ANALÝZA VLHKOSTNÍCH PROCESŮ OBALOVÝCH KONSTRUKCÍ

1. ANALÝZA VLHKOSTNÍCH PROCESŮ OBALOVÝCH KONSTRUKCÍ Doktorská disertační práce Ing. Ondřej Fuciman Vysoké učení technické v Brně Fakulta stavební Ústav pozemního stavitelství

2. OBSAH 1. Současný stav problematiky 2. Cíl disertace 3. Metody a postupy zpracování 4. Výsledky disertace 5. Závěry

3. SOUČASNÝ STAV PROBLEMATIKY • Šíření vlhkosti v pórovitých látkách • Vliv vlhkosti na stavební materiály

4. ŠÍŘENÍ VLHKOSTI V PÓROVITÝCH LÁTKÁCH Difúze vodních par Hustota difúzního toku: Vodivost vlhkosti Pohyb kapalné vlhkosti při gradientu teploty i vlhkosti: Difúze vodních par současně s vodivostí vlhkosti

5. VLIV VLHKOSTI NA STAVEBNÍ MATERIÁLY Vliv vlhkosti na součinitel tepelné vodivosti Polystyren:

6. CÍL DISERTACE • Lokalizace oblastí vzniklé vlhkosti Zpřesnění tepelně technických výpočtů • Vliv vlhkosti na hodnotu součinitele tepelné vodivosti l Nestacionární řešení, zvyšování efektivního součinitele prostupu tepla

7. METODY A POSTUPY ZPRACOVÁNÍ • Okrajové podmínky • Průběh teplot, průběh parciálního tlaku vodních par, průběh parciálního tlaku nasycených vodních par • Roční bilance zkondenzované a vypařené vodní páry • Tepelná vodivost materiálů • Kapilární vodivost kapalné vlhkosti

8. OKRAJOVÉ PODMÍNKY Vnitřní prostředí: Podle ČSN 06 0210 Vnější prostředí: Metody CSN, CSN*, ISO, ISO*

9. PRŮBĚHY Průběh teplot: Průběh parciálních tlaků vodních par:

10. ROČNÍ BILANCE VODNÍ PÁRY Pět metod lišících se ve stanovení okrajových podmínek: • CSN: Podle ČSN 73 0540-4 – časová diskretizace: měsíc • CSN*: Podle ČSN 73 0540-4 – časová diskretizace: den • interpolace kvadratickým splajnem • ISO: Podle ČSN ISO137 88 – časová diskretizace: měsíc • ISO*: Podle ČSN ISO137 88 – časová diskretizace: den • interpolace kvadratickým splajnem • COND: dtto ISO* – časová diskretizace: den • interpolace kvadratickým splajnem • započtení vlivu vytvářející se vlhkosti

11. TEPELNÁ VODIVOST MATERIÁLŮ Suchý materiál Vlhký materiál Vlhkostní součinitel Pórovitost:

12. KAPILÁRNÍ VODIVOST KAPALNÉ VLHKOSTI Základní rovnice popisující kapilární vodivost Prostorová diskretizace metodou sítí Časová diskretizace Implicitní Eulerova metoda: Eulerova metoda: Crank-Nicolsonova metoda:

13. KAPILÁRNÍ VODIVOST KAPALNÉ VLHKOSTI Počáteční podmínka Pro j = 0: Okrajové podmínky Vážený průměr w(n,j-1) a w(n-1,j-1) s váhou podle první derivace v bodě w(n-1,j-1): Integrační korekce

14. KAPILÁRNÍ VODIVOST KAPALNÉ VLHKOSTI Graf funkce w(x,t) Graf funkce w(x,t) Graf funkce w(x,t) ověření konvergence pro t

