Internetová poradna i-EKIS / odpověď
31.8.11 / dotaz č. 28765
Na zateplené fasádě mám v místě hmoždinek fleky. Čím to je způsobené a jak to odstranit?
Vážený pane, vámi popisovaný jev je způsoben nestejnoměrným chladnutím či ohříváním povrchu fasády. Nevím, zda jste si náš EKIS vybral cíleně, neboť jste ode mě četl nějaký článek na toto téma a nebo zda byl váš dotaz čistě náhodný a přišel mě, který se jako jediný v ČR této problematice věnuji podrobněji. Níže je uveden článek, který jsem měl na jedné konferenci, kde je podrobněji popsána daná problematika. Bohužel zde není možné vkládat obrázky, grafy a tabulky, a tak zde zveřejňuji pouze text. Článek lze najít např. v časopise Stavebnictví, ročník 2011, roč. V, č. 8, strana 38-41.
Nyní k vlastnímu vysvětlení:
ETICS se obvykle kotví hmoždinkami vedoucími skrz tepelný izolant k podkladu. To vede ke dvěma skutečnostem. Každá hmoždinka se stává bodovým tepelným mostem a každá hmoždinka vytváří na povrchu tepelného izolantu nehomogenitu. Vliv těchto tepelných mostů neustále vzrůstá, což je dáno vzrůstající tloušťkou používaných tepelných izolantů, používáním hmoždinek s ocelovými trny nebo šrouby dříve u menších tlouštěk tepelných izolantů obvyklých hmoždinek s plastovými trny a dále zvyšováním počtu hmoždinek vlivem změny normy na zatížení sání větrem.
Z těchto důvodů jsem navázal na svojí práci prezentovanou zde v roce 2005 a konkretizoval velikosti tepelných mostů na konkrétní hmoždinky. Zároveň jsme provedli výpočty i nestacionárních teplotních polí ve kterých jsme simulovali různé způsoby zapuštění hmoždinek pod úroveň horního líce tepelné izolace.
Výpočty jsme prováděli na základě objednávky firmy EJOT a tudíž jsme vycházeli z jejich hmoždinek, konkrétně jsme zpracovávali výpočty tepelných mostů hmoždinkami STR U a NT U. Tyto hmoždinky byly výpočetně simulovány na stěně ve skladbě: vnitřní omítka tl. 5 mm, železobeton tl. 140 mm, lepidlo tl. 10 mm, EPS tl. 100 mm, lepidlo tl. 5 mm a omítka tl. 1 mm. Tento typ stěny byl zvolen tak, aby hmoždinky způsobovaly co největší tepelný most, tedy aby se jednalo o případ s co nejhoršími výsledky. Hmoždinky STR U byly simulovány bez zapuštění, se zapuštěním a překrytím lepidlem v tl. 5 a 10 mm a s překrytím zátkou z pěnového polystyrénu. Hmoždinky NT U byly simulovány bez zapuštění.
Rozměry hmoždinek byly převzaty z výkresu dodaného objednatelem. Tloušťka kovového trnu hmoždinky je 4,8 mm, tloušťka dříku hmoždinky je 8,4 mm, průměr talíře hmoždinky je 60 mm.
Výpočet
Výpočet byl proveden programem QuickField 5.7 v souřadnicovém systému r, z. Pro výpočet bodového činitele prostupu tepla byl proveden výpočet v programu pro konstrukci o stejných rozměrech jako výpočet s vloženou hmoždinkou, ovšem při zadání skladby bez hmoždinky. Tento postup byl zvolen proto, že při výpočtu může vlivem drobných nepřesností v numerickém modelu dojít k mírně rozdílným tepelným tokům, což by mohlo ovlivnit přesné stanovení bodového činitele prostupu tepla [W/K].
