PŘECHODEM Z PREFABRIKOVANÉ PANELOVÉ VÝSTAVBY BYTOVÝCH DOMŮ NA VĚTŠINOU MONOLITICKÉ TECHNOLOGIE PO ROCE 1989 SE ZAČALA UPLATŇOVAT NOVÁ ARCHITEKTURA BYTOVÝCH STAVEB. OBVYKLE SE JEDNÁ O TŘÍ AŽ ŠESTI PODLAŽNÍ BYTOVÉ DOMY SE STĚNOVOU, SKELETOVOU NEBO KOMBINOVANOU MONOLITICKOU NOSNOU KONSTRUKCÍ S MONOLITICKÝM NEBO ZDĚNÝM OBVODOVÝM PLÁŠTĚM. PRO DNEŠNÍ DOBU JSOU CHARAKTERISTICKÉ PRVKY USTUPUJÍCÍCH PRVNÍCH NADZEMNÍCH RESP. POSLEDNÍCH NADZEMNÍCH PODLAŽÍ, KTERÁ VYTVÁŘÍ KRYTÉ KOMUNIKACE PRO PĚŠÍ V PARTERU RESP. ROZLEHLÉ TERASY PRO BYTY V NEJVYŠŠÍM PODLAŽÍ. ZÁROVEŇ SE REALIZUJÍ ČÁSTEČNĚ NEBO PLNĚ PŘEDSUNUTÉ BALKÓNY. DOSTATEČNÉHO SOUČINITELE PROSTUPU TEPLA OBVODOVÝCH STĚN SE TÉMĚŘ VÝHRADNĚ DOSAHUJE ZATEPLENÍM STĚN VNĚJŠÍM TEPELNĚ IZOLAČNÍM KOMPOZITNÍM SYSTÉMEM S TENKOVRSTVOU OMÍTKOU

Na těchto stavbách se vyskytují charakteristické detaily a konstrukce s typickými tepelnými mosty. Přirozenou snahou projektantů je jejich počet a účinky minimalizovat. Snaha o potlačení tepelných mostů má vliv na tvarové řešení objektu, statiku i technologii výstavby. Nutná opatření jsou často technicky velmi složitá a ekonomicky náročná.

Tepelnými mosty se označují části konstrukcí, kde je tepelný odpor významně snížen. Je to dáno

• materiálem s odlišnou tepelnou vodivostí pronikajícím plně nebo částečně obalovou konstrukcí,

• změnou tloušťky vrstvy,

• rozdílem velikosti ploch ohřívaných vnitřních a ochlazovaných vnějších povrchů, jako jsou místa styků a spojů (např. kout vnějších stěn, napojení stropu na vnější stěnu).

Tepelné mosty se dělí podle výskytu na

• systematické – pravidelně se opakující – např. Kotvy v kompozitních systémech a ve střechách, kotvy zavěšených fasád, krokve v šikmých střechách, atd.,

• lokální – například konzoly balkónů, konzoly stínicích prvků, kotvy pro mytí fasády, sloupky zábradlí, atd.

Je zřejmé, že tepelné mosty mají vliv na tepelně-technické vlastnosti budovy. Ovlivňují zejména vnitřní povrchové teploty a v důsledku zvýšení hustoty tepelného toku i celkové tepelné ztráty budov.

 

POŽADAVKY KLADENÉ NA TEPELNÉ MOSTY

Požadavky stanovuje norma ČSN 73 0540-2 Tepelné ochrana budov - požadavky. Týkají se šíření vlhkosti konstrukcí a šířením tepla. Z hlediska šíření tepla norma stanovuje požadavky z hlediska energetiky a z hlediska hygieny.

• Z hlediska energetiky je stanoven požadavek na maximální hodnotu lineárního a bodového činitele prostupu tepla.

• Z hlediska hygieny je stanoven požadavek na nejnižší vnitřní povrchovou teplotu konstrukce.

