Vliv vlhkosti na součinitel prostupu tepla U
12 min čtení
Určité množství vlhkosti obsahuje každá pevná látka. Množství obsažené vlhkosti ve stavební konstrukci je ovlivňováno množstvím faktorů jako například teplota a relativní vlhkost ovzduší, pórovitost a průměr pórů materiálu, tvaru jejich stěn a podobně. Podíváme se na to, jak ovlivňuje vlhkost stavební materiály a jejich tepelně izolační vlastnosti.
Zateplovací systém ClimateCoating ISOTEX dokáže výrazně eliminovat vliv vlhkosti na stavební konstrukci. Díky unikátním vlastnostem tepelněizolační omítky, jejím speciálním složkám a nanotechnologii v termokeramickém nátěru ClimateCoating reguluje vlhkost ve zdivu, tzn. udržuje zdivo stále v suchu. Snižuje vlhkost v konstrukci, její průchod, ukládání a odstranění kondenzace směrem do exteriéru, chrání proti dešti a umožňuje vlhkostní odpařování iv zimních dnech. Obě složky systému jsou totiž paropropustné.
V článku naleznete:
| Vypracoval: Dipl.-Ing. Matthias G. Bumann, Berlín Dipl.-Ing. Matthias G. Bumann, DIMaGB, Berlín; +49-30-67489727, Na objednávku a pre: SICC Coatings GmbH; Berlín, +49-30-500196-0, |  |
ClimateCoating ISOTEX
ClimateCoating ISOTEX je systém pro renovaci fasád. Je to kombinace izolační omítky IsoTex R70 a povrchové úpravy s technologií ClimateCoating ThermoProtect. Zvláštností je efekt úspory energie na vytápění snížením tepelných ztrát přes obvodové stěny.
Omítka se snáze nanáší pomocí omítacího stroje (jako ručně) a ClimateCoating ThermoProtect je z technického hlediska emulzní barva, kterou lze natírat, válet nebo stříkat. Jedná se tedy o renovační systém, který je vhodný i pro kutily.
Tepelněizolační omítka ISOTEX R70
IsoTex R70 je vnější omítka na minerální bázi podle normy EN 998-1:2016, která je klasifikována jako CSI, W2 a T1. CSI znamená, že pevnost v tlaku po 28 dnech je 0,4 až 2,5 N/mm2. Tato hodnota je zajímavější pro odborníky. Vzhledem k velikosti zrna se jedná o poměrně měkkou omítku. Důležité a pro majitele domu srozumitelné jsou hodnoty W a T omítky, které znamenají nasákavost a tepelnou vodivost.
Součinitel tepelné vodivosti T1 omítky IsoTex R70 je 0,077 < 0,10 W/mK. Pro srovnání, vnější omítky mají hodnoty od 0,85 W/mK (vápenná malta) do 1,40 W/mK (cementová malta) v závislosti na obsahu cementu. Je zde tedy jasný rozdíl oproti běžným omítkám a důvod, proč by se měl Isotex R70 klasifikovat jako tepelněizolační omítka. Pro srovnání: dřevo, které má dobrou kombinaci tepelné izolace a akumulace, má přibližně 0,13 W/mK, zatímco 0,032 W/mK je v současnosti standardem pro polystyren.
Součinitel prostupu tepla U
Tepelná vodivost λ (nebo také: součinitel tepelné vodivosti λ) je vypočtená hodnota, která se zkouší a určuje v laboratoři, aby se mohla použít při výpočtech tepelné izolace: spolu s tloušťkou komponent (d) a přechodovými odpory R v interiéru a exteriéru se vypočítá známá a reklamovaná hodnota.
Tvrzení je jednoduché: hodnota U by měla být nízká, aby se teplo v zimě v chladu tak rychle neodvádělo z interiéru do exteriéru. Toho se dosáhne vyšším tepelným odporem: buď hrubšími stěnami, nebo stavebními materiály s nízkou tepelnou vodivostí. Rekordy v hodnotě U proto lze dosáhnout pouze pomocí izolačních materiálů – alespoň matematicky to vede k překvapivým úsporám energie.
