Za vzduchovou vrstvu se považuje vrstva vzduchu kolmá na směr tepelného toku. Vzduchová vrstva může plnit  v konstrukci dvě funkce:

       jako uzavřená má funkci tepelně izolační (vzduch obecně má nízkou tepelnou vodivost)

       jako větraná odvádí z konstrukce vodní páry a snižuje tak riziko vnitřní kondenzace

Při navrhování konstrukcí s uzavřenými vzduchovými vrstvami se vychází z těchto poznatků:

       z hlediska tepelně izolačního jsou výhodné vzduchové vrstvy do 40 až 50 mm                           (např. v keramických tvarovkách se uplatňují vzduchové dutiny 10 až 12 mm v několika řadách)

       výhodnější je navrhovat více tenkých vrstev než jednu silnou (omezí se vliv proudění)

       výhodnější je umisťovat vzduchové vrstvy při vnějším povrchu konstrukce - zvýší se tím tepelná setrvačnost do interiéru a zmenší se sálání ve vzduchové vrstvě, protože teplota vnějšího povrchu konstrukce je nižší

       tepelně izolační vzduchové vrstvy mají být uzavřené (je třeba vyloučit spojení s okolním vzduchem

Ve vzduchových vrstvách probíhá vždy komplexní přenos tepla, tj. vedením, prouděním a sáláním. V tepelně technických výpočtech se tento poměrně složitý komplexní přenos tepla zjednodušuje podle toho, zda se jedná o vrstvu nevětranou či větranou.

Podle ČSN EN ISO 6946 „Stavební prvky a stavební konstrukce – Tepelný odpor a součinitel prostupu tepla – Výpočtová metoda“, se rozlišují tři typy vzduchových vrstev:

       vrstvy nevětrané – nemají buď žádné propojení s vnějším vzduchem, nebo větrací otvory mají minimální plochu do 0,05 % z celkové odvětrávané plochy

       vrstvy slabě větrané - větrací otvory mají plochu od 0,05 % do 0,15 % z celkové odvětrávané plochy

       vrstvy silně větrané - větrací otvory mají plochu vyšší než 0,15 % z celkové odvětrávané plochy

Za slabě větrané vzduchové vrstvy se považují např.  dutiny v okenních rámech, které jsou spojeny s vnitřním či vnějším prostředím štěrbinou o šířce 2 až 10 mm

Tepelná vodivost vzduchové vrstvy

Do výpočtu tepelného odporu nebo součinitele prostupu tepla konstrukce se vzduchovou vrstvou, se zadávají pouze vrstvy nevětrané a slabě větrané. Vrstvy silně větrané se do výpočtu nezahrnují (vč. všech následujících vrstev) a uplatní se pouze prostřednictvím vyššího tepelného odporu při přestupu tepla na vnější straně vrstvy konstrukce před větranou vzduchovou vrstvou.

Protože tepelná vodivost nevětraných vzduchových vrstev vyjadřuje přenos tepla vedením, prouděním i sáláním, jedná se o tzv. ekvivalentní tepelnou vodivost λg [W/(m.K)]:

Součinitelé přestupu tepla ha a hr se stanovují podle ČSN EN ISO 10077 „Tepelné chování oken, dveří a okenic – Výpočet součinitele prostupu tepla“ a ČSN EN ISO 6946 „Stavební prvky a stavební konstrukce – Tepelný odpor a součinitel prostupu tepla – Výpočtová metoda“, podle toho, o jakou konstrukci se jedná.

Tepelná vodivost slabě větraných vzduchových vrstev λg [W/(m.K)] se může stanovit  podle staršího vztahu jako dvojnásobek tepelné vodivosti shodné nevětrané vzduchové vrstvy:

V principu se jedná o stanovení tepelného odporu při prostupu tepla pro dvě krajní meze větracího režimu vzduchové vrstvy – nevětrané a silně větrané.

Tento vztah je ale problematický při výpočtu povrchových teplot, navíc některé další platné normy (např. ČSN EN ISO 10077) stále používají starší a jednodušší vztah, který tak bude i nadále používán, přesto že byl z ČSN EN ISO 6946 vyřazen.

Teplota v nevětrané vzduchové vrstvě:

Teplota v nevětrané vzduchové vrstvě  θcav se stanoví jako teplota v ose této vrstvy podle vztahu:

Teplota ve větrané vzduchové vrstvě:

U konstrukce s větranou vzduchovou vrstvou se nejprve stanoví průběh teplot a relativních vlhkostí vzduchu výpočtovou metodou (přibližnou nebo přesnější).

Samostatně se pak hodnotí část konstrukce od vnitřního prostředí k větrané vzduchové vrstvě (obvykle na počátku vzduchové vrstvy) a část konstrukce od větrané vzduchové vrstvy k venkovnímu prostředí (obvykle na konci vzduchové vrstvy).

Teplota na počátku větrané vzduchové vrstvy θx0 se shoduje s návrhovou teplotou venkovního (přiváděného) vzduchu:

Teplota na konci větrané vzduchové vrstvy θxk se stanoví přibližně ze vztahu (rychlost proudění vzduchu se uvažuje nulová):

Existuje ještě přesnější výpočet, který je definovaný v ČSN 73 0540-4, který je však poměrně rozsáhlý a bez potřebného programového vybavení těžko upotřebitelný.

Relativní vlhkost vzduchu ve větrané vzduchové vrstvě:

Relativní vlhkost vzduchu proudícího v dvouplášťových konstrukcích se stanoví ze vztahu:

V přibližném výpočtu, kdy se uvažuje nulová rychlost proudění vzduchu, se teplota na konci vzduchové vrstvy stanoví podle již jednou uvedeného vztahu:

Přesný výpočet podle ČSN 73 0540-4, definuje následující postup:

       stanovení rychlosti proudění vzduchu v jednotlivých úsecích větrané vrstvy

       stanovení průběhu teplot proudícího vzduchu 

       stanovení průběhu částečných tlaků nasycené vodní páry z vypočtených teplot vzduchu

       stanovení průběhu částečných  tlaků vodní páry v proudícím vzduchu

       stanovení průběhu relativních vlhkostí

       stanovení teplotního faktoru vnějšího pláště a určení požadavku na něj

Šíření vzduchu ovlivňuje jednak tepelné chování budovy jako celku (tepelná ztráta budovy větráním) a jednak tepelně vlhkostní režim jednotlivých obvodových konstrukcí.

Šíření vzduchu konstrukcemi a budovou charakterizuje výměnu tepla mezi vnitřním a venkovním prostředím prouděním.

K této výměně tepla prouděním dochází:

       větráním (přirozeným nebo mechanických)

       spárovou infiltrací (netěsnostmi v konstrukčních spárách)

Šíření vzduchu konstrukcemi a budovou se hodnotí prostřednictvím tří veličin:

       součinitele spárové průvzdušnosti iLV

       celkovou intenzitou výměny vzduchu v budově n50 při tlakovém rozdílu 50 Pa

       intenzitou výměny vzduchu v jednotlivých místnostech n

Obecné souvislosti

Tepelná ztráta větráním zahrnuje jak samotné větrání, tak i spárovou infiltraci.

Větrání musí zajistit dostatečnou kvalitu vzduchu uvnitř budovy (hygienický požadavek) a zároveň tepelná ztráta související s ohřevem větracího (venkovního) vzduchu musí být minimální (energetický požadavek).

