Ochrana staveb proti metanu vystupujícímu z podloží II

V následujícím příkladu návrhu izolace proti pronikání metanu z podloží uvažujme novostavbu rodinného domku, který je plně podsklepen. Půdorys jeho suterénu je patrný z obr. 1, řez je pak znázorněn na obr. 2. Objekt se nachází v rovinném terénu a je do něj zapuštěn tak, že horní povrch nášlapné vrstvy podlahy v suterénu se nachází 1,0 m pod úrovní okolního terénu.

 

 

Výpočtovou místností bude sušárna, protože ze všech suterénních místností má největší hodnotu poměru P [m].

● Celkový objem posuzované místnosti:

● Celková plocha konstrukcí, které jsou v kontaktu s podložím:

A = A_p + A_v = 3,0 . 3,1 + 3,0 . 1,0 + 3,1 . 1,0 = 15,40 m².

 

        A        15,40

P = ––– = –––––––––  = 0,66 m^–1

       V          23,25

 

Výpočtová hodnota intenzity větrání

n = 0,05 h^–1 = 1,39 . 10^–5 s^–1,

kde: v₁ = 1,0, v₂ = 0,001.

 

Navržena polymerní fólie Penefol 950 na bázi PE-HD: Hodnoty koeficientu difuze pro metan D_m jsou:

a) v ploše fólie (bez spoje) – D_m =  3,461 . 10^–12 m² . s^–1,

b) ve spoji – D_m = 4,223 . 10^–12 m ² . s^–1.

 

Navrhneme minimální vyráběnou tloušťku fólie Penefol 950 b = 0,6 mm.

 

 

        V . b           v₁ – v₂                            

t_{k =  –––––––} . ln _{––––––– =} 

      D_m . A         v₁ – v_{2, krit}                         

 

    23,25 . 0,6 . 10^–3              1 – 0,001

 

= 98,8 dne > 90 dnů →navržená tloušťka fólie

b = 0,6 mm vyhovuje.

Ochranná opatření u stávajících staveb

Podkladem pro zpracování projektu návrhu opatření proti metanu pronikajícímu z podloží je průzkum objektu. Součástmi průzkumu stávajícího objektu na území s výskytem důlního plynu jsou:

a) měření koncentrace metanu v interiéru,

b) stavebně-technický průzkum,

c) vlhkostní průzkum.

 

Měření koncentrace metanu v interiéru smí provádět jen akreditovaná zkušební laboratoř podle metod schválených Českým institutem pro akreditaci. Měření se provádí buďto na základě žádosti organizace, která zajišťuje zahlazování následků hornické činnosti, nebo na základě požadavku vlastníka objektu.

 

 

 

a) vyhodnocení dokumentace objektu. Pokud je tato k dispozici, je nutno ověřit její soulad se skutečností. Není-li k dispozici, je nutno provést zaměření a zakreslení stávajícího stavu.

b) vizuální prohlídky všech kontaktních konstrukcí (obvodových stěn a podlahových konstrukcí v kontaktních podlažích) za účelem zjištění případných statických poruch kontaktních konstrukcí a míst průniku metanu dovnitř objektu.

c) případného provedení sond do kontaktních konstrukcí za účelem zjištění jejich skladby, resp. dalších potřebných vlastností.

 

Vlhkostní průzkum se provede podle ČSN P 73 0610 [9] tehdy, jestliže je v kontaktním podlaží zjištěna nadměrná vlhkost svislých konstrukcí či podlahy.

 

Pokud bude shledáno statické narušení kontaktních konstrukcí, je nutno v rámci ochranných opatření proti pronikání metanu z podloží zajistit v první řadě sanaci statických poruch.

V případě, že vlhkostním průzkumem bude shledána v kontaktních konstrukcích zvýšená vlhkost, je nutno v rámci ochranných opatření proti pronikání metanu z podloží vyřešit také odvlhčení kontaktních konstrukcí. A to v souladu s ČSN P 73 0610 [9].

