6 Spárová průvzdušnost a vodotěsnost 6.1 Základní definice Průvzdušnost V [m 3 /s] charakterizuje množství vzduchu v m 3, který projde za jednotku času stavební konstrukcí, stavebním dílcem, konstrukčním stykem nebo funkční spárou uzavřené nebo uzamčené výplně otvoru při daném rozdílu statických tlaků vzduchu působících na jeho vnitřní a vnější straně a při daném atmosférickém tlaku vzduchu p a, teplotě vzduchu θ a a relativní vlhkosti vzduchu φ a. U oken a lehkých obvodových plášťů lze průvzdušnost vyjádřit dvojím způsobem, pomocí spárové průvzdušnosti a plošné průvzdušnosti. Spárová průvzdušnost V L vyjádřena pomocí součinitele spárové průvzdušnosti i LV [m 3 /m.s] charakterizuje průvzdušnost funkčních spár oken a udává množství vzduchu v m 3, který projde za 1 sekundu 1 metrem spáry při daném statickém tlakovém rozdílu. Obvykle se udává pro referenční tlak 100 Pa. Průvzdušnost na celkovou plochu výplně otvoru (plošná průvzdušnost V A [m 3 /m 2.s]) vyjadřuje množství vzduchu v m 3, které projde za jednotku času celkovou konstrukcí přepočítaná na 1m 2 jeho plochy při daném statickém rozdílu. Obvykle se udává pro referenční tlak 100 Pa. Používá se především při hodnocení průvzdušnosti lehkých obvodových plášťů. Vodotěsnost je schopnost konstrukce odolávat průniku vody. Veškeré systémy oken i lehkých obvodových plášťů musí garantovat třídu průvzdušnosti a vodotěsnosti. 6.2 Druhy spár [1] U otvíravých oken se klasifikují 3 základní druhy spár: 1. připojovací spára 2. funkční spára 3. zasklívací spára Obrázek č.6.1 - Druhy spár u otvíravého okna 34 Vydáno 11/2008
Obrázek č.6.2 - Druhy spár u fasádního systému s otvíravým oknem Připojovací spára je spára, kterou je rám okna, příp. rám LOP připojen k obvodové konstrukci. Pro připojovací spáru jsou stanoveny následující funkční požadavky: naprostá vodotěsnost, nulová infiltrace vzduchu, umožnění dilatace, umožnění provedení kotvení. Tyto funkce zajišťují jednotlivé zóny připojovací spáry, které jsou znázorněny na Obrázku č.6.3. Obrázek č.6.3 - Základní zóny připojovací spáry www.cklop.cz 35
Vnější uzávěr spáry tvoří hydroizolační folie, která zajišťuje její vodotěsnost a vzduchotěsnost. Vnitřní uzávěr spáry je tvořen parotěsnou folií, která zamezuje vnikání vodní páry do připojovací spáry. Dilatace je zajištěna použitím páskových kotev nebo speciálních vrutů pro kotvení oken. Tepelně izolační část spáry se nejčastěji vyplňuje polyuretanovou pěnou. Funkční spára je charakteristická pro otvíravá okna a je to spára mezi rámem okna a rámem křídla. Obecné požadavky na funkční spáru oken jsou: naprostá vodotěsnost, limitovaná infiltrace vzduchu, umožnění požadovaného způsobu otvírání okna. Funkční spára se skládá ze dvou stupňů těsnění, tzv. dešťové zábrany a větrové zábrany. Dešťová zábrana zamezuje přístupu vody dovnitř spáry, větrová zábrana zajišťuje limitovanou infiltraci vzduchu. Podle způsobu uspořádání dešťové a větrové zábrany lze potom hovořit o jednostupňovém či dvoustupňovém těsnění funkční spáry. U dvoustupňového těsnění je před větrovou zábranou umístěna ještě dešťová zábrana. Schéma jednostupňového a dvoustupňového těsnění je uvedeno na Obrázku