Ověřování vlastností OSB desek jako hlavní vzduchotěsnicí vrstvy v dřevostavbách

OSB desky jsou v moderních dřevostavbách používány jako opláštění interiérové strany konstrukce. Tento příspěvek se zabývá posouzením, zda je lze použít jako hlavní vzduchotěsnicí vrstvu namísto parotěsné fólie. Testovány byly dvě různé tloušťky desek a různé druhy povrchových úprav.

Měření bylo provedeno přístrojem pro blower‑door test ve vzduchotěsné zkušební komoře vytvořené a umístěné v experimentální dřevostavbě EXDR 1.

Při svém experimentu jsme se zaměřili na zkoumání míry průvzdušnosti plošných dřevěných konstrukcí tzv. blower-door testem, na možnosti zvýšení jejich vzduchotěsnosti a následné porovnání různých variant pláště. V dnešní době je bližší poznání této části problematiky tepelné techniky velmi užitečné. Obdobné konstrukce jsou stále častěji využívány zejména při výstavbě nízkoenergetických nebo v dnešní době již velmi diskutovaných pasivních domů.

Problém vzduchotěsnosti vyvstává zejména u moderních montovaných staveb, které jsou stále oblíbenější díky své ceně a rychlosti realizace. U těchto staveb zajišťuje vzduchotěsnost zpravidla parotěsná fólie a pojistná hydroizolace, v důsledku mechanického kotvení, prostupů instalací, neodborného nebo neopatrného zacházení jsou tyto důležité vrstvy téměř vždy perforovány a jejich funkčnost je porušena. Právě tomu je potřeba v nejvyšší možné míře zabránit. Nejen, že do interiéru vniká zmíněnými netěsnostmi v chladných měsících studený vzduch a vyvolává tak vyšší potřebu vytápění, ale v okolí těchto problematických míst dochází k ochlazování konstrukce uvnitř, což způsobuje, že difundující vodní pára kondenzuje a vlhkost se šíří dál do konstrukce. To způsobuje jednak degradaci tepelné funkce konstrukce snížením tepelného odporu, jednak zhoršení statické nosné funkce konstrukce a v neposlední řadě možnost vzniku plísní [1]. Tyto nedostatky mohou v lepším případě znamenat vyšší účet za energii vynaloženou na topení, v horším případě dokonce ohrozit zdraví a život uživatelů.

V odborném prostředí specialistů na problematiku vzduchotěsnosti se hovoří o OSB deskách jako o jakémsi difuzním retardéru – parobrzdě, která nikdy nezaručí nepropustnost pro vodní páru ve vzduchu. Takto na OSB desky nahlížím i v této práci. Zkoušeli jsme vlastnosti různě upravených desek, porovnání výsledků nabízím v závěru tohoto příspěvku. 

Stejně jako u parozábran bude kritickým místem při použití OSB desek ošetření prostupů a napojení na další konstrukce. Jedinou možností je takové místo pečlivě zalepit páskou stejně, jako se to dělá u parozábran. Ovšem v tomto případě je přelepení jednodušší. Detekce netěsností je pak snadnou záležitostí, neboť při měření blower-door testem např. v zimě můžeme termokamerou přesně vidět, kde se nacházejí chyby, a ještě je před finálním záklopem (např. sádrokartonem) dodatečně přelepit či přetřít. U použití parozábrany velmi často není zřejmé, kde se netěsnost nachází. Kromě toho je u parozábrany velký rozdíl mezi podtlakovým a přetlakovým měřením – u přetlakového se fólie namáčkne na konstrukci a jeví se pak jako vzduchotěsnější.

