Stanovenie návrhovej hodnoty λ

Transformácia deklarovaných hodnôt súčiniteľa tepelnej vodivosti na hodnoty výpočtové podľa STN EN ISO 10 456

Hlavným kritériom na obalové konštrukcie je súčiniteľ prechodu tepla U [W/(m².K)], ktorý je uvedený v norme STN 73 0540 - 2 [1] ako maximálna hodnota. Preto všetky konštrukcie tepelnoizolačného systému (obvodové steny, strechy, okná, ...) musia byť nižšie, ako je uvedená maximálna hodnota súčiniteľa prechodu tepla U pre danú kategóriu konštrukcie. 

Keďže súčiniteľ prechodu tepla U je priamo závislý od základnej charakteristiky tepelnoizolačných materiálov, t.j. súčiniteľa tepelnej vodivosti, kde výrobcovia tepelnoizolačných materiálov uvádzajú jeho deklarovanú hodnotu λD, je preto dôležité správne určenie návrhovej hodnoty súčiniteľa tepelnej vodivosti λ.

Súčasný stav

Pre stanovenie návrhovej hodnoty súčiniteľa tepelnej vodivosti λ z deklarovanej hodnoty λD pre tepelnoizolačné materiály na báze minerálnych vláken sa využívajú tri spôsoby:

1. Stanovenie návrhovej hodnoty súčiniteľa tepelnej vodivosti λ prostredníctvom normy STN 73 0540 – 3, tabuľky 16

Na základe objemovej hmotnosti výrobku ρ, typu výrobku a spôsobu zabudovania sa určí návrhová hodnota súčiniteľa tepelnej vodivosti λ. Tento spôsob určenia nie je korektný, pretože veľa moderných výrobkov sa v tabuľke 16 nenachádza a tabuľka platí len pre staršie materiály. Tým pádom je určenie návrhovej hodnoty súčiniteľa tepelnej vodivosti λ značne nepresné. Taktiež je potrebná znalosť ďalších mechanických vlastností tepelnoizolačného materiálu, ktoré nie sú vždy k dispozícií. Hlavným kritériom sa teda nestáva základná tepelnoizolačná vlastnosť materiálu, akou je deklarovaná hodnota súčiniteľa tepelnej vodivosti λD, ale jeho objemová hmotnosť ρ. Návrhová hodnota súčiniteľa tepelnej vodivosti λ je nadhodnotená na stranu bezpečnosti niekedy aj viac ako o 30 %, čím sa návrh stáva neekonomický, keďže je potrebná až o tretinu väčšia hrúbka materiálu.

 

2. Stanovenie návrhovej hodnoty súčiniteľa tepelnej vodivosti λ prostredníctvom paušálneho navýšenia jeho deklarovanej hodnoty λD o 10 až 15 % na základe empirických znalostí, zohľadňujúce adaptáciu materiálu na podmienky zabudovania a prostredia

Tento návrh sa síce odvíja od deklarovanej hodnoty súčiniteľa tepelnej vodivosti λD a je aj adekvátnou metódou na určenie jeho návrhovej hodnoty λ, avšak projektant nie je krytý štandardizovaným výpočtom.

3. Stanovenie návrhovej hodnoty súčiniteľa tepelnej vodivosti λ prostredníctvom prepočtu podľa normy STN EN ISO 10 456

Takto stanovená návrhová hodnota súčiniteľa tepelnej vodivosti λ zohľadňuje vplyv teploty, vlhkosti prostredia, starnutie výrobku a je dobrou aproximáciou reálneho stavu, čo potvrdzuje aj priemerné zvýšenie deklarovanej hodnoty súčiniteľa tepelnej vodivosti o cca 11 až 15 %. Taktiež sa jedná o štandardizovaný výpočet, čo poskytuje aj potrebné krytie pre projektantov.