č.6.4. Obrázek č.6.4 - Jednostupňové a dvoustupňové těsnění funkční spáry Nejvýznamnější částí dešťové zábrany je dekompresní dutina. Její funkcí je trvalé vyrovnávání tlaku mezi vnějším prostředím a prostředím uvnitř dekompresní dutiny, čímž je umožněn odtok srážkové vody. Optimální rozměry dekompresní dutiny jsou šířka 20 mm a hloubka 15 mm. Z dekompresní dutiny je voda odváděna otvory, které mají mít dle min. průměr 6 mm. Minimální počet odvodňovacích otvorů je 3 ks/bm. Pokud by nedošlo k vyrovnání tlaků uvnitř dutiny, uvnitř dutiny by působila velmi malá síla způsobená sloupcem vzduchu nad hladinou uvnitř dutiny (tlak P 2 ). Na spodní povrch vody uvnitř dutiny působí síla P 1, která je způsobena mnohonásobně větším sloupcem venkovního vzduchu. Srážková voda by nemohla z dutiny odtéci. Pokud se tlak uvnitř dutiny bude rovnat tlaku vnějšího prostředí, tlaky P 1 a P 2 se vyrovnají a odtok srážkové vody z dekompresní dutiny bude způsoben tlakem účinné hydrostatické výšky vody. Působení tlaků na vodu uvnitř dekompresní dutiny je znázorněno na Obrázku č.6.5. 36 Vydáno 11/2008
Obrázek č.6.5 - Dekompresní dutina Funkční spáry oken musí splnit požadavky ČSN 73 0540-2 na součinitel spárové průvzdušnosti. Okna vyhovující tomuto požadavku nemohou zajistit dostatečnou násobnost výměny vzduchu v místnosti, hygienické minimum násobnosti výměny vzduchu je n = 0,5 h -1. Infiltrací funkčními spárami oken lze ale zajistit násobnost výměny vzduchu pouze n = 0,05 0,1 h -1 v závislosti na tvaru a velikosti otvíravých okenních křídel a na velikosti posuzované místnosti. Proto je třeba zajistit jiný typ větrání, např. nucené či přirozené větrání. Tam, kde není možné např. z důvodu ochrany před vnějším hlukem otvírat okna, je vhodné použít větrací klapky či větrací štěrbiny. Při popisu funkční spáry je třeba zmínit větrání mikroventilací. Mikroventilace je otevření funkční spáry a nelze ji posuzovat jako spárovou průvzdušnost. U kování pro hliníkové okenní systémy není mikroventilační poloha možná. Zasklívací spára je spára, která zajišťuje spojení rámu a skleněné výplně. U hliníkových rámů se toto spojení obvykle řeší tlakovým uložením skleněné tabule do rámu pomocí gumových těsnění. U lehkého obvodového pláště je jako zasklívací spára hodnocena i spára napojení okna do profilu LOP. Základní funkční požadavky na zasklívací spáru jsou dle [1]: naprostá vodotěsnost, nulová průvzdušnost, umožnění dilatace skleněné výplně. Protože může v zasklívací spáře docházet ke vzniku kondenzátu, je třeba tento prostor odvětrávat a zajistit odvod kondenzátu. Odvodňovací otvory se umisťují do vodorovných profilů. Jsou doporučeny min. tři kruhové otvory o průměru 6 mm na 1 metr délky rámu, které odvádějí kondenzát nejčastěji do dekompresní dutiny. Odvětrávací otvory se umisťují do svislých profilů. www.cklop.cz 37
