1. Tepelně technické požadavky na obvodové pláště
CÍLE KAPITOLY
Seznámit studenty s funkčními požadavky, které jsou kladeny na obvodové pláště budov včetně výplní otvorů v nich, tj. okna, dveře apod.
RYCHLÝ NÁHLED DO PROBLEMATIKY KAPITOLY
Mechanická odolnost a stabilita.
Požární bezpečnost.
Hygiena, ochrana zdraví a životního prostředí.
Bezpečnost při užívání.
Ochrana proti hluku.
Ochrana na úsporu energie a tepla.
Estetické požadavky.
Aerodynamických a hydrodynamických vlastností.
ČAS POTŘEBNÝ KE STUDIU
K seznámení s učivem a nastudování probrané látky následující kapitoly je celkový doporučený čas cca 240 minut.
KLÍČOVÁ SLOVA KAPITOLY
Mechanická odolnost a stabilita, požární bezpečnost, hygiena, ochrana zdraví a životního prostředí, bezpečnost při užívání, ochrana proti hluku, ochrana na úsporu energie a tepla, estetické požadavky, denní osvětlení, hydrodynamické požadavky, aerodynamické požadavky, tepelně technické požadavky, energetický štítek.
1.1 Úvod
Při formulování funkčních požadavků, které musejí splňovat konstrukce svislého obvodového pláště a výplní otvorů, je kromě šesti základních požadavků kladen důraz také na požadavky estetické resp. požadavky architektonického vzhledu a požadavky příznivých aerodynamických a hydrodynamických vlastností.
Obvodový plášť budovy je možné chápat jako souhrn všech konstrukcí, které oddělují vnitřní prostor budovy od vnějšího. Obvodové pláště tvoří konstrukce svislých stěn, střech, , oken, dveří, a dalších výplní otvorů v OP a ostatních částí dělících interiér od exteriéru. Všechny tyto konstrukce musejí splňovat řadu požadavků (a to nejen z hlediska odolnosti klimatických vlivů), aby byla zachována správná funkce budovy. Obvodový plášť, situovaný zpravidla do svislé polohy, musí být navržen tak, aby po celou dobu své předpokládané doby fyzické životnosti odolával bezpečně a spolehlivě všem účinkům vnějšího i vnitřního prostředí.
1.2 Konstrukční požadavky
Prvním ze základních požadavků, které jsou kladeny na výrobky a konstrukce staveb je mechanická odolnost a stabilita.
Svislý obvodový plášť musí být vždy schopen bezpečně přenášet zatížení vyvolané vlastní tíhou použitého materiálu, aniž by došlo ke vzniku poruch a deformací. Dále musí vykazovat dostatečnou tuhost a stabilitu, která musí odolat účinkům stálých, nahodilých i předpokládaných mimořádných zatížení. Konstrukce musí odolat i účinkům deformačních zatížení, tj. zatížení způsobených změnami teplot (vyvolaných různou teplotní roztažností látek).
Ze statického hlediska ve vztahu k celkové konstrukční soustavě objektu je možné svislé obvodové pláště rozdělit, podle toho, zda – li jsou přitěžovány jinými konstrukcemi, na:
- nosné – které tvoří součást nosného konstrukčního systému budovy a jsou zatěžovány kromě vlastní tíhy a klimatických vlivů (vítr, deformační zatížení vlivem teplotní roztažnosti apod.) také konstrukcemi střech a stropů, přičemž zajišťují bezpečné přenesení těchto zatížení prostřednictvím základů do základové půdy
- samonosné – které jsou zatěžovány pouze vlastní tíhou a zatíženími vyvolanými klimatickými vlivy, nejsou tedy již přitěžovány stropy ani střechami a své zatížení bezpečné přenášejí prostřednictvím základů do základové půdy
- nenosné výplňové – které tvoří jen výplň mezi vodorovnými a svislými nosnými konstrukcemi a musejí bezpečně přenést vlastní tíhu a zatížení vyvolané vlivem klimatu do vodorovných resp. Svislých nosných konstrukcí
- nenosné závěsné – které jsou předsazeny před nosné konstrukce, na kterých jsou zavěšeny a nejsou tedy již přitěžovány stropy ani střechami.
