Šíření vlhkosti konstrukcí Obecné principy

Šíření vlhkosti konstrukcí Voda a vlhkost ve stavbách: atmosférická (déšť, vzduch) (počáteční) zabudovaná vzlínající zkondenzovaná Voda a vlhkost ve stavbách: atmosférická (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, CO2, neon, helium, metan, krypton, vodík, xenon tuhé aerosoly vodní pára a další plyny směs má v dané nadmořské výšce určitý atmosférický tlak Daltonův zákon celkový tlak směsi plynů je součtem dílčích tlaků: dílčí složky: částečné (parciální) tlaky ve směsi ve SF: částečný tlak vodní páry (ve vzduchu) John Dalton (1766 –1844)

Šíření vlhkosti konstrukcí Vodní pára ve vzduchu: její množství se vyjadřuje více způsoby: absolutní (měrnou) vlhkostí částečným tlakem vodní páry relativní vlhkostí skutečný obsah v.p. ve vzduchu v kg/kg (značka x) nebo v kg/m3 (značka v – také koncentrace v.p.) typicky cca 1 g/kg v zimě a 10 g/kg v létě (venkovní vzduch) 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)

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/m3] Obsah vodní páry ve vzduchu. Udává, kolik kg vodní páry obsahuje 1 m3 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/m3] Obsah vodní páry ve vzduchu. Udává, kolik kg vodní páry obsahuje 1 m3 vzduchu. Koncentrace nasycené vodní páry (saturated water vapor concentration) [kg/m3] Maximálně možný obsah vodní páry ve vzduchu o dané teplotě. Udává, kolik kg vodní páry by obsahoval 1 m3 vzduchu při úplném nasycení vodní párou. Lze stanovit z experimentálně zjištěné závislosti na teplotě. Typické hodnoty : pro θ = -15 ̊C …. 1,4 g/m3 pro θ = 20 ̊C …. 17,3 g/m3

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)] koncentrace vodní páry [kg/m3] teplota vzduchu [̊C]

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)] koncentrace vodní páry [kg/m3] teplota vzduchu [̊C] 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 vodní páry vzduchem 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 Adolf E. Fick (1828–1901) obecně: Analogie k Fourierovu zákonu (hustota tep. toku). Pro vodní páru: 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 Adolf E. Fick (1828–1901) obecně: Analogie k Fourierovu zákonu (hustota tep. toku). Pro vodní páru: Tok je často zhruba 1D, 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.: Adolf E. Fick (1828–1901) Druhý Fickův zákon Analogie k rovnici vedení tepla.

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 Pro lepší představu: makrokapilára: průměr 10-6 m délka 10 mm molekula H2O: průměr 3.10-10 m stř.volná dráha 400.10-10 m Transport vodní páry konstrukcí: pro šíření v.p. látkou je důležitý vztah mezi velikostí pórů v látce a střední volnou dráhou molekul v.p. - vzdálenost mezi 2 po sobě následujícími srážkami - pro v.p. l=4.10-8 m stavební materiály mají obecně pórovitou vnitřní strukturu běžný pórový systém: makrokapiláry (průměr nad 10-7 m) mikrokapiláry (do 10-7 m) x 1 000 000 makrokapilára: průměr 1 m délka 10 km molekula H2O: průměr 0,3 mm stř.volná dráha 40 mm rozměr větší než stř. 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.

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

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

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

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

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

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

Šíření vlhkosti konstrukcí Způsoby transportu v.p. konstrukcí: Efekty konvekce v.p. závisí na orientaci proudění: - 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 i e

Šíření vlhkosti konstrukcí Způsoby transportu v.p. konstrukcí: Efekty konvekce v.p. závisí na orientaci proudění: - exfiltrace - infiltrace i e 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 Způsoby transportu v.p. konstrukcí: Rekapitulace transportních mechanismů: rostoucí obsah vlhkosti v kapiláře běžné technické výpočty: - pouze difúze - praxí ověřeno jako rychlá cesta k bezpečnému ověření skladby difúze efúze termodifúze povrchová difúze kapilární vedení konvekce i e i e 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 součinitel difúze (v.p. v) materiálu (souč. difúzní vodivosti) [s] hustota dif. toku (1. Fickův zákon) 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 stanovuje se za nízké vlhkosti (metoda suché misky) pro posouzení kcí v prostředí s RH < 60 % mokrý 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 – 1 000 000 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 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 – 1 000 000 U řady materiálů (hlavně s vysokým μ, např. u parozábran) rozhodují spoje a návaznosti na okolní kce.

