Měření teplotně-vlhkostních vlastností stavebních konstrukcí

Cílem měření průběhů teplot a relativních vlhkostí na povrchu a uvnitř obvodových konstrukcí dřevostavby je ověření teplotně-vlhkostního chování konstrukcí za reálných podmínek. Zejména je věnována pozornost možnému riziku vzniku kondenzace vodní páry uvnitř konstrukce v zimním období a také vlivu slunečního záření na přehřívání konstrukcí v letním období.

Teplotní čidla pro měření povrchových teplot konstrukcí a teplot a relativních vlhkostí uvnitř konstrukcí jsou umístěna celkem v 8 pozicích v obvodové stěně a ve 2 pozicích ve střešní konstrukci (viz obr. Umístění teplotních a vlhkostních čidel v obvodových konstrukcích).

Umístění teplotních a vlhkostních čidel v obvodových konstrukcích

Umístění teplotních a vlhkostních čidel v obvodových konstrukcích

V každé pozici je umístěno vždy 5 čidel, které monitorují průběhy teplot a relativních vlhkostí v příčném profilu konstrukce (Obr. Pozice teplotních a vlhkostních čidel uvnitř konstrukce obvodové stěny a střešní konstrukce).

Pozice teplotních a vlhkostních čidel uvnitř konstrukce obvodové stěny a střešní konstrukce

Pozice teplotních a vlhkostních čidel uvnitř konstrukce obvodové stěny a střešní konstrukce

    Jednotlivé pozice čidel mají umožnit sledování teplotně-vlhkostního chování konstrukce s ohledem na různé faktory:
  • vliv skladby konstrukce,
  • vliv orientace konstrukce na světové strany,
  • vliv tepelného mostu,
  • vliv tepelné vazby (kout),
  • vliv odvětrávané mezery na vnější straně konstrukce,
  • vliv parametrů vnitřního a venkovního prostředí.


Další teplotně-vlhkostní čidla jsou umístěna do půdního prostoru a do vnitřních prostorů místností pro možnost sledování parametrů vnitřního prostředí.

Umístění teplotních a vlhkostních čidel dovnitř stavebních konstrukcí muselo být realizováno současně s výrobou jednotlivých obvodových dílců. Na obr. Montáž teplotně-vlhkostních čidel do dílce obvodové stěny je ukázka montáže teplotně-vlhkostních čidel do obvodové stěnové konstrukce v montážní hale v Rýmařově.

Montáž teplotně-vlhkostních čidel do dílce obvodové stěny

Montáž teplotně-vlhkostních čidel do dílce obvodové stěny

Montáž teplotně-vlhkostních čidel do dílce obvodové stěny

Montáž teplotně-vlhkostních čidel do dílce obvodové stěny


Obvodová stěna dřevostavby

    Obvodová stěna dřevostavby je řešena jako difúzně otevřená konstrukce (skladba konstrukcí
    viz Kap. KONSTRUKČNÍ A MATERIÁLOVÉ ŘEŠENÍ OBJEKTU) ve dvou konstrukčních variantách:
  • obvodová stěna s kontaktním zateplením,
  • obvodová stěna s odvětrávanou vzduchovou mezerou.


V Tabulce jsou uvedeny základní tepelně technické vlastnosti použitých stavebních materiálů, které mají rozhodující vliv na průběhy teplot a vlhkosti uvnitř konstrukcí.

Stavební materiály Objemová hmotnost Součinitel tepelné vodivosti Měrná tepelná kapacita Součinitel teplotní vodivosti Faktor difúzního odporu
ρ [kg/m3] λ [W/(m.K)] c [J/(kg.K)] a [m2/s] µ [-]
Sádrovláknitá deska Fermacell 1250 0,320 1000 2,56.10-7 13
Sádrovláknitá deska Fermacell Vapor 1250 0,32 1000 2,56.10-7 200
Dřevovláknitá tepelná izolace Steico Flex 50 0,039 2100 3,7.10-7 2
Dřevovláknitá tepelná izolace Steico Therm 160 0,043 2100 1,28.10-7 5
Dřevovláknitá tepelná izolace Steico Protect 250 0,053 2100 1,00.10-7 5
Dřevovláknitá tepelná izolace Steico Special 240 0,047 2100 0,93.10-7 5
Dřevěný nosník 400 0,180 2510 1,8.10-7 157
Omítka Baumit 1800 0,800 850 5,23.10-7 12

Rychlost vyrovnávání teplot v materiálu (např. v letním období při přehřívání konstrukce) je závislá na součiniteli teplotní vodivosti a, který se odvodí z materiálových charakteristik:

a = λ / (c * ρ)
    kde:
  • λ je součinitel tepelné vodivosti [W/(m2 K)],
  • ρ objemová hmotnost [kg/m3],
  • c měrná tepelná kapacita [J/(kg K)].

