Fasádní systémy III– Předvěšené provětrávané fasády

Předvěšené provětrávané fasády se provádějí (narozdíl od ETICS nebo VETURES) buď v podobě tzv. ochranných systémů (bez vrstvy tepelné izolace), nebo nejčastěji v podobě tzv. zateplovacích (tepelněizolačních) vnějších obkladových fasádních systémů, a to jak u sanací, tak i v souvislosti s procesem zateplování starších či poškozených budov. Velmi často se používají u novostaveb s cílem optimalizovat všechny užitkové vlastnosti nové fasády a často i tam, kde to vyžadují nejnáročnější požadavky architektonického návrhu, zejména u budov reprezentativního charakteru.

Předvěšené provětrávané fasádní systémy mají tyto hlavní přednosti:

1. Mohou být dlouhodobě odolné proti vlivům povětrnosti a vlivům okolního prostředí;

2. Nabízejí spolehlivou tepelnou ochranu a zajištění příjemného vnitřní klimatu v budově v zimním i v letním období; vždy je však nutné zohlednit vliv tepelných mostů v důsledku kotvení a skladby SNK (nejlépe komplexní optimalizací návrhu);

3. Umožňují optimální vlhkostní režim celé skladby obvodové stěny, a tím i výrazně ovlivňují její životnost (nejlépe optimalizovat ve vazbě na typ/druh SNK a použitý druh obkladu, ve vztahu k situování a významu budovy);

4. Umožňují lokální úpravy či opravy obkladu, jakož i plánovitou adaptabilitu či změnu výrazu ve vazbě na cyklus užívání budovy v rámci systému Facility Managementu (pokud je včas a správně aplikován).

 

Srovnání s dnes hromadně používanými vnějšími tepelněizolačními systémy ETICS (pokud o ně někdo stojí po prostém konstatování, že kvalitní PPF jsou dražší než ETICS) je vždy nutno provádět se zřetelem na význam objektu a na požadovanou životnost minimálně jeho fasády v celém procesu jeho užívání (vč. případných změn a s ohledem i na jeho likvidaci = v rámci hodnocení LCA a LCC v intencích tzv. trvale udržitelného rozvoje). Zde pak vychází i cenově zajímavější srovnání, zejména u větších objektů. Téměř „svépomocné“ provádění zateplení rodinných a menších domů zřejmě tyto systémy příliš nepoznamenají – i když i zde existují „levné“ či jinak dostupné varianty, používané poměrně často v bohatším zahraničí: zde se často aplikují též z důvodu lepší a trvanlivější ochrany a bezproblémové údržby, příp. za účelem zlepšení akustických vlastností apod.

Hlavní části systémů PPF

● Vnější plášť (obklad) sestavený z jednotlivých dílců, s otevřenými, částečně nebo i se zcela uzavřenými spárami, příp. s přesahem jednotlivých fasádních obkladových prvků. Materiálové varianty jsou různorodé, stejně jako technologické principy i architektonický výraz, který je s nimi v kauzální souvislosti;

● Spodní nosná konstrukce (SNK) zajišťující přenos všech účinků zatížení a fyzikálních vlivů z plochy obkladu do vnitřní vrstvy obvodové stěny; kromě funkce nosné plní i úlohu distanční a vyrovnávací. Bývá nejčastěji zhotovena z hliníku, ušlechtilých slitin či oceli různého druhu a úpravy, zejména v závislosti na požadovaném stupni odolnosti proti korozi; také se někdy provádí jako konstrukce kombinovaná kov – dřevo, nebo i jen z dřevěných hranolů či latí (základní – nosné – kontralatě), příp. i v kombinaci s bedněním;

● Připevňovací, spojovací a kotevní prvky sloužící k připevnění obkladu k spodní nosné konstrukci, ke vzájemnému spojování jednotlivých částí systému SNK a k jejímu ukotvení k tuhému podkladu – vnitřní vrstvě obvodové stěny. Jde o hierarchicky uspořádané tři podsystémy s příslušnými požadavky;

● Tepelněizolační vrstva včetně případné povrchové úpravy a talířových hmoždinek pro připevnění k podkladu – vnitřní vrstvě obvodové stěny. Její ochrana odvisí od uspořádání obkladu;

● Doplňkové a vymezující prvky obkladových fasádních systémů – profily pro vnitřní a vnější nároží, ukončení u soklu, atiky či u šikmé střechy, lemování otvorů, větrací lišty apod., ale též i těsnicí prvky a materiály, krytky spár, přípravky pro ukotvení lešení apod. Míra komplexnosti systému PPF závisí i na těchto doplňcích.