Obr. 1 – 1: Přenos zatížení obvodových plášťů
Jelikož v souvislosti se svislými obvodovými plášti hovoříme o výplních otvorů, je vhodné zdůraznit i konstrukční požadavky pro samotné výplně otvorů. Výplně otvorů (okna, dveře, světlíky apod.) musí během předpokládané doby životnosti mimo jiné především vykazovat rozměrovou stálost příp. funkčnost otevírání.
1.3 Tepelně technické požadavky
Tepelně technické vlastnosti materiálů tvořících obvodový plášť budovy jsou významnými činiteli, kteří značně ovlivňují celkovou energetickou náročnost budov. Spotřeba energie na vytápění budovy představuje největší podíl z celkové spotřeby energií budovy. Nejen z důvodu stoupajících cen energií, ale především z hlediska ekologického (snížení produkce skleníkových plynů vyjádřených v množství CO2) vyvstaly požadavky na snižování energetické náročnosti budov.
Dodržení tepelně technických požadavků zamezí vzniku tepelně technických vad a poruch budov a zároveň vytvoří tepelnou pohodu uživatelů uvnitř objektu. Dodržování tepelně technických požadavků se požaduje při běžné údržbě a předpokládaném provozu po celou dobu předpokládané životnosti stavby. Tepelně technické požadavky zohledňují šíření tepla, vzduchu a vlhkosti konstrukcemi a prostup tepla obálkou budovy.
1.3.1 Šíření tepla konstrukcí
Teplo, které se šíří konstrukcí obvodového pláště se dá popsat dvěmi veličinami, a to: nejnižší vnitřní povrchovou teplotou konstrukce a součinitelem prostupu tepla.
Nejnižší vnitřní povrchovou teplotu konstrukce Θsi [°C] je vhodné hodnotit v poměrném tvaru jako teplotní faktor vnitřního povrchu fRsi, neboť fRsi je jednoznačnou vlastností konstrukce nebo styků konstrukcí ve sledovaném místě, která nezávisí na teplotách přilehlých prostředí. Teplotní faktor vnitřního povrchu se stanoví podle vzorce:
[ - ] [1-1]
V zimním období v prostorech s relativní vlhkostí vnitřního vzduchu φi [ 60 % musí být splněna podmínka pro bezrozměrný teplotní faktor vnitřního povrchu podle vztahu:
fRsi ≥ fRsi,N [ - ] [1-2]
kde
fRsi,N je požadovaná hodnota nejnižšího teplotního faktoru vnitřního povrchu
Druhým charakteristickým činitelem hodnocení šíření tepla konstrukcí je součinitel prostupu tepla. Ve vytápěných nebo klimatizovaných prostorech s relativní vlhkostí vnitřního vzduchu φi [ 60 % musí součinitel prostupu tepla U [W.m-2.K-1] dosahovat takových hodnot, aby byla splněna podmínka:
U ≤ UN [W.m-2.K-1] [1-3]
kde
U je požadovaná hodnota součinitele prostupu tepla konstrukce
Norma ČSN 73 0540 uvádí dvojí hodnoty součinitele prostupu tepla, doporučené a požadované. Zatímco požadované je nutné splnit vždy, doporučené jsou určeny pro nízkoenergetickou výstavbu.
Součinitel prostupu tepla ochlazované konstrukce se stanovuje pomocí tepelného odporu konstrukce:
[W.m-2.K-1] [1-4]
kde
Rsi je odpor při přestupu tepla na vnitřní straně konstrukce [m2. K1. W-1];
Rse je odpor při přestupu tepla na vnější straně konstrukce [m2. K1. W-1]
R teplený odpor konstrukce stanovený podle vztahu:
[m2.
K1. W-1] [1-5]
kde
d tloušťka i – té vrstvy
λ součinitel teplené vodivosti [W.m-1.K-1]
Tab. 1 – 1: Požadované a doporučené hodnoty součinitele prostupu tepla pro vybrané konstrukce obvodového pláště výplní otvorů
Lineární i bodový činitel prostupu tepla Ψk ve [W.m-1.K-1] a χj ve [W.K-1], tepelných vazeb mezi konstrukcemi musí u budov s převažující vnitřní teplotou Θim = 20°C splňovat podmínku:
Ψ ;k ≤ Ψk,N Xj ≤ Xj,N [1-6]
kde
Ψk,N je požadovaný lineární činitel prostupu tepla [W.m-1.K-1]
Xj,N je požadovaný bodový činitel prostupu tepla [W.K-1]
podobně jako u součinitele prostupu tepla i hodnoty lineárního a bodového činitele prostupu tepla jsou uvedeny v normě dvojí – doporučené a požadované.
