PRŮVZDUŠNOST STAVEBNÍCH VÝROBKŮ Ing. Jindřich Mrlík O netěsnosti a průvzdušnosti stavebních výrobků ze zkušební laboratoře; klasifikační kriteria průvzdušnosti oken a dveří, vrat a lehkých obvodových plášťů; srovnání požadavků na výrobky přes absolutní hodnotu součinitele průvzdušnosti vztaženého na délku spar a plochu; měrný součinitel průvzdušnosti (proudění) a rovnice netěsnosti, příklady hodnot výsledků průvzdušnosti stavebních výrobků a materiálů, jejich porovnání. Úvod Obr. 1 Průtok vzduchu přes funkční spáru okna a přes zasklívací drážku Místo úvodu prosím o pozornost vzhledem ke stále "nové" vysoké těsnosti oken. Je třeba větrat obytné prostory. Toto upozornění platí jen pro prostory, u kterých není zajištěno správné větrání jiným způsobem. Energie k ohřevu chladného venkovního vzduchu není zadarmo, ale čistý vzduch se jistě vyplatí nejen na zdraví osob. Nadepsaný úkol tohoto příspěvku přesahuje možnosti jednoduchého a krátkého výkladu. Předpokládají se vlastnosti staveb, celků, které jsou složeny z jednoduchých polotovarů, surovin a výrobků. Při výběru posuzované plochy lze provést posouzení předpokládaných vlastností průvzdušnosti. Skladba posuzované plochy může obsahovat jednoduché seriově zařazené rovinné vrstvy složené z desek a jejich povrchů, paralerně seřazené prvky se spárami nebo další kombinace. 1 / 6
1. Průvzdušnost obecně Průvzdušnost udává množství protékajícího vzduchu, které projde přes výplň (stavební výrobek) za jednotku času při daném statickém rozdílu tlaků. Průvzdušnost vyjadřuje netěsnost při pronikání vzduchu. Podle zkušebních i klasifikačních norem se průvzdušnost měří při daných tlakových rozdílech. Ze skupin naměřených průtoků se určuje třída průvzdušnosti. Postup získání jednotlivých průtoků při uvedeném tlaku je na obrázku 1. Obr. 2 Přetlaková posloupnost při zkoušce podle EN 1026 (okna a dveře) 2. Klasifikace výrobků podle průvzdušnosti Způsob určení třídy stanovují jednotliné normy zvlášť pro skupiny výrobků, jak udává níže uvedná tabulka. Výplň (ČSN EN) Zkušební norma Klasifikační norma Okna a dveře 1026 12 207 Vrata 12 427 12 426 LOP 12 153 12 152 Tabulka 1 : Zkušební a klasifikační normy pro průvzdušnost výplní otvorů 3. Součinitel proudění a exponent proudění Základní (kmenová) norma pro zkoušení průvzdušnosti je ČSN EN 12114. Tato norma obsahuje rovnici netěsnosti. Způsob výpočtu parametrů rovnice netěsnosti obsahuje příloha B normy. Výsledkem zjišťování průvzdušnosti tedy není jednotlivá průvzdušnost při daném tlaku, ale funkce: V = C. Δp n kde: V je objemový tok vzduchu (průvzdušnost) [m 3 /s]; C součinitel proudění [m 3 /(spa n )]; Δp rozdíl tlaků působících na výplň [Pa] n exponent proudění [ - ]. Součinitel proudění je parametrem zkoušeného prvku (např.okna). Ke zobecnění a dalšímu užití tohoto parametru v praxi je třeba přepočítat tento parametr na délku spáry nebo na plochu. 2 / 6
