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 [email protected] [email protected]
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
