Pro tepelnou ochranu budov, stanovení energetické náročnosti a návrh konstrukcí budov jsou důležité znalosti o klimatických podmínkách v příslušné lokalitě a o požadavcích na vnitřní prostředí budovy.

Stav ovzduší, charakterizovaný:

Ø  teplotou

Ø  vlhkostí vzduchu a jeho tlakem

Ø  směrem a rychlostí proudění větru

Ø  slunečním svitem a intenzitou slunečního záření

Ø  oblačností a srážkami

nazýváme povětrnostními poměry nebo také počasím. Počasí se vztahuje k určitému, datem určenému období.

Průměrný stav ovzduší, charakteristický pro jisté místo, nazýváme klimatickými poměry (podnebím) v daném místě. Klima určitého místa nebo území závisí na jeho geografické poloze (zeměpisné šířce, přímořské nebo vnitrozemské poloze, nadmořské výšce atd).

Vnitřní prostředí budov je pro technické hodnocení omezeno na tepelněvlhkostní mikroklima, pro něž se definují optimální teploty a relativní vlhkost v interiéru v závislosti na účelu místností a aktivitách osob v nich. Důležitým faktorem je také kvalita vnitřního vzduchu (z hlediska hygienického), jeho pohyb v uzavřených prostorách budov a hmotnostní toky vzduchu mezi vnitřním a vnějším prostředím budovy.

teplota venkovního vzduchu v zimním období:

Základní  a  nejvíce  používanou  teplotou, která charakterizuje vnější prostředí, je  návrhová teplota venkovního vzduchu v zimním období θe [˚C]. Závisí na zeměpisné poloze a nadmořské výšce hodnoceného objektu a stanoví se:

a)      pro jednotlivé oblasti (města) přímo z tabulky H.2 v ČSN 73 0540 – 3. ČR je z hlediska venkovních teplot v zimním období rozdělena na čtyři základní oblasti a pro vybrané obce (většinou bývalá okresní města) zde jsou uvedeny nadmořská výška a návrhová teplota venkovního vzduchu v zimním období

b)      přesněji ze vztahu:

                                θe = θe,100 + Δ θe,100 . (h – 100)/100

kde:       θe,100    je            základní návrhová teplota venkovního vzduchu v nadmořské                                  výšce 100 m n. m. v dané teplotní oblasti [˚C] (podle ČSN

                                               73 0540 – 3)

                 Δ θe,100                        je            základní teplotní gradient (rozdíl teplot na 100 výškových                                                          metrů) v dané teplotní oblasti [K] (podle ČSN 73 0540 – 3)

                h             je            nadmořská výška úrovně ±0,00 objektu v m (obvykle tedy                                                       nadmořská výška 1. NP).

místní klimatické podmínky:

Místní klimatické podmínky (MKP) výrazně ovlivňují energetickou bilanci budovy, proto je jejich znalost a znalost jejich možného vlivu na budovu velmi důležitá. Zdrojem informací o MKP může být:

Ø  místní teplárna

Ø  nejbližší meteorologická stanice

Ø  nejbližší hvězdárna

Ø  informace od starousedlíků

Ø  teplota v sousedním nevytápěném prostoru a v přilehlé zemině:

Ø  Návrhová  venkovní teplota je  teplotou venkovního  vzduchu. Pokud je nutné hodnotit i konstrukce ve styku s nevytápěnými  prostory či zeminou, používají se orientační  hodnoty  teplot uvedené v ČSN 730540-3 a ČSN 060210 (dnes už ale neplatné). Některé  hodnoty mohou  být  již  zastaralé - například  v kotelnách  či  sklepech mohou  být  teploty  nižší vzhledem k nižším  technickým  ztrátám kotlů a výraznější  tepelné  izolaci ve  stropních konstrukcích.

Ø  Stejně tak nižší mohou být i teploty pod podlahami – a to zvláště u nízkoenergetických objektů (díky velké tloušťce tepelné izolace).

Ø  V případech,  kdy  je  potřebné  teplotu v nevytápěném  prostoru  stanovit  přesněji, vychází se z tepelné bilance nevytápěného prostoru. U zeminy pod podlahou je nejpřesnější výpočet pomocí 2D (3D) teplotního pole.

