Reklama

Horkovzdušná sanace krovu Horního kostela

18.4.2011

Ing. Jan Štěpánek, Thermo Sanace s.r.o.

Recenzovaný

Provádění horkovzdušné sanace dřevěných konstrukcí napadených dřevokazným hmyzem je účinná a ekologická metoda hubení biologických škůdců napadajících dřevo známá především v západních částech Evropy. V případech historických krovů a konstrukcí je tzv. termosanace nejvhodnější účinná a nedestruktivní likvidace dřevokazného hmyzu.

Reklama

1) Cíl práce

Úkolem projektu bylo, dle zadání a požadavku Objednatele (Farního sboru) provedení horkovzdušné sanace krovu a klenutého bedněného stropu Horního kostela ve Velké Lhotě u Dačic, okr. Jindřichův Hradec. Metoda horkovzdušné sanace historického krovu, napadnutého dřevokazným hmyzem tesaříkem krovovým (Hylotrupes bajulus), byla zvolena vzhledem k památkovému charakteru objektu, nulovým mechanickým zásahům do původní dřevěné konstrukce krovu kostela a v porovnání s ostatními metodami i k nižším ekonomickým nárokům. Příspěvek analyzuje přípravu a vlastní postup horkovzdušné sanace krovu památkově chráněného objektu tzv. Horního kostela ve Velké Lhotě u Dačic, včetně dodatečného preventivního chemického ošetření zájmové konstrukce.

Horkovzdušná sanace dřevěných konstrukcí napadených dřevokazným hmyzem (červotoč, tesařík), zkráceně termosanace, funguje na principu prohřátí napadené dřevěné konstrukce v jejím plném průřezu na minimální teplotu 55 °C po dobu alespoň 1 hodiny. Při této teplotě je dřevokazný hmyz spolehlivě vyhuben bez hrozby poškození vlastní konstrukce dřeva.

2) Dokumentace a rekognoskace sanovaného objektu

Vlastní horkovzdušné sanaci předcházela detailní prohlídka objektu kostela zaměřená na vizuální stanovení rozsahu poškození dřevěných konstrukcí dřevokazným hmyzem a určení místopisných možností přístupu termosanační techniky, na jejichž základě byl zvolen postup prací pro daný objekt.

Obr. Půdorys krovu, bedněného klenutí a podélný řez C - C´ Horního kostela ve Velké Lhotě u Dačic.

Na základě této prohlídky byla firmou Thermo Sanace, s.r.o. vypracována pracovní dokumentace konstrukce krovu: půdorysy krovu a kleneb, společně s řezy.

Obr. Příčný řez A - A´ kostelem v místě kleštiny a příčný řez B - B´ kostelem v místě vrcholu klenby.

Obr. Interiér lodi kostela s bedněným klenutým stropem imitujícím klasické plackové klenby

Obr. Ukázka konstrukce krovu (systém kleštin, středových sloupů, podpěr a krokví) a bedněné klenby s nosnými vazníky

3) Míra poškození a vizualizace napadení krovu

Průzkumem konstrukce krovu kostela byla zjištěna vysoká míra napadení dřevěných konstrukcí krovu dřevokazným hmyzem z čeledi Cerambycidae, druhu Hylotrupes bajulus (tesaříkem krovovým). Napadnuté jsou především konstrukce ve druhé polovině přední části krovu a ve střední části zadní poloviny kostela, zvláště kleštiny, vzpěry a částečně i středové sloupy. V menší míře pak lokálně krokve a nosné části konstrukce bedněné klenby včetně bednění. Vizuálně byla identifikována většina krokví a všechny pozednice jako nenapadnuté dřevokazným hmyzem (požerky, vyústky,...). Jako nejohroženější se jeví systém při druhém a třetím páru kleštin, včetně středních sloupků a vzpěr.

Obr. Ukázka míry poškození dřevených konstrukcí krovu se zřetelnou ukázkou požerků a výletových otvorů tesaříka krovového (Hylotrupes bajulus).

Vizuální zjištění zhotovitele termosanace se shodují s výsledky a závěry odborného posudku vypracovaného Ing. Jiřím Bláhou, Ph. D., vedoucího sekce dřevěných konstrukcí Ústavu teoretické a aplikované mechaniky Akademie věd České republiky a Ing. Michalem Kloiberem, Ph. D., ze dne 15. července 2010.

4) Přípravné práce termosanace

Horkovzdušné sanaci napadeného krovu Horního kostela předcházelo ve dnech 15. a 16. 9. 2010:

Ad. 1) Důkladné vyčištění a vysátí krovu kostela od letitých nečistot (sláma, prach, zbytky asfaltové lepenky, eternitových tašek, zbytků dřeva) z důvodu zamezení možnosti vznícení nečistot (vzduch v krovu bude zahříván na teplotu 80°C - 100 °C) a zamezení víření nečistot proudem horkého vzduchu.

