Szczelność budynku i metoda „Blower Door Test”

Kiedy budynek musi być szczelny i w jakim stopniu?

Metoda badania szczelności budynku „Blower Door Test”

Najczęstsze przyczyny nieszczelności budynku i możliwości ich usuwania

Wydanie 1/2016

30.11.2016

www.eko-blog.pl www.vaillant.pl

2

Czynniki konstrukcyjne wpływające

na standard energetyczny budynku

Wysoki standard energetyczny budynku jest możliwy do osiągnięcia dzięki zastosowaniu

odpowiedniej izolacji cieplnej i stolarki okiennej oraz eliminacji mostków cieplnych.

Dla budynków niskoenergetycznych oraz pasywnych niezbędne jest zastosowanie

wentylacji z odzyskiem ciepła (rekuperacja), ale także zapewnienie szczelności powietrznej

na odpowiednim poziomie.

Izolacja cieplna

Eliminacja

mostków

cieplnych

Stolarka okienna

Szczelność

Wentylacja

z odzyskiem

ciepła

3

Wymagania dla wentylacji pomieszczeń

mieszkalnych

Odpowiednia jakość powietrza wewnątrz budynku wpływa bezpośrednio na samopoczucie

i zdrowie człowieka, a także na stan techniczny budynku. Za zapewnienie odpowiedniej

jakości powietrza odpowiada wentylacja pomieszczeń. W zależności od aktywności fizycznej,

organizm ludzki potrzebuje przeciętnie od 15 do 50 litrów tlenu w ciągu godziny.

2.000÷3.000

m3/dzień

W przypadku 4-osobowej rodziny, oznacza to potrzebę

dostarczenia 2.0003.000 m3 świeżego powietrza w ciągu

dnia. Dodatkowa ilość będzie wymagana ze względu na

potrzeby urządzeń grzewczych, kuchenek gazowych, itp.

Nieodpowiednia wentylacja budynku prowadzi do

szeregu niekorzystnych skutków nazywanych wspólnie

Syndromem Chorego Budynku (SBS).

4

Znaczenie szczelności powietrznej budynku

– zobrazowanie skali problemu

Szczelina o szerokości 1 mm i długości

1 m w paroizolacji ściany lub stropodachu

budynku, powoduje przy różnicy ciśnienia

20 Pa (wiatr ok. 23 m/s) na tyle dużą

infiltrację powietrza, że do izolacji cieplnej

trafia nawet 800 g wilgoci w ciągu doby.

Przy szczelnej izolacji cieplnej i paroizolacji

może być to jedynie 4 g (dane: knaufinsulation).

Nieszczelna ściana z izolacją cieplną

14 cm i szczeliną 1 mm przy długości 1 m

w paroizolacji, będzie wykazywać blisko

5-krotnie większą stratę ciepła porównując

do szczelnej ściany (dane: pomiary Fraunhofer

Instytut). Współczynnik przenikania ciepła

zamiast 0,24 wyniesie ok. 1,15 W/m2K.

Znaczenie szczelności budynku jest jak

widać szczególnie wysokie, a zapewnienie

jej przy tak dużej bryle wymaga staranności

w prowadzeniu prac budowlanych.

U = 1,15 W/m2K

np. dla 20 oC wewnątrz budynku i -10 oC na

zewnątrz, strata ciepła = 34,5 W/m2 ściany

U = 0,24 W/m2K

np. dla 20 oC wewnątrz budynku i -10 oC na

zewnątrz, strata ciepła = 7,2 W/m2 ściany

5

Skutki braku szczelności budynku

Skutek Opis

Wzrost zapotrzebowania

ciepła budynku

Konieczność podgrzewania zwiększonej ilości powietrza napływającego

do budynku przełoży się wprost na wzrost zużycia paliwa przez kocioł

grzewczy i tym samym na wzrost kosztów ogrzewania budynku.

Zakłócenia

w funkcjonowaniu

wentylacji budynku

Może dochodzić do zmian ciągu naturalnego w kanałach wentylacji

grawitacyjnej. Stwarza to niebezpieczeństwo przy użytkowaniu kotłów

z otwartą komorą spalania, kominków, czy kuchenek gazowych itp.

Obniżenie komfortu

cieplnego budynku

Zwiększony przepływ powietrza może obniżać temperaturę wewnątrz

pomieszczenia. Prędkość powietrza powyżej bezpiecznego zakresu

0,20,5 m/s może powodować niekorzystne odczucie przeciągu.