 

Vnější plášť je vytvořen rozmanitými skladebnými způsoby z obkladových fasádních prvků, rozlišovaných co do velikosti jako malorozměrové (do 0,4 m2, do 5 kg), středně- či velkorozměrové, různého tvaru a/nebo výrazu (barva, struktura), v následujících základních materiálových variantách:

● dřevo a materiály na bázi dřeva,

● plasty (vč. recyklovaných) s různou úpravou povrchu,

● vláknocementové desky s různou úpravou povrchu,

● tvrzené vyztužené kompozity na bázi pryskyřic,

● inertní kompozity jako podklad pro monolitické fasády,

● obkladové desky z páleného cihlářského střepu,

● keramické obklady různého složení i rozměrů,

● obkladové prvky z betonu, plastbetonu a umělého kamene,

● obkladové prvky z přírodního kamene,

● sklocementové kompozitní prvky a stěnové obkladové dílce (stud-frame system),

● obklady na bázi kovů (hliník, korozivzdorná ocel, měď, ušlechtilé kovové slitiny), z plechů hladkých jednoduchých, šablon, kazetových dílců, sendvičových deskových dílců, ale též i z plechů vlnitých a trapézových,

● sklo v podobě jednovrstvých obkladů z bezpečnostního skla (ESG), v aplikacích různého typu tzv. Structural Glasing až po využití solárních prvků (např. fotovoltaiky) ve fasádě.

 

Výše uvedené materiálové varianty mají různé variace a nuance provedení, rozmanitý rastr a architektonické výrazové možnosti, různou povrchovou úpravu a barevnost apod. Obvykle se prezentují jako více či méně komplexní fasádní systémy s řadou doplňkových a pomocných prvků pro kvalitní a variantní řešení základních detailů a podrobností. Zajímavé jsou i kombinace jednotlivých materiálových i technologických variant na jednom objektu nebo na uceleném souboru staveb – případné kombinace s ETICS, s proskleným LOP či solárními prvky ve fasádě.

 

Spodní nosná konstrukce plní především úlohu statickou – přenesení vlastní tíhy předvěšených fasádních obkladových prvků (u dřevěné varianty příp. někdy i s bedněním), přenesení účinků větru vč. zohlednění extrémních účinků v oblasti nároží objektů a rovněž spolehlivé přenášení účinků fyzikálních vlivů (změny teploty a vlhkosti) a z nich vyplývajících vynucených přetvoření.

S ohledem na použitou materiálovou variantu spodní nosné konstrukce se v národním systému posuzování a certifikace systému PPF provádí posouzení dle příslušné ČSN pro navrhování. Zatížení se stanoví dle ČSN 73 0035. Bohužel u nás není speciální norma pro tento druh fasád, takže nemáme specifikovány některé detailní údaje. V posledním roce je poněkud lepší situace v tom, že i pro tyto systémy předvěšených provětrávaných fasád se připravuje v pracovní komisi WG EOTA návrh ETAGU, který by měl umožnit jednotné posuzování a i následné uznávání systémů PPF v Evropské unii (viz dále).

Součástí posouzení úplného systému SNK je rovněž posouzení všech přípojů, spojů a kotvení. Pro přípoje a spoje bylo doposud vhodné aplikovat ustanovení DIN 18 516/Teil 1 o zkoušení a stanovení míry bezpečnosti těchto spojovacích prostředků. Takto při zkouškách, provázejících dnes certifikaci systému, lze stanovit návrhové hodnoty pro jednoduché následné posouzení při výpočtech konkrétních objektů. Navíc každá varianta spodní nosné konstrukce musí být předložena ke schvalování se zpracovaným „typovým statickým výpočtem“. Jednotlivé materiálové varianty pak mohou pracovat i s variabilními typy nosných spodních konstrukcí. V připravovaném ETAGU je právě těmto zkouškám věnována velká pozornost s ohledem na široké spektrum technologií PPF.

