Tepelné mosty ve stavebních konstrukcích

Tepelné mosty nabývají ve stavební praxi stále většího významu, a to jak z hygienického, tak i energetického a potažmo i ekonomického pohledu. Mohou mít velký vliv i na statiku stavby a mohou vést až k její destrukci. Při srovnávání současných a minulých staveb je nutné si uvědomit, že vliv tepelných mostů je významně ovlivněn i používáním zcela jiných technologií a materiálů, než jaké se používaly dříve. I dřív však byly problémy s tepelnými mosty, jen se jim to nepřisuzovalo a bralo se to jako důsledek stárnutí stavby.

Termogram

Tepelný most je místo, kde dochází ke zvýšenému tepelnému toku. Uniká jím více tepelné energie a má v interiéru studenější povrch a naopak v exteriéru teplejší povrch než okolní konstrukce. Tepelné mosty dokumentuje např. uvedený termogram, který byl pořízen sdružením Energy Consulting. Zde jsou patrné tepelné mosty mezi jednotlivými tvárnicemi a mírně také nad okny.

Z hygienického hlediska jsou tepelné mosty nepřijatelné proto, že na jejich chladných površích v interiéru může kondenzovat vodní pára či zde může lokálně relativní vlhkost vzduchu stoupnout nad 80 %, což je prostředí, které je ideální pro růst plísní. Ty jsou výraznými zdroji alergenů a tím vytváří vnitřní mikroklima nevhodné pro pobyt lidí. Plísně rostou nejen na viditelných místech, kde se jich můžeme zbavovat různými chemikáliemi, ale také na skrytých místech, kde je sice nevidíme, ale na mikroklima mají katastrofální vliv. Těmito místy jsou kouty za skříněmi, místa pod plovoucími podlahami či pod parapetními prkny. V minulosti tyto tepelné mosty takový vliv na růst plísní neměly, neboť když se topilo v lokálních kamnech pevnými palivy, docházelo k intenzivnímu větrání místností. Tím byl vnitřní vzduch v zimě suchý, a proto na studených površích nedocházelo ke kondenzaci vodní páry. V současné době, kdy se snažíme o maximální úspory energií, omezujeme i větrání na pouhou hygienickou výměnu vzduchu a často i méně. Vzduch v interiéru je pak pochopitelně vlhčí a dochází ke kondenzaci vodní páry na studených površích konstrukcí, tedy v místech tepelných mostů. Výsledkem je pak již zmíněný růst plísní.

Statiku staveb ohrožují tepelné mosty tím, že způsobují kondenzaci vodní páry v konstrukci, což může vést u dřevěných částí staveb k hnilobě, u kovových ke korozi a u ostatních k porušení mrazem. Typickým příkladem mohou být například činžovní domy v Praze, u kterých se houfně v 70. a 80. letech začaly vyskytovat problémy se stropními trámy, konkrétně docházelo k uhnití zhlaví trámů, které někdy vedlo až k propadnutí stropů. To bylo způsobeno tím, že se začala nahrazovat lokální topidla elektrickými akumulačními kamny či etážovým vytápěním. Tím došlo k omezení větrání a následné kondenzaci vodní páry na zhlavích trámů, kde je tepelná schopnost zdiva menší vlivem zeslabení kapsou pro uložení dřevěného trámu. Důsledkem byla hniloba a statické poruchy stropů.

Vliv tepelných mostů na tepelné ztráty objektu je patrný z grafu. Ten vyjadřuje procentuální úniky tepla jednotlivými konstrukcemi. První sloupec představuje typický dům ze 70. let, druhý pak tentýž dům s dodatečnými tepelnými izolacemi. Následující sloupec pak rozměrově stejný dům provedený podle současné normy a poslední pak dům realizovaný podle doporučení normy. Z grafu je patrný vzrůstající procentuální podíl tepelných mostů a větrání. V 70. letech tepelné ztráty tepelnými mosty činily 7 %, pokud budeme dům izolovat podle doporučení normy, budou tepelné mosty "užírat" více jak čtvrtinu tepla.

Tepelné mosty mohou být lineární, což je příklad třeba osazení okna do stěny (těmto tepelným mostům se také říká tepelné vazby, neboť se jedná o styk - vazbu - dvou různých konstrukcí) nebo například krokev při zateplování podkroví. Nebo mohou být bodové, což například může být kotevní hmoždinka zateplovacího systému s kovovým trnem.

Tepelné mosty mohou vznikat nejen vedením tepla méně izolačními materiály, jak je uvedeno v předchozím odstavci, ale mohou také vznikat například prouděním vzduchu, tedy infiltrací vzduchu, popřípadě prouděním vzduchu z exteriéru mezi konstrukci, tedy například mezi tepelnou izolaci a vnitřní povrch provedený ze sádrokartonu.

Hygienické požadavky na tepelné mosty řeší norma ČSN 73 0540-2 tabulkou kritického teplotního faktoru (tabulka 1) popř. tabulkou nejnižších přípustných povrchových teplot (tabulka 2).