6.3 Spárová průvzdušnost 6.3.1 Požadavky dle ČSN 73 0540-2 [2] Součinitel spárové průvzdušnosti funkčních spár i LV musí dle ČSN 73 0540-2 [2] u výplní otvorů a lehkých obvodových plášťů splňovat podmínku: kde i LV,N je požadovaná hodnota spárové průvzdušnosti stanovená dle Tabulky č.6.1. [-] (1) Tabulka č.6.1 - Požadované hodnoty součinitele spárové průvzdušnosti i LV,N dle ČSN 73 0540-2 [2] Funkční spára ve výplni otvoru Vstupní dveře do zádveří budovy při celkové výšce nadzemní části budovy do 8 m včetně Ostatní vstupní dveře do budovy Dveře oddělující ucelené části budovy Ostatní vnější výplně otvorů při celkové výšce nadzemní části budovy - do 8 m včetně - nad 8 m, do 20 m včetně - nad 20 m, do 30 m včetně - nad 30 m včetně Požadovaná hodnota součinitele spárové průvzdušnosti i LV,N [m 3 /s.m.pa 0,67 ] Budova s větráním přirozeným a kombinovaným Budova s větráním pouze nuceným nebo s klimatizací 1,60. 10-4 0,87. 10-4 0,87. 10-4 0,30. 10-4 0,87. 10-4 0,60. 10-4 0,30. 10-4 0,10. 10-4 0,10. 10-4 Lehký obvodový plášť včetně oken a dveří 0,05. 10-4 0,05. 10-4 Součinitel spárové průvzdušnosti i LV spár a netěsností v ostatních konstrukcích a mezi nimi navzájem, kromě funkčních spár výplní otvorů a lehkých obvodových plášťů, musí být dle ČSN 73 0540-2 téměř nulový, tj. musí být nižší než nejistota zkušební metody pro jeho stanovení. 6.3.2 Klasifikace Okna i LOP jsou rozděleny do tříd průvzdušnosti, které závisí na limitní průvzdušnosti při maximálním zkušebním tlaku. Maximální zkušební tlak závisí na výšce budovy (a tedy síle větru), požadavek na třídu průvzdušnosti oken a LOP by měl stanovit generální projektant. Pro okna a pro LOP existují rozdílné normy pro klasifikaci průvzdušnosti. 38 Vydáno 11/2008
6.3.2.1 Okna Průvzdušnost oken a dveří se klasifikuje dle ČSN EN 12207 [9]. Průvzdušnost oken může být vztažena k délce funkční spáry nebo k celkové ploše výplně otvoru. 6.3.2.1.1 Zkušební metoda Zkušební metoda pro stanovení průvzdušnosti oken je popsána v ČSN EN 1026 [7]. Zkušební vzorek se umístí do zkušební komory a vystaví se kladnému zkušebnímu tlaku. Tlak je v určitých intervalech zvyšován až do nejvyššího zkušebního tlaku a současně se zaznamenává tok vzduchu. 6.3.2.1.2 Klasifikace Klasifikace průvzdušnosti oken se provádí dle ČSN EN 12207 [9]. Referenční průvzdušnost pro celkovou plochu a pro délku spáry je stanovena při referenčním zkušebním tlaku 100 Pa. Zkušební vzorek patří do uvedené třídy, jestliže měřená průvzdušnost není větší než horní mezní hodnota ani u jednoho zkušebního tlaku v této třídě. Tabulka č.6.2 - Referenční průvzdušnost při 100 Pa a maximálních zkušebních tlacích, vztažená na celkovou plochu pro třídy 1 až 4 Třída Referenční průvzdušnost při 100 Pa [m 3 / m 2.h] Maximální zkušební tlak [Pa] 0 Nezkouší se 1 50 150 2 27 300 3 9 600 4 3 600 Tabulka č.6.3 - Referenční průvzdušnost při 100 Pa a max. zkušebních tlacích, vztažená na délku spáry pro třídy 1 až 4 Třída Referenční průvzdušnost při 100 Pa [m 3 / m 2.h] Maximální zkušební tlak [Pa] 0 Nezkouší se 1 12,5 150 2 6,75 300 3 2,25 600 4 0,75 600 Pokud výsledky klasifikace, vztažené na spáru a vztažené na plochu: jsou v téže třídě, pak se zkušební vzorek přiřadí jedné a téže třídě jsou ve dvou sousedních třídách, pak se zkušební vzorek přiřadí nejpříznivější třídě (tzn. s nejmenším podílem) dávají rozdíl dvou tříd, pak se zkušební vzorek přiřadí ke střední třídě dávají rozdíl více než dvou tříd, pak se zkušební vzorek nesmí přiřadit k žádné třídě. 6.3.2.2 Lehký obvodový plášť Požadavky na průvzdušnost lehkých obvodových plášťů jsou stanoveny v ČSN EN 12152 [13]. Jsou-li v lehkém obvodovém plášti otvíravá okna, nesmí být průnik vzduchu přes funkční spáry oken zohledněn. Funkční spáry oken osazených do LOP by měly být při měření průvzdušnosti přelepeny. Průvzdušnost otvíravých částí LOP je uváděna podle ČSN EN 12207 [9] - viz odst. 6.3.2.1. www.cklop.cz 39
