Výpočetní software URSA Střecha pro tepelně technické posuzování šikmých střech

Ve snaze usnadnit projektantům tepelně technické posuzování šikmých střech, ať už nově projektovaných nebo rekonstruovaných, přináší firma URSA specializovaný volně šiřitelný software URSA Střecha.

V odborné veřejnosti je dobře známo, že tepelně technické vlastnosti šikmých střech musí vyhovovat požadavkům ČSN 730540. V praxi se však stále setkáváme s případy, kdy hodnoty součinitele prostupu tepla stejně jako bilance vlhkosti jsou spíše odhadovány, než kvalifikovaně vypočteny. Nový volně šiřitelný software může hrubé odhadování překonat.

Charakteristika softwaru
Výpočetní software Střecha umožňuje:
• jednoduchým způsobem (obr. 1) definovat běžnou skladbu konstrukce šikmé střechy, tzn. běžné stejnorodé vrstvy (fólie, tepelné izolace, vzduchové mezery, bednění, sádrokarton) a také nestejnorodé vrstvy (vrstva krokví, případně vrstva izolace v příčném dřevěném roštu). Je také možné definovat atypické umístění parozábrany, tak aby procházela nad krokvemi a pod izolací mezi krokvemi (systém URSA RENO při renovaci střechy shora).
• definovat okrajové podmínky pro výpočet (vnitřní a vnější teplotu, vlhkost a součinitele přestupu).
• stanovit součinitel prostupu tepla U podle ČSN EN ISO 6946.
• vypočíst a zobrazit rozložení povrchových teplot na vnitřní straně konstrukce v návrhových podmínkách.
• provést výpočet bilance vlhkosti v duchu norem ČSN 730540 a ČSN EN ISO 13788.
• zjednodušeně posoudit konstrukci z ekonomického hlediska (náklady na teplo a tepelné izolace v současné hodnotě).


Výpočtový model
Používá se metoda konečných diferencí. Diskreditační síť je proložena základním prvkem střešní konstrukce, který je vymezen rovinami symetrie.

Výpočet je jednodimenzionální, jsou-li všechny vrstvy materiálově stejnorodé, dvojdimenzionální pokud konstrukce obsahuje lineární mosty (krokve nebo latě) a trojdimenzionální pokud obsahuje zkřížené lineární tepelné mosty (krokve i latě). Pro urychlení výpočtu je v posledním případě možné zredukovat příčný rošt s tepelnou izolací na kvazihomogenní vrstvu (obr. 2).

Výpočet součinitele prostupu tepla U
Součinitel prostupu tepla U střešní konstrukcí je určován jako podíl ustáleného tepelného toku konstrukcí J ^c , který je vzat jako střední hodnota vztažená na jednotku plochy střechy, a rozdílu venkovní a vnitřní teploty, tedy: U = J_c / ( Θ _i - Θ _e )


Výsledná hodnota U je v případě jednovrstevného zateplení (zateplení pouze mezi krokvemi) korigována dle ČSN EN ISO 6946, přílohy D, na netěsnosti v izolacích. Tento korekční člen má hodnotu menší než 0,01 W/(m²K).

Výpočet kondenzace resp. (potenciálu) odparu vlhkosti
V programu je v zásadě dodržen postup výpočtu tak, jak je popsán v ČSN 730540 resp. v ČSN EN ISO 13788, lze však nalézt některé principiální odchylky.

V případě vysychání konstrukce doporučuje ČSN 730540 zredukovat oblast kondenzace nalezenou v posledním období, ve kterém ke kondenzaci dochází na rovinu kondenzace. Tento postup je však možný jen u 1D konstrukce (tedy u konstrukce bez tepelných mostů), ve vícedimenzionálním případě není možný. Počítá se tedy vždy vysychání plošné (prostorové) oblasti.

Při vícedimenzionálním výpočtu může být kondenzace lokální a proto vypočtené hodnoty zkondenzované vlhkosti v kg/m² mohou být zavádějící. Transport (redistribuce) kapalné vlhkosti se v modelu neuvažuje.

Výpočet kondenzace a odparu vlhkosti se zahrnutím sorpce
Program umožňuje v případě výpočtu kondenzace dle ČSN EN ISO 13788 zohlednit zabudovanou vlhkost dřevěných prvků konstrukce (krokví a příčného roštu) a sorpční vlastnosti dřeva.

Zohlednění sorpce může přinést zajímavé výsledky zejména v konstrukcích, ve kterých nedochází ke kondenzaci (tlak vodní páry je v celé konstrukci za daných podmínek menší než tlak syté páry), ale přitom tlak vodní páry dosahuje hodnot blízkých tlaku sytých par. V takové situaci může rovnovážná sorpční vlhkost dosahovat nebezpečných hodnot, přestože konstrukce je podle standardních výpočtů vyhovující. Takovou situaci schematicky ilustruje obr. 3.


Ekonomické posouzení konstrukce
Jako vodítko, použitelné pro ekonomické posouzení konstrukce, program Ursa Střecha vypočte současnou hodnotu nákladů na teplo za posuzovanou dobu v součtu s cenou izolací dle ceníku. Při výpočtu nákladů na teplo se vychází z tepelných ztrát za posuzované období. Ztráty tepla Q na m² konstrukce za otopné období se určují pomocí denostupňové metody, tj. z jednoduchého vztahu:

Q = N.24.U/1000 [kWh / m²rok],

kde N je počet denostupňů, což je délka otopného období ve dnech násobená středním rozdílem venkovní a vnitřní teploty.

Upozornění: výpočet je koncipován tak, aby v maximální možné míře vyhověl postupům a požadavkům citovaných norem, a to proto, aby byla zachována porovnatelnost s jinými výpočty provedenými dle ČSN a také s funkčními požadavky norem. Přesto, či spíše právě proto, je výpočet pouze přibližný a z mnoha důvodů nemůže zohlednit a přesně popsat všechny reálné situace. Společnost URSA CZ s.r.o. proto nemůže nést odpovědnost za aplikaci výsledků výpočtu.
Program URSA Střecha je distribuován zdarma prostřednictvím zástupců společnosti URSA CZ s.r.o.