Ø  teplota ve větrané vzduchové vrstvě:

Ø  Předpokládá se, že teplota vzduchu ve větrané vrstvě dvouplášťové konstrukce je v zimním období stejná jako návrhová teplota venkovního vzduchu (ve starší, dnes už neplatné normě ČSN 060210 se uvádělo, že v této vrstvě je teplota vyšší o 3 °C než v exteriéru).

Ø  průměrné měsíční teploty vnějšího vzduchu:

Ø  Tyto teploty jsou nezbytné například pro výpočet roční bilance vodní páry podle ČSN EN ISO 13788 nebo pro přesnější výpočet  potřeby  tepla  na  vytápění  podle  ČSN  EN  ISO 13 790.  Tyto  hodnoty  jsou  uvedeny  pro  různé nadmořské  výšky  v ČSN  730540-3  v Tab. H.3,  lze  však  použít  i  hodnoty  publikované ČHMÚ.

Ø  průměrná letní denní teplota vnějšího vzduchu:

Ø  Tato teplota se využije při výpočtu tepelné stability místností v letním období podle           ČSN 730540-4 a pro ČR činí 20,5 °C.

Ø  teplota venkovního vzduchu během  letního dne (hodinová teplota):

Ø  Tato teplota je časově závislá a je potřebná pro výpočet odezvy místnosti na  tepelnou zátěž podle ČSN EN  ISO 13791 a 13792 a kterou lze nalézt v ČSN 730540-3 v Tab. H.8.

relativní vlhkost vnějšího vzduchu:

Atmosférický vzduch je směsí suchého vzduchu a vodních par, případně vody (např. mlhy při kondenzaci vodních par ve vzduchu). Obsah vlhkosti lze vyjádřit jako:

Ø  absolutní vlhkost vzduchu

Ø  parciální tlak vodních par ve vzduchu

Ø  relativní vlhkost vzduchu

Ø  měrnou vlhkost vzduchu

S vlhkostí vzduchu také souvisí teplota jeho rosného bodu (čím vyšší vlhkost vzduchu, tím vyšší je teplota jeho rosného bodu – vzduch se dříve nasytí).

Návrhovou relativní vlhkost vnějšího vzduchu φe [%] lze podle ČSN 730540-3 stanovit:

a)      pro jednotlivé teplotní oblasti lze návrhovou relativní vlhkost vnějšího vzduchu odečíst z tabulek

b)      přesněji ze vztahu:

                                                φe = (93 . θe – 3153,5) / (θe – 39,17)

                (θe - návrhová teplota venkovního vzduchu v zimním období θe [˚C])

relativní vlhkost v zemině:

Návrhová relativní vlhkost v zemině φe [%]  se uvažuje podle ČSN EN ISO 13788 hodnotou 100%.

Sluneční záření:

Slunce je prakticky neomezeným dárcem energie. Z celkového sluncem vyzářeného množství energie obdrží Země pouze malou ale přesto velmi významnou část. Na vnější okraj zemské atmosféry dopadá záření s průměrnou intenzitou 1 367 W/m2 (tzv. sluneční konstanta). Při průchodu vzdušným obalem Země se část záření ztrácí, takže v letním období je za jasného, pěkného slunečného dne k dispozici cca 800 W/m2 až 1000 W/m2 (tzv. globální intenzita slunečního záření) k dalšímu využití. Globální záření se skládá z:

Ø  přímého (nerozptýleného) záření

Ø  difuzního (odraženého) záření (např. z oblohy, z mraků i od země)

Globální intenzita slunečního záření závisí na:

Ø  výšce Slunce

Ø  znečistění ovzduší

Ø  oblačnosti

Ø  klimatických a geografických podmínkách dané lokality

Ø  nadmořské výšce

V letním období představuje podíl rozptýleného (difuzního) záření přibližně 50 % z globálního záření, v zimě je tento podíl značně větší. Čím je však vyšší podíl difuzního záření, tím nižší je využitelná energie globálního záření.

Sluneční záření se uplatní především při hodnocení chování místností  a  budov               v letním  období  a  při  stanovení  potřeby  tepla  na  vytápění (sluneční zisky). 

Pro hodnocení tepelné stability místnosti v letním  období  se podle  ČSN  730540-4  používá:

Ø  střední intenzita globálního slunečního záření

Ø  amplituda  intenzity globálního slunečního záření

Ø  doba jejího maxima

Střední intenzita globálního slunečního záření se někdy označuje jako průměrná denní hodnota intenzity globálního  slunečního záření.

