Co je to COND?

Téma: modelování transportu tepla a vlhkosti v obvodové konstrukci stavby-kondenzace vodní páry v konstrukci-množství kondenzátu zjištěné podle Glaserova modelu-množství kondenzátu podle COND.

COND verze 1.8. je:

• Program k namodelování a vyhodnocení vlhkostně-tepelného chování stavebních obvodových konstrukcí (stěn a střech).
  
• Licencovaný program, nutno jej zakoupit.
  
• „Otec“ programu je Prof. Dr.-Ing. habil. P. Häupl z technické univerzity v Drážďanech.

Funkce programu COND:

• Namodelování složení stavební obvodové konstrukce a vyhodnocení transportu tepla a vlhkosti v této konstrukci (jednotlivých materiálových vrstvách stavební konstrukce).
  
• Nejedná se o simulační program, který by byl schopen postihnout změny teplotních a vlhkostních vlastností konstrukce v čase (to umí m.j. program DELPHIN).
  
• COND dodá taková data, která dovolí ohodnocení konstrukce – pomáhá ohodnotit, jak se bude konstrukce chovat za zvolených podmínek.

COND - teoretické základy a výchozí předpoklady:

• Existuje obvodová konstrukce stavby (např. stěna), která je paropropustná a skládá se z několika vrstev stavebního materiálu s rozdílnými vlastnostmi.
  
• V této konstrukci probíhá jednodimenziální, stacionární transport tepla a vlhkosti.
• Na obou stranách konstrukce (vnitřní a vnější strana) existují klimatické definovatelné podmínky (teplota, vlhkost vzduchu …).
• Index „i“ popisuje vnitřní stranu konstrukce a index „e“ vnější stranu konstrukce.
• Díky teplotnímu spádu dochází v konstrukci ke stacionárnímu teplotnímu proudu a tomu odpovídajícímu teplotnímu profilu (obr. 1).
  
  
  
  Obr. 1: Stacionární teplotní profil (v období kondenzace)
  
  
• Spád tlaku vodních par v konstrukci způsobí proudění vodních par konstrukcí.
• COND vypočítá stacionární proud par a tepla a z tohoto proudu vznikající profil tlaku páry a profil teploty.
  
• V případě, že kdekoli uvnitř konstrukce překročí vypočtený tlak „p_V“ tlak nasycené páry „p_sat“ (oba tlaky jsou závislé na teplotě), dojde ke kondenzaci (viz obr. 2 – v červeně označeném místě dochází ke vzniku kondenzátu – tzv. kondenzační rovina).
  
  
  
  Obr. 2: Profil tlaku nasycené páry a profil tlaku páry s vyznačením kondenzační zóny
  
  
• Zjištění množství vzniklého kondenzátu je možno provést podle Glaserova modelu *1, který je v současnosti ještě nejrozšířenější metodou:
• Výpočet proudu vodních par od vnitřní strany konstrukce ke kondenzační rovině a od kondenzační roviny k vnější straně konstrukce.
• Rozdíl mezi těmito dvěma proudy vodních par je potom násoben časem trvání kondenzačního období a takto je proveden odhad vzniklého množství kondenzátu, viz obr. 3.

Obr. 3: Množství kondenzátu je vypočteno z nerovnováhy proudů vodních par k a od kondenzační roviny (Glaser)

• Glaserův model vychází z předpokladu, že
• kondenzát vznikne mezi vrstvami materiálů stavební konstrukce a zde je také kondenzát uložen
• proudy vodních par v kondenzační rovině zůstávají nezměněné a nezávislé na množství vzniklého kondenzátu
• není uvažováno o rozptýlení kondenzátu z kondenzační roviny do okolí kondenzační roviny

• Ve skutečnosti se po dobu, kdy kondenzát v konstrukci vzniká, dochází v konstrukci nadále k proudění vodních par, ale i ke vzniku proudů kapalné vody (kondenzátu) formou kapilárního vedení – právě tento proces kapilárního proudění kondenzátu je v programu COND zohledněn a je tak umožněn popis transportu vlhkosti blížící se co nejvíce realitě.

Na obrázku 4 jsou znázorněny překrývající se proudy vodních par a vlhkosti v blízkosti kondenzační oblast.

Obr. 4: Proudy vodních par (světle modré) a proudy vody (kondenzátu tmavě modré, odvádějící vodu z oblasti kondenzace). Ve stacionárním pojetí jsou proudy vodních par v konstrukci a proudy vodních par opouštějící konstrukci stejně velké.