Větrání je v rozhodující míře ovlivněno uživatelem.

Spárová infiltrace hygienický požadavek nezajistí a naopak má nepříznivý vliv na tepelnou ztrátu větráním.

Spárová infiltrace je výlučnou vlastností budovy a jejích konstrukcí.

Výměna vzduchu v budově je podmíněna:

       přítomností otvorů v obvodových konstrukcích (okna, větrací mřížky, netěsné spáry mezi konstrukcemi)

       rozdílem tlaku mezi venkovním a vnitřním vzduchem, který je daný

       působením větru (návětrná a závětrná strana budovy – typicky v rámci jednoho podlaží)

       teplotním rozdílem mezi venkovním a vnitřním vzduchem (tzv. komínový efekt – typicky ve schodišti)

       tlakovým účinkem mechanického větracího systému

Netěsnosti (spáry) vzniklé jako chyby při návrhu nebo realizaci budovy mají tyto negativní důsledky:

       zvyšují tepelnou ztrátu budovy

       snižují účinnost větracího systému

       zvyšují riziko kondenzace uvnitř konstrukce (transport vlhkosti přes netěsnou spáru)

       snižují životnost konstrukce

       snižují kvalitu vnitřního prostředí (ochlazení vnitřního povrchu v místě netěsnosti = chladné sálání)

       zhoršují akustické vlastnosti konstrukce

Základní pojmy

       průvzdušnost: schopnost prvku (materiálu, stavebního dílu nebo budovy jako celku), pokud je vystaven tlakovému rozdílu, propouštět vzduch

       infiltrace: průnik studeného vzduchu do budovy netěsnostmi (spárami mezi okenními nebo dveřními křídly a rámem, mezi rámem a stěnou, spárami mezi konstrukcemi, apod.)

       exfiltrace: opak infiltrace – únik teplého vzduchu ven z budovy

Ve stavební praxi se však používá pouze pojem infiltrace, kterým se rozumí průnik studeného vzduchu do budovy a zároveň únik teplého vzduchu ven z budovy

Průvzdušnost je charakterizována součinitelem spárové průvzdušnosti iLV [m3/(s.m.Pa0,67)]. Požadavek na průvzdušnost se liší podle typu spáry:

Průvzdušnost funkčních spár výplní otvorů a lehkých obvodových plášťů

(funkční spára = spára mezi křídlem a rámem)

Součinitel spárové průvzdušnosti iLV musí splňovat podmínku:

Poznámky:

       kromě součinitele spárové průvzdušnosti a délky funkčních spár má vliv na pohyb vzduchu v budově také prostorové uspořádání místností a jejich vzájemné propojení

       při nesplnění požadavku na funkční spáry dveří se přivádí znečistěný vzduch z nižších podlaží do vyšších (komínovým efektem)

       požadavky se vztahují i na vnitřní dveře – např. mezi garáží, místnosti s bazénem, větranou spíží a ostatními místnostmi domu

Průvzdušnost ostatních spár a netěsností obvodového pláště budovy

Součinitel spárové průvzdušnosti musí být „téměř“ nulový – tj. nižší, než nejistota použité měřící metody.

Prakticky to znamená, že konstrukce (mimo otvorové výplně) musí být vzduchotěsné.

Dále se požaduje, aby případná tepelně izolační vrstva byla na vnější straně chráněna proti účinkům větru vhodnou zábranou (vzduchotěsnící vrstvou).

Jako vzduchotěsnící vrstva se používá:

       omítka

       plastové fólie (parozábrany)

       asfaltové  pásy

       paropropustné fólie (umožňují vysychání konstrukce do venkovního prostředí)

       OSB desky s tmelenými spárami

Za vzduchotěsnící vrstvu nelze v žádném případě považovat sádrokartonové podhledy a obklady (z důvodu možného popraskání tmelených spár).

Celková průvzdušnost obálky budovy

Celková průvzdušnost obvodového pláště budovy (vliv „nechtěných“ spár a netěsností) se ověřuje pomocí celkové intenzity výměny vzduchu n50 v 1/h, při tlakovém rozdílu 50 Pa. Podle ČSN 73 0540 – 2 je doporučeno splnit podmínku:

kde        n50,N     je            doporučená hodnota celkové intenzity výměny vzduchu v 1/h,                                                              při tlakovém rozdílu 50 Pa, která se stanoví z Tabulky 6 v ČSN 73 0540 – 2:

Celkovou průvzdušnost obálky budovy nelze spolehlivě určit během projektové přípravy, protože významný podíl má až konečná kvalita provedení stavby. Splnění doporučené hodnoty se proto prokazuje měřením hotové budovy.

Obvykle se používá měření metodou tlakového spádu podle ČSN EN 13829. Měří se objemový tok vzduchu pro různé hodnoty uměle vytvořeného tlakového spádu (rozdílu) mezi venkovním a vnitřním prostředím. Z naměřených hodnot se statistickými metodami vypočítá hodnota objemového toku vzduchu při tlakovém spádu 50 Pa. Měřící zařízení se nazývá Blower-Door.

Výměna vzduchu v místnosti se děje větráním. Při větrání dochází k mísení vnitřního vzduchu se vzduchem venkovním, tím k jeho ochlazování a tím také k tepelné ztrátě.

Výměna vzduchu v místnosti je charakterizována intenzitou výměny vzduchu n v 1/h. Je to množství vzduchu v m3, které se z celkového objemu vzduchu v místnosti v m3 vymění za                1 hod. (fyzikální podstata jednotky je m3/(m3.h)).

Požadované hodnoty n jsou odvozovány podle způsobu využití místnosti (místnost užívaná nebo nevyužívaná) a  podle způsobu jejího větrání (přirozené nebo nucené).

Pro užívanou místnost jsou požadavky odvozovány z hygienických požadavků na pobyt osob (koncentrace škodlivin ve vzduchu), požadavky pro nevyužívanou místnost jsou výrazně nižší s ohledem na obvykle nízkou koncentraci škodlivin.

Intenzita výměny vzduchu v místnosti s nuceným větráním nebo klimatizací

Doporučuje se, aby intenzita přirozené výměny vzduchu n v 1/h v takové místnosti (bez započtení vlivu větracího nebo klimatizačního zařízení), byla maximálně:

pokud nejsou požadovány hodnoty vyšší (např. při nouzovém provozním režimu apod.).

