ENS. Nízkoenergetické a pasivní stavby. Přednáška č. 9. Vysoká škola technická a ekonomická V Českých Budějovicích

Vysoká škola technická a ekonomická V Českých Budějovicích

ENS

Nízkoenergetické a pasivní stavby Přednáška č. 9

Přednášky: Ing. Michal Kraus, Ph.D. Cvičení: Ing. Michal Kraus, Ph.D. Garant: Ing. Michal Kraus, Ph.D. Katedra stavebnictví

ENS

Nízkoenergetické a pasivní stavby

Vzduchotěsnost obálky budovy

• Pro klimatické podmínky členských států Evropské Unie, s výjimkou zemí lokalizovaných v jižní Evropě, je charakteristické: • Po většinu dní jsou během roku teploty vnitřního vzduchu v interiéru vyšší než teploty venkovního vzduchu • Za předpokladu nedostatečně těsné obálky budovy dochází povětšinu roku k úniku tepla z interiéru do exteriéru netěsnostmi, trhlinami a spárami • Vzduchotěsnost je jedním z klíčových atributů „zelených“ budov 2

ENS



• Vzduchotěsnost obálky budovy průvzdušnosti obvodového pláště

se

vyjadřuje

mírou

• Vzduchotěsnost je schopnost určitého stavebního prvku či celé konstrukce či obálky budovy nepropouštět vzduch • Čím nižší je průvzdušnost pláště, tím vyšší je vzduchotěsnost • K proudění vzduchu skrze konstrukci nedochází:

• jestliže v konstrukci nejsou žádné netěsnosti • nebo v prostředí oddělující konstrukce není žádný tlakový rozdíl neboli tlaková diference 3

ENS


Fyzikální souvislosti vzduchotěsnosti

• Závislost průtoku vzduchu netěsnostmi obvodového pláště na působící tlakovou diferenci lze vyjádřit empirickou rovnicí proudění: 𝒏 ሶ

𝑽 = 𝑪 ∙ ∆𝒑

kde V [m3/h] je objemový tok vzduchu C [m3/(h·Pan)] je součinitel proudění ∆p [Pa] je tlakový rozdíl (diference) a n [-] je exponent proudění

• Parametry C a n určují kolik vzduchu a jakým způsobem projde skrze netěsnosti konstrukce. 4

ENS



• Při grafickém znázornění závislosti objemového toku vzduchu na tlakovém rozdílu se nejčastěji využívá logaritmické měřítko. • Na vodorovnou osu se nanáší tlaková diference (Pa). Na svislou osu se nanáší objemový tok vzduchu V m3/h].

5

ENS



• Hodnotu součinitele proudění C lze odečíst přímo z grafu, jako průsečík přímky se svislou osou v tlakovém rozdílu 1 Pa. • Hodnota exponentu proudění n odpovídá směrnici přímky, čímž udává její sklon.

6

ENS


Tlaková diference

• K proudění vzduchu skrze konstrukce dochází pouze při tlakové diferenci (tlakový rozdíl) mezi vnitřním a vnějším prostředím • Tlakový rozdíl je zpravidla způsoben kombinovaným účinkem: • Působením větru • Teplotního rozdílu • Spalovacím zařízením či mechanickým systémem větrání

Účinky větru

Komínový efekt

Spalování a větrání

7

ENS


Infiltrace a exfiltrace

• V závislosti jakým směrem dochází k proudění vzduchu skrze konstrukci, rozlišujeme:

• Průnik studeného vzduchu z exteriéru do interiéru budovy skrze netěsnosti v konstrukci je definován jako infiltrace • A naopak • V případě infiltrace vzduchu do budovy dochází vždy v jiné části budovy k exfiltraci vzduchu, tj. úniku teplého vzduchu z interiéru do vnějšího prostředí.