Příslušné hodnoty jsou uvedeny v Tab. H.6 v ČSN 730540-3.

Pro určení potřeby tepla na vytápění se používá:

Ø  celkové množství energie  globálního slunečního  záření  dopadající  na jednotkovou plochu s určitou orientací za  jednotku  času. Mělo by se jednat o skutečné dopadající množství energie, které  zohlední  dobu slunečního svitu v dané  lokalitě, míru znečištění a podobně. Podrobnější údaje k jednotlivým lokalitám však nejsou k dispozici, proto se používají údaje pro tzv. obecnou lokalitu podle ČSN 73 0540 – 3. Tab. H.10

Proudění venkovního vzduchu (vítr):

Při nestejnoměrném ohřívání zemského povrchu vlivem slunečního záření, dochází i k nerovnoměrnému ohřívání přilehlých vrstev vzduchu a tím k tvorbě tlakových výší a níží (tyto jsou ovlivněny celou řadou dalších činitelů – např. střídáním dne a noci, rotací země apod.). Vyrovnáváním těchto tlakových rozdílů vzniká vítr. Rychlost větru závisí na:

Ø  tvaru zemského povrchu

Ø  nadmořské výšce

Ø  denní a roční době (tzv. cykly)

Ø  meteorologické situaci

Průměrná rychlost větru se na většině území České republiky pohybuje do 3 m/s.

Pro hodnocení dvouplášťových konstrukcí se používá návrhová rychlost větru vap [m/s]                   v rozmezí od 0,75 m/s do 1,75 m/s (Tab. H.11 v ČSN 73 0540 – 3).

Zprostředkovaně se rychlost větru objevuje např. v tepelném odporu při přestupu tepla na vnější straně konstrukce (čím větší rychlost větru, tím menší odpor při přestupu tepla – v praxi se ale uvažuje s průměrnou hodnotou rychlosti větru).

Výměna tepla sáláním s oblohou:

Každá stavební konstrukce (s určitou teplotou) emituje do okolí tepelný tok sáláním a naopak, tepelný tok sáláním od okolí zase přijímá. Za normálních podmínek se uvažuje, že tepelný tok sáláním s okolními předměty je v rovnováze. Tepelný tok sáláním s oblohou (atmosférou) je však menší - činí cca 80 % ze sálavého toku od okolních objektů, tzn. že konstrukce emituje sáláním více tepla než přijímá. Za určitých podmínek (jasná noc, vodorovná konstrukce) dosahuje rozdíl (tzv. ztrátový tepelný tok) hodnoty až 80 W/m2 a tím může dojít k výraznému ochlazení vnějšího povrchu konstrukce. Pokud má konstrukce dostatečně vysoký tepelný odpor (je zateplená), nedochází k jejímu dostatečnému prohřívání ze strany interiéru a vnější povrchová teplota může klesnout až pod teplotu rosného bodu okolního vzduchu, který potom začne na vnějším povrchu konstrukce kondenzovat a při teplotách pod 0 ˚C i namrzat. Tento jev často nastává u dvouplášťových konstrukcí s vnějším kovovým opláštěním (např. z košických - trapézových plechů apod. V souvislosti s tímto jevem se často vyskytují řasy na površích zateplovacích systémů (chladný = vlhký povrch).

teplota:

Teplota vnitřního prostředí je charakterizována pomocí dvou veličin:

 

Ø  návrhová vnitřní teplota θi [˚C] zahrnuje jednak vliv teploty vzduchu a jednak vliv povrchových teplot ohraničujících konstrukcí (vliv sálání okolních ploch) – to odpovídá výsledné operativní teplotě v místnosti (někdy se také označuje jako teplota suchého teploměru). Tato veličina slouží pro stanovení tepelných ztrát a potřeby energie na vytápění.

Ø  návrhová teplota vnitřního vzduchu θai [˚C] vyjadřuje pouze vliv teploty vzduchu (bez vlivu sálání okolních konstrukcí) a používá se pro posuzování stavebních konstrukcí z hlediska prostupu tepla a vlhkosti. Mezi návrhovou vnitřní teplotou a návrhovou teplotou vnitřního vzduchu platí vztah:

                                                θai = θi + Δ θai

kde:       Δ θai          je            přirážka [˚C] k návrhové vnitřní teplotě podle typu objektu a                                                   způsobu jeho vytápění, která se stanoví podle Tab. 12

                                               v ČSN 73 0540 – 3

               

Ø  průměrná měsíční návrhová teplota vnitřního vzduchu θai,m [˚C] se používá pro výpočet roční bilance vodní páry. Obvykle se však předpokládá, že návrhová teplota vnitřního vzduchu θai  je po celý rok konstantní.

