en vlhkosti konstrukc Obecn principy en vlhkosti konstrukc

Šíření vlhkosti konstrukcí Obecné principy

Šíření vlhkosti konstrukcí Voda a vlhkost ve stavbách: - atmosférická (déšť, vzduch) - (počáteční) zabudovaná - vzlínající - zkondenzovaná nejběžnější úloha SF Existují výjimky: zkondenzovaná vlhkost může být i rozhodující!

Šíření vlhkosti konstrukcí Voda v konstrukcích: - ve všech 3 skupenstvích: - vodní pára - voda - led

Šíření vlhkosti konstrukcí Voda v konstrukcích: - ve všech 3 skupenstvích: - vodní pára - voda - led - může způsobit poruchy (plísně, koroze, destrukce materiálů, podmínky pro dřevokazné houby)

Šíření vlhkosti konstrukcí Voda v konstrukcích: - ve všech 3 skupenstvích: - vodní pára - voda - led - může způsobit poruchy (plísně, koroze, destrukce materiálů, podmínky pro dřevokazné houby) zhoršuje tepelně izolační vlastnosti

Šíření vlhkosti konstrukcí Voda v konstrukcích: - ve všech 3 skupenstvích: - vodní pára - voda - led součást směsi plynů „vzduch“: - dusík, kyslík, argon, CO 2, neon, helium, metan, krypton, vodík, xenon tuhé aerosoly vodní pára a další plyny směs má v dané nadmořské výšce určitý atmosférický tlak Daltonův zákon John Dalton (1766 – 1844) - celkový tlak směsi plynů je součtem dílčích tlaků: dílčí složky: částečné (parciální) tlaky ve směsi ve SF: částečný tlak vodní páry (ve vzduchu)

Šíření vlhkosti konstrukcí Vodní pára ve vzduchu: - její množství se vyjadřuje více způsoby: - absolutní (měrnou) vlhkostí - částečným tlakem vodní páry - relativní vlhkostí tlak v. p. ve vzduchu vyjadřuje, jak blízko je vzduch stavu nasycení vodní párou typicky cca 85% v zimě a 50% v létě (venkovní vzduch) skutečný obsah v. p. ve vzduchu v kg/kg (značka x) nebo v kg/m 3 (značka v – také koncentrace v. p. ) typicky cca 1 g/kg v zimě a 10 g/kg v létě (venkovní vzduch)

Definiční přestávka Absolutní (měrná) vlhkost (specific humidity) [kg/kg] Obsah vodní páry ve vzduchu. Udává, kolik kg vodní páry obsahuje 1 kg suchého vzduchu. Často uváděno v g/kg. Typické hodnoty pro venkovní vzduch: cca 1 g/kg v zimě, cca 10 g/kg v létě Koncentrace vodní páry (water vapor concentration) [kg/m 3] Obsah vodní páry ve vzduchu. Udává, kolik kg vodní páry obsahuje 1 m 3 vzduchu.

Definiční přestávka Absolutní (měrná) vlhkost (specific humidity) [kg/kg] Obsah vodní páry ve vzduchu. Udává, kolik kg vodní páry obsahuje 1 kg suchého vzduchu. Často uváděno v g/kg. Typické hodnoty pro venkovní vzduch: cca 1 g/kg v zimě, cca 10 g/kg v létě Koncentrace vodní páry (water vapor concentration) [kg/m 3] Obsah vodní páry ve vzduchu. Udává, kolik kg vodní páry obsahuje 1 m 3 vzduchu. Koncentrace nasycené vodní páry (saturated water vapor concentration) [kg/m 3] Maximálně možný obsah vodní páry ve vzduchu o dané teplotě. Udává, kolik kg vodní páry by obsahoval 1 m 3 vzduchu při úplném nasycení vodní párou. Lze stanovit z experimentálně zjištěné závislosti na teplotě. Typické hodnoty : pro θ = -15 C …. 1, 4 g/m 3 pro θ = 20 C …. 17, 3 g/m 3

Definiční přestávka Částečný (parciální) tlak vodní páry (partial water vapor pressure) [Pa] Tlak vodní páry ve vzduchu (či obecně ve směsi plynů). Lze stanovit na základě stavové rovnice: měrná plynová konstanta vodní páry [J/(kg. K)] teplota vzduchu [ C] koncentrace vodní páry [kg/m 3]

Definiční přestávka Částečný (parciální) tlak vodní páry (partial water vapor pressure) [Pa] Tlak vodní páry ve vzduchu (či obecně ve směsi plynů). Lze stanovit na základě stavové rovnice: měrná plynová konstanta vodní páry [J/(kg. K)] teplota vzduchu [ C] koncentrace vodní páry [kg/m 3] Částečný (parciální) tlak nasycené vodní páry (saturated partial water vapor pressure) [Pa] Maximálně možný tlak vodní páry ve vzduchu o určité teplotě. Jedná se vlastně o část. tlak vodní páry při úplném nasycení vzduchu vodní párou. Odvozen měřením, závisí na teplotě vzduchu.