6.3.2.2.1 Zkušební metoda Při zkoušení průvzdušnosti LOP se postupuje podle ČSN EN 12153 [14]. Zkušební vzorek je osazen do zkušební komory. Zvolí se nejvyšší zkušební tlak, při měření průvzdušnosti se zvyšují zkušební tlaky v určených přírůstcích. Každý tlak se aplikuje po dobu min. 10 s a změří se tok vzduchu přes zkušební komoru při každém zkušebním tlaku. Z toku vzduchu se spočítá průvzdušnost při každém zkušebním tlaku vztaženou k celkové ploše vzorku nebo k délce pevných spár. 6.3.2.2.2 Klasifikace V ČSN EN 12152 [13] je stanoveno pět tříd tak, aby byly zahrnuty všechny pravděpodobné místní a regionální podmínky (především výška budovy a síla větru). Průvzdušnost pro příslušnou třídu při maximálním zkušebním tlaku uvedená v Tabulce č.6.2 a č.6.3 nesmí překročit dovolené hodnoty stanovené pro všechny stupně zkušebních tlaků. Tabulka č.6.4 - Třídy průvzdušnosti (A) vztažené na celkovou plochu LOP Maximální tlak P max [Pa] Průvzdušnost [m 3 / m 2.h] Třída 150 1,5 A1 300 1,5 A2 450 1,5 A3 600 1,5 A4 > 600 1,5 AE Zkušební vzorky, které mají průnik vzduchu > 1.5 m 3 / m 2.h při tlaku < 150 Pa, nemohou být klasifikovány. Zkušební vzorky, které mají průnik vzduchu < 1.5 m 3 / m 2.h při tlaku > 600 Pa, jsou klasifikovány jako třída E (vyjímečná). Tabulka č.6.5 - Třídy průvzdušnosti (A) vztažené na délku pevné spáry Maximální tlak P max [Pa] Průvzdušnost [m 3 / m 2.h] Třída 150 0,5 A1 300 0,5 A2 450 0,5 A3 600 0,5 A4 > 600 0,5 AE Zkušební vzorky, které mají průnik vzduchu > 0.5 m 3 / m 2.h při tlaku < 150Pa, nemohou být klasifikovány. Zkušební vzorky, které mají průnik vzduchu < 0.5 m 3 / m 2.h při tlaku > 600Pa, jsou klasifikovány jako třída E (vyjímečná). 6.4 Vodotěsnost Vodotěsnost je schopnost konstrukce odolávat průniku vody. Průnik vody je zatékání vody, které vede ke stálému nebo opakovanému smáčení částí: 1. nalézajících se na vnitřní straně zkušebního vzorku; 2. všech částí lehkého obvodového pláště nebo okna, které mají zůstat suché, protože nejsou součástí systému odvodu vody na vnější stranu U otvíravých okenních výplní slouží k zamezení průniku vody dešťová zábrana, která je detailně popsána v odst. 6.2. Dešťová zábrana musí umožnit odtok srážkové vody do exteriéru. Ostatní části okenních výplní i lehkých obvodových plášťů musí zajistit 100% vodotěsnost. 40 Vydáno 11/2008
