Navrhovanie obnovy panelových budov z hľadiska tepelnej ochrany budov

Súhrnné požiadavky na pohodu vnútorného prostredia v budovách sa delia na množstvo menších požiadaviek a kritérií týkajúcich sa tepelnej ochrany budov, stavebnej akustiky a denného osvetlenia. Pri návrhoch obnovy jednotlivých čiastočných stavebných konštrukcií sa posudzuje ich výsledné tepelno-vlhkostné správanie (prechod tepla, difúzia vodnej pary a jej prípadná kondenzácia) a ich akustické vlastnosti (vzduchová a kroková izolácia).

Materiálové a konštrukčné riešenie
Rovnako ako množstvo iných typov budov aj panelové konštrukčné sústavy prešli určitým vývojom, ktorý poznamenal tak ich koncepciu, ako aj detailné materiá­lové a konštrukčné riešenie. Tepelnoizolačná kvalita obvodového plášťa príslušného konštrukčného systému závisela na období, keď bola príslušná stavebná konštrukcia navrhovaná, a na (v tom čase) platných tepelnotechnických požiadavkách. U rovnakého konštrukčného systému tak môžeme nájsť aj tri varianty riešenia hrúbky tepelnoizolačnej vrstvy v sendvičovom obvodovom paneli.

Od začiatku hromadnej výstavby panelových budov sa na zastrešovanie týchto budov využívajú ploché strešné konštrukcie. Prvá fáza vývoja a využitia týchto strešných plášťov je charakteristická použitím klasických jednoplášťových skladieb so spádovou vrstvou z ľahkého, zvyčajne nasiakavého materiálu – škvary, škvarobetónu, troskopemzobetónu a podobne – a tepelnoizolačnou vrstvou z ľahkého betónu, zvyčajne plynobetónu alebo plynosilikátu. Experimenty s bezspádovými strechami boli neúspešné (príčinu možno vidieť predovšetkým v nedostatku kvalitných hydroizolačných materiálov a v nedodržovaní technologických postupov) a naďalej sa realizovali len spádové ploché strechy (na Slovensku sa v poslednom období výstavby zhotovovali bezspádové strechy – napr. stavebné sústavy P1.14 a P1.1.)

Vzhľadom na to, že hydroizolačné materiály na báze oxidovaných asfaltov negarantovali dlhodobú vodotesnosť strešného plášťa a umožňovali prenikanie zrážkovej vlhkosti (niekedy kombinované aj s kondenzáciou vodnej pary), zlyhávali strešné konštrukcie jednoplášťového typu; postupne sa rozšírilo používanie dvojplášťových strešných konštrukcií s podpornou konštrukciou horného plášťa na silikátovej báze alebo drevených konštrukcií. Dôvodom zmeny koncepcie návrhu strešných plášťov bola jednoznačne vyššia prevádzková spoľahlivosť týchto striech.

Charakteristické chyby a poruchy
Už pri prvých typoch týchto budov sa obalové konštrukcie budov navrhovali koncepčne správne a ich skladba odpovedala vtedajším požiadavkám noriem. V začiatkoch vývoja sa však nevenovala potrebná pozornosť spojom a stykom jednotlivých konštrukčných prvkov, a to tak z hľadiska konštrukčného, ako aj tepelnotechnického. Výsledkom tohto stavu bol častý výskyt výrazných tepelných mostov so všetkými ich bežne známymi dôsledkami – predovšetkým navlhnutím vnútorných povrchov obvodových stenových konštrukcií a vznikom plesní (na povrchu rastú plesne, ak teplota klesne pod kritickú teplotu, ktorá sa vzťahuje k 80 % relatívnej vlhkosti v blízkosti povrchu; povrchy sú vlhké vplyvom zatekania alebo vplyvom kondenzácie vodnej pary pri 100 % relatívnej vlhkosti v blízkosti povrchu).

Postupným vývojom sa však situácia v oblasti stykov a spojov obalových prvkov panelových budov zlepšila a problematika tepelných mostov sa uspokojivo vyriešila.

Otvorové výplne sú časti obalu budovy, ktoré najvýraznejšie ovplyvňujú energetickú bilanciu budovy s ohľadom na svoju tepelnoizolačnú schopnosť alebo na tepelnú stratu infiltráciou, ovplyvnenú tesnosťou okennej konštrukcie. Zo súčasného pohľadu sú bežné okenné konštrukcie používané v panelových budovách nevyhovujúce. Nevyhovujú tak z hľadiska výsledného súčiniteľa prechodu tepla, ako aj z hľadiska extrémne vysokej hodnoty infiltrácie vzduchu ich funkčnou škárou. Výnimočný nie je ani ich neuspokojivý technickým stav. Súčiniteľ prechodu tepla poukazuje na tepelnoizolačnú kvalitu zasklievacej jednotky aj konštrukcie okenných rámov a hodnotu infiltrácie vzduchu ovplyvňuje riešenie okenných konštrukcií.

