• Průběh teplotního pole v noci: v období mimo oslunění fasády dochází velmi rychle k přiblížení obou vlhkostních křivek. Rozdíl v absolutních hodnotách minimální a maximální relativní vlhkosti vzduchu v provětrávané mezeře je v řádech pouhých jednotek procent, kvalita vzduchu v provětrávané mezeře se z pohledu změny jeho relativní vlhkosti po výšce výpočtového modelu téměř nemění. Prostředí provětrávané mezery je konfrontováno se vzduchem do mezery vstupujícím a hodnotami jeho relativní vlhkosti, která je v daném období poměrně vysoká (nezřídka dosahuje i 100% hodnot). Četnost kolizních jevů (dosažení varovného stavu φcv < 90 % dle odst. 6.4 ČSN 73 0540-2, výskyt kondenzace na vnitřním povrchu obkladu fasády (ve 35,42 % doby všech čtyř po sobě jdoucích dnů) a výskyt kondenzace ve vzduchu proudícím v provětrávané mezeře (v 15,63 % doby všech čtyř po sobě jdoucích dnů) je vysoký a zasahuje téměř celé časové úseky dnů bez oslunění fasády – viz např. podvečer a noc mezi 17. a 18. lednem. Výsledky jednoznačně poukazují na závislost vlhkostního pole v prostředí provětrávané mezery nejen na vliv oslunění fasády, ale také na výši relativní vlhkosti vnějšího vzduchu vstupujícího do prostředí provětrávané mezery. Tepelný tok z interiérové strany konstrukce obvodového pláště v kombinaci se záporným teplotním tokem mezi fasádou a noční oblohou je tak malý, že i při neustále proudícím vzduchu v provětrávané mezeře nedojde k takovému poklesu jeho relativní vlhkosti, aby ke kolizním stavům nedocházelo. • Diference hodnot relativní vlhkosti: pro konstrukční a materiálové řešení fasády hrají důležitou úlohu nejenom absolutní hodnoty konkrétních vlhkostních křivek, ale i jejich vzájemná diference. • Diference vlhkostního pole v nočním období: zatímco diference v denním období dosahují hodnot v řádech několika desítek procent, diference v nočním období bez vlivu oslunění a s vlivem záporného teplotního toku mezi fasádou a noční oblohou dosahují rozdílů v řádech jednotek procent, a to jak mezi jednotlivými křivkami vlhkostního pole výpočtového modelu fasády, tak i s ohledem na absolutní hodnoty relativní vlhkosti vnějšího vzduchu v konkrétní hodině. K nárůstům k maximálním hodnotám diferencí s vlivem sluneční radiace dochází ruku v ruce s nárůsty hodnot sluneční radiace, a to v řádu několika málo hodin, stejně jako při poklesu hodnot po západu Slunce. • Diference vlhkostního pole v denním období: stejně jako v případě absolutních hodnot průběhu vlhkostních křivek v prostředí provětrávané mezery jsou hodnoty sluneční radiace v jasné korelaci s hodnotami diferencí vlhkostního pole. S rostoucími hodnotami slunečního záření rostou i velikosti diferencí nejen mezi minimálními a maximálními hodnotami konkrétní křivky, ale i velikosti diferencí mezi křivkami vlhkostního pole výpočtového modelu a absolutními hodnotami relativní vlhkosti vnějšího vzduchu. K nejvyšším diferencím dochází v posledním dni sledované série lednových mrazivých