Blower Door test při měření staveb s lehkou obvodovou konstrukcí

2007
Ing. Viktor Zwiener, Ph.D., Ing. Vladimír Vymětalík

V článku „Měření těsnosti budov metodou tlakového spádu Blower Door test [1]“ jsou uvedeny základní legislativní požadavky a popsána metodika měření. V tomto článku bychom Vás rádi seznámili s jedním měřením průvzdušnosti rodinného domu dle metodiky uvedené v ČSN EN 13829. Protože se měření uskutečnilo ještě v zimě, byla při odhalování netěsností použita vedle anemometru také termovizní kamera.

ZÁKLADNÍ INFORMACE O OBJEKTU

Předmětem měření je tvarově zajímavá dřevostavba přízemního rodinného domu (obr. 01), která stojí nedaleko Brna. Střecha je rozdělena na čtyři samostatné pultové části (obr. 02 a 03). Hlavní vstup do domu se nachází v severní části. Na jižní a západní stěně jsou velká francouzská okna, ze severu jsou menší okna, východní fasáda je zcela bez oken. Větrání je navržené jako přirozené a vytápění budou zajišťovat radiátory lokálně doplněné podlahovým vytápěním.

Obr. 01 – Jižní pohled

Obr. 02 – Skládaná pálená krytina na střeše

Obr. 03 – Severozápadní pohled

Hlavní nosné konstrukce tvoří dřevěné prvky. Skladby stěny, střechy a podlahy jsou následující (od interiéru):

Stěna

• vnitřní obklad ze sádrokartonových desek (v době měření nebyl ještě na některých stěnách namontován)
• kovový rošt (někde nebyl použit, někde je jednosměrný a někde obousměrný)
• parozábrana z fólie lehkého typu
• dřevěné bednění (OSB deska)
• nosná konstrukce z dřevěných prvků vyplněná tepelnou izolací z minerálních vláken
• dřevěné bednění (OSB deska)
• vnější kontaktní zateplovací systém (ETICS)

Střecha

• vnitřní obklad ze sádrokartonových desek (v době měření nebyl ještě namontován)
• parozábrana z fólie lehkého typu
• krokve, mezi krokvemi tepelná izolace z minerálních vláken
• dřevěné bednění (OSB desky)
• pojistná hydroizolace z fólie lehkého typu
• kontralatě a latě
• skládaná pálená krytina

Podlaha

• nášlapná vrstva dle místnosti
• anhydritový potěr
• tepelná izolace z EPS
• asfaltová hydroizolace
• podkladní beton

Střechou prochází tři světlovody (obr. 04 a 05), které slouží k osvětlení chodby a kuchyně. U stěn si byl projektant vědom možnosti porušení parozábrany při instalaci vnitřních rozvodů, a proto ji umístil do chráněné polohy, tzn. že mezi vnitřním obkladem ze sádrokartonových desek a parozábranou je kovový rošt, v jehož rovině jsou všechny rozvody taženy. U střechy je použita skladba s tepelnou izolací mezi krokvemi a s parozábranou a pojistnou hydroizolací z fólie lehkého typu. Z praxe a rovněž z našich termovizních měření (viz např. [10]) víme, že takové skladby mohou být problematické z hlediska správného vzduchotěsného provedení. Vhodným členěním domu ale projektant získal 4 pultové střechy s minimem složitých detailů a prostupů. Střechou prostupují pouze světlovody.

Obr. 04 – Pro osvětlení chodby je použit světlovod

Obr. 05 – Pohled do chodby, uprostřed obrázku je patrný druhý světlovod pro osvětlení chodby

Celý dům tvoří jednu větranou zónu. Pro stanovení intenzity výměny vzduchu při tlakovém rozdílu 50 Pa mezi interiérem a exteriérem budovy je třeba znát vnitřní objem domu ohraničený všemi vzduchotěsnicími konstrukcemi, tj. parozábranou na stěnách a stropě a železobetonovou podlahovou deskou. Pro přibližné stanovení plochy netěsností je důležité znát celkovou plochu obálky budovy. Hodnoty jsou následující: 

• vnitřní objem 710 m³
• čistá plocha podlaží 210 m²
• plocha obálky budovy 590 m²

PŘÍPRAVA OBJEKTU PŘED MĚŘENÍM

Měřením se má prokázat těsnost obálky budovy. Aby bylo možné případné netěsnosti ještě opravit, bylo měření provedeno před zakrytím většiny plochy parozábrany (obr. 04 a 05), pouze v koupelně a některých pokojích již byly parozábrany zakryty sádrokartonovými deskami. Před zkouškou jsme utěsnili všechny otvory, které nemají ovlivnit měření, především se jednalo o všechny rozvody vody a kanalizaci. Původně jsme měli obavy o dostatečnou těsnost světlovodů, neboť jsme se při měřeních s těmito konstrukcemi dosud nesetkali. Těsnost světlovodů jsme se rozhodli ověřit měřením proudění vzduchu anemometrem až při samotném testu (viz dále). 