8

ENS


Hodnocení vzduchotěsnosti

• Pro hodnocení vzduchotěsnosti neboli průvzdušnosti obvodového pláště je možné využít některou z následující veličin při referenční tlakové diferenci: • Celková intenzita výměny vzduchu n [h-1] • Vzduchová propustnost q [m3/(h·m2)] • Měrný objemový tok vzduchu netěsnostmi w [m3/(h·m2)] • Ekvivalentní plocha netěsnosti AL [cm2] • Normalizovaná plocha netěsnosti An [-] • Nejčastěji je při měření průtoku vzduchu obvodovým pláštěm budovy využívána hodnota tlakového rozdílu mezi interiérem a exteriérem 50 Pa • Méně často jsou pak využívány tlakové diference o velikosti 1 Pa, 4 Pa, 10 Pa, 25 Pa a 75 Pa

9

ENS


Celková intenzita výměny vzduchu

• Tradičně se pro vyjádření vzduchotěsnosti používá veličina celkové intenzity výměny vzduchu n50 [h-1 nebo ACH] při tlakovém rozdílu 50 Pa • Celková intenzita výměny vzduchu je definována jako poměr objemového průtoku ventilátoru při tlakovém rozdílu 50 Pa k objemu vytápěného posuzovaného prostoru

n50=Q/V • kde n50 [h-1] je celková intenzita výměny vzduchu

• 𝑄 [m3/h] je objemový průtok ventilátoru • 𝑉 [m3] je objem vytápěného prostoru posuzované budovy • Hodnota n50 definuje kolikrát se vymění vzduch v místnosti za jednu hodinu při tlakovém rozdílu 50 Pa

10

ENS


Vzduchová propustnost

• Ve Velké Británii, Francii a Švýcarsku, ... se vzduchotěsnost vyjadřuje vzduchovou propustností q50 [m3/(h·m2)]

• Vzduchová propustnost se vyjadřuje jako podíl objemového průtoku ventilátoru k ochlazované ploše obálky vytápěného prostoru posuzovaného objektu

q50=Q/S • kde 𝑞50 [m3/(h·m2)] je vzduchová propustnost • 𝑄 [m3/h] je objemový průtok ventilátoru • a 𝑆 [m2] je ochlazovaná plocha obálky vytápěného prostoru budovy 11

ENS


Proces návrhu realizace a kontroly

12

ENS


Materiál hlavní vzduchotěsné vrstvy

• Vzduchotěsnost u dřevostaveb zajištěna: • Konstrukčními deskami na bázi dřeva

• Plastovou fólií (parozábranou)

• Desky na bázi dřeva se využívají nejčastěji • Dřevoštěpkové desky OSB a dřevovláknité tvrdé desky MDF

• Nejvhodnější jsou desky na pero a drážku, jejichž spoj se vyplní trvale pružným tmelem a přelepí páskami

• Výhoda oproti parozábrany je v tom, že se dům současně zavětruje, čímž vzniká velice tuhá kompozitní stavba • Nevýhodou fólií je jejich menší odolnost proti propíchnutí nebo proříznutí

13

ENS



• U masivních konstrukcí plní funkci vzduchotěsnící vrstvy vnitřní omítka bez prasklin • Omítka musí být provedena celoplošně a spojitě na všechny obvodových stěnách • Dosáhnout dostatečné vzduchotěsnosti pouze použitím malty je velmi obtížné a pracné a téměř vždy se vyskytují nežádoucí spáry

• Neomítnutá zděná konstrukce má značnou průdyšnost přes mezery v maltě • Vždy je důležité zajistit dokonalé utěsnění vedení instalací, jejich vyústek a dalších prostupů jako kotvící prvky a jiné • Vzduchotěsnost spodní stavby je zajištěna hydroizolací proti zemní vlhkosti • Problematické je především vzduchotěsné napojení vodorovné vrstvy na svislé konstrukce

14

ENS



Lepící páska flexibilní AIRSTOP FLEX

AIRSTOP okenní páska

Těsnící a lepící hmota AIRSTOP Sprint AIRSTOP kabelová manžeta D 1 15

ENS



• Testovaný vzorek zahrnuje 150 energeticky pasivních objektů, u kterých jsou známy sledované parametry tepelné izolace obvodového pláště. Realizace v letech 2004 až 2014.

