Blower door test průvzdušnosti budov - detekční metody

Od nepaměti slouží budovy stavěné člověkem k ochraně proti nepřízni počasí, majetku a soukromí za dodržení komfortu, obvyklého v době užívání. Ke splnění těchto požadavků v současnosti spotřebováváme 40% veškeré energie na Zemi. Tuto značnou spotřebu na uspokojení komfortu bydlení má na svědomí ale pouze 20% bohatších obyvatel Země (OECD), k nimž ČR patří. Výsledkem této naší energetické náročnosti je varovný stav Země a jejího klimatu viz 4.zpráva mezivládního panelu pro klimatickou změnu (IPCC).

Na základě tohoto poznání se stále významnější část poučených investorů pod vedením stále významnější části stavebních odborníků snaží o výstavbu nových a rekonstrukci stávajících domů splňující standard alespoň nízkoenergetických (NED) nebo lépe pasivních domů (PD). V lepším případě, respektujícím varovný stav životního prostředí, volí pro stavbu a její komponenty materiály s nízkou energetickou náročností, z obnovitelných zdrojů a recyklovatelné.

Základními kritérii pro PD je měrná potřeba primární energie < 120 kWh/(m²a).

Tento požadavek zahrnuje i limitní potřebu tepla na vytápění < 15 kWh/(m²a).

Tohoto stavu lze v současnosti dosáhnout řadou konstrukčních a systémových opatření vedoucích k velmi omezenému prostupu tepla obálkou budovy. Jedním z opatření je razantní snížení průvzdušnosti obálky budovy na hodnotu, definovanou výměnou vzduchu za tlakového rozdílu 50 Pa n₅₀ < 0,6 h^-1.

Tento požadavek je veden poznáním, že i ve standardních stavbách ztráta tepla větráním, zpravidla realizovaným nekontrolovanou průvzdušností konstrukce obálky, dosahuje až 40% celkové ztráty tepla.

Pro příklad uvádím obvyklé a požadované hodnoty potřeby tepla na vytápění ve vztahu s průvzdušností.

Z výše uvedeného je zřejmé, že nižší energetická náročnost budov úzce souvisí se vzduchotěsností jak obálky budovy, tak i průchozích technologií.

Zařízení typ Minneapolis BlowerDoor Modell 4 nainstalované ve vstupních dveřích

Každá konstrukce budovy musí tedy obsahovat ve své skladbě vzduchotěsnící vrstvu a spojení výplní stavebních otvorů musí být provedeno vzduchotěsně. Taková vzduchotěsnící vrstva musí probíhat od spodních kontaktních konstrukcí (např. hydroizolace), přes obvodové stěny (např. kompaktní omítka), po střešní konstrukci v celé její ploše (např. parotěsná folie) a tyto zóny musí být vzduchotěsně napojeny. Tento fakt nic nemění na možnosti vystavět obvodové konstrukce a to včetně střešního pláště jako difúzně otevřenou skladbu materiálů dovolující vodním parám procházet konstrukcí bez dosažení rosného bodu. Je tedy nutné chápat rozdíl mezi parotěsností (difúze vodní páry = pomalý proces, rosný bod kontrolován) a vzduchotěsností (konvekční proudění vzduchu netěsnostmi = rychlý transport tepla a vodních par konstrukcí bez kontroly). Transport vlhkosti exfiltrací netěsnými spoji je o několik řádů vyšší než trasport difúzí, která je jako jediná předpokládaná výpočtem.

Je velmi málo parametrů budovy, které je možno ověřit v průběhu stavby a bezprostředně po jejím dokončení. Stanovení průvzdušnosti jako měřítka kvality obálky budovy ale měřit lze. A co více, pomocí měřících a detekčních nástrojů lze odhalit defekty, zviditelnit je pro dokumentaci a tudíž usnadnit jejich odstranění. Pro zařízení a metodu měření průvzdušnosti se v zahraničí užívá název Blower Door, Blower-Door test. Zařízení sestává z velkoprůměrového ventilátoru s proměnným průměrem ústí, proměnným výkonem řízeným buď ručně, nebo automaticky v závislosti na tlakových poměrech v budově, vně budovy a na průchodu ventilátoru. Ventilátorem osazeným v rámu s plachtou ve dveřích popř. okně v obvodové stěně se vyvolá postupně tlakový rozdíl 20-100 Pa a z tlaku na ventilátoru se stanoví průtok vzduchu k jednotlivým tlakovým kroků pro kalibrovanou geometrii ústí ventilátoru.