Intenzita výměny vzduchu v neužívané místnosti

V době, kdy se místnost nevyužívá, je doporučená nejnižší intenzita výměny vzduchu nmin            v 1/h:

Doporučená nejnižší intenzita výměny vzduchu nmin,N se přesněji stanovuje bilančním výpočtem pro zimní návrhové podmínky:

       do bilance se zahrnou všechny zdroje škodlivin působící v místnosti, která se neužívá

       do výměny vzduchu se zahrnou všechny prvky, které zajišťují výměnu vzduchu v neužívané místnosti

       Intenzita výměny vzduchu v užívané místnosti

       V době, kdy se místnost využívá, musí intenzita výměny vzduchu n v 1/h splňovat podmínku:

       pro obytné a obdobné budovy leží požadovaná intenzita výměny vzduchu, přepočítaná z minimálního množství potřebného čerstvého vzduchu, obvykle mezi hodnotami:

                                               nN = 0,3 1/h až 0,6 1/h

       pro pobytové místnosti platí zpravidla požadavek zajistit nejméně 15 m3/h na osobu při klidové aktivitě s produkcí metabolického tepla do 80 W/m2 a při aktivitě s produkcí metabolického tepla nad 80 W/m2 minimálně 25 m3/h na osobu

       v učebnách se požaduje výměna vzduchu 20 m3/h až 30 m3/h na žáka

       výměna vzduchu v hygienických zařízeních se zpravidla uvádí v m3/h vztažených na jednotku zařízení (na sprchu, šatní místo apod.). Uvedené hodnoty je třeba zajistit v provozní době, obvykle celoročně

       požadované hodnoty intenzity výměny vzduchu n se přesněji stanovují bilančním výpočtem pro zimní návrhové podmínky - do bilance se zahrnou všechny podmínky na požadovaná množství čerstvého vzduchu

       pokud je u novostaveb z hygienických a provozních důvodů celková intenzita výměny vzduchu v budově větší než n = 2 1/h po dobu nejméně 8 hodin denně, požaduje se osazení zařízení ke zpětnému získávání tepla z odpadního vzduchu (rekuperace), s ověřenou celkovou účinností nejméně 60 %.

       pro hodnocení energie na vytápění (např. v energetických auditech), se celková intenzita výměny vzduchu stanoví jako vážený průměr podle vzduchových objemů jednotlivých místností - obvykle se ale uvažuje celková intenzita výměny vzduchu n = 0,5 1/h

Celkovou intenzitu výměny vzduchu v budově lze stanovit podle vztahu:

Pokud je výměna vzduchu v budově časově proměnná, intenzita výměny se stanoví podle vztahu:

Správné větrání je jedním z nejdůležitějších opatření, zamezující tvorbě plísní. Nejlépe je větrat častějším krátkým naplno otevřením oken, kdy nedojde ještě k ochlazení vnitřních stěn. Nevhodné jsou nastálo otevřené „ventilačky“, protože nedochází k rovnoměrné výměně vzduchu v celém prostoru (zůstávají tzv. nevyvětrané kapsy).

Rozdíl ve větrání je také v zimním nebo letním období:

       Větrání v zimním období lze provádět v kteroukoliv denní i noční dobu (chladný vzduch má malý absolutní obsah vlhkosti – měrnou vlhkost). 

       V letním období by mělo být preferováno noční větrání, protože chladnější sušší vzduch je pro vlhkostní režim v interiéru příznivější.

Vodní páry obsažené ve vzduchu mají podobnou schopnost procházet stavebními konstrukcemi jako tepelný tok (platí podobné vztahy a rovnice, jako pro vedení tepla). Tok vodních par je podmíněný gradientem (rozdílem) jejich  parciálních (částečných) tlaků.

Jev, při kterém mezi dvěma prostředími s různými parciálními tlaky vodních par oddělenými pórovitou látkou dojde k transportu vlhkosti, nazýváme  difuzí. Difundující vodní páry se pohybují z místa s vyšším tlakem do místa, kde je tlak vodních par nižší.

Za určitých tlakových a teplotních podmínek může v materiálu dojít ke kondenzaci vodních par. V jednovrstvém materiálu bývá účinek kondenzace vodních par obvykle zanedbatelný,                        v konstrukcích vícevrstvých je výskyt kondenzace nebezpečnější a jeho důsledkem může být i degradace materiálu a z toho plynoucí statické problémy.

Plyn nebo vodní pára difundují každou látkou, jejíž mezimolekulární prostory jsou větší než střední volná dráha molekul plynu (střední volná dráha molekul vodní páry je 2,78.10-10 m).

U stavebních materiálů se vyskytují:

       makrokapiláry s rozměrem d > 10-7 mnedochází u nich ke kapilární kondenzaci (volná dráha jejich molekul je menší jak průměr pórů) a vodní páry se pohybují podle zákona difuze (samovolné pronikání z oblasti vyšší koncentrace do oblasti koncentrace nižší)

       mikrokapiláry s rozměry d < 10-7 m - nastává kapilární kondenzace (střední volná dráha molekul vodní páry je stejná nebo větší, než je průměr pórů) a pohyb vodní páry se děje podle zákona efuze (pohyb plynu malými otvory – kapilárou, pod určitým tlakem)

Tepelně izolační materiály mají průměr pórů řádově desetkrát i vícekrát větší, než je střední volná dráha molekul, proto je u nich difuze vodní páry difuzí vzduchem.

Ve stavební tepelné technice se pro šíření vlhkosti v konstrukci používají tyto veličiny:

       součinitel difuzní vodivosti δp [kg/(m.s.Pa)] = [s] - schopnost materiálu propouštět vodní páry

       difuzní odpor Zp [m/s] - schopnost vrstvy materiálu (konstrukce) klást odpor prostupu vodní páry:                                                  

                                                              

       faktor difuzního odporu μ [-] - vyjadřuje relativní schopnost vrstvy materiálu propouštět vodní páru difuzí:

                udává, kolikrát je větší difuzní odpor nějaké látky, než stejně silná vrstva vzduchu za téže teploty.

Částečný tlak vodní páry ve hmotných vrstvách konstrukce

Pro konstrukci (část konstrukce), ve které lze uvažovat jednorozměrné šíření vlhkosti, se částečný tlak vodní páry uvnitř konstrukce stanoví:

       výpočtem, ze vztahu:

Hodnoty Zpi a Zpe jsou oproti difuznímu odporu konstrukce Zp, popř. difuznímu odporu části konstrukce Zpx velmi malé, proto se obvykle ve výpočtu zanedbají a výše uvedené vztahy se tím zjednoduší.

       graficky - kdy průběh částečných tlaků vodní páry v konstrukci se znázorní lineární spojnicí tlaků pi a pe v grafu (Zp - pv) - částečný tlak vodní páry v libovolném místě konstrukce px pak odpovídá difuznímu odporu Zpx

Pro konstrukce, ve kterých nelze uvažovat jednorozměrné šíření vlhkosti (nehomogenní vrstvy, kouty apod.), se částečný tlak vodní páry uvnitř konstrukce stanoví výpočtovým řešením 2D (3D) teplotně vlhkostního pole.

Částečný tlak vodní páry v nevětrané vzduchové vrstvě

Částečný tlak vodní páry v nevětrané vzduchové vrstvě se stanoví jako částečný tlak vodní páry uprostřed (v ose) této vrstvy. Výpočet je shodný s výpočtem pro hmotné vrstvy:

       pro tloušťky vzduchové vrstvy d ≥ 0,01 m se uvažuje ekvivalentní difuzní tloušťka nevětrané vzduchové  vrstvy  sd = 0,01 m nezávisle na tloušťce a sklonu vzduchové vrstvy

       pro tloušťky vzduchové vrstvy d < 0,01 m se uvažuje faktor difuzního odporu µcav = 1,0

Částečný tlak vodní páry ve větrané vzduchové vrstvě

Částečný tlak vodních par na počátku vzduchové vrstvy px0 v Pa, se uvažuje shodný s tlakem vodních par přiváděného vzduchu pe.