 

PŘÍKLADY TEPELNÝCH MOSTŮ

Na typických stavbách popsaných v úvodu článku se vyskytují charakteristické tepelné mosty. Patří mezi ně např. dolní roh 2. n. p. nad ustupujícím 1. n. p. podporovaný železobetonovým sloupem, zakládací lišty vnějšího tepelně izolačního kompozitního systému, balkónový nosník s nepřerušeným tepelným mostem, sloupek zábradlí na terase v posledním n. p. a další. U jmenovaných tepelných mostů jsme pro běžné podmínky (21°C, 50% /-15°C) vypočítali nejnižší povrchové teploty, tepelné toky a maximální relativní vlhkost vnitřního vzduchu při teplotě 21°C, při které detail vyhovuje z hlediska požadavků na vnitřní povrchovou teplotu. U nevyhovujících detailů jsou specifi kovány nutné úpravy tepelného mostu. Výpočet povrchových teplot a tepelného toku byl proveden řešením trojrozměrného stacionárního vedení tepla podle ČSN EN ISO 10211-1 a ČSN 730540-4. Výpočet součinitelů prostupu tepla plošných konstrukcí byl proveden podle ČSN EN ISO 6946 a ČSN 730540-4.

 

TEPELNÝ MOST

SLOUP ROHOVÝ NEZATEPLENÝ

 POPIS

Skladba podlahy nad vnějším vzduchem:

Nášlapná vrstva Betonová mazanina 50 mm

Tep. izol. – minerální vlákna 30 mm

Železobeton 200 mm

Tep. izol. – EPS 70 F 140 mm

Omítka

 

Skladba obvodové stěny:

Povrchová úprava

Zdivo 200 mm

Tep. izol. – EPS 70 F 100 mm

Omítka

 

Okrajové podmínky:

Interiér:

Návrhová teplota 21 °C

Návrhová relativní vlhkost vzduchu 50 %

Odpor při přestupu tepla Rsi

pro výpočet vlhkostního režimu 0,25 m2.K/W

pro výpočet tepelného toku 0,13 m2.K/W

– vodorovně

pro výpočet tepelného toku 0,17 m2.K/W

– dolů

 

Exteriér:

Návrhová teplota - 15 °C

Návrhová relativní vlhkost vzduchu 84 %

Odpor při přestupu tepla Rse 0,04 m2.K/W

 

Limitní okrajové podmínky použití:

Interiér:

Návrhová teplota 21 °C

Návrhová relativní vlhkost vzduchu 35 %

 

Závěr a doporučení:

Posuzovaný detail nevyhovuje požadavku na nejnižší vnitřní povrchovou teplotu. Hrozí riziko vzniku plísní a vzniku povrchové kondenzace. Je nutno provést tato opatření:

– tepelná izolace na sloupu tl. 190 mm

– zvětšení tloušťky tepelné izolace v ploše obvodové stěny na 190 mm

– zvětšení tloušťky tepelné izolace v ploše stropní konstrukce nad venkovním vzduchem na 200 mm

– zvýšení dimenze tepelné izolace v místě detailu

– odsazení čela obvodového zdiva před čelo nosníku nejméně o 50 mm

 

Zvýšení tepelné izolace v ploše významně zasáhne do konstrukčního řešení objektu. Zvýšení dimenze tepelné izolace v ploše významně zvýší náklady na objekt.

V případě tohoto detailu stojí za úvahu i varianta vyhnout se provedení rohového sloupu a roh stropní desky vyložit mezi dva sloupy.

 

TEPELNÝ MOST

SLOUP KRAJNÍ NEZATEPLENÝ

POPIS

Skladba podlahy nad vnějším vzduchem:

Shodná s předcházejícím detailem

Skladba obvodové stěny:

Shodná s předcházejícím detailem

Okrajové podmínky:

Shodné s předcházejícím detailem

 

Limitní okrajové podmínky použití:

Interiér:

Návrhová teplota 21 °C

Návrhová relativní vlhkost vzduchu 45 %

 

Závěr a doporučení:

Posuzovaný detail nevyhovuje požadavku na nejnižší vnitřní povrchovou teplotu. Hrozí riziko vzniku plísní. Je nutno provést tepelnou izolaci na sloupu o tloušťce 100 mm.