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 – 1 000 000 Pokud je plocha otvorů vyšší než 1 % z celkové plochy materiálu, hodnota μ nepřesáhne limit: max. μ = 0,27/d (tj. μ.d = max. 0,27 m, měření prof. Mrlíka) U řady materiálů (hlavně s vysokým μ, např. u parozábran) rozhodují spoje a návaznosti na okolní kce. Vliv netěsností se obvykle uvažuje odhadem. Např. pro mechanicky upevněné parozábrany: redukce μ 10x pro standardní provedení redukce μ 100x pro podprůměrné provedení 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 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 – 1 000 000 Zvláštní případ: nepropustné materiály se spárami (např. plechy) vodní pára difunduje spárami: jde o spárovou difúzi Výpočet výsledného ekviv. faktoru dif. odporu z charakteristického výseku 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 sd=60 m sd=600 m pro řadu materiálů přehlednější: folie μ=600 000, d=0,1 mm asf. pás μ=150 000, d=4 mm ? 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 2D či 3D výpočtu šíření vodní páry: hustota toku v.p. působící rozdíl část. tlaků 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 - objemové změny - výrazné zvýšení hmotnosti - degradace materiálu množství kondenzátu nesmí překročit: pro jednoplášťové střechy, kce s dřevěnými prvky, ETICS a další kce s neprodyšnými vnějšími vrstvami: pro ostatní konstrukce: uvažuje se vždy nižší hodnota 0,1 kg/m2 nebo 3 % z plošné hmotnosti materiálu s kondenzací 0,5 kg/m2 nebo 5 % z pl. hmotn.

Difúze vodní páry konstrukcí Požadavky ČSN 730540-2: Dvouplášťové konstrukce: předchozí 3 požadavky platí pro vnitřní plášť 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 rel. vlhkost venkovního vzduchu [%] část. tlak nasyc. v.p. ve venkovním vzduchu [Pa] část. tlak nasyc. v.p. ve vnitřním vzduchu [Pa] abs. teploty vnitřního a venkovního vzduchu [K] produkce v.p. [kg/h] intenzita větrání [1/h] objem vzduchu v místnosti [m3] měrná plynová konstanta vodní páry [J/(kg.K)] Jde o výsledek řešení vlhkostní bilance vnitřního vzduchu. Princip: obsah vodní páry ve vnitřním vzduchu odpovídá obsahu vodní páry ve venkovním vzduchu zvýšeném o přírůstek způsobený vnitřními zdroji vlhkosti. 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: 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 R tep. odpory dílčích vrstev (vyneseny od interiéru) Rsi Rse θsi θe θai θse stejná hodnota jako u výpočtu souč. prostupu tepla U (tj. 0,13/0,10/0,17 W/(m2K)) uvažují se všechny vrstvy! (kromě vrstev nad h.i.) skladba střechy

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) Část. tlak nasyc. vodní páry na vnitřním povrchu. Odvodí se z vnitřní povrchové teploty: psat,si = f(θsi) psat,se psat,si Průběh psat odpovídá průběhu teploty: 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 Předpokládaný část. tlak v.p. v konstrukci pi kritické místo 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: plošná kondenzace (na rozhraní materiálů) typické pro 1plášť. střechy 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 Oblast kondenzace: tečny z bodů pi a pe ke křivce psat Oblast kondenzace: tečny z bodů pi a pe ke křivce psat pe ekv. dif. tloušťky dílčích vrstev (od interiéru) sd

Difúze vodní páry konstrukcí Ověření rizika kondenzace: plošná kondenzace (na rozhraní materiálů) typické pro 1plášť. střechy 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 skutečný průběh část. tlaků v.p.: pe ekv. dif. tloušťky dílčích vrstev (od interiéru) sd

