Jak vybrat správný konstrukční systém pro pasivní domy? Jaké jsou výhody a nevýhody jednotlivých řešení? Konstrukční systém je jedním z nejdůležitějších prvků nejen pasivních, ale obecně všech domů. Na trhu je celá řada materiálů a systémů, ze kterých je možné vybírat. Přitom každý z nich má své plusy a minusy a především specifika, která je nutno dodržet při návrhu a realizaci.
Efektivní řešení masivních konstrukcí pro pasivní domy
Specifikem těžkých obvodových konstrukcí je především to, že se jedná o vodivé materiály. Proto je důležité dodržet několik základních zásad návrhu:
1. Dostatečná a nepřerušená tepelná izolace: – min. 250 mm (příp. obsažená v konstrukci), – bez oslabení nosnými prvky.
2. Konstrukce bez tepelných mostů: – detaily napojení konstrukcí (sokl, stropy), – vnější konstrukce tepelně oddělené, bez prostupů tepelnou izolací.
3. Spojitá vzduchotěsná rovina: – spojitá omítka + napojení na ostatní konstrukce, – utěsněné instalace a prostupy.
4. Vnější větrotěsná rovina: – omítka/fólie a těsné spoje.
Důležité je také nezapomínat na detaily a řešení tepelných mostů. Ty mohou mít velký vliv jak na tepelné ztráty celého objektu, tak na kvalitu vnitřního prostředí (eliminaci rizika růstu plísní) a riziko poškození konstrukce.
S napojováním jednotlivých konstrukcí souvisí mimo jiné také neprůvzdušnost celého objektu. Ta samozřejmě závisí také na použitých materiálech, vhodnosti jejich kombinace a dodržení technologických požadavků a postupů. Kombinace precizně provedeného projektu, včetně jednotlivých detailů, kvalitního provedení na stavbě a důkladné kontroly vede k úspěšnému splnění blower-door testu a ke kvalitnímu domu. Pro jednoduché a jednoznačné určení vzduchotěsnicí vrstvy slouží tzv. pravidlo tužky (vyznačení vedení vzduchotěsné roviny čarou tužky v rámci projektu stavby; je tak určeno, co tvoří vzduchotěsnou vrstvu, v jakých konstrukcích a také kde vzduchotěsná vrstva přechází z jednoho materiálu na druhý – pozn. red.) – obr. 4.
Možnosti kotvení tepelné izolace
Ideální kotvení je takové, které nevytváří žádné přerušení tepelněizolační obálky a tím systematické tepelné mosty. Existují tři základní typy kotvení (obr. 5, 6).
Z pohledu tepelné techniky je nejvýhodnější celoplošně lepený ETICS. Mezi hlavní výhody tohoto systému patří vysoká únosnost (při dodržení podmínek použití dokonce vyšší než u mechanického kotvení), vytvoření konstrukce bez tepelných mostů, úspora nákladů a pracnosti. Tento způsob kotvení také může napomoct ve snížení neprůvzdušnosti obálky. Je však potřeba dodržet některé zásady: Lepit je možné pouze izolace na bázi polystyrenu nebo minerální vaty s kolmým vláknem. Mezi další patří výška objektu do 8 metrů, rovinatost podkladu do 10 mm/2 m, soudržnost podkladu min. 0,2 MPa, čisté zdivo bez prachu a zajištění montážního stavu (teplota, přítlak).
Pokud je i přesto nutné použití mechanického kotvení (např. u vyšších objektů) je vhodné použití hmoždinek s možností zápustné montáže v kombinaci se zátkami z tepelné izolace, zabráníme tím propisování hmoždinek na fasádě. Pozor, i v tomto případě se jedná o bodový tepelný most, který v součtu způsobuje zhoršení ve výši ΔU = 0,01 W/m2. K, což může tvořit až 10 %.