       pro výpočet kondenzace vodní páry v konstrukci podle ČSN EN ISO 13788 se uvádí hodnota δo = 2 · 10-10 s

       pro technické výpočty se uvádí difuzní vlastnost materiálu obvykle pomocí hodnoty μ

       tenké materiály (např. hydroizolace, parozábrany apod.) je výhodnější charakterizovat pomocí dvojice ekvivalentních hodnot sd,ev a dev (přepočtená hodnota μev obvykle neplatí pro odlišné tloušťky dev)

       u materiálu nebo výrobku s velmi vysokou ekvivalentní difuzní tloušťkou je rozhodující způsob jejich napojení mezi sebou a dále vliv proděravění v důsledku konstrukčního uspořádání - zabudováním materiálu tak může dojít ke snížení výsledné návrhové hodnoty ekvivalentní difuzní tloušťky až o několik řádů (na desetinu až setinu původní hodnoty – je to vždy velká neznámá)

Pro konstrukci, ve které nelze uvažovat jednorozměrné šíření vlhkosti, se difuzní odpor konstrukce Zp v m/s, stanoví:

       přibližně ze vztahu:

       přesněji na základě řešení 2D (3D) teplotně vlhkostního pole

Pro konstrukci, ve které dochází ke spárové difuzi vodních par, se difuzní odpor konstrukce Zp stanoví z přibližného vztahu pro vícerozměrné šíření vlhkosti, kde se pro plochu beze spár stanoví difuzní odpor Zp,j podle vztahu pro jednorozměrné šíření vlhkosti a pro spáry se stanoví poměr plochy spáry Aj a jejího ekvivalentního spárového difuzního odporu Zp,dl,j podle vztahu:

Pro některé typy spárových konstrukcí s pravidelným uspořádáním spár se používá snižující součinitel vztažený k difuznímu odporu materiálu Zp,mat těchto konstrukcí. Například pro keramické nebo betonové tašky, vláknocementové šablony a šindele je:

 

                               Zp = 0,2 Zp,mat

Kondenzace vodní páry uvnitř konstrukce nenastane, jestliže je pro každé místo x                  v konstrukci splněna tlaková podmínka:

V místech, kde není splněna uvedená nerovnost,dochází ke kondenzaci vodní páry. Ke kondenzaci může dojít v rovině (ploše), popř. ve vrstvě mezi rovinami.

Průběhy částečných tlaků vodní páry v konstrukcích:

A – nedochází ke kondenzaci,

B – dochází ke kondenzaci v ploše

C – dochází ke kondenzaci mezi rovinami proloženými body A a B

Oblast kondenzace uvnitř konstrukce se stanoví:

       přibližně, grafickou metodou:

                V grafu z počátečního bodu pv,i a konečného bodu pv,e na úsečce částečných tlaků vodní páry se vedou tečny k lomené křivce psat - body dotyku A, pro tečnu vedenou z bodu pv,i, a B, pro tečnu vedenou z bodu pv,e pak vymezují oblast kondenzace vodní páry uvnitř konstrukce pro sledovanou teplotu venkovního vzduchu θe

       přesněji výpočtem:

                Body dotyku tečen ke křivce  psat se hledají ve vrstvách, ve kterých byl zjištěn počátek kondenzace (blíže vnitřnímu povrchu) a konec kondenzace (blíže vnějšímu po vrchu). Nejprve se prověří hranice H vyšetřované vrstvy, která je vzdálenější od příslušného povrchu a vytvoří se lineární závislost p(H) určená body [p (povrch), psat (H)]. Podle výsledku derivace rozdílu funkcí (psat – p(H)) se určí oblast kondenzace:

       je – li na hranici H ze strany vyšetřované vrstvy

                                               derivace (psat – p(H)) ≤ O pro vyšetřovaný počátek kondenzace a                                         derivace (psat – p(H)) ≥ O pro vyšetřovaný konec kondenzace,

               

                pak dochází ke kondenzaci právě na hranici H

       v opačném případě se hledá řešení rovnice pro iterační stanovení hranice:

                                               derivace (psat – p(Hj )) = O

                kde p(Hj) je lineární závislost určená body [p (povrch), psat (Hj )], přičemž první přiblížení se volí H1 = H. Nalezené řešení se stává novou hranicí Hj a výpočet rovnice se opakuje pro nově stanovenou lineární p(Hj) - iterace se ukončí, pokud rozdíl dvou po sobě následujících řešení (Hj-1Hj) je menší než Zp/100. Řešení Hj je pak hledanou hranicí oblasti kondenzace.

V případech, kdy je kondenzace vodní páry v konstrukcích nepřípustná, lze provést návrh potřebné parozábrany. Přídavný difuzní odpor  ΔZp získáme z grafu průběhů částečných tlaků vodní páry jako průsečík tečny ke křivce průběhů tlaků nasycené vodní páry z bodu pve                       s vodorovnou přímkou procházející bodem pvi.

Norma  ČSN 73 0540-2  požaduje,  aby  všechny  konstrukce,  u  kterých  by  zkondenzovaná  vodní  pára  mohla ohrozit  jejich požadovanou funkci, byly  navrženy tak, že v nich nebude k vnitřní kondenzaci docházet. Splnění tohoto požadavku se prokazuje výpočtem s použitím návrhové venkovní teploty a návrhové teploty a vlhkosti vnitřního vzduchu:

Ohrožením požadované funkce se obvykle míní:

       podstatné zkrácení předpokládané životnosti konstrukce

       snížení vnitřní povrchové teploty konstrukce vedoucí ke vzniku plísní

       objemové změny a výrazné zvýšení hmotnosti konstrukce nad rámec rezerv statického výpočtu

       zvýšení hmotnostní vlhkosti materiálu na úroveň způsobující jeho degradaci.

U ostatních konstrukcí je vnitřní kondenzace přípustná, za těchto podmínek:

       zkondenzovaná vodní pára neohrozí požadovanou funkci konstrukce

       roční  bilance  zkondenzované a vypařené vodní páry musí být kladná – v konstrukci nesmí  zbýt  žádné zkondenzované množství vodní páry, které by zvyšovalo vlhkost konstrukce: 

       roční množství zkondenzované vodní páry Mc,a musí být nižší než limit Mc,a,N, který činí:

       Mc,a,N = 0,1 kg/(m2.a) nebo 3 %  plošné hmotnosti materiálu (vždy nižší z hodnot) pro:

ü  jednoplášťové střechy

ü  pro konstrukce s dřevěnými prvky

ü  pro konstrukce s kontaktním zateplením

ü  pro další konstrukce s málo propustnými vnějšími vrstvami

       Mc,a,N = 0,5 kg/(m2.a) nebo 5 % plošné hmotnosti materiálu (nižší z hodnot) pro ostatní stavební konstrukce.

