Meranie vzduchotesnosti v bytových domoch

Získané skúsenosti a výsledky z meraní vzduchotesnosti budov ukazujú, že budovy postavené z masívnych konštrukcií (napríklad panelové a stenové budovy) dosahujú vyššiu úroveň vzduchotesnosti ako budovy postavené z ľahkých sendvičových konštrukcií (napríklad drevostavby). Je to spôsobené v prevažnej miere pomerne súvislými vzduchotesnými vrstvami (omietky, nosné betónové konštrukcie stien, stropov a podobne) v prípade masívnych konštrukcií. Problematickými sa z tohto dôvodu v najväčšej miere javia miesta narúšajúce súvislú vzduchotesnú vrstvu (prevažne styky stavebných konštrukcií a priestupy cez obalové konštrukcie)

Väčšia časť bytového fondu v Slovenskej republike bola navrhnutá a zrealizovala sa v určitom časovom období podľa vtedajších platných technických noriem a predpisov. V súčasnosti je však kvalita týchto bytových domov často nevyhovujúca, poznačená ani nie tak typovým riešením a panelovou technológiou, ale predovšetkým zanedbanou a nedostatočnou údržbou. Je to spôsobené ich užívaním, pôsobením vonkajších klimatických vplyvov, ako aj končiacou životnosťou zabudovaných stavebných materiálov. Požiadavky na energetickú hospodárnosť budov zohľadňujú v mnohých európskych krajinách vo svojich výpočtových metódach a postupoch aj vzduchotesnosť teplovýmenných obalových konštrukcií budovy. Základnou otázkou veľkých budov, medzi ktoré sa zaraďujú aj bytové domy, aj naďalej ostáva voľba vhodného postupu merania pri ich testovaní.

Postup merania bytových a rozsiahlych budov
Základnou normou v Slovenskej republike, ktorá sa zaoberá problematikou vzduchotesnosti a určuje metódu merania budov s veľkým objemom (väčším ako 4 000 m³), je STN EN 13829 [7]. V tejto norme sa v časti Kroky merania – Steps of the procedure požaduje dosiahnutie najväčšieho tlakového rozdielu aspoň 50 Pa, ale s odporúčaním nameraných hodnôt tlakových rozdielov až do výšky ±100 Pa (na dosiahnutie čo najvyššej presnosti získaných výsledkov). Veľká rozloha nebytových budov a obytných domov, ako aj limitujúca kapacita výkonu prenosného ventilátora využívaného na merania vzduchotesnosti však môžu spôsobiť problémy pri dosiahnutí daného tlakového rozdielu (50 Pa). Z tohto dôvodu možno v prípade budov s objemom väčším ako 4 000 m³ použiť na meranie vzduchotesnosti budovy prídavné zariadenia na zvýšenie kapacity výkonu (jeden veľký ventilátor, respektíve súprava menších ventilátorov). Tým sa docieli požadovaný tlakový rozdiel (obr. 1).

Test vzduchotesnosti rozsiahlych budov sa môže vykonávať dostupným meracím zariadením iba do najvyššieho možného tlakového rozdielu 50 Pa, ak výkon ventilátora nepostačuje na dosiahnutie vyšších tlakových rozdielov. Ak sa dosahuje najvyšší tlakový rozdiel len 25 Pa, nemôže sa test považovať za platný. V prípade, že sa tlakový rozdiel pohybuje v rozpätí od 25 do 50 Pa, musí byť v skúšobnom protokole jasne zadefinovaná poznámka, že požiadavky predmetnej normy [7] neboli celkom splnené spolu s uvedením dôvodov, prečo sa dosiahol daný tlakový rozdiel.

Presnejšie údaje z meraní vzduchotesnosti sa získavajú pri vyšších tlakových rozdieloch. Preto je veľmi dôležité venovať zvýšenú pozornosť najmä meraniam pri nízkych tlakových rozdieloch.

Pred každým testom vzduchotesnosti treba skontrolovať stav obvodového plášťa testovanej budovy, najmä aby sa utesnené otvory, okná a dvere nedali samovoľne otvoriť pri vytvorení tlakového rozdielu.

Vo všeobecnosti sa odporúča vykonávať dva súbory meraní – pri pretlaku aj pri podtlaku. V špecifických prípadoch sa však môže vykonať iba jeden súbor meraní, a to buď pri pretlaku, alebo pri podtlaku (stále v súlade s požiadavkami normy). Okrem toho sa musí pri každom teste vzduchotesnosti zadefinovať najmenej päť približne rovnomerne rozložených údajov medzi najvyššou a najnižšou hodnotou tlakového rozdielu.

