Konstrukční detaily střech a skladby pasivních domů: Komplexní průvodce

Moderní trendy ve stavebnictví a současné všudypřítomné hledání úspor způsobují, že čím dál více budov se staví nebo rekonstruuje do tzv. pasivního domu. Pasivní dům je energeticky efektivní a ekologicky šetrný typ budovy, který byl navržen tak, aby minimalizoval spotřebu energie pro vytápění a chlazení. Tedy dům, který již ze své podstaty nabízí systém šetření energií a tím i vašich financí. Tento koncept vznikl v Německu na začátku 90. let 20. století.

Nejen podle legislativy, ale především z pohledu podstaty věci musí pasivní dům splňovat několik kritérií, která ho odlišují od tradičních budov. Celá obálka domu musí být zároveň dobře izolovaná, z pohledu současné běžné výstavby až extrémně. Aby izolace účinně fungovala, musí být provedena bez přerušení, spár a zbytečných prostupů, které by vytvářely tepelné mosty. Na tloušťce izolace se nevyplatí šetřit, protože izolace samotná je levná a na ceně stavby se navýšení její tloušťky projeví minimálně. Pasivní dům maximálně využívá obálku tím, že budovu superizoluje, aby se tepelné ztráty minimalizovaly. Výsledkem je výrazné zvýšení tepelného výkonu očekávaného od obálky budovy. Pasivní dům poskytuje značnou úsporu energie ve srovnání s tradičními domy. Uvádí se, že úspora spotřeby energií na vytápění a chlazení je oproti běžným budovám 75-90 %.

Obecně lze konstatovat, že nízkoenergetické či pasivní domy vyžadují použití kvalitních materiálů, ale zároveň je nezbytné dodržet kvalitu zpracování a provedení stavby samotné. To platí pro zdi obvodové stejně, jako pro střešní konstrukci, podlahy a stropy. Aby se tyto tepelné ztráty snížily, instaluje se do stěn a střech izolace. Dosažení úrovně tepelné odolnosti pasivního domu není jen o tom, kolik izolace máte, ale také o tom, zda je tato izolace efektivně využita. Izolace je nejúčinnější, když obklopuje budovu nepřerušenou jinými materiály, ale vždy budou existovat oblasti, kde to není možné, například kolem prvků použitých z konstrukčních důvodů.

Předpokladem správného návrhu a realizace nízkoenergetických a pasivních domů je vypracování knihy konstrukčních detailů. To znamená rozkreslení všech podstatných uzlů stavby do podrobnosti postačující nejen pro sestavení rozpočtu konstrukce stavební firmou v rámci výběrového řízení na zhotovitele stavby, ale rovněž pro správné provedení při realizaci. Jsou důležitým podkladem pro kontrolu stavby. Detaily by měly být zpracovány alespoň v měřítku 1 :10 s podrobným popisem skladeb konstrukcí a důsledným okótováním. Jednotlivé komponenty a materiály by měly být jednoznačně specifikovány svými vlastnostmi a požadovanými parametry, nikoliv obchodními názvy (v případě veřejného výběrového řízení je to ostatně ze zákona vyloučeno). Důraz je zejména kladen na grafické vyznačení trasování hlavní vzduchotěsné vrstvy, včetně detailů jejího napojování a zajištění podélným přítlakem. Klíčové uzly je potřeba rozkreslit v měřítku 1 :5, nebo dle potřeby až 1 : 2. Po formální stránce je ideální řazení v knize detailů systematicky podle postupu výstavby od spodní stavby po střechu.

Střešní konstrukce pasivního domu

Střecha je společně s obvodovými stěnami a okny další zásadní konstrukcí chránící proti únikům tepla. Vysoké nároky na tepelný odpor a tepelnou kapacitu je v ještě vyšší míře nutno ctít u konstrukce střechy.

Čtěte také: Lepené spoje v pasivních domech

Šikmá střecha

Nejtypičtější střechou je šikmá střecha nad půdním prostorem. Nosná konstrukce je obvykle tvořena dřevěným krovem. U šikmých střech nad obytným podkrovím se navrhují skladby střechy s nadkrokevní PIR tepelnou izolací TOPDEK PIR o tloušťce kolem 220 - 260 mm. V tomto případě je možné přiznat dřevěné krokve (nepoužít sádrokartonový podhled). Při použití nadkrokevní tepelné izolace se používá velmi kvalitní a odolná parozábrana z asfaltového pásu s hliníkovou vložkou TOPDEK al BARRIER s tloušťkou 2,2 mm. Tato skladba zajišťuje perfektní vzduchotěsnost střešního pláště.

