Horkovzdušná sanace dřevěného kostela svatého Mikuláše v Hradci Králové

V roce 2012 proběhlo u objektu kostela sv. Mikuláše, který je ozdobou bývalého důstojnického parku Jiráskovy sady v srdci Hradce Králové, odborné posouzení dřevěných konstrukcí z hlediska biotického napadení. Tato posudková činnost prokázala mimo jiné aktivní napadení dřevokazným hmyzem [1]. Z tohoto důvodů byla do harmonogramu záchranných prací v roce 2017 zařazena horkovzdušná sanace dřeva.

Horkovzdušná sanace dřeva je osvědčená a vysoce šetrná metoda likvidace dřevokazného hmyzu, známá již od 30. let 20. století. Řídí se německou normou pro ochranu dřeva DIN 68 800 [2]. Žravé larvy u nás hojně se vyskytujícího dřevokazného hmyzu dokážou v poměrně krátkém časovém horizontu způsobit nevratné změny vedoucí až ke ztrátě mechanické funkce nosných dřevěných prvků. Jednoduchým fyzikálním principem metody horkovzdušné sanace je komplexní zahřátí dřevěných prvků konstrukcí v celém jejich průřezu horkým vzduchem na takovou teplotu, která zaručí úhyn těchto skrytých a nebezpečných škůdců. 

Souhrnné informace o objektu
Celodřevěný roubený pravoslavný kostel, prohlášený za kulturní památku, byl postaven na přelomu 16. a 17. století na východním Slovensku a v roce 1935 byl přenesen do Jiráskových sadů v Hradci Králové [1]. Jedná se o trojsrubovou stavbu s vysokou štenýřovou věží nad chrámovou předsíní. Dřevěné konstrukce jsou uloženy na kamenné podezdívce. Sruby čtvercového půdorysu jsou umístěny v jedné ose ve směru východ–západ. Prostor oltáře a lodě odděluje ikonostas. Součástí západní věže je rovněž její opásání sloupovou konstrukcí, která překrývá i střední díl kostela. Střední srub a chrámová předsíň tak z vnější strany vypadají spíše jako jednolodní stavba [3].

Roubení je vyhotoveno z tesaných jedlových trámů. Celý objem kostela je před povětrnostními vlivy chráněn vnějším pláštěm z dřevěného štípaného šindele, jednoduše kladeného na latích. Horní část pláště západní věže je provedena ze svisle přibíjených prken s lištovanou spárou [3].

V prostorách kostela, konkrétně v jeho střední části, se na povrchu dřevěného roubení nacházejí historicky velmi cenné malby, které vyžadují šetrný přístup. Z tohoto důvodu byla objednatelem stanovena podmínka, aby teplota na povrchu maleb nepřesáhla hodnotu 55 °C [4]. 

Dendrochronologické datování určilo jako nejstarší trámy srubové konstrukce babince a lodi, které byly zhotoveny z jedlí pokácených v letech 1598–1607. Jako naopak nejmladšími prvky konstrukce kostela se ukázaly sloupy východního rámu a rámu vnější stěny babince, které byly zhotoveny z jedlí pokácených v letech 1931–1935. Podrobný dendrochronologický průzkum poodhalil četnost zásahů do konstrukce kostela. Ta v sobě skrývá dřevěné prvky z celkem pěti různých časových období [5]. 

Na prvcích konstrukce byla prokázána destruktivní činnost dřevokazných škůdců dřeva z čeledi tesaříkovitých (Ceramvicidae), červotočovitých (Anobiidae) a lokálně také z čeledi mravencovitých (Formicidae) [1].

Příprava objektu
Před započetím horkovzdušné sanace jakéhokoliv objektu je nutné odstranit z interiéru budovy všechny materiály a předměty, které nejsou schopny odolávat teplotám 100–120 °C. Prostory kostela byly proto kompletně vyklizeny. V další fázi bylo zahájeno obalování objektu pomocí termoizolační fólie, která byla nainstalována po obvodu objektu od přesahu střechy směrem dolů k přiléhajícímu terénu (obr. 5). Pomocí ovčí vlny byly izolovány další drobné netěsnosti obvodového pláště a veškerá přítomná elektroinstalace [4]. 

Instalace potrubí a termoelektrických snímačů
Po ustavení tří horkovzdušných agregátů (obr. 6) s celkovým výkonem 16 500 m3 horkého vzduchu za hodinu proběhla instalace skládaného hliníkového potrubí pro přívod sterilizačního média – horkého vzduchu – tak, aby docházelo k efektivnímu šíření tepla ke všem dřevěným prvkům konstrukce (obr. 7–9). Vzhledem k podmínkám ze strany odboru památkové péče, plynoucích z nevyčíslitelné historické hodnoty objektu kostela sv. Mikuláše, bylo během procesu horkovzdušné sanace zapotřebí do izolovaného objektu opakovaně vstupovat za účelem monitorování. 

