MENDELOVA UNIVERZITA V BRNĚ LESNICKÁ A DŘEVAŘSKÁ FAKULTA
ÚSTAV ZÁKLADNÍHO ZPRACOVÁNÍ DŘEVA
SKELETOVÁ DŘEVOSTAVBA SE SLAMĚNOU IZOLACÍ DIPLOMOVÁ PRÁCE
TEXTOVÁ ČÁST VÝKRESOVÁ ČÁST - PŘIPOJENÁ PŘÍLOHA
Vedoucí práce: doc. Dr. Ing. Zdeňka Havířová Vypracoval: Bc. Michal Vybíhal Brno 2014
Čestné prohlášení Prohlašuji, že jsem diplomovou práci na téma: Skeletová dřevostavba se slaměnou izolací zpracoval sám a uvedl jsem všechny použité prameny. Souhlasím, aby moje diplomová práce byla zveřejněna v souladu s § 47b Zákona č. 111/1998 Sb., o vysokých školách a uložena v knihovně Mendelovy univerzity v Brně, zpřístupněna ke studijním účelům ve shodě s Vyhláškou rektora Mendelovy univerzity o archivaci elektronické podoby závěrečných prací. Autor kvalifikační práce se dále zavazuje, že před sepsáním licenční smlouvy o využití autorských práv díla s jinou osobou (subjektem) si vyžádá písemné stanovisko univerzity o tom, že předmětná licenční smlouva není v rozporu s oprávněnými zájmy univerzity a zavazuje se uhradit případný příspěvek na úhradu nákladů spojených se vznikem díla dle řádné kalkulace. V Brně dne:………….........
podpis studenta…….....….……. Bc. Michal Vybíhal
Poděkování Dovoluji si tímto poděkovat své vedoucí práce paní doc. Dr. Ing. Zdeňce Havířové za cenné připomínky a rady týkající se zpracování diplomové práce. Dále bych chtěl poděkovat Ing. Tomáši Mansbartovi, Ing. Markétě Grufíkové, Ing. Stanislavu Kučerovi, panu Jaroslavu Tajovskému za cenné rady, konzultace a poskytnuté materiály pro zpracování diplomové práce. Také bych chtěl poděkovat panu Jiřímu Bartošovi a Ing. Petru Holubovi za cenné rady a poskytnutí počítačové podpory programu Sema pro dřevostavby. Také bych chtěl poděkovat rodičům, sourozencům, přátelům a spolužákům, kteří mě podporovali po celou dobu mého studia.
Vypracoval: Bc. Michal Vybíhal Název diplomové práce: Skeletová dřevostavba se slaměnou izolací Abstrakt Diplomová práce je zaměřena na návrh rodinného domu s využitím dřeva pro konstrukci domu a slámy jako jeho tepelné izolace. V textové části jsou popsány vlastnosti slaměných balíků a také zásady pro správné zabudování do konstrukce. Dále jsou popsány varianty obvodových stěn s využitím slámy. Každá varianta obsahuje skladbu stěny s použitými materiály a je posouzena z hlediska součinitele prostupu tepla a kondenzace vodních par. Alternativní možnosti obvodových stěn jsou dále porovnány na základě zvolených parametrů. Rodinný dům je navržen podle mých představ. Výkresová část obsahuje výkresovou dokumentaci se základními konstrukčními detaily. V souladu s přírodním stavitelstvím je založen nad terénem na větrané mezeře. Konstrukce střešní konstrukce je navržena z příhradových vazníků, aby bylo možné použít slaměné balíky i pro izolaci střešního pláště. Příhradové vazníky jsou staticky posouzeny podle EC 5. Klíčová slova Dřevostavba, dřevěná rámová konstrukce, slaměný balík, tepelná izolace
Made by: Bc. Michal Vybíhal Title of the thesis: Skeletal wooden building with straw insulation Abstract This thesis focuses on the design house using wood for house construction and straw as its thermal insulation. In the text section describes the properties of straw bales and the principles for proper installation of the structure. The following describes the variations of external walls using straw. Each option contains the track walls with the materials used and is assessed in terms of the heat transfer coefficient and condensation. Alternative options of exterior walls are then compared on the basis of selected parameters. House is designed to my liking . Drawing section contains drawings, the basic design details. In accordance with natural stavitelstvím is based on the above ground ventilated gap. The roof structure is designed from the trusses to be used straw bales for insulation and roof deck. Trusses are statically evaluated by the EC 5. Key words Wood building, timber frame construction, straw bale, heat insulation
Obsah 1
ÚVOD...................................................................................................................... 10
2
CÍL PRÁCE ............................................................................................................. 11
3
MATERIÁL A METODIKA .................................................................................. 12
4 VLASTNOSTI SLAMĚNÝCH BALÍKŮ A SPECIFIKA SLAMĚNÉ VÝSTAVBY ................................................................................................................... 13
5
4.1
Tepelně izolační vlastnosti slaměné izolace .................................................... 13
4.2
Rozměry, hmotnost a tvar slaměných balíků ................................................... 16
4.3
Tepelná kapacita slaměných balíků ................................................................. 17
4.4
Vlhkostní chování slaměného balíku ............................................................... 18
4.5
Požární odolnost ............................................................................................... 19
4.6
Zvukově - izolační vlastnosti ........................................................................... 20
4.7
Cena balíku....................................................................................................... 21
4.8
Harmonogram stavby slaměného domu ........................................................... 21
4.9
Získání stavebního povolení pro slaměné domy .............................................. 21
4.10
Přirozené osvětlení slaměných domů ........................................................... 22
4.11
Akumulační hmota ve slaměných domech ................................................... 23
ROZDĚLENÍ STAVEB S VYUŽITÍM SLAMĚNÝCH BALÍKŮ ........................ 24 5.1
Konstrukční systém z nosných balíků .............................................................. 24
5.2
Lehký dřevěný skelet ....................................................................................... 26
5.3
Těžký dřevěný skelet - skandinávský systém ................................................. 27
6 PŘEHLED SKLADEB OBVODOVÝCH STĚN S TEPELNĚ TECHNICKÝM POSOUZENÍM ............................................................................................................... 28 6.1
Sloupkový systém 2 by 4 - Skladba 1 .............................................................. 28
6.2
Sloupkový systém 2 by 4 - Skladba 2 .............................................................. 33
6.3
Sloupkový systém 2 by 4 - Skladba 3 .............................................................. 38
6.4
Sloupkový systém 2 by 4 - Skladba 4 .............................................................. 43
6.5
Konstrukce z I nosníků - skladba 5 .................................................................. 48
7
POROVNÁNÍ SKLADEB 1 - 5 NA ZÁKLADĚ ZVOLENÝCH PARAMETRŮ 53
8
NÁVRH RODINNÉHO DOMU S VYUŽITÍM DŘEVA A SLÁMY ................... 55 8.1
Odůvodnění výběru konstrukce pro vypracování výkresové dokumentace .... 55
8.2
Koncept domu .................................................................................................. 57
8.3
Založení stavby ................................................................................................ 58
8.4
Skladba a konstrukce obvodové stěny ............................................................. 58
9
8.5
Skladba vnitřní nosné stěny ............................................................................. 58
8.6
Skladba podlahy nad terénem .......................................................................... 59
8.7
Skladba stropní konstrukce .............................................................................. 61
8.8
Konstrukce a skladba střešního pláště.............................................................. 62
8.9
Konstrukce schodiště ....................................................................................... 64
8.10
Detail rohového napojení obvodových stěn z I - nosníků ............................ 65
8.11
Způsob provádění výměny stavebních otvorů a překladů z I - nosníků ....... 65
ZKUŠENOSTI Z PRAKTICKÉ REALIZACE ...................................................... 66
10
DISKUZE ............................................................................................................ 69
11
ZÁVĚR ................................................................................................................ 71
12
SUMMARY ......................................................................................................... 72
13
POUŽITÁ LITERATURA .................................................................................. 73
14
PŘÍLOHY ............................................................................................................ 75
1
ÚVOD
V České republice každým rokem přibývá počet postavených dřevostaveb. Odhaduje se, že podíl dřevostaveb v naší zemi je cca 5% a tento trend má rostoucí tendenci. S rozvojem dřevostaveb v České republice se také rozvíjí využití slaměných balíků ve stavitelství. Slaměný balík nachází využití jako vynikající tepelný izolant. Jeho uplatnění nalezneme jako izolace obvodových stěn, střech, ale také podlah a při rekonstrukcích stávajících objektů. Je to materiál šetrný k životnímu prostředí. První stavba ze slaměných balíků byla postavena přibližně před 130 lety v Nebrasce v USA, byla to jednoduchá budova. Dnes ve 21. století jsme schopni za pomoci slaměných balíků stavět nízkoenergetické domy. Pokud slaměnou izolaci podpoříme další vrstvou izolace, například zabudováním dřevovláknitých desek nebo celulózy, pak jsme schopni postavit i dům v pasivním standardu. Sláma jako izolační materiál se nám přímo nabízí k využití. V České republice se v zemědělství každý rok vyprodukuje cca 6 mil. tun slámy. Z tohoto množství zbývá cca 1 mil. tun slámy, pro kterou není nalezeno využití a představuje tak veliký potenciál pro využití ve stavitelství. Jedním z důvodů pro rozhodnutí postavit si slaměný dřevodomek může být fakt, že sláma je přírodní materiál. Mezi další výhody se řadí dobrá schopnost tepelné izolace. Dalšími výhodnými vlastnostmi může být cena slaměných balíků, která je nízká. Také roste obliba hliněných omítek, které lze v několika vrstvách nanášet přímo na slaměné balíky z venkovní i vnitřní strany. Na hliněné omítky lze využít i hlínu přímo ze staveniště, zvlášť výhodné je to pro pozemky, kde se provádějí terénní úpravy. Slaměné dřevodomky se velmi často staví svépomocí a veřejnost má zájem zúčastnit se prací na stavbě. Konají se proto různé workshopy, lidé tak přispějí ke stavbě domu a zároveň si odnesou cenné zkušenosti.
