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