Větrané, provětrávané, odvětrávané - několik pojmenování pro tentýž typ fasád. Větrané fasády se definují jako takové, které mají pod vnějším opláštěním průběžně větranou vzduchovou mezeru. Lze je také definovat jako fasády montované. Jejich podíl na trhu neustále narůstá. V porovnání s kontaktním zateplovacím systémem (ETICS) mají větrané fasády mírnější průběh z hlediska roční bilance teplot uvnitř konstrukce a dobře odvádějí vlhkost z obvodového pláště. Jsou moderním řešením pro dlouhodobě funkční a esteticky působivé opláštění budov. V kombinaci s difuzně otevřenou skladbou nabízejí vynikající ochranu konstrukce, prodlužují její životnost a přispívají k lepším tepelněizolačním vlastnostem.
Princip fungování větrané fasády
Větraná fasáda je typ fasádního systému, který mezi vnějším obkladem a nosnou konstrukcí obsahuje větranou mezeru. Tato mezera umožňuje volný pohyb vzduchu, který odvádí vlhkost a zabraňuje jejímu hromadění v konstrukci. Díky tomu se výrazně snižuje riziko vzniku plísní, hniloby a degradace materiálů. Princip větrané fasády je jednoduchý, ale velmi efektivní. Vzduch proudí mezi obkladem a izolační vrstvou díky přirozenému komínovému efektu - teplý vzduch stoupá vzhůru a nasává chladnější vzduch zespodu. Tento pohyb zajišťuje trvalé odvětrávání a udržuje konstrukci suchou.
Regulace vlhkosti a proudění vzduchu
Smyslem provětrávané (větrané) fasády je mít na vnější straně zateplení vysoce difuzně otevřenou vrstvu, která umožňuje intenzivní odvod vlhkosti z podkladní stěnové konstrukce. V provětrávané fasádě se nachází větraná mezera, tedy mezera mezi tepelnou izolací a předsazeným vnějším pláštěm, která je napojena na nasávací a výdechové otvory a tím je intenzivní větrání konstrukce spolehlivě zajištěno. Ve správně navržené větrané mezeře vzniká komínový efekt a umožňuje bezproblémový odchod případné vlhkosti.
Aby systém správně fungoval, musí vzduch v mezeře proudit. Ten se ohřívá od vnější fasády (v zimě i vlivem tepelných ztrát z interiéru), stoupá vzhůru, a tím dochází k proudění průměrnou rychlostí 0,5-1,0 m/s. Díky takové rychlosti pak zpravidla nastává laminární proudění, přičemž k turbulencím dochází jen výjimečně v několika místech vlivem dalších faktorů (výška a tvar budovy, druh a typ roštu, řešení přiváděcích a odváděcích otvorů atd.). Tato rychlost proudění významně ovlivňuje sluneční záření. Měřením bylo prokázáno, že se mění v závislosti na počasí, a to až desetinásobně. Během noci proudění prakticky ustane. Vliv slunečního záření na rychlost proudění vzduchu je v takovém případě evidentní.
Teplý vzduch do sebe absorbuje výrazně vyšší množství vlhkosti než vzduch studený. Například když teplota vzduchu v místnosti klesne pod určitou kritickou mez (rosný bod), relativní vlhkost vzduchu se začne blížit 100 %. Nás ale naopak zajímá stav, kdy je teplý vzduch schopen tuto vlhkost do sebe absorbovat. Zajímá nás to zejména v případě, kdy není tepelná izolace suchá (v létě se brzy ráno vysráží na povrchu kapky rosy, vítr zafouká vodu do meziprostoru atd.). Díky následné vlhkosti jsou po tuto dobu její tepelněizolační vlastnosti horší, než se uvažovalo (součinitel tepelné vodivosti λ má pak výrazně vyšší hodnoty, z deklarované hodnoty součinitele tepelné vodivosti λD = 0,035 W/(m2 . K) tak může být i hodnota až o 40 % nižší). Nicméně díky provětrávání se tepelná izolace poměrně rychle vysuší a je opět dokonale tepelně izolačním materiálem. Navíc proudící vzduch odebírá vlhkost i z minerální tepelné izolace, která do ní difunduje z interiéru přes vlastní nosnou konstrukci (nejvíce v zimním období, ale děje se tak kdykoliv, když je teplota exteriéru nižší než interiéru), čímž přispívá ke zdravému vlhkostnímu režimu celé konstrukce.
