povrchové úpravy 4/2015
Dřevovláknité desky Ing. Ivo Holub Jsou vyrobeny ze dřeva lisováním krátkých jemných dřevěných vláken měkkého dřeva (95 % smrk + 5 % jedle). Dalšími surovinami jsou pojiva na bázi přírodních pryskyřic, voda a vodoodpudlivé látky (parafíny) vyrobené z přírodních produktů, které zabezpečují hydrofobizaci desek ve hmotě (obr. 1 a 2).
Vyráběno mokrým nebo suchým procesem
Mokrý proces je starší technologie ze syrového dřeva. Umožňuje výrobu desek v tloušťkách od 8 do 20 mm. 20-ti milimetrové polotovary se poté k sobě vzájemně lepí až do výsledné tloušťky 160 mm (možnost kombinovat polotovary o rozdílné objemové hmotnosti). Technologie obecně umožňuje výrob-
Obr. 1 - Detail desky Pavatex na nároží
6
ky o vyšší objemové hmotnosti (170260 kg/m3). Suchý proces je modernější technologie ze suchého dřeva. Umožňuje výrobu desek v tloušťkách od 40 do 300 mm. Komerčně se běžně dodávají (a používají) desky v maximální tloušťce 200 mm. Technologie obecně umožňuje výrobky o nižší objemové hmotnosti (110-200 kg/m3) ale s větší pevností v tlaku. Desky se dodávají jak s rovným okrajem, tak i profilované pro spoj pero-drážka. Desky mají v důsledku použité technologie zpevněné povrchy, což snižuje riziko jejich poškození při manipulaci.
Stavební fyzika
Z pohledu stavební fyziky se u obálek budov sleduje několik skupin vlastností.
Zaměřme se na tři z nich, které zásadně charakterizují energetiku budovy a kvalitu ovzduší v interiéru (tab. 1). Povšimněme si předběžně tepelné akumulace. Důležitou vlastností je z pohledu tepelné stability interiérů budov schopnost materiálů pojmout určité množství tepelné energie. Tato kapacitní rezerva, pokud ji konstrukce má, umožňuje překonat období teplotních extrémů vnějšího prostředí, ať už chladu nebo naopak horka. Tepelná kapacita část těchto extrémů pohltí, „obrousí jim hrany“, a teplota v interiérech je potom málo citlivá na dynamiku venkovních změn. To je samozřejmě žádoucí stav. Tepelná kapacita desek Pavatex se projeví reálně v objektech stabilizací teploty. Názorná ukázka zaznamenávající teplotu interiéru je na obr. 3 a obr. 4.
Obr. 2 - Ukázka různých typů desek Pavatex
Tab. 1 - Vybrané vlastnosti stavební fyziky pro jednotlivé materiály Pavatex a pro souvrství obálky budovy využívající desky Pavatex *- Hodnoty pro konstrukční souvrství platí pro obálku budovy s deskami Pavatex
Akumulační schopnost závisí na měrné tepelné kapacitě a objemové hmotnosti.
Tepelná kapacita
Obr. 3 - Vliv akumulačních vlastností desek Pavatex na stabilitu teploty interiéru v létě
Materiálovou charakteristikou, která vyjadřuje schopnost pojmout teplo, je měrná tepelná kapacita c [J/(kg.K)]. Pro srovnání uvádíme v tabulce 2 charakteristické hodnoty c i pro jiné, běžně používané tepelně izolační materiály. Z tabulky je patrné, že dřevovláknitá deska Pavatex výrazně převyšuje svojí měrnou tepelnou kapacitou hodnoty ostatních běžných tepelných izolantů.
Tepelná akumulace
Obr. 4 - Vliv akumulačních vlastností desek Pavatex na stabilitu teploty interiéru v zimě
Tepelná kapacita je jen jedna materiálová charakteristika vyjadřující akumulační schopnosti materiálu. Protože je vztažena na 1 kilogram hmoty, je důležité porovnat i objemové hmotnosti ρ [kg/m3] jednotlivých materiálů. Pak teprve lze soudit, jaké množství tepelné energie je ten který materiál schopen pojmout/vydat. Pro srovnání uvádíme v tabulce 3 charakteristiky vyjadřující množství energie Q, které je potřeba dodat/ odebrat, aby se jednotkový objem 1m3 ohřál/ochladil o 1°C. Snadným dopočtem lze poté odvodit hodno-
7
povrchové úpravy 4/2015
Tab. 2 - Měrné tepelné kapacity vybraných materiálů
součinitel tepelné vodivosti je nízký; má hodnotu λ=0,038-0,046 W/(m.K). Pro srovnání uvádíme v tabulce 4 charakteristické hodnoty λ i pro jiné, běžně používané tepelně izolační materiály.