INSTALACE ZAŘÍZENÍ PRO BLOWER-DOOR TEST

Vzhledem k tomu, že se jedná o poměrně malý objekt o malém vnitřním objemu a přepokládali jsme větší míru těsnosti, postačilo pro měření nainstalovat pouze jeden ventilátor o maximálním objemovém toku 9 000 m³/h. Pro instalaci lze použít jak vstupní dveře do objektu (v tomto případě byly k dispozici hlavní vstupní dveře nebo boční dveře do koupelny), tak také okna. Po důkladném prohlédnutí profilů dveří a oken jsme se rozhodli použít hlavních vstupních dveří. Výhodou rovněž bylo, že jsou dveře umístěny v závětří severní stěny a při měření jsou daleko méně ovlivňována tlaková čidla větrem, něž by tomu bylo u zcela rovné fasády. Průběh instalace zařízení do vstupních dveří je na obr. 06 až 09.

Obr. 06 – Sestavení rámu

Obr. 07 – Vyměření rámu ve vstupních dveřích

Obr. 08 – Osazení plachty ventilátoru a řídicí jednotky

Obr. 09 – Dodatečné utěsnění rámu s plachtou

SNÍMÁNÍ KONSTRUKCÍ V INTERIÉRU TERMOVIZNÍ KAMEROU

Protože byl rozdíl teplot mezi interiérem a exteriérem větší než 5 °C, mohli jsem pro nalezení případných netěsností použít termovizní kameru. Před vlastním spuštěním ventilátoru jsme proto většinu konstrukcí v interiéru nasnímali (obr. 10 a termogramy B na obr. 12 až 17). Okrajové podmínky při měření byly následující:

• teplota vzduchu v exteriéru: 9,6 °C
• relativní vlhkost vzduchu v exteriéru: 80,5%
• teplota vzduchu v interiéru: 18,5 °C
• relativní vlhkost vzduchu v interiéru: 46,5 %
• atmosférický tlak: 980,5 hPa

Obr. 10 – Měření povrchových teplot konstrukcí v interiéru termovizní kamerou

Obr. 11 – Měření rychlosti proudění vzduchu anemometrem ve světlovodu v kuchyni

PRVNÍ SÉRIE MĚŘENÍ TĚSNOSTI

Před samotným měřením jsme spustili ventilátor a vyzkoušeli nastavený rozsah. Současně jsme anemometrem zjistili rychlost proudění vzduchu ve světlovodech (obr. 11). Měření ukázalo, že naše prvotní obavy o jejich těsnost byly liché a všechny světlovody byly dostatečně těsné.

Následně jsme provedli první sérii měření, vždy dvakrát při podtlaku a dvakrát při přetlaku v interiéru. Závislost objemového toku na tlakovém rozdílu je uveden na obr. 20. Střední hodnotu objemového toku 2 590 m³/h při 50 Pa podle grafu vydělíme objemem domu 710 m³, čímž získáme násobnost výměny vzduchu 3,7 h^-1 ±8,3 % (přesnost výpočtu stanovuje řídicí software dodaný k Blower Door test zařízení). Uvedená hodnota splňuje doporučenou hodnotu v ČR pro budovy s přirozeným větráním, ale pokud bychom byli v Německu nebo Rakousku, tak by hodnota požadovaná tamními předpisy nebyla splněna a prováděcí firma by musela vše řešit dodatečným utěsněním. Řídicí software k Blower-door test zařízení navíc stanovuje také přibližnou plochu netěsností, která v tomto případě byla cca 1 300 cm².

Samozřejmě nás zajímalo, kde se netěsnosti, které mají rozhodující vliv na těsnot celého objektu, nacházejí. Celé měření trvalo přibližně 20 minut, což je pro propsání případných netěsností málo, a proto jsme dalších 20 minut udržovali v interiéru podtlak cca 50 Pa. Následovalo opět měření konstrukcí v interiéru termovizní kamerou (termogramy C na obr. 12 až 19).

