Měření vzduchotěsnosti budov v rámci programu Zelená úsporám

Měření vzduchotěsnosti se postupně rozšiřuje zejména v segmentu výstavby dřevostaveb a nízkoenergetických budov. Novou vlnu zájmu vyvolal v posledních měsících program Zelená úsporám, který požaduje dosažení vynikající vzduchotěsnosti obálky jako jednu z podmínek přidělení dotace na pasivní dům. Využívají se přitom požadavky na vzduchotěsnost nově formulované v TNI 73 0329 a 73 0330.

Vzduchotěsnost a její a hodnocení
Vzduchotěsnost je v odborné literatuře a technických normách často označována také jako průvzdušnost (vysoká průvzdušnost značí špatnou úroveň vzduchotěsnosti a naopak). Vždy se jedná o schopnost obálky budovy propouštět vzduch. Proudění vzduchu obálkou budovy je podmíněno rozdílem tlaku vzduchu mezi vnitřním a vnějším prostředím a přítomností míst propustných pro vzduch (netěsností). Vzduchotěsnost obálky budovy jako celku je kombinovaným efektem všech dílčích netěsností. Rozdíl tlaku vzduchu působící na obálku budovy bývá vyvolán větrem, rozdílem vnitřní a vnější teploty nebo účinkem mechanických větracích zařízení (zpravidla jejich kombinací). Čím větší je tlakový rozdíl, tím větší je průtok vzduchu obálkou budovy. Vzájemná závislost se nejčastěji vyjadřuje tzv. empirickou rovnicí proudění:

kde:
V je objemový tok (průtok) vzduchu v m³/h;
C je součinitel proudění v m³/(h.Paⁿ);
n je bezrozměrný exponent proudění.

Vzduchotěsnost obálky budovy je možné vyjádřit přímo pomocí hodnot C a n. Součinitel proudění C v podstatě udává ?velikost? netěsností a exponent proudění n charakter proudění (laminární/turbulentní). Hodnoty C a n je možné spolehlivě určit pouze měřením. Protože hodnocení jedné vlastnosti pomocí dvou veličin je nepraktické, vyjadřuje se vzduchotěsnost jinými, jednočíselnými odvozenými veličinami [4, 5]. Zřejmě nejpoužívanější je intenzita výměny vzduchu při referenčním tlakovém rozdílu 50 Pa, n₅₀:

kde:
V₅₀ je objemový tok vzduchu skrz obálku budovy při tlakovém rozdílu 50 Pa v m³/h;
V je objem vnitřního vzduchu v m³.

Hodnota n₅₀ umožňuje vzájemně porovnávat vzduchotěsnost různých budov, neboť vztahuje průtok vzduchu netěsnostmi při referenčním tlakovém rozdílu na jednotku objemu budovy. Hodnota V₅₀ se zjišťuje měřením (viz další text).

Projevy a důsledky netěsností
Otvory v obálce budovy, které umožňují výměnu vzduchu mezi vnitřním a vnějším prostředím, je možné rozdělit do dvou skupin:

• záměrné otvory navržené vrstev a jejich defekty, netěsnosti v některých stavebních prvcích, například komínech, roletových boxech apod.).

Netěsnosti z druhé skupiny, které umožňují neřízené proudění vzduchu mimo rozvody a regulační prvky větracího systému, jsou nežádoucí. Jejich výskyt by měl být v průběhu návrhu a výstavby budov systematicky eliminován. Tento požadavek je pro tepelné chování budovy a správnou funkci větracího systému zásadní a v praxi vede k návrhu vzduchotěsné obálky, včetně spár výplní otvorů. Při správném řešení a provozování větracího systému není tento přístup v rozporu s hygienickými předpisy. Naopak, spoléhání na infiltraci okenními spárami a dalšími náhodnými netěsnostmi ve stavebních konstrukcích jako na hygienicky dostatečný způsob větrání se ukazuje jako mylné a navíc je spojené s řadou dalších rizik:

• snížení účinnosti větracího systému;
• snížení účinnosti procesu zpětného získávání tepla (tzv. rekuperace) z odváděného vzduchu, pokud je budova takovým zařízením vybavena;
• 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 teploty vnitřního povrchu v místě netěsnosti (riziko povrchové kondenzace, ?chladné sálání?);
• zhoršení akustických vlastností konstrukce.

