Upozornění pro čtenáře a uživatele této knihy
Všechna práva vyhrazena. Žádná část této tištěné či elektronické knihy nesmí být reprodukována a šířena v papírové, elektronické či jiné podobě bez předchozího písemného souhlasu nakladatele. Neoprávněné užití této knihy bude trestně stíháno.

Ing. Roman Šubrt a kolektiv

Tepelné mosty
Pro nízkoenergetické a pasivní domy

TIRÁŽ TIŠTĚNÉ PUBLIKACE:

Vydala Grada Publishing, a.s.
U Průhonu 22, Praha 7
obchod@grada.cz, www.grada.cz
tel.: +420 234 264 401, fax: +420 234 264 400
jako svou 4630. publikaci

Odpovědná redaktorka Eva Škrabalová
Sazba Jan Šístek
Detail na obálce Juraj Hazucha
Fotografie v textu z archivu autora
Počet stran 224
První vydání, Praha 2011
Vytiskly Tiskárny Havlíčkův Brod, a. s.

© Grada Publishing, a.s., 2011
Cover Design © Grada Publishing, a.s., 2011

Názvy produktů, firem apod. použité v knize mohou být ochrannými známkami
nebo registrovanými ochrannými známkami příslušných vlastníků.

ISBN 978–80-247–4059-1

ELEKTRONICKÉ PUBLIKACE:

ISBN 978-80-247-7564-7 pro formát PDF
ISBN 978-80-247-7565-4 pro formát EPUB

1 Úvod

Stavebnictví se v současné době stále více ubírá směrem k co největším úsporám energií a tím i k výstavbě nízkoenergetických a pasivních domů. S touto problematikou úzce souvisí i problematika tepelných mostů, která je obsahem právě vydávané publikace. Kniha Tepelné mosty – Detaily pro nízkoenergetické a pasivní domy je pokračováním dlouholeté práce ing. Šubrta věnované tomuto oboru a navazuje na předchozí velmi úspěšný díl, který vyšel v září 2008 pod názvem Katalog tepelných mostů, 1 – Běžné detaily. V tomto (druhém) díle autoři reagují na velký zájem o pasivní a nízkoenergetické stavby, který byl vyvolán především startem dotací „Zelená úsporám“, a přinášejí v něm detaily běžně používané ve stavbách s nízkou spotřebou energie. Stavební detaily respektují českou realitu, české způsoby stavění a obvyklé stavební materiály stejně jako první díl, který byl mimo jiné i proto doporučen Českou komorou autorizovaných inženýrů a techniků činných ve stavebnictví (ČKAIT) jako publikace určená pro další vzdělávání stavebních inženýrů a techniků činných ve výstavbě.

Kvalitu tepelně technických vlastností obálky budovy tvoří především kvalita detailu. Zásady navržených stavebních detailů vycházejí z toho, že navržené detaily musí odpovídat požadavkům, musí být realizovatelné a musí jít o co nejjednodušší způsob řešení.

Ani tato kniha není schopna obsáhnout všechny řešené tepelné mosty, a tak byla zřízena webová stránka www.tepelnymost.cz, kde jsou postupně tak, jak čas dovolí, uveřejňovány tepelné mosty, a to jak jejich číselné hodnoty, tak i výkresy ve formátu dwg.

Publikaci zpracoval kolektiv autorů pod vedením ing. Romana Šubrta. Kapitolu věnovanou teplotnímu poli a obecné problematice vlhkosti zpracoval ing. Martin Škopek, Ph.D. Kapitolu věnovanou tepelné vodivosti zpracoval pan Jan Kurc ze společnosti URSA. Převážnou část výběru detailů a matematické simulace připravila ing. Pavlína Charvátová z Vysoké školy technické a ekonomické v Českých Budějovicích (VŠTE ČB). Některé detaily byly počítány podle vlastního technického řešení, některé byly převzaty z těchto projektů: detaily 5, 61, 62, 64, 65 a 44 jsou převzaty z projektů ing. arch. Aleše Brotánka, detaily 31, 63 a 85 jsou převzaty z projektu ing. Juraje Hazuchy, detaily 6, 7, 28, 29, 30, 43 a 60 jsou převzaty z projektů Mgr. art. Bjørna Kierulfa, detaily 25, 26 a 77 jsou od ing. Martina Konečného, detaily 59 a 78 od ing. Rostislava Kubíčka a detaily 56 a 69 od ing. Romana Šubrta. Na knize se dále podíleli ing. Petr Kapička, ing. Iva Wohlschlägerová, Václav Beneš a Daniel Šubrt.

Obrázek 9 je převzat z publikace Josého Pijoana, Dějiny umění.

