Pozemní stavitelství IIIPozemní stavitelství IIIPřednášíPřednáší

Ing. Jan Mareček Ph.D.Ing. Jan Mareček Ph.D.Katedra 225 / 311/1Katedra 225 / 311/1

Konzultace lze domluvit na Konzultace lze domluvit na adrese jan.marecek@vsb.czadrese jan.marecek@vsb.cz

Obvodové pláště

Při přípravě se nesmí zapomenout na vnitřní prostředí, které bude sloužit po dobu provozu uživateli.Pro stavbu je určující, v jakém prostoru bude stavba umístěna, jakým povětrnostním podmínkám bude vystavena a jak stavba ovlivní stávající prostor.

Stavební konstrukci, která tvoří obal budov oddělující vnější prostor od vnitřního nazýváme

Obvodovým pláštěmNa konstrukcích svislého obvodového pláště, spodní stavby a střechy se podílí řada specialistů, kteří se musí dohodnout na konečné podobě stavebního díla. Na projektantovi je aby se dohodl s účastníky stavby na kvalitě a ceně, životnosti a odolnosti jednotlivých konstrukcí.

Obvodové pláště a výplně otvorů

Pro osvětlení a průhled slouží transparentní konstrukce Pro komunikace slouží dveře a vrataPro průduchy jsou to komíny, mřížky a výdechy.

Doba kamenná nás překvapuje skladbou konstrukcí bez ohledu na hmotnost

Trvanlivost výplní otvorů ve starověku je nad naše měřítka

Funkčními vzorky tady zůstaly do

dnešních dnů

Jednovrstvá akumulační podlaha lázní chladila v létě, hřála v zimě

Podle Vitruvia patří mezi základní požadavky na architekturu:

„ VENUSTAS – FIRMITAS – UTILITAS “(krása – pevnost– účelnost)

Malé okénko do historie

Pohodlné schodiště vypráví o bohatství paláce Knossos

Požadavky kladené na obvodové pláště:Požadavky kladené na obvodové pláště:

Mechanická odolnost a stabilitaMechanická odolnost a stabilita - Konstrukční - Konstrukční normynormy

Požární bezpečnostPožární bezpečnost - Požárně bezpečnostní normy - Požárně bezpečnostní normy Hygiena, ochrana zdravíHygiena, ochrana zdraví a životního prostředí a životního prostředí BezpečnostBezpečnost při užívání při užívání Ochrana proti hlukuOchrana proti hluku - Akustické normy - Akustické normy Ochrana na úsporu energie a teplaOchrana na úsporu energie a tepla – Tepelně – Tepelně

technické normytechnické normy

Obvodový plášť by měl vypovídat o tom co se odehrává Obvodový plášť by měl vypovídat o tom co se odehrává uvnitř budovy, kdo zde bydlí a pracuje.uvnitř budovy, kdo zde bydlí a pracuje.

Obvodový plášť a sochaři

Obvodový plášť a geometr

Pokřivený obvodový plášť

OP a jejich únosnostOP a jejich únosnost

1. NOSNÉ (OP tvoří součást nosného systému)

2. SAMONOSNÉ (vynášející svou hmotnost)

3. ZAVĚŠENÉ

4. VYSUTÉ (zakotvené do nosného systému)

5. KOMBINOVANÉ

6. TRANSPARENTNÍ (průhledné konstrukce)

7. PANELOVÉ

8. HRÁZDĚNÉ, RÁMOVÉ

OP podle materiálu nosné OP podle materiálu nosné konstrukce:konstrukce:

1. ZDĚNÉ

2. BETONOVÉ

monolitické

panelové

3. DŘEVOSTAVBY

4. KOMBINOVANÉ

5. TRANSPARENTNÍ

OP podle zatíženíOP podle zatížení Zatížení kolmo na rovinu pláště Zatížení v rovině pláště Zatížení od konstrukcí zavěšených na Op Zatížení od záchytných bodů pro

zabezpečení údržby pláště Zatížení termické

• důsledek teplotních rozdílů, kterými jsou konstrukce vystaveny

• vlivem částečného zastínění slunečního záření

• vlivem rozdílných teplot v interiéru a exteriéru

OP podle umístění tepelné OP podle umístění tepelné izolace:izolace:

1. BEZ IZOLACE - POROTHERM

2. SENDVIČOVÉ PANELY

IZOLACE UVNITŘ

3. IZOLACE KONTAKTNÍ

VENKOVNÍ

VNITŘNÍ

5. ODVĚTRANÁ FASÁDA

6. TROMBEHO STĚNA

Teplá voda a architekturaTeplá voda a architektura

Tepelně technické požadavky:Tepelně technické požadavky:

Vývoj tepelné techniky (Stavební fyzika) ve 2.polovině 20. stol.

