Vliv výměny oken v panelovém domě na sledované parametry vnitřního prostředí v souvislosti s výměnou vzduchu v obytném prostoru

2017
Ing. Viktor Zwiener, Ph.D., Ing. Vladimír Vymětalík

Jeden z hlavních prvků regenerace panelových domů je výměna starých dosluhujících oken za okna nová s lepšími tepelnětechnickými vlastnostmi a s možností regulace větrání. Toto opatření je důležité vnímat v širších souvislostech, a to nejen z hlediska energetiky, ale také z hlediska hygienických požadavků.

1. Cíl měření

Cíle měření byly následující:

• stanovení těsnosti bytu v provozním stavu před výměnou oken
• stanovení těsnosti bytu v provozním stavu po výměně oken a na základě porovnání s naměřenými hodnotami před výměnou oken stanovení změny stavu
• stanovení těsnosti připojovacích spár oken jako kontrola správného osazení oken prováděcí firmou
• stanovení vlivu větracích klapek nebo prořezaného těsnění oken na celkovou těsnost bytu

V průběhu měření potom byly stanoveny dílčí cíle, které jsou rozvedeny dále. Schéma měřeného bytu je na obr. 02. Byt se nachází v 7. NP (poslední nadzemní podlaží) a tvoří jej jedna vytápěná, resp. větraná zóna. Obvodové stěny ani střecha ještě nebyly v době měření zatepleny.

2. SLEDOVANÉ PARAMETRY SOUVISEJÍCÍ S VÝMĚNOU VZDUCHU V PROSTORU

ČSN 73 0540-2 doporučuje a rovněž požaduje splnění některých hodnot z hlediska výměny vzduchu v prostoru. Dále jsou vypsány hodnoty, které nesouvisí pouze s energetikou, ale také s hygienickými požadavky pro obývaný prostor. Závěrem je uvedena i požadovaná hodnota výměny vzduchu v souvislosti s prostorem, kde je umístěn plynový spotřebič.

2.1. Doporučená hodnota celkové intenzity výměny vzduchu dle ČSN 73 0540-2

Celková průvzdušnost obálky budovy nebo její ucelené části se ověřuje celkovou intenzitou výměny vzduchu n₅₀ při tlakovém rozdílu 50 Pa mezi interiérem a exteriérem. Měření se provádí podle ČSN EN ISO 13829. Pro budovy (prostory) s přirozeným větráním se doporučuje splnění hodnoty n₅₀ ≤ 4,5 h^-1.

2.2. Požadovaná hodnota spárové průvzdušnosti funkčních spár dle ČSN 73 0540-2

Součinitel spárové průvzdušnosti funkčních spár výplní otvorů, stanovený podle ČSN 73 0540-3, musí být u výplní otvorů a lehkých obvodových plášťů i_LV ≤ 0,30×10^-4 (m3/(s·m·Pa^0,67)). Hodnota platí pro funkční spáry výplní otvorů umístěné ve výšce od 20 m do 30 m včetně.

2.3. Doporučená intenzita výměny vzduchu v neužívané místnosti dle ČSN 73 0540-2

V době, kdy místnost není užívána, se doporučuje nejnižší intenzita výměny vzduchu v místnosti n_min = 0,1 h^-1 při přirozeném tlakovém rozdílu 4 Pa mezi interiérem a exteriérem.

2.4. Požadovaná intenzita výměny vzduchu v užívané místnosti dle ČSN 73 0540-2

V době, kdy místnost je užívána, se požaduje intenzita výměny vzduchu v místnosti při přirozeném  tlakovém rozdílu mezi interiérem a exteriérem taková, aby splňovala při zimních návrhových podmínkách:

n_N < n < 1,5 n_N

kde n_N [h^-1] je požadovaná intenzita výměny vzduchu v užívané místnosti při přirozeném tlakovém rozdílu mezi interiérem a exteriérem přepočítaná z minimálních množství potřebného čerstvého vzduchu. Pro obytné a obdobné budovy leží požadovaná intenzita výměny vzduchu, přepočítaná z minimálních množství potřebného čerstvého vzduchu, obvykle mezi hodnotami n_N = 0,3 h^-1 až n_N = 0,6 h^-1. Zajišťuje se občasným otevíráním oken uživatelem budovy, doplňkovými větracími prvky a průvzdušností funkčních spár výplní otvorů.

