Dr.-Ing. E. Richter, Dr.-Ing. L. Vogel u.a.1 Informationszentrum Umgebindehaus2
Sanace podstávkových domů – znázorněno na příkladu roubené jizby
1 Úvod Podstávkové domy vznikly v době východní expanze Germánů (Duryňků, Franků a Flámů) do Slovany osídlené Lužice. Sami si stavěli domy jako hrázděné. Brzy však dospěli k poznatku, že Slovany užívané roubenky mají v klimatických podmínkách Lužice své nesporné výhody. Vývoj podstávkového domu jako smíšené formy obou stavebních stylů mohl začít. Poprvé byl tento stavební styl zmíněn roku 1580 na „pastýřském domě“ ve Frýdlantu [1]. První dodnes zachovalé stavby vznikly zhruba před 350-ti lety. Ještě dnes roubenky výjimečné svým vnitřním klimatem byly kombinovány se dřevo šetřícím stylem hrázdění. Sesychání dřeva a jeho stláčení pod zatížením nedovolují přímé osazení horního podlaží na hrázdění přímo na roubenou část. Řešením byla integrace roubené jizby jako samostatného celku. Toho se dosáhlo konstrukcí podstávky [2]. Všechna zátěž byla přenesena přes podstávku do základů (viz obr. 1).
obr 1: podstávkový dům
1
Za spoluúčasti Prof. Dr.-Ing. Matthias Fichna, Frau Langkowski, Prof. Dr.-Ing. Henning Löber, Prof. Dr.- Ing. Christian Schurig, Dipl.-Ing. (FH) Manja Springer 2
Informační centrum Podstávkový dům je členem ZAF e.V. - Zentrum für angewandte Forschung – na škole Hochschule Zittau/Görlitz (FH)
1/15
2 Trvanlivost, Synonym pro podstávkový dům Pojem trvanlivosti je dnes všude probírán a přesto je tento problém starý jako podstávka sama. Pojem trvanlivosti byl poznamenán v 16. století vrchním hornickým hejtmanem a kurfiřtským saským komorním radou Carlowitzem. Na lipském velikonočním trhu 1713 zveřejnil svou knihu „Sylvicultura Oeconomica, přirozený pokyn pro divoké pěstování stromů" [3] v souvislosti se zachováním lesních porostů v Krušných horách vzhledem k odlesnění v souvislosti s těžbou stříbra a návrhy pro udržitelné lesní hospodářství.
Udržitelný rozvoj („Substanaible Development“ 4) znamená že dnes žijící generace budou uspokojeny bez toho, že by vzaly budoucím generacím možnosti k uspokojení jejich potřeb. Udržitelnost má dimenzi ekologickou, ekonomickou (hospodářskou) a sociální (obr. 2) [4]
Obr.2: trojúhelník udržitelnosti Díváme-li se na podstávkový dům z pohledu udržitelnosti, můžeme mezi jiným formulovat následující teorie, vykazující podstávku jako udržitelnou stavební konstrukci: Ekologický rozměr • Objekt je postaven z místních částečně dorůstajících surovin, které se mohou při sanaci opět použít. • Použité materiály jsou vzaty z přírody v bezprostřední blízkosti a mohou jí být bez problémů opět navráceny. • Stavební materiál dřevo je CO2-neutrální a ekologicky neškodný, pokud je les obhospodařován podle principu udržitelnosti. • Použitím hrázdění v horním podlaží se šetří dřevem a zabraňovalo se tak vymýcení lesů v tehdejší době. • Objekt je maximálně přizpůsoben optimálnímu využití: • Nevytápěné prostory horního podlaží zajišťují úsporné užití stavebního materiálu v hrázdění. • Pro mokré provozy (stáje) se osvědčil místní kámen (později cihla) oproti dřevu (udržitelnost). • Roubenka zaručuje jako obytná a pracovní místnost svým dřevem pro tehdejší dobu vynikající tepelnou ochranu. • Sorpční vlastnost dřeva zaručuje pro tkalcování jako zdroj hlavního nebo vedlejšího příjmu důležitou rovnoměrnou vlhkost. 4
Udržitelný rozvoj je definován následně [3]: „Rozvoj, který odpovídá potřebám současně žijících lidí bez toho, že by ohrozili potřeby generací budoucích.“
2/15