Tab. 1 – 2: Požadované a doporučené hodnoty lineárního a bodového činitele prostupu tepla tepelných vazeb mezi konstrukcemi
1.3.2 Šíření vlhkosti konstrukcí
U obvodových plášťů je nutné posoudit a sledovat množství zkondenzované a vypařené vodní páry uvnitř konstrukce .
Schopnost pohybu molekul vodní páry je dána difúzí, tj. pohybem molekul vodní páry z prostředí o vyšším parciálním tlaku do prostředí o nižším parciálním tlaku páry.. V konstrukcích, které oddělují od sebe prostory s různým teplotním režimem a z rozdílným parciálním tlakem par, dochází k difúzi nenasycených vodních par. V místech, kde se sníží teplota par na úroveň jejího nasycení, změní se pára na vodu. Kondenzát může vsáknout do konstrukce, odteče nebo se odpaří.
Odpařováním odebírá kondenzát z okolí teplo a ochlazuje konstrukci.
Při odtékání rozpouští některé z materiálů a zabarvuje povrch konstrukce.
Po vsáknutí se mění rozměry prvků a degradují se tepelně izolační vlastnosti materiálů.
Pokud uvedené defekty nemění některé z funkcí stavby je taková stavba odolná proti kondenzaci vody.
Pokud dojde k ohrožení jejich funkci, ke kondenzaci vůbec nesmí dojít, tzn.
Mc = 0 [kg.m-2.a-1].
Pro ostatní konstrukce musí být množství zkondenzované vodní páry v celoroční bilanci menší než množství vypařené vodní páry, tzn. Mc < Mev [kg.m-2.a-1]. Celkové množství zkondenzované vodní páry uvnitř konstrukce je zároveň omezeno:
Mc ≤ Mc,N [kg.m-2.a-1] [1-7]
kde
Mc,N je maximální množství zkondenzované vodní páry v celoroční bilanci
1.3.3 Šíření vzduchu konstrukcí
Při posuzování šíření vzduchu uvnitř obvodového pláště budovy je pozornost zaměřena zejména na průvzdušnost .
Průvzdušnost stanovujeme pro funkční spáry výplně otvorů a lehkých obvodových plášťů, pro spáry a netěsnosti ostatních konstrukcí obálky budovy a pro celou obálku budovy.
Součinitel spárové průvzdušnosti funkčních spár iLV musí u výplní otvorů a lehkých plášťů splňovat podmínku :
iLV ≤ i LV,N [m3.s-1.m-1.Pa-0,67] [1-8]
kde
iLV,N je požadovaná hodnota součinitele spárové průvzdušnosti
Tab. 1 – 3: Požadované hodnoty součinitele spárové průvzdušnosti
Součinitel spárové průvzdušnosti spár a netěsností ostatních konstrukcí obálky budovy kromě funkčních spár výplní otvorů musí být v průběhu užívání budovy téměř nulový, tj. nesmí být měřitelný.
1.3.4 Prostup tepla obálkou budovy
Z hlediska celkových energetických vlastností budovy se stanovuje průměrný součinitel prostupu tepla Uem [W.m-2.K-1] podle vztahu:
[1-9]
kde
HT = ∑Uen x An [W.K-1] je měrná ztráta prostupem tepla stanovená ze součinitelů prostupu tepla všech teploměrných konstrukcí tvořících obálku budovy
.A je plocha obálky budovy
Průměrný součinitel prostupu tepla budovy pak musí splňovat podmínku:
U em ≤ U em,N [1-10]
kde
Uem,N je požadovaná hodnota průměrného součinitele prostupu tepla.
1.3.5 Energetický štítek obálky budovy
Energetický štítek je grafickým vyjádřením energetických vlastností budovy a zařezuje popisovaný objekt podle energetických klasifikačních tříd A až G, přičemž klasifikační třída A označuje budovu s nejlepšími energetickými vlastnostmi a třída G naopak budovu s nejhoršími energetickými vlastnostmi.