V případě snahy o snížení investičních nákladů na střešní plášť šikmé střechy se navrhuje standardní skladba s mezikrokevní a podkrokevní tepelnou izolací. Pro mezikrokevní tepelnou izolaci se používá vysoce výkonná tepelná izolace Isover Multimax 30 o typické tloušťce 180 mm a podkrokevní izolace se navrhuje z PIR tepelné izolace TOPDEK PIR o tloušťce kolem 150 - 200 mm.

Pokud se pro zastřešení stavby využijí dřevěné sbíjené střešní vazníky (typicky u jednopodlažních staveb), tak se zpravidla navrhuje zateplení v místě vodorovného podhledu v rovině spodní pásnice vazníků (nevytápěný půdní prostor). V rámci návrhu se poté využije obdobná skladba, jako v případě mezikrokevní a podkrokevní izolace u šikmé střechy obytného podkroví. Používá se tedy kombinace minerální a PIR tepelné izolace. Celková tloušťka tepelné izolace se pohybuje kolem 400 mm. Na vrstvu PIR tepelné izolace je aplikována parozábrana ze samolepícího asfaltového pásu.

Plochá střecha

U domů s plochou střechou tvoří nosnou konstrukci systémová stropní deska Porotherm nebo Ytong. Tloušťka této desky se odvíjí od rozpětí stropu, zpravidla se jedná o 250 - 290 mm. Na stropní desku je aplikována parozábrana v podobě asfaltového pásu s hliníkovou vložkou. Na parozábranu je umístěna tepelná izolace z pěnového bílého polystyrénu EPS 100 v celkové tloušťce 400-500 mm. V případě požadavku ze strany stavebníka je možné na plochou střechu navrhnout souvrství vegetační (zelené) střechy.

Konstrukční systémy pro pasivní domy

Při stavbě pasivního domu lze použít všechny běžně dostupné typy konstrukčních systémů, které však musí zabezpečit dostatečný odpor prostupu tepla. Lze stavět z cihel pálených plných i dutinkových, betonu, vápenopískových bloků, sendvičových konstrukcí, bloků s integrovanou termoizolací, systémem ztraceného bednění a různou kombinací těchto systémů. Dřevostavbu lze vytvořit z konstrukcí fošinkových a nosníkových konstrukcí typu I nebo konstrukcí příhradových. Tyto konstrukce lze využít k samotné stavbě nebo její prefabrikaci z předpřipravených komponentů a dílců.

Čtěte také: Řešení pro integrované stínění s Porotherm KP Vario UNI

Zděné konstrukce

Obecně platí pro všechny konstrukční systémy: tloušťka konstrukce by měla být co nejmenší, při dosažení požadovaných izolačních vlastností. U zděných staveb je proto výhodnější používat co nejtenčí nosnou stěnu a k ní přidat dostatečnou tloušťku izolace. Tato základní volba materiálu stěn značně ovlivní ekonomii stavby. Není ekonomicky výhodné použití zdiva z keramických či pórobetonových tvárnic o tloušťce větší než 300 mm. Lze tímto způsobem postavit pasivní bydlení, nicméně po zateplení je výsledná tloušťka stěny zbytečně velká, a tudíž cenově neefektivní.

Naše typové pasivní stavby jsou navrženy jako zděné z tradičních materiálů. Nosnou konstrukci obvodové stěny tvoří keramické tvárnice Porotherm nebo pórobetonové tvárnice Ytong. Typická šířka zdiva činí 300 mm. Obvodová stěna je zateplená kontaktním zateplovacím systémem ETICS tvořeným šedým pěnovým polystyrénem o tloušťce 240-280 mm. Návrh jednovrstvého zdiva (bez zateplení) není pro pasivní dům vhodný z pohledu nedostačujícího tepelného odporu a omezených možností eliminace vlivu tepelných mostů a tepelných vazeb. V případě požadavku na dosažení nižšího nízkoenergetického standardu a nejnižší úrovně dotace (NZÚ Základ 200 000 Kč) je použití jednovrstvého zdiva možné.

V této souvislosti je dobré si uvědomit, že žádný z dostupných jednovrstvých zdicích materiálů nevyhovuje v reálné praxi a podmínkách českého stavebnictví tepelně-technickým požadavkům kladeným na pasivní domy. S výhradami je lze použít pro nízkoenergetické domy. V případě použití těžkých masivních vápenopískových bloků s vynikající akumulací tepla postačuje u stavby do dvou podlaží tloušťka 150-170 mm, výjimečně dokonce jen 125 mm.