Čtěte také: Provedení pohledového betonu
Výhody větraných fasád
Provětrávané fasády se vyznačují řadou výhod, které je činí vhodnou volbou pro mnoho typů staveb.
- Ochrana proti vlhkosti: Větraná mezera odvádí vlhkost z konstrukce a zabraňuje jejímu pronikání do izolace. V případě, že mezera byla ponechána, kondenzovaná vodní pára může klesnout z kapáků instalovaných na správném místě na vnější straně stěny.
- Delší životnost materiálů: Dřevo i další prvky konstrukce nejsou vystaveny trvalé vlhkosti, což prodlužuje jejich životnost až o desítky let.
- Energetická účinnost: V kombinaci s kvalitní izolací a difuzně otevřenou skladbou zajišťuje výborné tepelněizolační vlastnosti. Použití větrané fasády je efektivnější v letních měsících a chytré fasády dokáží v zimním období dosáhnout i malých tepelných zisků.
- Snadná údržba a výměna: Vnější obklad lze snadno demontovat a vyměnit bez zásahu do nosné konstrukce.
- Estetika a variabilita: Díky vysoké variabilitě provětrávaných fasád může být vnější plášť vytvořen dle požadavků i toho nejodvážnějšího architekta. Obklady a nosné rošty umožňují takřka neomezenou variabilitu finálního obkladu.
- Akustické a tepelně stabilizační vlastnosti: Větrané fasády mohou mít díky své předsazené konstrukci i lepší akustické a tepelně stabilizační vlastnosti.
- Menší nároky na podklad: Rovinnost podkladu nemusí být taková jako u klasického zateplení. Provětrávanou fasádu lze aplikovat i na křivý povrch bez nutnosti jeho vyrovnání, které s sebou přináší dlouhou časovou prodlevu a ne vždy optimální výsledek.
- Ekologické a estetické výhody: Dřevo je obnovitelný, ekologický materiál s nízkou uhlíkovou stopou. V kombinaci s difuzně otevřenou skladbou a kvalitní izolací přispívá k energeticky úspornému a zdravému bydlení.
Materiály a komponenty
Systémy provětrávaných fasád jsou tvořeny samostatnou předvěšenou částí umístěnou na nosném roštu fasády, který je mechanicky připevněn pomocí kotev k hlavní nosné konstrukci, nebo samonosnou předvěšenou částí sestávající nejčastěji z pohledových cihel či panelových bloků. Kvůli dodatečnému zateplení v souladu se současnou normou ČSN 73 0540 je rovněž na nosnou konstrukci aplikována tepelná izolace.
Tepelná izolace
Pro izolaci větraných fasád je podle požárních norem možné použít materiál s třídou reakce na oheň A a B, tedy především minerální izolace. Polystyren a další hořlavé materiály se ve větraných fasádách nesmějí používat. Komínový efekt větrané mezery by v případě požáru zvýšil jejich hoření. Použití minerálních izolací ve větraných fasádách má další výhodu ve snadné montáži. Na rozdíl od tuhých plastových desek jsou pružné a lépe se přizpůsobí roštu, do kterého jsou vkládány. Větraná fasáda umožňuje použít tepelnou izolaci střední objemové hmotnosti. Oproti izolaci v kontaktním zateplení nejsou kladeny na izolaci v provětrávané fasádě tak vysoké mechanické požadavky, tudíž nemusí být tak těžká a tvrdá a je možné použít izolaci s nejlepší koeficientem tepelné vodivosti λ (v rozsahu 0,030-0,034 W/mK).