Obr. 1 – 2: Příklad energetického štítku obálky budovy
Zařazení budovy do jednotlivých klasifikačních tříd je závislé na průměrném součiniteli prostupu tepla Uem. Slovní vyjádření klasifikačních tříd je následující:
třída. A – budova energeticky velmi úsporná
třída. B – budova energeticky úsporná
třída. C – budova energeticky vyhovující
třída. D – budova energeticky nevyhovující
třída. E – budova energeticky nehospodárná
třída. F – budova energeticky velmi nehospodárná
třída. G – budova energeticky mimořádně nehospodárná
Budovy, které splní požadavek Prostupu tepla obálkou budovy, mohou být zařazeny do klasifikačních tříd A až C, ostatní budovy nevyhovující tomuto požadavku patří do tříd D až G.
1.4 Akustické požadavky
Akustické požadavky obvodových plášťů jsou formulovány v důsledku ochrany vnitřního resp. vnějšího prostředí proti šíření nežádoucího zvuku - hluku. Protože zvuk můžeme charakterizovat jako mechanické vlnění části prostředí vyvolávající zvukový vjem pro lidské ucho o frekvencích 16 Hz až 20 000 Hz, ochrana proti zvuku (hluku) spočívá v zamezení šíření tohoto vlnění. Konstrukce, které mají potlačit přenos zvukových vln, můžeme rozdělit do dvou skupin, a to na konstrukce pohlcující a konstrukce zvukově izolační. Konstrukce pohlcující potlačují odraz zvukových vln, konstrukce zvukově izolační potlačují přenos zvukových vln konstrukcí. Nezbytným předpokladem ochrany proti hluku je zabezpečení normativních požadavků na neprůzvučnost konstrukcí. Prokazování neprůzvučností konstrukcí se děje pomocí zkoušky, která sestává z měření, určení hodnoty jednočíselné veličiny a jeho porovnání s požadavkem.
Charakteristiky zvukově izolačních konstrukcí vyjadřuje vzduchová a kročejová neprůzvučnost. Zatímco vzduchová neprůzvučnost se stanovuje pro svislé i vodorovné konstrukce, neprůzvučnost kročejová se stanovuje jen pro konstrukce vodorovné, neboť studuje šíření zvuku vyvolaného mechanickým rozkmitáním konstrukce – kroky.
1.4.1 Zvuková izolace obvodových plášťů
Vzduchová neprůzvučnost obvodových plášťů musí vyhovovat minimálním požadavkům, které jsou pro hodnocení obvodových plášťů stanoveny váženou neprůzvučností R′w a pro hodnocení ochrany místnosti před venkovním hlukem váženým rozdílem hladin Dn,T,w v závislosti na venkovním hluku, vyjádřeném ekvivalentní hladinou akustického tlaku LAeq,2m .
Tab. 1 – 4: Požadavky na zvukovou izolaci obvodových plášťů
Hodnoty vážených jednočíselných veličin se určují z veličin určených v třetinooktávových kmitočtových pásmech.
R′w [dB] minimální hodnota indexu stavební vzduchové neprůzvučnosti v závislosti na venkovním hluku
Dn,T,w [dB] vážený rozdíl hladin
LAeq, 2m [dB] ekvivalentní hladina akustického tlaku 2 m, před fasádou
Lmax [dB] maximální hladina akustického tlaku
Tab. 1 – 5: Přehled nejvyšších přípustných hladin hluku
Nařízení vlády č. 502 / 2000 Sb. O ochraně zdraví před nepříznivými účinky hluku a vibrací udává nejvyšší přípustné korekce hladin hluku podle druhu prostředí a jejich příčinu korekcí.
1.4.2 Zvuková izolace oken
Neprůzvučnost oken se vyjadřuje váženou neprůzvučností Rw, určenou z neprůzvučnosti v třetinooktávových kmitočtových pásmech R. Jestliže plocha oken zaujímá větší plochu než 50% celkové plochy obvodové konstrukce v místnosti, je minimální požadavek na váženou neprůzvučnost okna Rw stanoven hodnotou uvedenou v tabulce 1 6.
Tab. 1 – 6: Třída zvukové izolace oken
Jestliže plocha oken představuje 35 – 50% celkové plochy obvodové konstrukce v místnosti, je minimální požadavek na váženou neprůzvučnost okna Rw o 3 dB nižší, než hodnota uvedená v tabulce 2 – 4. Pro okna s menší plochu než 35% celkové plochy obvodové konstrukce v místnosti, je minimální požadavek na váženou neprůzvučnost okna Rw o 5 dB nižší, než hodnota uvedená v tabulce 1 – 6.