Ad. 2) Pasportizace stávajících trhlin a mikrotrhlin v omítaném podhledu bedněné klenby lodi kostela v důsledku sledování možných míst prohřívání a zamezení případným reklamacím.

Ad. 3) Navezení a instalace horkovzdušných přístrojů a potrubí: Pro tento případ napadeného krovu o objemu cca 1500 m³ bylo zvoleno užití dvou horkovzdušných strojů (Nolting 11 s výkonem horkého vzduchu 7 500 m³/h a Heimer HLF 390 o výkonu 22 500 m³/h), které byly instalovány při západní straně lodi kostela. Pro prostup hliníkového potrubí střechou, kterým se do krovu vhání horký vzduch, byla zvolena dvojice světlíků, aby nemusela být narušena demontáží část střechy.

Obr. Pohled z věže kostela na prostup horkovzdušného potrubí střechou kostela a jeho následné rozvedení v interiéru krovu.

Ad. 4) Odborné utěsnění velkých otvorů v krovu proti úniku horkého vzduchu (světlíky, výstup do interiéru věže,...)

Ad. 5) Rozmístění termočlánků (= digitálních teplotních čidel) a kapalinových (lihových) teploměrů na základě odborné konzultace. Užití klasických lihových teploměrů bylo zvoleno jako kontrolní metody k moderní metodě užitých elektronických termočlánků. Elektronické termočlánky zajišťují jak velmi přesné on-line sledování teploty uvnitř průřezu měřené dřevěné konstrukce, tak sledování aktuálních teplot v krovu a konstrukcí na notebooku z bezpečné vzdálenosti od vyhřátého krovu. Termočlánky i klasické teploměry byly v sondách utěsněny proti vlivu vzdušné teploty ovčí vlnou.

Obr. 4.5.2. Schéma rozmístění horkovzdušného potrubí a umístění jednotlivých měřících sond (kapalinové teploměry a elektronické termočlánky): zeleně - kapalinové teploměry umístěné v trámových konstrukcích, modře - el. termočlánky měřící aktuální teplotu vzduchu v krovu, žlutě - el. termočlánky měřící aktuální teplotu v bednění klenby (v hloubce max. 1,5 cm), hnědě - el. termočlánky měřící aktuální teplotu v daných trámových konstrukcích krovu kostela (v hloubce dle průměru daného trámu, od 5 cm do 13 cm).

Popis umístění jednotlivých kapalinových a elektronických teplotních čidel (termočlánků):

(I. - VI.) kapalinové teploměry umístěné v dřevěných konstrukcích krovu
(10, 22, 27) elektronické termočlánky měřící teplotu vzduchu uvnitř krovu kostela
(12, 18, 25) elektronické termočlánky měřící teplotu bednění klenby uvnitř krovu (v hloubce 15 mm)
(11, 13, 16, 17, 20, 21, 23, 24, 28, 29) elektronické termočlánky měřící teplotu uvnitř vybrané dřevěné konstrukce

Obr. Ukázka umístění elektronického termočlánku a klasického kapalinového teploměru

5) Vlastní horkovzdušná sanace krovu

Samotná sanace napadeného krovu (druhem Hylotrupes bajulus) započala 17.9.2010 v 7:30 spuštěním obou přístrojů. Ve stejnou dobu bylo spuštěno on-line měření teplot a automatický záznam dat z elektronických termočlánků rozmístěných na reprezentativních vzorcích konstrukce krovu kostela. První odečet kapalinových teploměrů byl uskutečněn v 9:00, poté v hodinových periodických intervalech. Na počátku měření (8:00) byla změřena teplota interiéru kostela 12,9 °C, na konci měření v 0:30 (18.9.2010) 18,3 °C. Na základě naměřených hodnot byly vytvořeny níže uvedené tabulky a grafy:

Tab. 1 Tabulka hodnot naměřených teplot uvnitř krovu pomocí elektronických termočidel ve °C.

Graf 1. Graf maximální dosažené teploty ve °C na jednotlivých elektronických termočidlech, zasazených do zkoumaných dřevěných konstrukcí.

Graf 2. Graf vývoje teplot ve °C uvnitř dřeva měřených elektronickými termočlánky v závislosti na čase měření.

