1 NOSNÉ PRVKY DŘEVOSTAVEB 4 2 DESKOVÉ MATERIÁLY V DŘEVOSTAVBÁCH 27

Vzdělávací materiály

Materiály pro dřevostavby Ing. Josef MYNÁŘ | Ing. Jiří TESLÍK | Jiří PROVÁZEK Martin GLOS | Ing. Petr VACEK | Ing. Zoja SKOPALOVÁ


Obsah 1 NOSNÉ PRVKY DŘEVOSTAVEB

4

1.1 Těžký dřevěný skelet - TDS

5

1.2 Lehký dřevěný skelet - LDS

7

1.2.1 Systém „Two by Four“

7

1.2.2 Dřevěné I-nosníky

8

1.2.3 Žebříkové nosníky

10

1.3 Lepené dřevo (LD) a lepené lamelové dřevo (LLD) – základní rozdělení 1.3.1 Výrobci CLT a obdobných systémů

12 15

1.3.2 Novatop – stavební systém z masivního lepeného dřeva (výrobce Agrop Nova a.s.)

16

1.3.3 Specifika zabudování do konstrukce systému Novatop, oblasti použití

23

1.4 Porovnání jednotlivých materiálů/prvků, možností využití v konstrukcích včetně jejich výhod a nevýhod

2 DESKOVÉ MATERIÁLY V DŘEVOSTAVBÁCH 2.1 Základní sádrokartonové desky na nenosné konstrukce

24

27 27

2.1.1 Sortiment sádrokartonových desek

27

2.1.2 Rozměry sádrokartonových desek

28

2.2 Konstrukční sádrokartonové desky 2.2.1 Sortiment konstrukčních desek RigiStabil

2.3 Sádrovláknité desky

29 30

31

2.3.1 Vlastnosti sádrovláknitých a konstrukčních sádrokartonových desek

32

2.3.2 Sortiment sádrovláknitých desek Rigidur firmy Rigips

34

2.4 Speciální sádrové desky

35

2.4.1 Speciální sádrová deska Glasroc H

35

2.4.2 Speciální sádrové desky Glasroc F Riflex a Ridurit

35

2.4.3 Stavební deska RB(A) ActivÁir

35

2.4.4 Sádrové desky s vysokým difuzním odporem

36

2.5 Desky pojené cementem 2.5.1 Cementotřískové desky

36

2.5.2 Vláknocementové desky

36

36

2.6 Cementotřískové desky v dřevostavbách

37

2.7 CETRIS® - podlahové aplikace

38

2.7.1 Podlahové desky CETRIS® PD (podlahy na nosnících)

38

2.7.2 Podlahové souvrství desek CETRIS® 12mm (systém lehkých plovoucích podlah)

39

1

Materiály pro dřevostavby 2.7.3 CETRIS® - fasádní desky

40

3 TEPELNĚ IZOLAČNÍ MATERIÁLY 3.1 Úvod

43

3.2 Minerální izolace

43

3.2.1 Kamenná vlna

43

3.2.2 Skelná vlna

46

3.2.3 Pěnové sklo

48

3.3 Organické/přírodní izolace

49

3.3.1 Tepelná izolace ze slámy

50

3.3.2 Tepelná izolace z ovčí vlny

51

3.3.3 Konopné tepelné izolace

53

3.3.4 Dřevovláknité tepelné izolace

54

3.3.5 Energetická bilance vybraných organických tepelných izolací

56

3.4 Syntetické izolace

57

3.4.1 EPS

57

3.4.2 XPS

60

3.4.3 PUR, PIR

61

3.5 Speciální izolace

63

3.5.1 Vakuové izolační panely

63

3.5.2 Aerogel

64

3.5.3 Termonátěry

65

3.5.4 Transparentní tepelná izolace

3.6 Dělení tepelných izolací podle způsobu aplikace

2

43

66

66

3.6.1 Foukané tepelné izolace

66

3.6.2 Stříkané tepelné izolace

67

3.6.3 Sypané tepelné izolace

67


3

Materiály pro dřevostavby

Úvod Dřevostavby se za uplynulých 20. let staly nedílnou součástí moderního stavitelství. Velmi dobře zdomácněly na stavebním trhu a jejich popularita u investorů stále roste. Pestrá paleta konstrukčních systémů, výrobků a materiálů pro dřevostavby umožňuje projektantům, stavitelům a zejména investorům plnit si své sny. Každá dřevostavba vzniká spojením nosných prvků, oplášťujících desek, tepelných, akustických a požárních izolací. Množinu materiálů využívaných v dřevostavbách rozšiřuje také mnoho doplňkových a systémových prvků. Jsou to například parozábrany, parobrzdy, nebo speciální těsnící pásky. Pouze správná kombinace jednotlivých „ingrediencí“ zajistí dřevostavbám bezporuchovost a dlouhou životnost. Materiálů pro dřevostavby je na stavebním trhu celá řada a není vždy jednoduché najít ideální řešení při splnění požadavků norem i investorů. Autoři této brožury si dali za cíl vypsat co nejvíce materiálů pro dřevostavby, zhodnotit jejich výhody i nevýhody a porovnat je navzájem z hlediska užitných vlastností a vhodnosti použití. Zejména projektantům tak tato brožura dá jednoduchý nástroj, podle kterého mohou najít ideální materiál pro tu kterou část konstrukce. Pro přehlednost jsou vypsané materiály rozděleny do tří kapitol. Na nosné prvky dřevostaveb, oplášťující desky a materiály pro tepelné izolace.

1

NOSNÉ PRVKY DŘEVOSTAVEB Ing. Josef MYNÁŘ, Ing. Jiří TESLÍK

Hlavní funkcí nosné konstrukce je přenášet a zvládat veškerá zatížení, která na ní působí. Nosná konstrukce přenáší převážně svislá zatížení, která vyvozuje vlastní váha objektu, užitné zatížení a jiná nahodilá zatížení. U všech objektů se vyskytují také zatížení vodorovná. Ty vznikají působením větru, účinky sedání stavby, teplotní roztažností konstrukce, apod. U dřevostaveb máme několik základních typů nosných konstrukcí. Srubové, hrázděné, sloupové, skeletové, rámové a panelové. Asi nejrozšířenějším typem v dnešní době jsou rámové a panelové nosné konstrukce. Základním nosným prvkem u rámových konstrukcí je svislý sloupek. Svislé sloupky jsou umístěny v pravidelných roztečích a spolu s vodorovnými prvky (základový práh, pozední věnec) tvoří nosný rám. Pro stavbu si můžeme vybírat z mnoha typů sloupků, které se dělí podle tvaru, typu, rozměrů a použitého dřeva. Panelových nosných prvků je také několik typů. Například to mohou být sendvičové panely z OSB desek a tepelnou izolací z PPS nebo PUR pěny. Moderní a velmi zajímavou variantou jsou celodřevěné masivní panely. V této kapitole budou popsány a navzájem porovnány některé z nosných prvků a materiálů, které se v dřevostavbách využívají nejčastěji. Vzhledem k rozmanitosti nabídky materiálů a konstrukčních prvků nelze zcela jednoznačně a jednoduše říci, který produkt je lepší či horší. Je ale potřeba vždy zohlednit oblast použití, požadavky na materiál z hlediska statiky, stability, vlhkosti, povrchu a nerozhodovat se jen dle ceny. S čímž se bohužel v dnešní době setkáváme nejčastěji. Přece jenom tyto materiály jsou určeny pro nosné konstrukce dřevostaveb, které mají vydržet desítky let. Proto je rovněž velice důležité profesionální návrh, zpracování projektu a v neposlední řadě správné zabudování do konstrukce. Každý, byť sebelepší materiál, který bude nevhodně použit či zabudován, nebude plnit účel, pro který byl původně zamýšlen.

4


Obr. 1-1: Nosná konstrukce dřevostaveb, výzva pro projektanty, architekty, statiky a realizátory, zdroj http://www.cadwork.com

1.1 Těžký dřevěný skelet - TDS Těžké dřevěné skelety (Heavy timber constructions) se v současnosti využívají zejména pro výstavbu objektů většího rozsahu a vícepodlažních dřevostaveb. Konstrukce těžkých dřevěných skeletů se velmi podobá například skeletům ocelovým. Navzájem se kombinují nosné prvky svislé (sloupy) a vodorovné (průvlaky, trámy, vaznice). Nosná konstrukce může být vyrobena z různých materiálů. Klasickým materiálem je rostlé řezivo. Výhodou rostlého řeziva je nízká cena, jednoduchost zpracování a snadná dostupnost jak materiálu, tak tesařských firem. Nevýhodou je však omezená únosnost, dotvarování dřevěných prvků, horší požární odolnost a možnost biologického napadení. Dalšími materiály, které se hojně využívají, jsou například KVH řezivo, lepené lamelové dřevo – LLD, lepené vrstvené lamelové dřevo – LVL, lepené vrstvené hranoly - BSH. Výhodou uvedených materiálů je rozměrová přesnost jednotlivých prvků, malé tvarové a objemové změny, vyšší požární odolnost v porovnání s rostlým řezivem, rozměrová variabilita prvků a možnost dimenzovat prvky na velká rozpětí. Nespornou výhodou je možnost vyrábět i zakřivené prvky. Cena v porovnání s rostlým řezivem je však několikanásobná. Pokud budeme porovnávat pevnostní parametry rostlého řeziva s LLD, LVD zjistíme, že se výrazně neliší. Z LLD, LVL je možno vyrábět nosné prvky velkých rozměrů a tedy výrazně zvýšit jejich nosnost. U rostlého řeziva musíme vycházet z dimenzí prvků, které jsou obvyklé. Tabulka Tab. 1-1 uvádí charakteristické hodnoty pevnosti a tuhosti rostlého jehličnatého řeziva a LLD třídy 24. Hodnoty jsou převzaty z normy ČSN 73 1702 (DIN 1052:2004-08). Tab. 1-1: Charakteristické hodnoty pevnosti, tuhosti a hustoty dle ČSN 73 1702 Jehličnaté řezivo Kombinované lepené lamelové dřevo Třída pevnosti C24 GL24h GL24c Hustota kg/m3

350

Charakteristiky pevnosti

380

350

N/mm2

Ohyb fm,k

24

24

24

Tah rovnoběžně ft,0,k

14

16,5

14

Tah kolmo ft,90,k

0,4

0,5

0,5

Tlak rovnoběžně fc,0,k

21

24

21

Tlak kolmo fc,90,k

2,5

2,7

2,4

Smyk a kroucení fv,k

2,7

3,5 (2,5)

5


Charakteristiky tuhosti Modul pružnosti rovnoběžně E0,mean

N/mm2 11000

11600

11600

Kolmo E90,mean

370

390

320

Modul pružnosti ve smyku Gmean

690

720

590

Obr. 1-2: Použití nosníků z lepeného lamelového dřeva na zastřešení stadionu v Richmondu (Kanada), zdroj http://arch-re-review.blogspot.cz

Obr. 1-3: Nosná konstrukce TDS z masivního dřeva, RD Kramolna

Obr. 1-4: Přiznané nosné prvky v interiéru objektu, RD Kramolna

Výhody těžkého dřevěného skeletu: • • • • • •

6

Rychlá, jednoduchá montáž nosné konstrukce, stavba je rychle „pod střechou“ Variabilita interiéru Možnost ponechat přiznané dřevěné nosné prvky v interiéru U přiznaných nosných prvků jednoduchá kontrola jejich stavu Jednoduchá a rychlá montáž nosných prvků obvodového pláště Menší statické nároky na obvodový plášť, např. větší rozteče a menší dimenze sloupků

Vzdělávací materiály Nevýhody těžkého dřevěného skeletu: • • • • • •

Montáž nosné konstrukce musí provést odborná tesařská firma Je nutno zajistit vodorovné ztužení objektu (šikmé vzpěry) Nosné prvky mohou narušovat vzduchotěsnou obálku budovy Nosné prvky mohou tvořit tepelné mosty Problematická montáž vnitřního opláštění stěn Problematické zajištění vzduchotěsnosti (napojení oplášťujících desek na skelet)

1.2 Lehký dřevěný skelet - LDS Lehký dřevěný skelet (anglicky „Platform Frame System”) je typický konstrukční systém využívaný pro výstavbu rodinných domů a dřevostaveb s menšími rozpony nosných svislých konstrukcí do dvou nadzemních podlaží. Svislou nosnou konstrukci tvoří rámy složené z vodorovných prvků (základový práh, pozední věnec) a svislých sloupků. Pro vodorovné i svislé nosné prvky se využívají nejčastěji rostlé či KVH řezivo. Na stavebním trhu se však můžeme setkat s nosnými prvky ve tvaru I a poslední dobou také s žebříkovými nosníky. V této kapitole je uvedeno základní dělení lehkých dřevěných skeletů dle použitého typu svislých nosníků - sloupků.

1.2.1 Systém „Two by Four“ Jedná se o „klasický“ konstrukční systém dřevostaveb, který vznikl v USA na konci 19. století. Svislé nosné prvky – sloupky jsou tvořeny fošnami z masivního dřeva o rozměrech 2 x 4 palce, tedy přibližně 50/100 mm. V dnešní době se nejčastěji využívají sloupky o rozměrech 160/60, 180/60, 200/60. Sloupky se umisťují mezi vodorovné nosné prvky v rozteči 625 mm. Rám z nosných prvků se opláští konstrukční nosnou deskou, která zajistí tuhost celé konstrukce. Systém „Two by Four“ je konstrukčně jednoduchý a výstavba je velmi rychlá. Nicméně použití masivního rostlého řeziva má i své nevýhody. Může docházet k sesychání prvků a deformacím konstrukcí. Masivní sloupky tvoří v konstrukci tepelné mosty a snižují účinnost tepelné izolace, která se mezi ně vkládá, až o 20 %. V případě zvýšených požadavků na tepelně izolační schopnosti obvodové konstrukce, například v pasivní výstavbě, je nutno zateplovat obvodový plášť kontaktním zateplovacím systémem.

Obr. 1-5: Rámová nosná konstrukce “Two by Four”, zdroj http://www.pk-projekt.cz

Obr. 1-6: Typická skladba obvodového pláště “Two by Four” s kontaktním zateplením

7

Materiály pro dřevostavby Výhody: • • • • •

Rychlá a technologicky jednoduchá montáž nosné konstrukce Nosné prvky jsou umístěny mimo kondenzační zónu (při použití zateplení z vnější strany) Ekonomicky výhodné řešení při použití rostlého řeziva Snadné opracování a spojování dřevěných prvků Rozšířená technologie – velké zkušenosti a znalosti realizačních firem

Nevýhody: • Nutnost provést zateplení při zvýšených požadavcích na tepelně izolační parametry • Rozměrové omezení nosných prvků – sloupků (obvyklý rozměr 180/60 mm) a tloušťky tepelné izolace vkládané mezi sloupky • Sloupky tvoří systematické tepelné mosty • Konstrukce je složena z mnoha vrstev

1.2.2 Dřevěné I-nosníky Moderními nosnými prvky, které lze využít pro výstavbu lehkých dřevěných skeletů, jsou prefabrikované dřevěné nosníky tvaru I. I-nosníky jsou konstruovány z pásnic a stojin. K výrobě pásnic se obvykle používá jehličnatého KVH řeziva spojovaného šípovými spoji. Umělé vysoušené řezivo strojově opracované má vysoký stupeň jakosti a zároveň zachovává vysoké pevnostní parametry. Na stojiny pak může být použita dřevovláknitá tvrdá deska s drážkovým spojem. Na stavebním trhu se můžeme setkat s nosníky, které mají pásnice vyrobeny z OSB desek. Jedním z největších dodavatelů konstrukčních systémů dřevostaveb z I nosníků je firma STEICO. Výrobky STEICO Joist a STEICO Wall jsou v této brožuře použity pro představení možností využití I dřevěných nosníků.

Obr. 1-7: Dřevěný I-nosník STEICO Joist, zdroj: steico.de

8

Vzdělávací materiály Tab. 1-2: Charakteristické pevnostní charakteristiky prvků STEICO Joist pro navrhování podle EC5

Tab. 1-2: Charakteristické pevnostní charakteristiky prvků STEICO Joist pro navrhování podle EC5

Obr. 1-8: Použití dřevěných I-nosníků STEICO Joist v konstrukci střechy, RD Kramolna. Výhody: • • • • • • •

Nízká hmotnost při vysoké únosnosti Variabilita tlouštěk prvků, 160 – 400 mm Prvky pro svislé i vodorovné konstrukce (STEICO Wall, Joist) U vodorovných prvků lze přenést velká rozpětí, až 8 m Eliminace tepelných mostů Možnost zesílení nosných prvků zdvojením Tvarová a objemová stálost

Nevýhody: • Štíhlé a subtilní prvky jsou náchylné na působení svislých a vodorovných sil s excentricitou • Náročnější řešení spojů, nutno spoje zesilovat příložkami, větší potřeba speciálních spojovacích prvků • Možný akustický most v případě, kdy je nosník přes celou tloušťku konstrukce (např. obvodová stěna) • V místě zesílení nosných prvků příložkami vznikají tepelné mosty

9

Materiály pro dřevostavby Tab. 1-3: Geometrické parametry vyráběných dřevěných I-nosníků STEICO

Tab. 1-3: Geometrické parametry vyráběných dřevěných I-nosníků STEICO

Obr. 1-9: Ukázka řešení technických detailů I-nosníky STEICO

1.2.3 Žebříkové nosníky Alternativou k plnostěnným dřevěným I-nosníkům jsou nosníky žebříkové. Skládají se ze svislých stojin a pásnic. Pásnice jsou obvykle z OSB desek. Pásnice nejsou plnostěnné, ale přerušené. Při výrobě

10

Vzdělávací materiály nosníků dochází k úspoře materiálu a eliminuje se tepelný most, který plnostěnná pásnice vytváří. Je však nutno podotknout, že tepelný most u plnostěnných pásnic je velmi malý. Stojiny jsou pak obvykle vyrobeny z masivního dřeva a to buď z hranolů 60x40 mm. V případě většího svislého zatížení nosníků mohu být hranoly i v jiných rozměrech, např. 80x80 mm. Žebříkové nosníky mají výhodu ve variabilitě rozměrů použitých prvků. Je také velmi jednoduché konstruovat nosníky pro velké tloušťky tepelné izolace (40 – 50 cm). Nosníky s přerušovanou pásnicí lze však využívat pouze pro svislé konstrukce a nikoli jako například vodorovné stropní trámy. Propojení pásnic a stojin je zajištěno hřebíky nebo vruty. V případě, že bude konstrukce s žebříkovými nosníky zateplena foukanou izolací, doplňují se nosníky perlinkou (Obr. 1-10). Ta zajistí rozdělení konstrukce na jednotlivé komory, které jdou zafoukat tepelnou izolací.