Eliminace tepelného mostu v patě zdiva – možnosti řešení:
| Systémové vápenopískové bloky | λD = 0,33 W/m.k | 20 mpa |
| Tvarovka tvořená kombinací izolace a betonového jádra | λD = 0,01–0,02 W/m.k |
6/20 mpa |
| pórobeton | λD = 0,08–0,13 W/m.k | 1,3–2,6 mpa |
| PIR (tvrzený polyuretan) | λD = 0,06–0,09 W/m.k | 1,6–1,8 mpa |
| pěnové sklo | λD = 0,045–0,051 W/m.k | 0,3–0,5 mpa |
Správné zakládání pasivních domů
Při návrhu založení domu je nejvhodnější takové založení, které nepřeruší tepelně izolační obálku domu (minimalizujeme tepelné oslabení). Je potřeba však mít na paměti, že statika stavby je vždy přednější, proto musíme vzít v potaz individuální základové poměry stavby. Dalším kritériem při výběru založení je také cenová optimalizace opatření (např. minimální tloušťky nosných konstrukcí, zvolení vhodného materiálu, poměr úspor oproti nákladům atd.). Existují tři základní možnosti založení pasivního domu s masivní nosnou konstrukcí (obr. 7):
– na drti z pěnového skla,
– na vrstvě únosného XPS,
– klasické základové pásy.
Zajištění kvality na stavbě
Pro dosažení požadované kvality stavby a jednotlivých konstrukcí na stavbě je nutné dodržování jednotlivých technologických předpisů provádění. Především pak správné provedení detailů s ohledem na funkce hydroizolační, tepelněizolační, statické, vzduchotěsné a také koordinace činností na stavbě (návaznosti jednotlivých profesí). Konkrétně při provádění zdění:
– založení zdiva – přerušení tepelných mostů, tl. lože,
– vazba zdiva, návaznost dutin např. u vápenopískových tvárnic,
– kotvení a navázání stěn – vazba/páskové kotvy,
– ochrana rozestavěné stavby před počasím (mráz, srážky, teplo),
– statika při montážním stádiu u štíhlých stěn,
– dílčí práce pro zajištění budoucí vzduchotěsnosti (např. styk stěn).
Ekonomika
Cena svislých konstrukcí představuje 10–20 % z ceny domu (např. u domu za 3–4 mil. Kč tvoří svislé konstrukce zhruba 300–600 tis. Kč). V rozhodování mají jednoznačnou výhodu štíhlé stěny, protože dům stavíme kvůli užitné ploše a 1 m podlahové plochy nás stojí kolem 30 000 Kč.
Výběr o 10 mm tenčího zdiva v rodinném domě o obvodu 50 metrů představuje finanční úsporu 15 000 Kč. Při počítání je ale nutné posuzovat vždy komplexní skladbu (vnitřní omítka, zdivo, zateplení, vnější omítka), pracnost provedení, složitost konstrukčních detailů a navazujících konstrukcí, případně zvýšené požadavky na preciznost provádění. Vícenáklady na dosažení pasivního standardu bývají cca 5–10 % oproti dnes běžné výstavbě. Tyto vícenáklady jsou navíc dnes pokryty dotačním programem Nová Zelená úsporám.
PREZENTACE JEDNOTLIVÝCH SYSTÉMŮ:
Vápenopískové bloky (obr. 8, 9)
Jedná se o nejčastěji používanou masivní konstrukci:
– bloky 175 mm (alt. 150 mm) + zateplení 280–320 mm,
– celková tloušťka stěny do 500 mm.
Výhody:
– objemová hmotnost cca 1800 kg/m3 = vysoká míra akumulace/akustika (útlum hluku),
– vysoká pevnost,
– přesnost tvárnic (tenkovrstvé omítky, lepený ETICS),
– rychlost výstavby se strojním zděním,
– dosažení příznivé hodnoty neprůvzdušnosti.
Specifika:
– vysoká tepelná vodivost
– nutnost oddělovat tepelné mosty,
– subtilní konstrukce,
– vedení instalací.
Montované prefabrikované betonové panely (obr. 10, 11)
Prefabrikované betonové panely 120 mm + ETICS 280–300 mm:
Výhody:
– rychlost výstavby/cena,
– úspora prostoru – minimální tloušťka stěn,
– tepelná akumulace/pevnost/akustika (útlum hluku),
– přesnost/možnost pohledového betonu,
– jednoduché a efektní oddělení tepelných mostů,
– dobrá vzduchotěsnost panelových dílců.
Specifika:
– dostupnost – potřeba místní betonárky,
– nutnost řešení instalací mimo nosnou část.
Jednovrstvá obvodová konstrukce z cihel plněných tepelnou izolací (obr. 12–17)
Jednovrstvá obvodová konstrukce stěn ze speciálních cihel má U = 0,13 W/m2. K (v návrhové vlhkosti, včetně pěny).