Kapilární nasákavost vody
Absorpce vody WC je také důležitou hodnotou pro klasifikaci vlastností pevných maltových směsí podle normy EN 998-1. Index C byl zaveden, aby se zabránilo záměně se stupněm propustnosti pro kapalnou vodu W1 až W3 pro vnější omítky s organickými pojivy. Pro WC 0 se kapilární nasákavost neuvádí. Kapilární nasákavost je pro WC 1 C ≤ 0,40 kg/(m2 – min0,5), pro WC 2 je tato hodnota jen 0,20.
To je těžko představitelné. Samotný proces je spíše takový: nejjednodušší způsob, jak pozorovat kapilární absorpci vody, je podržet kousek kostky cukru v kávě: kapalina se absorbuje kapilárně. V laboratoři se to dělá podobným způsobem: kostka vzorku se uzavře a ponoří volnou stranou dolů. Po stanoveném čase se určí hmotnost absorbované vody a získá se standardizovaná hodnota absorpce vody.
Je zřejmé, že hodnota kapilární nasákavosti by měla být v případě vnějších omítek nízká. Praktický význam vyplývá ze skutečnosti, že fasáda během deště zmokne. Dešťová voda se dostává do stěny, je absorbována omítkou a přenášena do materiálu stěny (např. cihla nebo pórobeton). V důsledku toho se zvyšuje tepelná vodivost stěny a snižuje se tepelný odpor. V důsledku toho je zapotřebí větší vytápění.
Odpařování vody
Časem se voda odpařováním uvolňuje do venkovního vzduchu. Tento proces způsobuje ztrátu energie ve stěně v důsledku vypařování za studena, která musí být kompenzována vytápěním. Odborníci toto množství energie nazývají entalpie deště. Tato hodnota se v normách pro tepelnou izolaci nezohledňuje.
Graf je z Künzelovy disertační práce. , předložena Dipl.-Ing. Hartwigem M. Künzelem z Tegernsee, Katedra stavební fyziky na Univerzitě ve Stuttgartu, 1994).
Všimněte si poměru entalpie dešťové vody a vypařování k předávacímu teplu = 32,2 ku 8,5 = 3,8 ku 1.
Vodní pára
Dalším zdrojem absorpce vlhkosti přes zeď je vodní pára obsažená ve vzduchu uvnitř budovy. Ke kontrole relativní vlhkosti používáme vlhkoměr. Ta závisí na teplotě vzduchu v místnosti a množství vodní páry, optimum je 50 %, při 70 % se dosahuje kritického rozpětí, kdy může dojít ke vzniku plísní.
Během topného období směřuje gradient tlaku vodní páry většinu času zevnitř ven, protože vnější vzduch je sušší než vzduch v místnosti. Například 90 % relativní vlhkost při +5 °C je při porovnání množství vodní páry v g/m3 menší než 50 % relativní vlhkost při 22 °C. Vnější gradient tlaku vodní páry existuje spolu s vnějším gradientem teploty. Teplo se odvádí ven přes stěnu a navíc dochází k difúzi vodní páry.
Tepelný odpor vnějších stěn určuje, kolik tepla se ztratí, co se musí kompenzovat zvýšeným vytápěním. Je-li difúze ztížena, protože molekuly se potýkají s hustšími vrstvami nebo protože v chladné oblasti vnější stěny dochází ke kondenzaci, tepelná vodivost λ stěny se zvyšuje a izolační schopnost stěny se snižuje.
Existuje staré stavební pravidlo, které se osvědčilo během staletí: stavět s větší difuzí z interiéru do exteriéru. V současnosti se toto pravidlo nazývá všeobecně uznávaným technologickým pravidlem – porušuje se jen v určitých případech prostřednictvím norem. Z hlediska vnější stěny to znamená: vrstva, kterou použiji na vnější stěnu, by měla být difúzně otevřenější než samotná stěna.