Pokud jsou místnosti vytápěné na nižší teplotu než obvyklých 20 ˚C (např. chodba, vytápěná na 15 ˚C), je potřeba tuto teplotu v letním období odhadem zvýšit, jinak by to znamenalo, že jsou ve skutečnosti chlazené.

U místností s vysokými stropy (např. haly) se teplota s výškou vnitřního prostoru zvyšuje (ohřátý vzduch má vždy tendenci stoupat vzhůru – souvislost s jeho vlhkostí). Proto se pro všechny místnosti se světlou výškou nad 5 m počítá s vzestupem návrhové teploty vnitřního vzduchu θai o 0,3 ˚C na každý metr výšky místnosti, počínaje 1,5 m nad podlahou.

relativní vlhkost:

Na relativní vlhkosti vnitřního vzduchu závisí tepelně vlhkostní chování konstrukcí (vnitřní a povrchová kondenzace, plísně, životnost konstrukce atd.). Pro výpočty se používá návrhová relativní vlhkost vnitřního vzduchu φi [%], kterou lze stanovit:

 

Ø  pro běžné typy místností podle Tab. 1.1. v ČSN 73 0540 – 3

Ø  přesněji podle vztahu:

                                                φi  = (φe . pe,sat / 100 + Δp) . 100 / pi,sat

kde:       φe                je            relativní vlhkost venkovního vzduchu [%]

                pe,sat         je            částečný tlak nasycené vodní páry ve venkovním vzduchu [Pa]

                pi,sat           je            částečný tlak nasycené vodní páry ve vnitřním vzduchu [Pa]

                 Δp         je            zvýšení částečného tlaku vodní páry ve vnitřním vzduchu vlivem                                                           provozu v budově [Pa] (podle ČSN EN ISO 13788)

Potřebné částečné tlaky nasycené vodní páry lze stanovit ze vztahů:

                                                psat  = 610,5 . e (17,269 . θ)/(237,3+θ) pro θ ≥ 0 ˚C

                                                psat  = 610,5 . e (21,875 . θ)/(265,5+θ) pro θ < 0 ˚C

                               

Objekty pozemních staveb jsou v ČSN EN ISO 13788 rozděleny podle způsobu provozování na pět vlhkostních tříd a pro každou třídu je definovaná vlhkostní přirážka Δp, závislá na teplotě venkovního vzduchu - nejvyšší  přirážka je vždy při nejnižších venkovních  teplotách, protože se při nich předpokládá nejnižší intenzita větrání.

Pro posuzování běžných přirozeně větraných bytových a občanských staveb se podle ČSN  73 0540 - 3 používá  vždy 4. vlhkostní třída. V ostatních případech se postupuje podle projektu.                     

Při hodnocení konstrukce z hlediska možné vnitřní kondenzace (uvnitř konstrukce) se           k relativní vlhkosti vnitřního vzduchu φi připočítává bezpečností přirážka 5%. Tato přirážka zohledňuje nepřesnosti  použité  výpočtové metody a kolísání reálných okrajových podmínek.

Při hodnocení povrchové kondenzace (riziko růstu plísní) na vnitřním povrchu konstrukce se bezpečnostní přirážka nepoužívá !

                               

Prostup tepla konstrukcí charakterizuje výměnu tepla mezi vnitřním a venkovním prostředím, oddělenými konstrukcí. Tato výměna se děje přestupem tepla mezi povrchem konstrukce a okolním vzduchem (při proudění vzduchu) anebo vzájemným sáláním mezi povrchem konstrukce a okolním prostředím. Přechod tepla přes samotnou konstrukci se děje vedením.