Čím je hodnota součinitele teplotní vodivosti materiálu vyšší, tím rychleji se mění teplota uvnitř materiálu vzhledem ke změně teploty na jeho povrchu.

Na Obr. Průběh naměřených teplot v konstrukci obvodové stěny s kontaktním zateplením – orientace jih a Obr. Průběh naměřených relativních vlhkostí v obvodové stěně-orientace jih jsou uvedeny naměřené průběhy teplot a relativních vlhkostí v obvodové stěně dřevostavby orientované na jižní stranu v zimním období v měsíci prosinci 2012. Hodnoty teplot a relativních vlhkostí uvnitř konstrukce označené pozicí 1 až 5 znázorňují umístění měřících čidel směrem od vnitřní strany konstrukce ven.

Průběh naměřených teplot v konstrukci obvodové stěny s kontaktním zateplením - orientace jih

Průběh naměřených teplot v konstrukci obvodové stěny s kontaktním zateplením – orientace jih

Naměřené průběhy teplot ukazují, jakým způsobem se konstrukce díky svým tepelně izolačním vlastnostem vyrovnává s rozdílem vnitřních a venkovních teplot v zimním období. Zatímco vnější povrch konstrukce je zatěžován velkým rozdílem povrchových teplot v průběhu měsíce ledna (od -15,37 °C až 9,1 °C), vnitřní vrstvy konstrukce včetně povrchu vykazují velice malé výchylky v teplotách (15,2 °C až 21,2 °C). Přičemž průběh vnitřní povrchové teploty konstrukce je ovlivněn vnitřní teplotou vzduchu a provozním režimem vytápění. Průběh relativních vlhkostí uvnitř konstrukce prokazuje, že v průběhu měsíce prosince nedochází ke vzniku kondenzace uvnitř této difúzně otevřené konstrukce.

Průběh naměřených relativních vlhkostí v obvodové stěně-orientace jih

Průběh naměřených relativních vlhkostí v obvodové stěně-orientace jih

Na Obr. Průběh naměřených teplot v konstrukci obvodové stěny-orientace jih jsou uvedeny naměřené průběhy teplot v obvodové stěně dřevostavby orientované na jižní stranu v letním období v měsíci srpnu 2013.

Průběh naměřených teplot v konstrukci obvodové stěny-orientace jih

Průběh naměřených teplot v konstrukci obvodové stěny-orientace jih

Naměřené průběhy teplot ukazují, jakým způsobem se konstrukce díky svým tepelně izolačním vlastnostem vyrovnává s tepelnou zátěží v letním období. Zatímco vnější povrch konstrukce je zatěžován velkým rozdílem povrchových teplot v průběhu měsíce srpna (od 44,7 °C do 7,1 °C), vnitřní vrstvy konstrukce včetně povrchu vykazují velice malé výchylky v teplotách (32,9 °C až 26,8 °C). Naměřené vyšší vnitřní teploty vzduchu byly ovlivněny provozním režimem, kdy v rámci zajištění stejných okrajových podmínek pro měření nebyl vnitřní prostor ochlazován větráním venkovního vzduchu v nočních hodinách ani nucenou výměnou vzduchu.

Na Obr. Průběh naměřených teplot v konstrukci obvodové stěny-orientace jih a Průběh naměřených teplot v konstrukci obvodové stěny-orientace jih je znázorněno časové zpoždění mezi dosažením maximální teploty na vnějším a vnitřním povrchu konstrukce ve vybrané dva dny v srpnu (8.8.-9.8.), které dosáhlo 26 hodin.