16

ENS


Měření a kontrola vzduchotěsnosti

• Kontrola vzduchotěsnosti obálky budovy nedílnou součástí každé soudobé výstavby

by

měla

být

• Pro vyjádření vzduchotěsnosti obálky budovy je vždy nutné znát závislost mezi objemovým průtokem vzduch pro dané tlakové diference • Mezi nejrozšířenější metodu měření vzduchotěsnosti obálky budov patří metoda tlakového spádu • Nejčastěji je při testování vzduchotěsnosti obálky budovy využit externí ventilátor

• Mezi méně časté metody patří metoda harmonicky proměnného tlakového rozdílu a metoda tlakového impulzu

17

ENS


Metoda tlakového spádu - BDT

• Ke zjištění průvzdušnosti a netěsností v obvodovém plášti je v České republice dle ČSN EN 13829 (2001) normalizované měření metodou tlakového spádu, tzv. Blower Door Test • Metoda měření Blower Door Test je založena na opakovaném měření objemového toku vzduchu skrze obálku budovy při uměle vyvolaných různých tlakových rozdílech • Tlakové diference se vždy volí tak, aby byly minimalizovány povětrnostní klimatické vlivy, nejčastěji mezi 10 až 100 Pa • Jednotlivé tlakové diference jsou vyvolány připojeným externím ventilátorem s regulovatelným výkonem • Pro každou tlakovou diferenci se zaznamená odpovídající objemový tok vzduchu, který je přiváděn (popř. odváděn) ventilátorem 18

ENS


Metoda tlakového spádu - BDT

Schéma podtlakového měření průvzdušnosti - BDT

19

ENS


Aparatura Blower Door Test

• Měřící aparatura Blower Door Test se nejčastěji skládá: • Teleskopický hliníkový rám • Vzduchotěsná textilie s otvorem pro ventilátor • Kalibrovaný ventilátor s možností regulace výkonu • Regulační jednotka výkonu ventilátoru • Systém pro automatické testování výkonu (APT systém)

• Tlakové hadičky a další kabelové příslušenství

20

ENS


Aparatura Blower Door Test

21

ENS


Princip a postup měření BDT

• Nejprve je nutné osadit teleskopický rám se vzduchotěsnou textilií:

• Teleskopický rám je vhodné instalovat v místech hlavních vstupních dveří, balkónových dveří a v oknech • Nevhodné je rám umístit v otvorech, kde nelze zaručit nerušené proudění vzduchu z důvodu existujících překážek v těsné blízkosti otvoru (stěna, příčka, schodiště ve vzdálenosti 1,5 – 2,0 m od ventilátoru) • Případné netěsnosti mezi otvorem a rámem je nutné přelepit speciální páskou či vložit vzduchotěsné těsnění 22

ENS


Princip a postup měření BDT

• Následně se do otvoru ve vzduchotěsné plachtě s elastickým límcem osadí ventilátor se clonami

• Ventilátor by neměl stát na zemi, ale měl by viset na rámu • Po osazení ventilátoru je nutné propojit ventilátor, popř. vzduchotěsnou plachtu, s APT systémem, regulátorem výkonu ventilátoru a s počítačem pomocí tlakových hadiček a kabelového příslušenství

23

ENS


Vyhodnocení měření a výsledky

• Po sestavení aparatury Blower Door Test a zapojení aparatury k počítači je možné přistoupit k samotnému měření průvzdušnosti • Pro měření průvzdušnosti aparaturou Blower Door je vhodné využít software – např. TECTITE Express • Software TECTITE Express průvzdušnosti automaticky

umožňuje

provést

měření

• Před zahájením měření je nutné vložit základní informace o budově a aktuálních povětrnostních vlivech v těsném okolí měřené budovy • Povinnými vstupními daty je teplota v interiéru [°C], teplota v exteriéru [°C], objem budovy [m3], podlahová plocha [m2], plocha obálky budovy [m2] a odchylka rozměrů [%] 24

ENS



• Program vyhodnocuje a vykresluje graf závislosti průtoku vzduchu ventilátorem Q [m3/h] na zadaných intervalech rozdílů tlaků ∆p [Pa]. • Dle ČSN EN 13829 (2001) je zkouška Blower Door považována za platnou při měření nejméně 5 různých tlakových diferencí, přičemž intervaly mezi jednotlivými tlakovými rozdíly nesmí být větší než 10 Pa. • Nejméně jedna z tlakových diferencí by měla být větší než 50 Pa.