 

U objektů pozemních staveb je nutno proti pronikání metanu z podloží dovnitř stavby provést také následující úpravy:

a) utěsnění všech trhlin v obvodových i vnitřních stěnách a v podlaze kontaktního podlaží,

b) utěsnění všech prostupů vnějšími stěnami a podlahou v kontaktním podlaží,

c) utěsnění revizních šachet vnitřní kanalizace,

d) zajištění plynotěsnosti podlahových vpustí,

e) zajištění plynotěsnosti dilatačních spár,

f) zajištění plynotěsnosti vnitřní kanalizace a zároveň jejího řádného odvětrání.

U stávajících staveb je možno v závislosti na konkrétních podmínkách (četnosti výskytu zvýšených koncentrací metanu v kontaktním podlaží a velikosti naměřených hodnot, hodnoty koncentrací metanu v půdním vzduchu) navrhnout v zásadě dvojí způsob řešení:

1. dodatečné provedení povlakové izolace proti pronikání metanu;

2. úpravu větrání kontaktního podlaží.

 

Provede se dodatečná izolace proti pronikání metanu na konstrukcích kontaktního podlaží, které jsou v kontaktu s podložím (podlaha, svislé obvodové stěny nejnižšího podlaží), a zároveň zajištění požadavku uvedeného v odst. 7.2.1 ČSN 73 0540 – 2 [2], který stanoví nejnižší hodnotu intenzity výměny vzduchu v neužívané místnosti n_{min., a} = 0,1 h^–1.  Tedy stejným způsobem jako u novostaveb s tím rozdílem, že navržená izolace se vloží dodatečně a vytáhne se na svislé konstrukce do výše min. 300 mm nad povrch nášlapné vrstvy nové podlahy u vnitřních stěn, u obvodových stěn pak min. 300 mm nad úroveň přilehlého terénu. Ukončení izolace na svislých stěnách musí být řešeno jako plynotěsné. Stejně tak prostupy skrze izolaci. Princip je znázorněn na obr. 3–6.

Pokud není na objektu provedena vodorovná izolace proti zemní vlhkosti, nebo je již nefunkční, je nutno návrh vodorovné izolace proti metanu realizovat tak, aby nemohlo dojít v důsledku jejího provedení ke zvýšenému vzlínání zemní vlhkosti do svislých konstrukcí. K tomu může dojít následkem toho, že zemní vlhkost, která difundovala skrze podlahu do ­interiéru, se bude následně kumulovat pod vodorovnou izolací a posléze vzlínat do přilehlých svislých konstrukcí.

Jestliže má být izolace proti pronikání metanu navržena zároveň jako izolace proti zemní vlhkosti nebo jako součást sanačního opatření proti nadměrné vlhkosti kontaktních konstrukcí, pak je nutno problematiku vyřešit komplexně.

 

 

Pokud se v objektu nachází stávající hydroizolace polymerní fólií, je vhodné, pokud není známa hodnota jejího součinitele difuze pro metan D_{m ,} provést odběr vzorku ve vhodném místě (např. v horní části svislé hydroizolace; místo odběru se posléze odborným způsobem doplní) a zmíněnou hodnotu D_m stanovit měřením. V případě, že jeho hodnota bude dostatečně nízká tak, že realizovaná tloušťka hydroizolace vyhoví i z hlediska prostupu metanu, hydroizolace se ponechá i pro účel zabránění pronikání metanu. Provede se pouze plynotěsné napojení prostupů potrubí a kabelů. Takto může dojít k vysokým úsporám nákladů, které by bylo nutno vynaložit na novou vrstvu protimetanové izolace. V těchto případech budou vyhovující zejména fóliové hydroizolace vyrobené z materiálů na bázi vysokohustotního polyetylenu (PEHD).