Vlhkostní vlastnosti
Prostupnost vodních par Tato vlastnost rozhoduje o schopnosti konstrukce propouštět vodní páru, která se stěhuje mechanismem difuze z interiéru do exteriéru a naopak. Je důležitou vlastností proto, že jednak ovlivňuje výrazně mikroklima Tab. 3 - Tepelně akumulační schopnosti vybraných materiálů. Měrná tepelná kapacita a objemová hmotnost jsou průměrné hodnoty uvedených materiálů
tu pro 1m2 při dané tloušťce tepelné izolace. V posledním sloupečku je tuhá dřevovláknitá deska Pavatex referenční materiál vyjadřující hodnotu 100 %. Q = c . ρ [J/(m3.K)] Q - energie nutná k ohřátí nebo ochlazení 1m3 o 1°C c - měrná tepelná kapacita ρ - objemová hmotnost
Tepelná vodivost
Základní veličinou, která ovlivňuje velikost tepelného toku materiálem, je jeho součinitel tepelné vodivosti λ [W/ (m.K)]. Čím menší je hodnota λ, tím hůře materiál vede teplo a tedy tím menší jsou i tepelné ztráty objektu. Nositelem tepelně-izolačních vlastností je (jako i u jiných tepelně-izolačních materiálů) vzduch ve dřevovláknité desce. Jak již naznačuje pórovitá struktura desky, její
Tab. 4 - Součinitele tepelné vodivosti vybraných materiálů
v budovách, jednak je podstatným činitelem, ovlivňujícím výskyt kondenzace vody v konstrukcích. Veličinou popisující schopnost materiálu propouštět vodní páru je faktor difuzního odporu μ [-]. Udává, kolikrát méně vodní páry projde za jednotku času vrstvou daného materiálu v porovnání se stejně silnou vrstvou vzduchu (za jinak stejných podmínek). Nejmenší faktor difuzního odporu má vzduch, a sice hodnotu 1 (srovnávací hladina). Z uvedeného plyne, že čím menší hodnotu faktoru difuzního odporu materiál má, tím lépe umožňuje vodní páře (ale i ostatním plynům) volně se pohybovat napříč konstrukcí. To je důležitá skutečnost pro tvorbu difúzně otevřených konstrukcí. Kondenzace par Vodní páry mají přirozenou tendenci směřovat k rovnoměrné koncentraci v prostoru. Proto, pokud je v interiéru budovy větší koncentrace vodních par než v exteriéru (běžná situace po většinu roku od podzimu do léta), vodní páry se snaží proudit obvodovým pláštěm ven z budovy. Pokud jí v určitém
8
Tab. 5 - Schopnosti propouštět vodní páru difúzí u vybraných materiálů
místě obvodového pláště stojí v cestě parotěsná vrstva nebo vrstva pro páru málo propustná, vzniká zde zvýšené riziko srážení, neboli kondenzace par. Vzniklý kondenzát může degradovat materiál, v případě zmrznutí může dokonce poškodit konstrukci celého obvodového pláště. Proto je prostupnost par, měřená opět faktorem difuzního odporu μ, důležitá i z tohoto hlediska. Faktor difuzního odporu μ dřevovláknitých desek Pavatex má hodnotu μ=3-5 [-]. Pro srovnání uvádíme v tabulce 5 charakteristické hodnoty μ pro jiné běžně používané tepelně izolační materiály. Z tabulky je patrné, že dřevovláknité desky Pavatex se pohybují svým difúzním odporem na velice nízké úrovni. Proto jsou předurčeny k projektování a tvorbě difúzně otevřených konstrukcí bez parotěsných fólií. Navrhování difúzně otevřených konstrukcí je však samostatnou kapitolou, která si klade za cíl difúzi umožnit, avšak bez kondenzace vodních par, která by ohrožovala nejen konstrukci, ale i zdravé klima v interiéru. Stabilizace vlhkosti – sorpční schopnost Stejně jako dřevo vykazují i tyto desky schopnost ve zvýšené míře pohlcovat vlhkost (sorpční schopnost). Tato vlastnost se prakticky projeví tím, že průběžně dochází k vyrovnávání a stabilizaci vlhkosti v interiéru. Sorpční schopnost dřeva je tedy jistou analogií tepelně kapacitních vlastností. Účinně napomáhá překonávat „špičky“ vlhkostního klimatu. V případě příliš suchého vzduchu v interiéru vodu ve formě vodní páry uvolňuje, v případě příliš vlhkého vzduchu ji naopak sorbuje. Dřevovláknitá deska je schopná pojmout až 20 % vlastní hmotnosti molekul vodní páry, tj. asi 0,20 kg vodní páry na 1 kg
desky. Podstatné je, že při tom nemění své tepelně izolační vlastnosti. Pokud bychom hovořili o dalších neopomenutelných vlastnostech dřevovlákna Pavatex, pak se jedná o vlastnosti požární, akustické a mechanické.