Definiční přestávka Relativní vlhkost (relative humidity) [%] Poměr mezi aktuálním obsahem vodní páry a maximálně možným obsahem vodní páry ve vzduchu o určité teplotě. Vyjadřuje, jak blízko je vzduch stavu nasycení vodní párou. koncentrace vodní páry koncentrace nasycené vodní páry část. tlak nasycené vodní páry Typické hodnoty pro venkovní vzduch: cca 85 % v zimě cca 50 % v létě Typická návrhová hodnota pro vnitřní vzduch: 50 %

Šíření vlhkosti konstrukcí Působení okolí na materiál: - vlhkost vzduchu ovlivňuje vlhkost materiálu (molekuly vody se váží na povrch pórů: ADSORPCE) - pro každou vlhkost okolního vzduchu vzniká rovnováha Vlhkost materiálu se charakterizuje: - objemovou vlhkostí hmotnostní vlhkostí objem vody objem materiálu hmotnost v mokrém stavu hmotnost v suchém stavu

Šíření vlhkosti konstrukcí Závislost vlhkosti materiálu na okolní vlhkosti: - - (ad)sorpční izoterma (křivka) různá pro různé materiály rozdíl (ad)sorpce x desorpce (hystereze)

Šíření vlhkosti konstrukcí Šíření vodní páry vzduchem

Šíření vodní páry vzduchem - difúze: - pozvolné rozptylování částic v prostředí - molekuly se pohybují náhodným způsobem z míst vyšší koncentrace do míst koncentrace nižší - hustota difúzního toku: První Fickův zákon obecně: Analogie k Fourierovu zákonu (hustota tep. toku). Pro vodní páru: Adolf E. Fick (1828– 1901) součinitel difúze v. p. ve vzduchu (materiálu) [s] částečný tlak vodní páry ve vzduchu (v pórech) [Pa]

Šíření vodní páry vzduchem - difúze: - pozvolné rozptylování částic v prostředí - molekuly se pohybují náhodným způsobem z míst vyšší koncentrace do míst koncentrace nižší - hustota difúzního toku: První Fickův zákon obecně: Analogie k Fourierovu zákonu (hustota tep. toku). Pro vodní páru: Adolf E. Fick (1828– 1901) Tok je často zhruba 1 D, pak: Lze vyjádřit i jinak.

Šíření vodní páry vzduchem - difúze: - pozvolné rozptylování částic v prostředí - molekuly se pohybují náhodným způsobem z míst vyšší koncentrace do míst koncentrace nižší - prostorové a časové rozložení část. tlaků v. p. : Druhý Fickův zákon Analogie k rovnici vedení tepla. Adolf E. Fick (1828– 1901)

Šíření vodní páry vzduchem - konvekce: - vodní pára je šířena pohybujícím se vzduchem - výrazně intenzivnější transport než difúze (až o několik řádů) - může být orientována shodně či odlišně od difúzního toku - komplikované modelování (CFD)

Šíření vlhkosti konstrukcí Vlhkostní procesy v konstrukci

Šíření vlhkosti konstrukcí Transport vodní páry konstrukcí: - komplexní složitý děj dosud teoreticky zcela neuzavřeno „Šíření vlhkosti je velmi komplexní děj a znalost mechanismů šíření vlhkosti, vlastností materiálů, počátečních a okrajových podmínek je často nedostatečná, neodpovídající a dosud ve vývoji. Proto tato norma předkládá jednoduché výpočtové metody, založené na zkušenosti a obecně uznávaných znalostech…“ (úvodní text z ČSN EN ISO 13788) - způsob transportu vodní páry a vody závisí na: - velikosti kapilár obsahu vlhkosti v kapilárách působících podmínkách těsnosti konstrukce

Šíření vlhkosti konstrukcí Transport vodní konstrukcí: Pro lepšípáry představu: - pro šíření v. p. látkou je důležitý vztah mezi velikostí pórů v látce a střední volnou dráhou molekul v. p. H O: makrokapilára: molekula 2 -6 m vzdálenost mezi-2 průměr po sobě následujícími průměr -10 3. 10 -10 msrážkami - pro v. p. l=4. 10 -8 m -10 - - délka 10 mm - stř. volná dráha 400. 10 m stavební materiály mají obecně pórovitou vnitřní strukturu běžný pórový systém: x 1 000 - makrokapiláry (průměr nad molekula 10 -7 m) makrokapilára: H 2 O: - mikrokapiláry 10 -7 m) - průměr 0, 3 mm - průměr(do 1 m - délka km rozměr větší než stř. 10 volná dráha, tj. molekula v. p. narazí spíše do jiné molekuly, než do stěny kapiláry může mít rozměr i menší než stř. volná dráha molekul v. p. - stř. volná dráha 40 mm

Šíření vlhkosti konstrukcí I. nízká vlhkost Probíhá: - difúze (v makrokapilárách) - efúze (v mikrokapilárách) pohyb molekul bez vzájemných srážek - termodifúze (běžně zanedbatelná) teplota souč. termodifúze rostoucí obsah vlhkosti v kapiláře Způsoby transportu v. p. konstrukcí: i e

Šíření vlhkosti konstrukcí I. nízká vlhkost Současně s difúzí, efúzí a termodifúzí: - adsorpce na stěny - výskyt molekulární vlhkosti (vázané na stěny pórů) Příčiny transportu: - rozdíl část. tlaků vodní páry (difúze, efúze) - rozdíl teplot (termodifúze) rostoucí obsah vlhkosti v kapiláře Způsoby transportu v. p. konstrukcí: i e

Šíření vlhkosti konstrukcí II. střední vlhkost Probíhá: - difúze (makrokapiláry) - povrchová difúze (povrch makrokapilár) - kapilární vedení (mikrokapiláry) mohou být (hlavně v zimě) orientovány obráceně než difúze (jiná příčina transportu) rostoucí obsah vlhkosti v kapiláře Způsoby transportu v. p. konstrukcí: i e i e

Šíření vlhkosti konstrukcí II. střední vlhkost Probíhá: - difúze (makrokapiláry) - povrchová difúze (povrch makrokapilár) - kapilární vedení (mikrokapiláry) Příčiny transportu: - rozdíl část. tlaků vodní páry (difúze) - rozdíl relativních vlhkostí (povrchová difúze) - rozdíl kapilárních tlaků (kap. vedení) rostoucí obsah vlhkosti v kapiláře Způsoby transportu v. p. konstrukcí: i e i e