Autorský tým

Roman Šubrt

Absolvoval FSv ČVUT (1985) se zaměřením na stavební fyziku. Autorizovaný inženýr v oboru Pozemní stavby a Energetické auditorství, soudní znalec v oboru Pozemní stavitelství a v oboru Energetika. V roce 2010 získal jako jeden z prvních v ČR mezinárodní certifikaci „Certified Passive House Designer“.

Martin Škopek

Od absolvování postgraduálního studia v oboru teoretické elektrotechniky na Západočeské univerzitě v Plzni (2002) se nadále intenzivně věnuje simulacím fyzikálních polí a problematice úspor energie.

Pavlína Charvátová

Vystudovala stavební fakultu ČVUT v Praze (2007). Od roku 2007 spolupracuje se společností Energy Consulting Service, s. r. o., kde se věnuje především tepelným mostům a energetickému hodnocení staveb.

Jan Kurc

Profesně se věnuje problematice praktického zateplování budov asi sedmnáct let, od roku 2003 pracuje jako technik pro firmu URSA v ČR a SR.

Bjørn Kierulf

Původem je Nor a průmyslový designér. Společně s manželkou Zuzanou se v architektonickém studiu CREATERRA specializuje na pasivní domy a přírodní materiály ve stavebnictví.

Juraj Hazucha

Absolvent Fakulty stavební STU v Bratislavě se o pasivní domy a přírodní materiály zajímá od roku 2003. Po roční inženýrské praxi v Anglii nastoupil v roce 2007 jako odborný poradce do Centra pasivního domu.

Jiří Čech

Autorizovaný inženýr v oboru Pozemní stavby a Statika a dynamika je členem pracovní skupiny o. s. Ekodům. V roce 2010 získal jako jeden z prvních mezinárodní certifikaci „Certified Passive House Designer“.

Aleš Brotánek

Autorizovaný architekt, vystudoval VŠUP, od roku 1984 se orientuje na energeticky úspornou architekturu. Dnes vede AB ateliér, který navrhuje stavby pouze na principech pasivního domu.

Rostislav Kubíček

Vystudoval VUT FAST Brno se zaměřením na pozemní stavby a stavební fyziku. Od roku 2008 je spolumajitelem a hlavním inženýrem ateliéru Vize Atelier, s. r. o., který je členem Centra pasivního domu.

2 Tepelné mosty

2.01 Definice tepelného mostu

Tepelný most je místo, vněmž dochází kvícerozměrnému vedení tepla. Tepelné mosty mohou být způsobeny vedením, prouděním isáláním. Ve stavební praxi se lze obvykle setkat stepelnými mosty způsobenými vedením tepla. Ty lze přesněji rozdělit na tepelné mosty vkonstrukci atepelné vazby. Tepelná vazba je typ tepelného mostu vznikající stykem dvou různých konstrukcí. Jedná se např. ookenní ostění, roh budovy, kde je styk dvou stěn apod. Tepelné mosty vkonstrukci mohou být nahodilé (např. způsobené nepravidelným promaltováním cihel nebo konzolou na parabolu jdoucí skrz tepelnou izolaci apod.) nebo systematické (např. krokve nebo hmoždinky kotvící tepelnou izolaci).

Všechny tyto detaily je nutné řešit tak, aby splňovaly tyto požadavky:

po celou dobu životnosti stavby nesmí dojít kporušení konstrukce;

vnitřní povrch konstrukce musí mít takovou teplotu, aby na ní nerostly plísně;

detail musí umožňovat, aby stavba byla plně funkční, tedy musí mít příslušnou nosnost dle umístění,

musí být vzduchotěsný;

musí být na stavbě realizovatelný.

Detail se obvykle navrhuje jako řez daným místem, tedy má pouze dva rozměry, ovšem realita je jiná, na stavbě se provádí vtrojrozměrném prostoru. Pokud se navrhuje jakýkoliv detail, je třeba dbát na to, jak se bude na stavbě realizovat ajak bude probíhat tepelný tok nejen vkresleném místě, ale itam, kde daný typický řez končí adochází ktrojrozměrnému vedení tepla. Typickým příkladem může být detail prahu dveří vcihelné stavbě svnějším kontaktním zateplovacím systémem, viz obr. 1.

Obr. 1 Práh dveří vcihelné stavbě svnějším kontaktním zateplovacím systémem

Detail ostění je na obr. 2.

Obr. 2 Detail ostění dveří

Detail prahu dveří vypadá vhodně řešený, stejně tak detail ostění. To však jen do té doby, než si uvědomíme, že práh přede dveřmi vede teplo ido stran, kde způsobuje značný tepelný most, viz obr. 3.

