Vysoušení bytů a staveb postižených povodněmi
Datum: 16.8.2002
Autor: Ing. Zbyněk VIKTORIN, CSc.
Recenzent: prof. Ing. Karel Hemzal, CSc.
Zdroj: Vytápění větrání instalace 1/1998
Rozbor časového průběhu sušení stavebních materiálů a doporučení postupu při vysoušení staveb, který zamezí nebezpečí jejich popraskání a destrukci. Článek, jehož autor je předseda sekce sušení STP Praha, vyšel po povodních v r. 1997 v časopise VVI č. 1/1998.
1.     ÚVOD
V důsledku letních povodní zůstává tisíce nedostatečně vysušených staveb, kterým hrozí působením mrazů další destrukce. Proto byly vládou uvolněny finanční prostředky jednotlivým postiženým okresům, respektive obcím, na nákup potřebných vysoušecích zařízení. Protože názory na vysoušení staveb a zdiva se různí, byla požádána Společnost pro techniku prostředí a její odborná sekce "Sušení" o specifikaci vhodného způsobu vysoušení zdiva a technických parametrů sušicích zařízení.
2. ROZBOR PROBLEMATIKY SUŠENÍ STAVEBNÍCH MATERIÁLŮ
Sušením nazýváme odstranění vody obsažené ve stavebních materiálech odpařením, to znamená převedením vody ze stavu kapalného do plynného a odstranění vzniklých par z povrchu tělesa. Realizovat tento děj lze jen přiváděním tepla k vlhkému materiálu a je - li parciální tlak na povrchu stavebního materiálu větší než parciální tlak vodních par v okolním prostředí. Teplo se přivádí sušenému zdivu či stěnám konvekcí z teplého vzduchu, sáláním ze zahřátých ploch, vytvořením z teplého vzduchu vytvořením vysokofrekvenčního elektrického pole, mikrovlnným zářením. K sušení lze též využít elektroosmotických jevů, tj. vylučování vody v kapalném stavu na povrchu zdiva účinkem stejnosměrného elektrického proudu. Účinkem tohoto proudu probíhá ve vlhkém zdivu elektrodifuze vody od kladného k záporného pólu. Z hlediska dostupnosti a náročnosti při použití lze považovat za nejvhodnější způsob teplovzdušné vysoušení zdiva s konvektivním přestupem tepla.
Sušení stavebních materiálů vyžaduje však dodržení určitých podmínek, týkajících se jak rychlosti sušení, tak i teploty povrchu sušeného materiálu. Tyto podmínky vyplývají ze smršťování sušeného materiálu, jež způsobuje napětí, která mohou způsobit deformaci i trhliny materiálu. Smrštění a tím i vznikající napětí závisí na rozdílu koncentrací vody ve stavebním materiálu, který je tím větší, čím větší je rychlost sušení a citlivost materiálů při sušení. Ve stavebních materiálech o různé tloušťce jednotlivých částí sestávajících z téže suroviny, vznikají při stejné rychlosti sušení různě veliká napětí. Čím složitější je tvar stavebních materiálů, tím jsou tato napětí větší. Přístupná maximální rychlost sušení se tedy musí určit v závislosti na tloušťce stavebních materiálů, citlivosti suroviny při sušení a tvaru stavebního dílu.
3.    PRŮBĚH SUŠENÍ STAVEBNÍCH MATERIÁLŮ
Stavební materiály sestávají z kapilární porézní hmoty, což určuje průběh jejího sušení. Stavební hmoty obsahují vodu volnou, vodu absorpční a chemicky vázanou vodu, při sušení odstraňujeme pravé dvě formy obsažené vody, tj. vodu volnou a vodu absorpční. Volná voda se udržuje v kapilárách a kapiléry se mohou vyplnit vodou jen účinkem kapilárních sil a jen při bezprostředním styku stavebních materiálů s vodou, k čemuž při povodních došlo. Volná voda je slabě v materiálu vázána a její větší obsah způsobuje zvětšení vnějších rozměrů stavební hmoty. Při sušení se objem stavebních materiálů zmenšuje, a to tak dlouho, pokud se neodstraní volná voda. Zmenšení objemu stavebního domu nazývané smrštěním se přibližně rovná objemu odstraněné volné vody. Odstraněním volné vody nastane bezprostřední dotyk částic stavební hmoty a proto další zmenšení stavebních materiálů je po odstranění volné vody prakticky nepozorovatelné absorpční voda je pevně vázána na povrch jemně disperzních koloidních částic hmoty. Množství vody absorpčně vázané závisí na podmínkách rovnováhy s okolní atmosférou, tj. na teplotě a relativní vlhkosti. Voda obsažená ve hmotě za stavu rovnováhy s atmosférou se nazývá vlhkostí rovnovážnou. Je - li atmosféra plně nasycena (relativní vlhkost je 100 %), voda obsažená ve hmotě se nazývá hygroskopickou.