Požární vlastnosti
Obálky budovy, kde se vyskytují dřevovláknité desky, se vyznačují vysokou požární odolností. Konstrukce zateplení obvodových plášťů dřevostaveb má deklarovanou požární odolnost 60 a více minut z interiéru. Konstrukce zateplení střech a stropů bungalovů má požární odolnost až 30 minut. Poměrně dlouhá doba požární odolnosti je důsledkem velké objemové hmotnosti. A to i přesto, že klasifikace Třídy reakce na oheň dřevovlákna podle EN 13501-1 je E.
Akustické vlastnosti
Dřevovlákno Pavatex se vymyká jiným tepelně izolačním materiálům strukturními vlastnostmi. Materiál je relativně těžký a přitom je složen z drobných vláken dřevní hmoty. Tím je předurčen k tomu, že zabudován do konstrukce, významně ovlivňuje vzduchovou neprůzvučnost. Stěny a střechy velice dobře odbourávají hluk z vnějšího prostředí. V interiéru je tiché prostředí. Ze stejného důvodu je Pavatex používán ve skladbách suchých skládaných podlah jako kročejová izolace. Oproti jiným vláknitým izolacím má podstatně větší pevnost v tlaku.
Mechanické vlastnosti
Dřevovláknité desky ovlivňují jak samotnou konstrukci fasádního systému a zateplení střech, tak i způsob manipulace a odolnost desek během montáže. Pevnost a tuhost desek V porovnání s ostatními běžně užívanými tepelně izolačními materiály
(zejména vláknitými) se dřevovláknité desky vyznačují značnou tuhostí. To umožňuje dodávat a zpracovávat desky jako velkoformátové, běžně ve velikostech 580 x 1450 až 1200 x 2500 mm, bez rizika jejich zlomení vlastní vahou a podobně. Podle aplikace mohou být namáhány jak ohybem (např. při použití desek jako nadkrokevního opláštění střechy), tak i kombinací tlaku a smyku (při opláštění svislých stěn, zejména u dřevostaveb). Pevnosti v tahu kolmo k rovině desky se pohybují v rozsahu 2,5-30,0 kPa. Pevnost v tlaku desky je opět značná, a to 50-250 kPa (napětí v tlaku při 10% stlačení). Ztužující funkce desek Dřevovláknité desky mají díky své struktuře vysoké parametry pevnosti i tuhosti. Uplatňuje se zde stěnová tuhost desky, která se aktivuje při namáhání desky v její rovině. Tato vlastnost se již několik let využívá při konstrukci stěnových panelů dřevostaveb tak, že tradiční nosné opláštění (desky OSB, sádrovláknité desky, dřevotřískové desky a podobně) se umisťují pouze v interiéru. Ze strany exteriéru se potom umístí jen samotná deska Pavatex. Tento způsob použití desek pro konstrukci obvodových stěnových panelů dřevostaveb přináší některé důležité výhody. Využitím tuhosti desek se ušetří materiál za vnější nosné opláštění a odstraní se jinak běžné plošné lepení tepelně izolačních materiálů na nosné desky vnějšího opláštění. I s ohledem na aplikaci tenkovrstvé omítky se tak celkově sníží pracnost a zkrátí se doba pobytu panelu ve výrobním zařízení nebo doba montáže na staveništi. Ekonomické dopady jsou očividné. Spoj pero a drážka Statické spolupůsobení dřevovláknitých desek jako jednoho celku se pochopitelně vylepšuje, pokud se použijí desky s okraji upravenými pro spoj typu pero a drážka. Tentýž spoj zabezpečuje i zcela rovný povrch sousedních desek při skládání fasády při montáži. Zcela rovná plocha povrchu zejména na stycích desek je nutnou podmínkou pro ekonomickou a bezproblémovou aplikaci vnější tenkovrstvé omítky. Navržený systém pero-drážka navíc znemožňuje infiltraci vzduchu, takže se není třeba obávat tepelných ztrát z titulu proudění vzduchu. Tuhost spoje bez problémů umožňuje napojení desek umístit kdekoliv mimo podporu, což značně snižuje prořez materiálu.