Zawilgocenie przegród,

rozwój grzybów i pleśni

W miejscach nieszczelności nadmierne wychładzanie przegród,

czego skutkiem może być miejscowe wykraplanie wilgoci, prowadzące

z czasem do rozwoju grzybów i pleśni.

Brak szczelności budynku będzie się objawiał w widoczny i odczuwalny sposób poprzez

obniżenie komfortu cieplnego oraz zwiększenie kosztów ogrzewania budynku. W dłuższej

perspektywie miejscowe schłodzenie przegród budynku może powodować ich trwałe

zawilgocenie i rozwój szkodliwych dla zdrowia grzybów i pleśni.

6

Zasada przeprowadzania testu szczelności

budynku „Blower Door Test”

Test szczelności polega na wytworzeniu różnicy ciśnienia 50 Pa pomiędzy wnętrzem

budynku, a powietrzem zewnętrznym. Najczęściej w miejscu drzwi zabudowuje się

przegrodę z wentylatorem osiowym, który usuwa powietrze napływającego do budynku

przez nieszczelności. Ilość tego powietrza jest mierzona i przy zachowaniu stałej różnicy

50 Pa świadczy o poziomie szczelności budynku.

Różnica 50 Pa

Test szczelności określany nazwą

„Blower Door Test” symuluje

warunki jakie występują przy

naporze silnego wiatru na budynek.

Warunki testowe odpowiadają

prędkości wiatru około 9 m/s

(ok. 32 km/h).

Przegroda

z wentylatorem

7

Test „Blower Door Test” – obowiązkowy

dla budynków w standardzie NF15 i NF40

Szczegółowy opis metody określania szczelności budynku zawiera norma o symbolu

PN-EN 13829:2002, „Właściwości cieplne budynków. Określenie przepuszczalności

powietrznej budynków. Metoda pomiaru ciśnieniowego z użyciem wentylatora”.

Test „Blower Door Test” przeprowadzany jest przez

specjalistyczne firmy i jego efektem powinno być

wystawienie protokołu z badań ze wskazaniem miejsc

występowania ewentualnych nieszczelności.

W wielu krajach, także w Polsce dla budynków, które

podlegały dotacjom (budynki pasywne o standardzie

NF15 oraz niskoenergetyczne NF40), test szczelności

budynku jest obowiązkowy.

Wynik z testu np. n50 = 1,0 h-1 oznacza, że liczba

wymian powietrza przy różnicy ciśnienia 50 Pa między

wnętrzem budynku, a powietrzem na zewnątrz wyniesie

1,0 w ciągu godziny (wymiana powietrza w całej

kubaturze budynku w ciągu 1 godziny).

8

Wymagany standard szczelności powietrznej

zależnie od rodzaju budynku i wentylacji

Budynek z wentylacją

grawitacyjną

n50 = maks. 3,0 h-1

Budynek z wentylacją

mechaniczną

n50 = maks. 1,5 h-1

Budynek pasywny

n50 = maks. 0,6 h-1

Zależnie od standardu energetycznego

budynku, wymagana jest jego określona

szczelność. Na przykład w budynku

z wentylacją mechaniczną w warunkach

testowych (różnica ciśnienia 50 Pa),

liczba wymian powietrza nie może

przekraczać 1,5 razy na godzinę.

Dla budynków pasywnych, wymóg

ten jest zaostrzony do 0,6 h-1.

W praktyce podczas testów starszych

budynków, najczęściej okazywało się,

że liczba wymian powietrza n50 była

znacznie wyższa niż 3 razy na godzinę.

9

Najczęściej występujące miejsca

nieszczelności w budynku

Nieszczelności w budynku mogą występować w wielu miejscach. Część z nich jest łatwa

do wykrycia i możliwa do uszczelnienia (okna, drzwi uszczelki), jednak często może być

to utrudnione zadanie. Nieszczelności mogą być efektem niestarannego prowadzenia prac

budowlanych, a usunięcie wad i usterek może się wiązać z koniecznością wykonania

dodatkowych prac remontowych. W ramach testu szczelności, powinna być wykonana

diagnoza budynku wskazująca miejsca nieszczelności i zalecenia dla użytkownika domu,

jakie prace powinny być wykonane da poprawy standardu

szczelności budynku. Do najczęściej występujących miejsc

nieszczelności budynku, należą m.in.:

1. nieszczelne okna lub drzwi.