Z uvedených údajů měření (Tab. 1, Graf 1 a Graf 2) vyplývá, že nejrychleji se prohřívaly konstrukce nejvíce vystavené proudění horkému vzduchu, tj, svislé sloupky, kleštiny. Pomaleji pak dřevěné konstrukce pozednic. V jejich případě nastal rychlý vývoj v prohřívání až po 12 hodinách. Na pomalé prohřívání pozednicových trámů měl velký vliv především chlad a vlhkost navazující koruny obvodového zdiva kostela. Toto se projevuje i vlhnutím (hnilobou) spodních částí pozednicových trámů. Jako příklad je možno uvést tepelné čidlo č. 16 umístěné v pozednici, které se jako jedno ze dvou termočidel neprohřálo na požadovanou hodnotu 55 °C. Vlhkost obvodového zdiva a jeho chlad posílený tzv. tepelným stínem (místo za horkovzdušným potrubím) nedovolilo prohřát tuto část pozednice na požadovanou hodnotu bez hrozby rizika přehřátí blízkých dřevěných konstrukcí. Podobný případ představuje čidlo č. 13, které bylo zkušebně umístěno na kleštině v přední části kostela, procházející kamennou konstrukcí zdiva věže kostela. Tato kamenná zeď obklopuje dřevený trám ze tří stran, a proto rovněž nebylo možno dřevo v tomto případě prohřát na požadovaných 55 °C, aniž by reálně hrozilo přehřátí blízkých okolních dřevěných prvků. Všechna ostatní termočidla (8 kusů z celkových 10), která byla umístěna na reprezentativních vzorcích dřevěných konstrukcí krovu, zaznamenala prohřátí uvnitř dřeva na hodnotu vyšší než 55 °C po dobu minimálně 1 hodiny, čímž bylo splněno zadání úkolu. Tím je možno považovat provedenou termosanaci za splněnou, neboť dřevokazný hmyz ( tesařík krovový - Hylotrupes bajulus) uvnitř dřeva uhynul.

Tab. 2. Tabulka hodnot naměřených teplot uvnitř krovu pomocí kapalinových teploměrů ve °C.

Z hodnot naměřených postupným odečítáním kapalinových (lihových) teploměrů vyplývá prohřátí všech měřených konstrukcí na hodnotu vyšší než 55 °C po dobu minimálně jedné hodiny, což zaručuje kompletní úhyn dřevokazného hmyzu (tesaříka krovového - Hylotrupes bajulus) uvnitř dřevěných konstrukcí. Tyto výsledky se shodují s naměřenými hodnotami odečtenými elektronickými termočlánky.

Graf. 3. Graf 3 představuje vývoj teploty vzduchu ve °C uvnitř sanovaného krovu měřené elektronickými termočidly. Po 18. hodině je možno v grafu rozpoznat záměrné regulace teplot, které se projevují poklesy a následnými růsty křivek.

Graf 4. Graf vývoje měřené teploty ve °C uvnitř bednění klenby stropu kostela v hloubce cca 15 mm v závislosti na čase.

Z grafu vývoje teploty uvnitř bednění klenby kostela (Graf 4) vyplývá rozdíl v přehřívání vrcholu klenby (čidlo 18), kde je teplota vyšší z důvodu stoupání horkého vzduchu do horních částí krovu a nepůsobení negativních okolních vlivů obvodových zdí, a teplotami termočidel umístěných ve spodních částech klenby. Zde je teplota výrazně ovlivněna, jak blízkostí chladných obvodových zdí kostela, tak zhoršenou možností cirkulace horkého vzduchu. Rozdíl v teplotách čidla 12 a 25 je v umístění. Čidlo 25 bylo umístěno přímo pod vyústěním vývodu potrubí horkého vzduchu.

Na základě informací z čidla č. 18 o aktuální teplotě vrcholu klenby uvnitř krovu bylo v 19:00 rozhodnuto o zakrytí hřebene klenby ve třech polích izolací v podobě 2,5 m širokého pásu z ovčí vlny. Ta snížila teplotu vrcholu klenby uvnitř krovu kostela z takřka 56 °C na 39 - 41 °C, a zamezila tak případnému poškození (přehřátí) vrcholu bedněné klenby (opadávání omítky apod.)

6) Termokamera (termovize)

Jako doplňující metody měření tepla, teplotních změn a anomálií, bylo využito měření pomocí infračervené termografie, veřejnosti známé jako měření termokamerou. Pro měření byla použita termokamera typu FLIR B425. Tou se sledovalo především teplené zatížení bedněného klenutí interiéru kostela z hlavní lodi a jeho reakce na zahřívání.

Obr. Termokamera FLIR B425 na stativu

Obr. Detail termokamery při sledování teploty klenby

Obr. Termosnímek bedněného klenutí kostela 16. 9. 2010 v 19:00 v pohledu z kostelní lodě před zahájením termosanace. Teplota se mění v závislosti na síle dřevěných konstrukcí (fialové nosné vazníky klenutí) a vzdálenosti od prohřátého krovu. Nejsvětlejší (nejteplejší) je klenba při svém vrcholu, nejtmavší (nejchladnější) ve své dolní části, v návaznosti na chladné stěny kostela.

