Analýza vzduchotěsnosti objektů na základě měření provedených v období 2006–2014

2016
Ing. Viktor Zwiener, Ph.D., Ing. Vladimír Sedlák, Ph.D.

V roce 2010 jsme poprvé zveřejnili analýzu z našich měření průvzdušnosti objektů [7]. Analýza vycházela z měření provedených od roku 2006 do roku 2010 a týkala se pouze dřevostaveb. Od té doby provádíme měření pod hlavičkou akreditované zkušební laboratoře ATELIER DEK a soubor dat se takřka zpětinásobil. Pojďme se podívat, jaké závěry lze získat z analýzy celého souboru dat.

Vzduchotěsnost staveb

Pro výpočet energetické náročnosti budov by se měly dle ČSN 73 0540-2 používat hodnoty celkové intenzity výměny vzduchu na úrovni I podle tab. 01. Přesto by měla být snaha zajistit takové řešení konstrukcí, aby byly dosahovány co možná nejnižší hodnoty. Netěsnosti v obvodových konstrukcích budovy nemají vliv jen na tepelné ztráty budovy, ale také na životnost jednotlivých konstrukčních prvků budovy. Pravděpodobně nejvíce rizikové jsou netěsnosti, které jsou v blízkosti dřevěných nosných konstrukcí. V zimním období hrozí v blízkosti netěsností kondenzace vodní páry, což znamená velkou míru rizika degradace dřevěných konstrukčních prvků. Poruchy vzduchotěsnících vrstev mají za následek také snížení kvality vnitřního prostředí vlivem proudícího vzduchu, kdy uživatelé prostoru mají subjektivní pocit nižší teploty vnitřního prostředí.

Tab. 01 – Doporučené hodnoty celkové intenzity výměny vzduchu dle ČSN 73 0540-2

Vrstva zajišťující vzduchotěsnost může mít s ohledem na konstrukční systém různou polohu vůči interiéru. Hlavním principem je její spojitost a omezení složitých konstrukčních uspořádání, která by její účinnost snižovala. Velmi důležité je, aby hlavní vzduchotěsnící vrstva byla co možná nejsnadněji proveditelná a aby byla zajištěna její dlouhodobá životnost. Vzduchotěsnost obálky budovy může být zajištěna monolitickými vrstvami, jako jsou omítky nebo betonové stěny a stropy. U dřevěných obvodových konstrukcí je vzduchotěsnost zpravidla zajištěna asfaltovými pásy se svařenými spoji, fóliemi lehkého typu nebo velkoplošnými deskovými konstrukcemi s přelepenými spoji. Tyto vrstvy zpravidla zároveň plní i parotěsnicí funkci.

Měření vzduchotěsnosti

Průvzdušnost obálky budovy nebo její ucelené části se hodnotí celkovou intenzitou výměny vzduchu n₅₀ [h^-1] při tlakovém rozdílu 50 Pa, která se stanovuje experimentálně podle ČSN EN 13829 metodou blower-door test. Podrobněji je měření popsáno v publikaci [5]. Výsledek měření udává, kolikrát se za hodinu vymění celý objem vzduchu měřeného prostoru při tlakovém rozdílu 50 Pa mezi vnitřním a vnějším prostředím.

Analýza výsledků měření

Analýza je provedena z měření, která byla realizována v období let 2006 až 2014.

Analýza podle typu a druhu objektu

V průběhu let narůstá počet prováděných měření metodou blower-door test, což je dáno jednak rozšiřujícím se povědomím o důležitosti vzduchotěsnosti obálky budovy a zároveň i spuštěním dotačních titulů pro podporu výstavby domů v pasivním standardu. Se zvyšující se zkušeností stavebních firem s problematikou vzduchotěsnosti staveb je zaznamenáno meziroční snižování (zlepšování) průměrné naměřené hodnoty n₅₀ [h^-1] viz obr. 01. Od roku 2010 je zřejmá určitá stagnace průměrných hodnot. Zajímavý je mírný pokles průměrných hodnot v roce 2011 a 2012. Vysvětlení je snadné, v těchto letech byl větší podíl zastoupení staveb realizovaných v pasivním standardu v návaznosti na dotační titul „Zelená úsporám“, což se promítlo i do celkového výsledku daných roků.