Návrh konstrukcí vytvářející tepelnou pohodu v interiéru a vedoucí k úspoře energie na vytápění

norma ČSN 73 0540: Tepelná ochrana budovčást 1: Terminologiečást 2: Požadavkyčást 3: Návrhové hodnoty veličinčást 4: Výpočtové metody

Normy

Šíření tepla konstrukcíŠíření tepla konstrukcí

Šíření vlhkosti konstrukcíŠíření vlhkosti konstrukcí

Šíření vzduchu konstrukcíŠíření vzduchu konstrukcí

Tepelná stabilita místnostiTepelná stabilita místnosti

Prostup tepla obálkou budovyProstup tepla obálkou budovy

ČSN 73 0540 – 2 : 2007ČSN 73 0540 – 2 : 2007

Popis tepelně technického chování konstrukcí z následujících hledisek:Popis tepelně technického chování konstrukcí z následujících hledisek:

Nejnižší vnitřní povrchová teplotaNejnižší vnitřní povrchová teplota

V zimním období, v prostředí s relativní vlhkostí vnitřního vzduchu do 60% , musí konstrukce (stavební konstrukce a výplně otvorů) splňovat podmínku pro nejnižší vnitřní povrchovou teplotu.

Šíření tepla konstrukcí:Šíření tepla konstrukcí:

Je vhodné posoudit TEPLOTNÍ FAKTOR VNITŘNÍHO POVRCHU

fRsi ≥ fRsi,N [-]fRsi ≥ fRsi,N [-]

Šíření tepla : Součinitel prostupu teplaŠíření tepla : Součinitel prostupu tepla

Konstrukce ve vytápěných budovách, prostředí s relativní vlhkostí vnitřního vzduchu do 60%, musí konstrukce splňovat podmínku pro součinitel prostupu tepla, podle vztahu:

 

UU ≤ ≤ UUnn [[W/mW/m22.K.K]]

kde U je skutečná hodnota součinitele prostupu tepla

UN požadovaná hodnota součinitele prostupu tepla konstrukce

Výpočet z tepelného odporuVýpočet z tepelného odporu

Výpočet součinitele prostupu tepla U:Výpočet součinitele prostupu tepla U:

UU ==RR

TT

11 == 11RR RRRR ++ ++sisi sese

kde R odpor na při přestupu tepla na vnitřní straně konstrukce

R odpor na při přestupu tepla na vnější straně konstrukce

R tepelný odpor konstrukce

d tloušťka vrstvysoučinitel tepelné vodivosti

sisi

sese

RR== ddλλ

λλ

[W.m-2.K-1][W.m-2.K-1]

Přestup tepla

Ochlazování fasády (Ochlazování fasády (na vnější straně) závisí na teplotě a rychlosti proudění závisí na teplotě a rychlosti proudění vzduchu.vzduchu.

Přestup tepla (Přestup tepla (na vnitřní straněna vnitřní straně) závisí na ) závisí na proudění vzduchu v interiéruproudění vzduchu v interiéru• uprostřed stěny se liší od proudění v rozíchuprostřed stěny se liší od proudění v rozích• do součinitele přestupu započítáváme i část vyzařování do součinitele přestupu započítáváme i část vyzařování

povrchu.povrchu.

Norma ČSN 73540

Vážený průměr součinitele Vážený průměr součinitele prostupu teplaprostupu tepla

Výpočet :Výpočet :Plocha rámu x U rámu

Plocha skla x U skla

Délka rámečku x Ψ rámečku

Ztráty celkem / plocha okna

Lineární i bodový činitel prostupu teplaLineární i bodový činitel prostupu tepla

Prostup tepla stěnou v cmProstup tepla stěnou v cm

Rozměry v cm

Návrh 2Návrh 2 PROSTUP TEPLA – podkladyPROSTUP TEPLA – podklady

Popis konstrukce typové stěnyPopis konstrukce typové stěny Řez stěnou v cmŘez stěnou v cm Vypočteme jednotlivé tepelné odpory Vypočteme jednotlivé tepelné odpory

vrstevvrstev Řez stěnou vyneseme v měřítku tepelných Řez stěnou vyneseme v měřítku tepelných

odporů.odporů.Popis venkovního a vnitřního prostředíPopis venkovního a vnitřního prostředí Na svislou osu naneseme teplotu v Na svislou osu naneseme teplotu v

interiéru a v exteriéru, označte rozdíl teplotinteriéru a v exteriéru, označte rozdíl teplot Průběh teplot je mezi hraničními body je Průběh teplot je mezi hraničními body je

lineární. Na výkrese vyznačte teploty na lineární. Na výkrese vyznačte teploty na hranici vrstev. hranici vrstev.