Tento postup merania vzduchotesnosti sa v praxi používa na testovanie budov, ako celku (teda ako jednej zóny). Počas takéhoto merania je dôležité, aby sa dosiahla rovnaká distribúcia vzduchu, a teda aj rovnomerné rozloženie tlakového rozdielu v celej budove. Existujú však špecifické prípady, keď nie je vhodné, respektíve  ani možné meraním overiť vzduchotesnosť celej budovy. Ide napríklad o tieto prípady: dve poschodia bez možnosti vzájomného prepojenia tokom vzduchu, väčší počet bytových jednotiek (ktoré nie sú prepojené vzduchotesným schodiskom), budova je príliš veľká. V takýchto prípadoch sa na meranie vyberie iba určitá časť (špecifický priestor). Najbežnejšie sa vzduchotesnosť meria v jednom byte bytového domu. V tomto prípade treba brať do úvahy, že nameraný objemový tok vzduchu prúdi netesnosťami medzi meraným priestorom a vonkajším prostredím, ale súčasne aj medzi netesnosťami meranej časti budovy a priestormi, ktoré ju obklopujú (obr. 2).

Obr. 2 Príklad merania ucelenej časti jednej bytovej jednotky pri pretlaku a) bez vyrovnávania tlakových rozdielov medzi susednými miestnosťami, b) pri vyrovnávaní tlakových rozdielov medzi susednými miestnosťami

Tento princíp merania vzduchotesnosti takzvaných veľkých budov je často oveľa efektívnejší a cenovo prijateľnejší ako testovanie celej budovy. Z tohto dôvodu treba budovu rozdeliť na samostatné zóny, ktoré sa testujú oddelene. Vo všeobecnosti neexistuje jednoznačne striktná metodika na vykonávanie a analyzovanie takýchto testov. Základnými otázkami vynárajúcimi sa v tejto súvislosti preto sú:

• potreba testovania všetkých zón;
• výber testovanej zóny v prípade, ak netreba merať všetky zóny (napríklad väčšia časť zo všetkých bytových jednotiek je identická);
• spôsob vykonávania testu pre vybrané zóny;
• požiadavky na vzduchotesnosť týchto zón.

Charakteristika testovanej bytovej jednotky
Meranie vzduchotesnosti sa zrealizovalo v bytovej jednotke panelového domu typu P 1.14, nachádzajúceho sa na sídlisku v Košickom kraji (obr. 3). Ide o rohovú časť deväťpodlažného radového panelového bytového domu s čiastočne zapusteným suterénom. Hlavný vstup do bytového domu je orientovaný na východnú svetovú stranu. Strešný plášť tohto bytového domu tvorí plochá, jednoplášťová nevetraná bezspádová strecha. Obvodový plášť je vytvorený z dielcov s celkovou hrúbkou 300 mm (pozostáva z vnútornej betónovej vrstvy s hrúbkou 150 mm, tepelnoizolačnej vrstvy na báze penového polystyrénu s hrúbkou 80 mm a vonkajšej ochrannej betónovej membrány s hrúbkou 70 mm). Vnútorný nosný systém tvoria nosné steny zo železobetónových dielcov s hrúbkou 150 mm a deliace betónové steny s hrúbkou 80 mm. Pôvodné výplne otvorov boli drevené, otváravé a sklápacie s dvojitým zasklením. Vetrovú prekážku pôvodných okien a balkónových dverí tvoril samolepiaci profil z gumy. Vetrová prekážka je v tomto prípade situovaná vo vnútornej zóne a pracuje na princípe kompresie. V detaile zasklenia sa sklenársky tmel nahradil profilom z tuhej gumy. V dôsledku nedostatočne vyriešenej geometrie drevených profilov a nedostatočnej možnosti odvodnenia v spodnom vlyse tieto okná často zatekajú. Nedostatky zvýrazňuje deformácia drevených profilov.

Testovaný byt sa nachádza na piatom poschodí panelového bytového domu. Vstupnými dverami sa dostaneme do haly prepojenej s komunikačnou chodbou. Po jej pravej strane sa nachádza spálňa s balkónom a obývacia izba. Po ľavej strane vedie chodba do kúpeľne, WC a kuchyne. Vedľa kuchyne sa nachádzajú dve detské izby. Celková výmera testovanej bytovej jednotky je 81,36 m² (obr. 4).

Obr. 4 Pôdorys testovanej bytovej jednotky a osadenie zariadenia Blower Door

Meranie vzduchotesnosti pred výmenou okien a po nej
Cieľom tohto merania bolo stanoviť vzduchotesnosť vybranej bytovej jednotky ako celku v prevádzkovom stave (teda ako jedna vykurovaná a vetraná zóna), a to pred výmenou pôvodných drevených okien a po ich výmene za plastové okná.