Vedle stacionárního výpočtu provedeném při teplotním spádu 36 K byl tento výpočet proveden u hmoždinek STR U bez zapuštění, se zapuštěním 5 a 10 mm a s překrytím zátkou z pěnového polystyrénu i v nestacionárním stavu. Simuloval se okamžitý pokles teploty exteriéru z 0 °C na -15 °C a rychlost chladnutí povrchu v bodech:
a) v ose hmoždinky
b) 10 mm od osy hmoždinky
c) 25 mm od osy hmoždinky
d) 30 mm od osy hmoždinky
e) 100 mm od osy hmoždinky
f) 250 mm od osy hmoždinky
Tato simulace ukazuje nerovnoměrnost změny teploty povrchu fasády v různé poloze vůči hmoždinkám při prudké změně teplot. K té dochází v několika možných případech. Velmi časté je ohřátí povrchu vlivem osvitu sluncem a nebo vlivem rychlého nárůstu ranních teplot, přitom z hlediska matematické simulace je nepodstatné, zda dochází ke skokovému snížení či zvýšení teploty, rozdíl je pouze ve znaménku + či -.
Bodový tepelný most
Uvedeným výpočtem při stacionárním vedení tepla byly vypočteny bodové tepelné mosty, viz tabulka 1. Zde je nutné upozornit, že Výpočet byl proveden programem s určitou výpočetní přesností, přitom přesnost výpočtu se zvyšuje počtem výpočtových uzlů, avšak tím dochází ke snížení přesnosti vlivem matematického řešení. Jde tedy o čísla, která nelze považovat za jednoznačně daná a je nutné mít na paměti, že může dojít k jisté nepřesnosti ve výpočtu.
Nestacionární vedení tepla
Nestacionární vedení tepla více vyjadřuje každodenní realitu. Běhom roku dochází k mnoha poklesům a ke stoupnutím teplot exteriéru, viz např. zdokumentovaný pokles povrchové teploty fasády až o 15 °C během 5 minut [3].
Tyto cyklické jevy jsou velmi nepravidelné a proto jsme ve výpočtu simulovali okamžitý pokles teploty exteriéru z hodnoty 0 °C na -15 °C, přitom počáteční stav při e = 0 °C byl stacionární a taktéž konečný stav při e = -15 °C byl stacionární. Jak již bylo řešeno výše, jde o děj, kdy lze obrátit znaménka + a – a výsledek bude stejný, pouze s obráceným průběhem. Výpočet byl prováděn pro hmoždinky STR-U s talířem na povrchu tepelného izolantu, s talířem 5 a 10 mm pod rovinou tepelného izolantu a s vyplněním této dutiny lepidlem a s talířem překrytým systémovou zátkou z EPS. Krok výpočtu byl zvolen 30 sec., neboť postupnou iterací bylo zjištěno, že takto získané výsledky jsou již dostatečně přesné a přitom lze v reálném čase provést výpočet s dostatečně dlouhým časovým úsekem. Délka časového úseku, po který trvý ochlazování byl opět zvolen postupnou aproximací na 2 hodiny.
Je patrné, že k nejrychlejšímu poklesu povrchové teploty, prakticky stejném jako je pokles povrchové teploty v místě mimo hmoždinku dochází u hmoždinky STR-U se zátkou, tedy s překrytím celé hmoždinky tepelným izolantem. Naopak k nejpomalejšímu poklesu povrchové teploty dochází u hmoždinky, který je překrytá lepidlem o tl. 10 mm.
Pokud bychom se soustředili na okraj talíře hmoždinky, tedy na vzdálenost 30 mm od středu hmoždinky, tak jsou rozdíly povrchových teplot v tomto místě a v místě zateplovacího systému bez hmoždinky již nižší, i tak se však jedná o dost značné hodnoty.