Príčinou porúch klasických jednoplášťových striech je v mnohých prípadoch ich nesprávny návrh, ktorý nerešpektoval základné fyzikálne zákonitosti – poruchy najčastejšie súviseli s kondenzáciou vodnej pary vnútri strešného súvrstvia (najčastejšie pri jednoplášťových či dvojplášťových strechách vznikali poruchy vplyvom nesprávne zhotovených detailov oplechovania a vytvárania hydroizolačnej vrstvy). Vo väčšine panelových budov sa z hľadiska prechodu tepla nedostatočne riešili stropné konštrukcie nad nevykurovaným suterénom (prípadne prvým nadzemných poschodím) a stenové konštrukcie oddeľujúce vykurované obytné priestory od nevykurovaných schodiskových priestorov.

Z pohľadu súčasných noriem treba za chybu označiť aj nedostatočnú tepelnoizolačnú schopnosť medzibytových stenových a stropných konštrukcií, ktoré sa musia navrhovať a realizovať ako konštrukcie oddeľujúce priestory s rozdielom teplôt do 10 °C. Jedným zo základných tepelnotechnických nedostatkov panelových konštrukčných systémov je ich vysoká spotreba tepla na vykurovanie. Hoci budovy zvyčajne odpovedali energetickým požiadavkám v období ich vzniku a z právno-technického hľadiska teda nie je daný principiálny dôvod na zlepšenie ich energetických vlastností, vysoké náklady na vykurovanie budovy  sú tak z pohľadu užívateľov budovy, ako aj z hľadiska celospoločenského, dostatočne pádnym argumentom na komplexné zateplenie panelových budov.

Súčasná legislatíva vyžaduje, aby sa v prípade zmien alebo úprav plochy obalových konštrukcií budovy väčšej ako 25 % (požiadavka smernice č. 2002/91/ES o energetickej hospodárnosti budov) splnili energetické požiadavky platné pre novo navrhované budovy. Ide, samozrejme, o úpravy, aké v tomto rozsahu treba považovať pri väčšine panelových budov za technicky nevyhnutné.

Obnova a modernizácia
Na zateplenie panelových budov možno s výhodou použiť vonkajší kontaktný tepelnoizolačný systém s izolačnými doskami z expandovaného polystyrénu alebo s tuhými vláknitými izolačnými doskami. O druhu použitej tepelnej izolácie rozhodujú okrem technických a ekonomických hľadísk predovšetkým hľadiská protipožiarnej bezpečnosti. Použitím vonkajšieho zatepľovacieho systému sa celý obvodový plášť budovy dostane do teplotne aj vlhkostne stabilizovanej zóny a eliminuje sa nepriaznivý vplyv objemových zmien od nesilových zaťažení na konštrukciu panelovej budovy.

V prípade tepelnotechnického hodnotenia zateplenej konštrukcie treba z hľadiska výpočtu posúdiť nielen ideálny fragment obvodového plášťa (tab. 1), ale predovšetkým sa treba sústrediť na podrobné riešenie vlhkostného a teplotného poľa jednotlivých konštrukčných detailov.

Tab. 1: Orientačné hrúbky dodatočnej tepelnoizolačnej vrstvy vybraných panelových sústav

Pozn.: Navrhované hrúbky dodatočnej tepelnej izolácie platia pre hodnotenie výseku obvodového plášťa podľa ČSN 73 0540 (STN 73 0540).

Na demonštráciu priebehu parciálnych tlakov vodnej pary v obvodovom plášti pred a po realizácii zatepľovacích opatrení sa ako reprezentant základných typov obvodových panelov vybral obvodový panel systému T 08B s tepelnoizolačnou vrstvou z penového polystyrénu s hrúbkou 40 mm (pred revíziou systému) a 80 mm (po uskutočnenej revízii sústavy) (na Slovensku sa bytové domy konštrukčného systému T 08B stavali s obvodovým plášťom z pórobetónových dielcov s hrúbkou 240 mm).