Prostup tepla v měřítku teplotních odporů Prostup tepla v měřítku teplotních odporů stěnystěny

Teplotní odpor konstrukce včetně přechodových odporů

ti

te

Návrh 2Návrh 2 PROSTUP TEPLA – POVRCHOVÁ PROSTUP TEPLA – POVRCHOVÁ TEPLOTATEPLOTA

Grafické znázornění průběhu tepla Grafické znázornění průběhu tepla vrstvami stěn.vrstvami stěn.

Skladbu stěn vyneseme na Skladbu stěn vyneseme na vodorovnou osu v měřítku tepelných vodorovnou osu v měřítku tepelných odporů.odporů.

Na svislou osu naneseme stupně Na svislou osu naneseme stupně návrhových teplot.návrhových teplot.

Průběh teplot je mezi hraničními body Průběh teplot je mezi hraničními body je lineární. je lineární.

Prostup tepla v měřítku teplotních Prostup tepla v měřítku teplotních odporů stěnyodporů stěny

Rozdíl teplot Δt

Teplotní odpor konstrukce včetně přechodových odporů

ti

te

POVRCHOVÁ TEPLOTA INTERIÉRU

POVRCHOVÁ TEPLOTA EXTERIÉRU

Vlhko a teplo v Vlhko a teplo v dokumentaci

V popisu prostředí místností bychom měli vždy uvést

Projektovanou teplotu vzduchu ve stupních Celsia, kterou bude topný systém udržovat.

Projektovanou vlhkost v procentech parciálního tlaku vodní páry, která se bude v místnosti udržovat.

Příklad popisu místnosti: Teplota v místnosti 20 oC vlhkost 60%.

To znamená, že bude udržována teplota 20 oC,

Parciální tlak nasycené vodní páry 2337 Pa bude udržován na 60% své hodnoty.

Při takovém tlaku se bude hmotnost 1m3 vlhkosti vzduchu pohybovat kolem 60% ze 17g/m3 .

Vlhkost v interiéru podle užíváníVlhkost v interiéru podle užívání

Koupelna v provozu Koupelna v provozu 700 g/hod 700 g/hod Kuchyň dttoKuchyň dtto 1500 g/hod1500 g/hod SprchaSprcha 2600 g/hod2600 g/hod Odpočívající člověkOdpočívající člověk 60 g/hod 60 g/hod Pracující člověkPracující člověk 300 g/hod 300 g/hod AkváriumAkvárium 900 g/hod 900 g/hod Rostliny podle velikostiRostliny podle velikosti

Šíření vlhkosti konstrukcí:Šíření vlhkosti konstrukcí: Roční bilance zkondenzované vodní Roční bilance zkondenzované vodní

páry uvnitř konstrukcepáry uvnitř konstrukce

Mc ≤ MevMc ≤ Mev [[kg.mkg.m-2-2.a.a-1-1]]

Zkondenzovaná vodní pára uvnitř Zkondenzovaná vodní pára uvnitř konstrukcekonstrukce

Mc = 0Mc = 0

Mc ≤ Mc,NMc ≤ Mc,N

DIFUZE – schopnost molekul vodní páry pohybovat se z prostředí o vyšším parciálním tlaku do prostředí s nižším parciálním tlakem.Podle toho, jaký odpor kladou materiály OP podle toho se pohybují molekuly par přes stěnu z místa většího množství do místa menšího množství par ve vzduchu okolního prostředí.

Difuse vodních parDifuse vodních par

Vzduch při teplotě 20oC pojme při 100% nasycení cca 17 g/m3 .Venkovní vzduch při teplotě -15oC pojme při 100% cca 1 g/m3 .

Kdy dochází ke kondenzaci vodní páry uvnitř Kdy dochází ke kondenzaci vodní páry uvnitř konstrukce?konstrukce?