Průběh naměřených teplot v konstrukci obvodové stěny-orientace jih

Průběh naměřených teplot v konstrukci obvodové stěny-orientace jih

Průběh naměřených teplot v konstrukci obvodové stěny-orientace jih

Průběh naměřených teplot v konstrukci obvodové stěny-orientace jih

Střešní konstrukce dřevostavby

Střešní konstrukce dřevostavby je řešena jako difúzně otevřená konstrukce (skladba konstrukce viz Kap. KONSTRUKČNÍ A MATERIÁLOVÉ ŘEŠENÍ OBJEKTU).

V Tabulce jsou uvedeny základní tepelně technické vlastnosti použitých základních stavebních materiálů, které mají rozhodující vliv na průběhy teplot a vlhkosti uvnitř střešní konstrukce.

Stavební materiály Objemová hmotnost Součinitel tepelné vodivosti Měrná tepelná kapacita Součinitel teplotní vodivosti Faktor difúzního odporu
r [kg/m3] l [W/(m.K)] c [J/(kg.K] a [m2/s] m [-]
Sádrokartonová deska GKF 800 0,220 1060 2,59.10-7 2,5
Sádrovláknitá deska Fermacell Vapor 1250 0,32 1000 2,56.10-7 200
dřevovláknitá tepelná izolace Steico Flex 50 0,039 2100 3,7.10-7 2
dřevovláknitá tepelná izolace Steico Therm 160 0,043 2100 1,28.10-7 5
dřevovláknitá tepelná izolace Steico Universal 270 0,048 2100 0,85.10-7 5
Dřevěný nosník 400 0,180 2510 1,8.10-7 157

Na obr. Montáž teplotně-vlhkostních čidel do střešní konstrukce je ukázka montáže teplotně vlhkostních čidel (pozice č. 4 a 5) do střešní konstrukce prováděné během realizace stavby.

Montáž teplotně-vlhkostních čidel do střešní konstrukce

Montáž teplotně-vlhkostních čidel do střešní konstrukce

Na Obr. Průběh naměřených teplot ve střešní konstrukci a Obr. Průběh naměřených relativních vlhkostí ve střešní konstrukci jsou uvedeny naměřené průběhy teplot a relativních vlhkosti ve střešní konstrukci dřevostavby v zimním období v měsíci prosinci. Hodnoty teplot a relativních vlhkostí uvnitř konstrukce označené pozicí 1 až 5 znázorňují umístění měřících čidel směrem od vnitřní strany konstrukce ven.

Průběh naměřených teplot ve střešní konstrukci

Průběh naměřených teplot ve střešní konstrukci

Naměřené průběhy teplot ukazují podobně jako u obvodové konstrukce, jakým způsobem se střešní plášť díky svým tepelně izolačním vlastnostem vyrovnává s průběhem teplot v zimním období. Zatímco vnější povrch konstrukce je zatěžován velkým rozdílem povrchové teploty v průběhu měsíce prosince (od -16,1 °C až 8,4 °C), vnitřní vrstvy konstrukce včetně povrchu vykazují průměrnou povrchovou teplotu konstrukce 20,5 °C. Přičemž průběh vnitřní povrchové teploty je ovlivněn vnitřní teplotou vzduchu a provozním režimem vytápění.

Průběh relativních vlhkostí uvnitř střešní konstrukce prokazuje, že v průběhu měsíce prosince nedochází ke vzniku kondenzace uvnitř této difúzně otevřené konstrukce. Maximální hodnota relativní vlhkosti vzduchu, která byla v měsíci prosinci v konstrukci dosažena je 98,2 % (změřeno v pozici č. 4 – na vnější straně konstrukce v místě odvětrávané mezery).

Průběh naměřených relativních vlhkostí ve  střešní konstrukci

Průběh naměřených relativních vlhkostí ve střešní konstrukci

Průběh naměřených teplot ve střešní konstrukci

Průběh naměřených teplot ve střešní konstrukci

V lením období v měsíci srpnu (Obr. Průběh naměřených teplot ve střešní konstrukci) byla naměřena maximální vnější povrchová teplota konstrukce v odvětrávané vzduchové mezeře 51,1 °C a minimální teplota 3,9 °C . Zatímco na vnitřní straně konstrukce se vnitřní povrchová teplota pohybovala v rozmezí od 33,7 °C do 27,5 °C. Naměřené vyšší vnitřní teploty vzduchu byly ovlivněny provozním režimem, kdy v rámci zajištění stejných okrajových podmínek pro měření nebyl vnitřní prostor ochlazován větráním venkovního vzduchu v nočních hodinách.

Comments are closed.