Požadavky na vzduchotěsnost
Obecně platné požadavky na vzduchotěsnost obálky budovy i jejích částí jsou uvedeny v ČSN 73 0540-2. TNI 73 0329 a 73 0330 dále upřesňují požadavky na vzduchtěsnost pro účely podrobné klasifikace nízkoenergetických a pasivních domů. Vzduchotěsnost obálky budovy se ve všech těchto normativních dokumentech hodnotí pomocí intenzity výměny vzduchu při 50 Pa, n₅₀, která se zjišťuje měřením podle ČSN EN 13829. Výsledná hodnota má splňovat podmínku: n₅₀ ≤ n_50,N.
Limitní hodnoty n_50,N jsou v ČSN 73 0540-2, TNI 73 0329 a 73 0330 definovány odlišně (tabulky 1., 2. a 3.). Alternativní hodnocení vzduchotěsnosti rodinných domů podle TNI 73 0329 dočasně umožňuje zařadit mezi pasivní domy také budovy, které sice splňují všechny ostatní požadavky na pasivní domy, pouze vzduchotěsnost mírně překračuje předepsaný limit. Důvodem je obtížná dosažitelnost velmi nízkých hodnot n₅₀ u rodinných domů vzhledem k nevýhodnému poměru objemu budovy a plochy obálky a také snaha vyjít vstříc projektovým a realizačním firmám, které v této oblasti dosud sbírají zkušenosti a optimalizují svá technická řešení. Využití alternativní hodnoticí veličiny (vzduchová propustnost q₅₀ namísto hodnoty n₅₀) je zcela v souladu s ČSN EN 13829.
Splnění limitních hodnot podle ČSN 73 0540-2 není závazné, pouze doporučené. V rámci programu Zelená úsporám je splnění požadavků na vzduchotěsnost podle TNI 73 0329 a 73 0330 nutnou podmínkou pro přidělení dotace na novostavbu v pasivním standardu.

Větrání v budově	n50,N [h-1]
Přirozené nebo kombinované	4,5
Nucené	1,5
Nucené se zpětným získáváním tepla	1,0
Nucené se zpětným získáváním tepla v budovách se zvláště nízkou potřebou tepla na vytápění (pasivní domy)	0,6

¤ Tab. 1. Doporučené hodnoty intenzity výměny vzduchu n_50,N podle ČSN 73 0540-2

Jev, veličina	Označení	Jednotka	Požadavek	Způsob prokázání	Poznámka
Neprůvzdušnost obálky budovy - po dokončení stavby	n50	[1/h]	n50 ≤ 0,6 pro energeticky pasivní rodinný dům; n50 ≤ 1,5 pro nízkoenergetický dům	Měření metodou tlakového spádu a výpočet n50 v souladu s ČSN EN 13829, metoda B	Podrobněji v příloze A TNI 73 0330
Neprůvzdušnost obálky budovy - po dokončení stavby Alternativně, pro A/V > 0,6: Neprůvzdušnost obálky budovy vyjádřená hodnotou n50 a současně i vzduchovou propustností budovy q50 Hodnocení B2 lze použít nejpozději do 31. 12. 2009.	n50 a současně q50	[1/h] [m3/h/m2]	pro energeticky pasivní rodinný dům: n50 ≤ 0,8 a současně q50 ≤ 1,0	Měření metodou tlakového spádu a výpočet n50 a q50 v souladu s ČSN EN 13829, metoda B	Vzduchový tok při 50 Pa zjištěný měřením se vydělí plochou obálky budovy AE vypočítanou v souladu s 6.1.2 ČSN EN 13829:2001 z celkových vnitřních rozměrů. Pokud n50 ≥ 0,6, provede se odpovídající přepočet energetické bilance a korekce výsledků EA a EA.

¤ Tab. 2. Požadavky na vzduchotěsnost obálky budovy podle TNI 73 0329

Jev, veličina	Označení	Jednotka	Požadavek	Způsob prokázání	Poznámka
Neprůvzdušnost obálky budovy - po dokončení stavby	n50	[1/h]	n50 ≤ 0,6 pro energeticky pasivní bytový dům n50 ≤ 1,5 pro nízkoenergetický bytový dům	Měření metodou tlakového spádu a výpočet n50 v souladu s ČSN EN 13829, metoda B	Podrobněji v příloze A TNI 73 0330