Obr. 3 Práh dveří vtrojrozměrném zobrazení

Při řešení detailu je také důležité, aby tímto místem docházelo kco nejnižším tepelným ztrátám, tedy aby zde byl tepelný tok co nejnižší. Jak to vypadá vmístě neřešeného tepelného mostu, lze dokumentovat na detailu balkonu rodinného domu. Dříve se obvykle balkony navrhovaly jako ocelové nosníky amezi ně se provedl klasický železobetonový strop. Tento typ řešení však může mít stejnou tepelnou ztrátu jako celý zbývající rodinný dům.

Tepelné mosty prouděním mohou vznikat tam, kde do konstrukce proniká vzduch zexteriéru ašíří tak teplo. Typický příklad je na termogramu 1, kde šipka ukazuje na místo, kde dochází kpronikání vzduchu zexteriéru mezi interiérový sádrokarton atepelnou izolaci umístěnou za ním.

Termogram 1 Termogram podkroví svyznačením tepelného mostu konvencí.

Tepelné mosty sáláním mohou vznikat tam, kde je jako tepelná izolace použita reflexní materiál, avšak ten se dotýká jiné konstrukce, takže zde nedochází komezení výměny tepla sáláním tak jako vostatních místech konstrukce. (Upozornění: vliv reflexních materiálů je velmi často nadhodnocován, vhodnější je používat klasické tepelné izolace, které izolují vedení tepla.)

2.02 Optimalizace tepelného mostu

Při řešení stavebních detailů je nutné postupovat tak, aby splňovaly všechny na něj kladené požadavky, zhlediska tepelné techniky pak zejména vnitřní povrchovou teplotu. Na obr. 4 je detail parapetu okna při použití zdiva zYtongu Theta.

Obr. 4 Detail parapetu okna

Tento materiál má vynikající tepelně izolační vlastnosti, proto se nepředpokládá, že by zde mohly nastat problémy. Výpočtem se však zjistilo, že vnitřní povrchová teplota byla nižší, než požadují normy. Proto bylo nutné detail změnit tak, aby byly dodrženy normy anehrozil vznik plísní. Vzásadě bylo možné postupovat více způsoby. Prvním je nahradit vnější část zdiva materiálem slepšími tepelně izolačními vlastnostmi. Protože se jedná ostěnu zYtongu, je logické použít materiál stejného výrobce slepšími tepelně izolačními vlastnostmi. Tím je Multipor. Toto řešení by jistě bylo zhlediska řešení tepelného mostu možné. Bylo však nakonec zavrženo, neboť bylo jasné, že technologickou nekázní by buď nedošlo kzabudování Multiporu, anebo by bylo okolo něj použito lepidlo tak, že jeho význam jako tepelné izolace by byl eliminován. Druhou možností bylo posunout okno do interiéru. Tím sice dojde ke zvýšení úniků tepla, neboť teplotní pole bude více zakřivené, ovšem dojde kpřivedení většího množství tepla na vnitřní povrch atím ike zvýšení teploty tohoto místa. Toto řešení bylo vyčísleno. Na obr. 5 je schéma parapetu okna stím, že postupně docházelo ksimulaci posunu okna do interiéru.

Obr. 5 Simulace posunu okna do interiéru

Itoto řešení bylo zamítnuto, neboť by bylo nutné takto posunout všechny otvorové výplně adošlo by ke změně vzhledu domu. Jako poslední možné řešení se jevilo do interiéru umístit tepelně vodivý materiál tak, aby bylo kpovrchu přivedeno teplo. Bylo zvoleno použití vnitřního parapetu zkamene nebo zteraca. Toto řešení se vdaném případě jevilo jako optimální. Vtab. 1 jsou uvedeny hodnoty povrchových teplot, teplotních faktorů alineárních činitelů prostupu tepla pro jednotlivé popsané varianty.

Tab. 1 Povrchová teplota, teplotní faktor alineární činitel pro jednotlivé varianty zobrázku 5

Parametr

Zdivo tvarovky YTONG (P1,8 tl. 500)

parapet dřevěný

parapet kamenný

0

+ 50 mm

+ 100 mm

+ 150 mm

+ 200 mm

0

Teplota vmístě styku rámu okna se zdivem (parapetem) v interiéru

Teplotní faktor fRsi [-]

0,767

0,772

0,779

0,791

0,818

0,850

Poměrný teplotní rozdíl vnitřního povrchu ξRsi [-]

0,233

0,228

0,221

0,209

0,182

0,150

Vnitřní minimální povrchová teplota [°C] pro teplotu interiéru 21°C a exteriérových teplotách:

-13,0

13,1

13,3

13,5

13,9

14,8

15,9

-15,0

12,6

12,8

13,0

13,5

14,5

15,6

-17,0

12,1

12,3

12,6

13,0

14,1

15,3

Lineární činitel prostupu tepla z exteriéru ψe [W/(m.K)]

0,012

0,013

0,017

0,026

0,044

0,028

Lineární činitel prostupu tepla z interiéru ψi [W/(m.K)]

0,012

0,013

0,017

0,026

0,044

0,028

2.03 Lineární abodový činitel prostupu tepla

Zvýšení tepelného toku se ve stavební terminologii vyjadřuje lineárním či bodovým činitelem prostupu tepla aoznačují se ψ [W/(m.K)] aχ [W/K]. Je nutné si uvědomit, že tyto pojmy nemají žádné fyzikální opodstatnění. Nejde ofyzikální veličiny, jde pouze ozavedení konstant, které vyjadřují rozdíl mezi jednorozměrným vedením tepla advoj- či trojrozměrným. Nejde tedy ovlastnost materiálu, vlastnost konstrukce či geometrického řešení, ale orozdíl mezi skutečným stacionárním vedením tepla ateoretickým jednorozměrným stacionárním vedením tepla. Tímto způsobem se také počítají. Na obr. 6 je znázorněn práh francouzského okna se stropem aobvodovou stěnou.

Obr. 6 Práh francouzského okna se stropem aobvodovou stěnou

Vpřípadě, že je třeba kvantifikovat tepelný most, tedy vypočítat lineární činitel prostupu tepla, musí se nejprve analyzovat teplotní pole (rozložení teplot viz obr. 7).

Obr. 7 Rozložení teplot kdetailu na obrázku 6

Jak vyplývá zpostupu výpočtu, je rozhodující itvarové řešení detailu. Znamená to, že pokud se např. použije okenní rám ovětší stavební hloubce, bude lineární činitel prostupu tepla jiný než při použití slabšího okenního rámu.

Příklad výpočtu:

Tepelný tok na straně exteriéru získaný zdvojrozměrného výpočtu vedení tepla: Qe2D= 39,30 W.

Tepelný tok na straně interiéru získaný zdvojrozměrného výpočtu vedení tepla vdolní místnosti> Qid2D = 12,20 W.

Tepelný tok na straně interiéru získaný zdvojrozměrného výpočtu vedení tepla vhorní místnosti: Qih2D = 27,10 W.

Součinitel prostupu tepla stěny: Ustěny = 0,25 W/(m2.K).

Součinitel prostupu tepla okna: Uokna = 1,20 W/(m2.K).

Plocha stěny zexteriéru (modré kóty): Sestěna = 1,45 * 1 = 1,45 m2.

Plocha stěny zinteriéru pro dolní místnost (červené kóty): Sidstěna = 1,00 m * 1 = 1,00 m2.

Plocha stěny zinteriéru pro horní místnost (zelené kóty): Sihstěna = 0,15 m * 1 = 0,15 m2.

Plocha okna (zexteriéru izinteriéru je stejná, modré azelené kóty):Sokna = 0,50 m * 1 = 0,50 m2.

Tepelný tok získaný zjednorozměrného vedení tepla pro exteriérQe = (Ustěny * Sestěna + Uokna * Sokna) * θΔ = (0,25 * 1,45 + 1,20 * 0,50) * 36 = 34,65 W.

Tepelný tok získaný zjednorozměrného vedení tepla pro dolní místnost zinteriéru: Qid = (Ustěny * Sidstěna) * θΔ = (0,25 * 1,00) * 36 = 9,00 W.

Tepelný tok získaný zjednorozměrného vedení tepla pro horní místnost zinteriéru: Qih = (Ustěny * Sestěna + Uokna * Sokna) * θΔ = (0,25 * 0,15 + 1,20 * 0,50) * 36 = 22,95 W.

Lineární činitel prostupu tepla pro exteriér:ψe = (Qe2D– Qe) / (θΔ) = (39,30– 34,65) / (36) = 0,129 W/(m.K).

Lineární činitel prostupu tepla pro interiér pro dolní místnost: ψid = (Qid2D– Qid) / (θΔ) = (12,20– 9,00) / (36) = 0,089 W/(m.K).

Lineární činitel prostupu tepla pro interiér pro horní místnost: ψih = (Qih2D– Qih) / (θΔ) = (27,10– 22,95) / (36) = 0,115 W/(m.K).

2.04 Povrchová teplota ateplotní faktor

Pro zjednodušení výpočtu je kdispozici online kalkulačka těchto hodnot na webové stránce www.tepelnymost.cz.

2.05 Web www.tepelnymost.cz

Obr. 8 www.tepelnymost.cz