Ekonomický rozměr • Životnost konstrukce (200 let a více) zajišťuje udržení investovaného kapitálu. • Stavební konstrukce je jednoduchá snadno opravitelná zajišťuje tím dlouhodobé užívání. Dokonce přenesení této stavební konstrukce je zajištěno rozebiratelnými spoji pomocí hřevěných hřebíků. • Pro tehdejší dobu velmi dobrá tepelná ochrana ve spojení s topením v kamnech je ještě dnes cenově příznivou variantou vytápění. • Území podstávkových domů horní Lužice je dnes reklamní vývěskou pro rozvoj turistiky celého regionu (viz www.umgebindeland.de) Sociální rozměr • Oblast podstávek ve venkovském prostředí představuje sociálně kulturní hodnotu Horní Lužice svým jedinečným vzhledem. Toto kontinuálné vzniklé dědictví musí být zachováno jako součást kulturní identity vesnic Horní Lužice. • Zachování podstávkových domů je základem pro rozvoj turistického ruchu v oblasti a tím i pro udržení pracovních míst a životní úrovně. • Sanace podstávkových domů vyžaduje oživení starých řemesel a technologií a tím přináší práci. Podstávkový dům jako každá jiná lidová stavba je předobrazem udržitelnosti a trvanlivosti. Stará řemesla nutná k postavení těchto domů zobrazují zkušenosti řemesel, získané za minulá století. Co se v životním cyklu podstávek neosvědčilo, bylo zavrženo. Osvědčené se předávalo dál. Byla to doba ve které se hovořilo o umění vykonávání řemesla. Dnes musíme toto řemeslné umění částečně pracně znovu zkoumat a získávat. Jeden z příkladů ukazuje obr. 3. Každý ví, že jíl jako stavební materiál při vysoušení sesychá. Jak vyrobit jílovou omítku přidáním písku a slámy, která by při sesychání nevykazovala extrémní trhliny, bylo umění starých řemeslníků. Umění, kterému se dnes musíme znovu učit.
obr 3: trhliny při sesychání jílu v hrázdění
3/15
Právě proto že podstávkový dům je konstrukcí která odpovídá požadavkům udržitelnosti, musíme dnes obzvlášť tyto problémy vzít na zřetel. Je nutno spojit staré řemeslo s novými řešeními sanací. Některé z těchto tezí rozebereme podrobněji ve spojitosti sanace roubené světnice podstávkového domu na příkladu soklu. Není nic horšího, než urychlení rozpadu stavby chybami při rekonstrukci. Bohužel existují jen níže sepsané zkušenosti, které chyby můžeme při sanaci podstávkového domu udělat, ale o řešení sanací a jejich způsobu existuje velmi málo odborné literatury, která by se opírala o vědecké výzkumy.
3 Stavebně-fyzikální vlastnosti roubené světnice a návrhy na sanaci 3.1 Tepelná ochrana Charakteristickou veličinou tepelné ochrany je koeficient prostupu tepla U. Tato hodnota obnáší pro roubenou světnici z jehličnatého dřeva o tl. 20 cm 0,58 W/m2K. Vývoj hodnoty U pro obytné domy ukazuje tabulka 1. rok Typické složení stěny U [W/m²K] Roční spotřeba tepla (volně stojící rodinný dům) [kWh/m²a] okolo 1800
Roubená světnice podstávky
0,55 - 0,7
ca. 150
do 1960
Homogení cihelné zdivo
ca. 1,5
210 - 260 (350)
1.WSVO3od Vícevrstvé zdivo s minimální tepelnou ca. 1,2 1977 izolací
150 - 220
2. WSVO ab1984
130 - 170
Vícevrstvé nebo homogenní cihelné 0,6 - 0,7 zdivo z různých tepelně izolačních materiálů
3. WSVO ab Vnější tepelně izolační systémy 1995 EnEV42002
0.3 - 0,5
Vývoj vysoce těsnících zateplovacích 0,3 - 0,45 systémů
54 - 100 45 -705
Tabulka 1: vývoj hodnoty U pro obytné budovy Tabulka 1 ukazuje, že roubenka podstávkového domu byla z energetického hlediska v posledních stoletích příkladným konstrukčním řešením. Teprve na začátku naftové krize a nařízením zvýšených požadavků na tepelnou ochranu (podle WSVO 95 popř. EnEV 2002) při maximálních hodnotách U= 0,5 popř. 0,45 W/m²K, nelze požadavky na tepelnou ochranu pro roubených stěn dodržet. Možnosti zlepšení tepelné ochrany z vnější strany musí být odmítnuty z důvodů památkové ochrany. Zateplení zevnitř jsou technicky možná, neměla by se používat z pohledu architetektonického řešení a udržení sorpčních vlastností dřeva. Dodatečné zateplení také není nutné z hlediska ochrany památek.