2. nieszczelności w osadzeniu okien i drzwi

3. nieszczelności w podłodze na legarach itp.

4. stropy podwieszone

5. włazy strychowe

6. kominy, otwarte paleniska

7. oprawy oświetleniowe, przejścia przewodów

8. gniazda elektryczne

9. przyłącza instalacyjne, wentylacja, itp.

10. miejsca styków przegród (np. stropodachu)

1

2

3

1

2 4

5

6

10

7

8

9

10

Lokalizacja nieszczelności w budynku

Przeprowadzenie testu „Blower Door Test” pozwala ocenić ogólnie szczelność budynku

i jaka jest w nim liczba wymian powietrza w warunkach pomiarowych (n50). Pełne badania

powinny jednak obejmować lokalizację nieszczelności (o ile wyniki pomiaru są niższe niż

wymaganych). W tym celu stosowany jest generator dymu, a także kamera termowizyjna.

Po zlokalizowaniu miejsc nieszczelności można opracować plan ich usunięcia dla poprawy

standardu energetycznego budynku.

11

Przykład zastosowania bariery dla zapewnienia

szczelności powietrznej.

Jednym z częściej występujących miejsc nieszczelności budynku jest łączenie ścian

ze stropami, stropodachami i podłogami. Jest to o tyle istotne, że błędy na etapie budowy

domu są następnie bardzo trudne, a nawet niemożliwe do usunięcia. Należy zwrócić uwagę

na wymagania i zalecenia dla montażu uszczelnień, np. folii wokół murłaty i ściany tzw.

kolankowej. Dopuszczalne są różne rozwiązania zależnie od zabudowy poddasza.

folia

paroprzepuszczalna

murłata

12

Przykłady pomiarów szczelności powietrznej

budynków metodą „Blower Door Test” (1/2)

Budynek

Liczba

wymian

powietrza

Opis

Budynek

pasywny

NF15

wentylacja

mechaniczna

Wrocław

n50 =

0,7 h-1

Dom o powierzchni 132 m2 powinien cechować się liczbą wymian

maks. 0,6 h-1. Największe nieszczelności stwierdzono

w konstrukcji dachu, osadzeniu okien, łączeniu ścian z podłogą.

Wskaźnik zapotrzebowania na energię użytkową wyniósł

17 kWh/m2rok (zamiast 15 jak dla budynków pasywnych).

Poprawki pozwoliły obniżyć liczbę wymian powietrza do 0,28 h -1

i wskaźnik zapotrzebowania na energię do 13 kWh/m2rok

Budynek

energooszczędny

NF70

wentylacja

mechaniczna

Grodzisk Maz.

n50 =

1,93 h-1

Dom o powierzchni 140 m2 powinien cechować się liczbą wymian

maks. 1,5 h-1. Największe nieszczelności stwierdzono

w ścianach graniczących z nieogrzewanym garażem, oknach

przesuwnych i drzwiach zewnętrznych. Wzrost zapotrzebowania

na energię użytkową wyniósł 12 kWh/m2rok (całkowite powinno

być maks. 70 kWh/m2rok). Poprawki dla obniżenia liczby wymian

powietrza do 1,00 h -1 zmniejszyły by wskaźnik zapotrzebowania

na energię o 6 kWh/m2rok (840 kWh/rok dla całego domu).

Źródło: „Szczelność powietrzna budynków pasywnych i energooszczędnych – wyniki badań”, Sz.Firląg,

Politechnika Warszawska . Czasopismo techniczne „Budownictwo” 2012

13

Przykłady pomiarów szczelności powietrznej

budynków metodą „Blower Door Test” (2/2)

Budynek

Liczba

wymian

powietrza

Opis

Budynek

niskoenergetyczny

NF40

wentylacja

mechaniczna

Opole

n50 =

1,15 h-1

Dom o powierzchni 168 m2 powinien cechować się liczbą wymian

maks. 1,5 h-1. Uzyskany wynik był satysfakcjonujący dla

właściciela domu. Stwierdzono nieszczelności w drzwiczkach

kominka oraz gniazdkach i włącznikach elektrycznych. Wzrost

zapotrzebowania na energię użytkową wyniósł 20 kWh/m2rok

(całkowite powinno być maks. 40 kWh/m2rok). Poprawki dla

obniżenia liczby wymian powietrza do 0,60 h -1 zmniejszyły by

wskaźnik zapotrzebowania na energię o 3 kWh/m2rok (a więc

o 504 kWh/rok dla całego domu).