Prvá časť skúšky vzduchotesnosti vybranej jednotky bytového domu typu P 1.14 sa uskutočnila v septembri 2010 pri polojasnom počasí. Na potreby testu sa na mieste zrealizovali krátkodobé merania týchto fyzikálnych veličín: teplota vonkajšieho vzduchu θae (°C) s nameranou hodnotou +25,0 °C, teplota vnútorného vzduchu θai (°C) s nameranou hodnotou +21,0 °C a rýchlosť prúdenia vzduchu Va (m/s) s nameranou hodnotou 1,27 m/s (1. stupeň Beaufortovej stupnice). Nasledovalo zameranie a vyčíslenie základných parametrov: podlahová plocha (m²), plocha vnútorných povrchov (m²) a objem vnútorného vzduchu (m³).

Samotný test vzduchotesnosti bol rozdelený na dve etapy. V prvej etape sa merala vzduchotesnosť obalových konštrukcií bytovej jednotky pred výmenou pôvodných drevených okien. Zariadenie Blower Door bolo osadené do balkónových dverí bytovej jednotky. Tieto dvere sa vybrali na overenie vzduchotesnosti vchodových dverí do bytovej jednotky. Pred samotným testom vzduchotesnosti sa vykonala obhliadka celého bytu, skontrolovalo sa uzatvorenie všetkých výplňových otvorov (vonkajšie okná), utesnil sa ventilačný otvor v kúpeľni a WC a pootvárali sa všetky interiérové dvere oddeľujúce jednotlivé miestnosti bytovej jednotky.

Test sa uskutočnil pri podtlaku aj pri pretlaku, a to metódou A, ako je to stanovené postupom uvedeným v STN EN 13829 [7]. Výsledok prvej časti testu vzduchotesnosti bol vcelku uspokojivý, keďže sa namerala výsledná hodnota intenzity výmeny vzduchu n50 = 3,37 (1/h). Intenzitu výmeny vzduchu n50 (1/h) požadovanú pri tomto type budovy (prirodzene vetraná budova) reprezentuje hodnota n50 = 4,5 (1/h), pričom platí podmienka n50 < n50, N. Nameraná hodnota 3,37 1/h < 4,5 1/h podmienke vyhovela. Hodnotu intenzity výmeny vzduchu pri tlakovom rozdiele 50 Pa (n50) možno vypočítať na základe známej hodnoty objemového toku pri tlakovom rozdiele 50 Pa V .  50 (m³/h) a veľkosti objemu vnútorného vzduchu meranej budovy V (m³):

n₅₀ = V .  ₅₀ /V (1/h)

kde    n₅₀    je    intenzita výmeny vzduchu pri tlakovom rozdiele 50 Pa (1/h),
     V .  ₅₀     –    objemový tok vzduchu pri tlakovom rozdiele 50 Pa (m³/h),
    V    –    objem vnútorného vzduchu meranej budovy (m³).

Namerané hodnoty sa následne vynesú do grafu s osami v logaritmickej mierke, čo umožňuje preloženie regresnej priamky (obr. 5). Na záver sa na regresnej priamke odčíta objemový tok vzduchu V .  50 pri tlakovom rozdiele 50 Pa a podľa predchádzajúceho vzťahu sa vypočíta aktuálna výmena vzduchu n50 pri tlakovom rozdiele 50 Pa [7].

V závere prvej etapy testovacích meraní sa celý obvodový plášť bytovej jednotky podrobil detekcii netesností. Pri vytvorenom konštantnom podtlaku 50 Pa sa netesnosti detekovali pomocou anemometra typu Testo 452 (Testo Term). Netesnosti sa v značnej miere prejavili na pôvodných nevymenených drevených oknách, najmä v styku okenného rámu a okenného krídla (obr. 6). Dôvodom bol predovšetkým vek (ukončenie životnosti) okien a nedoliehanie okenného krídla k okennému rámu. Najväčšie prúdenie vzduchu v rámci testovanej bytovej jednotky sa zaznamenalo pri vstupných bezpečnostných dverách. Tieto bezpečnostné dvere osadené v upravenej pôvodnej zárubni tesnili nedostatočne, vzduch prúdil po celom obvode zárubne a dverí.

Obr. 6 Netesnosti detekované počas merania (prvá etapa) a) v styku okenného krídla a okenného rámu, b) v mieste kovania výklopného okna

Metóda A (test užívanej budovy) – meranie vzduchotesnosti budovy sa uskutočňuje v dokončenej a prevádzkovanej budove.