Popis experimentálního měření

Zkušební komora
Naše vzduchotěsná komora se nachází v experimentální dřevostavbě (EXDR) která slouží Fakultě stavební VUT v Brně k měření chování dřevostaveb a k různým jiným výzkumům. Vnitřní půdorys komory má tvar obdélníku a stranách 1710×1405 mm a světlá výška je 2710 mm. Z přední strany je komora přístupná otvorem upraveným pro osazení rámu měřicího zařízení o rozměrech 715×1900 mm. Ze zadní strany je pak otvor upravený pro osazení vzorku o rozměrech 1000×2000 mm. Skladba stěny komory je patrná z obr. 1. Komora má objem vnitřního vzduchu 6,9195 m³, program dodaný se sestavou pro blower-door test ale počítá se zaokrouhlenou hodnotou 6,9 m³.

Měřicí zařízení
Co se týče vybavení, disponuje Fakulta stavební VUT v Brně těmito přístroji na měření vzduchotěsnosti budov: Minneapolis Blower Door™ 4.1 – ventilátor s proměnnými otáčkami, teleskopický osazovací rám s neprůvzdušnou plachtou dodávaný s ventilátorem, sada kalibrovaných clon k ventilátoru, regulátor otáček a přístroj na měření tlaků. Jako softwarové zařízení jsme využili program Tectite Express 3.6.7.0, který je součástí měřicího zařízení.

Vzorky
Vzorky byly zhotoveny z desek Kronospan OSB Superfinish ECO. Zkoušeli jsme dvě varianty tloušťky desek – 12 a 22 mm. Označení ECO znamená, že se jedná o progresivnější typ OSB desky, u níž se pro spojení třísek používá pojiva zcela bez formaldehydu. Emise formaldehydu jsou omezeny na přirozený obsah této látky ve dřevě. Výrobce uvádí, že desky OSB Superfinish jsou vhodné k tomu, aby byly použity jako vzduchotěsnicí vrstva. Desky mají okraje na pero a drážku. 

Každý vzorek je sestaven ze dvou desek, aby vznikla svislá spára po celé výšce vzorku.

Měřeny byly následující vzorky:
–  REF: Referenční neprůvzdušný vzorek s parotěsnou fólií,
– A-1: Kronospan OSB Superfinish ECO 12 mm s volnou spárou,
– B-1: Kronospan OSB Superfinish ECO 22 mm s volnou spárou,
– A-2: Kronospan OSB Superfinish ECO 12 mm s přelepenou spárou,
– B-2: Kronospan OSB Superfinish ECO 22 mm s přelepenou spárou,
– A-3: Kronospan OSB Superfinish ECO 12 mm s přelepenou spárou a latexovým nátěrem,
– B-3: Kronospan OSB Superfinish ECO 22 mm s přelepenou spárou a latexovým nátěrem.

Spáru jsme přelepovali páskou Isover Vario KB 1.

Postup měření
Příprava a postup měření zahrnovaly následující kroky:
1. Vytvoření referenčního neprůvzdušného vzorku z OSB desek s překrytím parotěsnou fólií.
2. Osazení neprůvzdušného vzorku do otvoru komory.
3. Vizuální kontrola těsnosti a dosednutí vzorku ke komprimačním páskám.
4. Předběžné osazení rámu sestavy zařízení pro blower-door test do druhého otvoru komory.
5. Přetažení vzduchotěsné plachty zařízení pro blower-door test přes rám a osazení do otvoru.
6. Řádné přimáčknutí rámu a vypnutí plachty, utažení rámu.
7. Instalace nejmenší clony E na ventilátor a přelepení spár mezi clonami.
8. Osazení ventilátoru do plachty.
9. Zapojení tlakových hadiček, ovladače otáček, měřiče tlaku a připojení počítače.
10. Měření vzduchotěsného vzorku (viz popis dále) a zjištění hodnoty vlastní těsnosti komory a osazení sestavy pro blower-door test.
11. Po úspěšném měření (měření nemusí být úspěšné napoprvé) uložení dat, odejmutí vzorku a stržení parotěsné fólie.
12. Osazení vlastního vzorku a několik minut čekání na napěnění komprimační pásky.