Obr. 01 – Průměrná hodnota n50 v závislosti na roku provedení testu

Zhruba 40 % z provedených měření dosahuje hodnot n₅₀ ≤ 0,6 [h^-1], obr. 02. Z obrázku je také patrné, že téměř 85 % měření nepřesahuje hodnotu n₅₀ = 1,5 [h^-1]. Naopak hodnoty, které se blíží doporučené hodnotě celkové intenzity výměny vzduchu n_50,N pro objekty s přirozeným nebo kombinovaným systémem větrání se vyskytují poměrně vzácně. Průměrná hodnota ze všech měření činí n₅₀ = 1,06 [h^-1].

Obr. 02 – Četnost naměřených hodnot n₅₀ [h^-1]

Měřené objekty, které jsou v energetickém standardu běžném, nízkoenergetickém a pasivním, mají v evidovaných měřeních obdobné zastoupení (obr. 03). Z obr. 04 je patrné, že průměrné hodnoty u objektů v nízkoenergetickém a pasivním standardu se pohybují těsně pod doporučenou hodnotou dle tab. 01. Například u pasivních domů je evidováno 16 % měření, kdy byla překročena doporučená hodnota n_50,N = 0,6 [h^-1]. Objekty postavené v nízkoenergetickém standardu jsou v drtivé většině navrženy se vzduchotechnickými systémy se zpětným získáváním tepla, pro které platí doporučená hodnota n_50,N = 1,0 [h^-1]. Naopak objekty, které jsou postaveny v běžném energetickém standardu, splňují doporučení tab. 01 s velkou rezervou. Z toho vyvstává otázka, zda pro běžné objekty s přirozeným nebo kombinovaným větráním není doporučená hodnota n_50,N = 4,5 [h^-1] dle tab. 01 až příliš benevolentní, když i při standardní výstavbě je v průměru dosaženo relativně nízkých hodnot n₅₀. Podle našich zkušeností z měření znamená přesáhnutí hodnoty cca 2,0 až 2,5 [h^-1] výskyt zpravidla velmi výrazných systematických netěsností v obvodovém plášti budovy. Tomu také odpovídají požadované hodnoty pro objekty v běžném energetickém standardu používané v zahraničí, které se obvykle pohybují v rozmezí 2,5 až 3,0 [h^-1] (např. Německo a Rakousko).

Obr. 03 – Podíl měřených objektů podle energetického standardu

Obr. 04 – Hodnota n50 podle energetického standardu objektu

Se suverénní převahou jsou měřeny rodinné domy (obr. 05). Důvodem je podpora výstavby pasivních domů dotačními tituly, ale pravděpodobně i fakt, že budoucí uživatelé rodinných domů mají větší zájem na kvalitním provedení stavby i z hlediska vzduchotěsnosti. Dalším typem měřených objektů s významným zastoupením jsou byty v bytových domech. Převážně se jedná o byty v bytových domech postavených v nízkoenergetickém nebo pasivním standardu. Objednatelem měření jsou v tomto případě typicky přímo developerské společnosti nebo dodavatelské firmy, od kterých developerské společnosti vyžadují doložení zkušebního protokolu. Ačkoliv je průměr z naměřených hodnot u bytů v bytových domech (obr. 06) relativně vyšší, je nutné si uvědomit, že na výsledku měření se podílí i vnitřní dělicí konstrukce k sousedním bytům a společným prostorám. Pokud by se měřil bytový dům jako celek, bylo by zřejmě dosaženo výrazně lepšího výsledku, než v případě jednotlivých bytů. Bytové domy měřené jako celek nebo další typy objektů, jako jsou administrativní budovy a budovy škol, jsou měřeny výjimečně a v úhrnu se jedná o jednotky, nejvýše desítky objektů. Halové objekty není vhodné hodnotit z hlediska vzduchotěsnosti obálky budovy hodnotou n₅₀ [h^-1], a proto nejsou do analýzy zahrnuty. Problematice vzduchotěsnosti velkoobjemových halových objektů se věnuje samostatný článek.