V druhej etape sa testovala vzduchotesnosť obvodového plášťa bytovej jednotky po výmene pôvodných drevených okien za plastové. Predmetné meranie sa zrealizovalo v auguste 2012 pri polojasnom počasí. Test prebiehal identickým spôsobom ako počas prvého merania. Opakovane sa zrealizovali krátkodobé merania týchto fyzikálnych veličín: teplota vonkajšieho vzduchu θae (°C) s nameranou hodnotou +30,7 °C, teplota vnútorného vzduchu θai (°C) s nameranou hodnotou +29,0 °C a rýchlosť prúdenia vzduchu Va (m/s) s nameranou hodnotou 2,7 m/s (2. stupeň Beaufortovej stupnice). Vstupné údaje o veľkosti bytovej jednotky sa prevzali z prvého merania a použili sa na vyčíslenie základných parametrov. Zariadenie Blower Door sa osadilo identickým spôsobom, tentoraz ale do vymenených balkónových dverí testovanej bytovej jednotky. Opätovne sa skontrolovalo uzatvorenie všetkých výplňových otvorov (vonkajšie okná), utesnil sa ventilačný otvor v kúpeľni a WC a pootvárali sa všetky interiérové dvere oddeľujúce jednotlivé miestnosti bytovej jednotky.

Test sa opakovane uskutočnil pri podtlaku aj pri pretlaku metódou A, ako je to stanovené postupom uvedeným v STN EN 13829 [7]. Predpokladom v tejto druhej etape merania vzduchotesnosti bytovej jednotky bolo zlepšenie výslednej hodnoty intenzity výmeny vzduchu n50 (1/h) oproti prvému meraniu. Tento predpoklad sa potvrdil, keďže sa dosiahla výsledná hodnota intenzity výmeny vzduchu n50 = 1,88 1/h, čo spĺňa požiadavku stanovenú pri tomto type budovy (prirodzene vetraná budova) n50 < n50, N, teda 1,88 1/h < 4,5 1/h. Rovnakým spôsobom sa uskutočnila aj detek­cia netesností pri vytvorenom konštantnom podtlaku 50 Pa, a to pomocou anemometra typu Testo 452 (Testo Term). ­Netesnosti sa v tomto prípade zistili predovšetkým pri pôvodných vstupných dverách (obr. 7).

Obr. 7 Netesnosti zistené pri vstupných dverách v okolí prahu a styčnej škáry dverného krídla a zárubne

Záver
Stav pôvodných transparentných výplňových konštrukcií už dlhší čas vykazoval vlastnosti nevyhovujúce pre užívateľa bytovej jednotky. Ich výmena za nové spolu s kvalitným osadením do otvoru mala priaznivý vplyv na zníženie prúdenia vzduchu cez styčné, ako aj cez funkčné škáry. Na základe uskutočnenia meraní vzduchotesnosti bytovej jednotky (prezentovaných v tomto príspevku) možno poukázať na výrazný vplyv výmeny okien na vzduchotesnosť bytovej jednotky. Tento výsledok podčiarkuje vý­znam voľby kvality okenných konštrukcií, ako aj ich správne osadenie do vytvorených výplňových otvorov.

TEXT: Ing. Maroš Nemec, Ing. Róbert Rudišin, PhD., prof. Ing. Dušan Katunský, PhD.
OBRÁZKY a FOTO: autori

Ing. Maroš Nemec je doktorandom v Ústave pozemného staviteľstva Stavebnej fakulty Technickej univerzity v Košiciach.

Ing. Róbert Rudišin, PhD., je odborným asistentom v Ústave pozemného staviteľstva Katedry fyziky budov Stavebnej fakulty Technickej univerzity v Košiciach.

Prof. Ing. Dušan Katunský, CSc., je riaditeľom Ústavu pozemného staviteľstva Stavebnej fakulty Technickej univerzity v Košiciach.

Literatúra
1.    Krajčík, M.: Testovanie vzduchotesnosti veľkých budov a bytových domov. https://www.asb.sk/tzb/pasivne-domy/testovanie-vzduchotesnosti-velkych-budov-a-bytovych-domov-4171.html.
2.    Novák, J.: Vzduchotěsnost obvodových plášťů budov. Praha: Grada Publishing, 2008.
3.    Sternová, Z. a kol.: Obnova bytových domov, Hromadná bytová výstavba do roku 1970. Bratislava: JAGA GROUP, 2001.
4.    Sternová, Z. a kol. : Obnova bytových domov, Hromadná bytová výstavba po roku 1970. Bratislava: JAGA GROUP, 2002.
5.    Zwiener, V.: Měření těsnosti budov metodou tlakového spádu (Blower-door test). In: Dektime, 2006, č. 5 – 6, s. 62 – 65.
6.    ATTMA: Technical Standard 1 – Measuring Air Permeability of Building. The Air Tightness Testing and Measurement Association, www.attma.org.
7.    STN EN 13829: 2011 Tepelnotechnické vlastnosti budov, Stanovenie vzduchovej priepustnosti budov. Metóda pretlaku pomocou ventilátora.

Článok bol uverejnený v časopise Správa budov.