Vliv způsobu stanovení vnitřního objemu budovy na celkovou hodnotu průvzdušnosti – 1. část
Seriál článků pojednává o způsobu stanovování výpočtové hranice obálky vzduchotěsnosti budovy a jejím vlivu na celkovou hodnotu průvzdušnosti a dále analyzuje vliv započítání prvků uvnitř vnitřního objemu budovy na celkovou hodnotu průvzdušnosti. Analýza byla provedena v rámci vysokoškolské kvalifikační práce na souboru 6 experimentálních rodinných domů a v určitých případech prokázala na celkovou hodnotu průvzdušnosti vliv jak výpočtové hranice obálky vzduchotěsnosti, tak především objemu prvků uvnitř měřeného prostoru jako je nábytek, vnitřní konstrukce nebo ostění otvorů.
1. Úvod
V posledních letech dochází k poměrně velkému rozmachu stavby energeticky úsporných objektů. Tento fakt je dán neustále rostoucími cenami energií na jedné straně a snahou o ochranu přírody a planety na straně druhé. Kromě takových vlastností budovy, jako jsou konstrukce na její obálce s velmi nízkým součinitelem prostupu tepla, kvalitnější izolační okna či jejich orientace ke světovým stranám, vstupuje do popředí také vzduchotěsnost obálky budovy.
2. Význam vzduchotěsnosti
Vzduchotěsnost, tedy schopnost obálky budovy nepropouštět vzduch, je v odborné literatuře a technických normách často označována jako průvzdušnost. Nadměrná průvzdušnost (nedostatečná vzduchotěsnost) obálky budovy je považována za nežádoucí stav s řadou negativních projevů a důsledků. Mezi nejvýznamnější patří:
- Zvýšená tepelná ztráta budovy
- Zvýšené riziko kondenzace uvnitř konstrukce způsobené intenzivním transportem vlhkosti skrz netěsnosti
- Urychlení degradačních procesů v okolí netěsnosti a snížení životnosti celé konstrukce
- Snížení kvality vnitřního prostředí vlivem proudícího chladného vzduchu
- Snížení kvality vnitřního prostředí v důsledku ochlazení vnitřního povrchu v místě netěsnosti
- Snížení účinnosti větracího systému
- Snížení účinnosti procesu zpětného získávání tepla (tzv. rekuperace) z odváděného vzduchu, pokud je budova takovým zařízením vybavena
- Zhoršení akustických vlastností konstrukce
Pro účely vybraných technických norem se naměřený údaj chápe především jako měřítko kvality provedení obalových konstrukcí – zejména z pohledu zajištění předpokládaných tepelně izolačních vlastností a z pohledu zajištění spolehlivosti konstrukce s ohledem na její tepelně vlhkostní režim. [1]
3. Vzduchotěsnost z pohledu technických předpisů
Vzduchotěsnost, jako vlastnost obálky budovy, je v současné době řešena ve třech okruzích českých předpisů – ČSN 73 0540-2 (2011) Tepelná ochrana budov, TNI 73 0329 a TNI 730330 (2010) Zjednodušené výpočtové hodnocení a klasifikace obytných budov s velmi nízkou potřebou tepla na vytápění – Rodinné domy a Bytové domy a dále v ČSN EN 13 829 (2001) Tepelné chování budov – Stanovení průvzdušnosti budov – Tlaková metoda.
V nich se vzduchotěsnost, resp. průvzdušnost (nedostatečná vzduchotěsnost) posuzuje majoritně prostřednictvím jednočíselné intenzity výměny vzduchu n50 při tlakovém rozdílu 50 Pa. Tuto veličinu, n50, je tedy nutné nezaměňovat s násobností výměny vzduchu n pro zajištění hygienického minima.
n50 se pak vypočítá jako [1]:
kde
- – objemový tok vzduchu při tlakovém rozdílu 50 Pa [m3.h−1]
- V
- – objem vnitřního vzduchu měřené budovy [m3]
Objemový tok vzduchu je hodnota zjištěná experimentálně při měření vzduchotěsnosti. V České republice je používána metoda Blower Door test. Zařízení Blower Door je pro měření vzduchotěsnosti v evropských podmínkách zařízením nejrozšířenějším. Jedná se o měření metodou tlakového spádu s externím ventilátorem.