dnů, tedy 18. ledna, kdy jsou hodnoty přímého slunečního záření nejvyšší (947 W/m2 ve 12.00 hodin): • relativní vlhkost vnějšího vzduchu: 64,5 %; • maximální hodnota relativní vlhkosti vzduchu v provětrávané mezeře: 64,5 % (do provětrávané mezery vstupuje vnější vzduch); • minimální hodnota relativní vlhkosti vzduchu v provětrávané mezeře: 8,9 % (v této hodině dojde na výšku výpočtového modelu 3 m k vysušení vzduchu proudícího v provětrávané mezeře až o 55,6 %); • maximální hodnoty diferencí vlhkostního pole v celé sérii sledovaných dnů: ve čtyřech po sobě jdoucích dnech jsou dosažené rozdíly vlhkostních křivek vždy v řádech několika desítek procent. Zjednodušeně řečeno, provětrávaná mezera obvodového pláště plní s podporou sluneční radiace svou očekávanou funkci velmi dobře, a to v každém dni v počtu hodin odpovídajících době oslunění fasády (obr. 54). Korelace rychlosti proudění v prostředí provětrávané mezery a dalších navazujících jevů (kvalita vnějšího prostředí vč. oslunění fasády / teplotní pole provětrávané mezery / vlhkostní pole
98
15 AŽ 18/1 - JIŽNÍ FASÁDA - VLHKOST VZDUCHU V MEZEŘE 120
15/1 temin = -9,6oC / 6hod temax = -1oC / 14hod
17/1 temin = -10,1oC / 7hod temax = -0,4oC / 15hod
16/1 temin = -7,7oC / 8hod temax = -0,9oC / 14hod
18/1 temin = -9,1oC / 4hod temax = +1,8oC / 14hod 100
100
100 100
96,3
100
93,9
94,4
96,3
97,1 91,9
96,6 92,1 90,3
86,2 90,6 88,2
93,6 83,8
RELATIVNÍ VLHKOST VZDUCHU V MEZEŘE (%)
80
82,6
87,9 85,3
94,4
81,4
81,4
91,2 86,1
91,5
80,1
78,7
80
75
78,1
100
100
100
100
97,2
97,1
100 96,8 97,2
92,1
97,2
97,1
100 98,9
100 96,9 89,6
96,9
97,1
96,8
96,9
87,6
88,1
89,7
90,4
98,2 88,6
87,5
85,4
87,5
86,2
86 87,5
78,8 81 73,1
78,3
76,7
74
81,3 77,3
75,5 71,2
71,8
79,5 67,7
73,9
77,3 68 70,9
70,1
65,2
66,7
66
65,4
66,7
59,6
60
86,6
74,6
69,1
71,5 66
77,7
70,2
91,9
96,6 91,3
79,5
80
70,4 72,9
70,8
88,8
92
79,5
97,3
97,1
96,9 94,7
75,6
81,4
86
100 100
94,1
100
90,3
88,6
87,6
89,9 87,6
76,3 71,9
88,9
90,3
81,4
83,3
94,6
92,3
88,2
89,5
97,2
89,5
93,2
100
96,8
96,7 93,8
87,5
94,1
96,6
87,5
97,1
91,2
100
100 100
93,8
97,1 93,8
100
100
100
100
64,5 62,9
60,7
52,9
59,3
56,9 51,8 49,1
50 46,2
LEGENDA:
40,6
RELATIVNÍ VLHKOST V BĚŽNÝCH NORMOVÝCH PODMÍNKÁCH
40
RELATIVNÍ VLHKOST PŘI PŘEKROČENÍ 90% RELATIVNÍ VLHKOSTI PROUDÍCÍHO VZDUCHU
37,7
RELATIVNÍ VLHKOST S VLIVEM SLUNEČNÍHO ZÁŘENÍ
PŘEVAŽUJÍCÍ PŘÍMÉ SLUNEČNÍ ZÁŘENÍ
PŘEVAŽUJÍCÍ PŘÍMÉ SLUNEČNÍ ZÁŘENÍ
PŘEVAŽUJÍCÍ PŘÍMÉ SLUNEČNÍ ZÁŘENÍ
RELATIVNÍ VLHKOST PŘI KONDENZACI VODNÍ PÁRY NA ZADNÍM LÍCI OBKLADU FASÁDY
28,6 22,3
23,4
RELATIVNÍ VLHKOST PŘI KONDENZACI VODNÍ PÁRY V PROUDÍCÍM VZDUCHU
20 18,5 16 14,2 13,9 10,5
19,2
19,6
19,6
14
16,4
14,6
13 11
10,3 9,9
8,9
9,5
PŘEVAŽUJÍCÍ PŘÍMÉ SLUNEČNÍ ZÁŘENÍ 1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97
Min. vlhkost vzduchu v mezeře
54
15,1
14,6
13,2
11,4
0
RELATIVNÍ VLHKOST S VLIVEM SLUNEČNÍHO ZÁŘENÍ PŘI PŘEKROČENÍ 90% VLHKOSTI PROUDÍCÍHO VZDUCHU
Max. vlhkost vzduchu v mezeře
HODINY