Obr. 05 – Podíl měřených objektů podle jejich funkce

Obr. 06 – Hodnota n₅₀ podle funkce objektů

Konstrukční systémy obálky budov z pohledu vzduchotěsnosti
Kombinací konstrukčních systémů obálky budov je celá řada. Dále je uváděno označení pro jednotlivé typy nosných konstrukcí:
  B – betonové nebo zmonolitněné,
  Z – zděné,
  D – dřevěné,
  O – ocelové.

Nejčastějšími kombinacemi jsou u měřených objektů:

• obvodová stěna na bázi dřeva s dřevěnou střechou,
• obvodová stěna zděná s dřevěnou střechou,
• obvodová stěna zděná s betonovou střechou (nebo stropem).

Tyto tři varianty zaujímají celkem 92 % z měřených objektů (obr 07). Průměrné hodnoty celkové průvzdušnosti obálky budov z měření na objektech s jednotlivými kombinacemi typu obvodové stěny a nosné konstrukce střechy jsou v grafu na obr. 08.

Obr. 07 – Podíl měřených objektů podle typu konstrukce stěny / střechy

Obr. 08 – Hodnota n₅₀ podle konstrukce stěny / střechy

Nejnižších hodnot n₅₀ bylo dosaženo u objektů s kombinací obvodové stěny i střechy (stropu) provedenými z monolitického betonu nebo ze zmonolitněných konstrukcí. Naopak nejhorších výsledků bylo dosaženo u objektů s ocelovou nosnou konstrukcí. Těchto objektů bylo měřeno poměrně malé množství a jednalo se spíše o atypické konstrukce. S výrazným náskokem byla druhá nejhorší kombinace s obvodovou stěnou zděnou a střechou dřevěnou. Takových objektů je naopak v souboru dat poměrně hodně, takřka pětina.

Konstrukční systémy obvodových stěn

Konstrukční systémy obvodových stěn mají především u vícepodlažních budov dominantní vliv na hodnotu celkové průvzdušnosti jejich obálky. Zároveň mají vliv na technickou náročnost řešení detailů napojení s ostatními konstrukcemi (výplně otvorů, podlaha, střecha). Proto bylo přistoupeno u jednotlivých typů obvodových stěn k podrobnějšímu rozčlenění. První skupinou byly zděné obvodové stěny. Objekty byly roztříděny podle použitého typu kusového staviva (obr. 09):

• cihly plné,
• keramické dutinové bloky,
• pórobetonové bloky,
• vápenopískové bloky.

Z grafu na obr. 10 je patrné, že nejhorší hodnoty jsou v průměru zaznamenávány u objektů s obvodovými stěnami vyzděnými z cihel plných pálených. Tato skupina ale zahrnuje menší množství měření s převažujícím zastoupením rekonstrukcí stávajících objektů, kde zpravidla nebylo systémově zajištěno napojení vzduchotěsnicích vrstev střechy a obvodových stěn a řešení prostupů přes obálku budovy (např. připojovací spáry oken). Ostatní výsledky potvrzují zkušenosti z měření, že horší hodnoty jsou dosahovány u objektů, u kterých jsou pro obvodové stěny použity keramické dutinové bloky. U kusového staviva zajišťuje vzduchotěsnost především vnitřní omítka. Její narušení v kombinaci s četnými svislými dutinami v blocích a absence účinného přerušení v rovině ložné spáry znamenají riziko podstatného zhoršení vzduchotěsnosti obvodové stěny.

Obr. 09 – Podíly měření podle materiálu zděných stěn

Obr. 10 – Hodnota n50 podle materiálu zděných stěn

Typickou významnou netěsností jsou u tohoto typu zdiva rozvody elektroinstalací (obr. 11). Výrobci keramických dutinových bloků si tuto nevýhodu uvědomují a někteří postupně technologie upravují tak, aby bylo možné vystavět vyhovující objekt. Důležité je dodržet technologickou kázeň. Nejnižší změřená hodnota u objektu s dutinovými keramickými bloky je n₅₀ = 0,20 [h^-1].

Obr. 11 – Pohled na netěsné elektrorozvody

U ostatních typů zdiva se tento druh netěsností vyskytuje s mnohem menší četností. Zlepšení vzduchotěsnosti obvodových stěn z kusového zdiva je možné docílit například provedením kontaktního zateplovacího systému s celoplošným lepením a opatřeními okolo elektroinstalačních rozvodů (např. vložení elektroinstalační krabice do sádrového lože a použití krabic s těsnicími membránami). Nejlepších výsledků je dosahováno u objektů s vápenopískovými bloky, u kterých jsou těsnější ložné spáry a drážky pro rozvody se snadněji utěsňují.