Difúze vodní páry konstrukcí Ověření rizika kondenzace: Postup Glaserovy metody: - stanovení množství kondenzující v.p. v kg/(m2s): pi sdA psat,A = = psat,B rozdíl mezi hustotou dif. toku v.p. z interiéru k oblasti kondenzace (gdA) a hustotou dif. toku z oblasti kondenzace do exteriéru (gdB) sdB Teplotní difuzní funkce, závisí na atmosférickém tlaku a teplotě. Obvykle se uvažuje 5,1 až 5,3.109 s-1. 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 B sdA psat,A pi sdB psat,B pe ekv. dif. tloušťky dílčích vrstev (od interiéru) sd

Difúze vodní páry konstrukcí Ověření rizika kondenzace: oblast kondenzace (rozhraní izolace-zdivo) Další typické případy: vnitřní zateplení bez parozábrany sdA psat,A pi sdB 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

Roční bilance zkondenzované a vypařené vodní páry 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 EN ISO 13788 opakující se Glaserova metoda od venkovní návrhové teploty do 25 C roční množství kondenzátu + kapacita odparu 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) θe = (θe+5) až 25 Postup: start: θe kondenzace? + - množství kondenzátu odparu kondenzace? + množství kondenzátu - OK, konec výpočtu

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 odparu kondenzace? + množství kondenzátu - OK, konec výpočtu

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) popis veličin je uveden u definice návrhové rel. vlhkosti vnitřního vzduchu dříve výpočtem na základě známé produkce vlhkosti u budov s nuceným větráním

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 [m3] Pro přirozeně větrané místnosti ovšem nelze intenzitu větrání spolehlivě určit. Zvýšení Δp se proto odvozuje odhadem na základě vnitřní vlhkostní třídy.

uvažováno jako standard 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: 1. neobydlené budovy, sklady… a další budovy s velmi suchým provozem 2. kanceláře, byty s normální obsazeností… a další budovy se suchým provozem 3. budovy s neznámou obsazeností 4. sportovní haly, kuchyně, jídelny… a další budovy s vlhkým provozem 5. bazény, prádelny… a další budovy s velmi vlhkým provozem měrná plynová konstanta vodní páry [J/(kg.K)] Podle nové EN ISO 13788 (2012) uvažováno jako standard pro většinu výpočtů. Dříve se uvažovala 4. třída. produkce v.p. [kg/h] abs. teplota vnitřního vzduchu [K] intenzita větrání [1/h] objem vzduchu v místnosti [m3] 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? roční změny v obsahu zkondenzované v.p. - OK, konec výpočtu + poč. měsíc až poslední množství kondenzátu v kci na konci měsíce (se zohledněním předchozího stavu)

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

Difúze vodní páry konstrukcí Srovnání používaných metodik: ČSN 730540 EN ISO 13788 dosažení krit.vlhkosti vlhkost naakumulovaná v konstrukci v závislosti na čase - (nelze hodnotit) + (lze hodnotit zjednodušeně) zabudovaná vlhkost - (nelze hodnotit) + (lze hodnotit zjednodušeně) redistribuce vlhkosti odpařování se předpokládá ze středu kond. zóny s redistribucí i e i e bez redistribuce zóna kondenzace 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 2D 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

Principy vlhkostně bezpečného navrhování 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: Analogie vlhkostní rovnováhy (Straube & Burnett, 2005) bezpečná vlhkostně akumulační kapacita zvlhčování vysušování

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 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

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

Principy navrhování Parozábrany a parobrzdy: 1600 x 5 x těsná parozábrana: 0,5 g/m2 za 24 h netěsná parozábrana: 800 g/m2 za 24 h Důsledky netěsností: měření Fraunhofer Institute of B.P. 1600 x MW 140 mm + PE parozábrana (sd=30 m) tepl. rozdíl 30 C těsná parozábrana: U=0,3 W/(m2K) netěsná parozábrana: U=1,4 W/(m2K) tlak. rozdíl 20 Pa 5 x

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

dosažení vzduchotěsnosti. Vzduchotěsnost je důležitější 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: nutné přizpůsobení skladby, OSB vhodné pouze do: dvoupláštů nebo tzv. difúzně otevřených konstrukcí Alternativa folií v dřevostavbách a podkrovích: desky na bázi dřeva (hlavně OSB) často lepší utěsnění (pevný podklad)

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 e i e i okamžitá redistribuce kondenzátu do celé tep. izolace vlivem kapilárního vedení následné snadné odpaření při změně podmínek e i Podmínka dobré funkce: interiér s nízkou či běžnou vlhkostí nelze do vlhkých provozů!

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