U dvouplášťových konstrukcí se výše uvedené požadavky vztahují na vnitřní plášť. Navíc musí být relativní vlhkost vzduchu proudícího ve větrané vzduchové vrstvě φcv po celé její délce splňovat i za bezvětří podmínku:

                                               φcv < 90 %

Nesplněním tohoto požadavku vzniká riziko kondenzace vodní páry ve vzduchu větrané vzduchové vrstvy a na přilehlém vnitřním povrchu vnější části konstrukce - u vodorovných a šikmých konstrukcí tak vzniká riziko odkapávání a následného zvlhčování materiálů pod vzduchovou vrstvou.

       při zabudování dřeva nebo materiálů na bázi dřeva do stavebních konstrukcí je nutné dodržet jeho povolenou vlhkost podle ČSN 49 1531-1. Překročí-li za normových podmínek rovnovážná hmotnostní vlhkost těchto materiálů 18 %, je požadovaná funkce konstrukce ohrožena

       je-li ve stavebních konstrukcích použito dřevo nebo materiály na bázi dřeva, musí být provedena ochrana těchto materiálů podle ČSN 49 0600-1. Zároveň je při zabudování nutné dodržet jeho dovolenou vlhkost podle ČSN 49 1531-1

Roční bilance zkondenzované a vypařené vodní páry se provádí dvěma způsoby:

Výpočtem po jednotlivých měsících podle ČSN EN ISO 13788:

               

Uvažují se průměrné měsíční teploty a vlhkosti v interiéru i v exteriéru. Výpočtem lze získat množství  kondenzátu v dílčích kondenzačních zónách na konci jednotlivých měsíců  v roce  – lze tedy sledovat, jak  se  obsah  kondenzátu v konstrukci v průběhu roku mění. Pokud jsou na konci modelového roku všechny kondenzační zóny suché, stačil se vzniklý kondenzát odpařit. V opačném případě se bude kondenzát v konstrukci postupně hromadit.

       výhody: reálnější modelování skutečného chování konstrukce během roku, možnost  zavést  do  výpočtu počáteční  stavební vlhkost nebo i vlhkost naakumulovanou  během  stávající  existence  konstrukce

       nevýhody: jsou opomíjeny teploty nižší, než jsou průměrné měsíční hodnoty (nezjistí se, jak bude vypadat situace v konstrukci při vnější  teplotě nižší než  cca -5 °C)

Výpočet celoroční bilance podle ČSN 73 0540-4:

V případě, kdy nejsou k dispozici potřebné klimatické údaje, připouští ČSN 73 0540-2,  aby  byl  výpočet  roční  bilance vodní páry proveden tradičním postupem podle ČSN 73 0540 - 4. Celoroční množství zkondenzované vodní páry Mc,a, popř. celoroční množství vypařené vodní páry Mev,a se stanoví na základě opakovaného výpočtu dílčích množství Ma,j pro jednotlivé teploty vnějšího vzduchu θae,j , které při kroku Δθae = 5 °C pokrývají rozsah teplot venkovního vzduchu v celoročním průběhu.

Celoroční množství zkondenzované vodní páry Mc,a je součtem nezáporných hodnot dílčích množství Ma,j a celoroční množství vypařené vodní páry Mev,a je součtem záporných hodnot dílčích množství Ma,j .

Dílčí množství zkondenzované nebo vypařené vodní páry Ma,j se stanoví:

       přibližně, bez zohlednění vlivu slunečního záření, ze vztahu:

       Přesněji, se zohledněním vlivu slunečního záření, pro nezastíněné neodvětrané ploché střechy a výjimečně i pro jiné neodvětrané vnější konstrukce, na které bude po celou dobu jejich životnosti dopadat sluneční záření, ze vztahu:

       Ekvivalentní teplota vnějšího vzduchu při jasné obloze  θae,ev zahrnuje příznivý vliv oslunění konstrukce.

       Příznivý vliv oslunění nelze uvažovat pro odvětrané konstrukce, popř. pro konstrukce s vnější povrchovou vrstvou se spárami, a pro konstrukce, na něž nebude po celou dobu jejich životnosti dopadat sluneční záření.

       Je-li  to možné, je vždy lepší provést výpočet roční bilance oběma možnými metodikami. Výsledky postupu podle  ČSN EN ISO 13788 a podle ČSN 730540-4 se totiž často liší. 

       Vyjde-li hodnocená konstrukce jako vyhovující při použití obou výpočetních metodik, je její návrh skutečně spolehlivě ověřen.

       Rozdíl mezi teorií a praxí:

       Není jasné, jaká je míra bezpečnosti konstrukce vzhledem k výsledku teoretického výpočtu. To ve svém důsledku vede často k zamítnutí skladby konstrukce, která je dlouhodobě funkční a spolehlivá. Měření na sídlištích v oblasti Zlína (Malenovice a Otrokovice), prováděná bývalým VÚPS Praha pracoviště Zlín, ukazují podstatně jiné výsledky, než teoretické výpočty. Podle současných teoretických kritérií jsou zcela vadné střešní konstrukce, které ale v praxi bez problémů fungují. Jako příklad lze uvést nevětrané dvouplášťové střechy „baťovských“ domků, které jsou postaveny v různých klimatických oblastech vč. podhorských (Svit pod Tatrami). Při sondážích byly zjištěny poruchy obvykle jen u vpustí, kde docházelo k zatékání - v běžné ploše k narušení dřeva nedocházelo. Tepelně izolační vrstva škváry, která měla být po 40 letech teoreticky nasycená vodou, byla zcela suchá.

       Pláště budov mohou být konstruovány z částí, které ve vzájemných stycích vytvářejí spáry. Těmito styky může docházet k výraznému k transportu vlhkosti. V ČSN 73 0540 – 4 je proto definovaná tzv. spárová difuze vodních par. Difuzní odpor takové konstrukce Zp se potom stanoví z upraveného vztahu:

       Tam, kde je stavební konstrukce v okolí styku pro difundující vodní páru téměř nebo zcela nepropustná, předpokládáme, že vodní páry procházejí jen stykem. Difuzní odpor celé plochy konstrukce A, včetně plochy styků, je potom možno vyjádřit pomocí ekvivalentního difuzního odporu

       V praxi často dochází k tomu, že jsou materiály a fólie porušeny otvory od připevňovacích prvků (například hřebíky, šrouby, spony apod.). Ekvivalentní difuzní tloušťka sd, popřípadě difuzní odpor  Zp závisí nejen na velikosti a rozdělení otvorů, ale i na druhu materiálu.

       V tabulce jsou uvedeny hodnoty pro hliníkový plech (μ = 54000), fólii z PVC (μ = 89000) a laminované desky (μ = 110):

Z tabulky je zřejmé, že:

       při ploše otvorů větší než 1 % z celkové plochy již hodnoty ekvivalentní difuzní tloušťky sd, nebo difuzního odporu Zp nezávisí na druhu materiálu

       při stejném podílu plochy otvorů jsou v případě malých otvorů hodnoty sd  menší než při stejné ploše vytvořené z otvorů větších průměrů - to znamená, že při aplikaci velkých otvorů vychází větší difuzní odpor.

       Ke kondenzaci vodní páry na vnitřním povrchu dochází při poklesu vnitřní povrchové teploty θsi pod teplotu rosného bodu θw, která se stanoví pro výpočtovou teplotu vnitřního vzduchu θai a relativní vlhkost vnitřního vzduchu φi řešením rovnice:

       Množství zkondenzované vodní páry Msiw, v kg/(m2.s), na vnitřním povrchu konstrukce se stanoví ze vztahu:

Teplota vnitřního povrchu v podmínkách povrchové kondenzace θsiw, ve °C, se stanoví:

       přibližně, podle vztahu (pro odpor při přestupu tepla v podmínkách vodou nasyceného povrchu Rsiw, v (m2.K)/W, který se stanoví podle ČSN 73 0540-3):

Odedávna se snažil člověk vytvořit v interiérech budov takové prostředí (samozřejmě úměrně potřebám a úrovni znalostí v dané době), které se v technické terminologii nazývá vnitřní tepelná pohoda. Tento subjektivně příjemný stav nastává, pokud prostředí umožňuje udržení stálé teploty těla na úrovni blízké 35 ˚C až 37 ˚C, bez mimořádných nároků na termoregulaci. To znamená, že člověku není ani chladno ani příliš teplo – cítí se příjemně.