Difuzně otevřená větrotěsná vrstva
Pro funkčnost a životnost provětrávané fasády je vedle izolace neméně důležitá difúzně otevřená větrotěsná vrstva na vnější straně izolace, která zajišťuje správný chod souvrství a bezpečnost skladby a umožňuje odvod vlhkosti. Materiál pro vytvoření difúzní ochranné vrstvy se volí podle typu vnějšího obkladu fasády.
- V případě bezespárého obkladu, například dřevěných palubek, stačí použít difúzně otevřenou kontaktní fólii, která se používá i jako pojistná hydroizolace střech.
- Pro spárově uzavřené obklady a sendvičové zdivo, kde finální vrstvu fasády tvoří například režné zdivo, je možné použít izolaci s nakašírovanou ochranou textilií. Ta však nenahrazuje vzduchotěsnou vrstvu.
- U spárově otevřeného obkladu, například dřevěného obkladu, Heraklithu nebo různých fasádních desek je nutné zvolit fólii se zvýšenou ochranou pro UV záření.
Místo běžné difúzně otevřené fólie se u fasád dají použít i speciální desky s obdobnými parametry sd ≤ 0,03 m, které plní stejné funkce, jako mají difúzně otevřené fólie. Tepelná izolace tak lépe plní svoji funkci, dokonale tepelně izoluje a zároveň je chráněna před vnější vlhkostí.
Čtěte také: Cihlový obklad fasády: Průvodce
Nosné rošty a obklady
Pro nosnou konstrukci používáme nejčastěji hliník, ušlechtilé slitiny, či ocel s různou úpravou a dřevěné hranoly. Konstrukce zajišťuje přenos všech účinků od zatížení a fyzikálních vlivů z plochy obkladu do konstrukce obvodové stěny. Vnější plášť je buď zavěšen na vnější zeď budovy, nebo je samonosný a s budovou je spojen jen pro stabilizaci. Variabilita finálního obkladu je u větraných fasád takřka neomezená. Nejčastěji to jsou však dřevěné palubky, plechové či keramické opláštění a podobně. U vyšších budov normy předepisují použití roštu z nehořlavého materiálu, zpravidla ocel nebo hliník a u budov nad dvanáct metrů musí mít fasáda i nehořlavou vnější obkladovou vrstvu.
Návrh a realizace větrané fasády
Pro dosažení maximální efektivity větrané fasády je důležité dodržet několik zásad při návrhu a realizaci. Vzhledem k rozsahu používaných materiálů a technologických postupů se nelze zabývat každým souvrstvím v podrobnosti zvlášť. Z hlediska bezproblémového fungování celého fasádního systému je správné navržení a provedení jedním z nejdůležitějších faktorů.
Důležité parametry a normy
- Šířka větrané mezery: Základní šířka větrané mezery činí 40 mm. Může být i větší, ale to závisí na celkové výšce budovy. Někteří výrobci uvádějí i tloušťku vzduchové vrstvy min. 30 mm. U ostění, nadpraží a dalších částí do výšky 1 patra (maximálně však 3,05 m) lze připustit větranou mezeru min. 20 mm.
- Větrací otvory: Otvory musí být na spodní i horní hraně fasády, aby umožnily přirozený komínový efekt. Přiváděcí a odváděcí průřez musí mít plochu minimálně 50 cm2/m. Důležité je navrhnout správnou velikost nasávacích otvorů a výdechů a jejich ochranu proti vniknutí hmyzu mřížkami nebo síťkami. Obzvláště v místech s větším množstvím sněhu je nutné zajistit dostatečný přívod vzduchu do větrací mezery. Přiváděcí otvory proto umisťujeme nad sokl, aby je napadaný sníh nezasypal.
- Normy: Dle platné normy ČSN 73 0540 je pro lehkou vnější stěnu doporučená hodnota součinitele prostupu tepla Un ≤ 0,2 W/(m2K) a pro těžkou vnější stěnu Un ≤ 0,25 W/(m2K). Norma ČSN 73 1901 udává hodnoty minimální doporučené tloušťky větrané vzduchové mezery pro střechy (při sklonu střechy nad 45° je minimální doporučená mezera 40 mm). Norma na provětrávané fasády zatím neexistuje a systém funkce fasády a střechy je v podstatě úplně stejný.