10
2
CÍL PRÁCE
Cílem diplomové práce je navrhnout konstrukci rodinného domu s použitím dřeva a slámy. Pro rodinný dům bude vypracována výkresová dokumentace včetně základních konstrukčních detailů. Výkresová část bude obsahovat výkres základů, půdorys 1. NP a 2. NP, svislý řez, krov, stropy, pohledy z jednotlivých stran a výrobní dokumentaci pro obvodové stěny. V textové části budou popsány alternativní možnosti konstrukcí dřevostaveb, které používají slámu jako tepelnou izolaci. Práce bude obsahovat skladby jednotlivých konstrukcí pro navrhovaný rodinný dům - skladba obvodové stěny, skladba podlahy nad terénem, skladba stropu, skladba střešního pláště.
11
3
MATERIÁL A METODIKA
Metodika je rozdělena na textovou a výkresovou část. V textové části jsou popsány vlastnosti slaměných balíků. Dále se práce věnuje přehledu konstrukčních řešení, které lze uplatnit při stavbě slaměné dřevostavby. Práce se zaměřuje na řešení skladeb obvodových stěn. Jednotlivé skladby jsou popsány a posouzeny na základě zvolených parametrů. Jedním ze zvolených parametrů je výpočet součinitele prostupu tepla. Po vyhodnocení jednotlivých skladeb bude zvolena jedna skladba obvodové stěny, která se použije pro vypracování výkresové dokumentace rodinného domu. Výkresová část obsahuje návrh a dispoziční uspořádání rodinného domu podle vlastních představ v souladu s platnými hygienickými předpisy a požadavky odpovídajících norem.
12
4
VLASTNOSTI SLAMĚNÝCH BALÍKŮ A SPECIFIKA SLAMĚNÉ VÝSTAVBY
4.1 Tepelně izolační vlastnosti slaměné izolace Slaměný balík vykazuje dobré tepelně - izolační vlastnosti vzhledem k přihlédnutí, že se jedná o přírodní izolaci. Nevykazuje ovšem tak dobré tepelně izolační vlastnosti jako průmyslově vyráběné izolace. Tepelně izolační vlastnosti posuzujeme na základě znalostí o tepelné vodivosti materiálů a ty vyjadřujeme SOUČINITELEM TEPELNÉ VODIVOSTI λ [W/mK] Díky tomuto koeficientu dokážeme vypočítat SOUČINITEL PROSTUPU TEPLA U [W/m2K] Tepelně izolační vlastnosti jsou tím lepší, čím je nižší součinitel tepelné vodivosti λ. U slaměných balíků je tato hodnota ovlivněna těmito parametry: •
Hustota slaměného balíku
•
Vlhkost slaměného balíku
•
Směr tepelného toku v balíku - kolmo na slaměná stébla nebo podél slaměných stébel
Hustota slaměného balíku Hustota slaměných balíků je v závislosti na složení slámy a typu balíkovacího stroje 70 až 130 kg/m3. Lehčí balíky mají více mezer mezi vlákny, to způsobuje ztráty tepla konvekcí. Těžší balíky obsahují zase příliš mnoho vláken, které odebírají prostor uzavřenému vzduchu, to opět vede ke ztrátám tepla. Z provedených testů je známo, že optimální hustota slaměného balíku se pohybuje kolem 90 kg/m3, aby bylo dosaženo optimálních tepelně izolačních vlastností. Vlhkost slaměného balíku Zvýšení vlhkosti slaměného balíku se negativně projeví na jeho tepelně izolačních parametrech. Negativní vliv zvýšené vlhkosti se projevuje u všech izolačních materiálů.
13
Směr tepelného toku v balíku - kolmo na slaměná stébla nebo podél slaměných stébel Orientace stébel má podstatný vliv na tepelnou vodivost materiálu. Lepší součinitel tepelné vodivosti λ materiálu dosáhneme, použijeme - li balíky v konstrukci tak, aby směr tepelného toku byl kolmo na stébla. Tímto směrem zabudování slaměného balíku přispíváme ke snížení tepelné ztráty objektu. Stejně je tomu i u dřeva, jelikož dřevní vlákna jsou lepším tepelným vodičem v podélném směru a horším pokud zabudujeme dřevo do konstrukce tak, aby byl směr tepelného toku kolmý na dřevní vlákna. Hodnota λ pro slaměné balíky se v literatuře liší, jelikož se jedná o přírodní materiál a dosud uváděné hodnoty se pohybují v rozmezí od 0,038 do 0,06 W/mK pro tepelný tok kolmo na stébla a 0,056 až do 0,082 W/mK pro tepelný tok podél stébel. Pro účely této práce se řídím předpisem který byl vydán v Německu v roce 2006 jako závazný předpis pro tepelně - technické posuzování konstrukcí z balíků slámy. Jeho název zní Allgemeine bauaufsichtliche Zulassung für Baustrohballen. V České republice se doporučuje tento předpis dodržovat. Hodnoty λ jsou uvedeny v tabulce č. 1. SOUČINITEL TEPELNÉ VODIVOSTI λ
SMĚR TEPELNÉHO TOKU
[W/mK]
TEPELNÝ TOK PODÉL STÉBEL
0,08
TEPELNÝ TOK KOLMO NA STÉBLA
0,052
Tabulka č. 1 Koeficienty tepelné vodivosti slámy z německého předpisu (Márton, 2010)
14
Pro příklad uvádím slaměný balík s rozměry 28 x 45 x 70 cm. Stébla slámy jsou orientována rovnoběžně s rozměrem 45 cm. Na obrázku č. 1 je poloha balíku výhodnější pro zabudování do konstrukce, jelikož směr tepelného toku je kolmý na stébla. Na obrázku č. 2 je poloha balíku méně příznivá pro zabudování do konstrukce z hlediska horšího součinitele tepelné vodivosti. V uvedených příkladech nepřihlížíme k tloušťce stěny, pouze posuzujeme orientaci stébel vzhledem k orientaci tepelného toku.
Obr. č. 1 Tepelný tok kolmo na stébla (www.pasivnidomy.cz)
Obr. č. 2 Tepelný tok podél stébel (www.pasivnidomy.cz) Slaměný balík drží svůj tvar, jelikož je svázaný provázky. Obvyklá orientace stébel je kolmá na vázací provázky.