Kondenzace vody
Hodnota difúzního odporu vodní páry µ slouží jako srovnávací a vypočítaná hodnota. Nemá jednotku a pro Isotex R70 je µ = 7,6. Pokud připočtete tloušťku vrstvy, můžete vypočítat hodnotu sd. Názorně to ukáží numerické příklady:
| Cihlová stěna 1600 | 0,365 m | µ = 16 | sd = 5,84 m |
| Pórobeton 800 | 0,365 m | µ = 10 | sd = 3,65 m |
| Vápenopísková cihla | 0,365 m | µ = 20 | sd = 7,30 m |
| 8 cm Isotex R70 | 0,080 m | µ = 7 | sd = 0,56 m |
| 10 cm Isotex R70 | 0,100 m | µ = 7 | sd = 0,70 m |
| 16 cm polystyren | 0,160 m | µ = 60 | sd = 9,64 m |
Nemusíte nutně studovat „stavební fyziku“, abyste si uvědomili, že při určitých kombinacích vznikají problémy. Lze to matematicky dokázat pomocí softwaru, který počítá kondenzaci podle metody zasklení. V Německu jsou normativní specifikace uvedeny v normě DIN 4108 část 3. Podle této normy je kondenzace neškodná, pokud zvýšení vlhkosti stavebních materiálů neohrožuje tepelnou izolaci a stabilitu stavebních prvků.
Ve střešních a stěnových konstrukcích se může vytvořit maximálně 1,0 kg/m² kondenzované vody. Pokud se ve stavebním prvku nacházejí vrstvy, které nemohou absorbovat vodu kapilárním působením, množství kondenzační vody nesmí překročit 0,5 kg/m². Patří sem fólie, kovy, běžný beton, jakož i izolace z minerální vlny a pěnových plastů (EPS, XPS nebo PU).
V průběhu roku by mělo být množství odpařování větší než množství kondenzace. To znamená, že stěna je během topného období ve vlhkém stavu. Tento standardizovaný přístup je v rozporu s dlouhodobě pozorovaným suchým vytápěním (suché bydlení v 19. / na začátku 20. století).
Nyní si představme suchou stěnu dlouhou 7 ma vysokou 2,86 m, do které nahoře nalijeme 10 l vody – čistě obrazně. Nemělo by nás překvapit, že politá stěna neizoluje tak dobře jako suchá stěna.
Monolitické stěny v pevné konstrukci jsou obecně bez kondenzace. To, že tepelná izolace pod tloušťkou stěny 30 nebo 36,5 cm je nedostatečná, je jiná věc. To se běžně nestává. Majitel domu nyní stojí před otázkou: Co mám dát na vnější stěnu, abych snížil spotřebu energie na vytápění, aniž by stěna zvlhla kondenzací?
Na grafu je znázorněna kompilace hodnot U vypočtených pomocí výpočetního nástroje Calculus: stěna v původním stavu, stěna s tepelněizolační omítkou Isotex R70 o tloušťce 4/6/8 cm a na konci doplněná o povrchovou úpravu nátěrem ClimateCoating ThermoProtect. Pozorný pozorovatel si všimne, že kromě hodnoty U je v názvu uvedena i hodnota Ueff. Pomocí následujícího vzorce s korekčním faktorem, který v roce 2006 zavedl profesor M. Sohn, tehdy z FHTW Berlín, lze na základě údajů získaných z praxe vypočítat efekt úspory na základě efektivní hodnoty U.
Jak lze ušetřit energii na vytápění pomocí povrchové úpravy fasády nátěrem ClimateCoating?
Membrána se skládá z milionů dutých keramických kuliček v elastické síti vyrobené z akrylátu jako pojiva a speciálních přísad. Díky vakuu dochází k izolačnímu efektu, který snižuje energetické ztráty o několik procent (snížení vedení tepla).
Důležitý mechanismus přenosu tepla je ve formě tepelného záření. Rozptyl tepelných paprsků na kuličkách a v kuličkách je speciální formou IR odrazu. Vytváří se tepelná bariéra, která snižuje tepelné ztráty z povrchu stěny.
Zatímco v létě membrána dobře odráží sluneční záření, v zimě umožňuje solární zisky přes vnější stěnu. Je to způsobeno úhlem dopadu slunečního záření, který je v zimě na horizontu mnohem nižší. Vyzařované teplo přivádí vrstvy stěny u povrchu na takovou teplotní úroveň, že se na několik hodin vytvoří tepelná bariéra. Teplo proudí jen z teplého do studeného; má-li vzduch v místnosti 20 °C a stěna 24 °C, nedochází k žádnému tepelnému toku směrem ven.