6.4.1 Klasifikace Okna i LOP jsou rozděleny do tříd, které závisí na vodotěsnosti při maximálním zkušebním tlaku. Maximální zkušební tlak závisí na výšce budovy (a tedy síle větru), požadavek na třídu průvzdušnosti oken a LOP by měl stanovit generální projektant. 6.4.1.1 Okna Vodotěsnost oken se klasifikuje dle ČSN EN 12208 [8], zkušební metoda je popsána v ČSN EN 1027 [6]. 6.4.1.1.1 Zkušební metoda Zkouška vodotěsnosti okenních konstrukcí spočívá dle ČSN EN 1027 v trvalém postřikování vnější strany zkušebního vzorku stanoveným množstvím vody za současného působení kladného zkušebního tlaku v podobě po sobě jdoucích stoupajících tlakových stupňů v rovnoměrných intervalech. Postřikování vzorku začíná při zkušebním tlaku 0 Pa a trvá 15 minut, potom se neustálého postřiku zvyšuje zkušební tlak v pětiminutových intervalech. Celková délka zkoušky je závislá na vodotěsnosti zkušebního vzorku. Pro stanovení vodotěsnosti existují dvě metody (metoda A a metoda B), které se liší ve sklonu vodních trysek (více v ČSN EN 1027 [6]). Výsledkem zkoušky je místo a tlak, při kterém pronikla voda zkušebním vzorkem a doba, po kterou působil nejvyšší tlak před průnikem vody. 6.4.1.1.2 Klasifikace Klasifikace se provádí podle údajů uvedených v Tabulce č.6.6. Tabulka č.6.6 - Klasifikace vodotěsnosti oken dle ČSN EN 12208 [8] Zkušební tlak [Pa] Klasifikace Požadavky Max v Pa a) Zkušební postup A Zkušební postup B - 0 0 Bez požadavku 0 1A 1B 15 min postřikování 50 2A 2B Jako třída 1 + 5 minut 100 3A 3B Jako třída 2 + 5 minut 150 4A 4B Jako třída 3 + 5 minut 200 5A 5B Jako třída 4 + 5 minut 250 6A 6B Jako třída 5 + 5 minut 300 7A 7B Jako třída 6 + 5 minut 450 8A - Jako třída 7 + 5 minut 600 9A - Jako třída 8 + 5 minut > 600 Exxx Nad 600 Pa ve stupních po 150 Pa musí činit doba každého stupně 5 minut POZNÁMKA Postup A je vhodný pro výrobek, který není chráněný. Postup B je vhodný pro výrobek, který je částečně chráněný. a) po 15 minutách bez zatížení tlakem a 5 minutách u dalších stupňů Zkušební vzorky s průnikem vody bez zatížení tlakem před uplynutím doby 15 minut není možno klasifikovat. Zkušební vzorky, které při zkušebním tlaku nad 600 Pa během minimální doby 5 minut nevykazují žádný průnik vody, se klasifikují jako Exxx, přičemž xxx je tento minimální zkušební tlak (např. 750, 900). www.cklop.cz 41
6.4.1.2 Lehké obvodové pláště Norma ČSN EN 13119 [5] vyžaduje třídu vodotěsnosti LOP klasifikovanou podle ČSN EN 12154 [10]. Je vyžadována pouze laboratorní zkouška vodotěsnosti při statickém tlaku dle ČSN EN 12155 [11]. Dále může být provedena i zkouška podle ČSN P ENV 13050 [12] při nárazovém tlaku vzduchu (tzv. dynamický test). Tato zkouška již není povinná, může být provedena na základě speciálních požadavků. 6.4.1.2.1 Zkušební metoda dle ČSN EN 12155 [11] Podstata zkoušky spočívá v aplikaci konstantního a stanoveného množství vody ve formě nepřetržitého filmu na vnější povrch zkušebního vzorku, zatímco jsou v pravidelných intervalech použity přírůstky kladných zkušebních tlaků. Při prvním průniku vody musí být zaznamenán zkušební tlak, čas a místo průniku vody. Zvolí se nejvyšší zkušební tlak a na začátku zkoušky se aplikují tři tlakové rázy o minimálním tlaku 500 Pa. Poté se spustí postřik vodou při tlaku 0 Pa a nastaví se požadovaný průtok. Po 15 minutách postřikování se začne zvyšovat zkušební tlak až k nejvyššímu zkušebnímu tlaku. Přitom se sleduje, zda došlo k průniku vody na vnitřní stranu. 