Celý průběh horkovzdušné sanace byl online monitorován v pravidelných intervalech každých 30 minut pomocí termoelektrických snímačů umístěných do vybraných dřevěných prvků, a to v místech, kde byl předpoklad nejpomalejšího ohřevu dřevěných prvků. Taková místa představují například spodní řady roubení, masivní prvky konstrukce největších průřezů, prvky v nároží konstrukce apod. Celkem zaznamenávalo teplotu uvnitř dřeva dvanáct termoelektrických snímačů (obr. 10, 11). Pro monitorování teplot vzduchu v sanovaném prostoru bylo použito sedm měřicích bodů (obr. 12, 13) [4].

Horkovzdušná sanace
Sterilizace dřevokazného hmyzu pomocí ohřevu dřevěných prvků horkým vzduchem se řídí německou normou DIN 68 800, část 4 a spočívá v kompletním prohřátí všech dřevěných prvků v celém jejich průřezu na teplotu 55 °C po dobu 60 minut. Tato sterilizační teplota a doba působení zaručí, že dojde k usmrcení všech vývojových stadií hmyzu, která se ve dřevě nacházejí (vajíčka, larvy, kukly i dospělí jedinci) [2]. Celková doba ohřevu objektu závisí na teplotě okolního prostředí, velikosti a členitosti vyhřívaného prostoru, průřezu ohřívaných prvků, druhu dřeviny ohřívaných prvků, teplotě vháněného vzduchu, těsnosti obvodového nebo střešního pláště a mnoha dalších parametrech. 

Proces horkovzdušné sanace objektu kostela sv. Mikuláše proběhl v jedné samostatné fázi. Ohřev byl zahájen dne 25. 4. 2017 v 6 hodin a ukončen tentýž den ve 22.15, celkem tedy šlo o 16 hodin intenzivního ohřevu. 

Graf na obr. 15 zobrazuje průběh teplot jednotlivých snímačů monitorujících teplotu dřevěných prvků i okolního vzduchu během procesu horkovzdušného sanace. Z grafu jsou patrné výkyvy teplot vzduchu, které jsou zapříčiněny spínáním a vypínáním pojistky tepelného čerpadla stroje, které se řídí teplotami nastavenými na termostatu zařízení, nebo vypnutím horkovzdušných agregátů za účelem vstupu do vyhřívaného prostoru. Křivky teplot, které byly měřeny v geometrických středech dřevěných prvků, dokládají pozvolný ohřev až nad hranici referenční teploty 55 °C.

Z výsledků je patrné, že sterilizační teploty nejdříve dosáhl termoelektrický snímač č. 2, umístěný v prvku roubení v čase 12.15 a nejpozději termoelektrický snímač č. 5, umístěný v hlavním sloupu (tzv. štenýři) věže v čase 21.15 hodin [4]. 

Doplňující měření
Před samotnou horkovzdušnou sanací i po ní byly naměřeny doplňující parametry, které představují okrajové podmínky a jsou důležité při rozboru průběhu sanace horkým vzduchem. Kromě teploty dřevěných prvků je důležitá především jejich relativní vlhkost, která byla změřena dle ČSN 49 1016 [4] pomocí dielektrického vlhkoměru EXTEH MO297 na všech místech, kde byly instalovány termoelektrické snímače měřící teplotu uvnitř dřevěného prvku. Průměrná relativní vlhkost dřevěných prvků před horkovzdušnou sanací byla 13,8 %. Po sanaci tato hodnota klesla na 10,5 %. Pravidlem je rovněž monitorování stavu počasí i jeho předpovědi během horkovzdušné sanace. K tomuto účelu slouží například meteogramy z modelu Aladin pro příslušnou oblast [4].

Podmínka zadavatele, aby teplota na povrchu maleb v interiéru nepřesáhla 55 °C, byla kontrolována prostřednictvím zařízení EXTECH MO297 (vlhkoměrem s IR teploměrem) pomocí funkce bezkontaktního měření teploty IR teploměrem (od –20 do +200 °C). Tento požadavek byl po celou dobu provádění sanace dodržen [4].

Dalším doplňujícím měřením procesu horkovzdušné sanace je monitorování objektu termografickou kamerou. Snímání rozložení teplot v průběhu sanace na vnějším plášti objektu bylo prováděno pomocí infračervené termovizní kamery FLIR B425 s teplotní citlivostí 0,08 °C a kvalitou obrazu 320×240 pixelů. Výsledky měření termografickou kamerou zobrazují rozložení teplot z vnější strany sanovaného objektu a především odhalují nežádoucí únik horkého vzduchu (obr. 16, 17). Tato místa mohou být následně operativně zaizolována pomocí ovčí vlny, případně termoizolační fólií [4].