2.5. Požadovaná intenzita výměny vzduchu v místnosti s plynovým spotřebičem dle TPG G 704 01

Pokud se v panelových domech používá plyn, obvykle se spaluje v plynových spotřebičích typu A, které odebírají vzduch z prostoru, ve kterém jsou umístěny, a produkty spalování jsou odváděny do téže místnosti.

Nejmenší požadovaný objem místnosti pro bytové jednotky s více obytnými místnostmi je 20 m³ (platí pro plynové sporáky s plynovou nebo elektrickou troubou nebo vestavnou jednotku s oddělenou varnou deskou a plynovou troubou). Pokud je nad spotřebičem instalováno odvětrávací zařízení (např. digestoř), snižuje se požadavek na nejmenší objem místnosti o 25 %.

Místnost se spotřebiči v provedení A má mít při přirozeném tlakovém rozdílu 4 Pa výměnu vzduchu alespoň n = 1,0 h^-1, a to i při zavřených oknech a dveřích. U místnosti o objemu odpovídajícímu alespoň 1,5 násobku nejmenšího požadovaného objemu je dostačující výměna vzduchu n = 0,8 h^-1.

3. METODIKA MĚŘENÍ

V ČSN EN 13829 se podle účelu měření rozlišují dvě metody měření.

• Metodou A se provádí měření budovy nebo prostoru v provozním stavu s tím, že se před měřením neprovádí žádná opatření, která by zlepšovala těsnost oproti běžně používanému stavu.
• Metodou B se provádí měření obálky budovy nebo prostoru s tím, že se před měřením uzavřou a utěsní všechny otvory, které nemají ovlivnit výsledky měření. Obvykle se jedná o ventilátory, digestoře, komíny, sifony, prostupy do instalačních šachet apod.

4. MĚŘENÍ BLOWER-DOOR TEST PŘED VÝMĚNOU OKEN

Při měření byly použity obě metody, protože cílem nebylo pouze zjištění hodnoty celkové intenzity výměny vzduchu v provozním stavu při tlakovém rozdílu 50 Pa, ale také zjištění vlivu jednotlivých míst, kde dochází k proudění vzduchu mezi interiérem a exteriérem, na celkovou průvzdušnost měřeného prostoru (jedná se např. o instalační šachty).

Měřen byl celý byt, tedy jedna vytápěná a větraná zóna. Zařízení blower-door test bylo umístěno ve vstupních dveřích obr. 03. Měření těsnosti bytu jsme provedli v několika fázích před a po výměně oken. Každá fáze byla provedena při přetlaku a podtlaku v interiéru. V jednotlivých fázích byly postupně utěsňovány: instalační šachta, ventilační otvory v koupelně a na WC (obr. 04 a 05), stropní světla v koupelně (obr. 05) funkční spáry oken (obr. 06) připojovací spáry oken (obr. 07) Obr 03 – Zařízení blower-door test osazené ve vstupních dveří bytu

Obr. 04 – Měření průvzdušnosti ventilačních otvorů anemometrem	Obr. 05 – Ventilační otvor a stropní světlo v koupelně utěsněné lepicí páskou
Obr. 06 – Přelepené funkční spáry okna	Obr. 07 – Přelepené funkční a připojovací spáry okna

Všechny naměřené hodnoty jsou uvedeny v tab. 01.

Tab. 01 – Výsledky měření

Pro hledání netěsností byly použity při konstantním podtlaku v interiéru cca 50 Pa anemometr společně s termovizní kamerou (obr. 08 až 10). Měření bylo prováděno v létě, kdy byla teplota vzduchu v exteriéru vyšší než teplota vzduchu v bytě. Proto jsou povrchové teploty netěsností vyšší než povrchové teploty okolních konstrukcí.

