Sklo a hliník v obálce budovy z pohledu stavební fyziky

Úvod

Lehký obvodový plášť (LOP) na bázi skla a hliníku je z pohledu stavební fyziky velmi složitá stavební konstrukce. Standardní obvodové konstrukce lze hodnotit součinitelem prostupu tepla U stanoveného na základě výpočtu jednorozměrného vedení tepla. V konstrukcích z LOP se tento způsob vedení tepla nachází pouze ve střední části skleněné výplně a izolačního panelu. Fasádní konstrukci tvořenou hliníkovými profily a izolačními skly je možné vyhodnotit pouze dvourozměrnou teplotní analýzou. 

Definice LOP

Lehký obvodový plášť tvoří vnější obálku budovy. Je sestaven ze svislých a vodorovných konstrukčních prvků ukotvených do nosné konstrukce budovy. LOP zajišťuje všechny běžné funkce vnější stěny, ale nepřebírá žádné nosné vlastnosti stavební konstrukce [1], [2].
Z konstrukčního hlediska rozlišujeme dva základní typy LOP. Sloupko-příčkový systém, obecně známý jako rastrová fasáda a modulový systém. Základním rozdílem je způsob instalace. Rastrová fasáda je zhotovena z jednotlivých profilů a plošných výplní přímo na stavbě. Druhý typ, modulová fasáda, je vyrobena v továrně do ucelených dílců a na stavbě pouze osazen do finální polohy pomocí zvedací techniky. 

01.png
Obrázek 1 Montáž LOP fasády – vlevo modulová, vpravo rastrová

o2.png
Obrázek 2 – Svislý řez modulovou fasádou                                                               Obrázek 3 – Rozložení teplot

o3.png
Obrázek 4 – Rozložení hustoty tepelného toku detailem tepelné vazby

Tepelně technické vlastnosti materiálů použitých v LOP

Izolační vlastnosti základních materiálů pro výrobu LOP jsou velmi různorodé. V grafu č. 1 jsou znázorněny hodnoty tepelných vodivostí pro nejčastěji používané materiály. Požadovaných tepelně izolačních hodnot je docíleno vhodným návrhem konstrukce profilu a oddělením tepelného toku izolačním můstkem, tzv. izolátorem. Jedná se o velmi důležitý díl, který spojuje interiérovou část profilu s exteriérovou. Tím je bráněno sdílení tepla mezi jednotlivými hliníkovými částmi. Vzhledem k vysoké tepelné vodivosti hliníku zajišťuje izolační můstek velkou část izolačních vlastností celkového výrobku. 

g1.png
Graf 1 Tepelná vodivost materiálů používaných pro zhotovení LOP

Tepelná vazba a nezastupitelnost výpočetního software

Tepelná vazba je místo, ve kterém dochází k vícerozměrnému sdílení tepla vlivem konstrukčního propojení. V konstrukcích LOP tvoří tepelné vazby ukončení izolačního skla distančním rámečkem a sekundárním tmelem, osazení skla do profilu. U modulových fasád je tepelná vazba ještě v oblasti dilatační spáry mezi jednotlivými moduly. Vhodným konstrukčním řešením může být tepelná energie procházející jednotlivými vazbami eliminována na minimum. Nutností je použití výpočetního nástroje na vícerozměrnou tepelnou analýzu.

Výpočet součinitele prostupu tepla Ucw

Postup výpočtu součinitele prostupu tepla Ucw pro sestavy LOP je definován normou [4] . Je možné provést výpočet metodou celkového hodnocení, kdy jsou všechny tepelné vazby vyjádřeny jedním parametrem, lineárním činitelem prostupu tepla Ψ. Tento lineární činitel obsahuje všechny tepelné vazby systému a je vyčíslen jako rozdíl celkového tepelného toku stanovený 2D tepelnou analýzou a tepelného toku plošnými prvky (izolační skla a případné neprůhledné panely). Součinitel prostupu tepla je následně stanoven jako součet plošného tepelného toku a vlivu tepelných vazeb reprezentovaný parametrem Ψ rovnicí: 

o4.png
Obrázek 5 – Schéma vlivu plošných tepelných toků a tepelných vazeb parametrem Ψ

Je možné využít metody hodnocení po částech, kdy je celková sestava rozdělena na jednotlivé tepelně izolační celky a samostatně jsou vyčísleny jednotlivé tepelné vazby mezi nimi. Výsledná hodnota součinitele prostupu tepla Ucw je nezávislá na metodice výpočtu a oba způsoby výpočtu mají totožný výsledek. V případě, že jsou využívány opakovaně jednotná konstrukční řešení, je výhodnější výpočet metodou po částech, kdy může být využito již známých dílčích tepelně technických parametrů jednotlivých dílů LOP. 

o5.png
Obrázek 6 – Schéma ploch jednotlivých dílů sestavy LOP

Literatura

 [1] ČSN EN 13119 Lehké obvodové pláště – Terminologie
 [2] ČSN EN 13830 Lehké obvodové pláště – Norma výrobku 
 [3] Katalog výrobků Schueco, 06.2013 
 [4] EN ISO 12631 Tepelné chování lehkých obvodových plášťů – Výpočet součinitele prostupu tepla, 2013 
 [5] EN ISO 10211-1 Tepelné mosty ve stavebních konstrukcích – Tepelné toky a povrchová teplota, Část 1: Základní výpočtové metody, 2009 
 [6] EN ISO 10077-2 Tepelné chování oken, dveří a okenic – Výpočet součinitele prostupu tepla – Část 2: Výpočtová metoda pro rámy, 2012 
 [7] EN 13788 Tepelně vlhkostní chování stavebních dílců a stavebních prvků – Vnitřní povrchová teplota pro vyloučení kritické povrchové vlhkosti a kondenzace uvnitř konstrukce – Výpočtové metody, 2013

Článek má souvislost s akcí Izolace 2016 (21.01.2016).
Článek má souvislost s firmou SIPRAL a.s..

Fotogalerie k článku

Zobrazit všechny

Anotace

Česky

Sklo a hliník v obálce budovy tvoří hlavní stavební materiály v mnoha stavbách, především těch výškových. Nespornou výhodou lehkých obvodových plášťů z těchto materiálů je trvanlivost materiálu a způsob instalace. Ve výrobní hale zhotovené dílce se osadí za pomoci zvedací techniky na požadované místo v obvodovém plášti budovy. Není nutná žádná dodatečná úprava vnějšího povrchu a obvodový plášť je montován bez nutnosti osazení lešení.