Metodický postup a technické parametry zařízení stanoví ČSN EN 13 829 Tepelné chování budov - Stanovení průvzdušnosti budov - Tlaková metoda ČSNI 2001. Tato norma stanovuje dvě metody měření průvzdušnosti. Metoda "B" slouží k ověření těsnosti prosté obálky budovy za vyloučení technologických průchodů (kanalizace, vzduchotechnika, kouřovody aj.), které budou v dokončené stavbě uzavřeny svým vlastním způsobem. Provádí se tedy v době, kdy je obálka budovy dokončena ale je možný přístup k hlavní vzduchotěsnící vrstvě, kterou lze v průběhu testu opravit. Pro účely tohoto testu je nutné budovu připravit. Speciálními těsnícími prostředky (zátky, vakové uzávěry, dočasné lep. pásky, folie) uzavřít otvory TZB a vyloučit tak jejich případnou netěsnost z důvodu nedokončenosti. Několikerým vyvoláním tlakového rozdílu srovnatelného s testem dohledat a dotěsnit zjevné defekty a nedodělky. Tato část je časově nejnáročnější a v závislosti na kvalitě stavby může trvat několik hodin.

Folií zaslepená vzduchotechnika pří metodě "B"

Zaslepení otvorů TZB nafukovacími uzávěry při metodě "B"

Metoda "A" je oproti tomu měřením certifikačním, kdy v dokončené a provozované budově se provede měření průvzdušnosti za uzavření technologických zařízení jejich vlastními prostředky (zalití vodních uzávěrů, uzavření komínových tahů, uzavření klapek vzduchotechniky apod.). Z tohoto důvodu musí instalovaná zařízení takové vlastní uzavření umožňovat a to nezávisle na dodávané energii. Není možné při výpadku el. energie ponechat otevřená ústí vzduchotechniky s otvory o průměru 100mm a více v budově, kde jsme s vypětím všech sil vyloučili i daleko menší netěsnosti. Velkým problémem je správné a ovladatelné napojení na potřebný přívod spalovacího vzduchu v topidlech instalovaných v interiéru (krbová kamna a jejich odvozeniny). Ve své podstatě je ale tento test jednodušší a kratší, neboť již nelze mnoho na dokončené stavbě změnit. V obou případech se ale používá stejné zařízení, stejný měřící postup a stejná detekční technika.

Operátor - diagnostik při testu obálky budovy přetlakem

Zařízení Blower door při certifikačním testu "A" podtlakem

Z uvedeného vyplývá, že zdaleka nejdůležitější test je test metodou "B", kdy je možno odvrátit neuspokojivý stav běžnými, doposud používanými stavebními technikami a to na místě a téměř okamžitě. K identifikaci defektů vzduchotěsnící vrstvy a její napojení na části obvodových kostrukcí se užívají různé techniky a zařízení. Identifikace je možná za ustavení tlakového rozdílu při kterém se vyhledává proudění vzduchu při povrchu obálky budovy. Zdaleka nejpoužívanější je vyhledávání netěsností cvičenou dlaní operátora Blower Door.

Ke kvantifikaci průtoků netěsnostmi se s úspěchem používá mikroanemometr s měřícím hrotem o účinném měřeném průřezu do několika mm². Touto metodou lze také stanovit za pomocí definovaného profilu (např. v dělicích dveřích apod.) poměrně přesně průtok vzduchu z jednotlivých částí budovy nebo místností.

Vyhledávání a měření netěsností mikroanemometrem

Generátor inertního dýmu při trasování úniků vzduchu

K lokalizaci cest průniku vzduchu, zvláště v případech, kdy tyto nejsou zřejmé je možno použít trasování pomocí vyvíječe inertního dýmu. Tento způsob má ale svá omezení a není v praxi příliš oblíben.