Vlhkost venkovního vzduchu podle teplotyVlhkost venkovního vzduchu podle teploty

Tlak a hmotnost nasycených vodních par

Změny hmotnosti par v závislosti Změny hmotnosti par v závislosti na provozu místnostina provozu místnosti

Popis činnostiPopis činnostiPracující člověkPracující člověk 300300 g/hodg/hodOdpočívající člověkOdpočívající člověk 6060 g/hodg/hodProvoz bytové Provoz bytové kuchyněkuchyně

15001500 g/hodg/hod

Sprchování v jedné Sprchování v jedné spršesprše

26002600 g/hodg/hod

Koupání ve vaněKoupání ve vaně 700700 g/hodg/hod

Úprava vlhkosti v místnosti

Větráním – výměna suchého venkovního s vnitřním

znehodnoceným vzduchem.Rekuperací – vysušení a úpravou ve vzduchotechnice

Difuzí - přes plášť místnosti

Infiltrací – přes spáry výplně otvorů

Sorpcí - do konstrukce pláště místnosti a interiéru

Šíření vzduchu konstrukcí:Šíření vzduchu konstrukcí:

norma stanovuje průvzdušnost funkčních spár norma stanovuje průvzdušnost funkčních spár výplní otvorůvýplní otvorů

iiLV ≤ LV ≤ ii LV,N LV,N [[mm33.s.s-1-1.m.m-1-1.Pa.Pa-0.67-0.67]]

iiLVLV - součinitel průvzdušnosti funkčních spár - součinitel průvzdušnosti funkčních spár výplní otvorůvýplní otvorů

norma doporučuje výměnu vzduchu v norma doporučuje výměnu vzduchu v místnosti (v užívané a v neužívané)místnosti (v užívané a v neužívané)

Energetická charakteristika budovy je hodnocena podle průměrného součinitele prostupu tepla obálkou budovy

Tepelné mosty:Tepelné mosty:

Jsou to místa v konstrukci, která se v porovnání se zbývající částí konstrukce odlišuje:

- změnou hustoty tepelného toku- změnou vnitřní povrchové teploty

Tzn. že tepelný most je část obvodové konstrukce, kde je výrazně změněn tepelný odpor.

Dva druhy tepelného mostu: - lineární (se shodnými řezy v libovolném řezu)- bodový (bez shodných řezů v libovolném směru)

Tepelné mosty mohou být příčinou vzniku kondenzace a následně vzniku plísní!

Aerodynamické požadavky:Aerodynamické požadavky:

Aerodynamika budov se zabývá prouděním vzduchu okolo budov ve vztahu k členitosti OP a jiných vlastností proudění vzduchu.

Z hlediska statiky a dynamiky nosných konstrukcí (zatížení větrem tlak a sání)

z hlediska stavební fyziky

Přestupu tepla

Iinfiltrace

Průvan

Tlak a sání větruTlak a sání větru

AERODYNAMICKÉ VLASTNOSTI STAVBY:AERODYNAMICKÉ VLASTNOSTI STAVBY:

Rychlost průměrného větru je 25 m/sPrůměrná rychlost větru se mění :

podle výšky budovy,

podle terénu,

podle větrných oblastí.

Při proudění kolem dlouhých budov Při proudění kolem dlouhých budov se rychlost zvětšíse rychlost zvětší

Rychlost bude větší tak aby se objem vzduchu zachoval

Tlak větruTlak větru

Akustika

Ochrana proti hluku ČSN 730532Neprůzvučnost konstrukce OP [dB]

1. Vzduchová neprůzvučnost

kde Rw -min hodnota indexu stavební vzduchové neprůzvučnosti v závislosti na venkovním hluku [dB]

Vzduchová neprůzvučnost OP musí vyhovovat min požadavkům, které jsou stanoveny váženou neprůzvučností R´w [dB] a váženým rozdílem hladin Dn,T,w [dB]

Neprůzvučnost oken se hodnotí Rw (index laboratorní vzduchové neprůzvučnosti)

• Jestliže plocha oken v obvodovém plášti v místnosti zaujímá více než 50% z celkové plochy je požadovaná Rw okna stanovována z tabulky pro obvodový plášť

• Jestliže plocha oken v obvodovém v místnosti plášti zaujímá 35 - 50% z celkové plochy je požadovaná Rw okna stanovována z tabulky pro obvodový plášť a snížena o hodnotu 3 dB

• Jestliže plocha oken v obvodovém plášti v místnosti zaujímá méně než 35% z celkové plochy je požadovaná Rw okna stanovována z tabulky pro obvodový plášť a snížena o hodnotu 5 dB

Neprůzvučnost oken podle OP

Osvětlení Osvětlení

Osvětlení místnosti podle zrakové Osvětlení místnosti podle zrakové činnostičinnosti

Velikost okna 1/8 z plochy obytné Velikost okna 1/8 z plochy obytné místnosti místnosti

U pomocných místností je min U pomocných místností je min velikost okna 1/12z jejich plochyvelikost okna 1/12z jejich plochy

Podle ČSN 730542Podle ČSN 730542

Globální sluneční záření pronikající Globální sluneční záření pronikající zasklenou plochou je uvedeno v tabulce zasklenou plochou je uvedeno v tabulce III.3. III.3.