Řízení vlhkosti zahrnuje odvlhčování stěny, membrána funguje jako kapilární sorpční motor (velikost kapilár se zmenšuje od cihly přes omítku k membráně, takže výsledkem je směrový transport).
Variabilní difúzní otevřenost sd
Součástí řízení vlhkosti je proměnná hodnota sd. Variabilní difúzní otevřenost (sd) je u barev zřídkavá nebo jedinečná. Není nám znám žádný výrobce, který by specifikoval více než jednu hodnotu sd. Proměnlivá difúzní otevřenost je známa u některých fólií, které se používají jako parozábrany ve střešní konstrukci a reagují na okolní vlhkost.
Má-li barva hodnotu sd, která vypadá mnohem lépe, protože vlhkost se může velmi dobře dostat ven, znamená to také, že vlhkost se může dobře dostat dovnitř. V létě je gradient tlaku vodní páry směrem zvenčí dovnitř, takže barva s nízkou hodnotou sd umožňuje vodní páře dobře difundovat do stěny, zatímco nátěr ClimateCoating ji blokuje, a tím zabraňuje vlhnutí stěny.
Co hodnota sd nepopisuje, je kapilarita, která při běžných barvách není dána tak jako u nátěrů ClimateCoating. Membrána sice silně brání difuzi, ale působí jako „sorpční motor“ a odvlhčuje stěnu. Na základě rozsáhlého testování nizozemský institut TNO v roce 2005 zavedl pro nátěr ClimateCoating termín „vlhká dioda“.
Hodnota 0,7 je dostatečně blízká hodnotě 0,5, což je hraniční hodnota. Parozábrana začíná při hodnotě 0,5 a sahá až do výšky 1 500 m, takže 0,2 m nehraje až tak významnou roli. Kromě toho průmysl a obchod nejsou příliš přesné v označování: jděte na internet a žasněte, kolik fólií se nazývá „parotěsná fólie“, ačkoli jejich hodnota sd je daleko pod 1 500 metrů.
Řízení vlhkosti
Řízení vlhkosti zahrnuje snížení entalpie deště. Vnější stěny – s nátěrem i bez něj – absorbují vodu, a to tím více, čím déle prší. Stupeň absorpce vody je definován hodnotou w. Voda musí stěnu opět opustit; to se děje odpařováním. Odpařování za studena odebírá velké množství energie, které musí být kompenzováno vytápěním.
Membrána ClimateCoating
Membrána ClimateCoating absorbuje část vody při dešti, aniž by ji předala stěně v pozadí. Potom se membrána zablokuje a bez ohledu na to, jak dlouho prší, se již žádná voda neabsorbuje. Tím se udržuje nízké množství odpařování. Analogicky k vnějším omítkám podle normy EN 998-1 lze nátěr označit i jako „vodoodpudivý“. Zde je však absorpce vody omezena z hlediska množství.
Náter ClimateCoating je veľmi stabilný voči vplyvom prostredia: UV žiareniu, kyselinám v dažďovej vode. Antistatický účinok výrazne znižuje priľnavosť prachu. Boli zdokumentované fasády s povrchovou úpravou, kde aj po viac ako 20 rokoch je membrána stále neporušená a bez trhlín, takže je daný efekt úspory energie.
Tieto pozitívne vlastnosti náteru ClimateCoating ThermoProtect v kombinácii s tepelnoizolačnou omietkou Isotex R70 jasne ukazujú, aké sú výhody tohto systému. Izolačnú omietku Isotex R70 možno kombinovať s tenkovrstvovou omietkou Isotex F50.
| Vypracoval: Dipl.-Ing. Matthias G. Bumann, Berlín Dipl.-Ing. Matthias G. Bumann, DIMaGB, Berlín; +49-30-67489727, Na objednávku a pre: SICC Coatings GmbH; Berlín, +49-30-500196-0, | |