3
WSVO - Wärmeschutzverordnung
4
EnEV 2002 - Energieeinsparverordnung 2002 5 Heizenergiebedarf
4/15
3.2 Ochrana před hlukem Ochrana před hlukem má velký význam pro zdraví a pohodu lidí. Podmíněno vznikem vesnic Horní lužice jako řadových vesnic, stojí dnes domy přímo u obecní silnice, přes kterou se odvíjí dnes celá doprava a jsou i hlavní tepnou. Hlavní problém sanace je odstranění nedostatků hlukové těsnosti vzhledem nárůstu hluku v dopravě ve 20. století. Minimální ochranu určuje DIN 4109 [5]. Rozhodující pro dimenzování je potřebný útlum Rw,res v kombinaci vnějších stěn a oken. Dále bude ukázáno na příkladu z obr. 4 řešení pro hlavní ulici v obci s podílem provozu nákladních vozidel 10%.
obr 4: roubená světnice Pro výpočet jsou vzaty údaje podle obr. 4 a následující parametry: • Tloušťka konstrukce 20 cm • Plošná hmotnost 120 kg/m2 • Útlum zvuku RW 47 dB [6] Protože na roubené světnici samotné nemohou být provedena opatření ke zvýšení útlumu, existuje možnost zvýšení minimální ochrany podle DIN 4109 pomocí zasklení oken. Přitom jsou dosažitelné následující třídy zvukové ochrany (kvůli dělení oken). Třída ochrany 1 (25 až 29 dB) Jednoduché okno s izolačním dvojsklem (tl. > 6 mm, vzduchová mezera > 8 mm) bez těsnění v rámu Třída ochrany 2 (30 bis 34 dB) Jednoduché okno s izolačním dvojsklem (tl. > 6 mm, vzduchová mezera > 8 mm) s těsněním v rámu Třída ochrany 3 (35 bis 39 dB) Jednoduché okno s izolačním dvojsklem (tl. > 6 mm, vzduchová mezera > 8 mm) s těsněním v rámu a předvěšeným zimním oknem (odpovídá špaletovému oknu)
5/15
Zasklení s vyšší zvukovou třídou jsou prakticky u podstávkových domů nepoužitelná, protože pak jsou nutné tloušťky zasklení okolo 30 mm a to by vedlo k tloušťkám rámů kolem 65 mm. Tyto široké rámy redukují značně podíl prosklené plochy při malých oknech s příčkami. Dále je nutno vzít v úvahu vnější hluk s jeho vlivy: • Oboustraná zástavba ano/ne? • Stoupání silnice >5% ano/ne? • < 100 m vzdáleost od semaforů ano/ne? Výsledky výpočtu potřebné ochrany před hlukem v závislosti na hustotě provozu (aut/den) a odstup vnější stěny roubené stěny od středu silnice ukazuje tab 2. aut / den odstup 5m 7m 10m 15m 20m 25m 30m 40m 50m 70m 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 2000 4000 8000
2 3 3 3 3 46 4 4 4 4 6 6 6
2 2 2 3 3 3
3
2 2 2 2 2 3 3 3 3 3
4 6 6
4 4 6
3 3 3
2 2 2 2 2 2 2 2 3 3 3
2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 3
4 6
4 4
2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 3 3
2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 3 3
4
4
2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 3 3
2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 3 3
2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 3
Tabulka 2: potřebná třída ochrany hluku oken jako výsledek výpočtu podle příkladu obr. 4 Z toho lze odvodit následující závěry: • Zásadně jsou při sanaci podstávkového domu nutná okna chránící proti hluku. • Jestliže stojí vnější stěna blízko silnice (< 7m od středu silnice), je nutná třída ochrany 3, která je dosažitelná pouze stálým nasazením zimních oken. • V poloze přímo u silnice 1.třídy (< 7m od středu silnice) s hustotou provozu přes 2000 vozidel za den je potřebná ochrana realizovatelná pouze s okny ochrané třídy 4. Ukazuje se, že možnosti projektanta ke zlepšení hlukové ochrany roubené světnice jsou omezené. Proto by bylo vhodnější dosáhnout zklidnění provozu pomocí dopravních opatření jako obchvaty kolem obcí.