Optimální teplota vzduchu v interiéru budovy závisí na:

       vnitřní produkci tepla

       na stáří a zdraví jedince a na jeho schopnosti aklimatizovat se na určité klimatické podmínky

       na druhu oděvu

       na regionálních zvyklostech v jednotlivých zemích (severské státy x jižní státy)

 

Pracoviště určená k trvalému pobytu osob a obytné prostory musí být řešeny tak, aby v nich byly zabezpečeny optimální mikroklimatické podmínky, a to jak v chladném, tak i v teplém období roku.

Pro optimální mikroklimatické podmínky jsou požadovány parametry vnitřního prostředí vyjádřené:

 

       operativní teplotou θo nebo výslednou teplotou θi

       rychlostí proudění vzduchu v místnosti vai

       relativní vlhkostí vnitřního vzduchu jai

Teplota:

Operativní teplota je jednotná teplota uzavřené uniformní izotermické černé plochy, uvnitř které by člověk sdílel konvekcí a radiací stejné množství tepla jako v prostředí skutečném. Pokud je rychlost proudění vzduchu vai £ 0,2 m.s-1, lze operativní teploty nahradit výslednými teplotami kulového teploměru θo = θ i = θtg.

Relativní vlhkost vzduchu:

Relativní vlhkost vzduchu ve venkovním prostředí leží většinou mezi 5075%. V moderních stavbách dosahuje vlhkost vzduchu v zimě 15 – 35% (ale pro zdraví a pohodu je optimální vlhkost vzduchu v místnosti 50% - nemá ležet pod 40% a dosahovat úrovně nad 70%).

Vysušený vzduch obsahuje více prachu a choroboplodných zárodků, zvyšuje elektrostatické napětí v místnosti a snižuje důležitý obsah negativních iontů kyslíku - ionizuje prach a zárodky ve vzduchu tak, že se tyto stávají obzvláště agresivními.

Vlhký vzduch zvyšuje riziko zaplísnění v kritických místech tepelných mostů (v místech s nízkou vnitřní povrchovou teplotou).

Rozmezí optimálních podmínek je závislé na roční době. Rozlišuje se chladné a teplé roční období. Chladné období je spojeno s provozem otopné soustavy. Dodávka tepla se zahajuje tehdy, když průměrná denní teplota venkovního vzduchu ve dvou po sobě následujících dnech v příslušné lokalitě poklesne pod +13 °C a přitom současně podle vývoje počasí nelze očekávat zvýšení této teploty na + 13 °C pro následující den.

Rozmezí optimálních a přípustných tepelně vlhkostních mikroklimatických podmínek pro chladné a teplé období roku

Na  udržení požadované interiérové pohody má ze stavebně konstrukčního hlediska největší vliv opláštění budovy (tedy konstrukce na systémové hranici budovy, sousedící s vnějším prostředím – tzv. obalové konstrukce). To se skládá z:

       neprůsvitných - netransparentních konstrukcí (obvodové stěny, střechy, stropy nad nevytápěnými prostory nebo podlahy na terénu)

       průsvitných – transparentních konstrukcí (otvorové výplně – okna, vstupní dveře, prosklené stěny)

Základními požadavky na opláštění z hlediska tepelně technického jsou u neprůsvitných konstrukcí:

       tepelná ochrana

       ochrana proti vlhkosti

       ochrana proti hluku

       vzduchotěsnost

u průsvitných konstrukcí k tomu přistupuje ještě požadavek na:

       propustnost slunečního záření

Některé další požadavky (např. na akumulaci tepla) lze splnit jiným konstrukčním nebo technickým opatřením).

Tepelná ochrana budovy závisí na tepelně izolačních a akumulačních vlastnostech obalových konstrukcí (konstrukcí na systémové hranici budovy - vytápěné zóny). V zásadě můžeme tepelnou ochranu rozdělit na:

       zimní

       letní.

Letní tepelná ochrana

Jejím cílem je zabránit přehřívání vnitřních prostor (tzv. tepelná zátěž) . Až donedávna nebyl na letní tepelnou ochranu budov kladen takový důraz, jako na tepelnou ochranu zimní, ale v souvislosti s příchodem nových stavebních technologií, především lehkých konstrukčních systémů (např. konstrukce dřevostaveb) a v souvislosti s novým fenoménem globálního oteplování, vyvstává do popředí otázka zabezpečení příjemného vnitřního prostředí i v několika po sobě jdoucích horkých letních dnech, bez nutnosti strojního chlazení, které je energeticky náročnější, než samotné vytápění.

Přehřívání interiéru (mimo nesprávně provozovanou otopnou soustavou) se děje tepelnými zisky, a to z:

       vnitřních zdrojů - závisí v převážné míře na chování uživatelů a nejsou závislé na konstrukčním systému budovy

       vnějšího prostředí - sluneční záření (přímé sluneční záření nebo difuzní – odražené záření)

Případný vzestup teploty v interiéru se tlumí:

       vnitřními akumulačními vrstvami (přitom tyto vrstvy nemusí být nutně na obvodových stěnách, ale používají se akumulační příčky, stropy, příp. i podlahy)

       přirozeným nočním větráním (letní větrání má svoje specifika – horký venkovní vzduch obsahuje vysoký podíl absolutní vlhkosti a zároveň bývá přes den teplejší než vzduch v interiéru)

       mechanickým větráním přes zemní kolektor.

Výrazný efekt z hlediska snížení tepelné zátěže mají stínicí prvky umístěné na venkovní straně fasády (žaluzie, slunolamy apod.). Vnitřní stínicí prvky jsou podstatně méně účinné.

Je vhodné,aby se stínící prvky ovládaly z místnosti (z interiéru). Jejich funkce se projeví i ve snížení průzvučnosti okna.

Zimní tepelná ochrana

Jejím cílem je minimalizace tepelných ztrát objektu. Toho lze dosáhnout:

       účinnou tepelnou izolací obalových konstrukcí

       omezením tepelných ztrát větráním (např. řízeným větráním s rekuperací)

       maximálním využitím tepelných zisků

Kvalitu vnitřního prostředí (vnitřní tepelnou pohodu) lze hodnotit dvěma způsoby:

       subjektivně (na základě vlastních pocitů)

       objektivně (dle provedených měření či výpočtů)

Stanovení hodnotících kriterií pro subjektivní vnímání tepelné pohody je obtížné a tyto nebudou nikdy vyhovovat všem osobám, pobývajícím v daném prostředí (vždy se najde určité % osob nespokojených).

Jedním z objektivních faktorů, které ovlivňují vnitřní tepelnou pohodu, je tepelná stabilita místnosti v zimním a v letním období.

Tepelná stabilita místnosti v zimním období

 Kritérium tepelné stability místnosti v zimním období se zavedlo na základě požadavku, aby i v nejvíce ochlazované místnosti budovy (tzv. kritická místnost) během otopné přestávky při přerušovaném vytápění (např. v noci, při odstávce nebo při poruše):

       byl dodržen tepelný komfort – kritérium tepelné pohody

       nedocházelo ke kondenzaci vodních par na vnitřních površích jednotlivých konstrukcí a tím ke vzniku plísní – hygienické kritérium

       potřeba tepla na zátop byla co nejmenší (čím menší je pokles teploty během otopné přestávky, tím menší je potom spotřeba tepla na zátop a naopak) – energetické kritérium

       Tepelná stabilita místnosti v zimním období (její tepelná setrvačnost) se hodnotí poklesem výsledné teploty v místnosti Dqv(t) [˚C] na konci doby chladnutí t [s].