Bezprostrednou súčasťou obvodového plášťa sú aj otvorové výplne. Treba sa dôsledne zamerať na vyriešenie detailu zateplenia v oblasti okenného ostenia – konštrukcia okenných rámov často neumožňuje použiť na ostenie potrebnú hrúbku dodatočnej tepelnoizolačnej vrstvy a detail sa nedá uspokojivo tepelno-technicky vyriešiť. Bežnou požiadavkou je v tomto prípade použitie dvojrozmerných výpočtových modelov. V niektorých prípadoch až trojrozmerný model poskytne presný obraz rozloženia teplôt a vlhkosti v príslušnom detaile.
Novodobé okenné konštrukcie (plastové alebo drevené) majú v porovnaní so staršími výrazne nižšiu hodnotu súčiniteľa objemovej vzduchovej škárovej priepustnosti. Ak užívateľ nezabezpečí potrebnú intenzitu výmeny vzduchu v miestnosti napríklad pravidelným vetraním, dôjde v miestnosti k nárastu vlhkosti vnútorného vzduchu s následnou kondenzáciou vodnej pary na vnútornom povrchu otvorových výplní a prípadne aj rastu plesní na vnútorných povrchoch ostení a nadpraží. V prípade výmeny otvorových výplní, ktoré by mali byť výraznou súčasťou komplexného zateplenia panelových budov, treba užívateľov upozorniť na zásadnú zmenu užívania jednotlivých priestorov a jej možné nepriaznivé následky. V súčasnej dobe sa preferujú také skladby jednoplášťových strešných konštrukcií, pri ktorých sa minimalizuje užitie nasiakavých materiálov, ktoré majú nízku plošnú hmotnosť a optimalizovanú hrúbku celého strešného súvrstvia.

Zmena funkčného princípu nevyhovujúcej dvojplášťovej strechy na strechu jednoplášťovú zaplnením vzduchovej vrstvy fúkanou tepelnou izoláciou je technologicky riziková. Rovnako je aj rizikové uzavretie pôvodne vetranej vzduchovej vrstvy a doplnenie dodatočnej tepelnoizolačnej vrstvy na horný plášť strešnej konštrukcie. Vzniká tak strecha s uzavretou vzduchovou vrstvou, ktorej vlhkostný režim sa obyčajne z hľadiska dlhodobej prevádzkovej spoľahlivosti hodnotí ako kritický, vykazujúci iba minimálnu rezervu. Zateplenie dvojplášťových striech je teda obyčajne technicky aj technologicky zložité a niekedy aj prakticky neriešiteľné (možnosť riešenia sa preukazuje výpočtom a vedie k možnosti uzavretia vzduchovej medzery dvojplášťových striech na bytových domoch).

Ďalšie zatepľovacie opatrenia v panelových budovách sa týkajú vnútorných konštrukcií, ktoré s ohľadom na nižší teplotný gradient nemajú z energetického hľadiska tak vysoký potenciál úspor ako obalové konštrukcie budovy. Ide predovšetkým o zateplenie stropnej konštrukcie nad nevykurovaným suterénom, prípadne zateplenie stenovej konštrukcie, oddeľujúcej vykurované priestory od nevykurovaného alebo temperovaného priestoru schodiska. Riešenie vedie k použitiu kontaktných tepelnoizolačných systémov a nie je veľmi zložité.
Špecifickým a málo spomínaným problémom je zateplenie medzibytových stenových a stropných konštrukcií. Bežná železobetónová nosná medzibytová panelová stena zďaleka nezodpovedá požiadavkám noriem na požadovanú hodnotu súčiniteľa prechodu tepla a vyžaduje dodatočnú aplikáciu jednostrannej kontaktnej vstvy tepelnej izolácie. Táto úprava však okrem iného vedie aj k zníženiu úžitkovej plochy bytu.

V prípade zateplenia stropnej konštrukcie môže funkciu potrebnej tepelnoizolačnej vrstvy zohrať vrstva krokovej izolácie – pokiaľ sa však v podlahe použila. V prípade absencie tejto vrstvy, čo je vo väčšine starších panelových budov (v starších budovách  na Slovensku, ako napr. v sústave T 06 B, sa zvukoizolačná vrstva z vláknitej izolácie zabudovávala; v princípe sa zabudovávala do všetkých plávajúcich podlahových konštrukcií), možno doplniť tepelnoizolačnú vrstvu buď do skladby podlahovej konštrukcie, alebo na spodnú stranu stropného panelu. Obe tieto riešenia však prinášajú určité technické problémy, ktoré sa spájajú predovšetkým so znížením svetlej výšky miestnosti; tá sa vo väčšine prípadov pohybuje tesne na hranici určenej normou.

doc. Ing. František Kulhánek, CSc.
Foto: Dano Veselský

Autor pôsobí na Stavebnej fakulte ČVUT v Prahe.
Recenzovala prof. Ing. Zuzana Sternová, PhD.

Článok bol uverejnený v magazíne Správa budov.