Obr. 12 – Horní část francouzského okna v obývacím pokoji, patrná je pouze malá netěsnost v připojovací spáře okna

Obr. 13 – Dolní část francouzského okna v obývacím pokoji, patrné jsou výrazné netěsnosti v připojovacíí spáře okna, které odpovídají připojovacím kotvám

Obr. 14 – Styk podlahy a obvodové stěny v pracovně, kde se nacházela výrazná netěsnost

Obr. 15 – „T“ styk obvodové stěny (vlevo) a příčky (vpravo), nejvýraznější netěsnost v celém objektu, na fotografii kontrola proudění vzduchu anemometrem

Obr. 16 – Okno v jednom z pokojů, patrné jsou netěsnosti v přechodu obvodové stěny na šikmý podhled a netěsnosti způsobené procházejícími dráty v připojovací spáře okna

Obr. 17 – Příčka mezi pokojem pro hosty, netěsnosti se tepelně propisují již při přirozeném tlakovém rozdílu

UTĚSNĚNÍ NETĚSNÝCH MÍST A DRUHÁ SÉRIE MĚŘENÍ

Abychom zjistili, jaký vliv mají netěsnosti na celkovou hodnotu n₅₀, rozhodli jsem se nejvýraznější nalezené netěsnosti pokud možno co nejvíce utěsnit. Pro utěsnění jsme používali polyuretanovou pěnu, silikon nebo lepicí pásky. Nebyly utěsněny části parozábrany již zakryté sádrokartonovými deskami, např. obr. 17. Následně jsme zopakovali Blower door test. Výsledky měření jsou opět na obr. 18. Výsledná násobnost výměny vzduchu je 2,0 h^-1 ±8,3 % a plocha netěsností cca 700 cm².

Obr. 20 – Závislost objemového toku na tlakovém rozdílu, hodnoty z prvního měření [podtlak 1 a 2 a přetlak 1 a 2] a z druhého měření [podtlak 3 a 4 a přetlak 3 a 4]

HODNOCENÍ

Z porovnání hodnot n50 při prvním měření (3,7 h^-1) a při druhém měření (2,0 h^-1) je zřejmé, že se dodatečně podařilo utěsnit cca 45 % netěsností. Jaký to má finanční efekt? Především je třeba si uvědomit, že tlakový rozdíl 50 Pa je značně velký a v praxi nastává zřídka, pouze při nejsilnějších vichřicích a orkánech. Průměrný tlakový rozdíl se pohybuje přibližně kolem 4 Pa. Násobnost výměny vzduchu při tomto tlakovém rozdílu lze stanovit extrapolací křivky pro střední hodnotu z grafu na obr. 18. Obě hodnoty jsou uvedeny v tab. 01. Pokud tedy známe intenzitu výměny vzduchu a vnitřní objem domu, můžeme vypočítat tepelnou ztrátu netěsnostmi za otopné období a finanční náročnost (tab. 01).

Tab. 01 – Tepelná ztráta netěsnostmi za otopné období a finanční náročnost

Veličina	Značka	Jednotka	Měření
			Před utěsněním	Po utěsnění
násobnost výměny vzduchu při Δp=50 Pa	n50	h-1	3,7	2,0
násobnost výměny vzduchu při Δp=4 Pa	n4	h-1	0,7	0,4
tepelná ztráta netěsnostmi za otopné období1)	Qv	GJ	54,2	31,0
finančně2)	-	Kč	21 678	12 387
Rozdíl				9 291
1) Qv = V . n4 . 0,34 . (tis - tes) . D . H . 3,6 V … je objem měřeného prostoru n4 … násobnost výměny vzduchu při Δp = 4 Pa tis … průměrná teplota vzduchu v interiéru za otopné období tes … průměrná teplota vzduchu v exteriéru za otopné období, pro Brno tes = 4 °C D … počet dnů za otopné období, pro Brno D = 232 dnů H … počet hodin za 1 den, H = 24 hod 2) uvažováno 400,– Kč za 1 GJ

Z tabulky je patrné, že finanční úspora díky dodatečnému utěsnění je pro tento dům cca 9 300,– Kč za rok. Pokud se oprostíme od finančních úvah, mohou netěsnosti významně ovlivnit tepelné ztráty, povrchové teploty, vlhkostní režim skladeb a vzduchovou neprůzvučnost. Tedy kromě tepelnětechnických vlastností ovlivňují také akustické vlastnosti budov. U tepelných ztrát se jedná o nadměrnou filtraci vzduchu, kdy je třeba ohřívat i vzduch, který projde netěsnostmi do objektu, nebo naopak, kdy ohřátý vzduch nekontrolovatelně z místnosti uniká. Pokud přijde teplý vzduch z interiéru do styku s chladnou konstrukcí, může docházet k povrchové kondenzaci, což vede k vlhkostním problémům někdy doprovázeným růstem plísní na povrchu konstrukcí. Oprava a sanace takových detailů může být ve finále nákladnější než kontrola správnosti provedení vzduchotěsnicích vrstev v průběhu jejich provádění.