4. Průvzdušnost vztažená na délku spáry a na plochu Rozlišujeme spárovou a plošnou průvzdušnost, k tomu analogicky průvzdušnost vztaženou na délku spáry výrobku (dolní index LV ) nebo na plochu výrobku (dolní index SV ). Následující skupiny výrobků se odlišují podle toku vzduchu netěsnostmi spár nebo přes netěsnosti v ploše (nebo přes plochu): 1)Spárová průvzdušnost: okna a dveře, lehké obvodové pláště (LOP), vrata, světlíky bodové a pásové; 2)Plošná průvzdušnost: žaluzie předokenní a protidešťové, větrací klapky, fólie podstřešní a difuzní, desky na bázi dřeva. Poznámka: V některých zemích se používá spárová průvzdušnosti vztažená na plochu. Tento parametr je zatížen nepřesností, protože množství spár závisí od různého členění výplní. Tento méně přesný způsob upřednostňuje také klasifikační EN 12 152 pro lehké obvodové pláště. Norma EN 12 207 (okna a dveře) provádí klasifikaci podle průvzdušnosti vztažené na délku spáry i na plochu. 5. Součinitel průvzdušnosti f (V, Δp, L, n) Výše uvedené klasifikační třídy představují kvalitativní hodnocení pro dané skupiny výrobků. Kvantitativním vyjádřením průvzdušnost je součinitel průvzdušnosti. Hodnota "součinitele spárové průvzdušnosti i LV " vyjadřuje množství vzduchu, které proteče spárou o délce 1 m při tlaku 1 Pa. Tento příspěvek definuje dva součinitele průvzdušnosti. Níže jsou uvedeny jejich názvy a způsob jejich určení. Součinitelé se liší podle použití: A) Klasifikační součinitel průvzdušnosti i LV ( i SV ) k porovnání s kritérii a vzájemnému srovnání výrobků; B) Měrný součinitel proudění i' LV ( i' SV ) k výpočtu toku vzduchu, například pro větrání. A) Klasifikační součinitel průvzdušnosti i LV ( i SV ) 10 Průvzdušnost na délku spáry Q L 1 Q L 0,1 m 3 /(h.m) 1(Φ)před 2(Φ)před ilv150 ilv300 ilv600 Q100=2,25 Q100=0,75 0,01 10 100 1000 Rozdíl tlaků Δp [ Pa ] Obr. 3 Graf závislosti spárové průvzdušnosti na rozdílu tlaků - určení i LV 3 / 6
Součinitel spárové průvzdušnosti i LV se určuje při smluvní hodnotě n = 0,67 platí: i LV = V H / ( L Δ p 0,67 ) [ m 3 /(m s Pa 0,67 ) ] Způsob zjištění této hodnoty odpovídá klasifikaci vztažené na délku spáry podle ČSN EN 12 207. Hodnocení se provádí v celém rozsahu měření. V H - (horní) objemový tok vzduchu je stanoven z grafů při rozdílu tlaků, ve kterém se protíná nejvyšší rovnoběžka normativní čáry s naměřenou hodnotou. Δ p má hodnotu 5 Pa v případě, že sklon regresní přímky je menší než normativní (n<0,67) a V H je stanoven extrapolací z regresní přímky naměřených hodnot. K vynechání nejednoznačnosti hodnoty je třeba uvést v indexu maximální tlak, při kterém byla daná zkouška hodnocena. Na Obr.3 sledujme vzorek 2 (Φ)před - zobrazuje rozdílné hodnoty součinitele spárové průvzdušnosti i LV pro uvažované tlaky 150-600 Pa. Hodnoty klasifikačního součinitele průvzdušnosti činí i LV150 = 0,06 ; i LV300 = 0,10 ; i LV600 = 0,33. B) Měrný součinitel proudění i LV (i SV ) Součinitel spárové průvzdušnosti i LV charakterizuje průvzdušnost při skutečném sklonu, který je vyjádřen obecnou hodnotou exponentu n (bez použití smluvní hodnoty n=0,67) platí: i' LV = V /(L Δ p n ) [ m 3 /(m s Pa n ) ] Součinitel spárové průvzdušnost i' LV a exponent n jsou určeny z lineární regrese naměřených hodnot při logaritmickém zobrazení. V je průvzdušnost v [ m 3 / s ]. Hodnoty průvzdušnosti určené podle i' LV jsou nejblíže naměřeným hodnotám a lze je použít k určení průvzdušnosti za daného rozdílu tlaků. Není možné hodnotu tohoto součinitele porovnávat s požadavky norem, nebo ke srovnávání výrobků. 10 Průvzdušnost na délku spáry Q L 1 Q L 0,1 m 3 /(h.m) 1(Φ)před 2(Φ)před Q100=2,25 Q100=0,75 i LV_vz1 0,01 10 100 1000 Rozdíl tlaků Δp [ Pa ] Obr. 4 Graf závislosti spárové průvzdušnosti na rozdílu tlaků - určení i' LV 4 / 6
