Nevytápěný půdní prostor a jeho trpelně-vlhkostní chování

Abstract

Nevyhřívaný půdní prostor (tzv. „Studený podkroví“), pokud jde o jeho vlhkost, je v posledních několika desetiletích jedním z nejproblematičtějších prostor ve stavební praxi. Problémy jsou obvykle spojeny s kondenzací, tvorbou námrazy nebo tvorbou plísní na spodní ploše střešního pláště. Tyto problémy byly zaznamenány většinou v Evropě a Severní Americe (vlhké chladné a mírné klimatické pásma). Za účelem vyřešení těchto problémů byla provedena řada kvalitativních studií. Navzdory tomu, že bylo odhaleno mnoho důležitých informací, zdá se, že některá zjištění nejsou vždy ve shodě. Stále tedy nelze konstatovat jeden nebo více obecných studených podkrovních návrhů, které by byly vhodné (zejména vlhkostně bezpečné) pro celé cílové klimatické pásmo. Cílem této práce je proto zjistit, zda lze takový design najít, nebo uvést důvody, proč to není možné. Na základě důkladného přezkoumání publikovaných studií bylo pro další analýzu vybráno 35 návrhů studeného podkroví. Byly stanoveny a kvantifikovány jejich klíčové parametry. Bylo nalezeno několik nových informací, které vedly k uvedeným návrhům na design studené podkroví bezpečné pro vlhkost. Na druhou stranu bylo také zjištěno, že studie často poskytují výstupy, které neříkají mnoho o skutečné vlhkosti vůči testovaným designům podkroví. Dalším zjištěním bylo, že stále existuje nedostatek testovaných návrhů, zejména těch, které by byly nejvíce cílovými v kontextu současné i budoucí kvalitní a udržitelné stavební praxe. Ve světle těchto zjištění byl v softwaru Matlab vyvinut numerický hygro-termální model a model proudění vzduchu (model HAM). Model je dynamický, hlavně jednorozměrný a implicitní, určený k práci v hodinových nebo půlhodinových časových krocích. Jeho výpočetní jádro je založeno na tradiční sadě rovnic pro přenos tepla a hmoty. Model je velmi univerzální, aby pokryl širokou škálu různých půdních vzorů, ale lze jej použít i pro jiné aplikace. Model byl postupně ověřován a ověřován.

An unheated attic space (so called “cold attic”) regarding its moisture performance is in last few decades one of the most problematic spaces in building practice. Problems are associated usually with condensation, frost formation or mould growth on lower surface of roof deck. These problems were recorded mostly in Europe and North America (humid cold and temperate climate zones). In order to solve these problems a number of quality studies were performed. Despite that many important pieces of information have been revealed, it seems that some finding are not always in agreement with one another. Therefore it still cannot be stated one or more general cold attic design that would be suitable (especially moisture-safe) for the whole target climate zone. Aim of this thesis is therefore to find out whether such a design can be found or state reasons why it is not possible. Based on the thorough review of published studies, 35 cold attic designs were selected for further analysis. Their key parameters were established and quantified. Several new pieces of information were found leading to stated suggestions towards moisture-safe cold attic design. On the other hand it was also found, that the studies often provide an outputs that does not say much about real moisture safeness of the tested attic designs. Another finding was, that there is still a lack of tested designs, especially those which would be the most target ones in context of current and future good-quality and sustainable building practice. In the light of such a findings, a numerical hygro-thermal and airflow model (HAM model) was developed in a Matlab software. Model is dynamic, mainly one dimensional and implicit, meant to work in hourly or half-hourly time steps. Its calculation core is based on traditional set of equations for heat and mass transfer. Model is quite versatile to cover wide range of different attic designs, but can be used also for other applications. Model was successively verified and validated.