Obr. 08 – Neutěsněná instalační šachta (foto, přirozený tlakový rozdíl, podtlak)
Obr. 09 – Okno v ložnici (foto, přirozený tlakový rozdíl, podtlak)
Obr. 10 – Lodžiové dveře (foto, přirozený tlakový rozdíl, podtlak)

5. VÝMĚNA OKEN

Prvním z kroků regenerace bytového domu byla výměna starých oken za nová plastová okna s lepšími tepelnětechnickými vlastnostmi a s regulací větrání. Výměna oken proběhla do týdne po prvním měření. Při montáži oken byl použit systém dvou těsnicích pásek (obr. 11) v připojovacích spárách, parotěsnicí z interiérové strany a difúzně otevřené z exteriérové strany. Z hlediska energetických úspor jde o velmi účinné opatření, ale z hlediska hygienické výměny vzduchu mohou v případě pasivního přístupu uživatele k režimu větrání nastat problémy. V dnešní době, kdy se energie na vytápění stále zdražují, je obvyklé, že uživatelé bytů v rámci úspory energie netopí a současně ani nevětrají. Důsledky takového chování jsou zvýšení relativní vlhkosti vzduchu, výskyt povrchové kondenzace a růst plísní na vnitřním povrchu konstrukcí.

Zástupci bytového družstva se pokoušeli zajistit užitnost bytu i v případě, že uživatelé nebudou větrat. Proto přistoupili na doporučení dodavatele oken a nechali v pokojích a kuchyni, resp. ložnici, prořezat těsnění ve funkční spáře oken, resp. nainstalovat do funkční spáry okna větrací klapky (obr. 12). Cílem bylo zajistit minimální výměnu vzduchu v nevětraném nebo nevyužívaném prostoru. Měření průvzdušnosti mělo ukázat, do jaké míry je toto opatření účinné.

Obr. 11 – Utěsňovací pásky připojovací spáry okna	Obr. 12 – Větrací klapky v okně lodžie

6. MĚŘENÍ BLOWER-DOOR TEST PO VÝMĚNĚ OKEN

Po výměně oken jsme provedli stejné fáze měření jako před výměnou, navíc doplněné o měření s utěsněnou větrací klapkou v ložnici a utěsněnými prořezy v oknech. Výsledky všech měření jsou uvedeny v tab 01.

Správnost nastavení polohy křídla okna na rám okna a správnost vyplnění připojovací spáry PUR pěnou je možné zjistit termovizní kamerou při minimálním rozdílu teplot vzduchu mezi interiérem a exteriérem 5 °C. Tato zakázka probíhala v létě, což neumožňuje použití termovizní kamery pro plnohodnotné hodnocení konstrukce. Se zastupiteli družstva je dohodnuto ještě jedno měření náhodně vyhraného bytu.

7. HODNOCENÍ MĚŘENÍ TĚSNOSTI PROSTORU

7.1. Intenzita výměny vzduchu n₅₀ při tlakovém rozdílu 50 pa

Před výměnou oken

Intenzita výměny vzduchu v provozním stavu n₅₀ = 5,5 h^-1 (měření 1) nesplňuje doporučenou hodnotu celkové intenzity výměny vzduchu dle ČSN 73 0540-2.

Intenzita výměny vzduchu po zalepení instalační šachty, ventilačních otvorů a světel v koupelně n₅₀ = 5,1 h^-1 (měření 2) nesplňuje doporučenou hodnotu celkové intenzity výměny vzduchu dle ČSN 73 0540-2. Po dodatečném zalepení funkčních spár oken se hodnota snížila na n₅₀ = 1,7 h^-1 (měření 3). Na základě porovnání obou hodnot lze konstatovat, že funkční spáry původních oken mají rozhodující negativní vliv na celkovou těsnost bytu.

Intenzita výměny vzduchu po zalepení instalační šachty, ventilačních otvorů, světel v koupelně a funkčních spár oken je n₅₀ = 1,7 h^-1 (měření 3). Po dodatečném zalepení připojovacích spár oken se hodnota snížila na n₅₀ = 1,4 h^-1 (měření 4). Rozdíl Δn₅₀ = 0,3 h^-1 ukazuje, že připojovací spáry mají negativní vliv na celkovou intenzitu výměny vzduchu.