Šíření vlhkosti konstrukcí III. vysoká vlhkost Probíhá: - kapilární vedení Příčina transportu: - rozdíl kapilárních tlaků rostoucí obsah vlhkosti v kapiláře Způsoby transportu v. p. konstrukcí: i e i e

Šíření vlhkosti konstrukcí Všechny dosud uvedené transportní mechanismy probíhají v těsné konstrukci. V plošně či lokálně netěsné konstrukci nastává navíc: šíření vodní páry konvekcí Efekty: - několikanásobně vyšší transport vodní páry - závažné vlhkostní důsledky rostoucí obsah vlhkosti v kapiláře Způsoby transportu v. p. konstrukcí: i e i e

Šíření vlhkosti konstrukcí Způsoby transportu v. p. konstrukcí: Efekty konvekce v. p. závisí na orientaci proudění: i e - exfiltrace - infiltrace - vlhkostně nepříznivější do kce vniká teplý vlhký vzduch dochází k lokálnímu zvýšení vlhkosti v materiálu rychlé a fatální poruchy! pozor na kce s min. vlákny a dvouplášťové kce zajistit těsnost!!! jinak

Šíření vlhkosti konstrukcí Způsoby transportu v. p. konstrukcí: Efekty konvekce v. p. závisí na orientaci proudění: - exfiltrace i e - infiltrace - vlhkostně příznivější do kce vniká studený suchý vzduch dochází k lokálnímu vysušování většinou bez vlhkostních poruch konvekce se ale může obrátit, takže i zde je těsnost zásadní!

Šíření vlhkosti konstrukcí Rekapitulace transportních mechanismů: - difúze - efúze termodifúze povrchová difúze kapilární vedení konvekce běžné technické výpočty: - pouze difúze - praxí ověřeno jako rychlá cesta k bezpečnému ověření skladby rostoucí obsah vlhkosti v kapiláře Způsoby transportu v. p. konstrukcí: i e i e

Šíření vlhkosti konstrukcí Difúze vodní páry

Difúze vodní páry konstrukcí probíhá vždy proti gradientu částečných tlaků vodní páry, tj. z míst o vyšším část. tlaku v. p. do míst o tlaku nižším hustota dif. toku (1. Fickův zákon) součinitel difúze (v. p. v) materiálu (souč. difúzní vodivosti) [s] Výsledek měření, ve výpočtech se dnes nepoužívá. Místo něj: faktor difúzního odporu

Difúze vodní páry konstrukcí součinitel difúze (v. p. ve) vzduchu hustota dif. toku (1. Fickův zákon) Výsledek měření, ve výpočtech se dnes nepoužívá. Místo něj: faktor difúzního odporu

Definiční přestávka Faktor difuzního odporu (water vapor resistance factor) [-] Poměr mezi součinitelem difúze vodní páry ve vzduchu a součinitelem difúze vodní páry v materiálu. Vyjadřuje, kolikrát je materiál méně propustný pro vodní páru než nehybný vzduch o stejné tloušťce. souč. difúze vodní páry ve vzduchu souč. difúze vodní páry v materiálu

Difúze vodní páry konstrukcí Faktor difúzního odporu Druhy faktoru difúzního odporu: - suchý - - mokrý - - stanovuje se za nízké vlhkosti (metoda suché misky) pro posouzení kcí v prostředí s RH < 60 % stanovuje se za vysoké vlhkosti (metoda mokré misky) pro posouzení kcí v prostředí s RH > 60 % podle teploty při zkoušce - 10 C (dříve) 23 C (dnes)

Difúze vodní páry konstrukcí Faktor difúzního odporu Typické hodnoty faktoru difúzního odporu: - vzduch - - do tl. 10 mm. . . μ = 1 nad 10 mm … μ = 0, 01/d (smluvní zohlednění proudění dle EN ISO 13788) stavební materiály Hodnota μ závisí na mikrostruktuře materiálu. propojené póry uzavřené póry

Difúze vodní páry konstrukcí Faktor difúzního odporu Typické hodnoty faktoru difúzního odporu: - vzduch - - do tl. 10 mm. . . μ = 1 nad 10 mm … μ = 0, 01/d (smluvní zohlednění proudění dle EN ISO 13788) stavební materiály - minerální vlákna. . . μ = 2 -5 EPS. . . μ = 30 -70 XPS. . . μ = 80 -150 pěnové sklo. . . μ = 700 000 železobeton. . . μ = 30 -150 asfaltové pásy (hydroizolace). . . μ = 20 000 – 50 000 folie (hydroizolace). . . μ = 7 000 – 20 000 parozábrany. . . μ = 50 000 – 1 000 obtížné měření, často nízká kvalita dat, nebo zcela nedostupné

Difúze vodní páry konstrukcí Faktor difúzního odporu Typické hodnoty faktoru difúzního odporu: - vzduch - - do tl. 10 mm. . . μ = 1 nad 10 mm … μ = 0, 01/d (smluvní zohlednění proudění dle EN ISO 13788) stavební materiály - minerální vlákna. . . μ = 2 -5 U řady materiálů (hlavně s vysokým μ, např. u parozábran) rozhodují - EPS. . . μ = 30 -70 spoje a návaznosti na okolní kce. - XPS. . . μ = 80 -150 - pěnové sklo. . . μ = 700 000 - železobeton. . . μ = 30 -150 - asfaltové pásy (hydroizolace). . . μ = 20 000 – 50 000 - folie (hydroizolace). . . μ = 7 000 – 20 000 - parozábrany. . . μ = 50 000 – 1 000