Tabulka 1 - Kritický teplotní faktor vnitřního povrchu f_Rsi,cr pro návrhovou relativní vlhkost vnitřního vzduchu φ_i = 50%

Konstrukce	Návrhová teplota vnitřního vzduchu θai [°C]	Návrhová venkovní teplota θe [°C]
		-13	-14	-15	-16	-17	-18	-19	-20	-21
		Kritický teplotní faktor vnitřního povrchu fRSi,cr
Výplň otvoru podle 4.6	20,0	0,647	0,648	0,649	0,649	0,650	0,650	0,650	0,650	0,650
	20,3	0,649	0,650	0,651	0,652	0,652	0,652	0,652	0,652	0,651
	20,6	0,652	0,653	0,653	0,654	0,654	0,654	0,654	0,654	0,653
	20,9	0,654	0,655	0,655	0,656	0,656	0,656	0,656	0,655	0,655
	21,0	0,655	0,656	0,656	0,656	0,657	0,657	0,656	0,656	0,655
Stavební konstrukce	20,0	0,748	0,746	0,744	0,751	0,757	0,764	0,770	0,776	0,781
	20,3	0,750	0,747	0,745	0,752	0,759	0,765	0,771	0,777	0,782
	20,6	0,751	0,749	0,747	0,754	0,760	0,766	0,772	0,778	0,783
	20,9	0,753	0,751	0,748	0,755	0,762	0,768	0,773	0,779	0,784
	21,0	0,753	0,751	0,749	0,756	0,762	0,768	0,774	0,779	0,785

POZNÁMKA: Hodnoty kritického teplotního faktoru vnitřního povrchu v tabulce 1 byly stanoveny podle 5.1.4 se zohledněním bezpečnostní vlhkosti přirážky Δφ_i = 5%.

Tabulka 2 – teplota odpovídající kritickému teplotnímu faktoru vnitřního povrchu f_Rsi,cr pro návrhovou relativní vlhkost vnitřního vzduchu φ_i = 50%

Konstrukce	Návrhová teplota vnitřního vzduchu θai [°C]	Návrhová venkovní teplota θe [°C]
		-13	-14	-15	-16	-17	-18	-19	-20	-21
		Kritický teplotní faktor vnitřního povrchu fRSi,cr
Výplň otvoru podle 4.6	20,0	8,35	8,03	7,72	7,36	7,05	6,70	6,35	6,00	5,65
	20,3	8,61	8,30	7,98	7,67	7,32	6,97	6,62	6,28	5,89
	20,6	8,91	8,59	8,25	7,94	7,59	7,24	6,904	6,55	6,16
	20,9	9,17	8,86	8,51	8,21	7,86	7,52	7,17	6,79	6,44
	21,0	9,27	8,96	8,62	8,27	7,97	7,62	7,24	6,90	6,51
Stavební konstrukce	20,0	11,86	11,36	11,04	11,02	11,02	11,02	11,02	11,02	11,02
	20,3	11,98	11,62	11,30	11,30	11,30	11,30	11,30	11,30	11,30
	20,6	12,23	11,92	11,59	11,58	11,58	11,58	11,58	11,58	11,58
	20,9	12,53	12,21	11,85	11,86	11,86	11,86	11,86	11,86	11,86
	21,0	12,60	12,29	11,96	11,96	11,96	11,96	11,96	11,96	11,96

Energetické požadavky jsou pak řešeny požadavky na maximální hodnotu lineárního a bodového činitele prostupu tepla, které jsou uvdeny v tabulce 3.

Tabulka 3 – Požadované a doporučené hodnoty lineárního a bodového činitele prostupu tepla tepelných vazeb mezi konstrukcemi

Typ lineární tepelné vazby	Lineární činitel prostupu tepla [W/(m∙K)]
	Požadované hodnoty ΨN	Doporučené hodnoty Ψrec	Doporučené hodnoty pro pasivní budovy Ψpas
Vnější stěna navazující na další konstrukci s výjimkou výplně otvoru, např. na základ, strop nad nevytápěným prostorem, jinou vnější stěnu, střechu, lodžii či balkon, markýzu či arkýř, vnitřní stěnu a strop (při vnitřní izolaci), aj.	0,2	0,10	0,05
Vnější stěna navazující na výplň otvoru, např. na okno, dveře, vrata a část prosklené stěny v parapetu, bočním ostění a v nadpraží	0,1	0,03	0,01
Střecha navazující na výplň otvoru, např. střešní okno, světlík, poklop výlezu	0,3	0,10	0,02
Typ bodové tepelné vazby	Bodový činitel prostupu tepla[W/K]
	χN	χrec	χpas
Průnik tyčové konstrukce (sloupy, nosníky, konzoly, apod.) vnější stěnou, podhledem nebo střechou	0,4	0,1	0,02