Za měsíc se udává Ev (kWh.m-2.měs -1)Za měsíc se udává Ev (kWh.m-2.měs -1) Upraví se podle stínění a reflexe sklaUpraví se podle stínění a reflexe skla Vypočte se tepelný tok, který je k dispozici Vypočte se tepelný tok, který je k dispozici

pokud se celé sluneční záření přemění na pokud se celé sluneční záření přemění na infračervené záření. To znamená, že se infračervené záření. To znamená, že se ohřeje interiér místnosti a od něho se ohřeje interiér místnosti a od něho se ohřeje vzduch. ohřeje vzduch.

Požadavek denního osvětleníPožadavek denního osvětlení (prosklených částí OP):(prosklených částí OP):

Okna, balkónové dveře, prosklené stěny zajišťují:

VIZUÁLNÍ SPOJENÍ S OKOLÍMSpojení s přírodou přispívá k upevnění zdraví člověka po stránce psychologicko – fyziologické

Doporučení rozměru místnosti a výšky nádpraží:

Při stejné ploše zasklení je různě rovnoměrné osvětlení místnosti:

1. Nejrovnoměrnější osvětlení místnosti

3. Nejméně rovnoměrné osvětlení místnosti

1. 3.2.

Rozložení světla v místnosti při různých výškových polohách okna

Optimální denní osvětlení budov s trvalým pobytem lidí udává:

ČSN 73 0580: Denní osvětlení budov

část 1: Základní požadavky

část 2: Denní osvětlení obytných budov

část 3: Denní osvětlení škol

část 4: Denní osvětlení průmyslových budov

Denním osvětlením se mají vytvářet příznivé zrakové podmínky vidění (zraková pohoda), kterými lze zabránit vzniku předčasné i nadměrné únavy a předcházet možnostem úrazu.

Trvalý pobyt lidí ve vnitřním prostoru nebo v jeho funkčně vymezené části, který trvá v průběhu jednoho dne (za denního světla) déle než 4 hodiny a opakuje se při trvalém užívání budovy více než jednou týdně.

Denní osvětlení se navrhuje podle těchto kriterií:

• úroveň denního osvětlení (D)

• rovnoměrnost denního osvětlení

• rozložení světla a zábrana oslnění

Činitel denní osvětlenosti (vyjadřuje úroveň denního osvětlení s ohledem na jeho neustálou proměnlivost):

%100hE

ED

E – osvětlenost v kontrolním bodě (lx)

Eh – srovnávací osvětlenost venkovní vodorovné nezacloněné roviny (lx)

Požární zabezpečeníPožární zabezpečení

FASÁDA JE OTEVŘENÁ POŽÁRNÍ FASÁDA JE OTEVŘENÁ POŽÁRNÍ PLOCHAPLOCHA

Prostor kolem stavby vždy přístupný Prostor kolem stavby vždy přístupný pro požární techniku.pro požární techniku.

Prostor před vstupem je vhodné Prostor před vstupem je vhodné chránit .chránit .

Prostor nad vjezdem do garáže je Prostor nad vjezdem do garáže je vhodné chránit římsou š. 0,9mvhodné chránit římsou š. 0,9m

Požárně bezpečnostní požadavky:Požárně bezpečnostní požadavky:

zaručit po určitou dobu únosnost a stabilitu

zajistit bezpečný únik osob

zamezit šíření požáru uvnitř objektu pomocí dělení objektu na menší celky

zabránit přenesení požáru z hořícího objektu na sousední objekt zajištěním dostatečných odstupů

• umožnit účinný protipožární zásah všech zasahujícím hasičským jednotkám prostřednictvím zajištění požární vody

A nehořlavé (např. beton, keramické výrobky a kovy)B nesnadno hořlavé (např. desky a rohože z minerálních

a skleněných vláken)C hořlavé

C1 těžce hořlavé (např. retardovaný polystyren, tvrdé dřevo, tvrzený papír)

C2 středně hořlavé (např. měkké dřevo)C3 lehce hořlavé (např. PVC, polyethylen, korek)

Stupeň hořlavosti:

Třída reakce na oheň:

A1, A2 nehořlavé materiály

B nesnadno hořlavé

C těžce hořlavé

D středně hořlavé

E, F lehce hořlavé

Materiály pro výrobu oken

sklo a kovy nehořlavé výrobky třídy A1

dřevo a plasty mohou patřit nejlépe do třídy B