Obr. č. 3 Balík slámy svázaný provázky (Márton, 2010)
15
4.2 Rozměry, hmotnost a tvar slaměných balíků Rozměry slaměných balíků Velikost slaměných balíků se odvíjí od použitého lisovacího zařízení. Je možné získat tyto velikosti balíků v cm: •
40 x 50 x 60 - 80
•
35 x 40 x 60 - 70
•
27 x 40 x 60 - 70
(www.slamak.info/products/vlastnosti-slamy/)
Jestliže známe dopředu modulovou koordinaci domu, je výhodné nastavit si potřebnou délku slaměných balíků a sice nastavením parametrů lisovacího stroje. Pro příklad uvádím realizovanou stavbu Ing. Juraje Hazuchy v České republice v Habrovanech. Zde se uvažovalo o použití slaměných balíků o rozměrech 40 x 50 x 70 cm. Jelikož pole před balíkováním vyhořelo, hledalo se alternativní řešení. Dostupné byly balíky netypických rozměrů 28 x 45 x 70 cm. Jelikož tyto balíky byly rozměrově odlišné od původních balíků, nastala změna ve skladbě a konstrukci obvodových stěn. Jelikož se balíky slámy nedají zakoupit ve standardních rozměrech a je nutné je shánět, je důležité se připravit i na možnost přizpůsobit konstrukci na ty balíky slámy, které jsou dostupné. Z tohoto hlediska je výhodné nejdříve sehnat balíky slámy a až poté navrhovat konstrukci domu.
(www.pasivnidomy.cz/data/files/3630.pdf)
Hmotnost slaměných balíků Hmotnost suchého balíku o hustotě 90kg/m3 se pohybuje kolem 12 kg. Při této hmotnosti je manipulace s balíkem slámy vhodná pro muže i ženy. Při manipulaci se doporučuje použití pracovních rukavic a také chránit předloktí, které bývá plné oděrek. Je důležité upozornit, že při manipulaci s balíky vzniká množství prachu, které může činit problémy osobám s alergií. Lze využít prachových roušek nebo navlhčených kapesníků.
(Márton, 2010)
16
Tvar slaměných balíků Dobrý balík má kompaktní tvar a pevně usazené vázací provázky. Stává se, že při dopravě nebo manipulaci s balíky dochází ke změně tvaru balíku. Pokud se to stane, můžeme balík dotvarovat - balík položíme bokem na rovnou podložku nebo zem a sešlapáváme ho tak, aby nebyl vyboulený, poté toto dotvarování provedeme i z druhé strany balíku. Konce balíků bývají mírně zakulacené, abychom dosáhli ostřejších hran, posuneme slámu pod provázky ze středu balíku ke krajům a do rohů. Přímo na stavbě je možné upravit délku balíků a sice zkrácením vázacích provázků. Rozdělení balíků provedeme pomocí kovové nebo dřevěné jehly. Jehla, které se ve slámařském slangu říká "píchák" se neprodává a je nutné si ji vyrobit. Jehla musí mít očko pro uchycení provázku a ostrý konec, aby bylo možné balík propíchnout. Druhý konec jehly je zahnutý, aby bylo možné na jehlu zatlačit.
Obr. č. 4 Délkové dělení slaměného balíku jehlou (Márton, 2010) Balíky se dají řezat nebo opracovávat ruční pilou, motorovou pilou nebo křovinořezem. Motorová pila je velmi osvědčená, při práci s ní dbáme na to, abychom neřezali vázací provázky, jelikož by se na řetězu seškvařily.
(Márton,2010)
4.3 Tepelná kapacita slaměných balíků Sláma s hustotou cca 100 kg/m3 má velmi nízkou schopnost akumulovat teplo. Z tohoto důvodu je vhodné, zvláště v dřevostavbě použít materiálů, které mají vyšší hustotu a tím lepší tepelnou akumulační schopnost. Řešením může být aplikace hliněných omítek v interiéru. Ideální tloušťka hliněné omítky je v našich klimatických podmínkách 3 - 5 cm. Tato vrstva je dostatečná pro vyrovnání rozdílů teplot mezi dnem a nocí.
17
Pro zjištění poměru tepelných kapacit jednotlivých materiálů se používá OBJEMOVÁ MĚRNÁ TEPELNÁ KAPACITA S, která vyjadřuje tepelnou jímavost kubického metru materiálu se zohledněním jeho hustoty. Poměr objemové měrné tepelné kapacity slámy a hlíny je 200/2000, z tohoto vyplývá, že do 1 m3 hliněných omítek lze naakumulovat 10 x více tepla, než - li do 1 m3 slaměného balíku.
(Márton,2010)
4.4 Vlhkostní chování slaměného balíku Sláma je materiálem organického původu a proto je nezbytné slámu chránit proti vodě a vlhkosti. Slaměný balík musíme chránit před následujícími faktory: •
déšť, vliv povětrnosti, odstřikující voda
•
kondenzace vody v balíku slámy vlivem difuze vodních par
Ochrana před deštěm, vlivem povětrnosti a odstřikující vodou Ochrana slaměných balíků před deštěm spočívá v důsledném odvedení dešťové vody tak, aby nestékala po stěnách nebo dokonce do stěn. Při zjištění závady se musí zvlhlé balíky slámy vyměnit. Ochrana slaměných balíků před deštěm hnaným větrem spočívá v povrchové úpravě stěn, může to být omítka i obložení. Ochrana před odstřikující vodou spočívá v ochraně soklu budovy. Nízká a hustá tráva pohlcuje dešťové kapky, kamenné oblázky odrážejí kapky do stran. Materiály, které vlhkost poškozuje, se umisťují minimálně 150 mm nad přilehlý terén. Dřevěné konstrukce osazujeme minimálně 300 mm nad přilehlý terén. Kondenzace vody v balíku slámy vlivem difuze vodních par Důsledkem procesu difuze, tedy tendence látek přecházet z prostředí z vyšší koncentrací do prostředí s nižší koncentrací, dochází v konstrukcích staveb k určitému stupni kondenzace vodních par. Děje se tak při rozdílu vnitřní teploty v budově a venkovní teploty následkem prostupu vodních par z interiéru. Zvýšená vlhkost balíků se může nacházet v místě tepelných mostů, to jsou místa, kde je izolace zeslabena, nebo místa, kde izolací prochází konstrukční prvek. Sláma má pouze omezenou schopnost rozvádět vlhkost v materiálu kapilárně, proto se při výskytu vlhkosti porucha projevuje jen v blízkém okolí. Ve skladbě stěny difuzně otevřené 18
dřevostavby používáme na vnitřní části parobrzdný materiál, vhodným materiálem je deska OSB. U této desky využíváme její vysoký difuzní odpor. Jestliže se rozhodneme parobrzdný materiál nepoužívat a uvnitř domu aplikovat hliněné omítky přímo na balíky slámy, doporučuje se zvýšit difuzní odpor obvodové stěny. Tím může být vnitřní nátěr lněným olejem nebo včelím voskem. Zvlášť důležité je to pro místnosti se zvýšenou relativní vlhkostí jako jsou například koupelny. Interiérové stěny nenatíráme, jelikož chceme využít vlhkostní regulace hliněných omítek v celém rozsahu. Bezpečná hranice, při které nedochází k rozvoji plísní a hub je do cca 15% vlhkosti balíku. Před zabudováním balíku do stavby se řídíme následujícími zásadami: •
balíky by měly být suché
•
pokud se balíky dostali do kontaktu s vlhkem a na povrchu vyschly, zkontrolujeme hmatem také střed balíku jestli je dostatečně suchý. Pokud by byl balík uvnitř vlhký, necháme jej vyschnout a až poté jej zabudujeme do stavby
•
pokud nám stébla balíku zčernají a rozpadají se, indikuje to hnilobný proces. Tato situace nastává po několika týdnech, kdy je slaměný balík mokrý a nemá možnost vyschnout. Z takového balíku je možné použít pouze zdravou část
•
jestliže nám stébla slámy v balíku zešednou a nerozpadají se, tak jsou použitelné v celém rozsahu. Zřejmě u nich došlo jen ke krátkodobému zvlhnutí
•
pokud se stane, že dojde na stavbě k mírnému dešti a balíky na povrchu zvlhnou, necháme je oschnout a balíky můžeme používat dál. Balíky mohou zvlhnout i jako zabudované v konstrukci, pokud se poté nechají vyschnout. Před omítáním omítkou nebo zaklápěním deskovým materiálem by měly být balíky vždy suché (Márton, 2010)
4.5 Požární odolnost Německá organizace FASBA provedla test odolnosti na požár nosné stěny dřevěné konstrukce vyplněnou slaměnými balíky ve výzkumném ústavu materiálů v Braunschweigu. Skladba testované stěny: •
hliněná omítka
3 cm
•
dřevěná konstrukce vyplněná slaměnými balíky
46 cm
•
hliněná omítka
3 cm 19
Závěr z tohoto testu zní, že testovaná stěna vyhovuje požární odolnosti F90. Tento test byl proveden podle evropské normy EN 1365-1. Ústav PAVUS, který se zabývá posuzováním shody výrobků a prováděním zkoušek požární odolnosti potvrdil, že evropská norma vyhovuje ČSN 730810, včetně dosažení požární odolnosti REI 90. Tento test v České republice slouží jako podklad pro schválení zprávy požárního specialisty, která je součástí dokumentace ke stavebnímu řízení.