Novinkou na domácím trhu je jednovrstvý masivní tvárnicový zdicí systém určený pro nízkoenergetické a pasivní domy. Každá tvárnice již z výroby sestává ze dvou k sobě slepených částí - vápenopískového, nebo pěnosilikátového těžkého nosného jádra o tloušťce 200 mm a účinné izolační vnější vrstvy z lehkého plynosilikátu s volitelnou tloušťkou podle způsobu využití. Jednotlivé tvárnice se dále k sobě přímo na stavbě lepí na vlasové spáry a mají několikrát zalomené styčné spáry. V Německu, kde jsou k dispozici dva výrobní závody, je konstrukce o cca 20 % levnější než běžné konkurenční systémy (minimalizuje se podíl drahé práce oproti ceně materiálu). Systém je doplněn o obdobně řešené stropní panely a masivní konstrukce plochých střech a krovů střech šikmých. Výrobce nabízí rovněž soubor konstrukčních detailů. Vzniká tak možnost návrhu i pasivního domu "jedním tahem" a z jednoho inteligentního konstrukčního materiálu.

Dřevostavby

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. Použití dřeva jako obnovitelné suroviny méně zatěžuje životní prostředí a likvidace stavby může být jednodušší.

Čtěte také: Zelená střecha a pasivní dům: ideální kombinace?

Kvalita projektové dokumentace a provádění dřevostaveb, mají-li se životností vyrovnat zděným stavbám, kladou větší nároky na kvalitu a detailnost zpracování projektové dokumentace. Vlhkost - dřevo, pokud je v suchu, je až překvapivě odolný přírodní materiál, což dokazují stavby staré několik set let. Naopak při zvýšené vlhkosti docela rychle dochází k jeho poškození a postupné destrukci. Je proto nezbytné dodržovat základní konstrukční ochranu dřeva (dřevo nesmí pod terén, musí být chráněno proti vniku vlhkosti do konstrukce zevnitř i zvenku atd.). Dřevěné stavby mohou být až extrémně náchylné na poruchy a vady spojené s vodou. I malá netěsnost kanalizace, porucha na vedení vody nebo zatékání do konstrukce, pokud je neidentifikujeme dostatečně rychle, mohou způsobit závažné a rozsáhlé poruchy s neméně nákladnou a náročnou opravou.

Tepelněakumulační schopnosti - pro objekty s příležitostným provozem, kde je požadavek na rychlý zátop může být slabší akumulace tepla výhodou. O mnoho častěji však lehké dřevostavby - a jejich uživatelé s nimi - trpí v letním nebo i přechodném období většími výkyvy teplot a častějším přehříváním. Precizně vyřešené stínění oken v kombinaci s letním nočním větráním je pro lehké konstrukce naprosto zásadní. Rozdíl se může projevit částečně i ve spotřebě energie na vytápění. Tepelné zisky ze slunce, vaření a spotřebičů, pokud se nemají kam naakumulovat, přehřívají interiér a nezbývá než je odvětrat. Pozor na masivní dřevěné prvky, které procházejí konstrukcí zevnitř ven bez přerušení.

Další konstrukční materiály

• Systémy ztraceného bednění: Rozumnou alternativou jsou systémy ztraceného bednění, kdy je konstrukce z tvárnic nebo desek tvořících tepelný izolant skládaných na sucho zmonolitněna vnitřní zálivkou betonem.
• Nepálená hlína: Nepálená hlína se postupně stává i v České republice znovuobjeveným materiálem i pro moderní energeticky úsporné stavby. Používá se jako místní materiál k výrobě dusaných nosných i výplňových konstrukcí do bednění a pomocného dřevěného skeletu, nebo v podobě nepálených cihel a tvárnic zděných na hliněnou maltu. Špičkovou vlastností hliněných konstrukcí je schopnost vyrovnávat vlhkost v domě. Na druhou stranu je třeba konstrukce důsledně chránit před působením vody (vzlínající vlhkost, kondenzace, zatékání).