Obr. 1-10: Ukázka skladby obvodové stěny dřevostavby s žebříkovými LAG nosníky Výhody: • • • • • • •

Úspora řeziva (záleží jaký typ a profil nosníků využijete) Eliminace tepelných mostů Jednoduchá výroba nosníků Možnost aplikace foukané izolace z boku konstrukce (přes více komor) Variabilita průřezu sloupků nosníku (stojina z interiéru i exteriéru nemusí mít stejný profil) Přerušovaná pásnice usnadňuje vedení rozvodů ve stěnách Variabilita tlouštěk nosníků

11


Obr. 1-11: Žebříkový nosník LAG, stojina ze čtyř hranolů 60/40, pásnice z OSB desky tl. 15 mm Nevýhody: • Dřevo na straně exteriéru může být v kondenzační zóně • Použitím rostlého řeziva menších profilů pro stojiny může docházet ke kroucení, tvorbě trhlin, štípání stojin při montáži opláštění (možnost použít KVH) • Pracnost výroby u dvojitých žebříkových nosníků • Problematické vkládání tepelné izolace v místech pásnic • U dvojitých nosníků vychází styk oplášťujících desek mezi stojiny • Složitější řešení detailů, např. kotvení rámů oken, dveří • Většinou necertifikovaný systém, bez definovaných hodnot, např. REI

1.3 Lepené dřevo (LD) a lepené lamelové dřevo (LLD) – základní rozdělení Jednotlivé konstrukční systémy se velmi odlišují, ale jejich základním prvkem v moderních dřevostavbách jsou převážné lepené dřevěné prvky. Společným jmenovatelem je, že se jedná o sušené dřevo v rozmezí 8-15% vlhkosti. Nejčastěji se používá dřevina smrk. Dle ČSN EN 14 080:2013 Dřevěné konstrukce – Lepené lamelové dřevo a rostlé dřevo se produkty z lepeného dřeva dělí takto: • • • • •

Konstrukční dřevo nastavované zubovitým spojem (KVH – Konstruktionsvollholz) Lepené lamelové dřevo, lamely tl. max. 45mm (BSH – Brettschichtholz) Lepené dřevo mimo lamelového (DUO balken, TRIO balken) Složené (blokově lepené) lepené lamelové dřevo (block glued glulam) Křížem lepené řezivo – CLT (Cross laminated timber) označované též jako BSP – Brettsperrholz

Systém lepení LD, LLD: Použitá lepidla musí zajišťovat trvanlivé lepené spoje v lepených lamelových výrobcích během doby životnosti konstrukce pro požadovanou třídu použití podle EN 1995-1-1. Dále pak musí splňovat limity z hlediska uvolňování nebezpečných látek. Dá se říci, že nejvíce sledovanou oblastí je uvolňování

12

Vzdělávací materiály formaldehydu. Dle oblasti použití rozeznáváme třídy uvolňování formaldehydu dle EN 717-1 a jejich limity jsou uvedeny v následující tabulce.

Obr. 1-12: Třídy uvolňování formaldehydu dle EN 717-1 Na následujícím obrázku je možno vidět, jakým způsobem vznikne z rostlého dřeva lepené lamelové dřevo a v jakém principu jsou jednotlivé lamely poskládány a kde je proveden cinkovaný spoj.

Obr. 1-13: Znázornění provedení produktů lepeného dřeva včetně principu provedení zubovitého spoje (cinku) Popis: 1. Rostlé dřevo, 2. Možnosti použití, 3. KVH, 4. Lepené dřevo, 5. Duo balkem, 6. BSH, 7. Použití BSH např. pro vazníky, 8. Blokově lepené lamelové dřevo, 9. CLT , 10. CLT s velkým zubovitým spojem Povinností výrobců je provádět jak mechanické zkoušky, tak i ověřovat emise formaldehydu. V současné době jsou dovoleny tyto skupiny lepidel: • Fenolická a aminová lepidla (například MF, MUF, PRF, UF) • Jednosložková polyuretanová lepidla (PUR) vytvrzující vlivem vlhkosti • Emulzní polymerová izokyanátová lepidla (EPI) KVH, DUO, TRIO, BSH Použití těchto prvků je základem pro rámové a skeletové konstrukce různých typů a provedení. Používají se jak pro stěnové, tak pro stropní a střešní prvky. Výběr jejich použití je dán požadavky projektanta resp. statika z hlediska rozměrů, tvarové stálosti a statických vlastností, které jsou charakterizovány

13

Materiály pro dřevostavby pevnostními třídami dle EN 338. Nejčastěji se setkáme s požadavky např. C16, C24 pro KVH, DUO, TRIO. GL24h nebo GL28h se uvádí pro BSH hranoly apod. Lamely jsou vizuálně třízeny dle výskytu povolených vad dřeva a na základě toho zatřizovány do jednotlivých pevnostních tříd. Pro větší přehlednost uvádíme tabulky, kde jsou uvedeny základní parametry dle T-tříd. U BSH hranolů rozeznáváme kombinované lepené lamelové dřevo (např. označení GL24c), což znamená, že vnější, mezilehlé a vnitřní vrstvy mohou být z jiné třídy pevnosti lamel. Dále pak BSH z homogenního lepeného lamelového dřeva (např. označení GL24h), kde jsou všechny lamely ze stejné třídy pevnosti lamel. Tab. 1-4: Charakteristické vlastnosti pevnosti a tuhosti pro T-třídy v N/mm2 a hustoty v kg/m3 pro prkna nebo fošny pro lepené lamelové dřevo, ft,0,l,k charakteristická pevnost v tahu rovnoběžně s vlákny

Tab. 1-5: Skladba nosníku z homogenního lepeného lamelového dřeva a minimální hodnoty pro pevnost v ohybu zubovitých spojů v lamelách v N/mm2

Systémy pro stěnové konstrukce na bázi masivního dřeva A) CLT- křížem lepené řezivo B) Složené (blokově lepené) lepené lamelové dřevo (block glued glulam) C) Systémy z masivního dřeva bez lepení: –– Spojované kolíky z jednotlivých vrstev řeziva –– Spojované hřebíky z jednotlivých vrstev řeziva –– Spojované kolíky – křížem poskládané lamely (např. Thoma Holz) –– Šroubované panely – křížem poskládané lamely (např. Dekpanel) D) Složené průřezy – příčně lepené s mezerami (např. Lignotrend) E) Dřevěné modulové zásuvné systémy (např. Steko)

14

Vzdělávací materiály Systémy pro stropní a střešní konstrukce na bázi masivního dřeva A) Tyčovité systémy: trámový strop s použitím nosníků B) Dřevěné složené systémy –– Žebrové stropy (např. Novatop Element, Lignatur) –– Skříňové stropy C) Systémy z masivního dřeva –– CLT- křížem lepené řezivo –– Složené (blokově lepené) lepené lamelové dřevo (block glued glulam) D) Spřažené systémy- např. ze dřeva a betonu

Obr. 1-14: Ukázka Duo, Trio hranolů

Obr. 1-15: Ukázka BSH hranolů

Obr. 1-16: Ukázka KVH hranolů

Obr. 1-17: Ukázka CLT

1.3.1 Výrobci CLT a obdobných systémů V následující tabulce je uveden seznam výrobců konstrukčních systémů na bázi masivního dřeva. Rozsah a oblasti použití jsou natolik široké, že je v této publikaci nelze obsáhnout, a proto je uveden i odkaz na webové stránky, kde je možno se s těmito systémy podrobněji seznámit.

15

Materiály pro dřevostavby Tab. 1-6: Výrobci CLT a systémů na bázi masivního dřeva (AT,DE,CH,IT,CZ), zdroj: Holzkurier 10.14 výrobní kapacita (m3) Název www 2013 2014 lepení Max.formát (m) (plán) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Agrop Nova (Novatop) Binder Holz Dekpanel Eugen Decker Femada Haaslacher Norice Timber KLH Lignatur Lignotrend Mayr Melnhof Systemholz Merk Timber MHM-Massiv Holz Mauer Moser Holzbau Pius Schuler Schilliger holz Stephan Holz Stora Enso Timber Thoma Holz W.u.J. Derix X-lam Dolomiti

www.novatop-system.com

6000

6000

PUR,MU

2,95x12

www.binderholz.com https://dektrade.cz www.eugen-decker.de http://femadatimber.com/ http://www.hasslacher.at

80000 25000 30000

95000 - 25000 30000

PUR šroubované PUR _ MUF

1,25x24;3,5x22 3,5x12 3,3x16 _ 3,2x20

www.klh.cc www.lignatur.ch www.lignotrend.de www.mm-holz.com

78000 27000 50000

90000 27000 50000

PUR PUR PUR MUF

2,95x16,5 _ 0,625x18 3x16,5

www.merk.de www.massivholzmauer.de

29000 -

29000 -

MUF,PUR _

4,8x20 _

www.moser-holzbau.ch

5000

-

PUR

3,5x16

www.pius-schuler.ch www.schilliger.ch www.stephan-holz.de www.storaenso.com/clt

13000 6000 95000

- 13000 6000 105000

_ PUR PUR PUR

3x9 3,4x13,7 4x20 2,95x16

www.thoma.at www.derix.de www.xlamdolomiti.it

15000 8500 -

15000 10000 -

Bukové kolíky 3x8 MUF 3,5x18 PUR 3,5x13,5

1.3.2 Novatop – stavební systém z masivního lepeného dřeva (výrobce Agrop Nova a.s.) Pro příklad výrobků CLT a obdobných systému na bázi lepeného masivního dřeva bude použito portfolio výrobků firmy Agrop Nova a.s a stavebního systému Novatop. NOVATOP je ucelený stavební systém z velkoformátových panelů na bázi masivního, křížem lepeného dřeva (CLT). Jednotlivé prvky lze kombinovat s jinými konstrukcemi nejen na bázi dřeva, ale i betonu či oceli. Systém NOVATOP je vhodný pro výstavbu rodinných a bytových domů, administrativních budov, škol, sportovišť či velkých průmyslových hal. Efektivní řešení nabízí i v přístavbách a nadstavbách. Praxe úspěšně prověřila, že splňuje přísná kritéria pro stavění pasivních a energeticky šetrných staveb.

16

Vzdělávací materiály Zpracování: Všechny panely NOVATOP jsou zpracovány z lamel z masivního rostlého dřeva sušeného na 8% vlhkost. Vlhkost při expedici činí 10 % ± 3 %. Veškeré opracování se provádí na základě odsouhlasené výrobní dokumentace na CNC strojích, které pracují podle CAD dat. Manipulace/montáž: Vzhledem k vysokým hmotnostem jednotlivých panelů jsou k manipulaci vhodné jeřáby a speciální vozidla (vysokozdvižné vozíky). Vždy je nutné předem definovat maximální zdvihané zatížení a dosah. Opracované panely jsou expedovány přímo na místo montáže. Jednotlivé panely se usazují s pomocí jeřábu. Panely se spojují vruty do dřeva a spojování s ostatními konstrukcemi se provádí pomocí různých druhů stavebního kování. Certifikace: Natureplus, Evropské technické schválení (ETA), značení CE a všeobecné stavební osvědčení Zulassung. Používané jehličnaté řezivo je držitelem certifikátu PEFC a osvědčení ISPM. Výhody: • • • • • • • • • • •

Rychlá a přesná výstavba hrubé stavby díky velkoplošných panelům až 2,95x12m Variabilní systém nosných konstrukcí stěn Tvarově stálé panely s vysokou statickou únosností Minimalizace tepelných mostů Difúzně otevřená konstrukce bez fóliových parozábran Jednoduché a bezpečné skladby obvodových i vnitřních konstrukcí Vzduchotěsnost (vzduchová neprůvzdušnost) panelů je důležitá pro nízkoenergetické a pasivní stavby Dlouhý fázový posun, zejména v kombinaci s dřevovláknitými izolacemi Dobrá požární odolnost Možnost přípravy tras rozvodů přímo v panelech (elektroinstalace) Možnost přiznání panelů v interiéru (ponechání pohledového dřeva)

Nevýhody: • Nutnost manipulace jeřábem kvůli větší hmotnosti panelů • Nutnost zabezpečit vjezd na staveniště pro kamion • O něco vyšší cena v porovnání s jinými konstrukčními systémy Novatop systém se skládá z několika konstrukčních prvků: NOVATOP SOLID - Stěnové panely na bázi vrstveného masivního dřeva. NOVATOP ELEMENT - Duté žebrové prvky na bázi vícevrstvých masivních desek, které lze doplnit o izolace a instalace. NOVATOP OPEN - Panely s volitelným stupněm prefabrikace, které spojují výhody známého dimenzování hranolů a vícevrstvé desky. NOVATOP STATIC - Pětivrstvé masivní desky, pro konstrukce se zvýšenými statickými nároky, používá se převážně pro tenké přesahy střešních konstrukcí.

17

Materiály pro dřevostavby Na následujících obrázcích je možné vidět princip skladby panelů Novatop z křížem vrstveného dřeva.

Obr. 1-18: Schéma tří a pěti-vrstvé konstrukce

Obr. 1-19: Schéma šesti-vrstvé konstrukce

NOVATOP SOLID Použití: Stavební konstrukční prvek pro nosné i nenosné stěny, popř. stropy. Popis: Panely SOLID typu CLT (cross laminated timber) se vyrábí z jehličnatého řeziva sušeného na 10 % ± 3 %. Každá vrstva panelu je tvořena z lamel z rostlého smrkového dřeva. Tloušťka vrstev může být různá a určuje konečnou tloušťku panelu. Lamely středové vrstvy jsou lepeny podélně a délkově jsou napojovány natupo anebo mohou být průběžné. Jejich tloušťka je maximálně 42 mm. Vnější vrstvy se vyrábí z průběžných lamel o tloušťce 6 nebo 9 mm a šířce 93 až 143 mm. Na jedné desce je vždy stejná šířka povrchových lamel a jsou obrácené pravou stranou k povrchu. Podélné spoje lamel v každé vrstvě jsou slepeny mezi sebou. Použité lepidlo je vodovzdorné a lepení povrchových lamel odpovídá AW 100, případně D4 dle EN 204. Kvalita broušení odpovídá zrnitosti 100 (hrubší broušení na objednávku). Panely jsou díky podélně lepeným spárám vzduchotěsné již při tloušťce 62 mm. Tab.1-7: Tabulka hlavních parametrů Novatop Solid Požadavky: ETA 12/0079. Vstupní materiály jsou certifikovány Natureplus. Dřevina: Smrk Vlhkost: 10 % ± 3 % Kvality: Pohledová (odpovídá B) / Nepohledová (odpovídá C) Standard. formáty (mm): 6 000 x 2 500, 6 000 x 2 100, 5 000 x 2 500, 5 000 x 2 100 Max. 12 000 x 2 950 (Spojení jednotlivých panelů: podélným přeplátováním nebo s příložkou). Rozměrové tolerance dle Tolerance jmenovité šířky a délky: ± 2 mm EN13353 Přímost boků: ± 1 mm/m Pravoúhlost: ±1 mm/m Povrch: Broušeno – K 50, 100 Lepidlo Melaminové lepidlo dle EN 301, PU podle EN 15425 Emisní třída formaldehydu E1 podle EN 717-1 (max. 0,124 mg/m3) Koeficient sesychání a bobtnání α (%/%) 0,002 – 0,012 % Hustota cca 490 kg/m3 Reakce na oheň D-s2,d0 podle EN 13501-1 0,13 W/mK podle EN ISO 10456 Tepelná vodivost (λ) Měrná tepelná kapacita cp 1.600 J/kg.K podle EN ISO 10456

18


Faktor difúzního odporu (μ) Zvuková pohltivost Vzduchová neprůzvučnost (dB)

200/70 (suchý/vlhký) podle EN ISO 10456 250 – 500 Hz – 0,1 1000 – 2000 Hz – 0,3 R = 13 x log (ma) + 14 ma – plošná hmotnost kg/m2

Typy panelů: Pro nosné obvodové a vnitřní stěny: SOLID 62 mm (9p - 44q - 9p) – Tento typ panelu je vhodný pro obvodové nosné stěny u přízemních domů, dále na vnitřní nosné i nenosné stěny. SOLID 84 mm 2 x (9p - 24q - 9p) – Nejčastěji používaný panel pro obvodové nosné stěny 2-3 podlažních domů, nejvhodnější pro přiznání v interiéru (pohledová kvalita) při požární odolnosti REI 30. SOLID 124 mm 2 x (9p - 44q - 9p) – Stěnový panel pro vícepodlažní domy, popř. na stěny, které přenáší větší zatížení. Při pohledové kvalitě požární odolnost REI 45. Pro stropní konstrukce: SOLID 81 mm 3 x (9p - 9q - 9p) SOLID 84 mm 2 x (9p - 24q - 9p) SOLID 116 mm (9p - 9q - 9p/9p - 44q - 9p/9p - 9q - 9p)

Obr. 1-20: Konstrukční prvek Novatop Solid tloušťky 62, 84, 124 mm NOVATOP ELEMENT Použití: Stavební konstrukční prvek pro stropní a střešní konstrukce. Popis: NOVATOP ELEMENT – jsou velkoplošné žebrové panely vyrobené z vícevrstvých masivních smrkových desek, jedná se o stavební konstrukční prvek. Konstrukce elementu je tvořena nosnou spodní deskou, jejíž tloušťka je závislá na požadované požární odolnosti konstrukce (REI 30,45,60). Na 19

Materiály pro dřevostavby ni jsou nalepena příčná a podélná žebra, jejichž výška je závislá na požadované nosnosti elementu. Celá konstrukce je uzavřena horní deskou. Spojení desek a žeber se provádí lepením a lisováním za studena. Dutiny mezi žebry lze osazovat tepelnou a zvukovou izolací nebo v nich připravovat trasy pro rozvody. Elementy mohou být dodávány se spodní deskou v pohledové kvalitě, popř. opláštěné už ve výrobě vícevrstvou deskou z jedle bělokoré či akustickým panelem.