Výsledky horkovzdušné sanace
Měření teplot uvnitř dřevěných prvků dokázalo, že bylo dosaženo referenční teploty 55 °C a vyšší po dobu minimálně jedné hodiny, a proto bylo možno prohlásit sanaci horkým vzduchem za ukončenou a veškerý přítomný dřevokazný hmyz ve všech jeho vývojových stádiích za uhynulý. Metoda horkovzdušné sanace má pouze sterilizační charakter a nedokáže zabránit opětovnému napadení dřevěných prvků konstrukce dřevokaznými škůdci. Z tohoto důvodu je vždy nutné aplikovat preventivní chemickou ochranu. Proti opětovnému napadení ošetřené dřevěné konstrukce jsou majiteli v budoucnu doporučeny pravidelné kontroly stavu objektu (zejména střešního pláště), dostatečné větrání, zajištění proudění vzduchu kolem dřevěných prvků konstrukcí a zamezení kondenzace vzdušné vlhkosti. V případě konstrukčních změn je třeba provádět taková opatření, která povedou k ochraně dřeva před povětrnostními vlivy, zvýšením relativní vlhkosti vzduchu ve stavbě a zatékáním do krovových konstrukcí, přičemž případné nové stavební řezivo určené do konstrukce musí být v souladu s normou ČSN 732824-1 [6].

Metoda horkovzdušné sanace dřeva nachází své uplatnění u památkově chráněných a historicky cenných objektů. Stále častěji se ale ukazuje, že i starší rodinné domy, usedlosti, chalupy, chaty nebo jiné rekreační objekty si zaslouží citlivý postup rekonstrukce a ochrany dřevěných prvků, který je ve výsledku finančně i technicky méně nákladný a současně zachovává specifika a originalitu původních detailů, tradičních výrobních postupů a užitých materiálů, které mohou nadále dobře plnit svoji funkci. 

Tabulka 1: Hodnoty na jednotlivých termoelektrických snímačích v průběhu procesu sanace [4]