Co se týká použití kotevních prostředků (převážně hmoždinkového typu), pro každý druh podkladu (rozuměj nosné vnitřní vrstvy obvodové stěny) musí být použit certifikovaný typ kotevního prvku právě pro tento typ podkladu – dnes již dle ETAG 001.

Nezbytné je posouzení systému spodní nosné konstrukce a jejích styků a spojů s okolními prvky systému z hlediska trvanlivosti, tj. u prvků a částí SNK zejména z hlediska koroze (výběr vhodných materiálů pro konkrétní případ, vč. zamezení kontaktní koroze), u dřevěného laťování pak použití vhodných impregnačních prostředků a dodržení technologických přestávek v montáži vnějšího pláště po aplikaci těchto prostředků. Z hlediska trvanlivosti se zkouší i obklady – jednak ve vlastních materiálových zkouškách, jednak jejich připojení k SNK, nově před i po cyklování hygrotermálních účinků (tzv. after aging).

 

Tepelněizolační vrstva musí vyhovět obecně známým požadavkům na povrchovou úpravu líce exponovaného ve vzduchové dutině a požadavkům na své bezpečné přikotvení k podkladu. Případné problémy s teplotními mosty v místech připojení prvků spodní nosné konstrukce (kotevních konzol) k vnitřní nosné vrstvě obvodové stěny je nutno zohlednit, ale také je lze alespoň částečně omezit pomocí speciálních distančních podložek (Thermostop), které jejich vliv téměř eliminují, při „odepsání“ nákladů u hliníkové konstrukce max. do tří let, u spodní konstrukce z austenitické oceli pak již i do jednoho roku (!). Doporučuje se multikriteriální optimalizace se synergickým řešením statického a stavebně-fyzikálního návrhu (lze opravdu ovlivnit výrazně).

 

Provětrávaná vzduchová dutina má zásadní význam z hlediska kondenzující vlhkosti, ale též spolu s řešením spár mezi obkladovými dílci i z hlediska ochrany proti náporovému dešti. Vlhkostní poměry v dutině je dobré stanovit výpočtem, nejlépe však v kombinaci s experimentálním měřením. Také zde absence kmenové normy u nás vedla k zatím přebíraným aplikacím z již uvedené DIN 18 516/Teil 1, zejména co se týká dimenzí větracích otvorů, resp. minimálních rozměrů v dutině. Zde je však na místě upozornit, že nejlepším řešením je vždy výpočet zohledňující všechny konkrétní okolnosti (vstupní a výstupní otvory a jejich omezení mřížkami apod., poměr tloušťky dutiny k její výšce, příp. orientace, řešení obkladů, situování v rozích či koutech fasády apod.). Zde naopak může být přebírání „fixních hodnot na základě dlouholeté zkušenosti“ někdy i nositelem nedobrých výsledků.

 

Pomocné a doplňkové prvky jsou integrální součástí jednotlivých systémových řešení těchto moderních fasád a jsou i ukazatelem vyspělosti, efektivnosti a kvality použitého systému. Kromě již zmíněných komplexních řešení všech možných detailů a návazností pamatují i na některé speciality – např. na řešení ochrany proti blesku a elektrickému přepětí (zejména u kovových variant opláštění), na snížení odrazu radarového záření (u objektů na letištích a v jejich blízkosti), příp. na využití alternativních zdrojů energie apod.

 

Tento ETAG je t. č. ještě ve stádiu dokončování, které by mělo být hotovo v tomto roce. Autor je řádným členem příslušné WG EOTA a vychází přitom z vlastních rozsáhlých zkušeností s navrhováním, certifikací, prováděním i s posuzováním poruch u této rozsáhlé a vnitřně velmi diferencované skupiny fasádních systémů.