Je-li třeba kromě stanovení hodnoty Rw vzduchovou neprůzvučnost kategorizovat, používají se třídy zvukové izolace oken.
1.5 Požadavky na denní osvětlení budov
Denní osvětleni budovy zajišťují všechny prosklené části obvodového pláště tj. okna, balkónové dveře, prosklené stěny apod. Sklo (díky svým vlastnostem průhlednosti a průsvitnosti) zajišťuje především pronikání denního světla do interiéru. Druhou funkcí prosklených částí obvodového pláště je vizuální spojení s exteriérem, které příznivě působí na psychiku člověka a pro zdraví člověka je přístup k dennímu světlu nezbytný.
Nejprve si zopakujme pojmy optického záření a viditelného světla. Optické záření je elektromagnetické záření, které vysílá nebo přenáší energii ve formě fotonů nebo elektromagnetických vln. Vlnové délky optického záření se nacházejí v intervalu 1 nm až 1 mm. Optické záření se dále dělí do tří částí, a to infračervené záření, viditelné světlo a ultrafialové záření.
Sluneční záření, které dopadá na prosklené části obvodového pláště se částečně při dopadu na sklo odráží, část záření sklo pohltí a zbývající část slunečního záření prochází do interiéru. Různé druhy skel jsou pak charakterizovány pohltivostí, odrazivostí a propustností slunečního záření.
Obr. 1 – 3: Schéma distribuce zářivého toku dopadajícího na zasklení
Infračervené záření IR (infra red), jehož vlnové délky jsou delší než vlnové délky viditelného spektra, λ = 780 nm až 1 mm.
Viditelné záření je záření schopno vyvolat vizuální počinek, λ = 380 až 780 nm.
Ultrafialové záření UV (ultra violet), jehož vlnové délky jsou kratší než vlnové délky viditelného spektra, λ = 100 až 380 nm.
Optimálním denním osvětlením budov se mají vytvářet příznivé zrakové podmínky vidění, kterými lze zabránit vzniku předčasné i nadměrné únavy a předcházet možnostem úrazu. V normě ČSN 73 0580 se jmenovitě označují prostory s trvalým pobytem lidí, ve kterých má být vždy vyhovující denní osvětlení.
Trvalý pobyt lidí – je 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 častěji než jedenkrát týdně.
V případě, že nelze zajisti v místnosti požadované denní osvětlení, musí být užíváno sdružené osvětlení – tedy kombinace s umělým osvětlením, jehož vlastnosti pro člověka nejsou již tak příznivé.
Množstvím denního světla se rozumí celkový světelná tok vstupující prosklenými částmi do interiéru zesílený mnohonásobnými odrazy ve vnitřním prostoru. Množství světla se stanovuje za podmínek rovnoměrně zatažené oblohy s gradací jasu podle CIE (viz [6]), což je konvenčně určený stav oblohy odpovídající zimním měsícům při tmavém terénu, při zohlednění stínicích překážek v exteriéru.
Kontrolním místem, na kterém se ověřuje dostatečné množství světla v osvětlovaném prostoru, je horizontální srovnávací rovina. V síti kontrolních bodů na této rovině musí být ověřeny požadované hodnoty činitele denní osvětlenosti a rovnoměrnost osvětlení. Požadované hodnoty činitele denní osvětlenosti vycházejí z hygienických požadavků a z obtížnosti zrakové činnosti, která bude vykonávaná v tomto prostoru. Rovnoměrnost osvětlení se hodnotí podle rozložení světelného toku dopadajícího na vodorovnou srovnávací rovinu.
Činitel denní osvětlenosti vyjadřuje úroveň denního osvětlení s ohledem na jeho neustálou proměnlivost, značí se D [%]. Hodnoty činitele denní osvětlenosti se stanoví výpočtem nebo měřením.
[1-11]
kde
E osvětlenost v kontrolním bodě [lx]
Eh srovnávací osvětlenost venkovní vodorovné nezacloněné roviny [lx]
D [%] se stanovuje v horizontální srovnávací rovině ve výšce cca 0,85 m nad podlahou v pravidelně rozmístěné síti bodů (viz obr.). Krajní body se obvykle stanovují ve vzdálenosti 1 m od stěn, vnitřní body jsou od sebe vzdáleny 1 – 2 m, tak aby byla vytvořena dobrá představa o průběhu hodnot činitele denní osvětlenosti.