(Márton, 2010)
4.6 Zvukově - izolační vlastnosti Stěna ze slaměných balíků, která je oboustranně omítnutá hliněnou omítkou vykazuje velmi dobré zvukově - izolační vlastnosti. Velký význam pro dosažení tohoto parametru má pečlivé vyplnění veškerých dutin a spár mezi balíky volnou slámou. Je důležité zamezit jakémukoliv styku vnějších a vnitřních omítek, jelikož jejich propojením by se zvuk dobře přenášel. Pomáhá i aplikace rozdílných tloušťek omítek, tím se zkracuje doba dozvuku. Tlustší omítka se aplikuje na stranu zdroje hluku. Nejslabším místem ve stěně se poté stávají okna, dveře a spojení stěn s další konstrukcí, které je nutné pečlivě navrhnout. V Eindhovenu v roce 2003 byl proveden test slaměné stěny, který zkoumal její zvukově izolační vlastnosti. Skladba testované stěny: •
hliněná omítka - interiér
2,5 cm
•
stěny ze slaměných balíků o hustotě 120 - 130 kg/m3
46 cm
•
hliněná omítka - exteriér
3,5 cm
Bylo zjištěno že testovaná slaměná stěna výborně zvukově izoluje při frekvencích zdroje hluku kolem 2 000 Hz. Při této frekvenci dosáhla testovaná stěna zvukového útlumu 60 dB. Lidské ucho je velmi citlivé právě na zvuky o frekvencích 2 000 - 4 000 Hz.
(Márton, 2010)
20
4.7 Cena balíku Cena balíků závisí na domluvě se zemědělcem a pohybuje se v rozmezí 5 - 25 Kč za balík. Záleží i na tom, jestli je zemědělec ochoten slaměné balíky uskladnit přes zimu. V některých případech zemědělci věnují slaměné balíky jen za odvoz.
4.8 Harmonogram stavby slaměného domu Stavbu slaměného domu do velké míry ovlivňuje počasí, s tím souvisí i shánění balíků slámy od zemědělců. Ideální průběh stavby by mohl vypadat následovně: •
Na jaře začít stavět nosnou konstrukci na připravené základy
•
V létě dům izolovat balíky slámy, které máme již rok dopředu uskladněné a nachystané a také v létě provádět hliněné omítky. Hliněné omítky potřebují cca 2 měsíce na proschnutí, pokud je podzim chladný, doba schnutí se prodlužuje. Z tohoto důvodu bychom měli hliněné omítky provádět nejpozději v září, aby omítky stihly před zimou vyschnout.
•
Pokud provádíme vnější vápenné omítky, tak ty potřebují cca 3 měsíce a teplotu nad 8 °C k dozrání
•
Na podzim je vhodné provádět dokončovací práce v exteriéru
•
Zimní období je vhodné pro dokončovací práce v interiéru
(Márton, 2010)
4.9 Získání stavebního povolení pro slaměné domy V zemích s angloamerickou kulturou - USA, Velká Británie, Irsko je získání stavebního povolení pro stavby ze slaměných balíků zcela běžné. Dokonce i pro dvoupodlažní dům postavený konstrukčním systémem stěn ze samonosné slámy. Tento systém se vyznačuje absencí nosné dřevěné rámové kostry domu. Nosnou část stěn tedy tvoří pouze balíky slámy pokládané na sebe. V České republice je slaměné stavění mladým odvětvím a situace je komplikovanější. Pro výstavbu je důležité dodržovat: •
vyhláška č. 268/2009 Sb. - Obecně technické požadavky na výstavbu
•
stavební zákon č. 183/2006 Sb.
21
Při navrhování slaměného objektu dbáme na: Posouzení stavby na mechanickou odolnost a stabilitu Musí být prokázáno statickým výpočtem, že stavba je navržena tak, aby zatížení na ni v průběhu výstavby a užívání nemělo za následek poškození stavby. Stavby ze slaměných balíků, které jsou umístěny mezi nosnou konstrukci tomuto posouzení vyhovují. Pro stavby z nosné slámy je bohužel zatím situace v České republice nepříznivá, jelikož nejsou provedeny zkoušky a žádný statik nevydá pozitivní statický posudek. Požární bezpečnost Požární odolnost konstrukce - je měřena v třídách požární odolnosti podle toho, jakou dobu zajišťují plnou stabilitu a normovou únosnost konstrukce a hořlavost povrchů. Protože slaměné balíky jsou pouze výplňové, nikoliv nosné, nedostává se stavba při použití příslušných povrchů do střetu s požadavky. Nutno dodat, že v České Republice nebylo zatím provedeno žádné zanesení do norem týkající se únosnosti nebo hořlavosti slaměných balíků a vlastností hliněných omítek a cihel. V současnosti probíhá vytvoření eurokódu pro použití slaměného balíku jako nosného prvku na základě výzkumu statického namáhání. V kontinentální Evropě a tedy také v České republice získají stavební povolení stavby se slaměnými balíky, které jsou použité jako tepelně izolační výplň. (Márton,2010)
4.10 Přirozené osvětlení slaměných domů Stěny slaměných domů dosahují běžně 400 až 500 mm. Pro oslunění a prosvětlení místnosti v takovém domě platí, že okno zabudované v takové stěně, které bude mít cca 8x - 10x menší plochu než je plocha podlahy v místnosti, pak toto okno prosvětlí místnost do vzdálenosti dvojnásobku výšky okenního nadpraží směrem do místnosti. Pokud stavíme dům ze silnějších stěn než je 500 mm, je potřeba okna příslušně zvětšit podle výpočtu osvětlení.