       Doba chladnutí se obvykle uvažuje 8 h, pokud provozní podmínky nevyžadují hodnocení pro jinou dobu. Pro hodnocení se vybere tzv. kritická místnost, tedy místnost s největší tepelnou ztrátou – nejčastěji to bývá rohová místnost pod střechou.

       Maximální pokles výsledné teploty v kritické místnosti Dqv (t) na konci doby chladnutí  t  musí být menší, než je požadovaná hodnota Dqv,N (t) dle ČSN 73 0540-2.

Postup hodnocení místnosti v zimním období (podle vývojového diagramu):

       zadání geometrických parametrů místnosti a stavebně fyzikálních vlastností konstrukcí

       stanoví se okrajové podmínky a kritéria pro posouzení

       pokud je budova vytápěna nepřetržitě, místnosti se z hlediska tepelné stability neposuzují (může se ale na přání investora jejich tepelná stabilita ověřit pro případ havárie nebo opravy otopné soustavy - aby nedošlo k poškození technologie vlivem nízké teploty apod.)

       pokud je vytápění přerušované, vypočte se pokles teploty v kritické místnosti pro zvolenou dobu chladnutí

       je – li kritérium splněno, provede se ještě energetické vyhodnocení, které ověří, zda přerušovaný otopný režim je úspornější, než režim nepřerušovaný (tj. zda spotřeba tepla na přerušované vytápění Qp [GJ] je menší, než spotřeba tepla na nepřerušované vytápění Qn [GJ]) - v opačném případě nemá smysl přerušované vytápění vůbec navrhovat

V případě, že vypočítaný pokles výsledné teploty v místnosti je větší, než požadovaná hodnota, musí se navrhnout patřičné úpravy:

       snížení výměny vzduchu, ne však pod hygienicky nutné minimum

       zmenšení plochy průsvitných výplňových konstrukcí, musí však zůstat splněny požadavky na denní osvětlení dle ČSN 73 0580, resp. insolace dle ČSN 73 4301

       zvýšení hmotnosti akumulačního jádra

       zvětšení tepelné jímavosti první vnitřní vrstvy konstrukce

       zvýšení tepelného odporu konstrukce (snížení hodnoty součinitele prostupu tepla)

Výpočet poklesu výsledné teploty v místnosti v zimním období

 

Podrobný výpočet podle ČSN 73 0540-4:2005, příl. F vychází z energetické bilance vnitřního prostoru místnosti a výstupem je průběh výsledné teploty místnosti ve zvoleném časovém intervalu. Pro různé venkovní teploty lze určit přípustnou dobu otopné přestávky během roku. Výpočet je však rozsáhlý a bez patřičného programového vybavení dosti pracný.

Přibližný (orientační) výpočet:

 

1)      Stanoví se množství tepla W [J], akumulovaného v konstrukcích místnosti:

 

                 

 

kde:         [m2]                    součet ploch vnitřních povrchů konstrukcí místnosti,

                  [J/(kg·K)]          měrná tepelná kapacita j-té vrstvy m-té konstrukce,

                  [kg/m3]                             objemová hmotnost j-té vrstvy m-té konstrukce,

                  [m]                      tloušťka j-té vrstvy m-té konstrukce,

                  [˚C]                      střední teplota j-té vrstvy m-té konstrukce na počátku chladnutí;

                                              

                                               pro vnitřní konstrukce platí:

                                                 

                                              

                                               pro vnější konstrukce platí:

                                                 

                                               nebo zjednodušeně (pro jednovrstvou konstrukci):

                                                 

kde:         [˚C]      je teplota vnitřního vzduchu na počátku chladnutí (v čase ustáleného                  teplotního stavu)

                  [W/(m2·K)]       součinitel prostupu tepla m-té konstrukce,

                  [m2·K/W]          odpor při přestupu tepla na vnitřní straně m-té konstrukce,

                  [m2·K/W]          součet tepelných odporů vnitřních vrstev m-té konstrukce až do                                           poloviny její  j-té vrstvy,

                  [˚C]      návrhová teplota venkovního vzduchu v zimním období,

 

Do výpočtu množství akumulovaného tepla se zahrnou pouze vrstvy s vysokou akumulační schopností. Vrstvy s nízkou akumulační schopností (např. výplňové konstrukce, tepelné izolace apod.) a vrstvy do tl. 20 mm (např. vnitřní omítky) se zanedbají.

2)      Stanoví se teplota vnitřního vzduchu qai (t) [˚C] v době chladnutí t [s]:

 

                 

 

kde:         [W]      je celková tepelná ztráta místnosti.

3)      Stanoví se výsledná teplota qv (t) [˚C] v době chladnutí t [s]:

 

                 

 

kde:         [W/(m2K)]        je            součinitel přestupu tepla na vnitřní straně m-té konstrukce:

                 

                  [m3/s]                objemový tok vzduchu proudícího do místnosti při větrání:

                                                

 

kde:         [m3]     je            objem vnitřního prostoru místnosti,

                  [h-1]                     intenzita výměny vzduchu v místnosti (pro obytné místnosti se                                              obvykle uvažuje n = 0,5)

4)      Stanoví se výsledný pokles teploty místnosti v zimním období Dqv (t) [˚C] v době chladnutí t [s]:

 

                 

 

kde:         [˚C]      je výsledná teplota na počátku chladnutí (t = 0): odpovídá návrhové vnitřní                      teplotě qi dle ČSN 73 0540-3:2005.

Vliv skladby konstrukcí na pokles výsledné teploty v místnosti v zimním období

 

Uvažuje se místnost (podle obr.) ve třech materiálových variantách:

       první variantě se jedná o „těžkou“ zděnou stavbu

       ve druhé variantě o „lehkou“ dřevostavbu

V obou případech mají shodné ochlazované konstrukce přibližně stejné součinitele prostupu tepla mezi doporučenými a požadovanými hodnotami podle ČSN 73 0540-2:2007.

       ve třetí variantě má místnost celoprosklenou fasádu (ostatní konstrukce zůstávají tytéž, jako u zděné stavby)

       Výsledky potvrzují poměrně známou skutečnost, že těžká (zděná) stavba vychladne mnohem pomaleji, než stavba lehká (dřevostavba), byť poměrně dobře tepelně izolovaná.

       Průběh poklesu výsledné teploty v místnosti s celoprosklenou vnější stěnou je prakticky shodný s dřevostavbou, patrný je ale rychlejší pokles teploty v počátku chladnutí – to je dáno horšími tepelně izolačními vlastnostmi prosklené stěny. Postupně se pokles teploty vůči dřevostavbě zpomaluje, protože se začíná projevovat naakumulované teplo v betonových konstrukcích stropů a podlah.

       Potřeba tepla při přerušovaném vytápění se u zděné stavby a dřevostavby příliš neliší – rozdíl mezi oběma variantami je do 10 %, což je menší než chyba výpočtové metody. Výrazně vyšší potřeba tepla u místnosti s celoprosklenou stěnou je daná horšími tepelně izolačními vlastnostmi zasklení, i když jsou zde plně započítány tepelné zisky ze slunečního záření.  Z výsledků je také patrné, že větší úspora tepla při přerušovaném vytápění oproti vytápění nepřerušovanému je u lehkých staveb – je to dáno rychlejším náběhem teplot při zátopu.