Obr. 1 – 4: Příklad rozmístění kontrolních bodů ve srovnávací rovině
Tab. 1 – 7: Třídění zrakových činností podle hodnot činitele denní osvětlenosti
Oslnění je pociťováno jako nepříznivý stav zraku, ve kterém dochází v nepříjemnému zrakovému pocitu, případně je úplně ohroženo zrakové vnímání. Příčinou je přítomnost zvýšeného jasu ve srovnání s adaptačním jasem.
1.6 Požadavky požární bezpečnosti
Obecně při řešení konstrukcí z hlediska požární bezpečnosti staveb se navrhují opatření, jejichž cílem je:
- zaručit po určitou dobu únosnost a stabilitu nosných a celistvost a izolaci požárně dělících konstrukcí
- zajistit bezpečný únik osob, popř. evakuaci zvířat a majetku. Tomuto požadavku je nutno přizpůsobit únikové komunikace uvnitř budovy.
- zamezit šíření požáru uvnitř objektu pomocí dělení objektu na menší celky – tzv. požární úseky
- zabránit přenesení požáru z hořícího objektu na sousední přilehlý nebo protilehlý objekt zajištěním dostatečných odstupů
- umožnit účinný protipožární zásah všech zasahujícím hasičským jednotkám prostřednictvím zajištění požární vody nebo budováním přístupových komunikací, nástupních ploch apod.
Požární bezpečnost staveb může být zajištěna pasivní i aktivní požární ochranou budovy. Zatímco pasivní požární ochrana představuje správné navržení konstrukcí, aktivní požární ochrana je tvořena konkrétními bezpečnostními zařízeními (tj. elektrická požární signalizace, zařízení pro odvod kouře a tepla nebo samočinné hasící zařízení).
1.6.1. Třídění stavebních výrobků
V současnosti se stavební výrobky podle platných norem ČSN EN a ISO klasifikují podle reakcí na oheň třídami reakcí na oheň. V minulosti (do 31.12.2003) byly stavební výrobky a hmoty tříděny podle stupňů hořlavosti a protože se doposud můžeme s tímto tříděním setkat, je vhodné je zopakovat. Stavební výrobky byly děleny na:
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)
Do 31.12.2007 do navrhovaných konstrukcí použít výrobky hodnocené jak stupněm bezpečnosti, tak také třídou reakce na oheň. Po tomto datu skončí tzv. přechodné období a nebude možné již hodnotit výrobky dle stupňů reakce na oheň. Převod požadavků ze stupňů hořlavosti na třídu reakce na oheň udává tabulka 1 – 8.
Tab. 1 – 8: Převod třídění stavebních výrobků a hmot ze stupňů hořlavosti na třídu reakce na oheň
Třídy reakce na oheň A1 až F mohou být doplněny indexy s1, s2 nebo s3 (které charakterizují množství kouře při hoření) a indexy d0, d1 nebo d2 (které charakterizují odkapávání hořících částí).
1.6.2 Třídění konstrukčních částí
Jelikož konstrukce budov nemusejí a zpravidla nebývají tvořeny jedním materiálem nelze je hodnotit třídou reakce na oheň. Vícevrstvé výrobky – sendvičové konstrukce – bývají tvořeny více materiály se zcela rozlišnými vlastnostmi reakcí na oheň. Proto konstrukce dělíme do tří druhů DP1, DP2 a DP3. Při zatřiďování konstrukcí do jednotlivých druhů se přihlíží k tomu, zda konstrukce při požáru přispívá k intenzitě požáru a zda její nosná část je či není z hořlavých materiálů.
Obr. 1 – 5: Příklady konstrukcí druhů DP1 až DP3
Druh DP1 (do r. 2005 D1) – v požadované době požární odolnosti konstrukce NEPŘISPÍVÁ k nárůstu intenzity požáru při hoření a její nosná část NENÍ tvořena hořlavými hmotami, tedy NENÍ ohrožena stabilita a únosnost.
Druh DP2 (do r. 2005 D2) – v požadované době požární odolnosti konstrukce NEPŘISPÍVÁ k nárůstu intenzity požáru při hoření avšak její nosná část JE tvořena hořlavými hmotami, tedy JE ohrožena stabilita a únosnost.
Druh DP3 (do r. 2005 D3) – v požadované době požární odolnosti konstrukce PŘISPÍVÁ k nárůstu intenzity požáru při hoření a její nosná část JE tvořena hořlavými hmotami, tedy JE ohrožena stabilita a únosnost.