Difúze vodní páry konstrukcí Faktor difúzního odporu Typické hodnoty faktoru difúzního odporu: - vzduch - - do tl. 10 mm. . . μ = 1 nad 10 mm … μ = 0, 01/d (smluvní zohlednění proudění dle EN ISO 13788) stavební materiály - minerální vlákna. . . μ = 2 -5 je plocha U řady materiálů (hlavně s vysokým μ, např. u Pokud parozábran) rozhodují - EPS. . . μ = 30 -70 otvorů vyšší než 1 % z celkové spoje a návaznosti na okolní kce. - XPS. . . μ = 80 -150 plochy materiálu, hodnota μ - pěnové sklo. . . se μ =obvykle 700 000 uvažuje odhadem. nepřesáhne limit: Vliv netěsností - železobeton. . . μ = 30 -150 Např. pro mechanicky upevněné parozábrany: max. μ = 0, 27/d - redukce asfaltovéμpásy (hydroizolace). . . provedení μ = 20 000 – 50 000 10 x pro standardní (tj. μ. d = max. 0, 27 m, měření folie (hydroizolace) μ = 7 000 – 20 000 - redukce μ 100 x pro. . . podprůměrné provedení prof. Mrlíka) - parozábrany. . . μ = 50 000 – 1 000 Vždy tak, aby se zvýšila bezpečnost výpočtu!

Difúze vodní páry konstrukcí Faktor difúzního odporu Typické hodnoty faktoru difúzního odporu: - vzduch - - do tl. 10 mm. . . μ = 1 nad 10 mm … μ = 0, 01/d (smluvní zohlednění proudění dle EN ISO 13788) stavební materiály - minerální vlákna. . . μ = 2 -5 Zvláštní případ: nepropustné materiály se spárami (např. plechy) - EPS. . . μ = 30 -70 - XPS. . . μ = 80 -150 - pěnové sklo. . . μ = 700 000 - železobeton. . . μ = 30 -150 vodní pára difunduje - asfaltové spárami: jde o pásy (hydroizolace). . . μ = 20 000 – 50 000 - folie (hydroizolace). . . μ = 7 000 – 20 000 spárovou difúzi Výpočet výsledného ekviv. faktoru dif. odporu z charakteristického - parozábrany. . . μ výseku = 50 000 – 1 000 o ploše A, zohledňuje se délka spár (l), jejich spárová dif. vodivost známá z měření (Λ), tloušťka materiálu d a jeho faktor μ

Difúze vodní páry konstrukcí Další difúzní parametry: - ekvivalentní difúzní tloušťka pro řadu materiálů přehlednější: - folie μ=600 000, d=0, 1 mm - asf. pás μ=150 000, d=4 mm - ? sd=60 m sd=600 m difúzní odpor teplotní difúzní funkce, závislá na atmosférickém tlaku a teplotě, obvykle se uvažuje 5, 312. 109 s-1

Difúze vodní páry konstrukcí Nehomogenní konstrukce: - vychází se z charakteristického výseku charakteristický výsek Nebo přesněji z 2 D či 3 D výpočtu šíření vodní páry: působící rozdíl část. tlaků v. p. hustota toku v. p.

Šíření vlhkosti konstrukcí Požadavky ČSN 730540 -2 a Glaserova metoda

Difúze vodní páry konstrukcí Požadavky ČSN 730540 -2: – kondenzát nesmí ohrozit funkci konstrukce Tím se rozumí: - podstatné zkrácení životnosti - výrazné zvýšení hmotnosti - objemové změny - degradace materiálu - plísně

Difúze vodní páry konstrukcí Požadavky ČSN 730540 -2: – kondenzát nesmí ohrozit funkci konstrukce – veškerý kondenzát se musí odpařit - podstatné zkrácení životnosti - plísně kondenzátu nesmí překročit: – množství objemové změnystřechy, • - pro jednoplášťové - kce výrazné zvýšeníprvky, hmotnosti s dřevěnými - ETICS degradace a dalšímateriálu kce s uvažuje se vždy nižší hodnota neprodyšnými vnějšími vrstvami: 0, 1 kg/m 2 nebo 3 % z plošné hmotnosti materiálu s kondenzací • pro ostatní konstrukce: 0, 5 kg/m 2 nebo 5 % z pl. hmotn.

Difúze vodní páry konstrukcí Požadavky ČSN 730540 -2: Dvouplášťové konstrukce: l předchozí 3 požadavky platí pro vnitřní plášť l ve vzduch. vrstvě navíc limit pro relativní vlhkost vzduchu: ověřuje se pro bezvětří! nutné převýšení větracích otvorů!

Difúze vodní páry konstrukcí Výpočet: – dvě základní úlohy: • ověření rizika kondenzace – za nejnižších venkovních teplot – nezbytné pro konstrukce s nepřípustnou kondenzací • posouzení ročního cyklu – pro postupně se měnící venkovní podmínky – roční množství zkondenzované vodní páry – možnost odpaření

Difúze vodní páry konstrukcí Ověření rizika kondenzace: Glaserova metoda (H. Glaser, 1958: problémy chladíren a mrazíren) Předpoklady: - množství kondenzátu jsou relativně malá - jediným (nebo převládajícím) mechanismem je difúze vodních par - lat. teplo a hygroskopicitu (schopnost pohlcovat vlhkost) materiálů lze zanedbat Okrajové podmínky: - návrhová venkovní teplota θe + návrhová rel. vlhkost φe - návrhová teplota vnitřního vzduchu θai + návrhová rel. vlhkost φi

Definiční přestávka Návrhová relativní vlhkost venkovního vzduchu (design outdoor air relative humidity) [%] Relativní vlhkost venkovního vzduchu odvozená z dlouhodobých měření pro klimatické podmínky ČR. Používá se empiricky stanovená závislost na venkovní teplotě:

Definiční přestávka měrná plynová konstanta vodní páry [J/(kg. K)] část. tlak nasyc. v. p. ve rel. vlhkost venkovním vzduchu Jde o[Pa] výsledek řešení venkovního relativní vlhkost venkovníhoprodukce Návrhová vzduchu (design outdoor air relative v. p. [kg/h] abs. teploty vnitřního a vlhkostní bilance vnitřního vzduchu [%] humidity ) [%] venkovního vzduchu [K] Princip: obsahvenkovního vodní páry ve vnitřním vzduchu odpovídá Relativní vlhkost vzduchu odvozená z dlouhodobých měření obsahu vodní ČR. páry ve venkovním vzduchu pro klimatické podmínky zvýšeném o přírůstek způsobený Používá se empiricky stanovená objem vzduchu v místnosti [m 3] závislost načást. venkovní teplotě: vnitřními zdroji vlhkosti. tlak nasyc. v. p. ve vnitřním vzduchu [Pa] intenzita větrání [1/h] Návrhová relativní vlhkost vnitřního vzduchu (design indoor air relative humidity) [%] Relativní vlhkost vnitřního vzduchu používaná pro posuzování stavebních konstrukcí. • pro běžně vlhké budovy se standardně uvažuje: φi = 50 % • pro vlhčí (nebo sušší budovy) se vychází: • z tabulek v ČSN 730540 -3 • z projektu VZT (při řízené kontrole vlhkosti vzduchu) • z výpočtu

Difúze vodní páry konstrukcí Ověření rizika kondenzace: Postup Glaserovy metody: - graficko-početní metoda - dílčí kroky: 1. průběh teploty θai θsi stejná hodnota jako u výpočtu souč. prostupu tepla U uvažují se všechny vrstvy! (kromě vrstev nad h. i. ) (tj. 0, 13/0, 10/0, 17 W/(m 2 K)) skladba střechy θse Rsi tep. odpory dílčích vrstev (vyneseny od interiéru) θe Rse R

Difúze vodní páry konstrukcí Ověření rizika kondenzace: Postup Glaserovy metody: - graficko-početní metoda - dílčí kroky: 1. průběh teploty 2. průběh část. tlaku nasycené vodní páry psat = f(θ) Ekv. dif. tloušťky při přestupu v. p. : velmi malé, zanedbávají se sd sdi ekv. dif. tloušťky dílčích vrstev (od interiéru) sde

Difúze vodní páry konstrukcí Ověření rizika kondenzace: Postup Glaserovy metody: - graficko-početní metoda - dílčí kroky: 1. průběh teploty 2. průběh část. tlaku nasycené vodní páry psat = f(θ) psat, si Průběh psat odpovídá průběhu teploty: Část. tlak nasyc. vodní páry na vnitřním povrchu. Odvodí se z vnitřní povrchové teploty: psat, si = f(θsi) psat, se dtto pro venkovní povrch ekv. dif. tloušťky dílčích vrstev (od interiéru) sd

Difúze vodní páry konstrukcí Ověření rizika kondenzace: Postup Glaserovy metody: - graficko-početní metoda - dílčí kroky: 1. průběh teploty 2. průběh část. tlaku nasycené vodní páry 3. průběh část. tlaku v. p. Maximálně možný část. tlak v. p. v konstrukci pi kritické místo Předpokládaný část. tlak v. p. v konstrukci pe ekv. dif. tloušťky dílčích vrstev (od interiéru) sd

Difúze vodní páry konstrukcí Ověření rizika kondenzace: Postup Glaserovy metody: - graficko-početní metoda - dílčí kroky: 1. průběh teploty 2. průběh část. tlaku nasycené vodní páry 3. průběh část. tlaku v. p. pi p ≥ psat : kondenzace p < psat : jen difúze pe ekv. dif. tloušťky dílčích vrstev (od interiéru) sd

Difúze vodní páry konstrukcí Ověření rizika kondenzace: Postup Glaserovy metody: - graficko-početní metoda - dílčí kroky: 1. průběh teploty 2. průběh část. tlaku nasycené vodní páry 3. průběh část. tlaku v. p. plošná kondenzace (na rozhraní materiálů) typické pro 1 plášť. střechy pi Oblast kondenzace: tečny z bodů pi a pe ke křivce psat ekv. dif. tloušťky dílčích vrstev (od interiéru) pe sd

Difúze vodní páry konstrukcí Ověření rizika kondenzace: Postup Glaserovy metody: - graficko-početní metoda - dílčí kroky: 1. průběh teploty 2. průběh část. tlaku nasycené vodní páry 3. průběh část. tlaku v. p. plošná kondenzace (na rozhraní materiálů) typické pro 1 plášť. střechy pi skutečný průběh část. tlaků v. p. : ekv. dif. tloušťky dílčích vrstev (od interiéru) pe sd

Difúze vodní páry konstrukcí Ověření rizika kondenzace: Postup Glaserovy metody: - stanovení množství kondenzující v. p. v kg/(m 2 s): rozdíl mezi hustotou dif. toku v. p. z interiéru k oblasti kondenzace (gd. A) a hustotou dif. toku z oblasti kondenzace do exteriéru (gd. B) pi sd. B Teplotní difuzní funkce, závisí na atmosférickém tlaku a teplotě. Obvykle se uvažuje 5, 1 až 5, 3. 109 s-1. psat, A = = psat, B sd. A pe ekv. dif. tloušťky dílčích vrstev (od interiéru) sd

Difúze vodní páry konstrukcí Ověření rizika kondenzace: oblast kondenzace (širší zóna) Další typické případy: - jednovrstvé zdivo A sd. A B pi sd. B psat, A psat, B ekv. dif. tloušťky dílčích vrstev (od interiéru) pe sd