Obr. 1-21: Novatop Element Tab 1-8: Tabulka hlavních parametrů Novatop Element Požadavky ETA-11/0310 Dřeviny Smrk středoevropský Kvalita povrchu Nepohledová konstrukční (odpovídá C) Pohledová interiérová (odpovídá B) Velkoplošný formát Max 12.000 x 2.450 mm Standardní formáty (mm) Výšky: 160, 180, 200, 220, 240, 280, 300, 320, max. 400 Šířky: 1030, 2090, 2450, max 2.450 Délky: dle projektové dokumentace, standardně 6.000, max 12.000 (prodloužení cinkovaným spojem a vnitřním vyztužením) Rozměrové tolerance dle Tolerance jmenovité šířky a délky: ± 2 mm EN13353 Přímost boků: ± 1 mm/m Pravoúhlost: ±1 mm/m Povrch Broušeno - K 50, 100 Lepidlo Melaminové lepidlo dle EN 301, PU podle EN 15425 Emisní třída formaldehydu E1 podle EN 717-1 (max. 0,124 mg/m3) Vlhkost 10 % ± 3 % Měrná tepelná kapacita cp 1.600 J/kg.K dle EN ISO 10456 Koeficient sesychání a bobtnání α (%/%) 0,002 – 0,012 % Hustota (SWP) cca 490 kg/m3 Reakce na oheň D-s2,d0 podle EN 13501-1 Tepelná vodivost (λ) desek použi- 0,13 W/mK, při hustotě 490 kg/m3 podle EN ISO 10456 tých pro výrobu Faktor difúzního odporu (μ pro 200/70 (suchý/vlhký) podle EN ISO 10456 SWP)

20

Vzdělávací materiály NOVATOP OPEN Použití: Stavební konstrukční prvek pro stropní a střešní konstrukce i stěny.

Obr. 1-22: Schéma konstrukčního prvku Novatop Open Popis: NOVATOP OPEN je tvořen nosnou spodní vícevrstvou deskou z masivního dřeva (SWP – Solid wood panel), na kterou jsou nalepeny hranoly plnící nosnou funkci (KVH, DUO, TRIO, BSH, I-nosníky) v základní osové vzdálenosti 625 mm. K vyztužení po obvodu a kolem stavebních otvorů se vkládají příčná ztužující žebra. Dimenze a rozestupy hranolů lze upravovat dle požadavků projektu. Spojení desek a žeber se provádí lepením a lisováním za studena. Dutiny mezi hranoly je možné osazovat tepelnou izolací. OPEN element je možné uzavřít dalším plošným materiálem – difúzně otevřeným (např. sádrovláknité desky, DHF, DFP, apod.). Elementy OPEN mohou být dodávány se spodní deskou v pohledové kvalitě, popř. opláštěné už ve výrobě vícevrstvou deskou. Tab. 1-9: Tabulka hlavních parametrů prvku Novatop Open Dřeviny Smrk středoevropský Kvalita povrchu (SWP) Nepohledová konstrukční (odpovídá C) Pohledová interiérová (odpovídá B) Velkoplošný formát Stropní a střešní konstrukce: 12.000 x 2.450 mm (SWP s cinkovaným spojem) Stěnové konstrukce: 12.000 x 2.950 mm Standardní formáty (mm) Tloušťka SWP : 27 mm (9/9/9), 19 mm (6/7/6). Celková výška: 227 mm, 247 mm, 267 mm a jiné Šířka: 1030, 2090, 2450, max. 2.450 mm Délka: dle projektové dokumentace, standardně 6.000, max. 12.000 mm Rozměry KVH (DUO, TRIO, BSH, I-nosníky): 200/60; 220/60; 240/60 mm a jiné Rozměrové tolerance dle Tolerance jmenovité šířky a délky: ± 2 mm EN13353 Přímost boků: ± 1 mm/m Pravoúhlost: ±1 mm/m Lepidlo Melaminové lepidlo dle EN 301, PU podle EN 15425 Emisní třída formaldehydu E1 podle EN 717-1 (max. 0,124 mg/m3) Vlhkost (SWP) 10 % ± 3 % Koeficient sesychání a bobtnání α (%/%) 0,002 – 0,012 % (SWP)

21


Hustota (SWP) Reakce na oheň (SWP) Tepelná vodivost (SWP) λ Měrná tepelná kapacita cp Faktor difúzního odporu (SWP) μ Zvuková pohltivost (SWP) Vzduchová neprůzvučnost (SWP) dB

cca 490 kg/m3 D-s2,d0 podle EN 13501-1 0,13 W/mK, při hustotě 490 kg/m3 podle EN ISO 10456 1.600 J/kg.K dle EN ISO 10456 200/70 (suchý/vlhký) podle EN ISO 10456 250 – 500 Hz – 0,1 1000 – 2000 Hz – 0,3 R = 13 x log (ma) + 14 ma – plošná hmotnost kg/m2

NOVATOP STATIC Použití: Stavební konstrukční prvek pro konstrukce se zvýšenými statickými nároky zejména pro tenké střešní přesahy. Popis: Panely STATIC se vyrábí z jehličnatého řeziva sušeného na 10 % ± 3 %. Každá vrstva desky je tvořena lamelami z masivního rostlého dřeva. Pětivrstvá deska má dvě rovnoběžné povrchové vrstvy z každé strany a jednu středovou vrstvu s kolmým průběhem vláken k průběhu vláken povrchových vrstev. Tloušťka vrstev může být různá a určuje konečnou tloušťku desky. Lamely středové vrstvy jsou lepeny podélně a délkově jsou napojovány natupo anebo mohou být průběžné. Jejich tloušťka je maximálně 42 mm. Vnější vrstvy se vyrábí z průběžných lamel o tloušťce 6 nebo 9 mm a šířce 93 až 143 mm. Na jedné desce je vždy stejná šířka povrchových lamel a jsou obrácené pravou stranou k povrchu. Podélné spoje lamel v každé vrstvě jsou slepeny mezi sebou. Použité lepidlo je vodovzdorné a lepení povrchových lamel odpovídá AW 100, případně D4 dle EN 204. Kvalita broušení odpovídá zrnitosti 100 (hrubší broušení na objednávku). Tab. 1-10: Tabulka hlavních parametrů prvku Novatop Static Požadavky EN13353, EN13986, CE Provozní třídy SWP/1, SWP/2 podle EN 13353 Dřeviny Smrk středoevropský Kvalita povrchu Nepohledová konstrukční (odpovídá C) Pohledová interiérová (odpovídá B) Velkoplošný formát 12.000 x 2.500 (Spojení cinkovaným spojem) Standardní formáty (mm) NOVATOP STATIC L (podélný NOVATOP STATIC Q (příčný směr směr vláken) vláken) Délky: 2.500, 5.000, 6.000 Délky: 4.950 (s cinkovaným spojem) Šířky: 1.040, 1.250, 2.100, 2.500 Šířky: 2.500 Tloušťky: 45, 60 Tloušťky: 45, 60 Rozměrové tolerance dle EN13353 Povrch Lepení Lepidlo Emisní třída formaldehydu Vlhkost

22

Tolerance jmenovité šířky a délky: ± 2 mm Přímost boků: ± 1 mm/m Pravoúhlost: ±1 mm/m Broušeno – K 50, 100 AW100 podle DIN 68705, SWP/3 podle EN 13354 Melaminové lepidlo E1 podle EN 717-1 (max. 0,124 mg/m3) 10 % ± 3 %


Koeficient sesychání a bobtnání Hustota Reakce na oheň Tepelná vodivost (λ) Měrná tepelná kapacita cp Faktor difúzního odporu (μ) Zvuková pohltivost Vzduchová neprůzvučnost (dB)

α (%/%) 0,002 – 0,012 % cca 490 kg/m3 D-s2,d0 podle EN 13501-1 0,13 W/mK podle EN ISO 10456 1.600 J/kg.K podle EN ISO 10456 200/70 (suchý/vlhký) podle EN ISO 10456 250 – 500 Hz – 0,1 1000 – 2000 Hz – 0,3 R = 13 x log (ma) + 14 ma – plošná hmotnost kg/m2

1.3.3 Specifika zabudování do konstrukce systému Novatop, oblasti použití Celý dům je jedna velká stavebnice. Masivní velkoformátové panely NOVATOP se vyrábí na míru v přesných formátech, s vybraným opracováním spojů, s otvory pro okna a dveře a s dalšími individuálními úpravami jako příprava tras pro rozvody či doplnění tepelné a zvukové izolace. Tyto hotové panely jsou expedovány přímo na staveniště, kde se z nich za pomoci jeřábu sestaví během několika hodin celý objekt. Stavět lze přímo z kamionu bez další meziskladovací manipulace anebo se balíky nejprve složí z kamionu a až následné se provádí montáž. Konstrukce domu se staví na připravenou a odizolovanou základovou desku, k ní se panely připevňují pomocí L profilů. Panely se spojují vruty do dřeva a spojování s ostatními konstrukcemi se provádí pomocí různých druhů stavebního kování. Hrubou stavbu rodinného domu je možno postavit za 1-3 dny dle složitosti konstrukce. Na obvodové stěny se z vnějšku aplikuje tepelná izolace, konečnou vnější úpravou může být libovolný fasádní systém na bázi systémové fasádní omítky nebo provětrávané zavěšené dřevěné fasády, na střeše jakákoli střešní krytina. Výplně otvorů (okna a dveře) volíte dle požadavků a nároků stavby. V interiéru lze panely NOVATOP ponechat v pohledové kvalitě masivního smrkového dřeva anebo opatřit vrstvou sádrovláknité či sádrokartonové desky, která se pak může libovolně upravit omítkou, obkladem či tapetou. Rozvody a instalace jsou vedeny za vnitřním opláštěním, v případě pohledové kvality jsou již ve výrobě zafrézovány uvnitř komponentů.

23


Obr. 1-23: Ukázky z realizací staveb ze sytému NOVATOP v ČR, Itálii, Francii Tab. 1-11: Porovnání „klasického“ CLT řeziva a systému Novatopu

CLT

Novatop

Vlhkost dřeva při sušení

12%

8%

Typ řeziva pro vnější vrstvy

Lepení ve spárách

Použití na stropy

12-45mm

dle výrobce, častější výskyt prasklin při nízké relativní vzdušné vlhkosti

boční řezivo

dle výrobce, někteří ano, někteří ne

vhodné díky tlustší tahové a tlakové lamele

9-44mm

B kvalita bez prasklin díky systému lepení a sušení

středové řezivo

ano

pro tento typ použití je lépe N.Element oproti N.Solid

Tlouštky lamel

Pohledovost

Statická únosnost

1.4 Porovnání jednotlivých materiálů/prvků, možností využití v konstrukcích včetně jejich výhod a nevýhod V tabulce Tab. 1-12 jsou uvedeny srovnávací kritéria vybraných konstrukčních prvků a materiálů využívaných v nosných konstrukcích dřevostaveb. Srovnávací tabulka by měla napomoci najít optimální konstrukční prvek pro danou stavbu či konstrukci. Porovnávací kritéria byla stanovena tak, aby bylo možno porovnat i rozdílné konstrukční prvky či materiály. Vysvětlivky porovnávacích kritérií jsou uvedeny pod tabulkou.

24

Vzdělávací materiály Tab. 1-12: Porovnání materiálů pro dřevostavby z hlediska jejich parametrů a použití1234

Vlhkost

1

Tvarová stálost2

Pohledovost

3

Statická únosnost

Rychlost použití na stavbě

Možnost manipulace

Vzduchotěsnost vzduchová neprůvzdušnost4

Rostlé řezivo

_

KVH

_

Duo,Trio

_

BSH

-

_

I - nosníky

-

_

Cena

LVL SIP panely

-

CLT Novatop

SEZNAM POUŽITÉ Literatury [1]

ČSN EN 301 Fenolická a aminová lepidla pro nosné dřevěné konstrukce – Klasifikace a technické požadavky.

[2]

ČSN EN 338 Konstrukční dřevo – Třídy pevnosti.

[3]

ČSN EN 408 Dřevěné konstrukce – Konstrukční dřevo a lepené lamelové dřevo – Stanovení některých fyzikálních a mechanických vlastností.

[4]

ČSN EN 1194 Dřevěné konstrukce – Lepené lamelové dřevo – Třídy pevnosti a stanovení charakteristických hodnot.

[5]

ČSN EN 14 080:2013 Dřevěné konstrukce – Lepené lamelové dřevo a rostlé dřevo.

[6]

Jiří Vaverka, Zdeňka Havířová, Miroslav Jindrák a kol., Dřevostavby pro bydlení, 2008, ISBN 97880-247-2205-4.

[7]

Josef Kolb, Dřevostavby (Systémy nosných konstrukcí, obvodové pláště), 2011, ISBN 978-80247-4071-3.

[8]

Kolektiv autorů, Holzkurier 10.14, 6.3.2014.

1 2 3 4

Vlhkost dřeva (absolutní) po vysušení : bývá v rozmezí 8-15% Tvarová stálost: stálost materiálů při změnách teplot a vlhkosti Pohledovost: možnost ponechat materiály přiznané v interiéru bez dalších úprav Schopnost vytvořit vzduchotěsný plášť bez dodatečných vzduchotěsných vrstev 25

Materiály pro dřevostavby [9]

EN 16351:2011 Timber structures, Cross laminated timber, Requirements, 2011.

[10]

www.novatop-system.cz.

[11]

Chybík, Josef. Přírodní Stavební Materiály 1. vyd. Praha: Grada, 2009.

[12]

www.envimat.cz

26


2

DESKOVÉ MATERIÁLY V DŘEVOSTAVBÁCH Jiří PROVÁZEK, Martin GLOS

Požární odolnost, tuhost konstrukce, paronepropustnost, vzduchotěsnost, odolnost proti vlhkosti, to jsou jen některé z mnoha funkcí, které v dřevostavbách plní deskové materiály. Svou funkcí doplňují nosnou konstrukci a zajišťují ty vlastnosti, které nosná konstrukce sama plnit nemůže. Jsou tedy nedílnou součástí moderních dřevostaveb. Výrobci nabízejí mnoho různých typů deskových materiálů. Na trhu jsou standardní materiály jako je například bílá sádrokartonová deska, nebo OSB deska. Dnes můžeme v dřevostavbách využívat ale také celou řadu speciálních deskových materiálů. Patří sem například protipožární, akustické desky, desky s vysokým difuzním odporem a desky odolné proti vlhkosti. Deskové materiály se také dělí podle mechanické odolnosti na nosné - konstrukční a nenosné. Materiály, ze kterých se desky vyrábějí, můžeme rozdělit na několik typů. Desky na bázi dřeva, desky na bázi sádry a desky na bázi cementu. K deskám na bázi sádry a cementu výrobci přidávají další příměsi pro zlepšení jednotlivých parametrů. Vznikají tak desky cementotřískové, sádrovláknité, štěpkocementové, apod. Netradičním deskovým materiálem jsou například prvky z lisované slámy – Ekopanely. Různorodost a variabilita deskových materiálů umožňuje vytvářet konstrukce s přesně danými parametry ovšem za cenu vyšších požadavků na znalosti těch, kteří dřevostavby navrhují a staví. Zejména od projektantů se očekává, že budou mít v deskových materiálech přehled a budou vědět, pro jakou konstrukci zvolit vhodný a optimální výrobek. U realizačních firem by pak mělo být samozřejmostí, že umí s daným materiálem pracovat. Vědí jak jej správně zabudovat do konstrukce, jak a čím jej kotvit. Tato kapitola se zaměřuje na deskové materiály na bázi cementu a sádry. Jejich použití v budovách je velmi časté a obvyklé. Informovanost o tom, že existuje mnoho druhů a typů však není na příliš vysoké úrovni. Pokud ale projektanti chtějí navrhovat konstrukce se specifickými vlastnostmi, musí vědět, kam který typ desek použít. Už si opravdu nevystačíme se rčením, „sádroš je přece sádroš“.