6
jen podmíněně realizovatelné
6/15
3.3 Prostorová vlhkost vzduchu Vestavba protihlukových oken vyžaduje kvůli použitému těsnění také sledování požadavků na minimální výměnu vzduchu (DIN 4108 Teil 2 vom August 1981, Punkt 4.2.4) a koncept pro větrání vnitřních prostor. Navrhuji následující opatření: • Náhrada spárového provětrávání užitím větracích prvků podle DIN 1946-6. • Alternativně je třeba přezkoušet, jestli jsou těsnění nutná i v oknech na straně odvrácené od silnice. • Aby se vlhkost z vlhkých prostor (kuchyň, koupelna) nedostávala do do roubené části, je nutno tyto prostory odvětrávat mechanicky (např. časově řízeným ventilátorem). • Aby bylo využito sorpčních vlastností dřeva (viz. tab. 3), jako zásobníku vlhkosti je nutno odstranit vnitřní tvrdé laky z povrchu trámů. Sádrová omítka Cementová omítka dřevo Lakované dřevo
5,3 g/m² 9,4 g/m² 6,7 - 7,5 g/m² 3,7 g/m²
Tabulka 3: schopnost jímání vodní páry při skokové změně relativní vlhkosti z 50 na 80 % za jednu hodinu [7]
4 Detaily sanace soklové části roubenky Udržení tohoto v Evropě ojedinělého typu domu je možné jen jeho užíváním. Přitom musí být integrovatelné moderní bydlení. Při sanaci historických objektů existuje vždy reálné nebezpečí, že budou zvoleny moderních stavební materiály a sanační postupy nebo stavební konstrukce, které nejsou v souladu s památkově historickým stavem a vedou tak ne k udržení, ale k poškození stavebního fondu. Udržitelná sanace vyžaduje nutně stavebně odborné znalosti. Následující pokyny by měl laik kvůli komplexnosti stavebněplánovacích rozhodnutí realizovat pouze při zapojení odborného projektanta/architekta. Jeden problém na podstávkovém domě představuje stavebně fyzikální a konstrukčně správné vytvoření soklu pod roubenou světnicí.
4.1 Analýza poškození a cíl sanace Roubená světnice stojí na nezvětrávajícím podkladu. V Dolní Lužici byly dříve k tomuto účelu používány kameny z pole. (obr. 5).
Obr. 5: spodní stavba z polních kamenů ve Spréwaldském muzeu Lehde
7/15
Příčinami vlhkosti soklové části jsou kapilárně vzlínající voda, pokud je sokl z kapilárně porézního stavebního materiálu jako jako pískovec, tak jako ostřiková voda, zkondenzovaná voda a vlhkost z tajícího sněhu. (obr. 6).
obr. 6: Působení vlhkosti v soklové části podstávkového domu Obzvlášť chybějící ochrana proti ostřikové vodě na podstávkovém domě (obr. 7) ve spojení se zarůstáním u soklu (obr. 8) vede k dlouhodobému provlhnutí spodního roubeného trámu vodou zvenku.
obr. 7: chybějící sokl proti ostřikové vodě
8/15
obr. 8: zarůstání soklu
Vedle chybějící horizontální hydroizolace vede výskyt vody z tajícího sněhu v úložné spáře spodního trámu ke škodám (obr. 9). Dobře tepelně izolující materiál dřevo leží na špatně izolujícím kameni (pískovec nebo žula ). Dále se budeme zabývat stavebně konstrukčními problémy sanace soklu.
obr 9: hnědá hniloba na trámech9 způsobená např. i dřevomorkou domácí (Serpula lacrymans), dřevomorkou sklepní (Coniophora puteana) a trámovkami (Gloephyllum) 9
Fotografie C. Schurig
9/15
Vycházejíce z historické situace podle obr 10 je nutno při sanaci soklu řešit následující problémy: • Ochranu proti ostřikové vodě • Ochranu proti kondenzované vodě pro spodní trám roubení a vnitřní povrch soklové stěny • Omezení konstrukčně podmíněných tepelných mostů kamenným soklem (podezdívky). • Zvětšení vnitřního prostoru snížením podlahy • Zlepšení tepelně izolační ochrany podlahy • Návrhy pro vedení instalačních kanálů • Požadavky ochrany památek na zachování kamenného soklu (podezdívky).
obr. 10 původní stav Vhodné provedení podezdívky je na obr. 11 vzhledem k odvedení ostřikové vody sešikmenou plochou mezi podstávkovými sloupy.
obr. 11: provedení podezdívky s plochou pro odvedení vody
10/15
Bohužel je takové provedení podezdívky relativně vzácné. Obr. 12 je návrh pro řešení podezdívky s použitím kačírku jako ochrany proti ostřikové vodě. U podezdívek z kamene je možno dodatečně vypracovat plochu pro odtok vody (obr. 11).
obr 12: Sokl s okapovým pásem ze štěrku a odvodem vody od objektu
obr. 13: příklad provedení okapového pásu u podezdívky
11/15
Pro zvýšení prostoru roubenky, který může být pod 2,00 m, je možnost snížení podlahy (obr. 14). Přitom je nutno brát na zřetel: • Parapetní výšku oken, která se zvětší, ale neměla by přesáhnout 90 cm. • Kámen soklu leží volně a tvoří značný tepelný most. K jeho omezení se nabízí obložení prkny bez vnitřního zateplení (obr. 15) nebo s vnitřním zateplením (obr 16 und 17).