Vzduchotěsnost a tepelné mosty

Proč takový důraz na vzduchotěsnost? Protože vzduchotěsnost je jedním ze základních pilířů pasivních domů. Obálka budovy je to, co odděluje interiér budovy od exteriéru; skládá se z vnějších stěn, střech a podlah. Teplo se může ztrácet také únikem vzduchu přes obvodový plášť. Vzduchová bariéra budovy je vrstva materiálu (membrána, páska, těsnění) kolem obvodového pláště, která omezuje pohyb vzduchu dovnitř a ven z budovy. Vysoké objemy nekontrolované výměny vzduchu s exteriérem mohou vést k řadě problémů, včetně zvýšené spotřeby energie z důvodu nutnosti opakovaného ohřívání vzduchu, nepohodlí z průvanu studeného vzduchu u stěn a lokálních problémů s vlhkostí a kondenzací.

Proč takový důraz na vzduchotěsnost? Protože vzduchotěsnost je jedním ze základních pilířů pasivních domů. V průběhu stavby se provádí vzduchotěsnost celé stavby tzv. Blower-door testem. Tlakový test vzduchotěsnosti tak ukáže kvalitu provedení pasivní stavby. Pokud je splněn tento test, máte záruku, že interiér bude bezchybně fungovat stran tepelné bilance, výměny vzduchu a jeho kvality, s maximální účinností rekuperační jednotky. Pro pasivní domy musí být výsledná hodnota nižší 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.

Netěsnosti je nezbytné vyřešit i na místech, kde by je laik ani nehledal. Pokud totiž splňuje vzduchotěsnost celá „obálka“, mohou být problémové detaily různé prostupy konstrukcí, vedení rozvodů a kabelů nebo například krbová vložka. 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.

Posledním aspektem obálky je minimalizace tepelných mostů. Tepelné mosty jsou části budovy, kde se setkávají různé architektonické prvky, které vyžadují dodatečnou pozornost při výstavbě. Příkladem může být způsob připevnění okna ke stěnám, styk stěny s balkonem a styk stěn v rozích. Tepelné mosty způsobené detaily rozhraní mohou mít četné účinky na výkon budovy. Zjednodušeně platí - čím mají konstrukce lepší tepelněizolační parametry, tím větší vliv mají tepelné vazby, u pasivních domů to může být klidně i polovina potřeby tepla na vytápění. U stávající zástavby, nebo u novostaveb na hranici normových požadavků, mají detaily v porovnání se zbytkem konstrukcí obálky budovy zanedbatelný podíl na ročních tepelných ztrátách.

Nejjednodušší způsob, jak se vyhnout tepelným mostům, je provést změny v architektonickém návrhu (tam, kde je to možné), jako je použití samonosných ploch u nízkopodlažních budov nebo snížení počtu konzolových balkonů a členité architektury (hodně rohů) u větších budov. Ne vždy je to reálné nebo dosažitelné a v těchto případech je třeba těmto rozhraním věnovat zvláštní pozornost. I když se to nemusí zdát zřejmé, tepelné mosty způsobené rozhraním mezi okny a stěnami mohou mít velmi velký vliv. Celkový obvod všech napojení okna na stěnu může u některých projektů dosáhnout až několika set metrů, takže způsob, jakým je okno do otvoru instalováno, hraje důležitou roli při minimalizaci tepelného toku. Snížení tepelných mostů v tomto napojení zahrnuje umístění okna tak, aby bylo v jedné linii s izolační vrstvou, nadměrné zateplení před rámem a minimalizaci toho, jak daleko do hrubého otvoru zasahují uzavírací lemování, a zároveň zachování odpovídajících odvodňovacích cest.

Větrání a rekuperace v pasivních domech

Vzhledem k tomu, že projekty pasivních domů jsou vzduchotěsné, je zapotřebí větrací systém, který přivádí čerstvý vzduch a odvádí nahromaděné škodliviny, pachy, CO2 a vlhkost. V zimě to znamená vypouštění teplého vzduchu a přivádění chladnějšího vzduchu, který je třeba znovu ohřát, což zvyšuje spotřebu energie na vytápění. Větrací systém pasivního domu využívá rekuperace, která nepřetržitě odvádí znehodnocený nebo vlhký vzduch a přivádí čerstvý vzduch. Během tohoto procesu odebírá teplo z odváděného vzduchu a předává ho do přiváděného vzduchu, aniž by se oba proudy vzduchu přímo mísily. Tímto způsobem se veškeré teplo z odváděného vzduchu zcela neztratí ven.

