Kapilární kalcium silikátové vnitřní zateplení, nová šance pro historické budovy

1. Úvod

Obr.1 – Čelní strana řešeného objektu Slováckého muzea

V průběhu rekonstrukce objektu Slováckého muzea byl ze strany památkové péče projeven skutečný zájem zachovat hodnotu rekonstruované stavby a autentický vzhled fasády, který vedl až k zákazu aplikovat na obvodovou konstrukci kontaktní zateplovací systém. Podobná rozhodnutí svědčí o dobré znalosti řešené problematiky, jelikož se v praxi často setkáváme s tím, že jsou odlišné typy staveb hodnoceny dle kritérií nastavených pro komerční sféru. V případě komerčních staveb musí být hlavním hodnotícím kritériem rychlost návratnosti vložených investic, jelikož se tyto developerské stavby plánují s návratnosti 5 až 10 let. Naopak při rekonstrukci historických budov je hlavním cílem provést taková opatření, která budou fungovat i dalším generacím a zachovají historickou hodnotu této stavby za podmínek provozní udržitelnosti. Z toho důvodu se vždy nemusí jevit jako nejvhodnější řešení vystavit nejkřehčí část stavby těm nejméně příznivým podmínkám (v exteriéru), ale může být zajímavější takovéto materiály schovat do interiéru (vnitřní zateplení). Pro představu si zkuste kopnout do fasády zateplené systémem ETICs, nebo do fasády omítnuté, na kterou byste si vsadili?

2. Předsudky & princip funkce

Řadu problémů, které s sebou vnitřní zateplení může přinést, si okamžitě vybaví každý zkušený stavař. Ale co si vlastně představíte, když se řekne vnitřní zateplení? Plesnivou nebo mokrou stěnu, na které je nalepen neprodyšný nebo naopak velmi prodyšný hydrofilní izolant vyvinutý pro venkovní zateplení? Pokud si představujete právě takovouto situaci, pak máte pravdu, že vnitřní zateplení na obvodové stěny nepatří. Nejedená se však o chybu samotného materiálu, ale spíše o hranici vlhkostní bilance, se kterou je schopen navržený materiál pracovat a ta bývá v interiéru při použití takovýchto izolací řádově překročena. Ale jaké vlastnosti má mít vhodný materiál pro vnitřní zateplení? Měl by mít co možná nejnižší faktor difuzního odporu μ [–], aby se vzniklý kondenzát rychle odpařil, nebo naopak je potřeba aplikovat na systém parozábranu, aby se vodní pára nedostala do chladných míst, kde následně zkondenzuje. Obě řešení mají za sebou již řadu nefunkčních instalací, a proto se dá předpokládat, že ani jedna z těchto variant není úplně správně.

Čtěte také další články o zateplení Slováckého muzea:
Vnitřní zateplení historických budov a Vnitřní zateplení – nová technologie pro staré domy

Ale co když se na problém podíváme z jiné strany a nebudeme považovat faktor difuzního odporu za hlavní vlhkostní fyzikální vlhkostní děj, ale podpůrný a zohledníme další fyzikální veličinu, kterou je koeficient kapilární absorpce A_w [kg/m².s^0,5]. Tato vlastnost je u tepelně izolačních materiálů opomíjena a je měřena pouze u hydrofilních materiálů určených k vlhkostní sanaci objektů, u nichž dochází vlivem kapilární absorpce k odtransportování řádově vyššího množství kondenzátu, než pouhou difuzí. Koeficient kapilární absorpce udává schopnost materiálu transportovat kapalnou vodu a nasycenou vodní páru strukturou materiálu za jednotkou času. Krom konstantní struktury pórů závisí tato veličina především na aktuálním vlhkostním nasycení materiálu. Pro názornost si představme papírovou utěrku při namočení do vody. Největší kapilární absorpci pozorujeme v suchém stavu, ale se zvyšujícím se nasycení dochází k výraznému zpomalení kapilární absorpce. Když si představíme, jak velké množství vody dokáže odtransportovat bez vlivu parciálních tlaků, či skupenské / výparné energie, je možné usuzovat jistý nezanedbatelný podíl této charakteristiky na přesunu vlhkosti ve hmotě.

