Šíření vlhkosti konstrukcí

Prezentace na téma: "Šíření vlhkosti konstrukcí"— Transkript prezentace:

1 Šíření vlhkosti konstrukcí
Obecné principy

2 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!

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

4 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)

5 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

6 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)

7 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)

8 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.

9 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

10 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]

11 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.

12 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 %

13 Šíření vlhkosti konstrukcí
Pro lepší představu: makrokapilára: průměr 10-6 m délka 10 mm molekula H2O: průměr m stř.volná dráha m Vodní pára v konstrukcích: 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= m stavební materiály mají obecně pórovitou vnitřní strukturu běžný pórový systém: makrokapiláry (průměr nad 10-7 m) mikrokapiláry (do 10-7 m) model dřevo x 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.

14 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

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

16 Šíření vodní páry vzduchem
Šíření vlhkosti konstrukcí Šíření vodní páry vzduchem

17 Šíření vlhkosti konstrukcí
Pohyb 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]

18 Šíření vlhkosti konstrukcí
Pohyb 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.

19 Šíření vlhkosti konstrukcí
Pohyb 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.

20 Šíření vlhkosti konstrukcí
Pohyb 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)

21 Šíření vlhkosti konstrukcí
Vlhkostní procesy v konstrukci

22 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

23 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

24 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)

25 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

26 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)

27 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

28 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

29 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

30 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!

31 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

32 Šíření vlhkosti konstrukcí
Difúze vodní páry

33 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

34 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

35 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

36 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)

37 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

38 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 = pěnové sklo ... μ = železobeton ... μ = asfaltové pásy (hydroizolace) ... μ = – folie (hydroizolace) ... μ = – parozábrany ... μ = – obtížné měření, často nízká kvalita dat, nebo zcela nedostupné

39 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 = pěnové sklo ... μ = železobeton ... μ = asfaltové pásy (hydroizolace) ... μ = – folie (hydroizolace) ... μ = – parozábrany ... μ = – U řady materiálů (hlavně s vysokým μ, např. u parozábran) rozhodují spoje a návaznosti na okolní kce.

40 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 = pěnové sklo ... μ = železobeton ... μ = asfaltové pásy (hydroizolace) ... μ = – folie (hydroizolace) ... μ = – parozábrany ... μ = – 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!

41 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 = pěnové sklo ... μ = železobeton ... μ = asfaltové pásy (hydroizolace) ... μ = – folie (hydroizolace) ... μ = – parozábrany ... μ = – 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

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

43 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.

44 Šíření vlhkosti konstrukcí
Požadavky ČSN a Glaserova metoda

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

46 Difúze vodní páry konstrukcí
Požadavky ČSN : kondenzát nesmí ohrozit funkci konstrukce veškerý kondenzát se musí odpařit množství kondenzátu nesmí překročit: pro jednoplášťové střechy, kce s dřevěnými prvky, ETICS a další kce s neprodyšnými vnějšími vrstvami: pro ostatní kce: - podstatné zkrácení životnosti - plísně - objemové změny - výrazné zvýšení hmotnosti - degradace materiálu 0,1 kg/m2 nebo 3 % (resp. 6 %) 0,5 kg/m2 nebo 5 % (resp. 10 %) Dvouplášťové kce: požadavky platí pro vnitřní plášť ve vzduch. vrstvě ověřuje se pro bezvětří!

47 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

48 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 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

49 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:

50 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)] 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 z projektu VZT (při řízené kontrole vlhkosti vzduchu) z výpočtu

51 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 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 Podle ČSN se k φi se přidává bezpečnostní přirážka 5 %. Podle EN ISO se bezpečnostní přirážka již neuvažuje. Okrajové podmínky: návrhová venkovní teplota θe + návrhová rel. vlhkost φe - návrhová teplota vnitřního vzduchu θai + návrhová rel. vlhkost φi

52 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 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 uvažují se všechny vrstvy! (kromě vrstev nad h.i.) stejná hodnota jako u výpočtu souč. prostupu tepla U (tj. 0,13/0,10/0,17 W/(m2K)) skladba střechy

53 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 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

54 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 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

55 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 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

56 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 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

57 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 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

58 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 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

59 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 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

60 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 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

61 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 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

62 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 Další typické případy: - dvouplášťové kce pi sd,tot Ke kondenzaci nedochází! hustota toku difundující v.p. (množství difundující v.p.) pe ekv. dif. tloušťky dílčích vrstev (od interiéru) sd

63 Difúze vodní páry konstrukcí
Výpočet: dvě základní úlohy: ověření rizika kondenzace posouzení ročního cyklu 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 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

64 Difúze vodní páry konstrukcí
Výpočet: dvě základní úlohy: ověření rizika kondenzace posouzení ročního cyklu ČSN Okrajové podmínky: teploty venkovního vzduchu a jejich četnosti (řada po 5 C) rel. vlhkosti venkovního vzduchu (vzorec dříve) vnitřní parametry konstantní (θai a φi)

65 Difúze vodní páry konstrukcí
Výpočet: dvě základní úlohy: ověření rizika kondenzace posouzení ročního cyklu ČSN 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

66 Difúze vodní páry konstrukcí
Výpočet: dvě základní úlohy: ověření rizika kondenzace posouzení ročního cyklu ČSN 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

67 Difúze vodní páry konstrukcí
Výpočet: dvě základní úlohy: ověření rizika kondenzace posouzení ročního cyklu 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)

68 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 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

69 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 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

70 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 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

71 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.