Provádění vlastního měření
1. Vyplnění dat o objemu, ploše, teplotě a metodě měření do programu Tectite express.
2. Start měření – program si nyní zjistí úroveň tlaku vně komory a v komoře.
3. Jsou-li tlaky stejné nebo neliší-li se výrazněji od sebe (více než 0,3 Pa), zapnutí ventilátoru.
4. Postupné přidávání otáček ventilátoru až do rozdílu tlaku okolo 60–70 Pa.
5. Po ustálení tlakového rozdílu zaznamenání prvního bodu – program z 20 hodnot aproximuje jeden bod.
6. Snížení otáček a tím snížení tlakového rozdílu cca o 3–7 Pa. Po ustálení další zaznamenání dat.
7. Opakování kroku 6 až do vyčerpání možností měřicího systému – program ohlásí, že hodnota protékajícího vzduchu je natolik malá, že ji nelze přesně zaznamenat a přeruší měření. Toto se děje většinou okolo rozdílu 20–30 Pa. Uložení dat.

Každé měření jsme ještě jednou opakovali v jiný den. Výsledky velice záležely na kvalitě momentálního osazení vzorku a měřicí sestavy. Nikdy nebylo možné vše osadit naprosto vzduchotěsně, aby nedocházelo ke zkreslování výsledků.

Vyhodnocení výsledků
Program sám vyhodnotí výsledky měření, vykreslí graf v logaritmickém měřítku a zjistí mimo jiné hodnotu n₅₀, kterou potřebujeme pro další zpracování. Z hodnoty n₅₀ a objemu komory vypočítáme množství vzduchu v m³ za hodinu a odečtením hodnoty zjištěné u vzduchotěsného vzorku s parotěsnou fólií získáme rozdíl, který připadá na měřený vzorek. Podělením plochou vzorku následně získáme hodnotu vzduchové plošné propustnosti Q₅₀ [m³/(h.m²)]. S touto hodnotou počítáme dále při porovnávání jednotlivých vzorků mezi sebou.

Výsledky
S ohledem na provoz v experimentální dřevostavbě a návaznost jednotlivých měření jsme měřili ve čtyřech různých dnech. Tabulky rekapitulují změřené hodnoty a výpočet plošné průvzdušnosti každého vzorku.

Z výsledků měření vzorků A-3 a B-3 je patrné, jak velký vliv měla kvalita osazení vzorku a měřicího zařízení do otvorů. Zatímco třetí den vykazovalo měření velkou chybovost a úniky vzduchu byly obrovské, čtvrtý den se podařilo přípravné práce lépe zvládnout a výsledky se blížily předběžnému očekávání.

Pro naše měření jsme používali jen jeden druh těsnicí pásky přímo určené pro daný účel. Nezabývali jsme se rozdíly mezi různými výrobky na trhu. Nicméně z výsledků lze usuzovat, že pod latexový nátěr by postačila i méně kvalitní a levnější páska.

Posouzení referenční budovy
Pro posouzení vhodnosti použití OSB desek jako vzduchotěsnicí vrstvy z hlediska normových požadavků na pasivní stavbu jsem zavedl tzv. referenční budovu – objekt, který má půdorysné rozměry 12×9 m, jedno nadzemní podlaží a podkroví s celkovou výškou hřebene 6,3 m nad terénem. Pokud budeme uvažovat jeho obálku pro zjednodušení zhotovenou pouze z OSB desek s příslušnými navrženými povrchovými úpravami, získáme hodnoty uvedené v tabulce 3. 

