Vnitřní zateplení – mýty, rizika a současný stav
Motto: „Vnitřní zateplení je dobré, ale správné vnitřní zateplení je nejlepší.“
Vnitřní zateplení – mýty, rizika a současný stav
Obsah:
- Úvod
- Výpočty difuzí k vnitřnímu zateplení
- Parozábrana
- Laboratoř a praxe
- Vývoj moderních výpočetních metod
- Nová norma – nové poznatky
- Transport vody
- Transportní mechanismy a síly
- Výsledky výpočtů vlhkosti metodou WUFI
- Vnitřní zateplení v praxi
- Dlouhodobé pokusy s parozábranou a bez parozábrany
- Současné poznatky o vnitřním zateplení
1. Úvod
Pro mnohé je vnitřní zateplení jako rizikové. „Přesun rosného bodu do konstrukce“ vyvolává obavy z poruch konstrukce. Výpočty podle normy DIN 4108-3 tyto obavy ještě umocňují.
Na druhé straně je mezi stavebními fyziky známo, že kalkulace dle normy DIN 4108-3 nevypovídá o skutečných procesech v konstrukci. Správně provedená vnitřní zateplení se osvědčuje v praxi již desítky let.
2. Výpočty difuzí k vnitřnímu zateplení
2.1. Parozábrana
Mnohdy Glaserova teoretická metoda výpočtu množství kondenzátu v konstrukci při vnitřním zateplení dokazuje, že v konstrukci se nahromadí takové množství kondenzátu, že je lépe rezignovat na vnitřní zateplení, nebo použít parozábranu. Na Glaserovu metodu je pohlíženo jako na metodu statickou, nezahrnující prvky dynamických procesů v konstrukci při transportu vlhkosti, což je schopností kapilárně aktivních materiálů.
2.2. Laboratoř a praxe
Norma DIN 4108-3 byla vydána koncem 70. let a nepopisuje všechny případy, které mohou nastat. Dnes se již ví, že v praxi je průběh transportu vlhkosti v konstrukci daleko příznivější než je popisováno Glaserovou teoretickou metodou výpočtu.
Výše uvedené bylo potvrzeno dlouhodobými výzkumy Výzkumného institutu pro tepelnou ochranu v Mnichově (FIW) v polovině 80. let.
2.3. Vývoj moderních výpočetních metod
Současně s laboratorními pokusy v 80. letech položil Kurt Kiessel základy novým komplexním výpočetním programům. Na problematiku transportu vlhkosti je pohlíženo jako na komplexní a dynamický proces v konstrukci stavby.
Petr Häupel z technické univerzity v Drážďanech pracoval v téže době na podobném projektu obdobně, jako i v jiných evropských zemích. Všechny t.č. nové metody mají společné jmenovatele *1 :
- Metodika výpočtů není stacionární proces, pracuje s reálnými daty v časově dynamickém kontextu.
- Vedle difuze vodních par je přihlíženo ke schopnosti uložit dočasně vlhkost v materiálu a k transportu vody díky kapilárnímu vedení a kapilárnímu zadržování vody v materiálu.
- Schopnost získat v jakýkoli časový okamžik data popisující teplotní a vlhkostní profil v řezu konstrukce (zdi), a to i po dobu několikaletých cyklů.
Výpočty prováděné Glaserovou metodou jsou v praxi správné tam, kde jsou používány nehydroskopické materiály (materiály, které nejsou schopny na sebe vázat vodu) a tam, kde se jedná pouze o jednoduché zjištění difuzní bilance – v těchto případech se norma DIN 4108-3 osvědčila.
2.4. Nová norma – nové poznatky
Norma DIN 4108-3 byla přepracována v červenci 2001 a znovu vydána, ale popis problematiky výpočtu množství kondenzátu v neklimatizovaných obytných a kancelářských prostorech je popisován „starou a statickou„ Glaserovou metodou tak, jako dříve, nic se nezměnilo. To znamená, že se nezměnil pohled normy na vnitřní zateplení a na hodnocení tvorby kondenzátu – i nadále se používala stavebně fyzikální polopravda: výpočet difuze vodních par u materiálů schopných na sebe vázat vodu (hydroskopické materiály) bez přihlédnutí k *1.