Difúze vodní páry konstrukcí Ověření rizika kondenzace: oblast kondenzace (rozhraní izolace-zdivo) Další typické případy: - vnitřní zateplení bez parozábrany sd. A pi sd. B psat, A psat, B pe ekv. dif. tloušťky dílčích vrstev (od interiéru) sd

Difúze vodní páry konstrukcí Ověření rizika kondenzace: Další typické případy: - dvouplášťová konstrukce pi sd, tot Ke kondenzaci nedochází! hustota toku difundující v. p. (množství difundující v. p. ) pe ekv. dif. tloušťky dílčích vrstev (od interiéru) sd

Šíření vlhkosti konstrukcí Roční bilance zkondenzované a vypařené vodní páry

Difúze vodní páry konstrukcí Posouzení ročního cyklu kondenzace a vypařování: Cíl posouzení: - kolik v. p. může v kci za rok zkondenzovat? - kdy bude docházet ke kondenzaci? - odpaří se kondenzát a jak rychle? Dvě základní metodiky: ČSN 730540 - od venkovní návrhové teploty do 25 C - roční množství kondenzátu + kapacita odparu EN ISO 13788 opakující se Glaserova metoda - po měsících (pro prům. teploty a vlhkosti) - obsah kondenzátu v jednotlivých měsících

Difúze vodní páry konstrukcí Posouzení ročního cyklu kondenzace a vypařování: ČSN 730540 Okrajové podmínky: - teploty venkovního vzduchu a jejich četnosti (řada po 5 C) - rel. vlhkosti venkovního vzduchu (vzorec dříve) - vnitřní parametry konstantní (θai a φi)

Difúze vodní páry konstrukcí Posouzení ročního cyklu kondenzace a vypařování: ČSN 730540 Okrajové podmínky: - teploty venkovního vzduchu a jejich četnosti (řada po 5 C) - rel. vlhkosti venkovního vzduchu (vzorec dříve) - vnitřní parametry konstantní (θai a φi) Postup: + start: θe kondenzace? množství kondenzátu + - OK, konec výpočtu θe = (θe+5) až 25 kondenzace? množství kondenzátu množství odparu

Difúze vodní páry konstrukcí Posouzení ročního cyklu kondenzace a vypařování: ČSN 730540 roční množství zkondenzované v. p. a vypařitelné v. p. θe = (θe+5) až 25 Postup: + start: θe kondenzace? množství kondenzátu + - OK, konec výpočtu kondenzace? množství kondenzátu množství odparu

Difúze vodní páry konstrukcí Posouzení ročního cyklu kondenzace a vypařování: EN ISO 13788 Okrajové podmínky: - průměrné měsíční teploty a rel. vlhkosti venkovního vzduchu (podle lokality a nadm. výšky) návrh. teplota vnitřního vzduchu θai (obvykle konstanta, kromě temper. prostor) - rel. vlhkost vnitřního vzduchu: - obecně proměnná (léto vyšší)

Definiční přestávka Návrhová průměrná měsíční teplota venkovního vzduchu (design monthly mean oudoor air temperature) [ C] Průměrná teplota venkovního vzduchu v daném měsíci. Definována v ČSN 730540 -3, TNI 730329, TNI 730330, TNI 730331… (použije se zdroj podle účelu výpočtu). Použití: hodnocení bilance vlhkosti podle EN ISO 13788 a výpočet energetické náročnosti budov Typické hodnoty (např. podle TNI 730331… používají se pro zpracování energetického průkazu):

Definiční přestávka Průměrná měsíční relativní vlhkost vnitřního vzduchu (monthly mean indoor air relative humidity) [%] Průměrná měsíční hodnota relativní vlhkosti vnitřního vzduchu stanovená z denních průměrných hodnot. Obecně proměnná během roku, většinou vyšší v létě a nižší v zimě. Stanoví se podle EN ISO 13788 v závislosti na typu větrání: • převzetím z projektu VZT u klimatizovaných budov (tj. u budov s řízenou úpravou vlhkosti vnitřního vzduchu zvlhčováním a odvlhčováním, u kterých je φi známá) • výpočtem na základě známé produkce vlhkosti u budov s nuceným větráním popis veličin je uveden u definice návrhové rel. vlhkosti vnitřního vzduchu dříve

Definiční přestávka Průměrná měsíční relativní vlhkost vnitřního vzduchu (monthly mean indoor air relative humidity) [%] Průměrná měsíční hodnota relativní vlhkosti vnitřního vzduchu stanovená z denních průměrných hodnot. Obecně proměnná během roku, většinou vyšší v létě a nižší v zimě. Stanoví se podle EN ISO 13788 v závislosti na typu větrání: • převzetím z projektu VZT u klimatizovaných budov (tj. u budov s řízenou úpravou vlhkosti vnitřního vzduchu zvlhčováním a odvlhčováním, u kterých je φi známá) • výpočtem na základě známé produkce vlhkosti u budov s nuceným větráním • výpočtem na základě odhadnuté produkce vlhkosti u budov s přirozeným větráním rel. vlhkost venkovního vzduchu část. tlak nasyc. v. p. ve venkovním vzduchu část. tlak nasyc. v. p. ve vnitřním vzduchu

Definiční přestávka Průměrná měsíční relativní vlhkost vnitřního vzduchu (monthly mean indoor air relative humidity) [%] Průměrná měsíční hodnota relativní vlhkosti vnitřního vzduchu stanovená z denních průměrných hodnot. Obecně proměnná během roku, většinou vyšší v létě a nižší v zimě. Stanoví se podle EN ISO 13788 v závislosti na typu větrání: • převzetím z projektu VZT u klimatizovaných budov (tj. u budov s řízenou úpravou vlhkosti vnitřního vzduchu zvlhčováním a odvlhčováním, u kterých je φi známá) • výpočtem na základě známé produkce vlhkosti u budov s nuceným větráním • výpočtem na základě odhadnuté produkce vlhkosti u budov s přirozeným větráním zvýšení část. tlaku v. p. vlivem vnitřního provozu