2.1 Základní sádrokartonové desky na nenosné konstrukce Sádrokartonové desky jsou základní součástí interiérových nenosných konstrukcí. Jsou vyrobeny ze sádry a speciálního vysokopevnostního kartonu. Vyrábí se v základní kvalitě a v úpravách do vlhka nebo za účelem dosažení vyšší požární odolnosti konstrukce. Všechny sádrokartonové desky RIGIPS jsou hygienicky nezávadné a nehořlavé. Jejich použití v interiérech urychluje výstavbu díky absenci mokrých procesů. Úsporu přináší i jejich nízká hmotnost. Zvyšují také kvalitu bydlení, protože regulují vlhkost v interiéru. Běžné sádrokartonové konstrukce nejsou určeny do nosných konstrukcí a nejsou vhodné k používání do exteriéru!

2.1.1 Sortiment sádrokartonových desek Sádrokartonová deska stavební – RB (A), šedý lícový karton, modrý potisk na hraně desky • Použití ve všech interiérech (i nevytápěných) • Maximální užitné zatížení teplem na povrchu desky 45 °C • Pro vzdušnou vlhkost interiéru při 20 °C až 60 % Sádrokartonová deska impregnovaná – RBI (H2), zelený lícový karton, modrý potisk na hraně desky • Použití v interiérech s vyšší vzdušnou vlhkostí (např. koupelna) • Maximální dlouhodobé zatížení teplem na povrchu desky 45 °C

27

Materiály pro dřevostavby • Pro vzdušnou vlhkost interiéru při 20 °C až 75 % Sádrokartonová deska protipožární – RF (DF), růžový lícový karton, červený potisk na hraně desky • Použití v interiérech za účelem dosažení vyšší požární odolnosti budovaných konstrukcí • Maximální dlouhodobé zatížení teplem na povrchu desky zůstává 45 °C • Pro vzdušnou vlhkost interiéru při 20 °C až 60 % Sádrokartonová modrá akustická protipožární deska– MA (DF), modrý lícový karton, červený potisk na hraně desky • Použití v interiérech za účelem dosažení vyšších akustických vlastností a vyšší požární odolnosti budovaných konstrukcí • Maximální dlouhodobé zatížení teplem na povrchu desky zůstává 45 °C • Pro vzdušnou vlhkost interiéru při 20 °C až 60%

Obr. 2-1: Ukázka sortimentu sádrokartónových desek Rigips, zdroj: www.rigips.cz

2.1.2 Rozměry sádrokartonových desek Tloušťky sádrokartonových desek: Základním kamenem sortimentu jsou SDK desky tloušťky 12,5 mm. S ohledem na docílení optimálních skladeb požárně odolných konstrukcí je tato tloušťka doplněna deskou tloušťky 15 mm. Tloušťky 12,5 a 15 mm se proto někdy nazývají jako systémové tloušťky desek. Vedle těchto jsou k dispozici ještě další standardní tloušťky – 6, 10, 18, 20 a 25 mm. Plošné rozměry sádrokartonových desek: Standardní šířka sádrokartonových desek je 1250 mm, alternativní šířka desek je 1200 mm. Doplňkový sortiment tvoří desky poloviční šířky – 600 resp. 625 mm.

28

Vzdělávací materiály Základní délka desek je 2000 mm, ostatní standardní délky jsou 2500, 2600, 2750 a 3000 mm – tyto délky jsou však k dispozici zejména u základního typu – stavební desky. Na zakázku je možné vyrobit desky v jakékoliv délce v intervalu od 1600 do 3200 mm. (To platí pro všechny desky vyráběné v závodě v Horních Počaplech) Tab. 2-2: Stavebně technické vlastnosti stavebních sádrokartonových desek Rigips tl. 12,5 mm Vlastnost Jednotka Tloušťka mm 12,5 Šířka mm 1250 (1200) 2 9 Plošná hmotnost desky kg/m 3 740 Hustota kg/m Reakce na oheň dle ČSN EN 13501-1 A2-s1, d0 W/mK 0,21 Tepelná vodivost λ dle ČSN EN 12664 Měrná tepelná kapacita C kJ/(kg*K) 0,96 Tvrdost dle ( Brinell) HB 10 - 18 Součinitel délkové roztažnosti při změně vlhkosti na % 5-8 x 10-6 relat. vlhkosti Součinitel délkové roztažnosti při změně teploty na o K 1,3-2x10-6 Vyrovnaná vlhkost při 20°C a 65% RH % 0,5 Faktor difuzního odporu μ 6-10 Ekvivalentní dufúzní tloušťka Sd m 0,125 Charakteristické hodnoty: Pevnost - Tah v rovině desky - podélně MPa 1,8 – 2,5 Pevnost - Tah v rovině desky - příčně MPa 1 – 1,2 Pevnost - Tlak v rovině desky - podélně MPa 5,0 – 10,0 Pevnost - Tlak v rovině desky - příčně MPa 5,0 – 10,0 Pevnost - Smyk v rovině desky - podélně MPa 2,5 – 4,0 Pevnost - Smyk v rovině desky - příčně MPa 3,0 – 4,5 Modul pružnosti v tahu za ohybu - podélně MPa 2500 Modul pružnosti v tahu za ohybu - příčně MPa 2000

2.2 Konstrukční sádrokartonové desky Sádrokartonové konstrukční desky, které k tradičním výhodám klasického sádrokartonu přidaly překvapivé vlastnosti. Cílené změny v receptuře přípravy sádrového jádra a speciálního kartonu přidaly této desce vysokou pevnost, houževnatost a únosnost a zlepšily její chování ve vlhkém prostředí. Výsledná kombinace inovačních zásahů posunula využití tohoto sádrokartonu do oblasti, kam dosud dosáhly pouze homogenní materiály. Zástupcem konstrukčních SDK desek je například deska RigiStabil firmy Rigips. Konstrukční sádrokartonovou desku RigiStabil je tedy nyní již možné použít i na nosné konstrukce dřevostaveb.

29


2.2.1 Sortiment konstrukčních desek RigiStabil Sádrokartonová konstrukční deska - RigiStabil (DFRIEH2) – dle ČSN EN 520 • • • • • • •

Typ D = s kontrolovanou objemovou hmotností Typ F = se zvýšenou pevností jádra při vysokých teplotách Typ R = se zvýšenou pevností Typ I = tvrdost povrchu Typ E = jako plášťové desky pro vnější stěny Typ H2 = se sníženou absorpcí vody Nahradí růžovou protipožární sádrokartonovou desku i zelenou do vlhkých prostor

Obr. 2-2: Schéma výroby sádrokartonových desek (vč. konstrukčních desek RigiStabil) Složení sádrokartonových konstrukčních desek RigiStabil: • • • •

30

Sádra Papír Speciální skelné vlákno Voda


Obr. 2-3: Označení konstrukční desky RigiStabil na výrobku Konstrukční desky RigiStabil se vyrábějí ve dvou provedeních podle typu podélných hran. S hranou PRO a hranou VK. Hrana PRO: • • • • • •

Tloušťka – 12,5 mm Šířka – 1250 mm Délka – 2000; 2650; 2750 mm Tloušťka – 15 mm Šířka – 1250 mm Délka – 2750 mm

Hrana VK: • Tloušťka – 12,5 mm • Šířka – 1250 mm • Délka – 1800; 2200 mm

2.3 Sádrovláknité desky Sádrovláknité desky (např. Rigidur, Fermacell) se vyrábí ze sádry, papírových vláken, vody a minerálních přísad. Desky jsou určeny pro univerzální použiti jako stavební, protipožární i impregnované. Výrobní sortiment sádrovláknitých desek zahrnuje ucelenou řadu desek pro suchou výstavbu konstrukci příček, podhledů, nosných stěn dřevostaveb a difuzních konstrukci a také dílce pro suché podlahy. Složení sádrovláknitých desek: • sádra • papírová vlákna (jako výztuž) • voda Vlastnosti sádrovláknitých desek • • • • • • •

hygienická nezávadnost výborná hladkost povrchu nízká hmotnost a vhodné formáty desek vysoká stabilita díky vloženým papírovým vláknům nehořlavý materiál vysoké požární odolnosti systémů Rigidur jednoduché zpracování nářadím používaným i pro sádrokartony a speciálním nářadím (sponkovačka, kotoučová pila s vodící lištou) • snadná povrchová úprava

31


2.3.1 Vlastnosti sádrovláknitých a konstrukčních sádrokartonových desek Tab. 2-1: Stavebně technické vlastnosti desek Rigidur a RigiStabil Rigidur 12,5 15 Vlastnost Jednotka Tloušťka mm 12,5 15 Šířka mm 1249 1249 2 16 19 Plošná hmotnost desky kg/m 3 1200 1200 Hustota kg/m Reakce na oheň dle ČSN EN 13501-1 A2-s1, d0 A2-s1, d0 (A1) (A1) W/mK 0,202 0,202 Tepelná vodivost λ dle ČSN EN 12664 Měrná tepelná kapacita C kJ/(kg*K) 1,1 1,1 Tvrdost povrchu desky dle ČSN EN mm NA NA 520 Tvrdost dle ČSN EN 13279-2 MPa > 35 > 35 Součinitel délkové roztažnosti při 15x10-6 15x10-6 změně vlhkosti Součinitel délkové roztažnosti při 15x10-6 15x10-6 změně teploty Vyrovnaná vlhkost při 20oC a 65% RH % 1 1 Faktor difuzního odporu μ > 40 > 40 Ekvivalentní dufúzní tloušťka Sd m 0,24 0,29 Absorpce vody % < 10 < 10 Obsah krystalicky vázané vody % > 15 > 15 Charakteristické hodnoty: Pevnost - Ohyb kolmo na rovinu desMPa 5,5 5,0 ky - ve směru podélném Pevnost - Ohyb kolmo na rovinu desMPa 4,5 4,3 ky - ve směru příčném Pevnost - Tah v rovině desky - podélMPa 2,2 2,0 ně Pevnost - Tah v rovině desky - příčně Pevnost - Tlak v rovině desky - poMPa 9,0 7,2 délně Pevnost - Tlak v rovině desky - příčně Pevnost - Smyk v rovině desky - poMPa 2,3 2,3 délně Pevnost - Smyk v rovině desky - příč ně Modul přetvárnosti: Ohyb - kolmo na MPa 4500 4500 rovinu desky - podélně Modul přetvárnosti: Ohyb - kolmo na rovinu desky - příčně

32

RigiStabil 12,5 15 12,5 15 1250 1250 11,5 13,8 840 840 A2-s1, d0

A2-s1, d0

0,142 0,96

0,142 0,96

15

15

>6

>6

8x10-6

8x10-6

2x10-5

2x10-5

0,5 > 12 0,16 < 10 > 17

0,5 >12 0,19 < 10 > 17

7,5

9,93

4,8

4,94

4,0

2,74

1,8

0,98

9,3

9,02

8,4

7,39

2,3

2,29

2,9

2,32

3100

4260

2600

3690


Rigidur Vlastnost Jednotka Modul přetvárnosti: Ohyb - v rovině MPa desky - podélně Modul přetvárnosti: Ohyb - v rovině desky - příčně Modul přetvárnosti: Tah - v rovině MPa desky - podélně Modul přetvárnosti: Tah - v rovině desky - příčně Modul přetvárnosti: Tlak - v rovině MPa desky - podélně Modul přetvárnosti: Tlak - v rovině desky - příčně Modul přetvárnosti: Smyk - v rovině MPa desky - podélně Modul přetvárnosti: Smyk - v rovině MPa desky - příčně Smyková únosnost fvkd ocelových sponek HAUBOLD KG 700, Ø 1,53 N mm Smyková únosnost fvkd ocelových sponek HAUBOLD HD 7900, Ø 1,80 N mm Smyková únosnost fvkd ocelových hřeN bíků Duo-Fast Coil Nail, Ø 2,10 mm Smyková únosnost fvkd ocelových hřeN bíků Duo-Fast Coil Nail, Ø 2,50 mm Smyková únosnost fvkd ocelových hřeN bíků Duo-Fast Coil Nail, Ø 2,70 mm

RigiStabil 12,5 15

12,5

15

3500

3500

-

-

-

-

-

-

4500

2500

4400

5180

-

-

3500

4260

4500

3500

4900

4920

-

-

4300

4600

1300

1300

1600

1120

-

-

1600

1110

-

-

734

836

-

-

924

938

-

-

691

-

-

-

852

988

-

-

-

1027

Využití sádrovláknitých desek ve stavebnictví: • Konstrukce vnitřních stěn Konstrukce ze sádrovláknitých desek, využívají všechny výhody systémů suché výstavby. Desky se používají na konstrukce, od kterých se očekává vyšší odolnost proti působení vody, požáru nebo mechanickému poškození než od konstrukcí ze sádrokartonových desek • Konstrukce vnějších stěn Sádrovláknité desky se s úspěchem používají jako konstrukční desky odvětraných fasád, obkladové desky vnějšího pláště dřevostaveb a v neposlední řadě jako obklad konstrukcí střechy s požadavkem na požární odolnost. U všech těchto použití se využívají výborné fyzikální vlastnosti, jejich vysoká mechanická pevnost, impregnace a snadná zpracovatelnost.

33


2.3.2 Sortiment sádrovláknitých desek Rigidur firmy Rigips Velkoformátové sádrovláknité desky Rigidur • Tloušťka 10;12,5;15;18 • Šířka 1245 a 1249 mm • Standardní délka 2000; 2500; 2750; 3000 mm Maloformátové sádrovláknité desky Rigidur • Tloušťka 10; 12,5; 15 mm • Formát 1000 x 1500 mm Sádrovláknité desky Rigidur Hsd • Rozměry desek 1249 x 2000; 2750 mm • Konstrukční deska pro difuzně otevřené konstrukce Rigidur XXL až 2,5 x 6 m • Pouze pro paneláž

Obr. 2-4: Schéma výroby sádrovláknitých desek

34


2.4 Speciální sádrové desky 2.4.1 Speciální sádrová deska Glasroc H V případě expozice s extrémní vlhkostí (např. prostory veřejných bazénů) je k použití určena speciální sádrová deska vyztužena skelným vláknem, jejichž povrch je potažen speciálním skelným rounem. Barva této desky je světle modrá, barva popisu na hraně desky tmavošedá. Tato deska je vyráběna v souladu s normou ČSN EN 15283. • Nasákavost H1 (max. 5 %) • Reakce na oheň je A1. • Použití vhodné v interiérech s maximální vzdušnou vlhkostí (při teplotě do 30º C přes 90% relativní vlhkosti), tato expozice odpovídá kategorii C dle ČSN EN 13964.

2.4.2 Speciální sádrové desky Glasroc F Riflex a Ridurit Deska Riflex slouží k opláštění zakřivených povrchů příček, předstěn a obloukových podhledů. Tloušťka desky je 6 a 10 mm. • Možno použít pro radius min. 600 mm – při opláštění ze strany uvnitř oblouku • Možno použít pro radius min. 1000 mm – při opláštění ze strany vně oblouku Deska Ridurit slouží jako opláštění požárních obkladů ocelových nosníků, resp. opláštění požárních šachtových stěn. Výhodou těchto desek je, že lze připevňovat desky navzájem bez nutnosti jakékoliv podkonstrukce. Sortiment tvoří desky šíře 15, 20 a 25 mm.

Obr. 2-5: Použití Glasroc F Riflex a Ridurit

2.4.3 Stavební deska RB(A) ActivÁir Je stejné kvality jako deska stavební – typ A, barva lícového kartonu desky čistě bílá, barva popisu na hraně desky – modrá nebo tmavošedá. Tato deska je schopna díky unikátní přísadě na sebe vázat volný formaldehyd, je schopna po dobu 50 let snížit hladinu formaldehydu až o 70% [4]. Stavební deska RB(A) ActivÁir - unikátní technologie pro rozklad emisí formaldehydu, který je obsažen např.: v nátěrech, nábytku, kobercích, atd. Tato patentovaná technologie dokáže snížit během několika dní koncentraci formaldehydu v místnosti o více jak 70 % a to po dobu delší než 50 let. Zcela bezpečná technologie nemění ostatní vlastnosti desky. • Použití všude tam, kde jsou kladeny vyšší nároky na zdravé prostředí (provozy mateřských škol, nemocnic,…) • Vhodné v interiérech s vyšším výskytem formaldehydu (nábytek, koberce, některé stavební materiály) 35


Obr. 2-6: Deska RB(A) ActivÁir a způsob fungování technoloie ActivÁir [4]

2.4.4 Sádrové desky s vysokým difuzním odporem Zejména u difuzně otevřených obvodových konstrukcí se s výhodou dají použít parobrzdné desky (např. Rigidur Hsd,Fermacell Vapor). Ty mají několikanásobnou hodnotu difuzního odporu μ než jiné desky na bázi sádry. Při tloušťce 15 mm může deska dosahuje hodnotu ekvivalentní difuzní tloušťky sd > 3 m [5]. Parobrzdné desky se ve stavbách umisťují ze strany interiéru a při zabudování bychom měli zajistit minimalizovat perforace desek. Parobrzdnou funci mohou také plnit některé typy OSB desek, sádrové desky jsou však výhodnější z hlediska požární odolnosti konstrukce.

2.5 Desky pojené cementem V současné době se na stavebním trhu vyskytují „cementové“ deskové materiály několika výrobců a jejich příspěvek ke kvalitativní úrovni aplikací v dřevostavbách je nezpochybnitelný. Cement je materiálem, který v součinnosti s různými plnivy vytváří výrobky s vysokou odolností a zatížitelností. Nejčastěji používanými cementovými deskami, dle plniv jsou: • cementotřískové desky • vláknocementové desky

2.5.1 Cementotřískové desky Cementotřískové desky se skládají z cementu, hydratačních přísad a dřevěných třísek. Desky se pro různé aplikace vyrábějí v tloušťkách 8 až 40mm. Nejvýznamnějším zástupcem kategorie je deska CETRIS®. Nejčetnější oblasti užití desek CETRIS® jsou podlahové, protipožární a fasádní aplikace.