Přestup a prostup tepla konstrukcí

Pro prostup tepla konstrukcí platí (pokud není v konstrukci zdroj tepla), že tepelný tok který do konstrukce přestoupí z vnitřního prostředí, je stejný (stejně velký), jako tepelný tok který projde přes konstrukci a stejný jako tepelný tok, který přestoupí do vnějšího prostředí. Hustota tepelného toku z vnitřního prostředí přes konstrukci do vnějšího prostředí, je tak dána vztahem :

                                               qi  = q  = qe

Pro jednotlivé toky platí vztahy:

                                               qi  = hi . (θiθsi) = (θiθsi) / Rsi

                                               q  = λ/d . (θsiθse) = (θsiθse) / R

                                               qe  = he . (θseθe) = (θseθe) / Rse

Úpravou těchto tří rovnic dostaneme:

                                                (θiθe) = q  . (Rsi + R + Rse) = q . RT

Veličina RT [m2.K/W] se nazývá odpor konstrukce při prostupu tepla a zahrnuje v sobě odpor samotné konstrukce a odpory při přestupu tepla na vnější a vnitřní straně konstrukce. Pokud je konstrukce vícevrstvá, platí:

                                                RT = Rsi + ∑Rj + Rse

                                                                                             

                                                                                             

                                                                           R = R1 + R2 + R3

Základní vztahy

Převrácená (inverzní) hodnota odporu konstrukce při prostupu tepla RT se nazývá součinitel prostupu tepla U [W/m2.K]:

                                               U  = 1/RT  = 1/(Rsi + R + Rse)

Hustota tepelného toku q [W/m2] konstrukcí potom bude:

                                               q  = (θiθe)/RT = U . (θiθe)

                                              

a tepelný tok Φ [W]  (tepelná ztráta) pak je:

                                                Φ = U . A  . (θiθe)

kde:                                      A     je plocha konstrukce [m2]

Součinitel prostupu tepla vyjadřuje tepelný tok z vnitřního prostředí do vnějšího prostředí plochou konstrukce 1m2 (plošná tepelná propustnost), při teplotním spádu vnějšího a vnitřního prostředí 1 K (1 ˚C).

Tepelná ztráta je tepelný tok celou plochou konstrukce, při skutečném teplotním spádu.

Pomocí součinitele prostupu tepla U [W/m2.K] (případně pomocí tepelného odporu konstrukce R [m2.K/W] ), se hodnotí ustálený tepelný tok prostupující celou konstrukcí (nebo jejími prvky), včetně případných tepelných mostů v ní zabudovaných.

Tepelné mosty

Protože součinitel prostupu tepla U [W/m2.K] a tepelný odpor při prostupu tepla RT [m2.K/W] vyjadřují prostup tepla celou konstrukcí, musí zahrnovat také vliv všech tepelných mostů příp. jiných zdrojů v konstrukci, které můžou navýšit tepelný tok.

Tepelným mostem se rozumí místo ve stavební konstrukci, kde dochází ke zvýšenému tepelnému toku (místo má vyšší tepelnou vodivost). Toto místo se vyznačuje:

       vyšší hustotou tepelného toku

       nižší vnitřní povrchovou teplotou

Podle výskytu v konstrukci mohou být tepelné mosty systematické (pravidelně se opakující), nebo nesystematické (nepravidelné, nahodilé, ojedinělé)

Podle konstrukčního charakteru daného místa rozlišujeme tepelný most a tepelnou vazbu.

Tepelný most vzniká v dané konstrukci průnikem (úplným nebo částečným) materiálu s vyšší tepelnou vodivostí, nestejnorodou vrstvou v konstrukci nebo změnou tloušťky jednotlivých vrstev konstrukce(ložná spára, průnik nosného prvku apod.).

Tepelná vazba vzniká na rozhraní mezi dvěma a více konstrukcemi, kde tepelný tok                       v konstrukcích je významně změněn jejich vzájemným působením (okenní rám – stěna).

Podle tvaru můžeme tepelné mosty rozdělit na lineární, (např. rošt v tepelné izolaci), nebo bodové (např. ocelová kotevní hmoždinka vnějšího zateplení). Tepelné mosty mohou vznikat také prouděním vzduchu (infiltrací) nekvalitně provedenými spárami.