Objem vnitřního vzduchu měřené budovy pro dosazení do vzorce výpočtu intenzity výměny vzduchu n50 je nutno dopočítat. A zde přichází na řadu výše zmíněné normy. Ty se ale ve výkladu způsobu stanovení vnitřního objemu budovy do značné míry liší.
Česká norma ČSN 73 0540-1 uvažuje tento prostor, nestanovuje-li technický předpis nebo norma jinak, přibližně Va = 0,8 . V, kde V je obestavěný prostor budovy vymezený systémovou hranicí budovy. Systémovou hranici dle této normy tvoří vnější povrchy konstrukcí, které oddělují posuzovaný prostor od venkovního prostředí.
Oproti tomu Technická normalizační informace TNI 73 0330 uvažuje, v souladu s ČSN EN 13 829, součin čisté podlahové plochy (z vnitřních rozměrů) a průměrné světlé výšky (rovněž z vnitřních rozměrů).
4. Vyvstávající problematika
Mohou tedy vyvstat otázky, kterým předpisem se při hodnocení řídit: ČSN 73 0540-1, TNI 73 0330 nebo technickým předpisem či normou, která ale není pro konkrétní problém jasně specifikovaná? Dále např. je-li Va dle ČSN dostatečně přesný. Tato myšlenka reaguje především na zvýšenou tloušťku konstrukcí energeticky úsporných staveb, což v důsledku znamená, že vyjádření vnitřního objemu 80 % obestavěného prostoru neodpovídá skutečnosti, protože reálný objem je menší (např. až 0,5 . V ). U ČSN 73 0540 se dá předpokládat, že definice zohledňuje především tepelné ztráty a plochu ochlazovaných konstrukcí. Ovšem měl-li by být pro hodnocení průvzdušnosti použit jiný postup stanovení vnitřního objemu budovy, potažmo definice v jiné normě, pak lze konstatovat, že odkaz na tento předpis zde chybí.
Rozhodnutí, jakým konkrétním postupem stanovovat obálku budovy, která ve smyslu její průvzdušnosti ohraničuje vnitřní objem budovy, zůstává na technikovi provádějícím měření. Toto rozhodnutí může mít vliv na výslednou hodnotu intenzity výměny vzduchu v budově – hodnotící veličinu vzduchotěsnosti. Může zde tedy příp. vzniknout prostor pro volbu výpočtu parametru s cílem dosáhnout lepšího výsledku intenzity výměny vzduchu n50.
5. Analýza problematiky
To vedlo k základnímu námětu vysokoškolské kvalifikační práce na Ústavu pozemního stavitelství Fakulty stavební VUT v Brně. A sice analyzovat, jak velký vliv má poloha obálky vzduchotěsnosti budovy na celkovou hodnotu průvzdušnosti (v České republice posuzovanou intenzitou výměny vzduchu n50). Kromě vlivu polohy obálky budovy byl dále na základě provedených experimentálních měření navržen jednotný postup jejího stanovování.
Obr. 1 Osazení ventilátoru zařízení Blower Door do vstupních dveří pomocí teleskopického rámu a poplastované plachty. [zdroj: archiv autorky]
Práce se dále zabývala zohledněním prvků uvnitř měřeného objektu. Při provádění testu vzduchotěsnosti budovy je totiž jedním ze vstupních údajů tzv. stavební neurčitost, také nazývána jako nejistota zjištění rozměrů stavby. Tato veličina procentuálně vyjadřuje nepřesnost výpočtu objemu budovy, členitost vnitřního prostoru, objem vnitřních stěn, nábytku, dalšího interiérového zařízení, atd. Tyto nepřesnosti se pak projeví jako nejistota (chyba) vypočteného objemu budovy a spolu s nejistotou (chybou) měření objemového průtoku vzduchu ventilátorem se podílí na celkové nejistotě intenzity výměny vzduchu n50. Výstupem z měření vzduchotěsnosti je hodnota intenzity výměny vzduchu n50 jako taková, nejistota výsledku již však vždy uváděna nebývá. Práce tedy analyzovala, jak velký vliv na výslednou hodnotu průvzdušnosti má stanovení stavební neurčitosti procentuálně nebo přesné započítání jednotlivých komponentů uvnitř stavby zohledněných přímo v objemu budovy, a to včetně nejistoty n50.
