Fyzikální veličiny

Nejnižší vnitřní povrchová teplota

12. 6. 2013

Nejnižší vnitřní povrchová teplota konstrukce

Kvalitu vnitřního klimatu v budovách velmi ovlivňuje teplota vnitřního povrchu stavebních konstrukcí. Na uživatelský komfort stavebního objektu má tedy přímý vliv. Klesne-li vnitřní povrchová teplota konstrukce až pod teplotu rosného bodu vnitřního vzduchu, začíná proces kondenzce vodní páry na vnitřní povrchu stavební konstrukce. Nejčastějším výsledkem kondenzace vodní páry na vlhkých místech je plíseň. Riziko vzniku plísní vzniká již ve chvíli, kdy relativní vlhkostvnitřního vzduchu v kontaktu s vnitřním povrchem dosahuje dlouhodobě přes 80%.

Současné normové požadavky na součinitel prostupu tepla bytových a občanských staveb více než dostatečné, je u běžných stavebních konstrukcí dosaženo takových hodnot vnitřní povrchové teploty, která je nad rezervou teploty rosného bodu vnitřního vzduchu, ale je i dostatečně vysoká z pohledu zajištění požadavků na kvalitu vnitřního mikroklimatu. U plošných stavebních konstrukcí není žádný problém dosáhnout potřebných hodnot vnitřní povrchové teploty. Opačná situace nastane ve chvíli, kdy je teplotní pole konstrukce z nějakého důvodu deformované. Při takto deformovaném teplotním poli se již nejdená o jednorozměrné šíření tepla, ale o dvojrozměrné, někdy i trojrozměrné teplotní pole homogenních plošných konstrukcí. V takové situaci se používá termín tepelný most nebo tepelná vazba. Tepelný most nebo vazba je místo v konstrukci s nižší povrchovou teplotou, než jaká je na ideálním fragmentu konstrukce při jednorozměrném šíření tepla.

Největším problémem jsou obalované konstrukce staveb, které jsou namáhané vlhkým nebo mokrým vnitřním prostředím. Za takové prostředí se považuje místo s relativní vlhkostí vnitřního vzduchu vyšší než 60%. Při návrhu takové konstrukce se pracuje s nestandardními parametry vnitřního vzduchu a nelze užít běžných normových hodnot a postupů.

Jednorozměrné šíření tepla
Výpočet nejnižší vnitřní povrchové teploty konstrukce vychází ze vztahu pro výpočet teploty v jakémkoliv místě konstrukce. Pokud je použita i hodnota tepelného odporu části konstrukce, dostaneme vztah pro nejnižší vnitřní povrchovou teplotu konstrukce. Určení teploty v libovolném průřezu konstrukce lze také vyjádřit grafickým způsobem. Výhodou grafické metody je její přehlednost a jasná názornost.

Dvojrozměrné šíření tepla
Výpočet vychází z druhého Fourierova zákona za předpokladu dvojrozměrného šíření tepla a ustáleného teplotního stavu. Oblast se pokryje pravoúhlou sítí a pro každý uzlový bod sítě lze stanovit teplotu přímo v tomto bodě jako funkci teplot čtyř sousedních uzlových bodů. V poslední době se pro výpočet dvojrozměrných teplotních polí využívá především metody konečných prvků. Opět lze použít jak numerické, tak i grafické metody výpočtu.

Trojrozměrné šíření tepla
Takové šíření tepla není zrovna obvyklým jevem. ve stavebních konstrukcích se vyskytuje především u složitých prostorových prvků, kde kromě variability rozměrů prvků se projevuje i materiálová různorodost. Přesný výpočet trojrozměrného pole vychází z velmi podobných principů jako u výpočtu dvojrozměrného šíření tepla. Takový výpočet je třeba brát jako nadstandardní. Náročnost zadávání vstupních údajů vyžaduje výkonnou výpočetní techniku. tyto výpočty se s ohledem na náročnost často neprovádějí. S použitím korekčních koeficientů se obvykle převede úloha na řešení dvojrozměrného teplotního pole.


Normové požadavky
Zásadní změnu vnitřní povrchové teploty přinesla do hodnocení konstrukcí poslední revize ČSN 73 0540-2 z roku 2007.Při předchozí platnosti uvedené normy se pro hodnocení nejnižší vnitřní povrchové teploty používala výpočtem určená skutečná hodnota této teploty, zrevidovaná norma zavedla zcela novou hodnotící veličinu, a tou je teplotní faktor vnitřního povrchu. Výhou této technické veličiny je, že je jednoznačnou vlastností stavební konstrukce ve sledovaném mítě a je nezávislá na teplotách okolního prostředí. U stavebních konstrukcí s relativní vlhkostí v zimním období pro snížení rizika tvorby plísní, je požadováno, aby byl teplotní faktor vnitřního povrchu větší, než je požadovaná hodnota nejnižšího teplotního faktoru konstrukce.
U konstrukcí, kde relativní vlhkost vnitřního vzduchu v zimním období je větší než 60%, a nesplňuje tak požadavek na hodnotu teplotního faktoru vnitřního povrchu, tak jak stanovuje norma, musí být zajištěna bezchybná funkce v podmínkách povrchové kondenzace, vyloučen vliv na nepříznivé působení kondenzátu na navazujícíc konstrukce a případně i odvod kondenzátu.

Tam, kde je u stavebních konstrukcí větraná vzduchová vrstva, musí v zimním období splňovat normové požadavky na hodnotu teplotního faktoru vnitřního povrchu stanoveného pro návrhovou teplotu a vlhkost vnitřního vzduchu, která se rovná teplotě a vlhkosti vzduchu ve větrané vzduchové vrstvě podle ČSN 73 0540-4. nejvíce kritickým místem bývá po posuzování konec větrané vzduchové vrstvy.

První díl Paropropustnost, difúze a kondenzace vodní páry naleznete ZDE
Druhý díl Paropropustnost, difúze a kondenzace vodní páry - normové požadavky naleznete ZDE