtová hodnota součinitele tepelné vodivosti λ u byla stanovena podle STN EN 1745 podle metodiky výpočtu EN ISO 10456. Faktor pro transformaci vlhkosti vypočtený touto metodikou Fm = 1,20.
V současnosti mají výrobky YTONG na základě technologických změn zlepšené hodnoty součinitele tepelné vodivosti ve vysušeném stavu λdry a na přepočet na výpočtovou hodnotu λu výrobce používá transformační vlhkostní faktor Fm=1,05 stanovený Certifikačním orgánem 3048 – CSI a.s. v Praze.
Literatura a zdroje
[1] Mihál, M., Michalík, M., Selep, J.: Štúdia architektonicko-stavebného riešenia bytového domu ALLEX, Bratislava 2011.
[2] Menďan, R.: Výpočet hodnoty zvýšenia jsoučinitela prechodu tepla vlivom tepelných mostů originálnou výpočtovou metodou (I. čast). Almanach znalca Bratislava 2012.
[3] Menďan, R.: Výpočet hodnoty zvýšenia jsoučinitela prechodu tepla vlivom tepelných mostů originálnou výpočtovou metodou (II. čast). 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 jsoučinitela prechodu tepla originálnou metodou. Práca ŠVK, SVF STU Bratislava 2011. Vedúci práce: Menďan, R.
[6] STN 73 0540-2 – Tepelná ochrana budov. Tepelnotechnické vlastnosti stavebných konstrukcií a budov. Část 2: Funkčné požiadavky. JSOUTN 2012.
[7] Počítačový program Area 2008 – Program na riešenie dvojrozmerného stacionárneho pola teplôt a čiastočných tlakov vodnej pary (autor: doc. Dr. Ing. Z. Svoboda)
