Sklo a hliník v obálce budovy z pohledu stavební fyziky

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. 

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. 

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. 

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.

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: 

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.