Stanovenie návrhových hodnôt súčiniteľa tepelnej vodivosti λ podľa normy
STN EN ISO 10 456

Prepočet deklarovanej hodnoty súčiniteľa tepelnej vodivosti λD na jeho návrhovú hodnotu λ podľa STN EN ISO 10 456 je založený na faktoroch transformácie starnutia, teploty, vlhkosti ako: 

λ = λD × Fa × FT × Fm

Kde je  λ         -    návrhová hodnota súčiniteľa tepelnej vodivosti [W/(m.K)];

            λD        -    deklarovaná hodnota súčiniteľa tepelnej vodivosti [W/(m.K)];

            Fa        -    faktor transformácie starnutia (-);

            FT        -    faktor transformácie teploty (-);

            Fm        -    faktor transformácie vlhkosti (-).

Na základe uvedených skutočností sme pre projektantov prostredníctvom postupu uvedeného v norme STN EN ISO 10 456 vytvorili prepočet deklarovaných hodnôt súčiniteľov tepelnej vodivosti λD materiálov na báze minerálnych vláken na ich návrhové hodnoty súčiniteľa tepelnej vodivosti λ.

Finálna verzia tabuľky návrhových hodnôt súčiniteľa tepelnej vodivosti je vytvorená z maximálnych návrhových hodnôt súčiniteľov tepelnej vodivosti určených pre obdobie chladenia a vykurovania. Jedná sa o úplne zjednodušenie, ktoré je zároveň svojím výpočtom najviac na strane bezpečnosti výpočtu, vzhľadom na zvýšenie súčiniteľa tepelnej vodivosti. Priemerné navýšenie deklarovaniej hodnoty súčiniteľa tepelnej vodivosti dosahuje 14,6 %.

Návrhovú hodnotu súčiniteľa tepelnej vodivosti vyplývajúcu z tabuľky je možné bezpečne použiť pre budovy s okrajovými podmienkami podľa obrázka 1. Do týchto okrajových podmienok spadajú druhy miestností podľa STN 73 540 – 3, tabuľka 1:

Obrázok 1 Schéma okrajových podmienok pre návrh konštrukcií budovy

Tabuľka s deklarovanými hodnotami súčiniteľa tepelnej vodivosti λD a návrhovými hodnotami súčiniteľa tepelnej vodivosti λ podľa STN EN ISO 10 456.

Rodinné domy a bytové domy

  • Obytné miestnosti (obývacie izby, spálne, jedálne, jedálne s kuchynským kútom, pracovne, detské izby a iné),

  • Kuchyne,

  • Záchody,

  • Vykurované vedľajšie miestnosti (predsiene, chodby, atď.),

  • Vykurované schodištia,

Administratívne budovy

  • Pobytové miestnosti (kancelárie, čakárne, zasadacie miestnosti, jedálne),

  • Vykurované vedľajšie miestnosti (chodby, hlavné schodište, záchody a iné),

  • Vykurované vedľajšie schodištia,

  • Haly, miestnosti s prepážkami,

 

Budovy škôl a školských zariadení

  • Prednáškové sály, učebne, kresliarne, rysovne, kabinety, laboratóriá, jedálne,

  • Učebné dielne,

  • Telocvične,

  • Šatne pri telocvičniach,

  • Vykurované vedľajšie miestnosti (chodby, schodištia, záchody, šatne len na vonkajší odev a iné),