Tabulka 1: Naměřené hodnoty výměny vzduchu celé komory

Tabulka 2: Vypočítané hodnoty plošné průvzdušnosti vzorku Q₅₀

Tabulka 3: Posouzení referenčního objektu s různými hlavními vzduchotěsnými vrstvami

Pro výpočet měrné potřeby tepla na vytápění byl použit zjednodušený program PHPP (Passiv-Haus Projektierungs Paket), do kterého byly zadány hodnoty standardních pasivních domů (součinitel prostupu tepla konstrukcí, účinnost otopného systému atd.). Jediné, co se ve výpočtu měnilo, byla hodnota n₅₀ obálky budovy. Je zde vidět, že OSB desky opatřené páskou i nátěrem s rezervou splní standardy pro pasivní domy (n₅₀ < 0,6 h^–1; měrná potřeba tepla < 15 kWh/m².a). Samozřejmě, v reálu se budou na vzduchotěsnosti podílet i ostatní vrstvy obálky a na druhou stranu, prostupy instalací a drobné chyby v detailech budou hodnotu vzduchotěsnosti zhoršovat, proto je třeba brát hodnoty uvedené v tabulce jako orientační.

Závěr
Jednalo se o pilotní pokus, jak měřit průvzdušnost různých materiálů v podmínkách experimentální dřevostavby při Fakultě stavební VUT v Brně. Jeden z dílčích cílů našeho zkoumání bylo ověření vhodnosti či nevhodnosti vzduchotěsné komory a měřicího zařízení pro tento konkrétní záměr. V tomto ohledu výzkum přinesl hodnotné poznatky do budoucna. Na základě zkušeností z měření by se nyní měla samotná komora a měřicí zařízení adaptovat. Námi používané zařízení Minneapolis 4.1 se ukázalo jako nepříliš vhodné. Z důvodu malé kubatury komory a kvůli relativně dobré vzduchotěsnosti našich vzorků procházelo ventilátorem velmi malé množství vzduchu, které měřicí zařízení určené pro celé obytné budovy nebylo schopno přesně zaznamenat. Proto velice záleželo na aktuálním osazení vzorku i osazení samotného zařízení, kolem kterého proudilo nejvíce vzduchu. U velkých staveb by takový průtok vzduchu byl zanedbatelný, tady však představoval podstatné procento celkového úniku. Z tohoto je patrné, že měření bylo zatíženo značnou chybou. Také počet vzorků je pro objektivní zkoumání nízký. Abychom se mohli dopátrat přesných výsledků, bylo by potřeba od každého typu konstrukce naměřit velké množství vzorků a tyto výsledky pak statisticky vyhodnotit.

I přesto můžeme z výsledků vyčíst, že i tenká deska s přelepenou páskou a s latexovým nátěrem může mít velmi dobré vzduchotěsné vlastnosti blížící se hodnotám vzduchotěsnosti parozábrany. Alespoň u našich vzorků se neprokázalo, že by tloušťka samotné OSB desky, která je opatřena nátěrem, měla nějaký významný vliv na vzduchotěsnost. Rozdíl je pouze v ceně. Jako dostatečnou tedy lze doporučit realizaci hlavní vzduchotěsnicí vrstvy z tenkých OSB desek s nátěrem a s přelepením spár. Je to způsob jednoduchý, levný a zaručující vynikající výsledky při měření vzduchotěsnosti. Také opracovatelnost stavebních detailů se jeví jako vhodnější oproti použití fóliové parozábrany, které ve složitých detailech bývá nedořešené.

Poděkování
Příspěvek byl prezentován na konferenci Juniorstav 2015. Prezentované výsledky byly získány díky podpoře Ing. Davida Bečkovského, Ph.D., zásluhou jeho odborného vedení, poznatků a rad při měření.

JAN DVOŘÁK
foto archiv autora

Literatura:

1) NOVÁK, Jiří. Vzduchotěsnost obvodových plášťů budov. Praha: Grada Publishing, a. s., 2008. 

Ing. et Ing. Jan Dvořák (*1988)
absolvoval VUT, Fakultu stavební a Ústav soudního inženýrství. Je doktorandem na ústavu technologie, mechanizace a řízení staveb Fakulty stavební VUT v Brně. Specializuje se na kontaktní zateplovací systémy obálky budov.