Specifikace:
– zdivo z cihel plněných tepelnou izolací tl. 50 cm, U = 0,13 W/m2. K, vyzděno na pěnu;
– vnitřní sádrové omítky;
– vnější tepelněizolační omítka 30 mm;
– dům založen na základových pasech doplněných o izolaci z polystyrenu, U = 0,134 W/m2. K;
– střecha sedlová včetně stropní konstrukce Miako s PUR pěnou, U = 0,087 W/m2. K;
– plastová okna s vnějším hliníkovým opláštěním Uw ≈ 0,6 W/m2. K;
– moderní roletové schránky; – zasklení: trojsklo; – blower-door test n50 = 0,1 h–1;
– nucené větrání se zpětným získáváním tepla;
Další vlastnosti:
– požární odolnost stěn REI 90 DP1;
– hlavní vzduchotěsnou vrstvu tvoří omítka;
– energetická náročnost budovy (dle PENB) = A – mimořádně úsporná;
– pro ohřev vody pro vytápění a současně i pro ohřev TUV se navrhuje hybridní systém s tepelným čerpadlem vzduch – voda.
Možnosti užití jednoplášťového zdiva z pórobetonu (obr. 18–22)
Pro pasivní domy z pórobetonu si můžeme vybrat ze dvou typů konstrukcí: domy zateplené, kdy pórobeton tvoří nosnou část domu a tepelnětechnické vlastnosti zvyšujeme pomocí izolantu, a domy z jednovrstvého zdiva tl. 500 mm. Velkou výhodou pórobetonu pro pasivní domy je jeho homogenita. Materiál se snadno řeže, upravuje, a přesto si zachovává tepelněizolační i vzduchotěsné vlastnosti. U pasivních budov je vzduchová nepropustnost pláště budovy zásadní, přímo souvisí s energetickými ztrátami větráním. Zkouška, která prokazuje těsnost, se nazývá blower-door test a provádí se po dokončení vnitřních omítek a obkladů před provedením hrubých podlah. Pro pasivní domy musí být výsledná hodnotanižší než 0,6 h–1. To znamená, že při přetlaku nebo podtlaku 50 Pa v prostoru celé měřené budovy nesmí unikat vzduch o objemu vyšším než 60 % objemu budovy. U staveb rodinných domů z jednovrstvého zdiva byly naměřeny hodnoty mezi 0,20 až 0,22 h–1. Tento vynikající výsledek má kromě jiného „na svědomí“ také struktura materiálu, která je homogenní (tvárnice je plná, bez dutin).
Vysoké nároky na tepelný odpor a tepelnou kapacitu je v ještě vyšší míře nutno ctít u konstrukce střechy. Výrobce pro tyto účely do systému zařadil montovanou konstrukci o tloušťce 200 mm pro montáž těžkých střech. Svou vlastní hmotností 230 kg zásadním způsobem přispívá k tepelné stabilitě vnitřního prostoru v podkroví a podílí se na vysoké odolnosti proti letnímu přehřívání. K dosažení potřebných tepelnětechnických vlastností je doplněna minerálními izolačními deskami z extrémně lehkého pórobetonu, který nepodléhá hnilobě ani plísním a je absolutně nehořlavý.
Výhody:
– rychlost výstavby/cena;
– snadná proveditelnost – snadné instalace;
– přesnost; – minimum tepelných mostů, homogenita materiálu;
– výborná vzduchotěsnost.
Specifika:
– nižší únosnost jednovrstvého zdiva – vyřeší statický návrh;
– akustické vlastnosti – vyřeší kombinace s vápenopískem;
– potřeba místní betonárky u stopů a střechy.
Dům na fotografiích byl původně projektovaný se sendvičovým zdivem a byl přeprojektován na jednovrstvé obvodové zdivo z pórobetonu, tvarovky 500 mm se splněním požadavků pro pasivní domy, (U = 0,18–0,12 W/m2. K).
Systém ztraceného bednění (obr. 23–25)
Systém ztraceného bednění je tvořen z tepelné izolace EPS. Je určený především k využití v energeticky úsporných budovách. Je možné vybírat z více variant:
– bednění z tepelné izolace na vnější i vnitřní straně,
– bednění z tepelné izolace a cementovláknité desky,
– bednění z tepelné izolace a bednicí desky (odnímatelná a opakovaně použitelná).