6.4.1.2.2 Klasifikace V ČSN EN 12154 [10] je stanoveno pět tříd tak, aby byly zahrnuty všechny pravděpodobné místní a regionální podmínky. Tabulka č.6.7 - Tlakové stupně Třída Tlakové stupně v Pa a doba trvání zkoušky v minutách [Pa/min] vody [l/min.m 2 ] Množství postřikovací R4 0/15; 50/5; 100/5; 150/5 2 R5 0/15;50/5; 100/5; 150/5; 200/5; 300/5 2 R6 0/15;50/5; 100/5; 150/5; 200/5; 300/5; 450/5 2 R7 0/15;50/5; 100/5; 150/5; 200/5; 300/5; 450/5; 600/5 2 R xxx 0/15;50/5; 100/5; 150/5; 200/5; 300/5; 450/5; 600/5 Nad 600/5 ve stupních po 150 Pa a době 5 minut 600 Lehké obvodové pláště je pak možno klasifikovat na základě zkušebních výsledků podle Tabulky č.6.8. Tabulka č.6.8 - Klasifikace Nejvyšší zkušební tlak P max v Pa Klasifikace 150 R4 300 R5 450 R6 600 R7 Nad 600 R xxx Zkušební vzorky s průnikem vody při tlaku nižším než 150 Pa nejsou klasifikovatelné. Zkušební vzorky, které nevykazují žádný průnik vody při tlaku nad 600 Pa, se klasifikují do třídy E (mimořádné). 42 Vydáno 11/2008
Jestliže je konečný tlak P max mimořádný, musí být uveden v protokolu o zkoušce. Konečný tlak musí být prokázán zkouškami ve stupních po 150 Pa s dobou trvání 5 minut pro každý další stupeň. Konečný tlak se udává jako dolní index příslušné třídy, tj. RE 750, RE 900, apod. 6.4.1.2.3 Laboratorní zkouška při nárazovém tlaku vzduchu a postřiku vodu dle ČSN P ENV 13050 [12] Zkouška spočívá v aplikaci stanoveného množství vody postřikem v kombinaci se specifickým turbulentním tokem vzduchu a nepřetržitých regulovaných rázů kladného zkušebního tlaku na vnější stranu zkušebního vzorku. Při zkoušce se sleduje průnik vody. Výsledkem zkoušky jsou místa průniku vody, čas od začátku postřikování a přibližná poloha větrného generátoru v době prvního průniku. Zaznamená se celkový čas, po který byl zkušební vzorek postřikován vodou, nejvyšší a nejnižší tlaky použité při tlakových rázech a celkový čas, po který byly aplikovány. 6.5 Použitá literatura [1] Konstrukce pozemních staveb 30: Kompletační konstrukce, Doc. Ing. Václav Hájek, CSc, Doc. Ing. Luděk Novák. CSc, Doc. Ing. Jindřich Šmejický, 2002 [2] ČSN 73 0540-2 (73 0540) Tepelná ochrana budov - Část 2: Požadavky, 2007 [3] ČSN 73 0540-3 (73 0540) Tepelná ochrana budov - Část 3: Návrhové hodnoty veličin, 2005 [4] ČSN EN 12519 (74 6032) Okna a dveře - Terminologie, 2004 [5] ČSN EN 13119 (74 7200) Lehké obvodové pláště - Terminologie, 2007 [6] ČSN EN 1027 (74 6019) Okna a dveře - Vodotěsnost - Zkušební metoda, 2001 [7] ČSN EN 1026 (74 6017) Okna a dveře - Průvzdušnost - Zkušební metoda, 2001 [8] ČSN EN 12208 (74 6012) Okna a dveře - Vodotěsnost - Klasifikace, 2001 [9] ČSN EN 12207 (74 6011) Okna a dveře - Průvzdušnost - Klasifikace, 2001 [10] ČSN EN 12154 (74 7201) Lehké obvodové pláště - Vodotěsnost - Funkční požadavky a klasifikace, 2001 [11] ČSN EN 12155 (74 7203) Lehké obvodové pláště - Vodotěsnost - Laboratorní zkouška při statickém tlaku, 2001 [12] ČSN P ENV 13050 (74 7205) Lehké obvodové pláště - Vodotěsnost - Laboratorní zkouška při nárazovém tlaku vzduchu a postřiku vodou, 2001 [13] ČSN EN 12152 (74 7208) Lehké obvodové pláště - Průvzdušnost - Funkční požadavky a klasifikace, 2002 [14] ČSN EN 12153 (74 7204) Lehké obvodové pláště - Průvzdušnost - Zkušební metoda, 2001 www.cklop.cz 43