(Márton, 2010)
22
4.11 Akumulační hmota ve slaměných domech Akumulační hmota v interiéru dokáže přijmout teplo nebo chlad z okolního prostředí a změní-li se teplotní podmínky, nastane proces, kdy je akumulovaná energie vrácena do okolí. Sláma má velmi malou akumulační schopnost, proto je vhodné do slaměného domu umístit akumulační hmotu ve formě: •
vnitřní příčky, například z plných cihel
•
vnitřní hliněné omítky 30 - 50 mm
•
těžké plovoucí podlahy z materiálů beton, cihla, kámen, hlína (Márton, 2010)
23
5
ROZDĚLENÍ STAVEB S VYUŽITÍM SLAMĚNÝCH BALÍKŮ •
Konstrukční systém z nosných balíků
•
Lehký dřevěný skelet sloupkový systém 2 by 4 konstrukce z I - nosníků
•
Těžký dřevěný skelet - skandinávský systém
(Márton, 2010)
5.1 Konstrukční systém z nosných balíků V tomto systému je absence dřevěné nosné konstrukce domu. Veškeré zatížení stěny je přenášeno pouze samotnými slaměnými balíky. V konstrukci se vyhýbáme navrhování bodových zatížení kvůli odlišné síle stlačení balíků nebo musíme bodové zatížení roznést dostatečně do šířky, k tomuto účelu nám často slouží věnec. Balíky slámy jsou poskládané na vazbu. Tento systém vznikl v Nebrasce v USA již v 19. století. Střešní konstrukce a zatížení od vodorovných konstrukcí musí dosedat na stěnu v plné ploše. Pro tento styl stavění se používají střední až obří balíky, které mají hustotu cca 120kg/m3. Tloušťka stěny dosahuje i 1 metru. Okna a dveře se usazují do pevných dřevěných rámů, které přenášejí zatížení. Rámy jsou do slaměné stěny ukotveny pomocí dřevěných tyčí. Vzniká omezení pro plochy oken a dveří, které je cca 50% vzhledem k ploše stěny z důvodu nestejnoměrného rozdělení zatížení na balíky po stranách otvoru a balíky ve stěně. Ze stejného důvodu je doporučeno navrhovat svislé okenní otvory nežli vodorovné. Výhody systému z nosných balíků: •
rychlost výstavby
•
jednoduchost provádění
•
nízké náklady
•
snadné dosažení půdorysných oblouků
•
práce nevyžaduje mnoho odborných informací, pomocníci na stavbě mohou být nekvalifikovaní
24
Nevýhody systému z nosných balíků: •
nežli se položí střecha a balíky se omítnou, vzniká problém s udržením balíků v suchu vlivem povětrnostních podmínek. Střešní konstrukci je možné připravit dopředu na zemi a následně ji zvednout, vznikne tak staveniště kryté před povětrností a deštěm. Jakmile jsou stěny postavené, střecha se na ně usadí. Během provádění a po usazení střešní konstrukce dojde k sesedání stěn cca 10 20 cm na patro. Balíky slámy se proto stahují. Po konečném zatížení se jejich tvar již nemění.
Konstrukční systém z nosných balíků je rozšířen v USA. V Evropě byly také realizovány podobné stavby a sice například dvoupodlažní rodinný dům ve Velké Británii a třípodlažní dům v Itálii. V České republice není zatím bohužel možné získat stavební povolení a vyjádření statika pro tento konstrukční systém.
(Márton, 2010)
Obr. č. 5 Konstrukční systém z nosných balíků (Márton, 2010)
25
5.2 Lehký dřevěný skelet Dřevěná rámová konstrukce slouží k přenosu svislého i vodorovného zatížení. Balíky tvoří pouze tepelně - izolační výplň a nemají žádnou statickou funkci. Dřevěný skelet lze bodově zatížit. Tomuto systému se diplomová práce věnuje podrobněji v dalších kapitolách.
(Márton, 2010)
Obr. č. 6 Konstrukční systém - lehký dřevěný skelet (Márton, 2010)
26
5.3 Těžký dřevěný skelet - skandinávský systém
Skandinávský systém je těžký skeletový systém, který je vytvořen konstrukcí ze sloupů v modulovém rastru cca 2,5 - 3,5 m a stropních nosníků. Přes sloupy je přenášeno svislé zatížení. Izolace ze slaměných balíků může být předsazená před nosnou konstrukcí, v takovém případě je slaměná stěna v celé délce průběžná a konstrukce uvnitř domu je viditelná. Další variantou je umístění slaměné izolace do stejné linie, kudy prochází sloupy nosné konstrukce. V takovém případě je nutné upravovat rozměry balíků slámy, tak aby vzájemný kontakt se sloupy byl těsný. (Márton, 2010)
Obr. č. 7 Konstrukční systém - těžký dřevěný skelet (Márton, 2010)
27
6
PŘEHLED SKLADEB OBVODOVÝCH STĚN S TEPELNĚ TECHNICKÝM POSOUZENÍM
6.1 Sloupkový systém 2 by 4 - Skladba 1 Na interiérové straně je hliněná omítka, obvyklá tloušťka vnitřních hliněných omítek se pohybuje kolem 30 - 50 mm, v této skladbě je navrženo 40 mm. Pro hliněnou omítku slouží jako podklad laťkový rošt, ten může být vytvořen z latěk 20 x 20 mm s mezerami mezi laťkami také 20 mm. Následuje geotextílie, která odděluje hliněnou omítku od následující vrstvy, kterou je instalační předstěna vyplněná konopnou tepelnou izolací. Za instalační předstěnou je vytvořena vzduchotěsná a parobrzdná rovina pomocí desek OSB. OSB desky je vhodné spojit na pero-drážku a jejich spoje přelepit air-stop páskou z důvodu požadavku na neprůvzdušnost konstrukce. Následuje nosná sloupková konstrukce. Mezi sloupky nosné konstrukce je jako tepelná izolace použita foukaná celulóza. Směrem do exteriéru následuje vodorovné latění, které slouží k připevnění slaměných balíků provázky. K eliminaci tepelných mostů od dřevěných sloupků slouží dřevovláknité pásky, které jsou připevněny ke sloupkům. Dále je možné pokračovat odvětranou fasádou s dřevěným obkladem nebo hliněnou omítkou. (www.pasivnidomy.cz/domy/rodinny-dum-habrovany-1)
Obr. č. 8 Sloupkový systém 2 by 4 - Skladba 1 28
Skladba stěny 1 od interiéru:
Obr. č. 9 Vodorovný řez stěnou 1
Číslo vrstvy 1.
Druh materiálu
6.
Hliněná omítka Předstěna - konopná izolace mezi latěmi OSB Foukaná celulóza mezi sloupky 60/160 Vodorovné latě k upevnění balíků + svislé pásky z dřevovláknité desky, dutina je vyplněna foukanou celulózou Balíky slámy
7.
Hliněná omítka
2. 3. 4.
5.