15. VÝSLEDKY DISERTACE Skladby posuzovaných plochých střešních konstrukcí Konstrukce č. 1 U = 0,224 W.m-2.K-1 (U <UN)- vyhovující lehká konstrukce Konstrukce č. 2 U = 0,697 W.m-2.K-1 (U >UN) - nevyhovující lehká konstrukce Konstrukce č. 3 U = 0,231 W.m-2.K-1 (U<UN)- vyhovující těžká konstrukce Konstrukce č. 4 U = 0,770 W.m-2.K-1 (U>UN)- nevyhovující těžká konstrukce

16. VÝSLEDKY DISERTACE Vnitřní prostředí: podle ČSN 06 0210 Okrajové podmínky Vnější prostředí: metoda COND Běžné klimatické podmínky Extrémní klimatické podmínky

17. VÝSLEDKY DISERTACE Konstrukce č. 2 Konstrukce č. 1 U = 0,697 W.m-2.K-1 Uef = 0,723 W.m-2.K-1(+ 3.7 %) Uextr = 0,749 W.m-2.K-1(+ 7,5 %) um,extr = 38,97 % U = 0,224 W.m-2.K-1 Uef = 0,225 W.m-2.K-1 (+ 0.5 %) Uextr = 0,226 W.m-2.K-1 (+ 0,9 %) um,extr = 2,39 % Konstrukce č. 3 Konstrukce č. 4 U = 0,231 W.m-2.K-1 Uef = 0,232 W.m-2.K-1 (+ 0.5 %) Uextr = 0,233 W.m-2.K-1 (+ 0,9 %) um,extr = 2,52 % U = 0,770 W.m-2.K-1 Uef = 0,836 W.m-2.K-1(+ 8.6 %) Uextr = 0,876 W.m-2.K-1(+ 13,8 %) um,extr = 97,41 %

18. VÝSLEDKY DISERTACE Konstrukce č. 2 Konstrukce č. 1 Konstrukce č. 3 Konstrukce č. 4

19. VÝSLEDKY DISERTACE Konstrukce č. 2 Konstrukce č. 1 lehká, U < UN lehká, U > UN Konstrukce č. 3 Konstrukce č. 4 těžká, U < UN těžká, U > UN

20. VÝSLEDKY DISERTACE Extrémní nárůst hmotnostní vlhkosti Běžné klimatické podmínky Extrémní klimatické podmínky um,extr = 146 % um,rok = 144 % um,extr = 97 % um,extr = 59 % um,rok = 58 % um,extr = 39 % um,rok = 46 % um,rok = 18 %

21. VÝSLEDKY DISERTACE Zvýšení hodnoty efektivního součinitele prostupu tepla Uef Zvýšení hodnoty extrémního součinitele prostupu tepla Uextr Extrémní hodnoty hmotnostní vlhkosti um,extr

22. ZÁVĚRY Posouzením se prokázalo, že existence kapalné vlhkosti má značný vliv na tepelnou vodivost materiálů. Největší nárůst hodnoty součinitele prostupu tepla byl zaznamenán u konstrukcí nedokonale tepelně izolovaných – zejména v kritických dnech roku (značný nárůst potřeby energie). Nárůst hodnoty součinitele prostupu tepla se dále zvyšuje v extrémních klimatických podmínkách – zejména v kritických dnech roku (značný nárůst potřeby energie).

23. ZÁVĚRY Negativní vliv vlhkosti byl zaznamenán u těžkých konstrukcí výrazněji. Bylo prokázáno, že nárůst hodnoty hmotnostní vlhkosti v tepelně izolační vrstvě u nedokonale izolovaných konstrukcí roste až do extrémních hodnot, což s sebou přináší mnoho negativních důsledků. Bylo zjištěno, že výrazný nárůst součinitele prostupu tepla vykazují konstrukce, jejichž tepelně izolační vrstva je charakterizována velmi nízkou hodnotou l i hodnotou m.

24. PLÁN DALŠÍHO VÝZKUMU Zjišťování a zpřesňování vstupních parametrů Rozšířit jednorozměrné vlhkostní pole na trojrozměrné Analýza transportu vlhkosti v případě úplného nasycení Rozvoj a optimalizace aplikačního programu TEPTECH