Po výměně oken

Intenzita výměny vzduchu v provozním stavu n₅₀ = 1,1 h^-1 (měření 5) splňuje jak doporučenou hodnotu pro objekty s přirozeným větráním (4,5 h^-1), tak také pro prostory s nuceným větráním (1,5 h^-1), viz [7]. Výměnou oken tedy došlo k výraznému zlepšení těsnosti bytu.

Intenzita výměny vzduchu po zalepení instalační šachty, ventilačních otvorů a světel v koupelně je n₅₀ = 0,36 h^-1 (měření 6). Po dodatečném zalepení funkčních spár oken se hodnota snížila na n₅₀ = 0,34 h^-1 (měření 7). Na základě porovnání obou hodnot lze konstatovat, že funkční spáry u nových oken jsou velmi těsné. Mají nepatrný vliv na celkovou intenzitu výměny vzduchu v bytě.

Intenzita výměny vzduchu po zalepení instalační šachty, ventilačních otvorů, světel v koupelně a funkčních spár oken je n₅₀ = 0,34 h^-1 (měření 7). Po dodatečném zalepení připojovacích spár oken se hodnota nezměnila (měření 8). Je zřejmé, že připojovací spáry jsou vzduchotěsné a prováděcí firma je provedla správně.

Intenzita výměny vzduchu při pouze zalepené klapce v ložnici a zalepených prořezech těsnění oken ostatních místností je n₅₀ = 1,0 h^-1 (měření 10). Na základě porovnání s hodnotou intenzity výměny vzduchu v provozním stavu n50 = 1,1 h-1 (měření 5) lze konstatovat, že klapka a prořezy těsnění mají nepatrný vliv na celkovou intenzitu výměny vzduchu v bytě. Takto malý rozdíl obou hodnot při tlakovém rozdílu 50 Pa napovídá, že ventilační klapka a prořezy těsnění oken nezajistí při přirozeném tlakovém rozdílu 4 Pa hygienickou výměnu vzduchu v bytě.

7.2. Intenzita výměny vzduchu n4 při přirozeném tlakovém rozdílu 4 Pa

Pro stanovení hodnoty n₅₀ se obvykle provede deset měření při tlakovém rozdílu mezi interiérem a exteriérem od cca 20 Pa do cca 90 Pa v krocích po 5 Pa až 10 Pa. Naměřenými hodnotami se prokládá regresní přímka. Intenzita výměny vzduchu n₄ při přirozeném tlakovém rozdílu 4 Pa se stanovuje extrapolací na proložené regresní přímce.

Před výměnou oken

Intenzita výměny vzduchu v provozním stavu n₄ = 1,08 h^-1 (měření 1) splňuje dle ČSN 73 0540-2 požadovanou hodnotu intenzity výměny vzduchu v užívané místnosti i doporučenou hodnotu intenzity výměny vzduchu v neužívané místnosti, viz kapitolu „Sledované parametry související s výměnou vzduchu v prostoru“.

Po výměně oken

Intenzita výměny vzduchu v provozním stavu n₄ = 0,22 h^-1 (měření 5) splňuje dle ČSN 73 0540-2 doporučenou hodnotu intenzity výměny vzduchu v neužívané místnosti, ale již nesplňuje požadovanou intenzitu výměny vzduchu v užívané místnosti, viz kapitolu „Sledované parametry související s výměnou vzduchu v prostoru“. To znamená, že míra těsnosti funkční spáry nových oken, která je nutná k dodržení maximální výměny vzduchu při tlakovém rozdílu 50 Pa paradoxně způsobuje, že není splněn požadavek na minimální hygienickou výměnu vzduchu při tlakovém rozdílu 4 Pa, a to ani při proříznutém těsnění. Tento stav může změnit pouze uživatel bytu otevíráním oken. Optimální míru otevírání oken z hlediska hospodaření s energií už ale nelze exaktně předepsat.