Za zdaleka nejužitečnější a velmi operativní lze považovat užití termovizní techniky. Jediné omezení užití je nutný teplotní rozdíl mezi exteriérem a interiérem. Zobrazení větší plochy povrchu obálky a její pozorování v čase za ustavení tlakového rozdílu dovoluje identifikaci, částečnou kvantifikaci defektů a to i v místech, kam se operátor dostane jen stěží. Plošná kontrola výrazně snižuje možnost pominutí některých detailů.

Infrakamera s obrazem netěsného prahu s laserovým ukazatelem

Termogram netěsného okna při podtlaku 50 Pa

Termogram trámového styku při podtlaku 50 Pa

Každá konstrukce obvodových stěn, stropních a střešních konstrukcí má svá slabá místa: stěny dřevěných panelů ve svých spojích, stěny z lícového zdiva ve svislých spárách, spojení desek v systému 2x4, příliš složité krovy apod. V každých konstrukcích jsou rizikovými všechny průchody vzduchotěsnící vrstvou jako vzduchotechnika, komíny, odpady a přívody médií. Velmi častými defekty jsou nesprávná napojení vzduchotěsnící vrstvy na rámy oken a dveří nebo pozdější zásahy do této vrstvy při instalaci elektrorozvodů či pozdější úpravy před dokončením stavby.

Provedení správně těsné konstrukce ale přesto je dosažitelný stav. Je ale nutné s tímto stavem počítat již v projektové přípravě. Konstrukcím, které svou složitostí znesnadňují provedení těsné konstrukce, je lépe se vyhnout předem, než předpokládat precizní provedení v realizaci. Nezbytným je vedení stavby takovým způsobem a sledem konstrukcí, aby byla v určitém čase jasně a úplně dokončena obálka budovy, přičemž není dokončeno vnitřní zakrytí vzduchotěsnící vrstvy pro případnou opravu. V takové situaci pak posoudit měřením - Blower Door testem - jak se záměr vzduchotěsnosti zdařil. Každé pozdější řešení je vždy složitější a dražší.

Mít pod kontrolou vzduchotěsnost a transport vlhkosti konstrukcí budovy je nezbytné nejen u nízkoenergetických staveb ale i u staveb, které tyto ambice nemají (ač je to podivné, pořád se takové staví!?). Zvláště u dřevostaveb je důležité nedovolit nekontrolovaný prostup vlhkosti do konstrukce stavby. Zanedbání vzduchotěsnosti nutně povede při provozu budovy ve velmi krátké době k poškození vlhkostí v konstrukčních a izolačních materiálech a to jak snížením tepelného odporu tak později napadením houbami. I mrazové zvětrávání provlhlého minerálního zdiva může mít svůj důvod v nekontrolovaném prostupu vlhkého vzduchu do zdiva netěsnostmi vzduchotěsnící vrstvy. Větrání pobytového prostoru je třeba zajistit zařízením k tomuto účelu určeným a nikoli nekontrolovatelnou průvzdušností konstrukce.

Dalším neméně užitečným užitím techniky Blower door je diagnostika radonové zátěže budov. Úspěšnost vyhledávání netěsností v izolačních konstrukcích proti radonu a z toho vyplývající návrh oprav se nám užitím této techniky výrazně zvýšila. Za sníženého tlaku v uzavřené budově se defekty v těsnosti protiradonové izolaci prozradí neobvyklým zvýšením objemové aktivity radonu v místech vstupu do interiéru nad úroveň obvyklou ve stavebních materiálech. Tím je zpravidla odhalen prostup defektem a usnadní se tak jeho oprava.

Z uvedeného je zřejmé, že užití techniky a metody Blower door je významným příspěvkem k ověřování kvality staveb. A to jak v průběhu stavby pro průběžné ověření stavebním dozorem, projektantem či stavební organizací, tak při převzetí stavby investorem. Certifikace kvality těsnosti pak bude důležitým prvkem k celkovému hodnocení energetické náročnosti budovy. Již první roky užití této ověřovací techniky ukazují, že řízená a kontrolovaná kvalita těsnosti budov se významně podílí na celkové kvalitě a úspornosti budov.

Sledujte proto, prosím, novinky v užití techniky Blower Door na stránkách autora článku www.radion.cz a www.blowerdoortest.cz.