1.6.3 Konstrukční systémy objektů z hlediska hořlavosti
Konstrukční systémy budov tvoří nosné konstrukce (stěny, sloupy, pilíře, stropy, schodiště, rampy apod.), které zajišťují stabilitu objektu. Konstrukční systémy z požárního hlediska jsou rozlišovány tři druhů, přičemž o zatřídění rozhodují jednotlivé konstrukční části.
Nehořlavé konstrukční systémy jsou tvořeny vodorovnými i svislými konstrukcemi, které jsou řazeny pouze do druhu DP1 (např. zděné stavby s keramickými stropy).
Smíšené konstrukční systémy jsou tvořeny svislými konstrukcemi druhu DP1 a vodorovnými konstrukcemi druhu DP2 (např. zděné stavby s dřevěnými stropy).
Hořlavé konstrukční systémy mohou být provedeny ve dvou variantách. Svislé i vodorovné konstrukce jsou zařazeny do druhu DP2 (nikde není druh DP3), nebo některá ze svislých či vodorovných konstrukcí je řazena do druhu DP3.
1.6.4. Požadavky na stavební konstrukce
Budova rozdělena do požárních úseků je klasifikována stupněm požární bezpečnosti pro každý požární úsek zvlášť. Stupeň požární bezpečnosti pak vyjadřuje schopnost konstrukcí čelit požáru jako jeden celek. Po zatřídění budovy (požárního úseku) do stupně požární bezpečnosti se na jednotlivé konstrukce kladou požadavky vyjádřeny třídou požární odolnosti.
Třída požární odolnosti vyjadřuje minimální požadovanou dobu požární odolnosti uvedenou v minutách, kdy je konstrukce schopna odolávat teplotám vznikajícím při požáru, aniž by ztratila svou funkci.
Tab. 1 – 9: Část tabulky z ČSN 73 0802, požární odolnost stavebních konstrukcí a jejich druh. Pozn.: označení konstrukcí křížkem (+) znamená, že konstrukce musí být druhu DP1, pokud jde o požárně dělící konstrukce chráněných únikových cest.
1.7 Aerodynamické a hydrodynamické požadavky
Vítr a déšť představují důležitou součást klimatu vnějšího prostředí, a tedy obklopují všechny budovy po celou dobu jejich existence. A tak obvodové pláště budov včetně výplní otvorů musejí být navrženy tak, aby odolaly všem těmto nepříznivým klimatickým vlivům.
1.7.1 Aerodynamika budov
Aerodynamika budov studuje proudění vzduchu v okolí budov. Vysvětluje podmínky vzniku tohoto nepříznivého proudění a stanovuje jak příznivě ovlivnit působení větru na jednotlivé konstrukce a budovy. Účinkem větru na konstrukce se zabývají dva vědní obry, statika resp. dynamika budov a stavební fyzika z hlediska infiltrace.
Vítr je meteorologický činitel, který vzniká v přízemní vrstvě atmosféry. Popisuje se rychlostí větru (v m.s -1 resp. km.hod -1), která se zvyšuje s výškou nad terénem, a směrem větru. Rychlost větru se měří vždy ve výšce 10 m nad terénem.
Obtékání budovy proudícím vzduchem vyjadřuje následující obr. 1 – 6.
Obr. 1 – 6: Obtékání budovy proudícím vzduchem závislost na vzdálenosti od překážky
Budova představuje překážku proudícímu vzduchu, proud vzduchu mění směr a vytváří oblast aerodynamického tření, která je charakteristická vznikem záporného tlaku a uzavřenou cirkulací vzduchu.
Na základě znalostí prodění vzduchu se navrhují jednotlivé odvětrané konstrukce (tj. větrané obvodové pláště, dvouplášťové ploché střechy, větrané šikmé střechy). Správný návrh těchto konstrukcí je dán zajištěním proudění vzduchu uvnitř větraných vzduchových mezer.