9
povrchové úpravy 4/2015
Technologie montáže
Řezání Desky se velice snadno řežou dostupnými prostředky na řezání dřeva. Běžně je možné používat formátovací pily, ruční elektrické kotoučové a přímočaré nářadí i obyčejné ruční pily. Napojování Pro všechny použitelné desky spojované na pero a drážku není nutné, aby bylo místo styku desek podložené dřevěnou nosnou konstrukcí nebo podkladním roštem (spoj může být kdekoliv mezi podpěrami). Montáž opláštění lehkého skeletu dřevostav-
by pomocí dřevovláknitých desek je rychlá, případné opracování desek je snadné a desky se mohou montovat ve velkých formátech.
Obvodový plášť
Podkladní konstrukce U obvodových plášťů dřevostaveb se ve většině případů využije samotné nosné konstrukce stavby. Výjimečně se desky kotví do pomocného dřevěného laťového roštu. Mechanické upevňování Díky velmi dobrým mechanickým parametrům je možné desky Pavatex
Obr. 5 - Ukázka sponkování širokými sponami
Obr. 6 - Detail omítkového souvrství
10
kotvit jen bodově mechanickým způsobem, bez potřeby plošného podlepování. Možnými způsoby upevňování jsou spony (nastřelované pneumatickými sponkovačkami), vruty nebo kotevní hmoždinky do dřeva pro zateplovací systémy ETICS. Doporučeným spojovacím prostředkem jsou spony se širokým hřbetem. Tyto spony aktivují při upevnění větší oblast desky a navíc je tento způsob upevňování výrazně rychlejší. Ať se však použijí pro upevnění spony nebo šrouby do dřeva, vždy je potřebné provedení z nerezu nebo z materiálu s dostatečnou korozní odolností. Spony musí být provedeny z drátu o minimálním průměru 1,8 mm, šířka hřbetu alespoň 27 mm. Minimální hloubka zaražení do podkladní dřevěné nosné konstrukce je 30 mm. Sponkování je ukázáno na obr. 5. Kotevní hmoždinky do dřeva se doporučuje používat společně s velkoplošnou podložkou o průměru 60 mm. Minimální hloubka zapuštění do dřevěné nosné konstrukce je 25 mm. Povrchová úprava Na povrch desek je možné aplikovat běžné povrchové úpravy; například tenkovrstvé omítky, dřevěné palubkové obklady, obklady z cementotřískových desek apod. Důležité ovšem je použít takové materiály, které se bez problémů vyrovnají s difúzí vodních par a neuzavřou stěnu v nejkritičtějším místě vnějšího povrchu. Proto se používají omítková souvrství výhradně
Obr. 7 - Zateplení deskami Pavatex - montáž palubkového obkladu na svislý laťový rošt dřevostavby
na silikátové a silikonové bázi. Způsob nanášení jednotlivých vrstev společně s výztužnou síťkou je znázorněn na obr. 6. Obklady se vždy připevní na svislý laťový rošt, který vytváří provětrávanou vzduchovou mezeru. Ukázka montáže obkladu je na obr 7.
Zateplení deskami nad krokvemi
Zateplení podkroví deskami nad krokvemi je prakticky realizováno dvojím způsobem. Tepelná izolace mezi krokvemi Využije se prostor mezi krokvemi vyplněný pružnou izolací (například Pavaflex Light, minerální izolace apod.) a tuhé desky se kladou přímo na krokve v minimální tloušťce 60 mm. Tím je zajištěna dostatečná minimalizace tepelných mostů v místě krokví. Desky se pokládají přímo na krokve od okapu směrem ke hřebeni. Požadavek na velkoformátové rozměry (minimální délka 1,8 m) a spoj pero-drážka umožňuje desky spojovat kdekoliv mezi krokvemi, přičemž každá deska má při obvyklé vzdálenosti krokví do 90 cm vždy alespoň dvě podpory. Ukázka zateplení krovu deskami Isolair tl. 100 mm na krokvích pod střešní krytinou je na obr. 8. Napětí v tlaku používaných desek při stlačení o10 % je σ≥100 kPa. Viditelné krokve V případě požadavku na viditelné krokve v interiéru je většinou žádoucí pohledový palubkový záklop. V tom případě se desky Pavatex kladou na záklop. Desky se kladou na záklop od okapu ke hřebeni. Doporučená minimální tloušťka dřevovláknitého souvrství Pavatex je 200 mm. Proto se obvykle použijí desky ve dvou vrstvách. První vrstva ležící na záklopu může mít tupý spoj, lze proto použít výrobek PAVATHERM. U druhé vrstvy ležící pod střešní krytinou je spoj pero-drážka vyžadován.