 

V rámci projekčního návrhu protimetanových opatření je nutno vždy řádně vyřešit problematiku případných dutých prostorů, které se v kontaktním podlaží vyskytují (např. revizních šachet vnitřní kanalizace, vodoměrných šachet apod.). To proto, aby v nich nemohlo docházet ke kumulaci metanu.

Totéž platí také v případě demolice objektu. V místech již zbouraných objektů je nutno ověřit, zda se v lokalitě nenacházejí původní základy objektu, případně jiné podzemní konstrukce (např. žumpa, septik, revizní šachta, ležaté kanalizační potrubí, drenážní potrubí apod.), ve kterých by mohlo docházet ke kumulaci metanu.

 

Je vhodné, pokud je to možné, využít k sanaci vlhkého zdiva metod, které mohou zároveň sloužit jako opatření proti pronikání metanu z podloží do interiéru. Platí zde například následující zásady:

● V rámci podřezávání zdiva a realizace nové hydroizolace tuto navrhnout zároveň jako ochranu proti pronikání metanu, přičemž se příslušným způsobem navrhne její tloušťka.

● Totéž při aplikaci povlakové hydroizolace pouze na podlaze kontaktního podlaží s vhodným napojením na svislé konstrukce, jejichž sanace se provádí jiným způsobem (např. chemickou injektáží). Povlaková hydroizolace (resp. izolace proti pronikání metanu) se u vnitřních stěn vytáhne min. 300 mm nad povrch nášlapné vrstvy podlahy (u vnějších stěn pak 300 mm nad úroveň přilehlého terénu) a provede se její ukončení vhodným způsobem tak, aby byla zajištěna její plynotěsnost.

● Veškeré prostupy izolačními povlaky je nutno v obou uvedených případech řešit jako plynotěsné proti pronikání metanu.

● V případě použití systému HW (plechů z nerezavějící oceli zarážených do zdiva) je nutno vyřešit plynotěsné napojení vodorovné izolace na plechy.

● Problematické je využití elektrofyzikálních metod (aktivní elektroosmózy). Podmínkou je zde provedení elektrických rozvodů v nevýbušném provedení.

● Problematické je rovněž využití vzduchoizolačních systémů (stěnových a podlahových dutin) a drenážních systémů pro účel sanace vlhkého zdiva. To proto, že ve vzduchových dutinách může docházet ke kumulaci metanu, případně může být metan těmito způsoby do objektu přiváděn. Pokud jde o drenážní systémy, ty by sice mohly být teoreticky nápomocny ke snížení koncentrace metanu v půdním vzduchu pod objektem, avšak je zde rovněž problém možnosti jeho kumulace a vznik koncentrace nad hodnotou dolní meze výbušnosti.

● V případě aplikace mikrovlnného vysoušení zdiva bude nutno použít přístroje v nevýbušném provedení, případně zajistit dočasné intenzivní odvětrávání sanovaných prostorů pomocí ventilátorů v nevýbušném provedení, aby nemohlo dojít ke zvýšení koncentrace metanu nad bezpečnou mez.

● Zásypy po vnějším obvodě objektu (např. po dodatečném provedení svislých izolací apod.) je vhodné provést z plynopropustného materiálu (např. zeminou s vysokou plynopropustností, tzn. zeminou štěrkovitou nebo písčitou třídy G1, G2, G3, S1, S2, S3 podle ČSN 73 1001 [4]).

 

Tento způsob však nezabraňuje pronikání metanu dovnitř objektu. Proto je vhodný pouze u objektů, které jsou situovány v místech o velmi nízkých koncentracích metanu v půdním vzduchu (v₁ ≤ 10 %). Zároveň je nutné, aby veškeré konstrukce, které jsou v kontaktu s podložím (podlaha, obvodové stěny), byly provedeny jako celistvé (viz 3. kategorie těsnosti podle ČSN P 73 0601 [8]) s plynotěsně utěsněnými prostupy (viz výše). Zmíněný způsob je možné uplatnit u objektů, kde by provedení dodatečné izolace proti metanu bylo neúměrně nákladné.