K výpočtu rozdělení vlhkosti v konstrukci ve stacionárním stavu platí 2 závěry:

1. V konstrukci panuje stav globální rovnováhy, tzn. proud vodní páry proniklý do konstrukce je stejně velký jako proud vodní páry, který konstrukci na druhé straně opustil.
2. Ve stacionárním stavu platí lokální rovnováha, tzn. překrývající se proudy vodních par a vlhkosti jsou dohromady stále přesně tak velké, jako stacionární (celkový) proud vodní páry.

Tyto rovnovážné stavy se nechají popsat pomocí rovnic, a tak může být analyticky vyřešen vzniklý rovnovážný systém. S přihlédnutím na časový aspekt procesu je potom možno spočítat kapilární rozdělení očekávaného množství kondenzátu v konstrukci v závislosti na určitém čase.

Kapilární rozdělení kondenzátu v konstrukci potom vede ke zmírnění vlhkostního namáhání konstrukce. Právě s přihlédnutím na procesy kapilárního rozdělení kondenzátu v konstrukci (což umožňuje COND) se při výpočtech dostaneme na menší množství vzniklého kondenzátu než při výpočtech podle Glaserova modelu.

Především u řešení konstrukce s vnitřním zateplením se pomocí Glaserova modelu dopočítáme k velkým množstvím vzniklého kondenzátu, která jsou velmi nadhodnocena a neodpovídají realitě. Algoritmus (matematický postup použitý pro řešení) v programu COND dává výsledky (množství vzniklého kondenzátu) velmi blízké realitě a navíc je schopen popsat rozdělení kondenzátu v konstrukci.

Pro ilustraci doloženo (obr. 5) jedním z grafických výstupu programu COND. Jedná se o příklad konstrukce s vnitřním zateplením znázorňující vznik kondenzační roviny.

Obr. 5: Rozdělení vzniklé vlhkosti na konci kondenzačního období vypočtené programem COND. Tmavě modrá = kondenzát.

Glaserův model obdobně jako výpočet pomocí COND umožňuje získání údajů o očekávaných množstvích vzniklého kondenzátu v konstrukci. Právě u výpočtů obvodových konstrukcí s vnitřním zateplením dodává program COND údaje velmi se blížící realitě – na rozdíl od tradičního Glaserova schématu výpočtu, který obvykle tyto situace hodnotí jako kritické.

Jak se v praxi s COND pracuje?

• Kliknutím na příslušné políčko programu si v programu COND založíme „nový projekt“ a tím se otevře i databanka materiálů v konstrukci
• Z databanky si vybereme základní (první) materiál konstrukce, … např. zdivo a definujeme jeho tloušťku.
• V dalším kroku přidáváme další materiály konstrukce z databanky a definujeme jejich tloušťku. Mohu přidávat vrstvy konstrukce nalevo a napravo (směrem dovnitř, nebo směrem k fasádě) od základního materiálu konstrukce.
  
  

• Následně nadefinujeme klimatické podmínky pro vnitřní a vnější stranu konstrukce pro období zima (tvorba kondenzátu) a léto (odpařování kondenzátu).
• Ukončíme definování a spustíme program.
  
• Jako výstup jsou tabulky a grafická znázornění včetně tiskového protokolu – soubor informací popisující teplotní faktor, …, vlhkostní a fyzikální vlastnosti konstrukce včetně doporučení a informace, zda vlastnosti konstrukce odpovídají normě, nebo ne.

COND-Diagramm

COND Tabelle

V současnosti pracuje program COND v německém jazyce Potřebná data je možno přepsat do českého formuláře.

*1 Glaserův model

Glaserův model kondenzace byl zaveden v druhé polovině padesátých let minulého století a ve stavební praxi se stále užívá. Glaserovo kondenzační schéma je graficko-numerická metoda pro nalezení kondenzační oblasti uvnitř stavební konstrukce. Hodnotí množství kondenzátu nashromážděného během zimy a množství vodní páry vypařené během léta. To znamená, že tato metoda řeší problém vlhkosti, jež se do stavební konstrukce dostává při difuzi vodních par, čímž se liší od ostatních níže uvedených metod, u kterých uvažujeme kapilární vzlínání vlhkosti. Glaserův model je tudíž spíše fyzikálním modelem. Tento model trpí některými nedostatky, které řeší moderní výpočetní programy, např. COND, WUFI, DELPHIN.