¤ Tab. 3. Požadavky na vzduchotěsnost obálky budovy podle TNI 73 0330

Měření
Pro měření vzduchotěsnosti byla vyvinuta řada metod, v praxi se ale nejvíce používá tzv. metoda tlakového spádu pomocí zařízení typu blower door (odtud blower door test). Obecná pravidla a postupy měření jsou uvedeny v ČSN EN 13829. TNI 73 0330 v příloze A dále upřesňuje způsob ověřování požadavků na vzduchotěsnost pro účely klasifikace nízkoenergetických a pasivních bytových domů. Zvláštní pozornost je věnována komplikovaným případům, kdy není možné měřit budovu jako jeden celek, ale je nutné měřit po částech, například po jednotlivých bytech. V budoucnu je možné očekávat další vývoj těchto postupů na základě zkušeností s měřením velkých budov, které dosud chybí. Měření vzduchotěsnosti bytových i rodinných domů a zpracování výsledků pro účely programu Zelená úsporám se mají řídit pravidly TNI 73 0330.
Princip metody spočívá v opakovaném měření průtoku vzduchu skrz obálku budovy při různých úrovních tlakového rozdílu. Tlakový rozdíl se vyvolává uměle, pomocí ventilátoru, který je součástí měřicího zařízení (obr. 5). Pomocí speciálního rámu a vzduchotěsné plachty nebo panelu se ventilátor osadí do otvoru v obálce budovy (nejčastěji vstupních dveří). Změnou otáček ventilátoru se postupně mění tlakový rozdíl mezi vnitřním a vnějším prostředím. Pro každý tlakový rozdíl se změří průtok vzduchu ventilátorem. Předpokládá se, že stejné množství vzduchu protéká netěsnostmi v obálce budovy. Měří se obvykle dvakrát, jednou při přetlaku, podruhé při podtlaku v budově. Moderní zařízení jsou řízena počítačem, takže měření probíhá zcela automaticky. Výsledkem měření je sada hodnot objemového toku vzduchu změřených při různých tlakových rozdílech. Naměřené hodnoty se vynesou do grafu závislosti objemového toku vzduchu na tlakovém rozdílu (graf 1) a vhodnými regresními metodami se určí parametry rovnice proudění - součinitel proudění C a exponent proudění n (viz výše). Pomocí rovnice proudění se vypočte objemový tok vzduchu při 50 Pa, V₅₀ a z něj se odvodí hodnota n₅₀. O výsledku měření se vystaví protokol, jehož náležitosti jsou definovány v ČSN EN 13829 a upřesněny v TNI 73 0330.
Měřicí zařízení musí mít vlastnosti předepsané v ČSN EN 13829. TNI 73 0330 tyto obecné požadavky přejímá a doplňuje, že mají být používána pouze sériově vyráběná, k tomuto účelu určená zařízení. Použití improvizovaných zařízení se nepřipouští vůbec, měření s použitím větracího zařízení v budově pouze výjimečně a v odůvodněných případech. Výběr okamžiku měření a postup přípravy budovy před měřením se řídí účelem měření. V zásadě je možné rozlišit tyto dva hlavní účely měření:

• kontrolní měření v průběhu výstavby;
• deklarace dosažené vzduchotěsnosti po dokončení budovy.

Smyslem kontrolního měření je prověření celistvosti vzduchotěsnicích vrstev (například parozábrany) v obalových konstrukcích před jejich zakrytím a kontrola splnitelnosti cílové hodnoty n₅₀. Součástí měření je často také detekce případných netěsností. V okamžiku měření musí být dokončeny všechny konstrukční vrstvy a další opatření, která mají zajistit vzduchotěsnost obálky, ale měly by být přístupné, aby bylo možné opravit nalezené netěsnosti. Kontrolní měření je důležité zejména u budov s velmi nízkými cílovými hodnotami n₅₀.
Měření, jehož výsledek má sloužit k deklaraci dosaženého stavu, by pochopitelně mělo být realizováno až po úplném dokončení všech stavebních prací. TNI 73 0330 explicitně požaduje splnění této podmínky. Deklarace na základě výsledků získaných měřením před dokončením budovy se připouští pouze výjimečně. Během dokončovacích prací následujících po kontrolním měření totiž může dojít k poškození vzduchotěsnicích vrstev. Výsledek definitivního měření je v tom případě horší než výsledek kontrolního měření. Pokud k takovému poškození nedojde, může vlivem finálních vrstev dojít k určitému zlepšení vzduchotěsnosti (v některých případech až o 20 %).
ČSN EN 13829 rozlišuje dvě metody měření, které se vzájemně liší přípravou budovy před měřením:

• metoda A - měření budovy v provozním stavu (větrací otvory v obálce budovy, například okna a větrací mřížky, se uzavřou, ostatní záměrné otvory, například komíny, odvětrání analizačního potrubí apod., se ponechají ve stavu typickém pro období, kdy je v provozu systém vytápění nebo chlazení);
• metoda B - měření vzduchotěsnosti obálky budovy (větrací otvory v obálce budovy se uzavřou, ostatní záměrné otvory se utěsní).

Interpretace těchto pravidel je obtížná. Výsledky měření metodou A mají charakterizovat vzduchotěsnost budovy v provozním stavu. Měření by tedy mělo probíhat až po úplném dokončení budovy. Výsledky se použijí zejména jako vstupy do energetických výpočtů. Naopak metodou B lze měřit jak během výstavby, tak po jejím dokončení. Tvrzení, že metoda B znamená měření před dokončením budovy a metoda A měření po jejím dokončení, je mylné. Aby mělo kontrolní měření smysl, mělo by být zřejmě realizováno metodou B. V některých konkrétních případech je obtížné rozhodnout, jakou metodu použít a naopak, někdy nemusí příprava budovy před měřením odpovídat ani jedné z metod. Poskytovatel měření musí svůj postup vždy vysvětlit v protokolu. ČSN 73 0540-2 neuvádí, která z měřicích metod se má použít pro ověření doporučených hodnot n_50,N. Naopak TNI 73 0330 jasně říká, že pro účely této normalizační informace má být vzduchotěsnost měřena metodou B po úplném dokončení budovy.