2.5.2 Vláknocementové desky Vláknocementové desky jsou směsí cementu, celulózy, umělých vláken (PVA), organických vláken a plniv. Desky se vyrábějí nejčastěji v tloušťkách od 3 do 20mm. V této kategorii jsou nejznámější značky CEMBRIT A CEMVIN. Vláknocementové desky se nejčastěji používají jako fasádní obklad, či střešní krytina. Na trhu krom výše uvedených druhů cementových desek ještě existují tzv. lehké betonové desky s výstužnou mřížkou (sklovláknitá tkanina). Všechny uvedené materiály jsou nehořlavé s vysokou pevností, mrazuvzdorností, rezistencí proti povětrnostním vlivům, vodě, plísním a houbám. Jejich multifunkčnost je patrná z tabulky Tab. 2-3.

36

Vzdělávací materiály Tab. 2-3: Rozsah užití cementových desek Aplikace Podlahy Fasády Stěny Podhledy Protipožární aplikace Střešní krytina Ztracené bednění Zahradní nábytek Hobby užití

Cementotřískové ano ano ano ano ano ne ano ano ano

Vláknocementové ano ano ano ano ano ano ano ano ano

Desky na bázi cementu jsou konstrukčním deskovým materiálem mimořádných vlastností. Jsou užívány v interiéru i exteriéru a nacházejí uplatnění při řešení zejména podlahových a stěnových systémů, odvětraných fasád a protipožárních aplikací. Vláknocementové desky jsou používány i jako střešní krytina. Desky jsou určeny především jako konstrukční materiál v případech, kde je požadována současně odolnost proti vlhkosti, pevnost, nehořlavost, ekologická a hygienická nezávadnost. Neobsahují žádné zdraví nebezpečné látky a jsou odolné vůči hmyzu i plísním a houbám.

2.6 Cementotřískové desky v dřevostavbách Cementotřísková deska je deskový materiál výjimečných vlastností určený pro podlahové systémy, půdní vestavby, střešní nadstavby, odvětrané fasády, protipožární aplikace, podhledy, stěny a příčky, balkónové aplikace, opláštění výtahových šachet, zahradní doplňky. Cementotřískové desky nachází uplatnění v montovaných stavbách všeho druhu, jsou ideální pro technologie suché výstavby, stavby v náročných klimatických podmínkách a všude tam, kde se mohou plně projevit další příznivé vlastnosti tohoto stavebního materiálu. Složení cementotřískových desek CETRIS® v objemových procentech • • • •

25% cement 42,5 R 63% dřevěné třísky SM 10% voda 02% hydratační přísady

Tab. 2-4: Základní fyzikálně mechanické vlastnosti desek CETRIS® Vlastnost Objemová hmotnost dle ČSN EN 323 Pevnost v tahu za ohybu dle ČSN EN 310 Modul pružnosti dle ČSN EN 310 Pevnost v tahu kolmo na rovinu desky dle ČSN EN 319 Hmotnostní rovnovážná vlhkost při 20° a relativní vlhkosti 50 % dle EN 634-1 Lin. roztažnost při zm. vlhkosti vzduchu z 35% na 85% při 23 °C dle ČSN EN 13 009 Součinitel tepelné roztažnosti dle ČSN EN 13 471 Nasákavost desky při uložení ve vodě po dobu 24 hodin Tloušťkové bobtnání při uložení ve vodě po dobu 24 hodin

Jednotka 1 350 kg/m3 11,5 N/mm2 6 800 N/mm2 0,63 N/mm2 9 ±3 % 9,5 % 0,122 % 10 × 10-6 K-1 max. 16 % max. 0,28 %

37


Vlastnost Součinitel tepelné vodivosti dle ČSN EN 12 664

Jednotka tl. 8 mm – 0,200 W/ mK Vzduchová neprůzvučnost dle ČSN 73 0513 tl. 8 mm – 30 dB Faktor difuzního odporu dle ČSN EN ISO 12 572 tl. 8 mm – 52,8 Hmotnostní aktivita Ra 226 150 Bq/kg 22 Bq/kg Index hmotnostní aktivity I = 0,21 Rozlupčivost po cyklování ve vlhkém prostředí dle ČSN EN 321 min. 0,41 N/mm2 Tloušťkové bobtnání po cyklování ve vlhkém prostředí dle ČSN EN 321 max. 0,31 % Mrazuvzdornost při 100 cyklech dle ČSN EN 1328 RL = 0,97 Odol. vůči oblouk. výboji vys. napětí a nízké intenzity dle EN 61 621 tl. 10 mm min. 143 sec pH desky 12,5 Součinitel smykového tření ČSN 74 4507 statický μs = 0,73 Součinitel smykového tření ČSN 74 4507 dynamický μd = 0,76 Reakce na oheň dle EN 13 501-1 A2-s1,d0 Index šíření plamene po povrchu dle ČSN 73 0863 i = 0 mm/min Cementotřískové desky slučují výhodné vlastnosti cementu a dřeva. Jsou lehčí než tradiční cementovláknité desky, jejich pevnost a odolnost proti povětrnostním vlivům, mrazu a plísním je řadí před štěpkocementové nebo sádrokartonové a sádrovláknité desky.

2.7 CETRIS® - podlahové aplikace Cementotřískové desky CETRIS® se úspěšně používají jako podlahové desky při sanaci starých dřevěných podlah, jako nosná vrstva položená na nosnících nebo v systému lehkých plovoucích podlah. Pro svou tepelnou vodivost 0,35 W.m-1.K-1 nachází uplatnění u různých systémů podlahového vytápění. V kombinaci s tepelně izolačními materiály vytváří podlahovou konstrukci s požadovanými izolačními vlastnostmi i ochranou proti ohni. Použitím desek CETRIS® lze velmi rychle a levně bez použití mokrých procesů zlepšit akustické a tepelně izolační parametry stávající podlahové konstrukce nebo vytvořit novou podlahovou konstrukci.

2.7.1 Podlahové desky CETRIS® PD (podlahy na nosnících) Podlahové desky CETRIS® PD jsou desky s perem a drážkou pro uložení na nosnících. Pro max. zatížení 4 kN.

Obr. 2-7: Desky s perem a drážkou CETRIS® PD

38


Legenda: 1 – podlahové desky CETRIS® PD 2 – vrut CETRIS 3 – podkladní a vyrovnávací podložka 4 – stávající trám 5 – nosníky 6 – dilatační spára

Obr. 2-8: Způsob pokládání desek CETRIS® PD

2.7.2 Podlahové souvrství desek CETRIS® 12mm (systém lehkých plovoucích podlah) Podlahové souvrství desek CETRIS® 12mm je plovoucí podlahou pro max. zatížení 3 kN.

Obr. 2-9: Rozměry podlahových desek CETRIS® 12mm

Legenda: 01 – dilatační spára tl. 15 mm, 02 – deska CETRIS® tl. 12 mm horní – předvrtaná, 03 – vrut 4,2 x 35 mm, 04 – deska CETRIS® tl.12 mm spodní – nevrtaná, 05 – izolační deska (IZOPLAT, POLYSTYREN) 2.vrstva, 06 – izolační deska (IZOPLAT, POLYSTYREN) 1.vrstva, 07 – parozábrana, stropní konstrukce

Obr. 2-10: Způsob pokládání podlahových desek CETRIS® 12mm

39


2.7.3 CETRIS® - fasádní desky Fasádní odvětrané systémy s cementotřískovými deskami CETRIS® jsou jednou z možností využití desek CETRIS® ve stavebnictví pro ochranu obvodových konstrukcí před účinky povětrnosti. Tyto systémy lze použít jak pro novostavby, tak rekonstrukce rodinných i bytových domů, administrativních, občanských, průmyslových a zemědělských objektů. Funkční a elegantní provětrávané fasády z desek CETRIS® splňují vysoké požadavky na kvalitu, estetiku, funkčnost a životnost. Deska CETRIS® je fasádním obkladem, který chrání nosnou konstrukci a tepelnou izolaci před povětrnostními vlivy a zároveň vytváří estetický vzhled objektu. Výhody odvětrané fasády: • Tepelná izolace v zimě – optimální návrh tloušťky tepelné izolace ve spojení s odvětrávanou Vzduchovou vrstvou zajistí minimální spotřebu tepelné energie na vytápění domu • Tepelná izolace v létě – tepelný útlum fasády sníží v létě přehřívání interiéru způsobené slunečním zářením • Zavěšená fasáda – zavěšená fasáda účinně chrání před přímými účinky povětrnosti a udrží tak tepelnou izolaci a zeď dokonale suchou. • Difuze vodní páry - odvětraná fasáda příznivě ovlivňuje difuzi vodních par v konstrukci a umožňuje tak optimální vlhkostní režim jak ve zdi, tak i v tepelné izolaci popř. umožňuje vysušování zdi. Komínový efekt proudícího vzduchu mezi vnitřním pláštěm a tepelnou izolací zajišťuje neustálý odvod vodních par. • Zvuková izolace – tepelná izolace z minerálního vlákna působí také jako izolace zvuková a rozhodujícím způsobem přispívá k ochraně před vnějším hlukem. • Fasádní obklad – obkladový prvek z desek CETRIS® je prvek mnoha možností, kombinace rozměrů, tvarů, povrchů a barev zajistí dokonalé ztvárnění požadavků na architekturu fasády. • Systém eliminuje případné nerovnosti stávající zdi. • Je umožněna snadná výměna jednotlivých prvků fasády. Konstrukce jsou prováděny suchým způsobem montáže, práce lze provádět po celý rok.

Obr. 2-11: Vlastnosti odvětrané fasády s deskami CETRIS®

40

Vzdělávací materiály Ukázky realizací odvětrávaných fasád s deskami CETRIS®

Obr. 2-12: Realizace fasády s deskami CETRIS®

Obr. 2-13: Příklady fasád s deskami CETRIS®

41


SEZNAM POUŽITÝCH ZDROJŮ [1]

www.cetris.cz

[2]

www.cembrit.cz

[3]

www.cemvin.eu

[4]

www.rigips.cz

[5]

www.fermacell.cz

42


3

TEPELNĚ IZOLAČNÍ MATERIÁLY Ing. Petr VACEK, Ing. Jiří TESLÍK, Ing. Zoja SKOPALOVÁ

3.1 Úvod Před dvaceti lety se tepelné izolace používaly ve stavebnictví jen v tloušťkách několika centimetrů. Dnes už není neobvyklé tepelně izolovat konstrukce půl metrem izolace. Tepelné izolace šetří energii na vytápění i chlazení, zvyšují požární odolnost, zajišťují akustickou pohodu a celkově zajišťují komfort v interiérech budov. Stejně jako u deskových materiálů v dřevostavbách existuje velké množství různých druhů tepelných izolací. Rozdělit můžeme tepelné izolace do několika kategorií. Podle pevnosti v tlaku na tuhé desky, měkké desky a rohože. Pro rozdělení podle použitého materiálu se vžilo označení přírodní a průmyslově vyráběné izolace. Mezi přírodní můžeme zařadit například slámu, dřevovlákno, ovčí vlnu, konopné pazdeří, apod. Polystyren, izolace z kamenné či skelné vlny, PUR pěna pak patří mezi průmyslově vyráběné izolace. Podle způsobu aplikace dělíme izolace na klasické, tedy vkládané do konstrukce, foukané např. celulóza a stříkané (PUR pěny). V rámci projektové přípravy stavby musí projektant rozhodnout, jaký typ izolace navrhne. Mezi kritéria, která musí při projektování zvážit, patří zejména tepelně technické parametry, požární vlastnosti nebo akustické parametry. Jedním z hlavních rozhodovacích faktorů pak je samozřejmě cena. V současné době ale stále více do výběru materiálů vstupuje i jejich energetická náročnost a vliv na životní prostředí. Tady budou mít určitě výhodu přírodní stavební materiály. Nicméně jejich použití může mít řadu úskalí. Většinu přírodních materiálů musíme důsledně chránit například před vlhkostí. Je bezpodmínečně nutné, aby se tento požadavek promítnul do projektové dokumentace. Samozřejmostí je uvažovat s různými „nebezpečími“ i v průběhu výstavby. Dalším problémem může být stavební legislativa. Přírodní materiály nemají tak detailně certifikovány všechny parametry jako průmyslové materiály. V rámci stavebního řízení nemusí být úplně jednoduché přesvědčit dotčené orgány, že konstrukce obsahující nestandardní materiály, obstojí. V této kapitole je uveden výčet klasických i netradičních materiálů, které lze v konstrukcích dřevostaveb využít jako izolační materiály. V textu jsou uvedeny základní charakteristiky jednotlivých materiálů a jejich výhody či nevýhody. Projektantům tyto informace mohou napomoci při projektování. Autoři si také kladou za cíl rozšířit povědomí o materiálech, které nejsou v současné době obvyklé.

3.2 Minerální izolace Jedná se většinou o vláknité izolace, jejichž základem jsou vždy transformované těžené horniny v kombinaci s určitým procentem recyklátů a pojiva. Rozdělení je nejčastější podle druhu použitých hornin na kamenné (čedič, diabas) a skelné (písek, sklo). Speciálním druhem jsou potom pěnová skla, která se používají ve formě izolačního kameniva nebo vysokopevnostních desek.

3.2.1 Kamenná vlna Patří mezi nejčastěji používané izolační materiály do konstrukcí dřevostaveb. Vyrábí se ve velkých výrobních závodech a linkách. Mezi základní vstupní suroviny k výrobě minerální vlny patří čedič, vysokopecní struska a diabas. Ke směsi horniny se dále přidávají brikety, vyrobené ze starých recyklovaných výrobků. V kupolové peci jsou při vysokých teplotách (1600 °C) taveny vstupní suroviny, výstupem z pece je roztavená láva, která natéká na rozvlákňovací stroje. Do tekuté hmoty se přidávají pojiva a impregnační oleje, které zajistí vyšší stabilitu a odolnost vláken proti vodě.

43


Obr. 3-1: Příklad výrobního procesu minerální kamenné vlny Materiál je možné zpětně recyklovat. Do výroby se přidává ve formě briket z rozdrcených vláken pojených cementem. V současné době se recyklují pouze „čisté“ výrobky, nepoužité vadné desky, nebo odřezky při výrobě. Podíl recyklované složky v celkovém výrobním složení je přibližně 25 - 35 %. Další možností recyklace je transformace starých výrobků do formy drcené minerální izolace, která se následně „fouká“ do dřevěných dutin, případně volně do prostoru půdy. Materiál, který se nezrecykluje ve výrobním závodě do formy nové izolace v deskách či drti, se ukládá na skládku, nebo je možná downcyklace např. na podsypové kamenivo.

Obr. 3-2: Brikety vyrobené z recyklátu připravené na opětovnou vsázku do pece.

Obr. 3-3: Recyklované drcené desky použité jako foukaná izolace v podkroví.

S materiálem se dobře pracuje, je stabilní, nebortí se, dá se řezat, lepit i mechanicky kotvit. Pro mechanické kotvení je třeba dbát na doporučení výrobce na velikosti hlaviček hmoždin. Standardní hmoždinky o velikosti talířku 60 mm jsou vhodné pouze pro fasádní systému ETICS s podélným vláknem. Měkčí desky se buďto pouze vkládají do dřevěných roštů, nebo se kotví hmoždinkami o velikosti talířku 90 – 120 mm, aby se nepromačkávali dovnitř izolace.

44

Vzdělávací materiály Tab. 3-1: Vlastnosti minerální izolace z kamenných vláken vycházejí převážně z její hustoty, proto lze materiál rozdělit na 2 přirozené skupiny: Tuhé Tuhé desky Měkčí Měkčí výplSnášenlivost vody desky do Základní vlastnosti do podlah výplňové ňové desky a vlhkosti podlah a fasád desky a fasád 600 x 1200, 600 x 1200, Faktor difuzního Možné rozměry [mm] 1 1,5 625 x 1000 600 x 1000 odporu μ [-] Rozpětí výrobních Krátkodobá 1 40 - 200 30 – 300 tlouštěk [mm] nasákavost [kg∙m-2] Mechanické Tepelné vlastnosti vlastnosti Součitel deklarované Obvyklá hustota 0,033–0,039 0,035–0,042 25 – 60 95 – 175 tepelné vodivosti λd [kg∙m-3] [W∙m-1.K-1] Pevnost v tlaku při Měrná tepelná kapacita 800 800 0–5 20 – 70 -1 -1 10% stlačení [kPa] [J∙kg ∙K ] Akustické vlastnosti Ekologické vlastnosti Potenciál globálního Součinitel zvukové oteplování při 7 17 pohltivosti α pro desky tl. 0,8 0,65 výrobě typického 60 mm [-] GWP 1 m2 [kg CO2] Spotřeba neobnov. primární energie PEI Dynamická tuhost pro 22-25 90 230 při výrobě typického desky tl. 25 mm [MN∙m-3] 1m2 [MJ] Protipožární vlastnosti Třída reakce na oheň [-] A1 A1

Obr. 3-4: Kotvící hmoždinky pro mechanické kotvení desek izolantu

Obr. 3-5: Ukázka realizace kontaktního zateplení

Obr. 3-6: Ukázka realizace provětrávané konstrukce fasády

45


3.2.2 Skelná vlna Podobně jako kamenná vlna se i skelná vlna vyrábí tavením hornin při vysokých teplotách, konkrétně tedy písku a skla. Vzniklá vlna je jemnější a měkčí. Menší velikost vlákna skelné izolace umožňuje teoreticky dosáhnout lepších parametrů tepelné vodivosti, nicméně nejpoužívanější velmi měkké výplňové skelné vlny se kamenný vlnám v tepelné účinnosti vyrovnají. Skelné vlákno má výrazně nižší teplotu tavení (200 °C oproti 1000 °C), takže pro zvyšování požární odolnosti konstrukcí se hodí spíše výrobky s vlákny kamennými.