Zároveň je možné uvedený způsob použít pouze v kontaktních podlažích, která nejsou určena k pobytu lidí (např. suterény apod.). To proto, že by docházelo k narušení jejich tepelné pohody v důsledku proudění studeného vzduchu v zimním období. Navíc by také docházelo v důsledku neustálé cirkulace vzduchu ke zvýšeným tepelným ztrátám z důvodu vytápění prostorů na požadované teploty pro příslušné prostory podle ČSN 06 0210 [3] (např. s t_i = 20 °C), které by byly podstatně vyšší, než pro prostory, které nejsou provozní (např. s t_i = 5 °C). Je vhodné provést také dodatečnou tepelnou izolaci stropů v kontaktním podlaží.

Způsob úpravy větrání kontaktního podlaží bude zpravidla méně nákladný než dodatečné provedení izolace proti pronikání metanu z podloží.

Princip je následující: Pokud se na kontaktních konstrukcích nacházejí trhliny, kterými by metan mohl vstupovat do objektu, provede se nejdříve jejich utěsnění a vyspravení. Úprava větrání se provede jednak pomocí oken (vložením větracích mřížek), dále pak vzájemným propojením jednotlivých místností pomocí větracích mříží v místech podlahy a pod stropem, odstraněním všech dveřních prahů, napojením na nepoužívané komínové průduchy skrze větrací mřížky umístěné pod stropem (metan má hustotu nižší než vzduch). Zde je však nutno respektovat dělení objektu na požární úseky. Pokud tedy umísťujeme větrací mříže do stěn, jež oddělují požární úseky, pak je zde nutno osadit také protipožární uzavírací klapky.

V případě napojení některé místnosti v kontaktním podlaží na nepoužívaný komínový průduch je však nutné, aby také žádný z ostatních průduchů umístěných v jednom komínovém tělese nebyl používán. To proto, že v případě poruchy komínové přepážky mezi jednotlivými průduchy by mohlo dojít k úniku odvětrávaného vzduchu obsahujícího metan do sousedního komínového průduchu, nebo naopak, k úniku spalin do větracího průduchu. Následkem toho by pak mohlo v obou případech dojít k explozi.

Před použitím příslušného komínového průduchu je vždy nutno v rámci revize ověřit jeho plynotěsnost, aby metan, který může být obsažen v odváděném vzduchu, nemohl pronikat do vnitřních prostor v ostatních podlažích objektu.

Hlavy všech stávajících komínů (resp. ventilačních průduchů) je nutno ukončit v takové výšce nad rovinou střechy, aby v místě jejich vyústění nemohlo dojít k manipulaci s otevřeným ohněm nepovolanou osobou (např. v budoucnu při opravě střechy apod.). Případně tento požadavek zajistit jiným vhodným způsobem, který je v souladu s platnými předpisy týkajícími se problematiky bezpečnosti práce v prostředí s výskytem důlních plynů a metanu.

Zvýšit přirozený tah ventilačních průduchů je možno pomocí ventilačních turbín (např. typu Lomanco), které se osadí v jejich nejvyšším místě (viz obr. 9).

 

Přirozená cirkulace vzduchu však nebude fungovat, jestliže v případě venkovních klimatických podmínek dojde k následující situaci: Rozdíl teplot vzduchu v interiéru a v exteriéru bude malý, nebo dokonce teplota venkovního vzduchu bude vyšší, než teplota vnitřního vzduchu (v letním období), a zároveň bude bezvětří. Ze statistického hlediska je v České republice přibližně čtvrt roku bezvětří. K tomuto riziku bude tedy docházet zejména v průběhu letního období.