Definiční přestávka Zvýšení částečného tlaku vodní páry vlivem vnitřního provozu (increase of partial water vapor pressure due to internal activity) [Pa] Rozdíl mezi částečným tlakem vodní páry ve vnitřním a ve venkovním vzduchu způsobený produkcí vodní páry zdroji v interiéru. Pokud je produkce vodní páry a intenzita větrání v interiéru známá, lze vypočítat jako: měrná plynová konstanta vodní páry [J/(kg. K)] produkce v. p. [kg/h] abs. teplota vnitřního vzduchu [K] intenzita větrání [1/h] objem vzduchu v místnosti [m 3] Pro přirozeně větrané místnosti ovšem nelze intenzitu větrání spolehlivě určit. Zvýšení Δp se proto odvozuje odhadem na základě vnitřní vlhkostní třídy.

Definiční přestávka Zvýšení částečného tlaku vodní páry vlivem vnitřního provozu (increase of partial water vapor pressure due to internal activity) [Pa] Rozdíl mezi částečným tlakem vodní páry ve vnitřním a ve venkovním vzduchu způsobený produkcí vodní páry zdroji v interiéru. Pokud je produkce vodní páry a intenzita větrání v interiéru známá, lze vypočítat jako: Vnitřní vlhkostní třídy: měrnásklady… plynová konstanta vodní páry [J/(kg. K)] 1. neobydlené budovy, a další budovy s velmi suchým provozem Podle nové 2. kanceláře, byty s normální obsazeností… a dalšíprodukce budovyv. p. se[kg/h] suchým provozem EN ISO 13788 (2012) uvažováno jako standard abs. teplota vnitřního 3. budovy s neznámou obsazeností pro většinu vzduchu [K] výpočtů. Dříve se uvažovala 4. sportovní haly, kuchyně, jídelny… a další budovy s vlhkým provozem 4. třída. 5. bazény, prádelny… a další budovy s velmi vlhkým provozem objem vzduchu v místnosti [m 3] intenzita větrání [1/h] Pro přirozeně větrané místnosti ovšem nelze intenzitu větrání spolehlivě určit. Zvýšení Δp se proto odvozuje odhadem na základě vnitřní vlhkostní třídy.

Definiční přestávka Zvýšení částečného tlaku vodní páry vlivem vnitřního provozu (increase of partial water vapor pressure due to internal activity) [Pa] Zvýšení částečného tlaku ve vnitřním vzduchu Δp je závislé na předpokládané produkci vodní páry v interiéru (vlhkostní třída) a na venkovní teplotě. Čím je venkovní teplota nižší, tím je vyšší i zvýšení Δp – předpokládá se, že při nízkých venkovních teplotách se málo větrá a vliv vnitřních zdrojů vlhkosti je tudíž větší.

Difúze vodní páry konstrukcí Posouzení ročního cyklu kondenzace a vypařování: EN ISO 13788 Postup: určení 1. měsíce s kondenzací existuje? - + OK, konec výpočtu poč. měsíc až poslední množství kondenzátu v kci na konci měsíce (se zohledněním předchozího stavu) roční změny v obsahu zkondenzované v. p.

Difúze vodní páry konstrukcí Srovnání používaných metodik: EN ISO 13788 ČSN 730540 - (interiér beze změn, nezachytí letní kondenzaci, rel. hrubá data pro exteriér) + (hodnocení pro návrh. venkovní teplotu θe) model reality ověření rizika kondenzace v extrémních podmínkách ? (bezpečnější pro jednovrstvé kce, přeceňuje odpařování do interiéru) + (proměnná φi + θai, kondenzace nejen v zimě, možná volba 1. měsíce, lepší model exteriéru, více let ve výpočtu) - (hodnocení jen pro prům. měs. teploty) ? bezpečnost výpočtu (většinou příznivější výsledky, někdy ale naopak)

Difúze vodní páry konstrukcí Srovnání používaných metodik: EN ISO 13788 ČSN 730540 zabudovaná vlhkost - (nelze hodnotit) + (lze hodnotit zjednodušeně) dosažení krit. vlhkosti - + vlhkost naakumulovaná vredistribuce konstrukci v závislosti na čase vlhkosti (nelze hodnotit) (lze hodnotit zjednodušeně) odpařování se předpokládá ze středu kond. zóny bez redistribuce zóna kondenzace i e s redistribucí odpařování probíhá z hranic zvětšené zóny (zvětší se vlivem kapilárního vedení)

Difúze vodní páry konstrukcí Dvouplášťové konstrukce: - hodnotí se: - vnitřní plášť (standardním způsobem: U, difúze) - větraná vzduchová vrstva - vnější plášť (vnitřní povrch. teplota – viz dříve) Výpočet dle ČSN 730540 -4: - zjednodušený 2 D model - postup: - rychlost proudění v dutině průběh teploty v dutině + část. tlaky nasyc. v. p. průběh částečného tlaku v. p. průběh rel. vlhkosti v dutině ověření požadavků Výpočet CFD: ne vždy možný, obtížné modelování difúze materiály

Šíření vlhkosti konstrukcí Principy vlhkostně bezpečného navrhování

Principy navrhování Cíl: - návrh konstrukce bez nebo s nízkým rizikem kondenzace vodní páry (splnění normových požadavků) po realizaci konstrukce s nízkým obsahem zabudované vlhkosti po zahájení provozu rychlé vyschnutí během provozu vlhkostně rovnovážný stav: zvlhčování bezpečná vlhkostně akumulační kapacita vysušování Analogie vlhkostní rovnováhy (Straube & Burnett, 2005)

Principy navrhování Základní zásada: - konstrukce bez rizika kondenzace, pokud: - tepelný odpor vrstev stoupá k směrem k chladnějšímu prostředí - difúzní tloušťka vrstev klesá směrem k chladnějšímu prostředí R interiér exteriér sd Platí v našich klimatických podmínkách!