Do WG EOTA se autor začlenil až v době, kdy již byla stanovena (dle mínění autora) nepříliš šťastná koncepce členění ETAGU na 3 části; bohužel, již se mu nepodařilo změnit koncepci tohoto navrženého řešení na jeden jediný komplexní díl ETAGU.

ETAG tedy bude členěn takto:

● první část (nejobsáhlejší) řeší jen obkladové prvky a jejich přípoje k SNK,

● druhá část obsahuje úplný systém PPF, tj. včetně izolační vrstvy, SNK, spojů a doplňků,

● třetí část je věnována speciální problematice obkladů lepených přímo na SNK.

 

Část 1, týkající se jen obkladů a jejich připevnění, je t. č. již připravována k vydání. V praxi se může vyskytnout samostatně opravdu jen v tom případě, kdy jsou konstrukční prvky, využívané jako spodní nosná konstrukce, zároveň již součástí podkladu – tedy u rámových stěn na bázi dřeva nebo kovu, dle příslušných ETAGŮ. Jde o tzv. minimal kit, minimální sestavu. Všechny ostatní v praxi používané systémy PPF jsou úplné (tj. dle částí I a II společně), třetí část ETAGU řeší vlastně speciální případ připevnění obkladu k SNK pro část I. Autor zde chce tímto upozornit na fakt, že případná ETA dle části 1 ETAGU nevyřeší problém osvědčení vlastností celého systému PPF (!!!). Naopak ETA dle části 3 postačí výrobcům tmelů pro získání podkladů o jejich výrobcích v kombinaci s různými druhy obkladů a materiály SNK pro další využití v systémových certifikátech, zpracovaných již komplexně.

Proto se nadále budeme věnovat výhradně komplexnímu řešení, tedy částem I, II i III připravovaného ETAGU společně, a to ve všech oprávněných systémových souvislostech.

 

Fasádní sestavy vnějších obkladů (Kits for external wall claddings – názvosloví není dosud ustálené) jsou používány vždy se vzduchovou dutinou mezi izolací (podkladem) a vnějším obkladem, přičemž tato dutina musí být vždy odvodněná a může být zcela či částečně provětrávaná nebo – jako zvláštní případ a po prokázání absence kondenzace v dutině – i jako uzavřená.

Podle metod mechanického spojení obkladu se systémem SNK pro účely návrhu jsou fasádní sestavy rozděleny do osmi základních skupin (families):

A – sestavy s obkladem mechanicky kotveným do nosného vodorovného roštu SNK bodově přes obklad (vruty, šrouby, nýty, …),

B – sestavy s obkladem mechanicky kotveným speciálními zadními kotvami s mechanickým zámkovým spojením/kotvením do speciálních profilů SNK (min. 4 kotvy na obkladový prvek),

C – sestavy s obkladem mechanicky kotveným do SNK přes vodorovný rošt kotevních lišt,

D – sestavy s obkladem s bočním přesahem mechanicky kotveným ve vzájemném svislém přesahu ve vodorovném zámku obkladů do nosníků vodorovného sekundárního roštu SNK,

E – sestavy s maloformátovými obkladovými prvky nebo obklady typu Plank mechanicky kotvenými k nosníkům svislého roštu SNK bodově přes obklad, s překrytím těchto spojů v horní části obkladového prvku přesahem od výše ležícího obkladového prvku,

F – sestavy s obkladem mechanicky kotveným do SNK prostřednictvím vodorovných lišt nebo nejméně 4 ks agraf (klipsů) na 1 obkladový prvek,

G – sestavy s obkladem mechanicky kotveným do prvků SNK prostřednictvím tvarovaných závěsů v obkladových prvcích,

H – sestavy s obkladem mechanicky kotveným do vodorovného roštu SNK prostřednictvím speciálních krytek/závěsů maloformátových obkladů nebo obkladů typu Plank.

 

K uvedenému členění je nutno poznamenat, že jde o příklady řešení a jiná uspořádání se tím nikterak nevylučují. Nutnou podmínkou však zůstává, aby všechny použité komponenty byly ověřeny podle příslušných EN, příp. měly své vlastní ETA.