Vzduchotěsnicí vrstvu ve stěnách u dřevostaveb nejčastěji tvoří fólie nebo OSB deska. Skupina zahrnuje dřevostavby:

• se sloupkovým systém,
• s panely,
• s nosnou konstrukcí z masivních dřevěných panelů (jsou tvořeny několika vrstvami lamel, které jsou mezi sebou slepeny).

Poslední jmenovaný typ má nepoměrně menší podíl objektů než ostatní dva typy konstrukcí (obr. 12). Ukazuje se, že je v rámci tohoto systému dosahováno výsledků s menším rozptylem naměřených hodnot (obr. 13). Především sloupkový systém dřevostavby (letmá montáž) v kombinaci s fóliemi vykazuje vyšší míru individuálnosti kvality provedení, která mimo jiné souvisí se zkušenostmi realizačních firem a s použitými typy doplňkových těsnicích materiálů. Typickou netěsností jsou u těchto konstrukcí prostupy instalačních rozvodů, vzájemné spojení parozábran a napojení stěny s podlahou na terénu.

Obr. 12 – Podíl podle typu stěn dřevostaveb

Obr.13 – Hodnota n₅₀ podle materiálu stěn dřevostaveb

Poslední významnou skupinou jsou monolitické a zmonolitněné obvodové stěny. Jejich představiteli jsou (obr. 14):

• monolitické železobetonové stěny,
• skořepinové tvárnice s betonovou zálivkou,
• tzv. ztracené bednění z EPS s betonovou zálivkou.

Hlavní vzduchotěsnicí vrstvu těchto konstrukcí tvoří samotná stěna nebo vnitřní omítka. Průměrné hodnoty celkové průvzdušnosti obálky budov pro uvedené typy obvodových stěn jsou v grafu na obr. 15, na kterém je patrné, že nejnižší hodnoty jsou dosahovány u objektů se ztraceným bedněním z EPS tvarovek.

Obr. 14 – Podíl jednotlivých typů zmonolitněných stěn

Obr. 15 – Hodnota n50 podle materiálu zmonolitněných stěn

Konstrukční systémy střech (stropů)
Střechy měřených objektů lze podle stavebního systému rozdělit na:

• polomontované zmonolitněné,
• monolitické železobetonové konstrukce,
• dřevěné konstrukce,
• ocelové konstrukce.

Zmonolitněné nebo monolitické konstrukce střech nebo stropů (podíl 19 %) jsou kvalitním vzduchotěsnicím prvkem, který bývá narušen zpravidla jen nevhodně opracovanými prostupy. U objektů, které mají železobetonový strop je evidována průměrná hodnota celkové průvzdušnosti obálky budovy n₅₀ = 0,8 [h^-1]. Objektů s ocelovou střechou bylo změřeno menší množství v řádu jednotek kusů a z hlediska konstrukčního uspořádání byly obdobné jako u dřevěných střech. Podíl objektů s dřevěnou nosnou konstrukcí střechy tvoří 79 % z celkového počtu měření a průměrná hodnota celkové průvzdušnosti obálky těchto budov je n₅₀ = 1,09 [h^-1].

Rozdělení objektů podle vzduchotěsnicí vrstvy střechy s dřevěnou nosnou konstrukcí ukazuje, že nejlepších výsledků je dosaženo u budov se vzduchotěsnicí vrstvou střechy z desek na bázi dřeva, což jsou nejčastěji OSB desky. Typickou netěsností u střešních konstrukcí jsou nekvalitně provedené vzájemné spoje fólií, napojení na přilehlé konstrukce a napojení na prostupující konstrukce (příklad netěsného stropu podkroví je na obr. 16.

Obr. 16 – Pohled na netěsnou konstrukci SDK podhledu s parotěsnicí fólií

U nadkrokevních systémů střech je typickou netěsností prostupující nosný prvek směrem k exteriéru (krokev, bednění u štítové stěny). Příklad této netěsnosti je uveden na obr. 17.