REKAPITULACE

Na základě provedeného měření lze konstatovat:

• Již při první sérii měření byla naměřena hodnota intenzity výměny vzduchu při tlakovém rozdílu 50 Pa, která splňuje doporučené hodnoty v ČR pro objekty s přirozeným větráním.
• V ČR doporučená hodnota násobnosti výměny vzduchu 4,5 h^-1 pro domy s přirozeným větráním je poměrně vysoká a i běžnými konstrukcemi ji lze splnit. Lze předpokládat, že v budoucnu bude hodnota snížena na 3,0 h^-1, nebo i níže, jako je to např. v Německu nebo Rakousku. Již nyní ale obdobné přísnější hodnoty mohou být stanoveny ve smlouvě.
• Prováděcí firmě se nepodařilo provést všechny detaily dostatečně vzduchotěsně. Svědčí to o její nedůslednosti.
• Termovizní kamerou a anemometrem byla nalezena netěsná místa, která měla významný vliv na těsnost objektu. Jejich částečným utěsněním se snížila při druhém měření intenzita výměny vzduchu při tlakovém rozdílu 50 Pa o 45 %. Finančně se jedná o částku cca 9 300,- Kč ročně.
• Při dodatečném utěsnění nebylo možné utěsnit všechna místa, protože některé části parozábrany již byly zakryté sádrokartonovými deskami, tzn. netěsnosti se projevily pouze ve spárách mezi sádrokartonovými deskami, což ale nemusí přesně odpovídat jejich umístění.
• Utěsněním jsme snížili rizika kondenzace uvnitř skladby a růstu plísní na vnitřním povrchu konstrukce.
• Investorovi bylo doporučeno provést ještě jedno měření po finálním zakrytí parozábran a dokončení všech povrchových úprav. Toto měření dosud neproběhlo.

ZÁVĚR

Před zakrytím parozábrany a po úplném dokončení konstrukcí je u lehkých obvodových konstrukcí s tepelnou izolací mezi dřevěnými prvky nezbytně nutné se o kvalitě izolatérských prací exaktně přesvědčit. Vhodnou metodou je Blower door test kombinovaný s dalšími diagnostickými prostředky. Zjištěné netěsnosti lze lokalizovat a dodatečně utěsnit. 

PODKLADY

[1] Vyhláška Ministerstva pro místní rozvoj 137/1998 Sb. „O obecných technických požadavcích na výstavbu“
[2] ČSN 73 0540-2:2007 Tepelná ochrana budov – Část 2: Požadavky
[3] ČSN EN 13187:1999 (73 0560) Tepelné chování budov – Kvalitativní určení tepelných nepravidelností v pláštích budov – Infračervená metoda
[4] ČSN EN 13829:2001 (73 0577) Tepelné chování budov – Stanovení průvzdušnosti budov – Tlaková metoda
[5] STN 73 0540-2:2002 Tepelnotechnické vlastnosti stavebných konštrukcií a budov – Tepelná ochrana budov – Čast 2: Funkčné požiadavky
[6] STN EN 13829:2001 Tepelnotechnické vlastnosti budov – Stanovenie vzduchovej priepustnosti budov – Metóda pretlaku pomocou ventilátora
[7] DIN 4108-7:2001 Wärmeschutz und Energie-Einsparung in Gebäuden – Teil 7: Luftdichtheit von Gebäuden, Anforderungen, Planungsund Ausführungsempfehlungen sowie -beispiele
[8] ÖNORM B 8110-1 Wärmeschutz im Hochbau – Teil 1: Anforderungen an den Wärmeschutz und Deklaration des Wärmeschutzes von Gebäuden/ Gebäudeteilen
[9] Zwiener V.: Měření těsnosti budov metodou tlakového spádu (Blower-door test) Dektime, č. 05-06/2006, str. 62-65
[10] Zdeněk L.: Porovnání skladby střechy s tepelnou izolací mezi krokvemi a skladby TOPDEK z hlediska stavební fyziky s využitím termovizní kamery Dektime, č. 05-06/2006, str. 56-61