 

Ze základních mechanických zkoušek se opět kontrolují různé účinky zatížení větrem na sestavu (tlak, sání, únava) a ověřují se mechanické vlastnosti obkladů a jejich připevnění k SNK, podle příslušné skupiny sestavy diferencovaně. Dále se provádějí mechanické zkoušky všech komponentů, přípojů a pomocných prvků SNK, a to dle potřeby. Speciální mechanické zkoušky pro svislé zatížení a pro vodorovné pulzující zatížení jsou prováděny pro kotevní konzoly SNK – bez podložek a s podložkami Thermostop, pokud se používají.

Požární vlastnosti sestavy se ověřují pro reakci na oheň zkouškou SBI dle ČSN EN 13823, přičemž ETAG uvádí pravidla pro sestavení zkušebních vzorků (v Příloze E, diferencovaně pro skupiny A až H). Ověření požární odolnosti sestavy je zatím ponecháno na lokálně užívané zkoušky: u nás to je ISO 5628-4, ověřující šíření plamene po výšce obkladu v dutině.

Z hlediska odolnosti vůči nárazu se rozlišují 4 kategorie, z hlediska požadavků na vodotěsnost se kontroluje možná penetrace vody do sestavy při hnaném dešti a stanoví se difuzní odpor pro jednotlivé dotčené komponenty sestavy pro výpočtovou kontrolu kondenzace vodních par v sestavě; vlhkostní chování se případně ověřuje i zkouškami sestavy.

Z hlediska trvanlivosti a použitelnosti sestavy a komponentů se kontroluje tepelně-vlhkostní chování při cyklické zkoušce s vlivem změn teploty a vlhkosti/deště na vznik případných trhlin a nevratných deformací, s kontrolou navlhnutí tepelněizolační vrstvy (u sestav s otevřenými spárami), vliv střídavého mrazu a tání na materiál obkladu, lepidlo/tmel i celou sestavu (dle potřeby), případně se ověřuje vliv tepelného šoku a stabilita rozměrů vnější (i izolační) vrstvy.

Dále se prověřuje v případě potřeby odolnost vůči chemickým a biologickým látkám, odolnost proti korozi a odolnost proti UV záření. Pro tato ověřování je předepsána široká škála zkušebních postupů podle materiálu obkladu.

Na úrovni členských států se provádí příslušná kontrola nebezpečných látek.

 

Závěrem lze jen konstatovat, že rozsah používání předvěšených provětrávaných fasád bude dále narůstat a jejich spektrum se bude dále rozšiřovat, a to nejen u nových a reprezentativních staveb, ale též u sanací a rekonstrukcí, panelová sídliště nevyjímaje. Přitom je nutno mít na paměti, že jde mnohdy o poměrně složitá a zejména ze systémového hlediska také nová a náročná komplexní řešení, která navíc budou již v nejbližším časovém horizontu podléhat (stejně jako ETICS a VETURES) úplnému režimu evropského schvalování podle příslušných ETAGŮ – na národní bázi pak dle konsensu notifikovaných osob (NO) vždy alespoň zkoušením dle těchto přejímaných evropských řídicích pokynů.

Již nyní lze konstatovat, že komplexní prověření vlastností nezbytných pro získání nového českého certifikátu pro systém PPF a/nebo ETA pro evropské použití bude technicky i věcně náročné. Nicméně, naše předchozí zkušenosti, jakož i metody ověřování, používané např. již dříve v brněnské pobočce TZÚS ve spolupráci s autorem seriálu, umožňují provedení úplných řešení, zcela adekvátních evropskému konceptu, dokonce v míře systémového pojetí možnosti dané současným návrhem ETAGU přesahující, ve prospěch přihlašovatele. Úsek výzkumu, vývoje a inovací TZÚS Praha je schopen konzultovat, případně vytvořit inovační projekt pro nová technologická řešení a aplikace a provést potřebné zkoušky. Příslušná pobočka TZÚS Praha, s. p., jako jediné oprávněné osoby v ČR pro všechny fasádní systémy dosud představené v seriálu, podléhající evropským řídicím pokynům ETAG (ETICS, VETURES a PPF), následně zpracuje ETA s využitím výše uvedených výsledků a podkladů.