Hodnocení vnitřního zateplení s použitím kapilárně aktivních materiálů

2016
Ing. Jan Stašek

V běžné praxi se pro posouzení vlhkostního chování konstrukcí používají výpočetní postupy dle ČSN EN ISO 13788 a ČSN 73 0540-4, které vycházejí z Glaserovy metody. Jedná se o jednoduché výpočtové metody, využívající ustálené okrajové podmínky, které vedou k návrhu na straně bezpečnosti. U konstrukcí s použitím kapilárně aktivních materiálů vedou k výrazně horšímu hodnocení konstrukce, kdy pro systémy vnitřního zateplení není téměř možno vyhovět požadavkům ČSN 73 0540-2.

Co je kapilárně aktivní materiál?

Kapilárně aktivní materiály umožňují díky své struktuře účinně přijímat a přemisťovat vodu ve formě vodní páry i kondenzátu. Při nepříznivých podmínkách je tak zvýšená vlhkost rychle přenášena od vnitřního povrchu a naopak při příznivých podmínkách je zvýšené množství vlhkosti v materiálu rychle odpařeno zpět do vnitřního prostředí.

Z tohoto důvodu je pro tyto konstrukce vhodné použít podrobnější metody numerické simulace vycházející z ČSN EN 15026. Tyto metody pracují z dynamicky se měnicími okrajovými podmínkami na obou stranách konstrukce. Lze v nich podrobně zahrnout vliv tepelné akumulace, transportu a ukládání vlhkosti a její vliv na tepelnou vodivost materiálů. Současně některé programy umožňují zohlednit i další okrajové podmínky, ve kterých se konstrukce nachází, jako je vliv deště a slunečního záření, které zvyšuje povrchovou teplotu.

Co na to normy?

Použití podrobnějších výpočetních postupů dle ČSN EN 15026 umožňuje i ČSN 73 0540-2, která v článku 6.3, poznámce 2 uvádí:

„Pro hodnocení šíření vlhkosti konstrukcí se připouští použití pokročilejších výpočtových metod podle ČSN EN 15026. V takových případech se neuplatní požadavek podle 6.2, ale musí být výpočtem roční bilance prokázáno, že se hmotnostní vlhkost žádné z vrstev konstrukce trvale nezvyšuje. Současně musí být splněn požadavek podle 6.1.1 a musí být prokázáno, že roční množství zkondenzované vodní páry neohrozí funkci konstrukce (např. splněním požadavku podle 6.1.2).“

Příklad posouzení

Rozdíly v posouzení konstrukce podle ČSN EN ISO 13788 a ČSN EN 15026 si ukážeme na konkrétním případě návrhu vnitřního zateplení obvodové stěny s navrženým vnitřním zateplením systémem Ytong Multipor. Skladba konstrukce je uvedena v tab. 1 a tepelnětechnické požadavky kladené na konstrukci dle ČSN 73 0540-2 jsou uvedeny v tab. 2.

Tab. 1 – Skladba obvodové stěny (od interiéru)

Tab. 2 – Požadavky na stěnu k exteriéru do prostoru s relativní vlhkostí vzduchu do 60 %

Výpočet podle ČSN EN ISO 13788

Výpočet byl proveden v aplikaci DEKSOFT Tepelná technika 1D. Interiér byl zařazen do 4. vlhkostní třídy dle ČSN EN ISO 13788. Pro exteriér byly použity průměrné měsíční hodnoty pro Prahu dle ČSN 73 0540-3. Maximální množství kondenzátu je Mc = 4,284 kg/(m².a), zároveň je roční bilance zkondenzované a vypařitelné vodní páry pasivní. Konstrukce by tedy dle ČSN 73 0540-2 byla hodnocena jako nevyhovující s výrazným překročením stanovených limitů.