Budynek

niskoenergetyczny

NF40

wentylacja

mechaniczna

Malbork

n50 =

3,70 h-1

Dom o powierzchni 159 m2 powinien cechować się liczbą wymian

maks. 1,5 h-1. Stwierdzono poważne nieszczelności w łączeniu

ścian ze stropami i podłogami, osadzeniu okien i w stopie nad

nieogrzewanym garażem. Po poprawkach liczba wymian

powietrza obniżyła się do 2,48 h-1, co jest nadal znacznie

większą wartością od zakładanej tym bardziej, że stosowano

technologie budowy jak dla domów pasywnych (0,6 h-1).

Źródło: „Szczelność powietrzna budynków pasywnych i energooszczędnych – wyniki badań”, Sz.Firląg,

Politechnika Warszawska . Czasopismo techniczne „Budownictwo” 2012

14

Wpływ intensywności wentylacji

na koszty ogrzewania budynku

Wentylacja budynku wiąże się koniecznością podgrzewania powietrza napływającego

z zewnątrz do pomieszczeń. Wymagana dla przeciętnej rodziny ilość świeżego powietrza

3.000 m3/dzień, oznacza w budynku o powierzchni 160 m2 i kubaturze 420 m3, że liczba

wymian powietrza będzie wynosić ok. 0,3 na godzinę. W praktyce, często przy szczelnych

oknach w nowych i modernizowanych budynkach, liczba wymian jest znacznie mniejsza,

nawet poniżej 0,1 w/godz. (! Syndrom Chorego Budynku !). Przy nieszczelnych oknach

zwiększona intensywność wentylacji będzie znacznie zwiększać zapotrzebowanie ciepła.

1.000 m3/d

0,1 wymiany/godz.

+ 1.160 kWh/rok

+ 300 PLN/rok

3.000 m3/d

0,3 wymiany/godz.

+ 3.500 kWh/rok

+ 910 PLN/rok

10.000 m3/d

1,0 wymiana/godz.

+ 11.670 kWh/rok

+ 3.020 PLN/rok ! ! Założenia: wartość opałowa gazu ziemnego 10,3 kWh/m3, cena gazu ziemnego 2,40 PLN/m3 brutto, sprawność średnioroczna

kotła 90%, sezon grzewczy 220 dni, temperatura średnia sezonu grzewczego +2 oC, temperatura wewnętrzna 21 oC

15

Energooszczędny dom = komfortowy dom

W starych budynkach z nieszczelną stolarką okienną wentylacja następowała samoczynnie

przez nieszczelności. Częsty problem pojawiał się po wymianie okien na nowe bardziej

szczelne, gdzie wentylacja grawitacyjna nie była w stanie zapewnić odpowiedniej ilości

świeżego powietrza. Konieczność wietrzenia wpływała na dyskomfort mieszkańców i koszty

ogrzewania, a ograniczona ilość powietrza powodowała syndrom chorego budynku.

Wysoki standard energetyczny budynku powinien się jednoznacznie wiązać z najwyższym

komfortem i bezpieczeństwa jego użytkowania. Jest to uzyskiwane przy budowie domu

w standardzie niskoenergetycznym (NF40) lub pasywnym (NF15), ale także przy

odpowiednio zaplanowanej termomodernizacji domu.

Niekontrolowana ilość powietrza

Wysokie straty cieplne

Niski komfort cieplny

Ściśle określona ilość powietrza

Niskie straty cieplne

Wysoki komfort cieplny termomodernizacja

16

Certyfikacja komponentów systemów

grzewczo-wentylacyjnych

Wysoki standard energetyczny budynku jest także

efektem zastosowania komponentów systemu grzewczo-

wentylacyjnego o wysokiej potwierdzonej efektywności

energetycznej. W przypadku central wentylacyjnych

(rekuperatorów) potwierdzeniem wysokiej efektywności

pracy jest certyfikat Instytutu Domów Pasywnych

z Darmstadt. Taki certyfikat posiadają np. centrale

wentylacyjne Vaillant recoVAIR.

Chłodzenie

Ogrzewanie

Energia odnawialna

Kotły gazowe

Kotły olejowe

Pompy ciepła

Kolektory słoneczne

Systemy wentylacji

www.eko-blog.pl www.vaillant.pl