Tloušťka vrstvy (mm) 40 40 15 160
40
0,04
280
0,052
40
0,76
Tab. č. 2 Soupis materiálů pro stěnu 1
29
Součinitel tepelné vodivosti (W/mK) 0,76 0,04 (0,18 pro dřevo) 0,13 0,04 (0,18 pro dřevo)
Tepelně technické posouzení stěny 1 Skladba konstrukce (od interiéru) : Číslo
1 2 3 4 5 6 7
Název
D[m]
Hliněná omítka Předstěna OSB Nos. kce Celulóza Sláma Hliněná omítka
L[W/mK]
0.0400 0.0400 0.0150 0.1600 0.0400 0.2800 0.0400
0.7600 0.0510 0.1300 0.0530 0.0400 0.0520 0.7600
C[J/kgK]
1000.0 1145.0 2100.0 2139.4 2100.0 1785.0 1000.0
Ro[kg/m3]
1650.0 65.5 600.0 83.6 50.0 100.0 1650.0
Mi[-]
10.0 2.0 200.0 2.0 2.0 2.0 10.0
Okrajové podmínky výpočtu : Tepelný odpor při přestupu tepla v interiéru Rsi : dtto pro výpočet kondenzace a povrch. teplot Rsi : Tepelný odpor při přestupu tepla v exteriéru Rse : dtto pro výpočet kondenzace a povrch. teplot Rse :
0.13 m2K/W 0.25 m2K/W 0.04 m2K/W 0.04 m2K/W
Návrhová venkovní teplota Te : Návrhová teplota vnitřního vzduchu Tai : Návrhová relativní vlhkost venkovního vzduchu RHe : Návrhová relativní vlhkost vnitřního vzduchu RHi :
-15.0 C 20.6 C 84.0 % 55.0 %
Měsíc
Délka[dny]
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
31 28 31 30 31 30 31 31 30 31 30 31
Tai[C]
20.6 20.6 20.6 20.6 20.6 20.6 20.6 20.6 20.6 20.6 20.6 20.6
RHi[%]
Pi[Pa]
55.0 58.2 58.2 59.7 63.4 66.6 68.3 67.9 63.8 59.7 58.2 57.7
1333.8 1411.4 1411.4 1447.8 1537.6 1615.2 1656.4 1646.7 1547.3 1447.8 1411.4 1399.3
Te[C]
-2.5 -0.3 3.8 9.0 13.9 17.0 18.5 18.1 14.3 9.1 3.5 -0.6
RHe[%]
81.3 80.5 79.2 76.8 73.6 70.9 69.3 69.8 73.3 76.7 79.3 80.7
Pe[Pa]
403.2 479.4 634.8 881.2 1168.3 1373.1 1475.1 1448.9 1194.1 886.1 622.3 468.9
Pro vnitřní prostředí byla uplatněna přirážka k vnitřní relativní vlhkosti : 5.0 % Výchozí měsíc výpočtu bilance se stanovuje výpočtem dle ČSN EN ISO 13788. Počet hodnocených let : 1 Tepelný odpor a součinitel prostupu tepla dle ČSN EN ISO 6946: Tepelný odpor konstrukce R : Součinitel prostupu tepla konstrukce U :
10.41 m2K/W 0.095 W/m2K
Součinitel prostupu zabudované kce U,kc :
0.11 / 0.14 / 0.19 / 0.29 W/m2K
Difuzní odpor konstrukce ZpT : Teplotní útlum konstrukce Ny* : Fázový posun teplotního kmitu Psi* :
2.6E+0010 m/s 3407.2 0.6 h
30
Ma[kg/m2]
0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
Teplota vnitřního povrchu a teplotní faktor dle ČSN 730540 a ČSN EN ISO 13788: Vnitřní povrchová teplota v návrhových podmínkách Tsi,p : Teplotní faktor v návrhových podmínkách f,Rsi,p :
19.77 C 0.977
Číslo měsíce
Vypočtené hodnoty
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Minimální požadované hodnoty při max. rel. vlhkosti na vnitřním povrchu: --------- 80% --------- -------- 100% --------Tsi,m[C]
f,Rsi,m
Tsi,m[C]
f,Rsi,m
Tsi[C]
14.7 15.5 15.5 15.9 16.9 17.7 18.1 18.0 17.0 15.9 15.5 15.4
0.743 0.758 0.699 0.598 0.445 0.183 ----------0.425 0.594 0.704 0.755
11.2 12.1 12.1 12.5 13.4 14.2 14.6 14.5 13.5 12.5 12.1 12.0
0.595 0.593 0.494 0.301 -------------------------0.295 0.503 0.593
20.1 20.1 20.2 20.3 20.4 20.5 20.6 20.5 20.5 20.3 20.2 20.1
Poznámka:
f,Rsi
0.977 0.977 0.977 0.977 0.977 0.977 0.977 0.977 0.977 0.977 0.977 0.977
RHsi[%]
56.9 60.0 59.6 60.7 64.0 66.9 68.5 68.1 64.4 60.7 59.7 59.5
RHsi je relativní vlhkost na vnitřním povrchu, Tsi je vnitřní povrchová teplota a f,Rsi je teplotní faktor.
Difuze vodní páry v návrhových podmínkách a bilance vlhkosti dle ČSN 730540: (bez vlivu zabudované vlhkosti a sluneční radiace) Průběh teplot a tlaků v návrhových okrajových podmínkách: rozhraní:
tepl.[C]: p [Pa]: p,sat [Pa]:
i
19.8 1334 2304
1-2
2-3
3-4
4-5
5-6
6-7
e
19.6 1235 2279
17.0 1215 1935
16.6 474 1888
6.6 395 971
3.2 376 770
-14.7 237 170
-14.9 138 167
Při venkovní návrhové teplotě dochází v konstrukci ke kondenzaci vodní páry. Kond.zóna číslo
1
Hranice kondenzační zóny levá [m] pravá
0.5750
0.5750
Kondenzující množství vodní páry [kg/m2s]
3.689E-0008
Celoroční bilance vlhkosti: Množství zkondenzované vodní páry Mc,a: 0.046 kg/m2,rok Množství vypařitelné vodní páry Mev,a: 4.674 kg/m2,rok Ke kondenzaci dochází při venkovní teplotě nižší než 0.0 C. Bilance zkondenzované a vypařené vlhkosti dle ČSN EN ISO 13788: Roční cyklus č. 1 V konstrukci nedochází během modelového roku ke kondenzaci.
31
Rozložení teplot v konstrukci 1
Obr. č. 10 Rozložení teplot ve stěně 1
Rozložení tlaků vodní páry v konstrukci 1
Obr. č. 11 Rozložení tlaků vodní páry ve stěně 1
32
6.2 Sloupkový systém 2 by 4 - Skladba 2 Tato skladba je navržena tak, aby byl vytvořen pevný rovný povrch pro připevňování slaměných balíků. Tento pevný povrch se realizuje deskami OSB, které mají funkci parobrzdy a vzduchotěsné roviny. OSB desky je vhodné spojit na perodrážku a jejich spoje přelepit air-stop páskou z důvodu požadavku na neprůvzdušnost konstrukce. Desky OSB se připevňují k nosné sloupkové konstrukci na vnější stranu sloupků. Instalace mohou vést mezi sloupky nosné konstrukce v tepelné izolaci. Vnější rošt je kotven úvazky, přitahuje balíky k OSB desce a slouží i ke kotvení obkladu. (Márton, 2010)
Obr. č. 12 Sloupkový systém 2 by 4 - Skladba 2
33
Skladba stěny 2 od interiéru
Obr. č. 13 Vodorovný řez stěnou 2
Číslo vrstvy 1.
Tloušťka vrstvy (mm) 40
2.
Nosná konstrukce + tepelná izolace
160
3.
OSB
15
Součinitel tepelné vodivosti (W/mK) 0,76 0,04 (0,18 pro dřevo) 0,13
4.
Balíky slámy
400
0,052
5.
Svislé laťování - větraná mezera
40
-
6.
Vodorovný dřevěný obklad
20
-
Druh materiálu Hliněná omítka
Tab. č. 3 Soupis materiálů pro stěnu 2
34
Tepelně technické posouzení stěny 2 Skladba konstrukce (od interiéru) : Číslo
1 2 3 4
Název
D[m]
Hliněná omítka Nos. kce OSB Sláma
L[W/mK]
0.0400 0.1600 0.0150 0.4000
0.7600 0.0530 0.1300 0.0520
C[J/kgK]
1000.0 964.2 2100.0 1785.0
Ro[kg/m3]
1650.0 49.2 600.0 100.0
Mi[-]
10.0 1.0 200.0 2.0
Okrajové podmínky výpočtu : Tepelný odpor při přestupu tepla v interiéru Rsi : dtto pro výpočet kondenzace a povrch. teplot Rsi : Tepelný odpor při přestupu tepla v exteriéru Rse : dtto pro výpočet kondenzace a povrch. teplot Rse :
0.13 m2K/W 0.25 m2K/W 0.04 m2K/W 0.04 m2K/W
Návrhová venkovní teplota Te : Návrhová teplota vnitřního vzduchu Tai : Návrhová relativní vlhkost venkovního vzduchu RHe : Návrhová relativní vlhkost vnitřního vzduchu RHi :
-15.0 C 20.6 C 84.0 % 55.0 %
Měsíc
Délka[dny]
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
31 28 31 30 31 30 31 31 30 31 30 31
Tai[C]
20.6 20.6 20.6 20.6 20.6 20.6 20.6 20.6 20.6 20.6 20.6 20.6
RHi[%]
Pi[Pa]
55.0 58.2 58.2 59.7 63.4 66.6 68.3 67.9 63.8 59.7 58.2 57.7
1333.8 1411.4 1411.4 1447.8 1537.6 1615.2 1656.4 1646.7 1547.3 1447.8 1411.4 1399.3
Te[C]
-2.5 -0.3 3.8 9.0 13.9 17.0 18.5 18.1 14.3 9.1 3.5 -0.6
RHe[%]
81.3 80.5 79.2 76.8 73.6 70.9 69.3 69.8 73.3 76.7 79.3 80.7
Pe[Pa]
403.2 479.4 634.8 881.2 1168.3 1373.1 1475.1 1448.9 1194.1 886.1 622.3 468.9
Pro vnitřní prostředí byla uplatněna přirážka k vnitřní relativní vlhkosti : 5.0 % Výchozí měsíc výpočtu bilance se stanovuje výpočtem dle ČSN EN ISO 13788. Počet hodnocených let : 1 Tepelný odpor a součinitel prostupu tepla dle ČSN EN ISO 6946: Tepelný odpor konstrukce R : Součinitel prostupu tepla konstrukce U :
10.88 m2K/W 0.091 W/m2K
Součinitel prostupu zabudované kce U,kc :
0.11 / 0.14 / 0.19 / 0.29 W/m2K
Difuzní odpor konstrukce ZpT : Teplotní útlum konstrukce Ny* : Fázový posun teplotního kmitu Psi* :
2.3E+0010 m/s 4014.9 22.4 h
35
Ma[kg/m2]
0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
Teplota vnitřního povrchu a teplotní faktor dle ČSN 730540 a ČSN EN ISO 13788: Vnitřní povrchová teplota v návrhových podmínkách Tsi,p : Teplotní faktor v návrhových podmínkách f,Rsi,p :
19.80 C 0.978
Číslo měsíce
Vypočtené hodnoty
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Minimální požadované hodnoty při max. rel. vlhkosti na vnitřním povrchu: --------- 80% --------- -------- 100% --------Tsi,m[C]
f,Rsi,m
Tsi,m[C]
f,Rsi,m
Tsi[C]
14.7 15.5 15.5 15.9 16.9 17.7 18.1 18.0 17.0 15.9 15.5 15.4
0.743 0.758 0.699 0.598 0.445 0.183 ----------0.425 0.594 0.704 0.755
11.2 12.1 12.1 12.5 13.4 14.2 14.6 14.5 13.5 12.5 12.1 12.0
0.595 0.593 0.494 0.301 -------------------------0.295 0.503 0.593
20.1 20.1 20.2 20.3 20.5 20.5 20.6 20.5 20.5 20.3 20.2 20.1
Poznámka:
f,Rsi
0.978 0.978 0.978 0.978 0.978 0.978 0.978 0.978 0.978 0.978 0.978 0.978
RHsi[%]
56.8 59.9 59.6 60.7 64.0 66.9 68.5 68.1 64.4 60.7 59.6 59.4
RHsi je relativní vlhkost na vnitřním povrchu, Tsi je vnitřní povrchová teplota a f,Rsi je teplotní faktor.