¤ Graf 1. Grafické vyjádření výsledků měření vzduchotěsnosti

¤ Graf 2. Reálně dosahovaná vzduchotěsnost podle výsledků měření v ČR. Každý sloupec reprezentuje jedno měření, celkem 132 měření.

Zajištění vzduchotěsnosti
Dosažení vynikající úrovně vzduchotěsnosti není úplně jednoduché, jak potvrzují výsledky dosavadních měření vzduchotěsnosti v ČR (graf 2, [6]). Volba konstrukčního principu (dřevostavba/masivní stavba) a konstrukčních materiálů nemusí mít klíčový vliv na konečný výsledek. Ukazuje se však, že velmi významná je kvalita projektové přípravy a péče věnovaná realizaci technických opatření, která mají zajistit vzduchotěsnost obálky. Zdaleka se nejedná jen o problém kvality provedení na stavbě. Během projektové přípravy je potřeba chápat všechna vzduchotěsnicí opatření jako ucelený systém. Jeho návrh se prolíná všemi fázemi projektové přípravy a nelze jej oddělit nebo řešit nezávisle na ostatních dílčích úlohách. Podrobný postup návrhu je popsán v [5], hlavní konstrukční zásady je možno shrnout do těchto bodů:

• jasné vymezení vzduchotěsnicí vrstvy v každé obalové konstrukci;
• volba vzduchotěsného materiálu pro tuto vrstvu;
• zajištění spojitosti vzduchotěsné vrstvy;
• minimalizace prvků prostupujících vzduchotěsnou vrstvou;
• zajištění vzduchotěsného napojení těchto vrstev na navazující a prostupující prvky (okna, potrubí, atd.).

Pro zajištění životnosti a spolehlivosti musí být vzduchtěsnicí systém sestaven ze speciálních, k tomu účelu určených výrobků (platí zejména pro lepicí pásky apod.). Při jeho realizaci na stavbě je potřeba dbát na velmi pečlivé řemeslné zpracování a koordinaci jednotlivých stavebních profesí, aby nedošlo k poškození dokončeného systému při navazujících činnostech. Cena za speciální materiály a pečlivou práci se musí promítnout do rozpočtu stavebních prací.

Poděkování
Tento výsledek byl získán za finančního přispění MŠMT ČR, projekt 1M0579, v rámci činnosti výzkumného centra CIDEAS.

Použitá literatura
[1] ČSN 73 0540-2:2007 Tepelná ochrana budov. Část 2 - Požadavky
[2] TNI 73 0329:2009 Zjednodušené výpočtové hodnocení a klasifikace obytných budov s velmi nízkou potřebou tepla na vytápění - Rodinné domy
[3] TNI 73 0330:2009 Zjednodušené výpočtové hodnocení a klasifikace obytných budov s velmi nízkou potřebou tepla na vytápění - Bytové domy
[4] ČSN EN 13829:2009 (73 0577) Thermal performance of buildings - Determination of air permeability of buildings - Fan pressurization method (Tepelné chování budov - Stanovení průvzdušnosti budov - Tlaková metoda)
[5] Novák, J.: Vzduchotěsnost obvodových plášťů budov, Grada Publishing, Praha 2008
[6] Novák, J.: Vzduchotěsnost budov v České republice podle výsledků měření z let 2002-2008, sborník konference Tepelná ochrana budov 2009

Autor: Ing. Jiří Novák, Ph.D.
Katedra konstrukcí pozemních staveb ČVUT v Praze
E-mail: jiri.novak.4@fsv.cvut.cz

¤ Obr. 1. Příklady druhotných, nežádoucích netěsností v obálce budovy: netěsná spára ve vzduchotěsnící vrstvě z desek OSB

¤ Obr. 2. Příklady druhotných, nežádoucích netěsností v obálce budovy: netěsné napojení parozábrany obvodové stěny na podlahu terenu

¤ Obr. 3. Příklady druhotných, nežádoucích netěsností v obálce budovy: netěsný prostup nosného prvku krovu parozábranou obvodové stěny

¤ Obr. 4. Příklady druhotných, nežádoucích netěsností v obálce budovy: netěsný prostup kanalizačního potrubí parozábranou šikmé střechy

¤ Obr. 5. Měřící zařízení typu blower door, elektronická řídící jednotka s tlakovými čidly a počitač se speciálním měřícím softwarem