Pro teplejší letní měsíce je většina větracích systémů certifikovaných pro pasivní domy vybavena také letní obtokovou klapkou, která odvádí vzduch kolem jádra zpětného získávání tepla. V suchých lokalitách mohou budovy bez zvlhčování vzduchu v zimě zanechávat ve vnitřních prostorách nízkou vnitřní vlhkost (pod 30 % relativní vlhkosti vzduchu), což vede k nepohodlí, možným zdravotním problémům a poškození vnitřních materiálů. V těchto případech lze použít ventilátor s rekuperací energie. Na rozdíl od ventilátorů, které přenášejí pouze teplo, mohou tyto ventilátory přenášet i vlhkost z odváděného vzduchu a pomáhat tak udržovat příjemnější úroveň vlhkosti ve vnitřních prostorách. Obyvatelé mohou využívat přirozené větrání (pomocí chladného letního vánku) z otevřených oken k výměně znehodnoceného vzduchu nemechanickými prostředky a doporučujeme jim, aby tak činili, pokud to má smysl. Návrhy pasivních domů využívají obě metody, aby se energie na větrání snížila na minimum.

Základové konstrukce a jejich izolace

Základové konstrukce jsou navrženy na pevnost základové půdy min. 150 kPa. Základový pás je vždy založen minimálně v nezámrzné hloubce (tato hloubka se odvíjí zejména od typu zeminy a klimatické oblasti). Na tyto monolitické pásy jsou vyzděny tvárnice ztraceného bednění o typické šířce 300 mm. Na základovou stěnu ze ztraceného bednění je uložena vyztužená podkladní železobetonová vrstva (základová deska) o typické tloušťce 150 mm. Tato deska je vyztužena KARI sítí.

V případě požadavků na úpravu projektu je možné navrhnout založení na plovoucí železobetonové základové desce s typickou tloušťkou kolem 250-300 mm. Tato základová deska je uložena na vrstvě tepelné izolace (extrudovaný polystyrén XPS, pěnosklo, keramické kamenivo Liapor). Toto založení umožní perfektní eliminaci tepelných mostů v místě založení obvodové stěny a také zvýší tepelně akumulační schopnosti podlahy na zemině (snížení provozních nákladů na vytápění a snížení rizika letního přehřívání). Nevýhodou tohoto řešení je, že ne každá stavební firma je s tímto způsobem založení seznámena. Dále není tento způsob založení vhodný pro každý pozemek. Založení na plovoucí základové desce je vhodné pro rovinaté pozemky s nízkou hladinou spodní vody.

Klasické založení stavby na základových pasech už řadu let není jediným možným ani ekonomicky výhodným způsobem, jak zakládat pasivní domy. Zejména u masivních staveb z těžkých vodivých materiálů (vápenopísková cihla, železobeton, cihla plná, cihla svisle děrovaná těžká apod.) je zde složité vyloučení vlivu tepelné vazby paty zdiva, vnitřních příček a schodiště, což narušuje celistvost izolační obálky. Takové řešení může u rodinných domů způsobit zvýšení potřeby tepla na vytápění o 10-15 %.

Pro těžké a vodivé konstrukce je bezpochyby výhodnější založení vyztužené železobetonové desky na únosné izolaci z extrudovaného polystyrenu, štěrku z pěnového skla nebo keramickém kamenivu Liapor. Tepelná izolace tak zvenku bez přerušení obaluje celou konstrukci. Vzniká tím souvislá tepelněizolační obálka kolem celého domu. Masivní železobetonová deska navíc přináší do domu velkou akumulační hmotu, která pomáhá udržovat stabilní vnitřní teplotu. Přitom takové řešení nemusí být dražší než založení na základových pasech. Vždy je potřeba porovnávat srovnatelné, protože obsah nabídek pro dodávku základových konstrukcí se může významně lišit. Při založení na základové desce jsou v ceně obsaženy všechny vrstvy až pod vyrovnávací vrstvu nášlapné vrstvy podlahy. K nabídkám běžného založení na základových pasech je vždy potřeba připočítat tepelnou izolaci podlahy, soklové zdivo, izolaci soklu až do nezámrzné hloubky a první řady příček obsahující oddělení tepelného mostu paty zdiva.

Tabulka: Srovnání skladeb šikmých střech pro pasivní domy

tags: #pasivní #dům #střešní #detaily #konstrukce #skladba

Oblíbené příspěvky:

• WPC fasády pro váš dům
• Přečtěte si článek o inovativních řešeních s betonem
• odolnost protipožární pěny vůči výparům z kanalizace
• Použití PVC fólií a epoxidových pryskyřic
• Vše o hmoždince fischer SXR se zápustnou hlavou