Principy navrhování Základní zásada: - konstrukce bez rizika kondenzace, pokud: - tepelný odpor vrstev stoupá k směrem k chladnějšímu prostředí - difúzní tloušťka vrstev klesá směrem k chladnějšímu prostředí kačírek XPS asf. pás EPS asf. pás žb A B ? C D

Principy navrhování Základní zásada: - konstrukce bez rizika kondenzace, pokud: - tepelný odpor vrstev stoupá k směrem k chladnějšímu prostředí - difúzní tloušťka vrstev klesá směrem k chladnějšímu prostředí většinou splněno u dvouplášťů a obrácených střech, částečně u ETICS

Principy navrhování Základní zásada: - konstrukce bez rizika kondenzace, pokud: - tepelný odpor vrstev stoupá k směrem k chladnějšímu prostředí - difúzní tloušťka vrstev klesá směrem k chladnějšímu prostředí - pokud nelze dodržet, pak tradičně řešeno omezením difúze (z teplejší strany): - méně propustnou vrstvou (sendviče) - parobrzdou - parozábranou

Principy navrhování Parozábrany a parobrzdy: Nejvhodnější materiály: • folie PE, m. PVC, polyamidy • asfaltové pásy (nejlépe s kovovou vložkou) Problematičtější řešení: • plechy, sklo, keramické obklady: spáry !? • nátěry: provádění ? ! Pro parozábrany je vždy nutné zajistit: • celistvost vrstvy (přelepovat i spoje) • dlouhodobou funkčnost • ochranu proti mechanickému poškození • koordinaci stavebních činností (instalace) Sledovat hlavně těsnost (spoje, napojení na okolí, prostupy) !

Principy navrhování Parozábrany a parobrzdy: Důsledky netěsností: těsná parozábrana: 0, 5 g/m 2 za 24 h měření Fraunhofer Institute of B. P. 1600 x MW 140 mm + PE parozábrana (sd=30 m) tepl. rozdíl 30 C tlak. rozdíl 20 Pa 5 x netěsná parozábrana: 800 g/m 2 za 24 h těsná parozábrana: U=0, 3 W/(m 2 K) netěsná parozábrana: U=1, 4 W/(m 2 K)

Principy navrhování Parozábrany a parobrzdy: Pozor na záměny materiálů! Parozábrana není jakákoli folie. Nikdy nezaměnit např. s difúzní folií (a naopak). Materiály používat zásadně podle jejich určení! Důsledky omylů jsou fatální!

Principy navrhování Parozábrany a parobrzdy: Moderní „inteligentní“ parozábrany: • proměnná difúzní tloušťka • v zimě vysoká • v létě nízká • omezují pronikání vodní páry do konstrukce v zimě • umožňují vysychání konstrukce v letním období

Principy navrhování Parozábrany a parobrzdy: Alternativa folií v dřevostavbách a podkrovích: • desky na bázi dřeva (hlavně OSB) • často lepší utěsnění (pevný podklad) Snadnější dosažení vzduchotěsnosti. Vzduchotěsnost je důležitější než parotěsnost!

Principy navrhování Parozábrany a parobrzdy: Alternativa folií v dřevostavbách a podkrovích: • desky na bázi dřeva (hlavně OSB) • často lepší utěsnění (pevný podklad) • nutné přizpůsobení skladby, OSB vhodné pouze do: • dvoupláštů • nebo tzv. difúzně otevřených konstrukcí

Principy navrhování Zateplování z interiéru: Zásadně porušena pravidla vlhkostně bezpečného návrhu. Tep. odpor klesá a dif. tloušťka stoupá k exteriéru. Klasické řešení problému: parozábrana

Principy navrhování Zateplování z interiéru: Zásadně porušena pravidla vlhkostně bezpečného návrhu. Tep. odpor klesá a dif. tloušťka stoupá k exteriéru. 1. modernější alternativa: pěnové sklo - extrémní ekv. dif. tloušťka v celé tloušťce parotěsná tepelná izolace lepení asfaltem přestěrkování nebo SDK obklad na roštu

Principy navrhování Zateplování z interiéru: Zásadně porušena pravidla vlhkostně bezpečného návrhu. Tep. odpor klesá a dif. tloušťka stoupá k exteriéru. 2. modernější alternativa: kapilárně aktivní materiály - - slibná cesta, dosud ale plně neověřená většinou materiály na bázi křemičitanu vápenatého (kalcium-silikát), ale i dřeva difúzně otevřené silně porézní

Principy navrhování Zateplování z interiéru: Princip kapilárně aktivních izolací: - aplikují se z vnitřní strany kondenzaci v. p. se nebrání, ale počítá se s ní - - kondenzát vzniká v nepříznivých podmínkách na rozhraní stěna-izolace okamžitá redistribuce kondenzátu do celé tep. izolace vlivem kapilárního vedení i interiér s nízkou či běžnou vlhkostí nelze do vlhkých provozů! e e i následné snadné odpaření při změně podmínek Podmínka dobré funkce: - e i

Principy navrhování Zateplování z interiéru: Největší rizika při zateplování z interiéru: - dřevěné stropy: vnitřní zateplení rizikové kvůli riziku uhnívání zhlaví! - nekvalifikovaný návrh

Principy navrhování Další závažný problém: - silně tep. izolované podlahy na terénu: - kondenzace na hydroizolaci! - ochránit organické materiály ve skladbě či lépe použít vlhkostně odolné materiály