Obr. 8 - Desky Pavatex Isolair položené na krokvích a tuhé desky se kladou buď na laťový rošt, nebo přímo na krokve v minimální tloušťce 60 mm. Tím je zajištěna dostatečná ochrana tepelných mostů v místě krokví. Používá se během rekonstrukce a zateplování půdních prostor na obyvatelná podkroví. Každé řešení je individuální podle konkrétních podmínek, proto lze stanovit rámcové řešení problému. Nutno podotknout, že zejména využití desek Pavatex na laťovém roštu s tenkovrstvou omítkou v interiéru má již desítky úspěšných a funkčních aplikací, a to bez jakékoliv další fólie. Ukázka rekonstrukce tohoto typu je na obr. 9.
Podkladní konstrukce a kladení desek
Tenkovrstvá omítka v interiéru Zateplení podkroví deskami pod krokvemi se provádí na laťový rošt kolmý ke směru krokví. Používají se střešní latě 40/60 mm v osové vzdálenosti 400 mm. Hustota laťového roštu zaručí rovinou plochu i při nejmenší tloušťce tuhé desky 20 mm. Tuhý a rovný povrch desek je předurčen k aplikaci interiérové tenkovrstvé omítky. Firmy vyrábějící materiály pro tenkovrstvé omítky nabízí bohatou materiálovou a estetickou škálu finálního vzhledu vnitřního povrchu. Při do-
Mechanické upevňování Desky Pavatex se kotví do krokví dlouhými vruty přes kontralatě. Minimální hloubka zapuštění závitu vrutu do krokve je 80 mm. Osvědčené jsou vruty RAPI-TEC® SK TopTherm.
Zateplení deskami z interiéru pod krokvemi
Vždy se využije prostor mezi krokvemi vyplněný pružnou izolací (například Pavaflex Light nebo minerální izolace)
Obr. 9 - Rekonstrukce staršího půdního prostoru na obyvatelné podkroví bez parobrzdné/parotěsné fólie
11
povrchové úpravy 4/2015
držení požadavků na správné omítkové souvrství, tloušťku desky Pavatex alespoň 60 mm a použití vhodné výplně mezi krokvemi není nutná parobrzdná/ parotěsná fólie. Fyzikální šíření vodní páry difúzí je řízeno správným řazením vhodných materiálů v souvrství. Palubky v interiéru V případě požadavku na palubkový podhled se využívá systémového řešení desky Pavatherm-Profil s dřevěnou lištou. Oba prvky se na sebe napojují způsobem pero-drážka. Lišta slouží pro uchycení interiérových palubek. Palubky v interiéru nejsou dostatečným parobrzdným ani vzduchotěsným
Obr. 10 - Kladení desek v interiéru
materiálem. Souvrství musí být vždy doplněnou vzduchotěsnou a parobrzdnou fólií. Její polohu a účinek je nutné posoudit stavebně fyzikálním výpočtem. Přesné konstrukční uspořádání je potřeba vždy navrhnout s ohledem na tloušťku tepelné izolace mezi krokvemi a na požadovanou hodnotu součinitele prostupu tepla U. Kladení desek Desky se pokládají kolmo na podkladní konstrukci. Požadavek na spoj pero-drážka umožňuje desky spojovat kdekoliv mezi podporami. Díky dostatečné tuhosti je možné používat desky od tloušťky 20 mm bez nebezpečí zvl-
Mechanické upevňování Desky Pavatex se kotví do laťového roštu výhradně pomocí vrutů. Minimální průměr hlavičky vrutu (podložky) je 14 mm, průměr šroubovice je 6 mm. Doporučené jsou stavební vruty RAPI-TEC® SK. Vrut je zapuštěn do latě 40 mm. Schéma kotvení desek do laťového roštu je na obr. 11. Na závěr zopakujme skutečnost, že dřevovláknité desky Pavatex (kontakt na str. 13) izolují objekt proti chladu a zároveň i proti horku. Ukázka realizace kompletní obálky je na obr. 12.
Obr. 11 - Schéma kotvení desek do latí pomocí vrutů
Obr. 12 - Kompletní obálka dřevostavby z desek Pavatex
12
nění podhledu. Schéma kladení desek na laťový rošt je na obr. 10.