Obr. 3-7: Příklad výrobního procesu minerální skelné vlny Při výrobě se ve velké míře používá sklo ze sběru druhotných surovin, nebo např. i sklo ze starých CRT monitorů a televizí. Vsázka činí až 80% ze všech vstupů. Další možností recyklace, podobně jako u kamenného vlákna, je transformace starých výrobků do formy drcené minerální izolace, která se následně „fouká“ do dřevěných dutin, případně volně do prostoru půdy.

Obr. 3-8: Při výrobě skelné vlny se používá tříděné staré sklo zbavené nečistot v daném poměru mezi čirým a barevným.

46

Obr. 3-9: Izolace ze skelných vláken bývají nejčastěji ve formě rolí, do dřevostaveb je ale možné použití i výrobky ve formě hustých desek

Vzdělávací materiály Tab. 3-2: Vlastnosti minerální izolace ze skelných vláken také hodně závisí na jejich hustotě, proto lze materiál rozdělit na 2 přirozené skupiny Tuhé Tuhé desky Měkčí Měkké Snášenlivost vody desky do Základní vlastnosti do podlah výplňové a vlhkosti podlah výplňové role a fasád role a fasád Role šíře Faktor difuzního Možné rozměry [mm] 1200 nebo 600 x 1200 1 1,5 odporu μ [-] 1300 Rozpětí výrobních tloušKrátkodobá nasáka1 50 - 300 30 – 140 těk [mm] vost [kg∙m-2] Mechanické vlastTepelné vlastnosti nosti Součitel deklarované Obvyklá hustota 12 - 22 67 – 99 0,032– 0,042 0,030– 0,034 tepelné vodivosti λd [kg∙m-3] -1 -1 [W∙m .K ] Pevnost v tlaku při Měrná tepelná kapacita 840 840 0 - 40 -1 -1 10% stlačení [kPa] [J∙kg ∙K ] Akustické vlastnosti Ekologické vlastnosti Potenciál globálníSoučinitel zvukové pohlho oteplování GWP 5,08 4,41 tivosti α pro desky tl. 60 0,95 při výrobě typické2 mm [-] ho 1 m [kg CO2] (Rd5,λ040) Spotřeba neobnov. primární energie PEI Dynamická tuhost pro 91 76,8 12-24 -3 při výrobě typického desky tl. 25 mm [MN∙m ] 1m2 [MJ] (Rd3,λ035) Protipožární vlastnosti Třída reakce na oheň [-] A1 A1, A2 Do střešních konstrukcí dřevostaveb je možné bez problémů používat i měkké skelné vlny, do stěn se používají spíše hustší role, které kromě větší pevnosti mají i lepší tepelné parametry. Skelné izolace je možné používat i ve formě desek, např. do roštových konstrukcí provětrávaných stěn, nebo akustických plovoucích podlah.

Obr. 3-10: Aplikace izolační rohože v šikmé střeše

Obr. 3-11: Aplikace izolační rohože do podlahového roštu

47


3.2.3 Pěnové sklo Základní výrobní surovinu tvoří směs skleněné moučky a jemného uhlíkového prachu. Po zahřátí takto vzniklé, pokud možno co nejvíce homogenní, směsi na teplotu okolo 1000 °C dojde k natavení skleněného prášku a k oxidaci uhlíkových mikročástic na oxid uhličitý. Tento plyn pak v materiálu vytvoří mikroskopické bubliny, které mnohonásobně (až dvacetkrát) zvětší původní objem rozdrceného skla. Při výrobě se používá kombinace nového a starého skla ze sběrných dvorů. Obsah recyklátu se pohybuje kolem 60%. Hotové výrobky jsou pak zpětně plně recyklovatelné. Nejčastější formy pěnového skla jsou vysokopevnostní desky nebo štěrk.

Obr. 3-12: Deska pěnového skla

Obr. 3-13: Štěrk z pěnového skla

Hlavními přednostmi pěnového skla jsou vysoká pevnost v tlaku a absolutní difuzní uzavřenost čistého materiálu (záleží ovšem na zabudování v konstrukci, spoje atd.). Ve dřevostavbách ho lze využít např. k izolování základových konstrukcí, případně na speciální detaily, kde je nutná velmi vysoká pevnost a voděodolnost. Pěnové sklo je odolné proti veškerým běžným biologickým vlivům a většině chemických vlivů.

Obr. 3-14: Unikátní vlastnosti pěnového skla dle [1]

48

Vzdělávací materiály Tab. 3-2: Vlastnosti pěnového skla samozřejmě závisí na jeho hustotě, pro jednoduché porovnání ale uvádíme pouze parametry 2 nejčastějších forem – desky a štěrku Snášenlivost vody a vlhZákladní vlastnosti Desky Štěrk Desky Štěrk kosti 800 x 600, Faktor difuzního odporu 1000* Možné rozměry [mm] 800000* 600 x 450 μ [-] Rozpětí výrobních tloušKrátkodobá nasákavost 40 - 180 0 těk [mm] [kg∙m-2] Tepelné vlastnosti Mechanické vlastnosti Součitel deklarované teCca 120 - 190 150 - 180 Obvyklá hustota [kg∙m-3] pelné vodivosti λd [W∙m- 0,040–0,060 0,075 -1 -1 .K ] Pevnost v tlaku při Měrná tepelná kapacita 840 840 600 - 1500 10% stlačení [kPa] [J∙kg-1∙K-1] Protipožární vlastnosti Třída reakce na oheň [-] A1 A1 * Faktor difuzního odporu je závislý na zabudování materiálu do konstrukce. Pokud budou desky pěnového skla zataveny do asfaltového pásu, bude teoretický faktor difuzního odporu ∞ redukován o tento asfalt (μ 70000), pokud bude pěnové sklo ve formě štěrku, celkový difuzní faktor bude redukován ještě výrazněji, jak je uvedeno v tabulce.

Obr. 3-15: Typická ukázka použití pěnového skla pod úroveň základové desky, zdroj: http://babelquark.blogspot. com/2013/10/limecrete-slab.html

Obr. 3-16: Natavování desek pěnového skla do horkého asfaltu, zdroj: http://lepsiebyvanie.centrum.sk/ staviame/817127/

3.3 Organické/přírodní izolace V praxi se můžeme spíše setkat s termínem přírodní izolace. Půjdeme-li k podstatě věci, pak veškeré materiály jsou přírodní. Rozdíl mezi přírodními a nepřírodními (průmyslovými, syntetickými) materiály je tedy spíše v tom, jakým způsobem je upravována prvotní surovina, ze které pocházejí. Organické (přírodní) materiály zůstávají ve stejné, nebo málo upravené podobě. To je v mnoha ohledech jejich výhodou i nevýhodou. V této kapitole jsou uvedeny nejobvyklejší typy organických tepelných izolací. V textu najdete popis jejich vlastností důležitých pro navrhování staveb, jejich výhody, nevýhody a specifika použití. Na závěr jsou v kapitole uvedeny kritéria hodnotící energetickou bilanci uvedených organických izolací.

49


3.3.1 Tepelná izolace ze slámy Sláma je stále považována za netradiční a „alternativní“ stavební materiál. Postupem času však přibývá slaměných domů a to, že lze ze slámy stavět, se dostává do povědomí veřejnosti i odborníků z praxe. Sláma je přírodní, plně recyklovatelný materiál se zápornou bilancí produkce -2,2 kg CO2 na 1 kg. Pro mnoho investorů je však tou nejdůležitější vlastností nízká cena slámy. Ve stavebnictví se využívají nejčastěji malé slaměné balíky. Ty je možno použít jako tepelnou izolaci vkládanou mezi sloupky lehkého dřevěného skeletu „non - load bearing straw“. Ze slaměných balíků ale můžete stavět i svislé nosné konstrukce „Loadbearing straw“. Slaměné stavitelství má však i svá úskalí. Problém je s dostupností malých slaměných balíků v dobré kvalitě. Zemědělci slámu častěji balíkují do velkých balíků. Doprava materiálu na větší vzdálenosti může cenu balíků výrazně zvýšit. Zabudování slaměných balíků do konstrukce je pracné a časově náročné. Alternativou slaměným balíkům je sláma drcená/rozvlákněná. V současné době se ve stavebnictví nevyužívá. Výsledky výzkumu FAST VŠB zaměřeného na drcenou/ rozvlákněnou slámu však ukazují, že jí lze využít jako foukanou, či sypanou tepelnou izolaci. Sláma je náchylná na působení vlhkosti. V rámci projektové přípravy i realizace stavby je nutno pečlivě řešit nebezpečí působení vlhkosti. S povrchovou úpravou (hliněné omítky, sdk obklad, apod.) lze u slaměných konstrukcí dosáhnout i dobré hodnoty požární odolnosti. A nebojte se, myši slámu nejedí.

Obr. 3-17: Stavba nosné slaměné ze slaměných balíků, Božanov

Obr. 3-18: Slaměný dům, Hradčany u Tišnova

Výhody slaměných balíků: • Velmi laciný místní materiál • Snadná manipulace, rychlá stavba • Relativně dobrá únosnost a stabilita tzn. možnost postavení nosné stěny pouze ze slaměných balíků • Podpora zemědělského sektoru, využití a zhodnocení často nepotřebného zemědělského odpadu • Na výrobu slaměných balíků se spotřebuje minimální množství fosilní energie • Sláma je organický materiál, který lze po dožití stavby snadno zlikvidovat

50

Vzdělávací materiály Tab. 3-4: Vlastnosti slaměných izolací a izolací z ovčí vlny [6]56789 Slaměný balík Sláma drcená Rozměr cm 40 x 50 x 60 3 90 90 - 1005 Hustota kg/m 0,044 - 0,063 0,0556 Součinitel tepelné vodivosti λ W/(m.K) Požární odolnost F 907 Třída reakce na oheň 8 54 549 Vzduchová neprůzvučnost Rw dB Měrná tepelná kapacita C J/(kg.K) 2000 Faktor difuzního odporu μ 2 1-2 Cena 30 – 50 Kč/ks 250 Kč/25 kg

Ovčí vlna Tl. 35 – 400 mm 12,5 – 25 0,038 – 0,05 B2 (DIN 4102) 1800 1 -

Nevýhody slaměných balíků: • Horší tepelně izolační parametry • Nutná důsledná ochrana slámy před vodou, vlhkostí a otevřeným ohněm zejména v průběhu stavby • Precizní ochrana proti vodě na celou životnost stavby • Sedání slaměné stěny (změna výšky) jen pokud se používá sláma jako samonosný materiál, slouží-li sláma jen jako izolace či je v hrázděné konstrukci, tento problém nenastává • Reálné legislativní a sociální problémy při aplikaci slaměných balíků do stavby

3.3.2 Tepelná izolace z ovčí vlny Léty prověřený tepelně izolační materiál, ovčí vlna. Mnoho z nás má v živé paměti kousavé svetry a čepice, které však skvěle hřály. Ovčí vlna ale není vhodná jen pro oblečení, na trhu je dnes mnoho výrobků, které se využívají převážně pro tepelné izolace. Ovčí vlna je plně recyklovatelná a patří mezi obnovitelné přírodní materiály. Ve stavebnictví se využívá pro své výborné tepelně izolační schopnosti. Její výhodou je také trvalá pružnost, která se dá využít při těsnění stavebních detailů, například připojovacích spár oken a dveří. Ovčí vlna je zdravotně nezávadná a má schopnost aktivně čistit vzduch v interiérech budov od některých škodlivin. Je schopna regulovat vzdušnou vlhkost tím, že dokáže vázat velké množství vody a je propustná pro vodní páru. Ovčí vlna je také velmi dobrá z hlediska požární bezpečnosti budov. Nehoří a má samozhášecí schopnost. Zápalná teplota je 560 °C a je zařazena do třídy hoření B2 (dle DIN 4102 – část 1).

5 Objemová hmotnost drcené slámy pro aplikaci foukáním 6 Výsledky z experimentálního měření FAST VŠB 7 Slaměná stěna tl. 35 cm jako výplňový materiál s dřevěnou nosnou konstrukcí, dřevěným laťováním a oboustrannou hliněnou omítkou 8 Slaměná stěna tl. 35 cm jako výplňový materiál s dřevěnou nosnou konstrukcí, oboustranná hliněná omítky tl. 3cm. 9 Slaměná stěna tl. 30 cm, svislá dřevěná rámová konstrukce z nosníků LAG, opláštění OSB tl. 15mm a Fermacell tl.12,5 mm, výplň stěny z drcené slámy 100 kg/m3.

51


Obr. 3-19: Tepelně izolační rohož z ovčí vlny, zdroj: www.isolena.cz

Obr. 3-20: Detail prostupu stropního trámu obvodovou stěnou těsněnou ovčí vlnou, vlevo snímky z thermokamery pořízené při měření vzduchotěsnosti objektu přístrojem BlowerDoor Ve stavebnictví se můžeme obvykle setkat s vlnou která je čištěná, opatřená ochranou proti biologickému napadení nebo retardéry hoření. Ovčí rouno prochází úpravou mykáním a k propojení vláken není použito žádných pojiv. Na trh se ovčí vlna dodává ve formě měkkých rohoží nebo desek v tloušťkách 35 – 400 mm. K těsnění stavebních detailů se využívají těsnící provazce nebo volná ovčí vlna. Zabudování ovčí vlny do konstrukcí nevyžaduje žádné speciální postupy ani ochranné pomůcky. V případě používání nečištěné, surové ovčí vlny je při zabudování nutno odstranit velké nečistoty a materiál v konstrukci uzavřít před vnějším prostředím, například hliněnou omítkou. Důležité technické parametry ovčí vlny jsou uvedeny v Tab. 3-4.

52

Vzdělávací materiály Výhody ovčí vlny: • • • • • • • •

Výborné tepelně izolační vlastnosti Zdravotně nezávadný materiál Aplikace ovčí vlny nevyžaduje žádné ochranné prostředky Velmi dobré požární vlastnosti Schopnost aktivně čistit vzduch v interiéru Regulace vlhkosti vzduchu Obnovitelný a plně recyklovatelný materiál Trvale pružný materiál

Nevýhody ovčí vlny: • Odolnost proti napadení hmyzem (molům) • Horší dostupnost ovčí vlny, zvláště v případě přírodní vlny • Vyšší cena v porovnání s průmyslovými izolacemi

3.3.3 Konopné tepelné izolace Stavební materiály z technického konopí v současné době nejsou příliš rozšířené, nicméně jejich vlastnosti však nabízejí veliký potenciál využití ve stavebnictví. Z konopí se ve stavebnictví využívají vlákna – konopné pazdeří. Asi každý se s ním setkal při práci instalatérů či topenářů, kdy bylo a je těsnění z technického konopí nepostradatelným. Konopné pazdeří se dá využít nejen pro těsnění, ale lze jej využít jako rozptýlenou výztuž v silikátových vrstvách (obdoba vláknobetonu), lze z něj vyrábět deskové materiály. Asi nejrozšířenějším produktem jsou tepelné izolace. Konopí velmi dobře izoluje tepelně a akusticky, odpuzuje vodu a je schopno propouštět vodní páry. Je trvanlivé a plně recyklovatelné. Při aplikaci do konstrukcí nedráždí a neohrožuje zdraví osob. Konopné pazdeří neobsahuje bílkoviny, není tedy potravou pro hlodavce, je odolné proti napadení hmyzu a nepodléhá hnilobě. Ve stavebnictví se konopí využívá ve formě tuhých, tepelně nebo zvukově izolačních desek. Lze je využít pro zateplení střech, stěn i plovoucích podlah. Izolační desky se vyrábějí v obvyklých tloušťkách 30 – 180 mm standardních rozměrů 1200/326 mm. Izolace z konopí se vyrábí i ve formě rohoží o rozměrech 625/6000, 8000, 10000 mm. Rohože jsou vhodné zejména pro zateplení vodorovných konstrukcí, například podlah. S konopím se můžeme setkat také ve formě foukané izolace, kdy je konopné pazdeří rozvlákněno a rozdrceno do formy, jež lze do konstrukcí aplikovat foukáním. K těsnění konstrukčních detailů (připojovací spáry oken, apod.) se využívají volná konopná vlákna dodávaná v pytlích.

Obr. 3-21: Konopná izolace ve střešním plášti, zdroj: dřevostavby.cz

Obr. 3-22: Izolační zásyp z konopného pazdeří, zdroj: cannabe.cz

53

Materiály pro dřevostavby Tab. 3-5: Vlastnosti konopných a lněných izolací [6]10 Rozměr cm Hustota kg/m3 Součinitel tepelné vodivosti λ W/(m.K) Požární odolnost F Třída reakce na oheň Stupeň hořlavosti dle DIN Vzduchová neprůzvučnost Rw dB Měrná tepelná kapacita C J/(kg.K) Faktor difuzního odporu μ

konopí Tl. 30 – 180 mm 30 – 42 0,044 30 – 907 E B2 37 - 5210 1600 1-2

len Tl. 40 – 180 mm 30 0,035 - 0,045 E 54 1550 1 – 5,7

Výhody izolace z konopí: • • • • • • •

Výborné tepelně izolační vlastnosti Zdravotně nezávadný materiál Aplikace nevyžaduje žádné ochranné prostředky Odolnost proti napadení hmyzem a vlhkosti Obnovitelný a plně recyklovatelný materiál Velká pevnost v tahu Možnost kombinovat ho se silikátovými materiály (beton, potěry, apod.)