Stěnové díly mají jednoduchý zámkový systém. Spojením dílů pomocí rozebíratelných plastových příček se vytvoří ztracené bednění. Následným vyplněním betonovou směsí vzniká monolitické železobetonové jádro. Po zatvrdnutí betonu je stěna připravena pro aplikaci povrchových úprav.
Výhody:
– variabilita,
– trvale funkční spoj mezi izolantem a jádrem,
– subtilní, a přitom staticky optimální stěna,
– jednoduchost realizace,
– dlouhá životnost,
– vzduchotěsnost n50 = 0,045 h–1,
– tepelná stabilita.
Nevýhody:
– vyšší materiálové náklady,
– nutnost individuálního statického výpočtu,
– minimální časová prodleva mezi zděním a opatřením fasádní stěrkové hmoty,
– velká masa polystyrenu v exteriéru, tzn. nutnost větších odstupových vzdáleností požárně nebezpečného prostoru.
Zděná konstrukce nebo dřevostavba?
Na tuto otázku neexistuje jednoznačná odpověď. Dřevěným domem označíme bez váhání srub či roubenku, za dřevostavbu můžeme považovat i stavbu, která má sice nosnou konstrukci dřevěnou, ale ve skladbě jejích stěn najdeme i materiály, které už se dřevem nemají nic společného. Pro pasivní domy se dřevo používá jako materiál pro zajištění staticky nosné konstrukce. Pokud bychom použili pouze dřevěnou konstrukci bez izolace, jako je tomu u srubů, musela by být stěna pro splnění tepelněizolačních vlastností tlustá asi 1 metr a pak by byla i neúměrně drahá. Moderní nosné konstrukce na bázi dřeva, kterých je dnes celá řada – od hrázděných přes skeletové a panelové až po moderní CLT panely – mají menší tloušťku než zděné stavby a tím může investor získat větší užitnou plochu. Pro zajištění parametrů pasivního standardu má každá dřevěná konstrukce osvědčená řešení.
Klíčová je vzduchotěsnost neboli neprůvzdušnost obálky a ta je dle typu konstrukce zajišťována buď fólií, anebo plošným materiálem. Na stavbě je pak nutné pohlídat nejcitlivější místa konstrukce, jako jsou rohy místností, veškeré prostupy stěnou, zásuvky, závěsy atd. Tepelné izolace se aplikují zvenčí nebo jsou součástí skladby stěn. Použití dřeva jako obnovitelné suroviny méně zatěžuje životní prostředí a likvidace stavby může být jednodušší. Vnitřní klima a pocit z přítomnosti dřeva už je záležitost čistě individuální.
Závěr
Nelze jednoznačně říci, která konstrukce je pro stavbu pasivního domu nejlepší. Každý materiál má své výhody a nevýhody a vhodnost použití pro různé typy stavby a potřeby jeho uživatelů. Každý kvalitní dům by měl vycházet z promyšleného návrhu, založeného na zvážení způsobu užívání domu, požadavku na výstavbu, místních podmínek a jiných individuálních specifik. Pro kvalitní pasivní dům je potřeba zajistit primárně kvalitní architektonický návrh a projekt, s tím jdou ruku v ruce kvalitní materiály, vzduchotěsnost, kvalitní řemeslná práce, dobrá tepelná izolace bez tepelných mostů, kvalitní okna, řízené větrání s rekuperací a úsporný zdroj tepla. Pasivní dům není nic složitého, jedná se pouze o správnou optimalizaci osvědčených materiálů, konstrukčních řešení a technologií.
Text: Ing. Libor Hrubý (*1989)
– absolvoval Fakultu stavební VUT v Brně, obor pozemní stavby, zaměření na navrhování pozemních staveb a certifikovaný projektant pasivních domů. Pracoval jak v projekční kanceláři zaměřující se na pasivní domy, tak pro dodavatele specializovaných stavebních materiálů. Od roku 2014 působí v Centru pasivního domu jako odborný poradce. Jeho hlavní náplní je poradenství, optimalizace projektů a stavebních detailů, publikační a přednášková činnost.
Související článek:
Jaké jsou současné trendy v udržitelném stavebnictví