Pro analyzování vlivu výpočtové hranice obálky vzduchotěsnosti budovy na celkovou hodnotu průvzdušnosti byl zkoumán soubor experimentálních objektů. Tyto budovy byly měřeny za pomoci přístrojového vybavení Ústavu pozemního stavitelství na Fakultě stavební Vysokého učení technického v Brně (Minneapolis Blower DoorTM na obr. 1 + software TECTITE Express Manual).
Jako experimentální objekty kvalifikační práci posloužily reálné budovy ve fázi užívání objektu pro kontrolu dosažené úrovně vzduchotěsnosti. Experimentálními objekty bylo 6 samostatně stojících rodinných domů. Objekty A–D byly novostavby realizované v posledních 2–3 letech. Jednalo se o objekty projektované se snahou dosáhnout energeticky úsporných domů (objekty A a B jednopodlažní, C a D dvoupodlažní). Objekt E byl postavený v letech 1999–2000 jako samostatně stojící katalogový dvoupodlažní rodinný dům a objekt F byl dvougeneračním domem s dvěma nadzemními podlažími a suterénem z r. 1970–1975.
6. Závěr
V tomto dílu článku (1/3) byla představena problematika experimentálního ověřování vzduchotěsnosti, které probíhá na základě hodnot naměřených, spolu s hodnotami stanovenými výpočtem. V tomto výpočtovém stanovení lze, jak bylo nastíněno, najít jistou benevolenci. Byla představena analýza, provedená v rámci vysokoškolské kvalifikační práce na téma, jak moc lze výslednou úroveň vzduchotěsnosti prováděnými výpočty ovlivnit, a to za účelem možného následného sjednocení výpočtového postupu.
Další prostředky k analyzování předestřených problémů, stejně jako dílčí výsledky prováděných experimentů, budou představeny v druhém dílu (2/3) tohoto článku.
7. Poděkování
Tento článek vznikl za podpory projektu specifického výzkumu FAST-J-12-48 na Fakultě stavební VUT v Brně.
8. Seznam literatury
- [1] TNI 73 0330. Zjednodušené výpočtové hodnocení a klasifikace obytných budov s velmi nízkou potřebou tepla na vytápění: Bytové domy. Praha: Úřad pro technickou normalizaci, metrologii a státní zkušebnictví, 2010.
- [2] HORÁČKOVÁ, Michaela. Vliv výpočtové hranice obálky vzduchotěsnosti budovy na celkovou hodnotu průvzdušnosti. Brno, 2011. 97 s., 68 s. příl. Diplomová práce. Vysoké učení technické v Brně, Fakulta stavební, Ústav pozemního stavitelství. Vedoucí práce Ing. David Bečkovský, Ph.D.
- [3] TNI 73 0329. Zjednodušené výpočtové hodnocení a klasifikace obytných budov s velmi nízkou potřebou tepla na vytápění: Rodinné domy. Praha: Úřad pro technickou normalizaci, metrologii a státní zkušebnictví, 2010.
- [4] ČSN EN 13 829. Tepelné chování budov – Stanovení průvzdušnosti budov: Tlaková metoda. Praha: Český normalizační institut, 2001.
- [5] ČSN 73 0540-1. Tepelná ochrana budov: Terminologie. Praha: Český normalizační institut, 2005.
- [6] ČSN 73 0540-2. Tepelná ochrana budov: Požadavky. 1. vyd., Praha: Úřad pro technickou normalizaci, metrologii a státní zkušebnictví, 2011.
- [7] NOVÁK, Jiří. Vzduchotěsnost obvodových plášťů budov. 1. vyd., Praha: Grada Publishing, a.s., 2008. Stavitel. ISBN 978-80-247-1953-5.
Series of articles discusses the calculation way of setting limits the building envelope air-tightness and its influence on the total value of air permeability, and analyzes the influence of counting the elements the internal volume of building inside to the total value of air permeability. The analysis was carried out under a university qualification work on a set of six experimental houses and in some cases demonstrated to influence the total value of air permeability as calculated boundary envelope air-tightness and especially elements within measured volume of space such as furniture, interior design or lining holes.