Nevýhody izolace z konopí: • Horší požární vlastnosti • Horší dostupnost • Vyšší cena v porovnání s průmyslovými izolacemi

3.3.4 Dřevovláknité tepelné izolace Dřevovláknité desky (DVD) definuje norma ČSN EN 316 jako desky tloušťky 1,5 mm a více, vyrobené z vláken dřeva nebo jiných lignocelulózových vláken (rozvlákněním štěpků nebo odřezků) za použití zvýšené teploty nebo tlaku. Ke spojení vláken dochází zplstnatěním vláken a jejich přirozenou lepivostí (díky ligninu) nebo syntetickou pryskyřicí (lepidlem), která se přidává k vláknům. Lignin má termoplastické schopnosti, tzn. zvýšenou teplotou změkne a přeskládáním vláken se opět slepí v nové formě. Pro zvýšení pevnosti, odolnosti vůči vlhkosti, ohni, hmyzu, hnilobě nebo pro zdokonalení jiných vlastností je možné v průběhu výroby přidávat pojiva a jiné komponenty. Podle hustoty materiálu se dřevovláknité desky dělí na: tvrdé desky (HDF), polotvrdé desky (MDF), které se používají především v nábytkářském průmyslu (záda skříní, záda zásuvek) a měkké desky (LDF). Jako tepelné izolace se používají měkké dřevovláknité desky (LDF), jejichž hustota je nižší než 400 kg/m³. Měkčí desky (např. STEICO Flex) mají objemovou hustotu 50 kg/m3, dřevní vlákna jsou v nich málo slisována a proto lze desky použít pouze jako výplňový nebo izolační materiál připevněný k nosné konstrukci, nejčastěji do stěnových konstrukcí. Tužší desky (objemová hustota 160-270 kg/m3) se používají především do podlah, střech, stropů, na fasády. Bývají různě upravované, např. hydrofobizované. Výroba probíhá mokrým nebo suchým procesem. Při mokrém procesu se vlákna naředí vodou a po přidání přísad (pro zlepšení pevnosti, odolnosti proti vlhku a hmyzu) se hmota odvodňuje a lisuje. Vlákna při výrobě mají vlhkost větší než 20 %. Při suchém procesu se vlákna s vlhkostí menší než 20 % obalují 10 Hodnota Rw jednoduché příčky s opláštěním sádrovláknitou deskou

54

Vzdělávací materiály práškovými lepidly, proudem vzduchu se navrství do surové matrace. Pak se matrace předlisuje a za horka se z ní lisují jednotlivé desky.

Obr. 3-23: Dřevovláknitá izolace STEICO Therm, zdroj: steico.com

Obr. 3-24: Ukázka skladby obvodové stěny z materiálů STEICO, zdroj:dřevostavby.cz

Tab. 3-6: Vlastnosti dřevovláknité izolace

Základní vlastnosti

Možné rozměry [mm]

Měkčí Tužší desky Snášenlivost vody výplňové do podlah, a vlhkosti desky fasád a střech 575 x 1220

600 x 1350, 600 x 2500

Faktor difuzního odporu μ [-]

Měkčí výplňové desky

Tuhé desky do podlah, fasád a střech

2

5 1

Rozpětí výrobních tlouštěk [mm]

Tepelné vlastnosti Součitel deklarované tepelné vodivosti λd [W∙m-1.K-1] Měrná tepelná kapacita [J∙kg-1∙K-1] Akustické vlastnosti

40 - 240

40 – 160

Krátkodobá nasákavost [kg∙m-2]

-

Některé desky hydrofobizované

Mechanické vlastnosti 0,038

0,039– 0,048

2100

2100

Součinitel zvukové pohltivosti α pro desky tl. 60 mm [-]

-

-

Dynamická tuhost pro desky tl. 25 mm [MN∙m-3]

-

40

Obvyklá hustota [kg∙m-3] Pevnost v tlaku při 10% stlačení [kPa] Ekologické vlastnosti Potenciál globálního oteplování při výrobě typického 1 m2 [kg CO2] Spotřeba neobnov. primární energie při výrobě typického 1m2 [MJ]

50

160 – 270

-

50 - 200

-18

-18

25

25

55


Protipožární vlastnosti Třída reakce na oheň [-]

E

Obr. 3-25: Mokrý technologický proces výroby dřevovláknité izolace

E

Obr. 3-26: Suchý technologický proces výroby dřevovláknité tepelné izolace

Dřevovláknité desky jsou přírodní materiály z plně obnovitelných surovin s krátkým vegetačním obdobím. Jsou zdravotně nezávadné a šetrné k životnímu prostředí (výroba, užití, likvidace). K výrobě se používá dřevní hmota z lesů pěstovaných dle FSC. Desky izolují tepelně i akusticky. Jsou paropropustné a eliminují tepelné mosty. Vytváří zdravé prostředí v místnostech – certifikát Natureplus. Výborně akumulují a regulují vlhkost a její přenos uvnitř konstrukcí (ochrana konstrukcí před kondenzací vlhkosti a tvorbě hub a plísní). Dřevovláknité desky mají vysokou tepelnou akumulaci, v létě proto za vysokých teplot nedochází k přehřívání interiéru, teplo se převádí s časovým fázovým posunem cca 12-16 hodin. V zimě pak dochází k podstatnému snížení ztrát tepla (snížení emisí CO2 na vytápění). Desky lze použít do všech částí stavebních konstrukcí i na rekonstrukci starých staveb. Desky se velmi lehce opracovávají, jednoduše montují a nedráždí pokožku.

3.3.5 Energetická bilance vybraných organických tepelných izolací V současné době vstupuje do procesu výběru vhodných stavebních materiálů pro danou stavbu další rozhodovací kritérium. Tímto „novým“ faktorem je energetická bilance stavebních materiálů a jejich dopad na životní prostředí. U stavebních materiálů se začalo toto téma řešit zejména v souvislosti s celosvětovou produkcí oxidu uhličitého CO2 a globálním oteplováním. V moderním a environmentálně vyspělém stavitelství už nestačí navrhovat a stavět stavby jen na základě ceny, tepelně izolačních nebo požárních parametrů, ale je třeba zohlednit i kritéria související s ochranou životního prostředí. Pro hodnocení energetické bilance stavebních materiálů můžeme použít několik metodik, například metodu LCA. LCA (Life Cycle Assesement) je metodika použitelná na jakýkoliv produkt lidské činnosti. Z LCA vychází všechny ostatní používané metody posuzování environmentálních vlastností stavebních produktů. Životní cyklus všech stavebních materiálů se skládá z těchto fází: • • • • 56

Těžba surovin (včetně jejich dopravy do výrobny finálního produktu) Výroba materiálu Doprava materiálu na stavbu Zabudování materiálu do stavby

Vzdělávací materiály • Údržba materiálu během jeho životnosti • Likvidace materiálu po dožití • Recyklace materiálu Mezi základní kritéria, která hodnotí energetickou bilanci stavebních materiálů patří spotřeba primární energie PEI, potenciál globálního oteplování GWP a potenciál acidiface prostředí AP. Hodnoty PEI, GWP, AP vybraných organických materiálů jsou uvedeny v tabulce Tab. 3-6. Tab. 3-6: Hodnoty energetické bilance vybraných organických tepelných izolací [6]1112 Objemová hmotnost PEI GWP Jednotky Celulóza ve stěnách Ovčí vlna Konopná izolace Sláma Dřevovláknité deky tuhé12

AP

kg/m3

MJ

kg CO2, ekv

kg SO2, ekv

65 30 30 90 - 110 260

7,030 14,7 27,1 16,811 13,7

- 0,907 0,045 - 0,377 - 2,2 -0,183

0,00341 0,00266 0,00437 0,00688

3.4 Syntetické izolace Základ těchto izolací je sice organický (ropa - vzniklá přeměnou živočišného a rostlinného materiálu obsazeného v horninách), nicméně pro zpracování až do formy tepelné izolace, musí projít složitým chemickým procesem. Na rozdíl od námi prezentovaných „organických“ izolací, které se můžou v přírodě velice rychle obnovovat (např. sláma, ovčí vlna apod.), „syntetické izolace“ na bázi ropy patří mezi izolace z neobnovitelných zdrojů.

3.4.1 EPS Jedná se o velmi rozšířený a variabilní druh izolačního materiálu. Základní výrobní surovinou je krupice koplenu, která vodní parou expanduje a vyplňuje prostor forem, ve stavebnictví většinou do velkoformátových bloků, ze kterých se následně řežou jednotlivé desky. Je možné „pěnit“ i do složitějších tvarů, toto se využívá pro tzv. perimetrické polystyreny, kde se „pění“ každá deska zvlášť s tím, že je možné vytvořit např. polodrážku, profilovaný povrch apod. Toto se využívá při výrobě soklových desek, nebo izolací základů. EPS lze vyrobit i s přídavkem grafitu, který zlepšuje tepelně izolační vlastnosti, nebo je možná následná perforace desek pro lepší paropropustnost.

11 Hodnota pro obvodovou stěnu ze slaměných balíků a povrchovou úpravou 12 Hodnoty pro materiál HAFAFEST UD

57


Obr. 3-23: Příklad výrobního procesu expandovaného polystyrenu Při výrobě je možné využít čistý recyklát, který se namele a přidá do výrobního procesu. Běžně se používá cca 5% recyklátu, technicky je ale možné jít až k hranici 40%, problémem ale zůstává špatná dostupnost kvalitního starého polystyrenu. Nejvhodnější je EPS z obalů bílé techniky (lednice, TV, apod.).

Obr. 3-24: Při výrobě bloků je možné používat bílé i šedé perle zároveň. Výsledný materiál kombinuje vlastnosti obou materiálů.

58

Obr. 3-25: Tzv. „perimetr“ je typ polystyrenu, který se pění do forem, proto je možné dosáhnout i např. drenážního povrchu desky.

Vzdělávací materiály Tab. 3-7: Pro porovnání budeme uvažovat rozdělení na bílé polystyreny a jejich šedou variantu. Většinu parametrů mají stejnou, někde se ovšem ale velice liší. Grafitové Snášenlivost vody Grafitové Základní vlastnosti Bílé EPS Bílé EPS EPS a vlhkosti EPS 500 x 1000, 500 x 1000, Faktor difuzního odporu Možné rozměry [mm] 20 - 100 20 - 70 2500 x 2500 x 1000 μ [-] 1000 Rozpětí výrobních Nasákavost při 20 - 300 20 - 300 3-5 4-5 tlouštěk [mm] ponoření [%] Tepelné vlastnosti Mechanické vlastnosti Součitel deklarované 0,034– 0,031– Obvyklá hustota [kg∙m-3] 13,5 - 32 13,5 - 28 tepelné vodivosti λd 0,039 0,032 -1 -1 [W∙m .K ] Pevnost v tlaku při 10% Měrná tepelná kapacita 1250 1250 70 - 200 60 - 150 stlačení [kPa] [J∙kg-1∙K-1] Akustické vlastnosti Ekologické vlastnosti Potenciál globálního Součinitel zvukové oteplování při výrobě 5,2 5,9 pohltivosti α pro desky tl. typického 1 m2 [kg CO2] 60 mm [-] (10cm 70F) Spotřeba neobnov. primární energie při Dynamická tuhost pro 15 130 150 -3 výrobě typického 1m2 desky tl. 25 mm [MN∙m ] [MJ] (10cm GreyWall) Protipožární vlastnosti Třída reakce na oheň [-] E E Pěnový polystyren se ve dřevostavbách používá nejčastěji v podlahách a fasádách. Aplikace není obtížná, materiál je lehký, pevný, dá se snadno řezat i brousit. U použití grafitového polystyrenu na fasádách budov bychom ale neměli zapomínat na teplotní roztažnost materiálu. Teplota povrchu tmavých desek může být až 60 °C (oproti 10 °C u bílých), proto při aplikaci materiál stíníme a tím bráníme vzniku mezer mezi nalepenými deskami.

Obr. 3-26, 3-27: Podlaha obytné místnosti a kontaktní zateplovací systém z grafitových materiálů.

Obr. 3-28: Grafitový i bílý EPS je dostupný i v děrované formě, kde μ faktor klesá pod úroveň 10 [-].

59


3.4.2 XPS Vstupní surovina pro výrobu XPS je shodná jako u EPS (koplenová krupice), rozdíl je ale ve způsobu pěnění a tvarování desek. Pěnový expandovaný polystyren, jak už bylo řečeno, se vyrábí pěněním krupice vodní párou do obrovských bloků a následně je prostě řezán na desky. U XPS se krupice nejprve taví v extrudéru, na jehož konci se pění pomocí CO2. Vzniklá hmota se částečně ochladí, vytlačí se na pás, kde je tvarována mezi kalibračními válci. Vyrábí se tedy „nekonečný pás“ izolace určité tloušťky, který se následně řeže na jednotlivé kusy desek, které už známe ze staveb. XPS je většinou barevný. Barevnost nemá vliv na kvalitu výrobku, jde čistě o marketingovou záležitost výrobních firem.

Obr. 3-29: Příklad výrobního procesu extrudovaného polystyrenu. Na rozdíl od pěnového polystyrenu je struktura extrudovaného polystyrenu nehomogenní. Místa uprostřed desky v porovnání s místy při povrchu materiálu jsou rozdílné ve velikosti a tvaru vzduchových dutin. To zapříčiňuje značnou variabilitu technických parametrů tenkých a tlustých desek. Na toto se často zapomíná. Pokud bychom dali na sebe 2 tenké desky a vedle nich 1 tlustou desku XPS stejné tloušťky jako 2 tenké, tlustá deska bude mít horší tepelně technické vlastnosti. Toto bude dokumentováno čísly ve srovnávací tabulce. Tab. 3-8: Pro porovnání budeme uvažovat stejný materiál, ovšem v různých tloušťkách, aby bylo vidět, jaké parametry se mění u stejného výrobku vlivem nehomogenity. XPS tř. XPS tř. XPS tř. XPS tř. Snášenlivost vody 300, 300, 300, 300, Základní vlastnosti a vlhkosti tl. 30 mm tl. 180 mm tl. 30 mm tl. 180 mm Faktor difuzního odporu 150 50 Možné rozměry [mm] 1265 x 615 1265 x 615 μ [-] Rozpětí výrobních Nasákavost při ponoření 30 180 0,2 0,2 tlouštěk [mm] [%] Tepelné vlastnosti Mechanické vlastnosti Součitel deklarované 0,031 0,040 Obvyklá hustota [kg∙m-3] 33 33 tepelné vodivosti λd -1 -1 [W∙m .K ] Pevnost v tlaku při 10% Měrná tepelná kapacita 2060 2060 300 300 -1 -1 stlačení [kPa] [J∙kg ∙K ] Akustické vlastnosti Ekologické vlastnosti Potenciál globálního Součinitel zvukové oteplování při výrobě 14,2 pohltivosti α pro desky typického 1 m2 [kg CO2] tl. 60 mm [-] (10 cm XPS)

60


Dynamická tuhost pro desky tl. 25 mm [MN∙m-3] Protipožární vlastnosti Třída reakce na oheň [-]

E

-

Spotřeba neobnov. primární energie při výrobě typického 1m2 [MJ] (10 cm XPS)

320,5

E

XPS se v konstrukcích dřevostaveb nevyskytuje tak často. Pokud se použije, tak na izolování soklu, případně na inverzní plochou střechu, pochozí terasu či zelenou střechu.

Obr. 3-30: Nejjednodušší inverzní střecha s XPS, zasypaná přitěžovacím kačírkem.

Obr. 3-31: Detail dlaždice terasy na rektifikovatelné podložce.

Obr. 3-32: XPS aplikované jako tepelná izolace střešní terasy v kombinaci se zelenou střechou.

3.4.3 PUR, PIR Polyuretanové a polyisokyanurátové pěny patří mezi modernější tepelné izolace, které díky svým výborným tepelným vlastnostem nacházejí čím dál větší uplatnění ve stavebních konstrukcích (zejména PIR). Jedná se o polymery vzniklé reakcí vícefunkčních isokyanátů s polyalkoholy. Jako izolační materiály jsou dostupné ve formě desek, nebo volně stříkané pěny. Jejich zvýšená tepelná účinnost spočívá ve výměně vzduchu v buňkách izolace za pentan a CO2. Na rozdíl např. od XPS se tento plyn v buňkách izolace drží podstatně déle. Pro trvale výborné tepelněizolační vlastnosti je ale nutné plyn v deskách chránit, např. hliníkovou folií.

Obr. 3-33: Schéma výroby deskových PUR a PIR panelů [3]. Recyklovatelnost těchto materiálů není úplně jednoduchá, nicméně teoreticky lze při výrobě nových desek použít odřezky z výroby, nebo post-consumer produkty – staré výrobky, až do 20 % vsázky [4].

61

Materiály pro dřevostavby Z hlediska end-of-life produktu se v současné době staré výrobky a zbytky skládkují, nebo spalují s komunálním odpadem. Vhodnější je termická recyklace, protože při běžném spalování se uvolňují do ovzduší škodlivé látky.