1.7.2 Hydrodynamické požadavky
Obvodové konstrukce budov jsou z hlediska působení klimatu kromě zatížení větrem vystaveny dešti, případně kombinací větru a deště. Při působení deště může dojít k proniknutí dešťové vody do interiéru budov. Tento jev je ovšem nežádoucí a úkolem správného návrhu a provedení je zamezit pronikání dešťové vody prostřednictvím:
- styků mezi jednotlivými prvky obvodového pláště
- styků obvodového pláště a výplně otvorů v něm
- povrchu (z hlediska nasákavosti materiálu obvodového pláště)
Obr. 1 – 7: Ochrana spár proti pronikání vody
Styky mezi jednotlivými prvky obvodového pláště mohou být řešeny dvěma způsoby – jednoduché styky s jednostupňovým těsněním nebo s dvoustupňovým těsněním se dvěmi vzájemně oddělenými těsněními (viz obr. 1 7).
Podobně jako styky obvodového pláště musejí být chráněny i funkční spáry jednotlivých výplní otvorů (oken, dveří). Funkčními spárami nesmí proniknout srážková voda do interiéru, musejí být upraveny, tak, že v případě vniknutí dešťové vody do funkční spáry okna, pak musí být voda odvedena zpět do exteriéru.
1.8. Estetické a architektonické požadavky
Estetické působení budovy na okolní prostředí, do kterého je budova zasazena, je dalším z mnoha úkolů obvodových plášťů. Ty se pak společně s výplněmi otvorů, které jsou jejich součástí, stávají výrazovými prostředky architektury stavebního díla.
Již Marcus Vitruvius Pollio formuloval ve svém díle – 10 knih o architektuře –základní požadavek architektury, který platí dodnes. Latinsky zní:
„Venostas– Firmitas – Utilita" (v překladu: krása – pevnost – účelnost)
Tyto starověké principy poukazují na provázanost návrhu konstrukcí z hlediska konstrukčního, účelového a architektonického. A při správném návrhu budovy resp. konstrukce pak musí být uváženy všechny funkční požadavky vyžadovány pro správnou funkčnost. Tzn. nelze zanedbat požadavek např. pevnosti při návrhu architektonicky krásně ztvárněného obvodového pláště se správnou funkcí, jestliže není zajištěna po celou dobu životnosti konstrukce mechanická pevnost a stabilita, apod. K architektonickému ztvárnění obvodových plášťů i výplní otvorů mohou být využity návrhy různých a různě složitých tvarů konstrukcí, různých materiálů a barevných uspořádání a dalších zdobících prvků.
SHRNUTÍ KAPITOLY
V této kapitole bylo možné se seznámit s funkčními požadavky, které jsou vyžadovány od obvodových plášťů a výplní otvorů. Nutné splnění požadavků vyžaduje platná legislativa ČR pro mechanickou odolnost a stabilitu, požární bezpečnost, hygienu, ochranu zdraví a životního prostředí, bezpečnost při užívání, ochrana proti hluku a pro ochrana na úsporu energie a tepla.
LITERATURA
[1] HÁJEK, V., NOVÁK, L., ŠMEJCKÝ, J. Konstrukce pozemních staveb 30. Vydalo Vydavatelství ČVUT, Praha 2002, ISBN 80 01-02506-3.
[2] VAVERKA, J. a kolektiv. Stavební tepelná technika a energetika budov. Vydalo VUTIUM, Brno 2006, ISBN 80 214-2910-0.
[3] PUŠKÁR, A. a kolektiv. Obvodové pláště budov - fasády. Vydalo Jaga group, Bratislava 2002, ISBN 80 88905-72-9.
[4] PUŠKÁR, A., SZOMOLÁNYIOVÁ, K., FUČILA, J. Okná, dvere, zasklené steny. Vydalo Jaga group, Bratislava 2000, ISBN 80 88905-62-1.
[5] BRADÁČOVÁ, I. Stavby z hlediska požární bezpečnosti. Vydal ERA group, Brno 2007, ISBN 978-80-7366-090-1.
[6] RYBÁR, P., ŠESTÁK, F., JUKLOVÁ, M., HRAŠKA, J., VAVERKA, J. Denní osvětlení a oslunění budov. Vydal ERA group, Brno 2002, ISBN 80 86517-33-0.
[7] ČSN 73 0802 Požární bezpečnost staveb. Nevýrobní objekty.
[8] ČSN 73 0580 Denní osvětlení budov.
[9] ČSN 73 0532 Akustika - Ochrana proti hluku v budovách a související akustické vlastnosti stavebních výrobků – Požadavky.
[10] ČSN 73 0540 Tepelná ochrana budov.
[11] Nařízení vlády č. 502 / 2000 Sb. O ochraně zdraví před nepříznivými účinky hluku a vibrací.
Vytisknout | Nahoru ↑