 

TEPELNÝ MOST

BALKÓNOVÝ NOSNÍK S NEPŘERUŠENÝM TEPELNÝM MOSTEM

POPIS

Skladba podlahy:

Nášlapná vrstva

Betonová mazanina 50 mm

Tepelná izolace – minerální vlákna 30 mm

Železobeton 200 mm

Povrchová úprava

Skladba obvodové stěny:

Povrchová úprava

Zdivo 200 mm

Tepelná izolace – EPS 70 F 100 mm

Omítka

 

Stupeň vyztužení balkónového nosníku: 0,0012

 

Okrajové podmínky:

Shodné s předcházejícím detailem

Limitní okrajové podmínky použití:

Interiér:

Návrhová teplota 21 °C

Návrhová relativní vlhkost vzduchu 40 %

Závěr a doporučení:

 

Posuzovaný detail nevyhovuje požadavku na nejnižší vnitřní povrchovou teplotu. Hrozí riziko vzniku plísní. Není splněn ani požadavek na lineární činitel prostupu tepla.

Je nutno provést některé z následujících opatření:

– použít balkónový ISO-nosník s přerušeným tepelným mostem

– provést zateplení balkónového nosníku

 

TEPELNÝ MOST

SLOUPEK ZÁBRADLÍ NA STŘEŠE

POPIS

Skladba střechy:

Hydroizolační vrstva

Extrudovaný polystyren XPS 150 mm

Spádová vrstva – polystyrenbeton 140 mm

Železobeton 200 mm

Omítka

Skladba obvodové stěny:

Povrchová úprava

Zdivo 200 mm

Tepelná izolace – EPS 70 F 100 mm

Omítka

 

Okrajové podmínky:

Interiér:

Návrhová teplota 21 °C

Návrhová relativní vlhkost vzduchu 50 %

Odpor při přestupu tepla Rsi

pro výpočet vlhkostního režimu 0,25 m2.K/W

pro výpočet tepelného toku 0,13 m2.K/W

– vodorovně

pro výpočet tepelného toku 0,10 m2.K/W

– nahorů

 

Exteriér:

Návrhová teplota - 15 °C

Návrhová relativní vlhkost vzduchu 84 %

Odpor při přestupu tepla Rse 0,04 m2.K/W

 

Limitní okrajové podmínky použití:

Interiér:

Návrhová teplota 21 °C

Návrhová relativní vlhkost vzduchu 55 %

Závěr a doporučení:

Posuzovaný detail vyhovuje požadavkům normy.

 

ZAKLÁDACÍ LIŠTA KONTAKTNÍHO ZATEPLOVACÍHO SYSTÉMU

POPIS

Skladba podlahy:

Nášlapná vrstva

Betonová mazanina 50 mm

Tepelná izolace – EPS 100 60 mm

Železobeton 200 mm

 

Skladba obvodové stěny:

Povrchová úprava

Zdivo 200 mm

Tepelná izolace – EPS 70 F 100 mm

Omítka

 

Tepelná izolace soklu:

Extrudovaný polystyren XPS 80 mm

Zakládací lišta:

Materiál – ocel, tloušťka 2 mm

 

Okrajové podmínky:

Shodné s předcházejícím detailem

Zemina:

Návrhová teplota 5 °C

Odpor při přestupu tepla Rse 0 m2.K/W

 

Limitní okrajové podmínky použití:

Interiér:

Návrhová teplota 21 °C

Návrhová relativní vlhkost vzduchu 50 %

 

Závěr a doporučení:

Posuzovaný detail vyhovuje požadavkům norem.