7.3. Součinitel spárové průvzdušnosti i_LV

Hodnota součinitele spárové průvzdušnosti okna jako výrobku je garantovaná a za hodnotu je zodpovědný výrobce. Výrobek musí splňovat závazné hodnoty dle ČSN 73 0540-2. Součinitel spárové průvzdušnosti použitých oken bez prořezů je 0,16×10^-4 (m³/ (s·m·Pa^0,67)). Při porovnání plochy funkčních spár okna a plochy prořezů lze předpokládat, že prořezy zvětší součinitel spárové průvzdušnosti natolik, že okno jako výrobek již nebude splňovat požadavek ČSN 73 0540-2, viz kapitolu „2. Sledované parametry související s výměnou vzduchu v prostoru“.

7.4. Intenzita výměny vzduchu v místnosti s plynovým spotřebičem dle TPG G 704 01

Pro posouzení intenzity výměny vzduchu v místnosti s plynovým spotřebičem je rozhodující stav při zavřených oknech a dveřích při přirozeném tlakovém rozdílu 4 Pa. Z důvodu větší těsnosti a malého objemu obývacího pokoje s kuchyňským koutem, na které se požadavek vztahuje, nebylo provedeno měření přímo tohoto prostoru (mimo měřicí rozsah zařízení). Pro úvahu na toto téma lze použít výsledky z měření celého bytu.

Před výměnou oken

Intenzita výměny vzduchu v provozním stavu n₄ = 1,08 h^-1 (měření 1) splňuje požadovanou hodnotu celkové intenzity výměny vzduchu dle TPG G 704 01 pro prostory s plynovým spotřebičem.

Po výměně oken

Intenzita výměny vzduchu v provozním stavu n₄ = 0,22 h^-1 (měření 5) nesplňuje požadovanou hodnotu celkové intenzity výměny vzduchu dle TPG G 704 01 pro prostory s plynovým spotřebičem.

8. ZÁVĚR

Mimo hodnocení změřených čísel v předchozí kapitole lze formulovat navíc ještě následující závěry:

Těsnicí pásky v připojovací spáře okna jsou účinným řešením její těsnosti.

Prořezání těsnění funkční spáry okna jako prostředek ke zvýšení intenzity přirozeného větrání nelze v žádném případě doporučit. Na intenzitu větrání nemá prořezání těsnění prakticky vliv. Prořezáním se pouze poškodí okno, což může znemožnit uplatnění případné reklamace výrobku.

Po výměně oken nelze současně splnit požadavek na maximální intenzitu výměny vzduchu při tlakovém rozdílu 50 Pa a minimální požadovanou hodnotu celkové intenzity výměny vzduchu pro prostory s plynovým spotřebičem.

Stav lze řešit:

• instalací rekuperační jednotky v rámci bytu. To je ovšem finančně velmi náročné a u většiny konstrukčních soustav panelových domů velmi obtížně proveditelné (viz článek "Využití rekupera pro úspory tepla"),
• přechodem na jiný zdroj energie, např. výměnou plynového sporáku za elektrický.

Poděkování

Děkuje SBD Dobětice za vstřícný přístup při měření a poskytnutí potřebných podkladů.

PODKLADY

[1] Vyhláška Ministerstva pro místní rozvoj 137/1998 Sb. „O obecných technických požadavcích na výstavbu“
[2] ČSN 73 0540-2:2007 (73 0540) Tepelná ochrana budov – Část 2: Požadavky
[3] ČSN 73 0540-3:2005 (73 0540) Tepelná ochrana budov – Část 3: Návrhové hodnoty veličin
[4] ČSN EN 13187:1999 (73 0560) Tepelné chování budov – Kvalitativní určení tepelných nepravidelností v pláštích budov – Infračervená metoda
[5] ČSN EN 13829:2001 (73 0577) Tepelné chování budov – Stanovení průvzdušnosti budov – Tlaková metoda
[6] TPG G 704 01:1999 Domovní plynovody – Odběrná plynová zařízení a spotřebiče na plynná paliva v budovách
[7] Zwiener V.: Měření těsnosti budov metodou tlakového spádu (Blower-door test) Dektime, č. 05-06/2006, str. 62-65
[8] Zwiener V., Vymětlík V.: Měření těsnosti obvodového pláště objektu – Metoda, která se vyplatí
[9] Časopis Stavitel, č. 3/2007, str. 41 – 42 Hodnocení měření těsnosti prostoru