Obr. 1 – Množství zkondenzované vodní páry v konstrukci v jednotlivých měsících dle ČSN EN ISO 13788

Obr. 2 – Průběh teploty a částečného tlaku vodní páry v konstrukci v lednu dle ČSN EN ISO 13788

Výpočet dle ČSN EN 15026

Vzhledem k nevyhovujícím výsledkům posouzení dle běžných metod a použití kapilárně aktivních materiálů, bylo přistoupeno k podrobnějšímu výpočtu dle ČSN EN 15026 pomocí programu WUFI Pro. Okrajové podmínky v interiéru byly stanoveny dle přílohy C v ČSN EN 15026 pro vysoké zatížení vlhkostí. Pro exteriér byla použita referenční klimatické data pro Prahu dle ČSN EN 15927-4 s hodinovým intervalem jednotlivých hodnot. Při tomto hodnocení je roční bilance zkondenzované a vypařitelné vodní páry aktivní a v konstrukci v průběhu celého roku nedochází ke kondenzaci. Rozdíl vlivem podrobnějšího výpočtu je tedy zásadní, při podrobnějším výpočtu konstrukce splňuje požadavky ČSN 73 0540-2.

Obr. 3 – Obalová křivka průběhu teploty a vlhkosti v typickém roce – výsledky simulace v programu WUFI Pro

Obr. 4 – výsledky simulace v programu WUFI Pro

Porovnání s požadavky ČSN 73 0540-2

V tab. 3 je uvedeno souhrnné porovnání s požadavky ČSN 73 0540-2 pro oba způsoby výpočtu. Výsledné hodnocení je provedeno na základě výpočtu dle ČSN EN 15026, který více odpovídá reálnému chování skladby.

Tab. 3 – Porovnání s požadavky ČSN 73 0540-2

Jak ukazuje tabulka 3, rozdíly mezi běžným výpočtem dle ČSN EN ISO 13788 a podrobnou simulací dle ČSN EN 15026 jsou v případě použití kapilárně aktivních matriálů výrazné. Konstrukce vykazuje v případě běžného výpočetního postupu dle ČSN EN ISO 13788 vysoké množství kondenzátu 4,248 kg/(m2.a). Při použití podrobnějšího výpočetního postupu dle ČSN EN 15026 není předpovídána žádná kondenzace uvnitř konstrukce. Pro konstrukce, které používají kapilárně aktivní materiály, je tedy zásadní správná volba výpočetní metody, aby bylo možné prokázat splnění požadavků ČSN 73 0540-2.

PODKLADY

[1] ČSN EN ISO 15927-4:2011 (73 0315) Tepelně vlhkostní chování budov - Výpočet a uvádění klimatických dat - Část 4: Hodinová data pro posuzování roční energetické potřeby pro vytápění a chlazení
[2] ČSN EN 15026:2007 (73 0322) Hodnocení šíření vlhkosti stavebními dílci pomocí numerické simulace
[3] ČSN 73 0540-2:2011 Tepelná ochrana budov – Část 2: Požadavky
[4] ČSN 73 0540-3:2005 Tepelná ochrana budov – Část 3: Návrhové hodnoty veličin
[5] ČSN 73 0540-4:2005 Tepelná ochrana budov – Část 4: Výpočtové metody
[6] ČSN EN ISO 13788:2013 (73 0544) Tepelně-vlhkostní chování stavebních dílců a stavebních prvků - Vnitřní povrchová teplota pro vyloučení kritické povrchové vlhkosti a kondenzace uvnitř konstrukce - Výpočtové metody

Použité výpočetní programy

DEKSOFT Tepelná technika 1D verze 3.1.0 (www.stavebni-fyzika.cz) – program pro výpočet jednorozměrného vedení tepla a vlhkosti dle ČSN 73 0540-3, ČSN 73 0540-4, ČSN EN ISO 6946 a ČSN EN ISO 13788

WUFI Pro verze 5.3 - program pro dynamické modelování jednorozměrného šíření tepla, vlhkosti a energie ve stavebních konstrukcích a materiálech dle ČSN EN ISO 15026