3. Transport vody
3.1. Transportní mechanismy a síly
Transport tekuté vody v hydroskopických materiálech se uskutečňuje pomocí pórovitých komůrek v materiálu dvěma základními způsoby:
- Kapilární sání ve vodou naplněných pórech (síla je povrchové kapilární napětí vody), obr. 1
Obrázek č. 1
- Vedení vody ve formě vlhkého filmu na povrchu velkých pórů v materiálu (síla je daná rozdílem relativní vlhkosti na obou stranách póru), obr. 2
Obrázek č. 2
Feststoff = pevná látka
Pore = pór
A = malé póry zaplněno vodou
B = zbytková voda v rozích póru
C = film na povrchu větších pórů
Kapilární sání funguje v praxi mnohem více a častěji než difuzní transport vodní páry. I v „suchých“ materiálech je určité množství pórů stále zaplněno vodou. Jednotlivé póry vytváří „síť“, která umožňuje transport dodatečně vytvořené vody (např. při vytvoření kondenzátu) na principu sání vody a dodatečného dalšího vedení vody – dynamický proces.
Pohyb vody ve formě vlhkého filmu na povrchu minerálních materiálů byl vědecky popsán jako skutečný transportní proces v 90. letech na Frauenhofer institutu pro stavební fyziku/Holzkirchen. V tomto smyslu nabývá na významu i zbytková voda v rozích pórů. Co do množství odvedené vlhkosti formou vlhkého filmu je toto množství řádově totožné jako při difuzi vodní páry.
Außen = venek
Innen = vnitřek
Relative Feuchte = relativní vlhkost
Dampfdruck = tlak vodní páry
Trocken = suchý
Feucht = vlhký
Naß = mokrý
Dampfdiffusion = difuze páry
Oberflächendiffusion = difuze po porvchu
Kapilarleitung = kapilární vedení
Obrázek č. 3 - schematické znázornění transportních mechanismů vlhkosti v hydroskopických stavebních materiálech.
Difuze vodní páry a sorpční (pohlcováním) vedení (nazývané také povrchová difuze) mohou současně působit v opačných směrech. To má význam např. v kapilárně aktivních materiálech pro vnitřní zateplení (materiály redstone), kdy se vede voda ve formě kapaliny za účelem vypaření na vnitřním povrchu stěny.
3.2. Výsledky výpočtů vlhkosti metodou WUFI
Jako příklad je uvedeno na obrázku č. 4 grafické představení výsledků měření vnitřního zateplení pomocí programu WUFI (Frauenhofer institut pro stavební fyziku/Holzkirchen).
Obrázek č. 4 -graf vlevo nahoře:
Profil teploty (červená čára) ukazuje průběh teploty řezem zdí v zimním chladném dnu. Žlutá plocha zobrazuje průběhy teplot během jednoho celého roku.
Obrázek č. 4 graf vlevo dole:
Profil vlhkosti (zelená čára) v pórech materiálů (relativní vlhkost vzduchu v pórech v %). Světle zelená plocha zobrazuje průběhy relativní vlhkosti v pórech materiálů během jednoho celého roku.
Pozoruhodné je, že v místě mezi zdí a izolantem nebylo nikdy dosaženo 100% vlhkosti – tzn. nevznikl nikdy během celého roku rosný bod. Díky schopnosti pohlcovat vlhkost odebírá vnitřní omítka vzdušnou vlhkost a vede ji dále do zdiva. To způsobí pouze malý nárůst vlhkosti v materiálu díky velké schopnosti zdiva přechodně tuto vlhkost (odvlhčování zdiva) „uschovat“.
Částečně vysoká vlhkost pórů u parozábrany vzniká během letní „opačné difuze“, když je průběh spádu tlaku vodní páry směrem od vnějšku fasády k vnitřní stěně díky zahřívání povrchu fasády slunečním zářením. Hodnoty blížící se 100 % vedou k otázce, zda je parozábrana opravdu fenomén při vnitřním zateplení, zda je vůbec nutná.