Obr. 3-34: První možností použití PUR nebo PIR panelů ve dřevostavbách je vkládání do dřevěných roštů, podobně jako minerální izolace. Při řezání je nutné používat respirační masku. [5]. Tab. 3-9: Přímé porovnání dostupných parametrů provedeme mezi deskami z PUR a PIR tvrdé pěny. Snášenlivost vody Základní vlastnosti PUR PIR PUR PIR a vlhkosti 2500 × 1250, Faktor difuzního odMožné rozměry [mm] 2400 x 1020 20 - 100* 20 - 100* 1000 × 600 poru μ [-] Rozpětí výrobních tloušKrátkodobá nasáka<1 <1 80 - 240 80 - 240 těk [mm] vost [kg∙m-2] Mechanické vlastTepelné vlastnosti nosti Součitel deklarované 0,021 Obvyklá hustota 0,021 - 0,028 32 - 35 32 - 35 tepelné vodivosti λd 0,028 [kg∙m-3] -1 -1 [W∙m .K ] Pevnost v tlaku při Měrná tepelná kapacita 1500 1500 100 - 260 120 - 150 10% stlačení [kPa] [J∙kg-1∙K-1] Akustické vlastnosti Ekologické vlastnosti Potenciál globálního Součinitel zvukové pohloteplování při výrobě 13,4 tivosti α pro desky tl. 60 typického 1 m2 [kg CO2] (R5 PUR + Al mm [-] polep) Spotřeba neobnov. primární energie při Dynamická tuhost pro výrobě typického 280 desky tl. 25 mm [MN∙m-3] 2 1m [MJ] (R5 PUR + Al polep) Protipožární vlastnosti Třída reakce na oheň [-] E C *bez hliníkové folie

62


Obr. 3-35: Druhým způsobem aplikace PUR hmot do konstrukcí dřevostaveb je stříkání do prostorů mezi krokve, případně do stropního prostoru. Zdroj: http://www.storeboard.com/images/ member/netzerousa/

3.5 Speciální izolace 3.5.1 Vakuové izolační panely Vakuové izolační panely vstoupily na stavební trh v České republice již v roce 2004. Zatím se však jejich použití vzhledem k poměrně vysoké ceně příliš nerozšířilo. Jedná se o materiál, který se již delší dobu používá k izolaci například v chladírenském průmyslu - výroba chladících boxů, mrazniček a ledniček. Ve stavebnictví však dochází k jejich masivnějšímu používání až v posledních dvou letech.

Obr. 3-36: Ukázka desky vakuové izolace, zdroj: drevostavitel.cz Vakuový panel se skládá z pevného pláště, který je pokovený vrstvou hliníku. Vnitřek vakuové izolace je vyplněn shluky částic oxidu křemičitého nanometrických rozměrů. Panely se vyrábějí od tloušťky 20 mm a ve standardních rozměrech jako 600/1200 mm nebo 600/600 mm.

63

Materiály pro dřevostavby V případě použití na větší plochu je třeba okrajové panely vyrobit na míru. Proto je třeba počítat s přesným kladečským plánem a panely pečlivě očíslovat. Panely nelze na stavbě upravovat jako běžnou izolaci. Hlavním přínosem vakuové izolace je velmi nízký koeficient prostupu tepla λ, který se u kvalitních panelů pohybuje okolo 0,004 W/mK. Ve výpočtech se však uvažuje se stárnutím materiálu (především zhoršení kvality vakua a nárůst vlhkosti) a počítá se s hodnotou λ 0,006 – 0,008 W/mK. Oproti klasickým izolacím jako je polystyren nebo minerální izolace se jedná o desetkrát lepší hodnotu. Proto se vakuové panely mohou vyrábět a používat v tloušťkách od 20-80 mm. Pro lepší názornost má 20 mm vakuového izolačního panelu srovnatelný tepelný odpor jako 200 mm minerální izolace. Panely se používají především na zateplení podlah stávajících objektů, zateplení průjezdů, izolace teras nad vytápěnými místnostmi, součást sendviče subtilních fasád, vnitřní zateplení (pouze však jako nouzové řešení - pokud nelze zateplovat z exteriéru). http://www.asb-portal.cz/stavebnictvi/materialy-a-vyrobky/tepelne-izolace/vakuove-izolacni-panely http://www.drevostavitel.cz/clanek/izolacni-materialy-5-dil--vakuova-izolace http://www.anhydritovepodlahy.eu/tepelna-izolace/vakuova-izolace

3.5.2 Aerogel Se zvyšujícími se náklady na vytápění se zvyšuje zájem o zateplení. Objevují se čím dál tím kvalitnější materiály, často vyrobené z přírodních látek. Už v roce 1931 vymyslel Samuel Stephens Kistler látku zvanou Aerogel, která je dodnes nejlepším izolačním materiálem. Aerogel je podle české Wikipedie “látka na křemíkové bázi, často nazývaná zmrzlý dým nebo modrý dým”. Dým se jí říká proto, že obsahuje 99,98% vzduchu, zbytek je oxid křemičitý. Struktura materiálu je taková, že se skládá z miniaturních nanočástic - dutých křemičitých koulí. Díky jejich uspořádání má látka obrovský vnitřní povrch (1 g až 1000 m2). Později začala Aerogel využívat NASA pro svá zařízení určená pro cesty do vesmíru. Aerogel se může pochlubit nižší tepelnou vodivostí než vzduch, což z něj dělá téměř dokonalý izolační materiál.

Obr. 3-37: Mikroskopická struktura aerogelu, vzorek aerogelu, zdroj: svetvedy.cz Pokud by se na zateplení domů použila jen několik milimetrů silná vrstva Aerogelu, prakticky by nebylo nutné topit. Materiál má přitom vynikající prostupnost plynů i kapalin. Hlavním problémem bránícím v rozšíření Aerogelu je jeho vysoká cena. V současné době jej pro komerční využití nabízejí společnosti Aspen Aerogel a Thermoblok. Firma Propasiv nabízí výrobky Spaceloft a Pyrogel - speciální izolační hmoty s lambda od 0,013 – 0,016 W/(mK), v téměř libovolných variantách přířezů a potahových vrstev.

64

Vzdělávací materiály Aerogelové krytiny mají ve srovnání s vakuovou izolací (stále nejlepší izolační látka) tu výhodu, že při používání běžného nářadí nedochází ke zhoršení izolačních vlastností. Podložky jsou přitom velmi flexibilní a vejdou se výborně i do úzkých rohů. Izolace Aerogel má tyto jedinečné vlastnosti: • • • • • • •

Výjimečně nízký součinitel tepelné vodivosti λ = 0,013–0,020 W/m.K Látka s nejnižší známou hustotou (až 99,8% tvoří vzduch) Jediný materiál s pórovitostí přesahující 95% Nehořlavý, tvarově stabilní (teplota tavení kolem 1200°C) Difúzně otevřený - díky otevřeným pórům mohou plyny volně procházet Použitelnost v teplotách rozmezí -100°C - +200°C Propustnost slunečního záření v rozsahu τ = 0,85 až 0,95

Ve stavebnictví se používá na vnější izolace, vnitřní izolace a řešení tepelných mostů. http://www.aero-gel.cz/html_doc/izolace.htm http://www.4-construction.com/cz/clanek/aerogel-dokonala-tepelna-izolace?vote=no http://www.izolace-aerogel.cz/vlastnosti.html http://www.drevoastavby.cz/cs/drevostavby-archiv/stavba-drevostavby/izolace/2129-aerogel-je material-s-obrovskym-potencionalem http://www.sto.cz/124108_CZ

3.5.3 Termonátěry Termoizolační nátěr THERMOWELL Izolačně-reflexní funkci termonátěru THERMOWELL zajišťují duté skleněné mikrokuličky. Na povrchu stěn se po zaschnutí barvy vytvoří souvislá vrstva z těchto kuliček tvořící ucelený film – reflexní membránu, jež zabraňuje úniku tepla a výrazně tak snižuje náklady na vytápění.

Obr. 3-38: Ukázka fungování termonátěru Výhodou termoizolačních nátěrů THERMOWELL je zvýšení povrchové teploty stěn, nedochází tak (nebo se výrazně omezí) srážení vodních par na stěnách, což je hlavní příčinou vzniku plísní. Výrazně zlepšují tepelnou pohodu v interiéru a umožňují dosáhnout příjemného pocitu tepla při nižší topné teplotě, a tak opět šetří náklady za vytápění. Termonátěry lze rovněž využít tam, kde nelze aplikovat běžné zateplovací systémy (např. historické budovy s členitou fasádou, kamenné budovy, omítky se zvýšenou vlhkostí apod.). 65

Materiály pro dřevostavby Termoizolační nátěr THERMOMAX EXTRA je zcela prodyšná, silikonová termoizolační nátěrová hmota se zvýšenou protiplísňovou odolností. Díky svým jedinečným vlastnostem je určená nejen pro vnitřní, ale i pro vnější omítky, na historické, kamenné budovy a omítky se zvýšenou vlhkostí. Nátěr se vyznačuje extrémně nízkou nasákavostí, mimořádnou propustností vodních par a vysokou odolností vůči povětrnostním podmínkám a ÚV záření. Termonátěr je možné aplikovat jak v exteriéru, tak i v interiéru. Termoizolační malby THERMOWELL plní nejen estetickou funkci, ale zároveň i šetří náklady na vytápění nebo naopak na chlazení vnitřních prostor. Návratnost takto vynaložených nákladů je velmi rychlá. Termoizolační nátěry se aplikuji na vnitřní nebo vnější omítku a je možné je tónovat do různých barevných odstínů. Standardně je nátěr dodáván v bílé barvě. Nátěr je možné individuálně tónovat běžnými přípravky pro silikonové barvy. Termonátěr se nanáší válečkem nebo štětkou na stěny a jeho aplikaci zvládne každý průměrný kutil. http://www.ekovoice.cz/blog/2013/09/19/tekuta-tepelna-izolace-termo-nater/ http://www.nakoupitezde.cz/detail/termoizolacni-nater-thermomax-extra-5-kg/

3.5.4 Transparentní tepelná izolace Transparentní tepelné izolace se v současné době teprve začínají masivněji používat. Transparentní izolaci si lze představit jako velmi silný svazek tenkých trubiček (slámek na pití), umístěných kolmo mezi dvě skla. Trubičky jsou velmi tenké, vyrobené z amorfního oxidu křemíku (speciální forma skla) nebo plastu, který propouští světlo. Izolační dílec o tloušťce 30 mm propustí téměř 50 % sluneční energie, resp. světla. V zimním dni dopadající sluneční energie ohřívá stěnu domu, v noci stěna díky izolaci nevychladne. Pro letní provoz jsou instalovány vzduchové klapky, které brání přehřívání stěny. Možnými oblastmi použití jsou systémy získávající světelnou energii, prosklené fasády, průsvitné stavební dílce, jakož i střešní konstrukce staveb halového typu. Materiál je obvykle nehořlavý a má dobré izolační vlastnosti (λ = 0,02 W/mK). http://www.ekoporadna.cz/wiki/doku.php?id=stavby:jake_jsou_dalsi_moznosti_tepelne_izolace

3.6 Dělení tepelných izolací podle způsobu aplikace Základem kvalitní a funkční konstrukce je kromě dobře zvoleného materiálu také správně provedená aplikace do konstrukce. Aplikace tepelných izolací do konstrukcí vyžaduje pečlivé provedení. Jen tak zajistíme, že v konstrukcích nebudou vznikat tepelné mosty, že účinnost izolace nebude snížena její nadměrnou vlhkostí. Klasickým způsobem aplikace tepelných izolací v dřevostavbách je vkládání. V této kapitole budou stručně popsány další možnosti, kterými lze tepelné izolanty do konstrukcí instalovat.

3.6.1 Foukané tepelné izolace Aplikace foukáním se využívá pro drcené, nebo rozvlákněné izolanty. Při aplikaci je izolant vložen do speciálního stroje, kde je rozdroben na malé části. Následně je pomocí tlaku vzduchu hadicemi dopraven do konstrukce. Aplikace se provádí do uzavřených dutin aplikačním otvorem. Izolace je ale také možno foukat volně (podlahy, dutiny v šikmých střechách) případně kontaktně na konstrukci (izolant smísen s vodou). Foukání je velmi rychlé a zajistí, že v konstrukci nebudou vznikat neizolované dutiny. Při aplikaci je nutno dosáhnout optimální objemové hmotnosti izolantu, při které nebude docházet

66

Vzdělávací materiály k jeho sesedání. Optimální objemová hmotnost se v praxi dá dosáhnout nastavením stroje (množství transportovaného materiálu, množství vzduchu) a zkušeností obsluhy stroje. Nejznámějším typem foukané izolace je celulóza. Vyrábí se z recyklovaných novin, na českém trhu existuje nabídka od řady výrobců. Nevýhodou je poměrně velká objemová hmotnost, do stěnových konstrukcí se používá až 70 kg/m3. Lehčí varianta je dřevovláknitá foukaná izolace (např. STEICO Zell). Jedná se o přírodní materiál, dřevěná vlákna, která se foukají speciálními stroji přímo na místo určení. Dají se izolovat stěnové konstrukce, půda, strop, střecha, prakticky všechny konstrukční části na stavbě. Musí být vytvořena ohraničená dutina, ať už z pevných desek nebo např. z folií. Existují i další pokusy s foukanými materiály, např. drcenou slámou. Příklady: • Izolace z rozvlákněné celulózy, www.ciur.cz • Foukaná dřevovláknitá izolace STEICO Zell, www.steico.com

3.6.2 Stříkané tepelné izolace Nejznámější jsou pěnové stříkané izolace. Jejich největší výhodou je, že není třeba vytvořit dutiny. Lze nastříkat na jednu plochu. Příklady: • Stříkaná pěnová izolace http://www.izolmaster.cz/ • Chytrá pěna http://www.chytrapena.cz/

3.6.3 Sypané tepelné izolace Sypané izolace se do konstrukcí aplikují volným sypáním. Výhodou je, že není třeba použít aplikační stroje. Konstrukce, do které se bude izolant sypat, k tomu musí být uzpůsobena. Ideálním řešením je vytvořit dutiny, které budou v horní části otevřeny. Horním otvorem je pak možno izolant aplikovat až po horní hranu. Důležitým krokem je také průběžné hutnění izolantu. Cílem hutnění je dosáhnout objemovou hmotnost, při které nebude docházet k sesedání izolace. Sypané izolace mohou být vhodným řešením u jednoduchých konstrukcí a malých objemů izolantů. Pro zateplení složitějších detailů a velkých konstrukcí je ideální použít aplikaci foukáním. Příklady: • Sypaný polystyrén - http://www.polystyrensypany.cz/ • Korek (korková drť expandovaná) http://www.korek-jelinek.cz • Keramické kamenivo http://www.liapor.cz/cz/

Závěr V tabulce Tab. 3-10 jsou uvedeny základní kritéria, která je třeba zvážit při navrhování dřevostaveb. Hodnocení jednotlivých kritérií je vztaženo pro druhy tepelně izolačních materiálů. Například dřevovláknitých izolací existuje mnoho druhů. Vyrábějí se například hydrofobizované dřevovláknité izolace, které mají velmi dobrou odolnost proti vlhkosti. Nedá se tedy přesně říci, že odolnost dřevovlákna proti vlhkosti je nízká. Hodnocení vybraných kritérií je tedy pouze orientační.

67

Materiály pro dřevostavby Tab. 3-10: Porovnání parametrů tepelně izolačních materiálů Požární Tepelně izo- Odolnost Náročnost parametry lační para- proti vlhaplikace do metry kosti konstrukce

Ekologické parametry

Recyklovatelnost

Minerální vlna EPS, XPS Ovčí vlna Konopí Sláma Dřevovlákno

Celulóza foukaná PUR, PIR

SEZNAM POUŽITÉ Literatury [1]

FOAMGLAS, Product properties [online]. [cit. 2014-09-13]. Dostupné z: http://www.building-int. foamglas.com/en/products/product_properties/

[2]

About STYROFOAM, Products [online]. [cit. 2014-09-27]. Dostupné z: http://building.dow.com/ eu/mdk/mk/products/about.htm

[3]

Continuous line for the manufacturing of wall and roofing sandwich panels with the PUR, PIR filler [online]. [cit. 2014-09-27]. Dostupné z: http://profholod.ru/en/manufacture/line/

[4]

Polyurethane waste utilization is gaining increasing priority, Technical Articles & Reports on Plastic Industry [online]. [cit. 2014-09-27]. Dostupné z: http://www.plastemart.com/upload/Literature/ PUrecycling.asp

[5]

Environmental product declaration (EPD) for PU, PUR installation, [online]. [cit. 2014-09-27]. Dostupné z:

[6]

http://www.pu-europe.eu/fileadmin/documents/Factsheets_public/Factsheet_13-1_Environmental_product_declaration__EPD__for_PU__PUR-PIR__thermal_insulation_boards_and_ energy_saving_potential.pdf

[7]

CHYBÍK, Josef. Přírodní stavební materiály. 1. vydání. Praha: Grada Publishing, 2009, 268 s. ISBN 978-80-247-2532-1.

68


PODĚKOVÁNÍ Práce byla realizována za finančního přispění Evropské unie v rámci projektu: CZ.1.07/3.2.07/04.0082 Tvorba vzdělávacího programu Dřevěné konstrukce a dřevostavby.

69


Poznámky

70


71


72

Název projektu Tvorba vzdělávacího programu Dřevěné konstrukce a dřevostavby Registrační číslo projektu CZ.1.07/3.2.07/04.0082 Realizátor projektu Moravskoslezský dřevařský klastr, občanské sdružení Moravskoslezský dřevařský klastr, o.s. Studentská 6202 708 33 Ostrava-Poruba IČ: 27003949 www.msdk.cz www.vzdelavaciprogramdrevo.cz

ISBN 978-80-906014-0-6

1 NOSNÉ PRVKY DŘEVOSTAVEB 4 2 DESKOVÉ MATERIÁLY V DŘEVOSTAVBÁCH 27

Recommend Documents