Difuze vodní páry v návrhových podmínkách a bilance vlhkosti dle ČSN 730540: (bez vlivu zabudované vlhkosti a sluneční radiace) Průběh teplot a tlaků v návrhových okrajových podmínkách: rozhraní:
tepl.[C]: p [Pa]: p,sat [Pa]:
i
19.8 1334 2309
1-2
2-3
3-4
e
19.6 1224 2285
10.0 1180 1228
9.6 -14.9 358 138 1198 167
Při venkovní návrhové teplotě nedochází v konstrukci ke kondenzaci vodní páry. Množství difundující vodní páry Gd : 5.484E-0008 kg/m2s Bilance zkondenzované a vypařené vlhkosti dle ČSN EN ISO 13788: Roční cyklus č. 1 V konstrukci nedochází během modelového roku ke kondenzaci.
36
Rozložení teplot v konstrukci 2
Obr. č. 14 Rozložení teplot ve stěně 2 Rozložení tlaků vodní páry v konstrukci 2
Obr. č. 15 Rozložení tlaků vodní páry ve stěně 2
37
6.3 Sloupkový systém 2 by 4 - Skladba 3 V této skladbě jsou balíky slámy vkládány částečně mezi sloupky nosné konstrukce. Pro vkládání balíků je tedy potřeba upravit jejich tvar - vyřezat pilou potřebné zářezy do balíků, tak aby dosedly na sloupky nosné konstrukce. Nosná konstrukce je pro balíky dobrou oporou. Nosná konstrukce je z vnitřní strany zaklopena deskou OSB, která plní funkci parobrzdy a vzduchotěsné roviny. OSB desky je vhodné spojit na pero-drážku a jejich spoje přelepit air-stop páskou z důvodu požadavku na neprůvzdušnost konstrukce. Směrem do interiéru následuje pro omezení tepelných ztrát vrstva tepelné izolace, která je umístěna mezi vodorovným latěním. Tento rošt slouží i k vedení instalací. Vnitřní povrch tvoří hliněná omítka na laťkovém roštu. Vnější povrch a zároveň vnější závětrnou vrstvu tvoří vápenná omítka. Pro vápennou omítku je vytvořen podklad z balíků slámy a rabicového pletiva. Balíky slámy jsou stahovány vodorovnými latěmi. Pro dosažení hladké a rovné fasády je třeba povrch slaměných balíků srovnat do roviny, než-li začneme omítat. (Márton, 2010)
Obr. č. 16 Sloupkový systém 2 by 4 - Skladba 3
38
Skladba stěny 3 od interiéru
Obr. č. 17 Vodorovný řez stěnou 3
Číslo vrstvy 1. 2.
Tepelná izolace ve vodorovném roštu
40
3.
15 160
5.
OSB Nosná konstrukce 60/160 + část balíku slámy Balík slámy
240
Součinitel tepelné vodivosti (W/mK) 0,76 0,04 (0,18 pro dřevo) 0,13 0,052 (0,18 pro dřevo) 0,052
6.
Vápenná omítka
20
0,8
4.
Tloušťka vrstvy (mm) 40
Druh materiálu Hliněná omítka
Tab. č. 4 Soupis materiálů pro stěnu 3
39
Tepelně technické posouzení stěny 3 Skladba konstrukce (od interiéru) : Číslo
1 2 3 4 5 6
Název
D[m]
Hliněná omítka Tepelná iz. OSB Nosná kce + Sl Sláma Omítka
L[W/mK]
0.0400 0.0400 0.0150 0.1600 0.2400 0.0200
0.7600 0.0400 0.1300 0.0640 0.0520 0.8000
C[J/kgK]
1000.0 800.0 2100.0 1854.6 1785.0 1000.0
Ro[kg/m3]
1650.0 40.0 600.0 128.8 100.0 1650.0
Mi[-]
10.0 1.0 200.0 2.0 2.0 20.0
Okrajové podmínky výpočtu : Tepelný odpor při přestupu tepla v interiéru Rsi : dtto pro výpočet kondenzace a povrch. teplot Rsi : Tepelný odpor při přestupu tepla v exteriéru Rse : dtto pro výpočet kondenzace a povrch. teplot Rse :
0.13 m2K/W 0.25 m2K/W 0.04 m2K/W 0.04 m2K/W
Návrhová venkovní teplota Te : Návrhová teplota vnitřního vzduchu Tai : Návrhová relativní vlhkost venkovního vzduchu RHe : Návrhová relativní vlhkost vnitřního vzduchu RHi :
-15.0 C 20.6 C 84.0 % 55.0 %
Měsíc
Délka[dny]
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
31 28 31 30 31 30 31 31 30 31 30 31
Tai[C]
20.6 20.6 20.6 20.6 20.6 20.6 20.6 20.6 20.6 20.6 20.6 20.6
RHi[%]
Pi[Pa]
55.0 58.2 58.2 59.7 63.4 66.6 68.3 67.9 63.8 59.7 58.2 57.7
1333.8 1411.4 1411.4 1447.8 1537.6 1615.2 1656.4 1646.7 1547.3 1447.8 1411.4 1399.3
Te[C]
-2.5 -0.3 3.8 9.0 13.9 17.0 18.5 18.1 14.3 9.1 3.5 -0.6
RHe[%]
81.3 80.5 79.2 76.8 73.6 70.9 69.3 69.8 73.3 76.7 79.3 80.7
Pe[Pa]
403.2 479.4 634.8 881.2 1168.3 1373.1 1475.1 1448.9 1194.1 886.1 622.3 468.9
Pro vnitřní prostředí byla uplatněna přirážka k vnitřní relativní vlhkosti : 5.0 % Výchozí měsíc výpočtu bilance se stanovuje výpočtem dle ČSN EN ISO 13788. Počet hodnocených let : 1 Tepelný odpor a součinitel prostupu tepla dle ČSN EN ISO 6946: Tepelný odpor konstrukce R : Součinitel prostupu tepla konstrukce U :
8.31 m2K/W 0.118 W/m2K
Součinitel prostupu zabudované kce U,kc :
0.14 / 0.17 / 0.22 / 0.32 W/m2K
Difuzní odpor konstrukce ZpT : Teplotní útlum konstrukce Ny* : Fázový posun teplotního kmitu Psi* :
2.5E+0010 m/s 1660.9 21.1 h
40
Ma[kg/m2]
0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
Teplota vnitřního povrchu a teplotní faktor dle ČSN 730540 a ČSN EN ISO 13788: Vnitřní povrchová teplota v návrhových podmínkách Tsi,p : Teplotní faktor v návrhových podmínkách f,Rsi,p :
19.56 C 0.971
Číslo měsíce
Vypočtené hodnoty
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Minimální požadované hodnoty při max. rel. vlhkosti na vnitřním povrchu: --------- 80% --------- -------- 100% --------Tsi,m[C]
f,Rsi,m
Tsi,m[C]
f,Rsi,m
Tsi[C]
14.7 15.5 15.5 15.9 16.9 17.7 18.1 18.0 17.0 15.9 15.5 15.4
0.743 0.758 0.699 0.598 0.445 0.183 ----------0.425 0.594 0.704 0.755
11.2 12.1 12.1 12.5 13.4 14.2 14.6 14.5 13.5 12.5 12.1 12.0
0.595 0.593 0.494 0.301 -------------------------0.295 0.503 0.593
19.9 20.0 20.1 20.3 20.4 20.5 20.5 20.5 20.4 20.3 20.1 20.0
Poznámka:
f,Rsi
0.971 0.971 0.971 0.971 0.971 0.971 0.971 0.971 0.971 0.971 0.971 0.971
RHsi[%]
57.3 60.4 60.0 61.0 64.2 67.0 68.6 68.2 64.5 60.9 60.0 59.9
RHsi je relativní vlhkost na vnitřním povrchu, Tsi je vnitřní povrchová teplota a f,Rsi je teplotní faktor.