Pokud jde o výtahové šachty, nebudou tyto napojeny na projektovaný ventilační systém, a to z důvodu, aby do nich nebyl přiváděn metan, pokud by k jeho úniku došlo v interiéru – v prostoru mimo šachtu. Zde je třeba provést utěsnění výtahových dveří, případně dalších otvorů do výtahové šachty v suterénu, pomocí vhodných těsnicích pryžových profilů. S ohledem na skutečnost, že základ výtahové šachty bývá tvořen železobetonovou konstrukcí, je pravděpodobnost nekontrolovaného úniku metanu do výtahové šachty z podloží minimální. Nelze ji však vyloučit. Dále je třeba provést utěsnění výtahových dveří, případně dalších otvorů do výtahové šachty ve všech ostatních podlažích (rovněž pomocí vhodných těsnicích pryžových profilů), aby vzduch s metanem, který bude proudit směrem nahoru, nemohl proniknout do prostorů horních podlaží. V horní části je pak nutno výtahovou šachtu odvětrat, aby nemohlo dojít k případnému úniku metanu do půdního prostoru.

 

Další nutná opatření

S ohledem na skutečnost, že stávající objekty jsou zpravidla připojeny na veřejnou kanalizaci, která prochází územím, ve kterém je zaznamenám výskyt půdního metanu, je nutno vždy prověřit, zda nedochází k distribuci metanu dovnitř objektů v důsledku jeho proudění ve veřejné a posléze ve vnitřní kanalizaci (provedením zkoušky plynotěsnosti vnitřní kanalizace podle ČSN 73 6760 [10]).

Dále je nutno provést vizuální kontrolu řádného odvětrání všech svislých odpadních potrubí nad vnějším povrchem střechy. Stávající ventilační hlavice, které ukončují svislá odpadní potrubí nad rovinou střechy, musí být funkční a umožňovat řádné odvětrávání vnitřní kanalizační sítě. Dále je nutno osadit je do takové výšky nad rovinu střechy, aby v místě jejich vyústění nemohlo dojít k manipulaci s otevřeným ohněm (např. v budoucnu při opravě střechy, klempířských konstrukcí apod.). Případně tento požadavek zajistit jiným vhodným způsobem, který je v souladu s platnými předpisy týkajícími se problematiky bezpečnosti práce v prostředí s výskytem důlních plynů a metanu.

 

 

Pro realizaci prací je nutno v rámci projektové dokumentace zpracovat bezpečnostní technologický předpis pro konkrétní stavbu, s ohledem na práce konané v prostředí s vyskytujícím se metanem.

Po dokončení prací v rámci jejich převzetí musí být uživatelé objektu prokazatelně seznámeni se zákazem jakéhokoliv svévolného zásahu do stavebních úprav, které jsou určeny k zabránění průniku metanu dovnitř objektu, nebo ke snížení koncentrace metanu uvnitř objektu.

 

 

U nově realizovaných objektů pozemních staveb představuje izolace proti pronikání metanu z podloží jen velmi malé zvýšení finančních nákladů oproti objektům, jež jsou situovány mimo území s výstupy důlního plynu.

U stávajících objektů pak dodatečné provedení izolace proti pronikání metanu představuje podstatně vyšší finanční náklady než úprava větrání kontaktního podlaží.

V současné době je na územích s výstupy důlního plynu realizováno také tzv. centrální odplynění podloží (viz obr. 10), čímž dochází k výraznému snižování koncentrací půdního metanu, v některých místech dokonce až k nulové hodnotě. To má následně příznivý dopad na návrh protimetanových opatření jak u novostaveb, tak také u stávajících staveb. Zejména v případě dodatečných ­protimetanových opatření u stávajících staveb je možno dosáhnout úspory značných finančních nákladů, jestliže v důsledku radikálního poklesu koncentrace půdního metanu následkem centrálního odplynění, je možno namísto dodatečného provedení protimetanové izolace realizovat pouze úpravu větrání kontaktního podlaží.

Z tohoto hlediska je rovněž vhodné nově navrhované objekty situovat na území, kde je již provedeno centrální odplynění podloží.

 

  

obr. a foto archiv autora