• Získanými body posléze proloží regresní přímku a vyhodnotí intenzitu výměny vzduchu n50 při tlakovém rozdílu 50 Pa

25

ENS



26

ENS



27

ENS



• Základní požadavky pro stanovení vzduchotěsnosti obálky budovy jsou popsány v ČSN EN 13829 • Zmíněná ČSN umožňuje 2 metody měření: • Metoda A – měření budovy/části objektu v provozním stavu, bez provedení utěsnění oproti běžnému užívání objektu. Okna, dveře, větrací klapky se pouze uzavřou. Žádná opatření zlepšující vzduchotěsnost se neprovádějí.

• Metoda B – měření obálky budovy po utěsnění otvorů, které mají vliv na měření – ventilátory, komíny, atd.

28

ENS



• Výsledky metody A charakterizují běžnou vzduchotěsnost v provozním stavbu budovy. Měření se provádí až po ukončení výstavby a uvedení objektu do provozu. Výsledky metody A je vhodné použít zejména u výpočtů energetické náročnosti budovy. Protokol z měření metodou A slouží jako certifikát o měření průvzdušnosti dané budovy.

• Naopak metoda B slouží k ověření těsnosti obálky budovy a odhalení případných defektů a vad v obálce budovy. Metoda B se provádí po dokončení vzduchotěsné vrstvy, kde je ještě možná její oprava.

29

ENS


Požadavky na vzduchotěsnost

• Doporučuje se splnění podmínky:

n50 ≤ n50,N Doporučené hodnoty n50 [h-1] Větrání v budově Úroveň I

Úroveň II

Přirozené nebo kombinované

4,5

3,0

Nucené

1,5

1,2

Nucené se zpětným získáváním tepla

1,0

0,8

0,6

0,4

Nucené se zpětným získáváním tepla v budovách se zvláště nízkou potřebou tepla na vytápění (pasivní budovy) 30

ENS


Význam vzduchotěsnosti

• Nežádoucí a nekontrolovatelný únik vzduchu skrze obálku vede: • Ke zvýšeným tepelným ztrátám větráním • Ke zvýšené spotřebě energií a ekonomické náročnosti provozu • Ke snížení účinnosti tepelné izolace • Ke snížení tepelného odporu konstrukce • Riziko degradace a zkrácení životnosti konstrukce

• Možnost kondenzace vodní páry uvnitř konstrukce a vzniku plísní

31

ENS


Význam vzduchotěsnosti - Příklad

• Výpočtová referenční energeticky efektivní budova:

25

30

20

25 20

15

15

10

10

5

5 0

0 0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Celková intenzita výměny vzduchu n50 [h-1] Roční měrná potřeba tepla na vytápění Měrná tepelná ztráta větráním

Měrná tepelná ztráta větráním [W/K]

Měrná potřeba tepla na vytápění [kWh/(m2.a)]

• Středoevropské klimatické podmínky (Beskydy) • Účinnost systému zpětného získávání tepla 85 % • Dvoupodlažní objekt na bázi dřevních hmot 35

10

Při splnění doporučeného požadavku, za předpokladu přirozeně větraného objektu, dle ČSN 73 0540-2:2011 je měrná potřeba tepla na vytápění 26,41 kWh/(m2•a). V případě splnění požadavku Institutu pasivního domu na maximální vzduchotěsnost n50 = 0,6 h-1 činí měrná potřeba tepla na vytápění 23,96 kWh/(m2•a), což činí úsporu potřeby tepla na vytápění o více než 10 %.

32

ENS


Vzduchotěsnost pasivních domů v ČR

• Testovaný vzorek zahrnuje 150 energeticky pasivních objektů, u kterých jsou známy sledované parametry tepelné izolace obvodového pláště. Realizace v letech 2004 až 2014.

MAX 1,00

 0,3853

MIN 0,05 33

ENS



• Vápenopískový dům ze sedlovou střechou, Veltrusy • Vápenopískový dům z bloků Kalksandstein Zapf Daigfuss

0,05 h-1

34

ENS



• EPD Dřevostavba, areál FAST Ostrava

0,45 h-1 35

ENS



• EPD Dřevostavba, Nový Hrozenkov • Lehká montovaná dřevostavba, TI stříkaná polyuretanová pěna

0,54 h-1

36

ENS



• Dům ze slámy, Albrechtice • Dvojitá dřevěná rámová konstrukce s dřevěným obkladem