Snímač	Teplota [° C]
čas	6.15	6.45	7.15	7.45	8.15	8.45	9.15	9.45	10.15	10.45	11.15	11.45	12.15	12.45	13.15	13.45	14.15	14.45	15.15	15.45	16.15	16.45	17.15	17.45	18.15	18.45	19.15	19.45	20.15	20.45	21.15	21.45	22.15
č. 1	8,0	13,5	20,9	27,3	30,4	35,5	39,5	43,3	44,2	45,7	47,2	50,6	53,4	55,4	57,2	58,7	59,9	60,1	60,5	60,5	60,6	60,7	63,1	65,2	66,8	68,2	69,7	70,6	71,1	71,6	71,9	72,2	72,4
č. 2	8,3	10,7	15,0	20,4	25,4	31,1	36,3	41,5	46,1	48,4	50,6	53,3	56,0	58,6	60,7	62,4	63,8	63,9	64,2	64,2	62,8	62,4	62,0	62,3	62,3	62,6	62,7	63,0	62,8	62,8	62,9	62,8	62,7
č. 3	7,1	7,6	8,8	10,9	13,1	15,6	17,8	20,2	22,3	24,5	26,4	28,2	30,0	31,6	33,0	34,7	37,1	40,0	43,2	46,4	49,1	51,6	53,8	56,0	57,6	60,3	62,5	64,0	65,4	66,5	67,7	68,4	69,1
č. 4	8,0	9,6	13,1	17,5	21,4	25,3	29,1	32,8	36,3	38,4	40,1	42,5	44,9	46,6	47,8	49,0	50,2	50,6	52,6	52,6	52,0	53,7	55,4	57,2	58,8	59,8	60,0	60,0	59,8	59,7	59,2	58,8	58,4
č. 5	8,5	8,9	9,5	10,4	11,6	13,3	15,0	17,1	19,2	21,0	22,9	24,7	26,3	28,2	29,9	31,4	32,8	34,2	36,0	36,0	38,5	40,0	41,3	43,0	44,7	46,5	48,9	50,5	52,3	54,2	55,7	57,3	58,6
č. 6	8,2	9,7	13,0	17,5	21,9	26,8	31,2	35,7	39,9	42,3	44,5	46,8	49,0	51,2	52,8	54,3	55,6	55,7	55,7	55,8	55,9	55,9	56,0	56,1	56,1	56,2	56,2	56,3	56,4	56,4	56,5	56,5	56,6
č. 7	7,8	9,2	11,2	13,8	17,0	21,0	25,2	29,8	34,1	37,0	40,5	43,3	45,3	45,8	45,6	45,0	44,0	43,9	43,9	43,9	45,8	47,1	48,8	50,8	52,3	53,7	55,1	55,8	56,5	57,2	57,9	58,6	59,3
č. 8	7,0	6,9	7,5	9,3	11,7	14,5	17,2	20,2	23,0	25,8	28,5	31,0	33,3	35,5	37,7	39,7	41,5	43,3	45,0	46,6	48,0	49,4	50,6	51,9	52,9	55,1	56,7	57,7	58,6	59,3	60,1	60,7	61,5
č. 9	7,1	7,3	7,9	8,9	10,0	11,6	13,3	15,3	17,5	19,8	22,2	24,5	26,8	29,0	31,1	33,0	34,9	36,5	38,1	39,6	41,2	43,1	45,2	47,3	49,1	51,9	54,0	55,5	56,9	58,0	59,2	60,1	61,1
č. 10	7,4	9,9	14,8	20,3	24,9	29,7	34,3	38,7	42,8	44,0	45,8	48,8	51,9	54,6	56,6	58,0	59,3	58,8	58,3	58,3	55,6	55,3	55,2	55,4	55,5	55,5	55,6	55,7	55,8	55,9	55,9	56,0	56,1
č. 11	9,5	10,2	11,2	12,3	13,3	16,4	18,6	21,9	24,5	26,9	30,3	32,2	34,6	36,8	38,9	41,1	43,1	45,0	46,8	48,3	49,5	51,1	52,0	53,0	54,3	55,5	56,8	58,1	59,4	60,7	62,0	63,3	64,6
č. 12	9,6	10,8	12,9	15,3	17,6	20,5	23,1	26,6	28,8	31,2	33,0	35,5	37,8	39,7	41,5	43,3	45,0	46,4	47,9	48,5	49,3	50,9	52,1	53,2	54,6	55,8	57,1	58,2	59,4	60,6	61,8	63,0	64,2
č. 13	7,7	52,1	69,1	75,2	58,6	74,8	76,4	77,9	79,2	43,2	68,1	69,4	54,3	46,5	55,1	56,1	56,5	66,9	62,4	62,4	58,0	60,1	61,7	63,2	64,1	62,1	63,5	63,9	63,8	64,0	62,9	62,3	61,7
č. 14	7,1	46,0	60,3	66,1	50,9	67,7	69,9	71,3	72,9	35,0	63,0	65,3	42,8	33,8	51,3	53,1	53,8	61,4	49,3	49,3	54,3	52,3	53,6	54,3	54,8	45,5	54,8	55,5	52,8	55,1	56,1	57,4	58,0
č. 15	7,5	51,6	69,4	75,8	58,0	75,2	77,1	78,8	80,0	39,4	67,8	69,5	52,7	45,1	54,1	55,5	56,3	66,1	61,7	61,7	58,7	59,7	61,3	62,7	63,3	60,5	62,9	63,3	62,9	62,9	62,4	61,4	60,7
č. 16	6,6	40,7	50,0	55,9	48,0	61,0	64,2	66,6	68,2	38,8	64,2	69,2	70,2	69,4	70,3	71,0	72,0	67,2	76,5	76,5	72,1	77,3	78,9	79,6	79,8	77,5	78,5	78,4	77,4	76,7	75,1	74,2	73,8
č. 17	7,2	50,5	68,6	75,2	57,7	75,5	78,3	80,0	81,3	37,8	69,0	71,0	49,1	41,1	54,0	55,5	56,4	67,2	62,0	62,0	57,8	59,5	61,5	62,8	63,4	60,9	63,0	63,3	63,0	62,8	62,0	61,4	60,7
č. 18	7,0	60,3	83,9	89,1	65,8	86,0	87,8	88,9	89,8	34,2	74,6	76,1	43,0	34,1	51,6	53,6	54,4	76,1	56,4	56,4	83,6	81,8	82,1	82,6	83,2	48,8	81,6	82,2	80,1	80,4	80,1	79,5	79,1
č. 19	–	–	–	–	–	–	–	–	–	–	Partneři rubriky Aktuální číslo časopisu Nejnovější příspěvky Procházka po nepřátelské architektuře ve veřejném prostoru ČVUT rozhodlo o třech týmech v užším výběru v open callu na koncepci nádvoří Betlémské kaple Projekt ČESKÉ SCHODY Hlavní změny, které přináší nový stavební zákon představí praktická konference 21. května Plastová okna Schüco FocusIng s rovnými liniemi hliníku Materiály pro stavbu Copyright © 2024 Materiály pro stavbu Designed by WPZOOM