 

Nejčastěji se tepelné mosty a tepelné vazby vyskytují v těchto konstrukčních uzlech:

       všechny styky mezi konstrukcemi (vnitřní a obvodové stěny, stěny a stropu, stěny a okna, stěny a základu, obvodové stěny a střechy, atiky apod.)

       geometrická změna konstrukce (roh, kout, uskočení)

       nosné trámové konstrukce střech a lehkých dřevěných stěn (krokve, nosný skelet u dřevostaveb, nosné rošty izolačních vrstev apod.)

       místa vyložení konzolovitých konstrukcí (balkónové desky, stříšky apod.)

       výztuže a kotvení v konstrukcích (kotvení tepelné izolace, přichycení stínících prvků apod.)

Odstranit všechny tepelné mosty a vazby z konstrukcí a mezi konstrukcemi je technicky velmi obtížné (pokud to je vůbec možné). Můžeme mluvit nanejvýš o jejich potlačení či eliminaci.

Celkový vliv tepelných mostů a vazeb závisí na pečlivé projektové přípravě a při samotné realizaci také na kvalitě provedení daného detailu. Nejlépe je tepelný most vyloučit jiným vhodným konstrukčním řešením; pokud to není možné, tepelný most se přeruší nebo překryje tepelně izolačním materiálem.

Hlavními zásadami řešení tepelných mostů (vazeb) jsou:

       průběžná tepelná izolace vnějších stavebních konstrukcí

       jednoduchý kompaktní tvar domu

       přerušení tepelného mostu u konzolovitě vyložených konstrukcí použitím speciálních izolovaných nosníků nebo výztužnými prvky ze syntetických vláken

       přerušení ložných spár u jednovrstvých stěnových konstrukcí

       důsledné utěsnění konstrukčních spár mezi konstrukcemi.

 

Každý tepelný most (vazba) se musí posuzovat ze dvou hledisek (které však spolu vzájemně souvisí) :

       hygienické hledisko - nízká vnitřní povrchová teplota v místě tepelného mostu může být příčinou růstu plísní a povrchové kondenzace

       energetické hledisko – zvýšený prostup tepla

 

Každý tepelný most nebo tepelná vazba je charakterizován tepelnou propustností                   L2D    [W/(m.K)] (tepelná propustnost získaná z výpočtu 2D teplotního pole) nebo L3D    [W/K] (tepelná propustnost získaná z výpočtu 3D teplotního pole).

Lineární L2D  tepelná propustnost udává množství tepla (tepelný tok) Φ [W] , které projde           1 m.b. vyšetřovaného detailu, při teplotním spádu 1K.

Prostorová (bodová) L3D  tepelná propustnost udává množství tepla (tepelný tok) Φ [W] , které projde vyšetřovaným detailem, při teplotním spádu 1K.

Způsoby stanovení součinitele prostupu tepla

1)      z tepelného odporu konstrukce při prostupu tepla RT (nebo z jejího charakteristického výseku)

2)      z průměrné teploty na vnitřním (nebo vnějším) povrchu konstrukce θsim (θsem)

3)      ze součinitele prostupu tepla Uid ideálního výseku konstrukce (bez tepelných mostů) stanoveného podle bodu 1), zvýšeného o vliv tepelných mostů ΔU, získaný řešením 2D nebo 3D teplotního pole

4)      kombinací metod podle 1) příp. 2) s metodou podle 3)

Ø  Součinitel prostupu tepla stejnorodých konstrukcí

               

1)      Stanovení z tepelného odporu konstrukce při prostupu tepla RT :

                                               U  = 1/RT  = 1/(Rsi + R + Rse)

                kde:       R = ∑Rj

                               Rj = dj / λj            je tepelný odpor j – té vrstvy hmotné konstrukce

                              

                               Rsi  a Rse                jsou tepelné odpory při přestupu tepla na vnitřní a vnější                                          straně konstrukce podle ČSN 73 0540 – 3

Ve větrané vzduchové vrstvě se uvažuje odpor při přestupu tepla shodný s odporem na vnitřní straně téže konstrukce:                 Rse = Rsi

Při styku konstrukce s terénem se uvažuje:

                Rse = 0  

                              

Pro vodorovné povrchy konstrukcí mezi shodně vytápěnými prostory se pro spodní povrch uvažuje hodnota platná pro tepelný tok zdola nahoru, pro horní povrch hodnota platná pro tepelný tok shora dolů.