 

Z uvedených posuzovaných tepelných mostů nevyhovuje energetickému požadavku ČSN 73 0540-2 na bodový nebo lineární činitel prostupu tepla pouze nezateplený balkónový nosník. Z hlediska hygienických požadavků na nejnižší povrchovou teplotu nevyhovuje balkónový nosník a oba sloupy (krajní a rohový).

 

VLIV TEPELNÝCH MOSTŮ NA CELKOVOU ENERGETIKU BUDOVY

 

Vliv popsaných tepelných mostů na celkovou energetiku budovy jsme posuzovali na příkladu bytového domu /obr. 01/.

Budova je postavena na obdélníkovém půdorysu. Tvoří ji čtyři nadzemní podlaží. Objekt je částečně podsklepen jedním podzemním podlažím. V jižní části objektu je druhé nadzemní podlaží předsazeno před první. Nadzemní podlaží jsou využita k bydlení. V podzemním podlaží jsou umístěny garáže a technické místnosti objektu. Předpokládá se, že jsou tyto prostory temperovány. Svislou nosnou konstrukci tvoří železobetonové sloupy, vodorovnou železobetonové desky uložené do nosných železobetonových průvlaků. Obvodové stěny jsou zděné. Na obvodové stěny je proveden tepelně izolační kompozitní systém. Tepelnou izolaci tvoří expandovaný polystyren. Vnější povrchová úprava je tvořena akrylátovou omítkou. Okna jsou uvažována jako plastová s dvojitým zasklením. Střecha je plochá, jednoplášťová. Krytinu tvoří modifi kované asfaltové pásy.

 

POSUZOVANÉ TEPELNÉ MOSTY

Vliv vybraných tepelných mostů na celkovou energetiku vzorové budovy bude posouzen pro 2 stavy konstrukčních detailů tepelného mostu:

• detaily bez přerušení tepelného mostu tepelným izolantem

• detaily s přerušeným tepelným mostem /obr. 02/

Pozn.:

Na vzorovém objektu je mnoho dalších tepelných mostů (ostění, nadpraží, parapety, atiky, atd.), u kterých byly tepelné toky stanoveny pomocí orientačních hodnot lineárního činitele prostupu tepla dle norem ČSN EN ISO 14683 a ČSN EN ISO 13370. U těchto tepelných mostů nejsou stanoveny možné úpravy ke snížení tepelných toků ani jejich ekonomická vyhodnocení. Výsledky výpočtů jsou shrnuty v tabulce /01/.

Z posouzení vlivu tepelných mostů na celkovou energetiku budovy vyplývá, že z hlediska celkové potřeby tepla na vytápění ke krytí tepelných ztrát je významný pouze nezateplený balkónový nosník. Potřeba tepla na vytápění ke krytí tepelných ztrát tímto tepelným mostem při zateplení plošných  balových konstrukcí na požadované hodnoty součinitele prostupu tepla, činí přibližně 3,8% z celkové potřeby tepla na vytápění. Pokud jsou plošné konstrukce zatepleny na hodnoty doporučené, činí tato potřeba tepla dokonce 4,6% z celkové potřeby tepla na vytápění objektu. Ostatní posuzované tepelné mosty činí jednotlivě méně než 1% z celkové potřeby tepla na vytápění. Přesto byly pro všechny posuzované detaily navrženy úpravy, které potřebu tepla na vytápění snižují. Z ekonomického vyhodnocení těchto úprav vyplývá, že reálně návratná je však pouze úprava balkónového nosníku, tedy použití balkónového nosníku s vloženým tepelným izolantem sloužícím jako přerušení tepelného mostu. Zajímavé je, že ekonomicky návratné není ani zateplení všech venkovních ploch balkónového nosníku. Je to dáno poměrně vysokou technologickou náročností provedení zateplení a nižšímu energetickému efektu úpravy v porovnání s použitím balkónového nosníku s přerušeným tepelným mostem. Z energetického hlediska by se dalo říci, že všechny posuzované tepelné mosty, které vyhovují požadavku na liniový či bodový činitel prostupu tepla dle normy ČSN 73 0540-2, není nutno dále upravovat. Tyto tepelné mosty (kromě sloupku zábradlí na střeše a zakládací lišty KZS) jsou však problematické z hlediska vnitřních povrchových teplot. Požadavek na vnitřní povrchovou teplotu je tedy rozhodující pro realizaci úprav těchto tepelných mostů. 

