Vliv zanedbání tepelných mostů u dvouplášťových fasád

Ve své praxi se často setkáváme s tím, že při řešení návrhů tloušťky tepelné izolace u dvouplášťových provětrávaných fasád, není zvolen odpovídající výpočtový postup dostatečně vystihující tepelně-vlhkostní chování konstrukce. Ve výpočtech obvykle není zohledněno kotvení nosných prvků nesoucích pohledový plášť fasády, a to jak ve výpočtu hodnoty součinitele prostupu tepla, tak i ve výpočtu teplot na vnitřním povrchu konstrukce.

Tepelné mosty, tvořené například již zmíněnými kotvami, nesmí být ve výpočtu zanedbány. Způsobů, jak je zohlednit, je u součinitele prostupu tepla více:

• Orientační výpočet pomocí jednorozměrného vedení tepla se započítáním vlivu tepelných mostů pomocí tabulkových hodnot uvedených v ČSN EN ISO 14683 (Z katalogu detailů se vybere detail vytvářející obdobný tepelný most. Pro tyto detaily je definována hodnota lineárního či bodového činitele prostupu tepla tepelného mostu, kterou je vyjádřen liniový nebo bodový tepelný most, a ta je přičtena k součiniteli prostupu tepla, počítanému obvyklou metodou).  Nevýhodou tohoto řešení je nedostatečná nabídka katalogových detailů a větší nejistota výpočtu, výhodou rychlost a jednoduchost.
  
  
• Výpočet pomocí jednorozměrného vedení tepla se započítáním vlivu tepelných mostů pomocí hodnoty získané odvozením z 3D výpočtu (hodnotu lineárního či bodového činitele prostupu tepla vypočítáme přesně a přičteme k součiniteli prostupu tepla, počítanému obvyklou metodou).
  
  
• Výpočet 3D vedení tepla celého typického segmentu fasády (výpočet tepelné propustnosti potřebné pro stanovení výsledného součinitele prostupu tepla, a následný přepočet na plochu výseku fasády).

Započtení tepelného mostu je provedeno podle vztahů:

U_c = L_c / S_c

L_c = Σ U . S + Σ Ψ . l + Σ _Χ 

kde	Ψ	je	lineární činitel prostupu tepla tepelného mostu [w/(m.K)]
	Χ		bodový součinitel prostupu tepla tepelního mostu [W/m]
	l		délka, ke které se vztahuje Ψ
	Lc		tepelná propustnsot celého segmentu [W/K]
	Sc		celková plocha segmentu v kolmé projekci [m2]
	Uc		celkový součinitel prostupu tepla [W/(m2K)].

V případě výpočtu celého segmentu fasády:

L_c  =  Q / Δt

kde	Q	je	hustota tepelného toku z daného prostředí [W]
	Δt		rozdíl teplot mezi vnitřním a venkovním prostředím.

Nakolik zanedbání tepelných mostů nebo nesprávný způsob jejich zohlednění ovlivňuje výsledek výpočtu hodnoty součinitele prostupu tepla i teplot na vnitřním povrchu konstrukce je patrné na následujícím příkladu.

Příklad

Ve studovaném případě jsme ve 3D provedli výpočet tepelné propustnosti potřebné pro korektní stanovení výsledného součinitele prostupu tepla, a výpočet teplot na vnitřním povrchu konstrukce. Pro srovnání byl proveden výpočet v jednorozměrném vedení tepla bez zahrnutí vlivu tepelných mostů. Rozdíl v hodnotách součinitele prostupu tepla je patrný z grafu č.1:

Porovnání rozdílů v hodnotách teplot na vnitřním povrchu bylo provedeno také s nekorektním výpočtem ve dvourozměrném vedení tepla, který je však bohužel častým jevem. Tímto postupem je z bodového tepelného mostu výpočtově vytvořen liniový tepelný most, hodnoty viz graf č.2:

 

Rozdílný průběh teplot mezi výpočtem ve 2D a 3D je také patrný ze simulace termovize, viz následující obr.1 a 2:

Obr. 1: průběh teplot – 3D výpočet – výsek konstrukce

 
Obr. 2: průběh teplot – 2D výpočet

Závěr

Použitím orientačního výpočtu pomocí jednorozměrného vedení tepla bez započítání vlivu tepelných mostů byla u hodnocené konstrukce hodnota součinitele prostupu tepla snížena o 22,5 %, povrchové teploty se liší téměř o 2 °C.
Použití orientačního výpočtu pomocí jednorozměrného vedení tepla se započítáním vlivu tepelných mostů pomocí katalogových hodnot nemůže být u složitějších konstrukcí pro nedostatečnou nabídku katalogových detailů vůbec použito.
Výpočet pomocí jednorozměrného vedení tepla se započítáním vlivu tepelných mostů pomocí hodnoty získané odvozením z 3D výpočtu a výpočet 3D vedení tepla celého typického segmentu fasády musí při korektním modelu dávat srovnatelné výsledky. Při nekorektním výpočtu – zde uvedený příklad – tvoří rozdíl v povrchových teplotách více než 4 °C.