Materské školy, jasle - učebne, herne, spálne

  • Šatne pre deti,

Budovy nemocníc a zdravotníckych zariadení

  • Čakárne, chodby, WC,

  • Predsiene, chodby, schodištia, záchody,

  • Služobné miestnosti,

  • Sklady liekov,

  • Sklady,

Budovy hotelov a reštaurácií

  • Kaviarne, jedálne,

  • Izby pre hostí,

  • Hotelové haly, zasadacie miestnosti, sály,

  • Vedľajšie miestnosti (hlavné schodištia, chodby, záchody a iné),

  • Vedľajšie schodištia,

Budovy na veľkoobchodné a maloobchodné služby

  • Kancelárie,

  • Vykurované vedľajšie miestnosti (chodby, záchody a iné),

  • Vykurované schodištia,

  • Predajné miestnosti všeobecne,

  • Predaj trvanlivých potravín,

Internáty a ubytovne

  • Izby, hovorne, spoločenské miestnosti,

  • Spoločná nocľaháreň,

Divadlá, kiná, koncertné sály a iné kultúrne miestnosti

  • Hľadiská a sály vrátane priľahlých priestorov

  • Chodby, schodištia, záchody

  • Kancelárske miestnosti

  • Výstavné sály, depozitáre.​

Všeobecne však platí, pri výpočtoch šírenia tepla, vlhkosti a vzduchu konštrukciami budov sa počíta s teplotou vnútorného vzduchu θai. Vo vnútorných priestoroch s dlhodobým pobytom ľudí sa v zimnom období počíta teplota vnútorného vzduchu θai = 20 °C  a relatívna vlhkosť vnútorného vzduchu ϕi = 50 %, ak sa neuvádza inak.Vo vnútorných priestoroch budov s účinnou tepelnou  ochranou obvodových konštrukcií podľa STN 73 0540-2 orientačne platí θi ≈ θai [3].

Zdroje

[1] STN 73 0540 - 2 Tepelná ochrana budov. Tepelnotechnické vlastnosti stavebných konštrukcií a budov. Časť 2: Funkčné požiadavky., 2016.

[2] STN EN ISO 10 456 Stavebné materiály a výrobky. Tepelno-vlhkostné vlastnosti. Tabuľkové návrhové (výpočtové) hodnoty a postupy na stanovenie deklarovaných a návrhovývh hodnôt tepelnotechnických veličín (ISO 10456: 2007), 2008.

[3] STN 73 0540 - 3 Tepelná ochrana budov. Teplenotechnické vlastnosti stavebných konštrukcií a budov. Časť 3: Vlastnosti prostredia a stavebých výrobkov., 2016.

[4] Eurima, „European Insulation Manufactures Association,“ Eurima, 2016. [Online]. Available: https://www.eurima.org/uploads/ModuleXtender/Publications/168/2017-02-21_EURIMA-55YearsOfUse_Info_Sheet_V08_final.pdf.

[5] I. Institute, „Insulation Institute,“ 2017. [Online]. Available: https://insulationinstitute.org/wp-content/uploads/2017/09/NAIMA-Aged-Insulation-Evaluation-Report_23FEB2017.pdf.

[6] AVMI, „Asociácia výrobcov minerálnej izolácie,“ 2019. [Online]. Available: www.avmi.sk.

[7] M. Jerman a R. Černý, „Effect of moisture content on heat and moistur transport and storage properties of thermal insulation materials,“ Energy and Buildings, %1. vyd.53, pp. 39-46, 2012.

[8] S. Roels, J. Carmeliet, H. Hens, O. Adan, H. Brocken, R. Černý, Z. Pavlík, C. Hall, K. Kumaran, L. Pel a R. Plagge, „Interlaboratory comparison of hygric properties of porous building materials,“ Journal of Thermal Envelope and Building Science, %1. vyd.27, pp. 307-325, 2004.

[9] F. Björk a T. Vrána, „Frost formation and condensation in stone–wool insulations,“ Construction and Building Materials, %1. vyd.23, pp. 1775-1787, 2009.

[10] F. Björk a T. Enochsson, „Properties of thermal insulation materials during extreme environment changes,“ Construction and Building Materials, %1. vyd.23, p. 2189–2195, 2009.

[11] AVMI, „Asociace výrobců minerální izolace,“ 2019. [Online]. Available: www.avmi.cz.

[12] STN 73 0540 - 1 Tepelná ochrana budov. Tepelnotechnické vlastnosti stavebných konštrukcií a budov. Časť 1: Terminológia, 2016.