       Je potřeba zdůraznit, že pokles dotykové teploty je kriteriální hodnotou, která slouží pouze pro posouzení tepelné stability místnosti a nevypovídá o skutečném průběhu vnitřní teploty v místnosti během chladnutí.

       To je dáno tím, že výpočtový postup vychází ze stacionárního (neměnného) stavu venkovní teploty. Ve skutečnosti se však venkovní teplota neustále mění (tedy i během otopné přestávky) v závislosti na klimatických podmínkách - zahrnout tyto dynamické změny na průběh vnitřní teploty lze pomocí některých simulačních programů, to však není předmětem tohoto pojednání.

       Dalším faktorem, který ovlivňuje pokles teploty v místnosti, je její vybavení nábytkem, koberci a dalším vnitřním zařízením. Tyto předměty brání akumulaci tepla do stěn a podlah a tím urychlují chladnutí místnosti – tento vliv se rovněž obtížně zohledňuje.

Tepelná stabilita místnosti v letním období

 Tepelná stabilita v letním období se posuzuje rovněž pro kritickou místnost, kterou je však v tomto případě místnost s největší plochou přímo osluněných výplní otvorů, orientovaných na západ, jihozápad, jih, jihovýchod, východ a to v poměru k podlahové ploše přilehlého prostoru.

Z toho je zřejmé, že pro hodnocení letního a zimního období mohou být kritické místnosti odlišné.

Tepelná stabilita místnosti v letním období je často neprávem opomíjena, přestože následky nesplnění normových požadavků jsou závažnější, než v případě zimní stability – eliminovat přehřívání i dobře zateplené místnosti bez použití energeticky náročné klimatizace je mnohem obtížnější, než stejnou místnost v zimně řádně vytopit.

Ohřev kritické místnosti v letním období, a tím i její tepelná setrvačnost, se hodnotí:

       nejvyšším denním vzestupem teploty vzduchu Δθai,max – tradiční výpočet podle                ČSN 73 0540 - 4

       nejvyšší denní teplotou vzduchu θai,max – podrobnější dynamický výpočet podle ČSN EN ISO 13791 a 13792: „Tepelné chování budov – Výpočet vnitřních teplot v místnosti v letním období bez strojního chlazení“.

Nejvyšší denní vzestup teploty vzduchu v místnosti v letním období:

Kritická místnost (a tím i každá místnost v budově), musí vykazovat:

       nejvyšší denní vzestup teploty vzduchu v místnosti v letním období Δθai,max, ve ˚C, podle vztahu:

       nejvyšší denní teplotu vzduchu v místnosti v letním období θai,max, ve ˚C, podle vztahu:

       Požadované hodnoty nejvyššího denního vzestupu teploty vzduchu v místnost v letním období Δθai,max a nejvyšší denní teploty vzduchu v místnosti v letním období θai,max jsou uvedeny v ČSN 73 0540-2, v Tabulce 8.

Budovy s klimatizací se doporučuje navrhovat a provádět pouze ve výjimečných případech, kdy prokazatelně nelze stavebním řešením docílit požadavků. Budovy s klimatizací musí při výpadku klimatizace splnit:

       buď podmínku na nejvyšší denní vzestup teploty vzduchu: Δθai,max ≤ 12 ˚C

       nebo podmínku na nejvyšší denní teplotu vzduchu:        θai,max ≤ 32 ˚C

 

přičemž se ověření požadavků pro klimatizované prostory provádí bez zahrnutí vlivu vnitřních zisků a chlazení.

Nesplnění požadavku se připouští výjimečně, prokáže-li se, že jeho splnění není technicky možné nebo ekonomicky vhodné s ohledem na životnost budovy a její provozní účely.

Energetická náročnost budov s klimatizací je obvykle násobně vyšší oproti běžné výstavbě.

Pokud nejsou splněny požadované podmínky, je třeba provést takové úpravy, které by snížily tepelné zisky vzniklé působením sluneční radiace:

       na osluněných stranách budovy navrhnout velikost oken s ohledem na hygienické požadavky (pokud nejde o využití sluneční energie)

       větší okna je možno navrhovat, jestliže to dovoluje tepelná stabilita místnosti, jen v kombinaci s protislunečními clonami,

       obvodové stěnové konstrukce navrhnout ve světlých barvách, ploché střešní konstrukce opatřit reflexním nátěrem

       obvodové stěnové konstrukce při jejich vnějším povrchu navrhnout s odvětrávanou vzduchovou mezerou

       využít přirozených clonících prvků, zejména stromů a keřů, nesmí ovšem bránit příznivému působení slunce na budovu

       místnost větrat vzduchem s nižší teplotou – chladnější vzduch se dá přivádět například ze suterénu budovy nebo z neosluněné strany objektu

Přesnější výpočet pro maximální tepelný zisk proudící do místnosti je uvedený v ČSN 73 0540 – 4, příl. G 1.2.

Poznámky:

       neosluněná vnější konstrukce se uvažuje jako konstrukce vnitřní, ale s celou tloušťkou - to platí i pro dolní plášť dvouplášťové střechy s větranou vzduchovou mezerou

       podlahová konstrukce na terénu se uvažuje jako konstrukce vnitřní, přičemž do výpočtu se zahrnou konstrukční vrstvy nad hydroizolací

       Výpočet nejvyšší denní teploty vzduchu v místnosti:

       Nejvyšší denní teplota vzduchu θai,max v místnosti v letním období, se stanoví ze vztahu:

Denní časový průběh teploty vzduchu θ*ai, ve °C, v místnosti v letním období se stanoví:

       zjednodušeným postupem podle přílohy A v ČSN EN ISO 13792 pro místnosti splňující podmínky dle výše uvedené normy

       přesnějším postupem podle přílohy A v ČSN EN ISO 13791 pro místnosti splňující podmínky dle výše uvedené normy,

       jiným postupem neuvedeným v citovaných normách, pokud tento postup splňuje kritéria přesnosti výpočtu definovaná v ČSN EN ISO 13791 a ČSN EN ISO 13792 (například výpočtové  algoritmy  některých programů pro hodnocení komplexního dynamického tepelného chování budov).

Zjednodušený výpočet se provede následujícím postupem:

1)      Určení klimatických dat pro dané umístění budovy

2)      Volba kritické místnosti

3)      Určení obalových konstrukcí ohraničujících místnost (plocha, orientace, okrajové podmínky

4)      Výpočet tepelně fyzikálních vlastností (pro ustálené a neustálené podmínky) a celkových propustností slunečního záření neprůsvitných a průsvitných konstrukcí

5)      Určení časového průběhu větrání

6)      Určení vnitřních zisků

7)      Stanovení nejvyšších, průměrných a nejnižších denních hodnot operativní teploty

Výsledkem výpočtu je denní časový průběh teploty vzduchu v místnosti v letním období. Denní časový průběh teploty vzduchu v místnosti se stanovuje pro předpoklad dosažení kvazistacionárního tepelného stavu, to znamená stavu charakterizovaného dlouhodobě se opakujícími nestacionárními denními okrajovými podmínkami.