Série mrazivých dnů 15.–18. ledna, jižní fasáda, vlhkostní pole provětrávané mezery. Zdroj: autor
provětrávané mezery): po celou dobu všech čtyř po sobě jdoucích jasných mrazivých lednových dnů vzduch v provětrávané mezeře proudí nadnulovou rychlostí. • Maximální hodnoty rychlosti proudění: jsou v každém ze čtyř po sobě jdoucích dnů dosahovány v době oslunění fasády, ale maximální hodnoty oslunění fasády [W/m2] nezaručují v absolutních hodnotách dosažení maximálních hodnot rychlosti proudění [m/s]. Zjednodušeně řečeno, rychlost proudění vzduchu v provětrávané mezeře není přímo úměrná výši sluneční radiace oslunění fasády. Maximálních hodnot sluneční radiace je ve sledovaném období dosaženo v poledních hodinách 18. ledna a v této době jsou dosažené rychlosti proudění na nejnižších hodnotách v celé sérii čtyř po sobě jdoucích dnů. • Dosažené minimální a maximální hodnoty proudění v době maximálních hodnot oslunění fasády: min. 0,1802 m/s (18. ledna v 11.00 hodin při oslunění 881 W/m2, vnější teplotě –4,9 °C, relativní vlhkosti vnějšího vzduchu 88,1 % a rychlosti větru 0,8 m/s na závětrné straně) / max. 0,3879 m/s (16. ledna v 16.00 hodin při oslunění 134 W/m2, vnější teplotě –1,8 °C, relativní vlhkosti vnějšího vzduchu 70,4 % a rychlosti větru 6,8 m/s na návětrné straně). • Minimální hodnoty rychlosti proudění: jsou v každém ze čtyř po sobě jdoucích dnů dosahovány mimo dobu oslunění fasády a jsou tím nižší, čím vyšší je relativní vlhkost vzduchu vstupujícího do provětrávané mezery a čím četnější je výskyt kolizních projevů kondenzace na vnitřním povrchu obkladu fasády a ve vzduchu proudícím v provětrávané mezeře. Zjednodušeně řečeno, vzduch proudící v mezeře se nestačí dostatečně vysušit, je těžší a teplotní pole v kombinaci s parametry vnějšího prostředí a tepelným tokem ze strany interiéru nepostačuje k dosažení dostatečně velkého teplotního rozdílu k dosažení vyšších rychlostí proudění vzduchu v provětrávané mezeře. Pozitivní ale je, že i za těchto podmínek vzduch neustále proudí a provětrávaná mezera je z tohoto pohledu v rámci svých možností funkční.
99
15 AŽ 18/1 - JIŽNÍ FASÁDA - RYCHLOST PROUDĚNÍ V MEZEŘE
0,45
17/1 temin = -10,1oC / 7hod temax = -0,4oC / 15hod
18/1 temin = -9,1oC / 4hod temax = +1,8oC / 14hod
PŘEVAŽUJÍCÍ PŘÍMÉ SLUNEČNÍ ZÁŘENÍ
PŘEVAŽUJÍCÍ PŘÍMÉ SLUNEČNÍ ZÁŘENÍ
16/1 temin = -7,7oC / 8hod temax = -0,9oC / 14hod
15/1 temin = -9,6oC / 6hod temax = -1oC / 14hod 0,4
0,3879
PŘEVAŽUJÍCÍ PŘÍMÉ SLUNEČNÍ ZÁŘENÍ
LEGENDA:
0,3486 0,35
RYCHLOST PROUDĚNÍ V BĚŽNÝCH NORMOVÝCH PODMÍNKÁCH 0,3249
0,325 0,3082
0,3051
0,2999
RYCHLOST PROUDĚNÍ S VLIVEM SLUNEČNÍHO ZÁŘENÍ PŘI KONDENZACI VODNÍ PÁRY NA ZADNÍM LÍCI OBKLADU FASÁDY
0,2971
0,3 0,2967
0,2734
0,2688
0,2672
RYCHLOST PROUDĚNÍ S VLIVEM SLUNEČNÍHO ZÁŘENÍ PŘI PŘEKROČENÍ 90% VLHKOSTI PROUDÍCÍHO VZDUCHU
0,3047
0,2688
0,2672
RYCHLOST PROUDĚNÍ (m/s)
RYCHLOST PROUDĚNÍ S VLIVEM SLUNEČNÍHO ZÁŘENÍ
0,2689
RYCHLOST PROUDĚNÍ PŘI PŘEKROČENÍ 90% RELATIVNÍ VLHKOSTI PROUDÍCÍHO VZDUCHU
0,2628