Obr. 17 – Pohled na netěsné napojení záklopu střechy (nadkrokevní systém) na štítovou stěnu

Vzduchotěsnicí vrstvy dřevostaveb

Posledním rozborem je rozdělení výsledků měření celkové průvzdušnosti obálky budov podle typu vzduchotěsnicí vrstvy obvodových stěn a střech (stropů) u dřevostaveb. Vzduchotěsnicí vrstvy jsou tvořeny:

• fóliemi,
• asfaltovými pásy,
• deskami (OSB desky nebo masivní dřevěné panely).

Nejlepších hodnot je průměrně dosahováno u objektů, kde byla kombinace vzduchotěsnicí vrstvy (obr. 18):

• deska (stěna)/ asfaltový pás (střecha),
• fólie (stěna) / deska (střecha).

Tato měření jsou bohužel ve sledovaném období zastoupena v malé četnosti (obr. 18). Mnohem zásadnější jsou tedy výsledky ostatních skupin. Jako optimální řešení vzduchotěsnicí vrstvy u dřevostavby vychází z ostatních typů kombinací jednoznačně nejlépe varianta deska/deska (nejčastěji OSB s přelepenými spoji (obr. 19). Základním předpokladem je však použití vhodného typu OSB desek, u kterých výrobce deklaruje vhodnost použití jako vzduchotěsnicí vrstvy pro obvodové konstrukce staveb.

Obr. 18 – Podíl podle typu vzduchotěsnicí vrstvy stěny/střechy u dřevostaveb

Obr. 19 – Hodnota n₅₀ podle vzduchotěsnicí vrstvy stěny/střechy u dřevostaveb

Závěr

Z uvedené analýzy měření vzduchotěsnosti staveb vyplývá, že vyšší míry vzduchotěsnosti obálky budov bývá průměrně dosaženo při použití zmonolitněné konstrukce obvodových stěn, vápenopískových a pórobetonových bloků opatřených omítkou a deskového materiálu (zpravidla OSB desky). Z hlediska vzduchotěsnosti jsou rizikovým materiálem zdiva keramické dutinové bloky, které jsou velmi citlivé zejména na provádění prostupů a drážek.

Problematické jsou také fólie u lehkých obvodových konstrukcí. Vyžadují velmi vysokou kvalitu provedení, vhodnou materiálovou základnu jak pro vlastní spojování fólií, tak i pro připojování k přilehlým konstrukcím. Zároveň jsou nejvíce náchylné na poškození v průběhu výstavby, vyžadují pevný podklad v místě spojů a ideálně také mechanickou stabilizaci spojů pro zajištění jejich dlouhodobé spolehlivosti. Už ve fázi projektování budov by se měl brát zřetel na možnosti zajištění vzduchotěsnosti obálky budovy. Stavební řešení musí umožňovat maximální možnou míru spojitosti, proveditelnosti a dlouhodobé životnosti vzduchotěsnicích vrstev.

PODKLADY

[1] Archiv měření spol. DEKPROJEKT s.r.o.

[2] ČSN 73 0540-2:2011 Tepelná ochrana budov – Část 2: Požadavky

[3] ČSN EN 13187 (73 0560) Tepelné chování budov – Kvalitativní určení tepelných nepravidelností v pláštích budov – infračervená metoda

[4] ČSN EN 13829 (73 0577) Tepelné chování budov – stanovení průvzdušnosti – Tlaková metoda

[5] Pešta J., Tesař D., Zwiener V.: Diagnostika staveb – Hydroizolace, termografie, blower-door test, akustika
DEK a.s., 2014, 124 s., ISBN 978-80-87215-15-9

[6] ZWIENER, V., MARTIŠ, L., MATIČKA, J.: Problematika vzduchotěsnosti velkoobjemových prostorů ve vztahu k hodnocení metodikou BREEAM
DEKTIME SBORNÍK 2015, s. 99-106, DEK a.s., Praha 2015, ISSN 1802-4009

[7] SKŘIPSKÝ, J., ZWIENER, V.: Vzduchotěsnost dřevostaveb v souvislostech
DEKTIME 02/2010, s. 16-22, DEK a.s., Praha 2010, ISSN 1802-4009.