Při odpaření volné vody ze stavební hmoty nastává smršťování a je třeba uvažovat faktory, jenž ovlivňují velikost napětí při smršťování. Těmito faktory je rychlost a způsob sušení i vlastnosti hmoty. Při nevhodném způsobu sušení pro danou hmotu nebo rozměry stavebního dílu mohou ve stavebním materiálu vzniknout trhliny jako důsledek velkých napětí při smršťování.
Průběh sušicího procesu stavebních materiálů lze v souladu s grafickým znázorněním časové změny vlhkosti, rychlosti sušení a teploty materiálu na obr. 1 rozdělit na následující úseky:
a) Úsek ohřevu - při styku stavebního materiálu se sušicím vzduchem o vyšší teplotě a realitní vlhkosti nižší než 100 % nastává jeho zahřívání a současně vzrůstává rychlost sušení až k maximální hodnotě. Na konci tohoto úseku (v čase A na obr. 1) se ustálí teplota povrchu a tepelná rovnováha mezi množstvím tepla přijímaného materiálu a spotřebou tepla k odpařování vody. Pak nastává úsek stálé rychlosti sušení.
b) Úsek stálé rychlosti sušení - rychlost sušení je stálá a rovna rychlosti odpařování vody z volného povrch kapaliny. V tomto úseku se vypařuje volná voda na povrchu materiálu, povrch však zůstává vlhký a odpařovaná voda se nahrazuje vodou přicházející vnitřkem materiálu. Teplota povrch stavebního dílu, která se přibližně rovná teplotě mokrého teploměru (teplotě adibatického nasycení vzduchu) se v tomto úseku mění (křivka 3, obr. 1). Tlak par nad povrchem materiálu se rovná parciálnímu tlaku nasycených vodních par při teplotě povrchu a nezáleží na vlhkosti sušeného materiálu. Toto údobí je nejdůležitější a nejnebezpečnější při sušení, neboť je doprovázeno smrštěním materiálu a tím i vznikem napětí. Při porušení rovnováhy mezi množstvím odpařované vody z povrchu a transportované k povrchu materiálu dochází k přesoušení povrchu, vytváří se velký rozdíl koncentrací vlhkosti a nastává porušování a praskání stavebního materiálu. Zůstane-li tato rovnováha zachována, rychlost se mění, pokud obsah vody ve stavební hmotě neklesne na kritickou vlhkost (v čase K na obr. 1) a na povrchu výrobku nedosáhne hygroskopické vlhkosti. Od tohoto okamžiku nastává pokles rychlosti sušení.
c) Úsek klesající rychlosti sušení - v tomto úseku dochází s klesající vlhkosti stavebního materiálu ke stálému poklesu rychlosti sušení (křivka 2, obr. 1), protože již není dostatek vlhkosti převáděné z vnitřku sušeného materiálu, respektive zdiva, povrch sušeného materiálu nepředstavuje volný povrch kapaliny a tlak par nad povrchem materiálu klesá. Impuls sušení, kterým je rozdíl tlaků mezi povrchem sušeného materiálu a sušicím vzduchem ubývá a rychlost sušení klesá až na nulu (čas B na obr. 1). Tento stav nastane při dosažení vlhkosti rovnovážné, při které se tlak par nad povrchem sušeného materiálu rovná parciálnímu tlaku par v sušičce vzduchu.