Obr. Termosnímek bedněného klenutí kostela 17. 9. 2010 kolem 8. hodiny v pohledu z kostelní lodě při zahájení termosanace. Teplota se oproti předchozímu snímku mění opačně, tj. nejsvětlejší (nejteplejší) jsou z předešlého dne tepelně naakumulované masivnější dřevěné nosné konstrukce a zdivo, tmavě jsou zvýrazněny prochladlé prkenné desky tvořící klenbu.

Obr. Termosnímek zachycující krov kostela po zahájení termosanace v 8:30 h. Světlejší barva na kleštinách vyznačuje místa více napadené dřevokazným hmyzem. Toto je způsobeno lepší možností vzduchu těmito místy proudit (chodbičky, dutiny).

Obr. Termosnímek zachycující spuštění proudění horkého vzduchu potrubím do krovu kostela. Nejsvětlejší (nejteplejší) je vlastní potrubí ohřáté horkým vzduchem a nejbližší okolí, které viditelně akumuluje teplo od prostupujícího potrubí. Čím vzdálenější místo od potrubí, tím chladnější (tmavší konstrukce).

Obr. Termosnímky klenby kostela v pohledu z interiéru hlavní lodi znázorňující postupné prohřívání bedněné klenby v rozmezí 40 minut (8:41 - 9:16). Nejrychleji se prohřívají, a zviditelňují světlou barvou, starší viditelné i podpovrchové trhliny v bedněném klenutí a místa nejblíže vyústků potrubí s horkým vzduchem. Postupně se ohřívá prkenné bednění klenby. Nejchladnější (nejtmavší) zůstávají masivnější nosné konstrukce klenby a dolní části navazující na zdivo.

Obr. Termosnímek prohřívajícího se bedněného klenutí kostela kolem 19:00, kdy dosahovala hodnota nejprohřátějších míst vrcholu klenby takřka 40 °C. V tento moment interiérová teplota bednění klenby dosahovala takřka 55 °C.

Obr. Termosnímek hřebene bedněného klenutí kostela kolem 21:00 s viditelným pásem izolace z ovčí vlny, položeném v interiéru krovu na jejím prohřátém vrcholu. Nejprohřátější místa bednění mají teplotu až 43,4 °C, naopak vrchol klenby zaizolovaný vlnou pouze 29,9 °C, což představuje rozdíl v teplotě o takřka 13,5 °C.

Obr. Termosnímek prohřátého bedněného klenutí lodi kostela s viditelnou izolací vrcholu klenby v interiéru krovu před 23:30 hod., tj. hodinu před vypnutím horkovzdušných strojů a ukončení termosanace.

7) Závěrečné práce a chemické ošetření dřevěných konstrukcí krovu

Pracovníci zhotovitele po opětovném vyčištění prostoru krovu provedli ve dnech 18. a 19. 9. 2010 dvojnásobný nátěr dřevěných konstrukcí krovu včetně dřevěného bednění klenby kostela chemickým přípravkem Bochemit Plus. Tento dvojnásobný nátěr fungicidním a insekticidním přípravkem na ochranu dřeva proti biologickým škůdcům má za účel zamezení případného opětovného napadení zasanovaného dřevěného krovu Horního kostela ve Velké Lhotě u Dačic dřevokazným hmyzem (tesaříkem krovovým - Hylotrupes bajulus). Plně zality a vyplněny neředěným přípravkem Bochemit byly rovněž prázdné dutiny po vytáhnutých elektronických termočláncích a kapalinových teploměrech.

Závěrem lze konstatovat, že metoda horkovzdušné sanace krovů napadených dřevokazným hmyzem představuje efektivní a rychlou nedestruktivní metodu, která při dodržení přesně stanovených pracovních postupů a podmínek dokáže zaručit jistotu úhynu likvidovaného škůdce. Článek podrobně po jednotlivých krocích představil takovýto pracovní postup na reálném případu historicky cenného objektu Horního kostela ve Velké Lhotě u Dačic. Z uvedených naměřených výsledků je zřejmé, že horkovzdušnou metodou bylo dosaženo teplot, při níž je deklarován úhyn všech druhů dřevokazného hmyzu ve všech jeho stádiích.

English Synopsis

The hot-air treatment of the roof truss of the Upper Church in the village of Velká Lhota at Dačice

The hot-air treatment of the roof truss of the Upper Church in the village of Velká Lhota at Dačice is documented in stepwise details as a graphical and textual presentation with supporting charts and photographs. In addition to a mycological analysis, a project preparation plan and the main heat treatment technology, a detailed operations schedule is introduced as well as temperature measurement, supporting constructions and heat penetration. The writers’ utmost objectiveness towards this method is demonstrated by thermal camera images of the critical sites and cavities attacked by fungi. The article provides a comprehensive overview of application practices with all necessary recommendations, including the final application of chemical preservatives on the already heat-treated wooden framing.