RYCHLOST PROUDĚNÍ PŘI KONDENZACI VODNÍ PÁRY NA ZADNÍM LÍCI OBKLADU FASÁDY
0,2599
0,25 0,2532
RYCHLOST PROUDĚNÍ PŘI KONDENZACI VODNÍ PÁRY V PROUDÍCÍM VZDUCHU
0,2129 0,2126 0,21
0,2128
0,2
0,2104
0,2125
0,2126
0,2127
0,2123 0,2128
0,2129
0,2129
0,193 0,2124
0,1802
0,1959
0,1748
0,1526
0,1712
0,1572
0,1525
0,1516
0,1572
0,157
0,15
0,174
0,1632 0,1575
0,1574
0,1666
0,1521
0,1525
0,1567 0,1376 0,135
PŘEVAŽUJÍCÍ PŘÍMÉ SLUNEČNÍ ZÁŘENÍ 0,096
0,0938
0,1
0,1163
0,1093
0,0938
0,1028
0,0957
0,1024 0,0938
0,0942
0,1022
0,1028
0,1027
0,0806
0,1023 0,0654
0,0946
0,0693
0,0322
0,05 0,0526
0,0299
0
1
2
3
4
5
6
7
8
0,0286
9
0,0523
0,0516
0,0345 0,033 0,0275
0,0323
0,0318
0,0349
0,0362
0,0218
0,0218 0,0303 0,0328
0,0324
0,0306
0,0207
0,0222
10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97
HODINY
55
Série mrazivých dnů 15.–18. ledna, jižní fasáda, rychlost proudění vzduchu v mezeře. Zdroj: autor
Závěr: oslunění fasády jednoznačně podporuje rychlost proudění v mezeře, dosažení maximálních absolutních hodnot rychlosti proudění není přímo úměrné dosažení maximálních absolutních hodnot sluneční radiace. Do hry se tak dostávají i další veličiny, především teplotně-vlhkostní parametry vnějšího vzduchu a pravděpodobně také vliv větru a orientace fasády (závětrná/návětrná strana).
Zohlednění orientace fasády vůči světovým stranám Hlavní výpočty byly provedeny pro jižní fasádu. Pro účely analýzy poměrů v provětrávané mezeře východní a západní fasády byl ve vybraných hodinách jednoho výpočtového stavu pro mrazivý jasný den 15. ledna (v návaznosti na průběh oslunění východní a západní fasády) proveden dopočet parametrů v provětrávané mezeře, směřovaný ke zjištění, zda lze prostředí východní a západní fasády vzhledem ke své orientaci ke světovým stranám považovat za výrazně jiné než prostředí jižní fasády, přičemž zkoumány byly parametry totožné jako u fasády jižní. • Pro východní fasádu byl proveden dopočet od 9.00 hodin (od okamžiku první kladné hodnoty oslunění fasády) do 19.00 hodin (do 3 hodin po poslední kladné hodnotě oslunění fasády). • Pro západní fasádu byl proveden dopočet od 9.00 hodin (od okamžiku první kladné hodnoty oslunění fasády) do 20.00 hodin (do 4 hodin po poslední kladné hodnotě oslunění fasády). Na základě vypočtených dat lze konstatovat: • z hlediska orientace jednotlivých fasád ke světovým stranám a denního chodu Slunce se jedná o průběh oslunění a hodnoty radiace, které ve svých absolutních hodnotách i diferencích výrazně nevybočují z hodnot očekávaných a hodnot hodnotících vliv oslunění pro jižní fasádu (obr. 56); • z hlediska orientace jednotlivých fasád ke světovým stranám, denního chodu Slunce a průběhu venkovní teploty se jedná o očekávaný průběh teplotního pole (obr. 57); • z hlediska orientace jednotlivých fasád ke světovým stranám, denního chodu Slunce, průběhu venkovní teploty a relativní vlhkosti vnějšího prostředí se jedná o očekávaný průběh vlhkostního pole (obr. 58).
100
Ukázka elektronické knihy