4.     DOPORUČENÝ ZPŮSOB VYSOUŠENÍ ZDIVA A STAVEB
Na základě uvedeného rozboru průběhu sušicího procesu lze určit pro povodní postižené oblasti vhodné podmínky způsobu vysoušení zdiva včetně potřebných technických parametrů teplovzdušných vysoušecích zařízení. Za předpokladu, že není narušena statika stavby a hydroizolace základů a jsou odstraněny veškeré kontaminované a narušené omítky, obklady a podlahové části (detailnější viz články v Profil Speciál 35/97 a Stavební kontakt 17/97), lze doporučit následující postup. V úsecích ohřevu a stálé rychlosti sušení při vysoušení zdiva vhodná teplovzdušná zařízení sestávající z ventilátoru zajišťujícího transport vzduchu přes výměník tepla. Výměník tepla je třeba volit podle dostupného zdroje tepla, kterým může být elektrická energie, topné plyny, pára, horká voda, topný olej, motorová nafta nebo i upotřebený motorový, převodový i hydraulický olej. Množství dopraveného vzduchu přes výměník by mělo být alespoň cca 600 m3/h, horní hranice by se měla pohybovat kolem cca 1 500 m3/h a tepelný výkon v rozmezí cca 5 až 15 kW. Těmto parametrům odpovídá střední ohřátí vzduchu ve výměníku o cca 40 oC. Provozně ekonomicky výhodná jsou teplovzdušná zařízení s možností přepínání, respektive regulace tepelného výkonu.
Ohřev staveb, resp. zdiva v domcích a bytech zahájit při plném tepelném výkonu teplovzdušného zařízení od sklepení a do vnějších venkovních stěn, přičemž je třeba směrovat proud ohřátého vzduchu do rohu místnosti při podlaze. Teplovzdušné zařízení umístit ve vzdálenosti od stěny cca 1 m, aby proud vystupujícího ohřátého vzduchu nepůsobil přímo na stěnu a nebyl příčinou lokálního přesušení povrchu zdiva při odpařování volné vody v úseku stálé rychlosti sušení a tím i jeho možného praskání. Během vysoušení je třeba zajistit potřebnou výměnu vzduchu otevíráním oken a dveří tak, aby teplý vzduch proudil do horní části místnosti, respektive do horního patra. Při vysoušení více stěn v jedné nebo více místnostech je vhodné postupně vysoušecí zařízení často přemisťovat (nejdéle po 8 hodinách) tak, aby se jednotlivé zdi jednak rovnoměrně prohřívaly a vysoušely a jednak aby docházelo k vyrovnávání koncentrace vlhkosti ve zdech tak, aby byla udržována trvale rovnováha mezi množstvím vlhkosti odpařované z povrchu zdi a dopravované zdi k jejímu povrchu. Při každém přemístění teplovzdušného zařízení dodržet potřebnou vzdálenost od zdi a směrování proudu vzduchu podél zdí k jejím koutům u podlahy. Takto je třeba nepřetržitě postupovat po dobu cca 10 dnů, pokud nepoklesne vlhkost zdiva na kritickou vlhkost a sušicí proces přejde do úseku klesající rychlosti sušení. V tomto úseku není již třeba dodávat tak velké množství tepla a lze při něm pokračovat v dalším vysoušením zdiva buď teplovzdušným zařízením při nižším tepelném výkonu nebo dostačuje intenzivní vytápění případně přetápění všech vnitřních prostorů. I v tomto případě je třeba odvětrávat vlhký vzduch z místnosti. V této souvislosti je třeba upozornit na možnost použití odvlhčovačů vzduchu, které též mohou být výhodným doplňkem při provozu vysoušecích zařízení. Pokles vlhkosti zdiva je v tomto úseku pomalý a časově náročný. Lze předpokládat, že po cca 2 měsících vysušení zdiva v úseku klesající rychlosti se dosáhne úrovně vlhkosti obvyklé u novostaveb. Je tedy již možné obnovovat omítky, obklady a malby. Další dosušení až po dosažení rovnovážné vlhkosti zdiva probíhá v delším časovém horizontu 1 až 2 roky při intenzivním vytápění objektů v topném období za častého větrání jednotlivých místností.
5.     ZÁVĚR
Rozbor a doporučený způsob vysoušení staveb a bytů postižených povodní má pomoci k rychlému a efektivnímu odstraňování vlhkosti. Nemůže však plně zabezpečit optimální podmínky vysoušení zdiva v některých konkrétních případech. K tomu je nutná znalost dalších údajů, jako je složení, konfigurace a tloušťka zdiva, zda došlo k stržení omítek, druh a provedení podlaží a základů, možnosti provětrávání, výška zatopení, způsob vytápění, dostupný zdroj tepla a podobně.
Bližší informace zájemcům mohou poskytnout Expertní kanceláře STP, Novotného lávka 5, Praha 1, tel./fax: (02) 21 08 22 01 a ČKAIT, Legarova 52, Praha 2, tel./fax: (02) 24 91 33 97.