Možnosti, jak tomuto jevu zamezit sice jsou, avšak dodatečně je problematické je provést. Jednou možností je při realizaci zateplení hmoždinky zapouštět do zateplovacího systému a přes ně přetáhnout vrstvu tepelného izolantu, popř. použít systém, kdy se zateplovací systém lepí na hmoždinky (nabízí firma BAUMIT). Další možností je použít výrazně silnější vrchní omítku, která při síle 14 a více mm dokáže teplo rovnoměrně rozvrstvit. Musí ovšem jít o certifikovaný systém. Lze samozřejmě použít i obklad, který teplo rozvede - to se ovšem dostáváme do jiné cenové hladiny.
Zdraví
Roman Šubrt
Nyní k vlastnímu vysvětlení:
ETICS se obvykle kotví hmoždinkami vedoucími skrz tepelný izolant k podkladu. To vede ke dvěma skutečnostem. Každá hmoždinka se stává bodovým tepelným mostem a každá hmoždinka vytváří na povrchu tepelného izolantu nehomogenitu. Vliv těchto tepelných mostů neustále vzrůstá, což je dáno vzrůstající tloušťkou používaných tepelných izolantů, používáním hmoždinek s ocelovými trny nebo šrouby dříve u menších tlouštěk tepelných izolantů obvyklých hmoždinek s plastovými trny a dále zvyšováním počtu hmoždinek vlivem změny normy na zatížení sání větrem.
Z těchto důvodů jsem navázal na svojí práci prezentovanou zde v roce 2005 a konkretizoval velikosti tepelných mostů na konkrétní hmoždinky. Zároveň jsme provedli výpočty i nestacionárních teplotních polí ve kterých jsme simulovali různé způsoby zapuštění hmoždinek pod úroveň horního líce tepelné izolace.
Výpočty jsme prováděli na základě objednávky firmy EJOT a tudíž jsme vycházeli z jejich hmoždinek, konkrétně jsme zpracovávali výpočty tepelných mostů hmoždinkami STR U a NT U. Tyto hmoždinky byly výpočetně simulovány na stěně ve skladbě: vnitřní omítka tl. 5 mm, železobeton tl. 140 mm, lepidlo tl. 10 mm, EPS tl. 100 mm, lepidlo tl. 5 mm a omítka tl. 1 mm. Tento typ stěny byl zvolen tak, aby hmoždinky způsobovaly co největší tepelný most, tedy aby se jednalo o případ s co nejhoršími výsledky. Hmoždinky STR U byly simulovány bez zapuštění, se zapuštěním a překrytím lepidlem v tl. 5 a 10 mm a s překrytím zátkou z pěnového polystyrénu. Hmoždinky NT U byly simulovány bez zapuštění.
Rozměry hmoždinek byly převzaty z výkresu dodaného objednatelem. Tloušťka kovového trnu hmoždinky je 4,8 mm, tloušťka dříku hmoždinky je 8,4 mm, průměr talíře hmoždinky je 60 mm.
Výpočet
Výpočet byl proveden programem QuickField 5.7 v souřadnicovém systému r, z. Pro výpočet bodového činitele prostupu tepla byl proveden výpočet v programu pro konstrukci o stejných rozměrech jako výpočet s vloženou hmoždinkou, ovšem při zadání skladby bez hmoždinky. Tento postup byl zvolen proto, že při výpočtu může vlivem drobných nepřesností v numerickém modelu dojít k mírně rozdílným tepelným tokům, což by mohlo ovlivnit přesné stanovení bodového činitele prostupu tepla [W/K].
Vedle stacionárního výpočtu provedeném při teplotním spádu 36 K byl tento výpočet proveden u hmoždinek STR U bez zapuštění, se zapuštěním 5 a 10 mm a s překrytím zátkou z pěnového polystyrénu i v nestacionárním stavu. Simuloval se okamžitý pokles teploty exteriéru z 0 °C na -15 °C a rychlost chladnutí povrchu v bodech:
a) v ose hmoždinky
b) 10 mm od osy hmoždinky
c) 25 mm od osy hmoždinky
d) 30 mm od osy hmoždinky
e) 100 mm od osy hmoždinky
f) 250 mm od osy hmoždinky
Tato simulace ukazuje nerovnoměrnost změny teploty povrchu fasády v různé poloze vůči hmoždinkám při prudké změně teplot. K té dochází v několika možných případech. Velmi časté je ohřátí povrchu vlivem osvitu sluncem a nebo vlivem rychlého nárůstu ranních teplot, přitom z hlediska matematické simulace je nepodstatné, zda dochází ke skokovému snížení či zvýšení teploty, rozdíl je pouze ve znaménku + či -.