Je vhodné spolupracovat s architektem nebo odborníkem na fasádní systémy, který zajistí správné provedení všech detailů - napojení na okna, rohy, sokly a další kritická místa.
Časté chyby při realizaci
Nejčastějším problémem při realizaci je nedodržování předepsaných minimálních větracích otvorů, či jejich úplná absence. Velmi často se chyby objevují například v místech parapetů, nadpraží oken nebo u oplechování atik. Často se stává, například u balkónů, že jsou soklové dlaždice nalepeny až k hraně obkladových fasádních desek. Úplným extrémem je pak zasilikonování spáry mezi soklovými dlaždicemi a obkladovou deskou. Tyto problémy by nemusely vznikat, pokud by realizace byla prováděna proškolenými řemeslníky a pokud by se kladl větší důraz na vzájemnou koordinaci řemesel.
Měření a simulace tepelné bilance
Naměřená data jsme po zpracování mohli analyzovat a udělat si představu o průběhu stavebně fyzikálních jevů přítomných na/ve větrané fasádě. Měřením za pomoci měřicí ústředny AHLBORN ALMEMO 5690-2, sérií teplotních čidel po několika kontrolních bodech na fasádě a pyranometrů jsme dostali hodnoty teplot, rychlosti proudění vzduchu, vzdušné vlhkosti a intenzity sluneční radiace působících na měřené fasádě. Kontrolní body na fasádě byly sestaveny tak, aby měřily dvě série teplot ve spodní části fasády a dvě série teplot v horní části fasády, tedy 4 kontrolní body. Výška fasády byla 14 metrů.
Čtěte také: Realizace OSB fasády
Na grafech (Obr. 1., Obr. 2.) je dobře znázorněno, jak velký vliv má sluneční radiace na teplotu uvnitř větrané mezery. Rozlišujeme dvě hodnoty teplot vzduchu v mezeře pro jeden časový okamžik, a to teplotu v horní části fasády (ve výšce zhruba 14 metrů od spodní části) a teplotu ve spodní části fasády (výška fasády zhruba 0,5 metru). Hodnoty jsme aproximovali tak, aby se výsledná teplota povrchu obkladu s co největší přesností přiblížila námi naměřené vnější teplotě povrchu obkladu na skutečné fasádě. Výsledkem byla jedna hodnota α a jedna hodnota ε pro každý měsíc zvlášť.
Software FSVM a simulace
Aproximované hodnoty součinitelů α a ε jsou používány pro korekce výpočtů v softwaru FSVM. Program FSVM se nám prokázal jako efektivní výpočetní nástroj. Vznikl na základě našeho výzkumu, který se zabývá řešením základních otázek spojených s vývojem chytré fasády. Výsledky simulací se do značné míry odpovídají skutečnému stavu, který jsme měřili a zkoumali na fasádě. Program je však stále ve vývoji v oblasti univerzálnosti a přesnosti, aby se mohly jeho výpočty použít na co nejvíc druhů klasických větraných fasád s různými parametry. Nejvýznamnějšími proměnnými činiteli, kteří budou mít vliv na tepelně technické parametry fasády, budou teplota venkovního vzduchu a intenzita sluneční radiace.
Simulované teploty ze softwaru FSVM poukazují na fakt, že použití větrané fasády je efektivnější v letních měsících a kontaktní zateplení naopak vykazuje lepší efektivitu v zimních měsících. Podle dat lze dokonce říct, že použitím chytré fasády dosáhneme v poledne simulovaného dne 15. ledna dokonce malé tepelné zisky ze strany fasády po relativně krátký časový okamžik. Tabulka tepelných toků procházejících z interiéru do exteriéru, respektive do větrané mezery, poskytuje detailnější pohled na simulované tepelné zisky a ztráty v průběhu roku na zadané fasádě. Použité jednotky jsou zde tepelné toky fasády v kWh přepočítané pro časové období jednoho měsíce.