72 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 (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.

73 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.

74 Difúze vodní páry konstrukcí
Výpočet: dvě základní úlohy: ověření rizika kondenzace posouzení ročního cyklu 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)

75 Difúze vodní páry konstrukcí
Srovnání používaných metodik: ČSN 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

76 Difúze vodní páry konstrukcí
Srovnání používaných metodik: ČSN 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)

77 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 : 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

78 Principy vlhkostně bezpečného navrhování
Šíření vlhkosti konstrukcí Principy vlhkostně bezpečného navrhování

79 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

80 klimatických podmínkách a pro běžné budovy v zimě!
Principy navrhování Základní zásada: konstrukce bez rizika kondenzace, pokud: tepelný odpor vrstev stoupá k exteriéru difúzní odpor vrstev klesá k exteriéru většinou splněno u dvouplášťů, částečně u ETICS Platí v našich klimatických podmínkách a pro běžné budovy v zimě! Pozor na mrazírny.

81 Principy navrhování Základní zásada:
konstrukce bez rizika kondenzace, pokud: tepelný odpor vrstev stoupá k exteriéru difúzní odpor vrstev klesá k exteriéru většinou splněno u dvouplášťů, částečně u ETICS často nelze dodržet, pak tradičně řešeno omezením difúze (ze strany s vyšším část. tlakem v.p.): méně propustnou vrstvou (sendviče) parobrzdou parozábranou

82 Sledovat hlavně těsnost (spoje, napojení na okolí,
Principy navrhování Sledovat hlavně těsnost (spoje, napojení na okolí, prostupy) ! Nejvhodnější materiály: folie PE, mPVC, polyamidy asfaltové pásy (nejlépe s kovovou vložkou) Problematičtější řešení: plechy, sklo, keramické obklady: spáry !? nátěry: provádění ?! často nelze dodržet, pak tradičně řešeno omezením difúze (ze strany s vyšším část. tlakem v.p.): méně propustnou vrstvou (sendviče) parobrzdou parozábranou

83 Principy navrhování Pro parozábrany je vždy nutné zajistit:
celistvost vrstvy (přelepovat i spoje) dlouhodobou funkčnost ochranu proti mechanickému poškození koordinaci stavebních činností (instalace) často nelze dodržet, pak tradičně řešeno omezením difúze (ze strany s vyšším část. tlakem v.p.): méně propustnou vrstvou (sendviče) parobrzdou parozábranou

84 Principy navrhování Nejvhodnější materiály: folie PE, mPVC, polyamidy
asfaltové pásy (nejlépe s kovovou vložkou) Problematičtější řešení: plechy, sklo, keramické obklady: spáry !? nátěry: provádění ?! Pozor na záměny materiálů! Parozábrana není jakákoli folie. Nikdy nezaměnit např. s difúzní folií (a naopak). Materiály používat zásadně podle jejich určení! často nelze dodržet, pak tradičně řešeno omezením difúze (ze strany s vyšším část. tlakem v.p.): méně propustnou vrstvou (sendviče) parobrzdou parozábranou

85 Principy navrhování Alternativa folií v dřevostavbách a podkrovích:
desky na bázi dřeva (hlavně OSB) důsledky: často lepší utěsnění (pevný podklad) nutné přizpůsobení skladby: dvoupláště nebo tzv. difúzně otevřené kce často nelze dodržet, pak tradičně řešeno omezením difúze (ze strany s vyšším část. tlakem v.p.): méně propustnou vrstvou (sendviče) parobrzdou parozábranou

86 Principy navrhování Základní zásada:
konstrukce bez rizika kondenzace, pokud: tepelný odpor vrstev stoupá k exteriéru difúzní odpor vrstev klesá k exteriéru Nelze-li dodržet, používají se nově kromě parozábrany i kapilárně aktivní materiály: poměrně nové řešení slibná cesta, dosud ale plně neověřená většinou materiály na bázi křemičitanu vápenatého (kalcium-silikát), ale i dřeva difúzně otevřené silně porézní

87 Princip kapilárně aktivních izolací:
Principy navrhování Základní zásada: konstrukce bez rizika kondenzace, pokud: tepelný odpor vrstev stoupá k exteriéru difúzní odpor vrstev klesá k exteriéru 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 Nelze-li dodržet, používají se kromě parozábrany i kapilárně aktivní materiály: e i okamžitá redistribuce kondenzátu do celé tep. izolace vlivem kapilárního vedení poměrně nové řešení slibná cesta, dosud ale plně neověřená většinou materiály na bázi křemičitanu vápenatého (kalcium-silikát), ale i dřeva difúzně otevřené silně porézní následné snadné odpaření při změně podmínek e i Podmínka dobré funkce: interiér s nízkou či běžnou vlhkostí nelze do vlhkých provozů!

88 Principy navrhování Další vybrané problémy:
silně tep. izolované podlahy na terénu: kondenzace na hydroizolaci! ochránit org. materiály ve skladbě či lépe použít vlhkostně odolné materiály

89 Principy navrhování Další vybrané problémy: zateplování z interiéru:
bez potíží v suchých provozech, jinak riziko kondenzace tradičně řešeno parozábranou (problémy s těsností) nově i kapilárně aktivní izolace pozor na dřevěné stropy: vnitřní zateplení rizikové kvůli riziku uhnívání zhlaví!