6. Srovnání tříd výrobků pomocí hodnot klasifikačního součinitele průvzdušnosti i LV ( i SV ) Klasifikační třída i LV 10-4 ( na délku ) m 3 /(m s Pa 0,67 i SV 10-4 ( na plochu ) m 3 /(m 2 s Pa 0,67 V [m 3 /(h.m 2 )] při 50Pa Vrata: EN 12 426 1: 24 (1,2) 4,8 2: 12 (0,6) 2,4 3: 6 (0,3) 1,2 4: 3 (0,15) 0,6 5: 1,5 (0,08) 0,3 V [m 3 /(h.m)] při 100Pa Okna: EN 12 207 1: 12,5 1,6 6,3 2: 6,75 0,9 3,4 3: 2,25 0,3 1,1 4: 0,75 0,1 0,4 V =1,5m 3 /(h.m 2 ) při p (Pa) LOP: EN 12 152 1: 150 0,048 0,15 2: 300 0,030 0,09 3: 450 0,024 0,07 4: 600 0,019 0,05 Tabulka 2 : Porovnání hodnoty součinitele průvzdušnosti podle klasifikačních norem 7. Příklady naměřených hodnot součinitele průvzdušnosti výrobek i LV 10-4 (m 3 /(m s Pa 0,67 ) i SV 10-4 (m 3 /(m s Pa 0,67 ) podstřešní folie - 0,1-0,01 OSB deska - 0,3-0,03 LOP tmel 0,002 0,008 LOP pryž 0,11 0,42 okna 0,01-1,9 - dveře dřevěné: (pěnové / pryžové) těsnění 1,6 / 0,4 4,4 / 1,1 Tabulka 3 : Několik výsledků zkoušek průvzdušnosti 5 / 6
Závěr V době s výhledem na rozšiřování nízkoenergetického stavění jsme občas svědky úpadku zjišťování skutečných vlastností stavebních výrobků. Takovouto neodpovídající hodnotou je součinitel prostupu tepla zasklení U g. Nereálně nízké hodnoty 1 udávané z protokolu o "zkoušce výpočtem" klamou uživatele nových oken a dveří. Bohužel tento způsob klamání při zateplování vychází z platných norem. Takovýchto chybných hodnot lze v tepelné technice nalézt více. Podobným problémem jsou znevýhodňující tabulkové hodnoty dřevěných výplní 2 pro výpočet U f podle ( EN ISO 10077-1 ), zaokrouhlování změřeného U g na desetiny (0,5=0,549 dle EN 674) aj. Tento příspěvek prezentuje dva rozdílné parametry netěsnosti - součinitele průvzdušnosti (průtoku vzduchu). V otvorových výplních byl tento součinitel v nedávné době vytlačen klasifikačními třídami, které tuto problematiku zjednodušují, ale zbytečně vylučují použití kvantitativních hodnot. Klasifikační součinitel průvzdušnosti i LV je užitečný ke srovnávání výrobků z hlediska stálosti průvzdušnosti při zatížení větrem. Udává hodnotu funkčnosti při tlakových stupních například u okna (kvantifikace výšky rovnoběžky s normativními křivkami tříd). Měrný součinitel proudění i LV s exponentem n (ne s normativním, ale s praktickým sklonem křivky v logaritmickém zobrazení) určeným z průběhu měření lze využít při výpočtech výměny vzduchu v místnosti při daném rozdílu tlaků, návrhu vzduchotechniky aj. Použitá literatura: [1] Tepelné hodnoty otvorových výplní posouzení výsledků Ing. Nizar Al-Hajjar, seminář DŘEVĚNÁ OKNA, DVEŘE, SCHODY 2009, Hranice na Moravě [2] Vplyv druhu dreviny na tepelnoizolačné vlastnosti okien - Ing. Pavol Panáček, PhD. - prof.ing Anton Puškár, PhD., seminář DŘEVĚNÁ OKNA, DVEŘE, SCHODY 2012, Brno Ing. Jindřich Mrlík Centrum stavebního inženýrství a. s., Praha pracoviště Zlín - K Cihelně 304 764 32 Zlín Louky Tel. 577 604 350 Fax: 577 604 348 Email: jindrich.mrlik@csizlin.cz www.csias.cz 6 / 6