Modrá oblast zobrazuje obsah vody v jednotlivých vrstvách zdi. 10 kg/m3 = 1 objemové %. Zde identifikujeme kritické oblasti.
Obrázek č. 4 - graf vpravo:
Zobrazuje obsah vody v jednotlivých vrstvách zdi během 3 ročních cyklů. Zde nepozorujeme žádné významné „rozkmitání“ vlhkosti.
4. Vnitřní zateplení v praxi
4.1. Dlouhodobé pokusy s parozábranou a bez parozábrany
V r. 1988 odstartovaly v Německu dlouhodobé projekty v oblasti vnitřního zateplení (Bauforschungsabteilung des Energie- und Umweltszentums/Springe).
500 mm silné zdivo (z vnějšku lámaný kámen, pískovec z vnitřku) bylo zateplováno zevnitř různými izolanty a různými technologiemi (s parozábranou a bez parozábrany). Součástí projektu byl výzkum vlivu vlhkosti na dřevěné konstrukční prvky zabudované do konstrukce
Obrázek č. 5 – Průběh vlhkosti pod vnitřním zateplením
Průběh měření vykazuje výsledky:
- Po odeznění počáteční fáze vysychání všechna měřená místa vykazují vlhkost dřeva výrazně pod 20 %.
- V žádném se zkoumaných případů (včetně systémů bez parozábrany) nedocházelo ke vzniku zvýšené vlhkosti na „studené straně“ izolantu (styk zdivo a izolant).
- Veškeré naměřené hodnoty vlhkosti dřeva leží v nekritické oblasti, nejsou zřejmé žádné nežádoucí efekty vlivem vlhkosti.
- Parozábrana má pouze malý vliv na vlhkost dřeva v konstrukci.
- Pozoruhodné je, že při té nejnevhodnějí konstalaci (izolační materiál schopný absorbovat vodu a absence parozábrany) jsou naměřená data v nekritickém pásmu pod 20% vlhkosti.
5. Současné poznatky o vnitřním zateplení
Výsledky 25 let zkoumání transportu vlhkosti u vnitřního zateplení se dají shrnout následovně:
- Vnitřní zateplení je z hlediska vlhkostní technické bilance více „dobrácké“ než obavy plynoucí z výpočtů Glaserovou metodou. Hlavním důvodem je schopnost materiálů (omítek, zdiva, tepelných izolantů redstone, …) rozdělit lokálně zvýšenou vlhkost a transportovat ji na povrchy schopné tuto vlhkost odpařovat.
- Všechny cesty transportu vlhkosti se nechají spočítat na dynamickém principu. Tento software je k dispozici pro uživatele v případě jejich potřeby.
- Používání parozábrany jako výsledek propočtu Glaserovou metodou není nutné. Pod podmínkou, že v konstrukci není jiný zdroj vlhkosti.
- Aktuální vědecké poznatky v oboru kladou důraz na rizika netěsnosti fasády proti vlhkosti vnikající do stavební konstrukce zvenčí, na rizika proudění vzduchu za izolantem v závislosti na potenciál vysychání konstrukce a na kapilárně aktivní tepelně izolační materiály (redstone)
- Vznik kondenzátu vlivem proudění vzduchu mezi studenou a teplou stranou vnitřního zateplení představuje pro stavební fyziky důležitější problém než difuze. Kvantitativní stránka tohoto problému není ještě dostatečně vědecky objasněna. Nutno dodržet zásadu celoplošného přilepení izolantu na podklad nebo přilepení, které zabraňuje proudění vzduchu pod izolantem
- Proudění vzduchu za izolantem může mít za následek vznik plísní, což je vážný zdravotní problém
V současnosti je v České republice plně akceptováno vnitřní zateplení tolerující vznik kondenzátu. Tepelně vlhkostní výpočty programem COND jsou akceptovány nejaktuálnější normou Tepelná ochrana budov ČSN 73 0540-2.
Akceptovány jsou materiály pro vnitřní zateplení – systémy redstone PURA a redstone CLIMA PLUS.
Z německých zdrojů přeložil Jaroslav Zima, červenec 2015.
+420 602 221 220, moc.liamg@enotsder.amiz