Obr. 14: Sokl se sníženou podlahou
obr. 15: Sokl se sníženou podlahou a obložením kamene prkny
Obr. 16: Sokl se sníženou podlahou, vnitřním zateplením a tepelnou izolací pod nosnou vrstvou podlahy
12/15
Z hlediska stavební fyziky příznivější řešení ukazuje obr. 16 se zateplením na studené straně. V praxi se však spíše používá energeticky horší a konstrukčně nákladnější řešení podle obr. 17. Toto řešení je však obzvlášť vhodné z hlediska umístění instalačních kanálů, protože kabely a trubky mohou být uloženy do podlahové tepelné izolace. Obr. 17: Sokl se sníženou podlahou a vnitřním zateplením nad nosnou vrstvou. Situace po sanaci
Podle řešení na obr. 17 je soklový kámen proveden s okapnicí. Je to řešení praktické, ale málo se vyskytující. Zpočátku již bylo zmíněno podezření výskytu vody z tajícího sněhu na spodním trámu působením tepelného mostu v soklovém kameni. Stavebně konstrukční řešení tohoto problému ukazuje obr. 18, kde sokl je zakrácen, a pod ním je vyzděn nový užší sokl. Spodní trám leží na pěnovém skle. Tento materiál má pevnost v tlaku až do 0,5 N/mm². Kvůli požární ochraně je popřípadě nutno tento materiál zakrýt Rigipsem.
obr 18: sokl s vnitřním zateplením
13/15
Vhodnější řešení z hlediska stavební fyziky vnějšího zateplení ukazuje obr. 19. Toto technicky nákladné řešení je však nutno konzultovat s památkáři, protože historický kamenný sokl již nebude viditelný nebo nebude znovu použitý. Proto je lépe upřednostnit jádrově zateplený soklový kámen podle obr. 20. Bohužel takové jádrově zateplené prvky nejsou na trhu.
Obr. 19 sokl s vnějším zateplením
Obr. 20 sokl s jádrově zatepleným kamenem.
14/15
5 Shrnutí Řešení stavebně-fyzikálních problémů v soklové části podstávkového domu je důležité z hlediska trvanlivé sanace. Měl by se vždy řešit problém tepelného mostu podmíněného stavebně-konstrukčním řešením. Při sanaci v oblasti roubené světnice je vždy nutno řešit problém stavebně konstrukčního tepelného mostu podmíněného pískovcovým soklem. Přáli bychom si od stavebního průmyslu vývoj jádrově zatepleného soklového kamene. Zde znázorněná řešení jsou návrhy pro vznik odborné diskuze k řešení tohoto problému. Stavebně-fyzikální zhodnocení těchto návrhů rozebere ve své přednášce paní Dr.-Ing. L. Vogel. Při všech úvahách je volba topného systému pro roubenou světnici důležitým kritériem pro výběr upřednostňovaného řešení, při kterém vytápění tepelného mostu představuje také použitelné řešení.
6 Literaturverzeichnis [ 1 ] Bernert, K.: Umgebindehäuser. EUROVERLAG GmbH Cottbus, 2. Auflage, 1998 [ 2 ] Bernert, K.: Umgebindehäuser, eine europäische Einmaligkeit. Olesch-Werbung Löbau, V. überarbeitete Auflage 2003 [ 3 ] Calowitz, H.C.: Sylvicultura Oeconomica - oder Anweisung zur wilden Baumzucht, 1713, Reprint der TU BA Freiberg [ 4 ] Deutscher Bundestag, Referat Öffentlichkeitsarbeit (Hrsg.): Konzept Nachhaltigkeit - Zwischenbericht der Enquete-Kommission „Schutz des Menschen und der Umwelt - Ziele und Rahmenbedingungen einer nachhaltigen zukunftsverträglichen Entwicklung" des 13. Deutschen Bundestages, Bonn, 1997 [ 5 ] DIN 4109.: Schallschutz im Hochbau, Beuth Verlag Berlin, 1989 [ 6 ] König, H.: Wege zum gesunden Bauen, Ökobuch Verlag Freiburg 1989 [ 7 ] Otto, F.: Einfluss von Sorptionsvorgängen auf die Raumfeuchte, Diss., Uni Kassel, 1995
15/15