Bodový tepelný most
Uvedeným výpočtem při stacionárním vedení tepla byly vypočteny bodové tepelné mosty, viz tabulka 1. Zde je nutné upozornit, že Výpočet byl proveden programem s určitou výpočetní přesností, přitom přesnost výpočtu se zvyšuje počtem výpočtových uzlů, avšak tím dochází ke snížení přesnosti vlivem matematického řešení. Jde tedy o čísla, která nelze považovat za jednoznačně daná a je nutné mít na paměti, že může dojít k jisté nepřesnosti ve výpočtu.
Nestacionární vedení tepla
Nestacionární vedení tepla více vyjadřuje každodenní realitu. Běhom roku dochází k mnoha poklesům a ke stoupnutím teplot exteriéru, viz např. zdokumentovaný pokles povrchové teploty fasády až o 15 °C během 5 minut [3].
Tyto cyklické jevy jsou velmi nepravidelné a proto jsme ve výpočtu simulovali okamžitý pokles teploty exteriéru z hodnoty 0 °C na -15 °C, přitom počáteční stav při e = 0 °C byl stacionární a taktéž konečný stav při e = -15 °C byl stacionární. Jak již bylo řešeno výše, jde o děj, kdy lze obrátit znaménka + a – a výsledek bude stejný, pouze s obráceným průběhem. Výpočet byl prováděn pro hmoždinky STR-U s talířem na povrchu tepelného izolantu, s talířem 5 a 10 mm pod rovinou tepelného izolantu a s vyplněním této dutiny lepidlem a s talířem překrytým systémovou zátkou z EPS. Krok výpočtu byl zvolen 30 sec., neboť postupnou iterací bylo zjištěno, že takto získané výsledky jsou již dostatečně přesné a přitom lze v reálném čase provést výpočet s dostatečně dlouhým časovým úsekem. Délka časového úseku, po který trvý ochlazování byl opět zvolen postupnou aproximací na 2 hodiny.
Je patrné, že k nejrychlejšímu poklesu povrchové teploty, prakticky stejném jako je pokles povrchové teploty v místě mimo hmoždinku dochází u hmoždinky STR-U se zátkou, tedy s překrytím celé hmoždinky tepelným izolantem. Naopak k nejpomalejšímu poklesu povrchové teploty dochází u hmoždinky, který je překrytá lepidlem o tl. 10 mm.
Pokud bychom se soustředili na okraj talíře hmoždinky, tedy na vzdálenost 30 mm od středu hmoždinky, tak jsou rozdíly povrchových teplot v tomto místě a v místě zateplovacího systému bez hmoždinky již nižší, i tak se však jedná o dost značné hodnoty.
Možnosti, jak tomuto jevu zamezit sice jsou, avšak dodatečně je problematické je provést. Jednou možností je při realizaci zateplení hmoždinky zapouštět do zateplovacího systému a přes ně přetáhnout vrstvu tepelného izolantu, popř. použít systém, kdy se zateplovací systém lepí na hmoždinky (nabízí firma BAUMIT). Další možností je použít výrazně silnější vrchní omítku, která při síle 14 a více mm dokáže teplo rovnoměrně rozvrstvit. Musí ovšem jít o certifikovaný systém. Lze samozřejmě použít i obklad, který teplo rozvede - to se ovšem dostáváme do jiné cenové hladiny.
Zdraví
Roman Šubrt