• Izolace ve stěnách a stropu – balíky slámy

9,22 h-1

37

ENS



• Ivanovice na Hané • Dřevěná konstrukce, hliněné omítky

• Izolace ve stěnách a stropu – balíky slámy

7,12 h-1

38

ENS


Netěsnosti v obálce budovy

• Nejčastější typy netěsností • Defekty hlavní vzduchotěsnící vrstvy (poškození, necelistvost) • Netěsný styk obvodové stěny a podlahy na terénu • Netěsný styk obvodové stěny a vnitřního stropu • Netěsná připojovací spára oken • Netěsné montážní otvory v panelech dřevostaveb

• Netěsná elektroinstalace procházející vzduchotěsnící vrstvou • Netěsné prostupy konstrukčních prvků procházejících vzduchotěsnící vrstvou • Netěsné rozvody procházející podlahou na terénu

• Netěsné prostupy rozvodů obvodovými konstrukcemi • Netěsná funkční spára oken • Netěsné nadokenní roletové boxy • Netěsnosti v plášti vícevrstvých komínů 39

ENS


Detekce netěsností v obálky budovy

• Kromě změření průvzdušnosti je vhodné lokalizovat netěsnosti

• Přesná lokalizace netěsností ve stádiu výstavby umožňuje jejich opravu a tím i zlepšení vzduchotěsnosti obálky budovy • Získávání zkušenosti pro projekční fázi (poučení z chyb) • Možnosti detekce netěsností:

• Holé ruce (nejlépe navlhčit kvůli vyšší citlivosti) • Anemometr (velikost proudění vzduchu)

• Termovizní snímkování • Vizualizace detekcí dýmem • Ultrazvuk 40

ENS



• Detekce netěsností anemometrem • Nejběžnější způsob detekce netěsností • Běžně probíhá z interiéru při udržování podtlaku (vzduch proudí netěsnostmi z vnějšího prostředí dovnitř) • Z vnitřní strany se prověřují místa s předpokládanými netěsnostmi • Anemometr je schopen zaznamenat proudění vzduchu v řádu m/s

41

ENS



 Lokální netěsnosti v okolí okenního otvoru  Lokální netěsnosti špatně utěsněnými kabelovými prostupy nad pohledem 42

ENS



• Detekce netěsností termovizním snímkováním • Nejčastěji z interiéru při podtlaku (popřípadě naopak) • Nutné zařízení pro (termovizní) kamera

vyvolání

tlakového

rozdílu

a

infračervená

• Studený vzduch proudí zvenčí dovnitř a prochladí okolí netěsností, které jsou dobře patrné na termovizních snímcích

43

ENS



• Detekce netěsností vizualizací dýmem • Metoda vyžaduje vyvíječ dýmu a zařízení pro vyvolání tlakové diference • Vyvíječ dýmu se umístí uvnitř budovy, při umístění v blízkosti netěsnosti je dým strháván vzduchem proudících skrz netěsnost

44

ENS



• Detekce netěsností vizualizací dýmem • Metoda vyžaduje vyvíječ dýmu a zařízení pro vyvolání tlakové diference • Vyvíječ dýmu se umístí uvnitř budovy, při umístění v blízkosti netěsnosti je dým strháván vzduchem proudících skrz netěsnost

45

ENS


Netěsnosti v obálce budovy Neutěsněný spoj mezi OSB

Protržená parozábrana (HVV) Prasklina vnitřní omítky

46

ENS



Detail neutěsněné spáry Zcela neslepený spoj parozábrany a ztraceného bednění betonové podlahy Netěsnosti v připojovací spáře Netěsná připojovací spára vyplněné PUR pěnou okna

47

ENS



Netěsné vypínače

Neutěsněný montážní spoj stěnového panelu 48

ENS



Neutěsněné prostupy kanalizačního potrubí Neutěsněné prostupy elektrických kabelů

49

ENS



Netěsný roletový systém

Netěsný komínový plášť

50

Děkuji za pozornost

Dotazy či připomínky: [email protected]

ENS

Ing. Michal Kraus, Ph.D. [email protected]

51

ENS. Nízkoenergetické a pasivní stavby. Přednáška č. 9. Vysoká škola technická a ekonomická V Českých Budějovicích

Recommend Documents