Následující tabulka ilustruje princip simulovaných tepelných toků větrané fasády v průběhu roku:
| Období | Měsíc (příklad) | Tepelný tok (kWh/měsíc) | Dominantní jev |
|---|---|---|---|
| Zimní | Leden | *Hodnota X* | Minimalizace tepelných ztrát / malé zisky |
| Jarní | Duben | *Hodnota Y* | Vyrovnaná bilance |
| Letní | Červenec | *Hodnota Z* | Maximalizace tepelných zisků / snížení přehřívání |
| Podzimní | Říjen | *Hodnota W* | Postupné zvyšování ztrát |
Poznámka: Konkrétní číselné hodnoty tepelných toků by byly získány z detailních simulací softwaru FSVM a závisely by na specifických parametrech fasády a klimatických podmínkách.
Inovativní řešení pro větrané fasády
Cílem ve výzkumu a vývoji (mimo zdokonalování softwaru FSVM) je dále schopnost reagovat na proměnlivé vlivy působící na fasádu v reálném čase a řízení proudění vzduchu jinými způsoby než jen zavření a otevření uzavíracích klapek na vstupu a výstupu vzduchu do vzduchové mezery. Motivem pro vývoj chytré fasády je zajisté úspora energií, která by se v ideálním případě měla rovnat nulové spotřebě.
Knauf Insulation představuje novou konstrukční variantu pro větrané fasády do dvanácti metrů výšky, pomocí které lze bez obtíží a nutného vyrovnání původních povrchů realizovat dodatečné zateplení rodinných domů. Nová varianta nosné konstrukce DIAGONAL 2H doplňuje ucelenou nabídku pro větrané fasády od Knauf Insulation. Zateplení domů pomocí větrané fasády představuje v řadě případů efektivnější a bezpečnější způsob realizace zateplení oproti klasickým kontaktním systémům. Opodstatnění má zejména u rekonstrukcí, kde kromě zateplení je potřeba vyrovnat, sjednotit a vytvořit zcela nový tvar fasády nebo kde i přes sanaci hydroizolací zůstává zbytková vlhkost v konstrukci obvodových stěn.
U novostaveb větraná fasáda s konstrukcí DIAGONAL 2H umožňuje osazení fasády pohledovým obkladem a to až do hmotnosti 20 kg/m². Konstrukční sestava byla navržena se snahou o minimální úniky tepla vlivem tepelných mostů, snadnou montáž a spolehlivost. Ke konstrukci prvků DIAGONAL 2H je použita ocel. Ta má zhruba čtyřikrát nižší tepelnou vodivost než hliník. V porovnání se dřevem je konstrukčně spolehlivějším materiálem. Sestava DIAGONAL 2H na místo klasických kolmých konzolí využívá subtilnější ocelové diagonály. Rozložení diagonálních prvků šířky 40 mm a tloušťky plechu 1,5 mm do příhradové soustavy umožňuje zmenšit plochu průřezu na polovinu ve srovnání s klasickou nejsubtilnější konzolí šířky 60 mm a tloušťky plechu 2 mm. Na omezení přenosu tepla má také pozitivní vliv “geometrická výhoda” šikmo orientovaných prvků, kdy po delším profilu prostoupí méně tepla. To má za následek snížení tepelného toku konstrukcí zhruba na polovinu. Diagonály se podle návrhu rozmisťují po ploše zateplované fasády. Jejich odehnutí od fasády vymezuje tloušťku tepelné izolace. Nastavením úhlů diagonálních prvků lze také kompenzovat odchylky rovinnosti původního křivého povrchu. Na diagonály se připevňují svislé pomocné profily L, které se vyplní minerální vlnou a opatří se difúzně otevřenou větrotěsnou vrstvou fólie.
tags: #fasada #dve #vetrane #mezery