 

NÁVRATNOST ODSTRANĚNÍ TEPELNÝCH MOSTŮ PŘI ÚPRAVÁCH Z DŮVODU NÍZKÉ POVRCHOVÉ TEPLOTY

Problematiku vnitřních povrchových teplot si demonstrujme na detailu nezatepleného krajního a rohového sloupu. Tloušťka tepelné izolace obvodových stěn a podlahy nad vnějším vzduchem byla navržena tak, aby vyhovovala požadavku na součinitel prostupu tepla v ploše podle normy ČSN 73 0540-2. Vypočtený bodový součinitel prostupu tepla tohoto detailu vyhovuje požadavku normy ČSN 73 0540-2. Detaily jsou energeticky vyhovující a další úpravy detailů vedoucí ke snížení tepelných ztrát tímto tepelným mostem jsou ekonomicky nenávratné. Požadavek na nejnižší vnitřní povrchovou teplotu konstrukce je 14,07 °C.

KRAJNÍ SLOUP U

 detailu krajního sloupu je možné výpočtově docílit vyhovujících hodnot vnitřní povrchové teploty provedením vnějšího tepelně izolačního kompozitního systému na venkovní části sloupu po celé jeho výšce. Nebude tím významně ovlivněn architektonický vzhled a tepelný most bude řešen efektivně. Tloušťka tepelného izolantu je uvažována 100 mm. Pro zateplení se předpokládá použití tepelné izolace z minerálních vláken.

 

ROHOVÝ SLOUP

U rohového sloupu je jeho pouhé dodatečné zateplení z hlediska výpočtového splnění požadavku na vnitřní povrchovou teplotu nedostačující. Požadavek je splněn až při zvýšení dimenze tepelné izolace v místě detailu v kombinaci se zvýšením tloušťky tepelné izolace v ploše fasády. Tloušťka tepelné izolace bude zvýšena u obvodové stěny na 190 mm, u podlahy nad vnějším vzduchem na 200 mm. Tloušťka tepelné izolace v tepelně izolačním kompozitním systému na sloupu je také 190 mm.

 

Pro tato opatření je tedy nutno předsadit obvodové stěny před čelo železobetonového nosníku o minimálně 50 mm a téměř zdvojnásobit tloušťku tepelné izolace v ploše přilehlých konstrukcí. S těmito úpravami je nutno uvažovat již ve fázi statického návrhu konstrukce a návrhu tloušťky tepelné izolace plošných obvodových konstrukcí.

Na posuzovaných stavbách tato opatření obvykle realizována nejsou. Přesto problémy s nízkou povrchovou teplotou a tedy kondenzací a vznikem plísní běžně nenastávají. Příčina je tedy ve výpočtové metodě, resp. tedy v součinitelích odporu při přestupu tepla, které jsou pro detaily s běžnými povrchovými úpravami nezakryté nábytkem stanoveny na straně bezpečnosti (pokud se detail navrhne a posoudí s těmito  hodnotami odporů, bude při zachování okrajových podmínek vždy v pořádku). V případech, kdy jsou detaily v koutech zakryty nábytkem, mohou být naopak součinitele odporu při přestupu tepla problematické. Nábytek v detailu působí jako vnitřní tepelná izolace – tedy snižuje vnitřní povrchovou teplotu obvodové stěny. Snížená teplota však není uvažována při stanovení předepsaného odporu. Podrobněji se této problematice věnujeme v následujícím článku.

Autoři :<Tomáš Kupsa>

Zdroj: DEKTIME 03-2006, Časopis společnosti DEKTRADE pro projektanty a architekty