A proč je kapilární absorpce tak důležitá? Pokud si představíme materiál na bázi kalcium silikátu, který je natolik vylehčený, že jej již lze považovat za izolant a tento materiál přilepíme z vnitřní strany na obvodovou konstrukci o výrazně horších tepelně izolačních vlastnostech, začne docházet v zimním období v oblasti rozhraní těchto materiálů ke kondenzaci. Jakmile nastanou podmínky, za nichž může kondenzát vznikat, záleží především na kapilární absorpci materiálu, jak velké množství kondenzátu vznikne, protože současně se vznikajícím kondenzátem dochází k transportu nasycené vodní páry o relativní vlhkosti 95–99 % ze studené oblasti na rozhraní materiálů do oblasti suché na vnitřním povrchu, ještě před skupenskou změnou v kapalinu. Jak se nasycená vodní pára přibližuje k vnitřnímu povrchu, zvyšuje se její teplota a postupně difunduje a dochází tak k neustálému vlhkostnímu vyrovnání v celém průřezu izolantu, což má za následek mnohem menší tvorbu kondenzátu, než v případě zohlednění pouze difuzního transportu materiálem.

3. Návrh vnitřního zateplení

Návrh vnitřního zateplení se od návrhu venkovního zateplení principiálně liší. Pro korektní návrh je potřeba provést dlouhodobou, nestacionární, dvourozměrnou vlhkostní simulaci nejkritičtějších míst stavby porovnávající vlhkostní charakteristiku před a po zateplení. Toto posouzení je prováděno ve speciálním softwaru Delphin individuálně pro každou stavbu. Výstupem tohoto posudku hodnotícího vlhkostní průběhy v konstrukci s požadavky ČSN 73 05 40-2 je návrh funkční dimenze izolantu a technického řešení zajišťující dlouhodobou bezvadnou funkci.

Obr. 2 – Ukázka detailu zateplované konstrukce, zdroj www.zateplujemezevnitr.cz

Výše zakreslený detail je jeden z pěti posuzovaných konstrukčních detailů v daném objektu. V těchto kritických místech je nutné správně vyhodnotit vlhkostní průběh jak v instalovaném izolantu, tak v podkladní konstrukci. Není žádoucí, aby zde docházelo k dlouhodobé kumulaci vlhkosti v podkladní konstrukci, stejně jako je potřeba dodržet maximální množství vznikajícího kondenzátu viz obr. 3. Grafický výstup tohoto posuzovaného místa hodnotící množství kondenzující vlhkosti v konstrukci je počítán od okamžiku realizace a následující 4 roky po realizaci. Časový interval je volen dle vlhkostního vývoje. Maximální množství zkondenzované vlhkosti ve sledovaném období je menší než 0,04 kg/m².rok. Dle ČSN 73 05 40-2 je tato hodnota stanovena na 0,5 kg/m².rok, proto je možné navržený způsob vnitřního zateplení považovat na základě vlhkostního kritéria hodnotící vznikající kondenzát považovat za funkční.

Obr. 3 – Grafické vyjádření průběhu vnikajícího kondenzátu ve 4 letech. Dle ČSN 73 05 40-2, je pro danou konstrukci přípustné maximální množství vznikajícího kondenzátu menší než 0,5 kg/m².rok. Konstrukce tedy splňuje požadavky normy.

4. Závěr

Popisovaná energetická sanace vycházející z německých zkušeností byla realizována v průběhu roku 2013 a v současné době již prošla svou první zimou bez známek vlhkostních projevů. Jistota bezproblémové funkce je však zajištěna pouze odborným návrhem kritických míst v software Delphin zohledňující a splňující všechna hodnotící kritéria. Pokud se návrh provede zodpovědně, je možné systémem vnitřního zateplení řešit velkou část podobných historických staveb, u nichž bude investora zajímat ekonomické užívání stavby v dlouhodobém horizontu s výhodou dlouhé životnosti a bezúdržbovosti.

Použitá literatura

• [1] ČSN 73 0540-2/2011 – Tepelná ochrana budov – Část 2: Požadavky; Praha 2011
• [2] ČSN EN ISO 13788/2002 – Tepelně vlhkostní chování stavebních dílců a stavebních prvků – Vnitřní povrchová teplota pro vyloučení kritické povrchové vlhkosti a kondenzace uvnitř konstrukce – Výpočtové metody; Praha 2002
• [3] Kapillar active Innedämmung, Häupl Peter; Hannover 2010