Do výpočtu tepelného odporu se zpravidla zahrnují všechny (tepelně účinné) vrstvy konstrukce, od jejího vnitřního líce po vnější líc, mimo:

Protože průměrná vnitřní povrchová teplota konstrukce závisí na jejich tepelně izolačních vlastnostech (tepelném odporu), lze na základě znalosti příslušných veličin stanovit součinitel prostupu tepla konstrukce:

               

                                               U  = (θaiθsim )/ [Rsi . (θaiθe )]

kde        θsim        je průměrná vnitřní povrchová teplota konstrukce [˚C]

                               θai          je návrhová teplota vnitřního vzduchu [˚C]

                               θe           je návrhová teplota venkovního vzduchu v zimním období [˚C]

Tento postup lze využít, známe – li vnitřní povrchovou teplotu konstrukce, získanou např. termografickým měřením.

Ø  Součinitel prostupu tepla s vlivem tepelných mostů (nestejnorodé konstrukce)

Přesnější metody výpočtu:

1)      metoda charakteristického výseku

Součinitel prostupu tepla U [W/m2.K] charakteristického výseku konstrukce (a tím i celé konstrukce) se stanoví z dvourozměrného nebo trojrozměrného teplotního pole, podle vztahu:

                                               U  = L2D/ b

                                               U  = L3D/ A

               

kde:       L2D               je            lineární tepelná propustnost charakteristického výseku                                                             konstrukce s tepelným mostem [W/m.K], stanovená                                                             výpočtem 2D teplotního pole

                 L3D              je            prostorová (bodová) tepelná propustnost                                                                        charakteristického výseku konstrukce s tepelným mostem                                                             [W/K], stanovená           výpočtem 3D teplotního pole

                b             je            šířka charakteristického výseku konstrukce s tepelným                                                              mostem [m]

                 A            je            plocha charakteristického výseku [m2]

Postup:

       určí se charakteristický výsek konstrukce (včetně tepelného mostu)

       stanoví se tepelná propustnost tohoto výseku (pomocí 2D nebo 3D teplotního pole)

       tepelná propustnost výseku se vydělí jeho šířkou (2D) nebo plochou (3D).

       metoda charakteristických tepelných mostů

Součinitel prostupu tepla U [W/m2.K] se stanoví ze součinitele prostupu tepla ideálního výseku konstrukce Uid [W/m2.K] postupem pro jednorozměrné šíření tepla a z celkového zvýšení součinitele prostupu tepla vlivem tepelných mostů v konstrukci ΔUtbk [W/m2.K], podle vztahu:

                                               U  = Uid + ΔUtbk

               

kde:       ΔUtbk = ∑ Δutbk,j              je celkové zvýšení součinitele prostupu               tepla vlivem všech                                         tepelných mostů (lineárních a bodových) v konstrukci

Pro lineární tepelné mosty v konstrukci bude platit:

                                                Δutbk,j = Ψj . lj / A

kde:       l             je            délka j-tého lineárního tepelného mostu v konstrukci [m]

                A             je            plocha celé konstrukce [m2]

                Ψj = Lj2DUid . bj                    je            lineární činitel prostupu tepla j-tého lineárního tepelného                                                        mostu [W/m.K]

                 Lj2D            je            lineární tepelná propustnost j-tého výseku konstrukce s                                                           tepelným mostem [W/m.K], stanovená výpočtem 2D                                                      teplotního pole

                bj            je            šířka j-tého výseku konstrukce s tepelným mostem [m]

Pro bodové tepelné mosty v konstrukci bude platit:

                                                Δutbk,j = Χj . nj / A

kde:       n            je            počet j-tých bodových tepelných mostů v konstrukci [-]

                A             je            plocha celé konstrukce [m2]

                Χj = Lj3DUid . Aj                      je            bodový činitel prostupu tepla j-tého bodového tepelného                                                       mostu [W/K]

                 Lj3D            je            prostorová (bodová) tepelná propustnost j-tého výseku                                                           konstrukce s tepelným mostem [W/K], stanovená                                                   výpočtem 3D teplotního pole

                Aj                  je            plocha j-tého výseku konstrukce s tepelným mostem [m2]

Postup:

       určí se výsek konstrukce včetně tepelného mostu

       stanoví se tepelná propustnost tohoto výseku (pomocí 2D nebo 3D teplotního pole)

       odečte se tepelná propustnost téhož výseku, ale bez tepelného mostu (tj. ideálního výseku konstrukce)

       rozdíl charakterizuje samotný tepelný most bez přilehlých (ideálních) částí konstrukce