Difuze vodní páry v návrhových podmínkách a bilance vlhkosti dle ČSN 730540: (bez vlivu zabudované vlhkosti a sluneční radiace) Průběh teplot a tlaků v návrhových okrajových podmínkách: rozhraní:
tepl.[C]: p [Pa]: p,sat [Pa]:
i
19.6 1334 2275
1-2
2-3
3-4
4-5
5-6
e
19.3 1231 2244
15.2 1220 1727
14.7 448 1675
4.4 365 835
-14.7 241 169
-14.8 138 167
Při venkovní návrhové teplotě dochází v konstrukci ke kondenzaci vodní páry. Kond.zóna číslo
1
Hranice kondenzační zóny levá [m] pravá
0.4950
0.4950
Kondenzující množství vodní páry [kg/m2s]
3.970E-0008
Celoroční bilance vlhkosti: Množství zkondenzované vodní páry Mc,a: 0.057 kg/m2,rok Množství vypařitelné vodní páry Mev,a: 4.663 kg/m2,rok Ke kondenzaci dochází při venkovní teplotě nižší než 0.0 C. Bilance zkondenzované a vypařené vlhkosti dle ČSN EN ISO 13788: Roční cyklus č. 1 V konstrukci nedochází během modelového roku ke kondenzaci.
41
Rozložení teplot v konstrukci 3
Obr. č. 18 Rozložení teplot ve stěně 3 Rozložení tlaků vodní páry v konstrukci 3
Obr. č. 19 Rozložení tlaků vodní páry ve stěně 3
42
6.4 Sloupkový systém 2 by 4 - Skladba 4 Tato skladba je vytvořena z rámové konstrukce. Slaměné balíky se vkládají z vnitřní strany konstrukce a jelikož slaměné balíky zasahují do sloupků, je nutné provést jejich tvarovou úpravu vyřezáním místa, tak aby slaměný balík doléhal ke konstrukci. Tato skladba neobsahuje deskový materiál OSB, který by stěnu ztužil. Zavětrování je tak provedeno diagonálními latěmi z vnější strany konstrukce. Vnitřní i vnější povrchovou úpravu tvoří hliněné omítky. V této skladbě není navrhnuta parobrzda deska OSB, která by díky vyššímu koeficientu difuzního odporu snižovala prostup vodní páry do konstrukce. Proto se doporučuje zvýšit difuzní odpor vnitřní vrstvy konstrukce - hliněné omítky. Difuzní odpor hliněné omítky se zvýší nátěrem lněným olejem s přísadou včelího vosku. Ke zlepšení tepelně technických vlastností je možné tuto skladbu doplnit za diagonálním bedněním tepelnou izolací ve formě dřevovláknitých desek, jejich povrchová úprava by byla provedena difuzně otevřenou omítkou. (www.slamak.info/reference/)
pohled z exteriéru
pohled z interiéru
Obr. č. 20 Sloupkový systém 2 by 4 - Skladba4
43
Skladba stěny 4 od interiéru
Obr. č. 21 Vodorovný řez stěnou 4
Číslo vrstvy 1. 2. 3. 4.
Druh materiálu Hliněná omítka Balík slámy Nosná konstrukce 40/200 + část balíku slámy Hliněná omítka + diagonální bednění ob prkno 24 mm
Tloušťka vrstvy (mm) 50
Součinitel tepelné vodivosti (W/mK) 0,76
200
0,052 0,052 (0,18 pro dřevo)
200 50
Tab. č. 5 Soupis materiálů pro stěnu 4
44
0,76
Tepelně technické posouzení stěny 4 Skladba konstrukce (od interiéru) : Číslo
1 2 3 4
Název
D[m]
Hliněná omítka Sláma Nosná kce + Sl Hliněná omítka
L[W/mK]
0.0500 0.2000 0.2000 0.0500
0.7600 0.0520 0.0600 0.7600
C[J/kgK]
1000.0 1785.0 1831.0 1000.0
Ro[kg/m3]
1650.0 100.0 119.0 1650.0
Mi[-]
70.0 2.0 2.0 10.0
Okrajové podmínky výpočtu : Tepelný odpor při přestupu tepla v interiéru Rsi : dtto pro výpočet kondenzace a povrch. teplot Rsi : Tepelný odpor při přestupu tepla v exteriéru Rse : dtto pro výpočet kondenzace a povrch. teplot Rse :
0.13 m2K/W 0.25 m2K/W 0.04 m2K/W 0.04 m2K/W
Návrhová venkovní teplota Te : Návrhová teplota vnitřního vzduchu Tai : Návrhová relativní vlhkost venkovního vzduchu RHe : Návrhová relativní vlhkost vnitřního vzduchu RHi :
-15.0 C 20.6 C 84.0 % 55.0 %
Měsíc
Délka[dny]
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
31 28 31 30 31 30 31 31 30 31 30 31
Tai[C]
20.6 20.6 20.6 20.6 20.6 20.6 20.6 20.6 20.6 20.6 20.6 20.6
RHi[%]
Pi[Pa]
55.0 58.2 58.2 59.7 63.4 66.6 68.3 67.9 63.8 59.7 58.2 57.7
1333.8 1411.4 1411.4 1447.8 1537.6 1615.2 1656.4 1646.7 1547.3 1447.8 1411.4 1399.3
Te[C]
-2.5 -0.3 3.8 9.0 13.9 17.0 18.5 18.1 14.3 9.1 3.5 -0.6
RHe[%]
81.3 80.5 79.2 76.8 73.6 70.9 69.3 69.8 73.3 76.7 79.3 80.7
Pe[Pa]
403.2 479.4 634.8 881.2 1168.3 1373.1 1475.1 1448.9 1194.1 886.1 622.3 468.9
Pro vnitřní prostředí byla uplatněna přirážka k vnitřní relativní vlhkosti : 5.0 % Výchozí měsíc výpočtu bilance se stanovuje výpočtem dle ČSN EN ISO 13788. Počet hodnocených let : 1 Tepelný odpor a součinitel prostupu tepla dle ČSN EN ISO 6946: Tepelný odpor konstrukce R : Součinitel prostupu tepla konstrukce U :
7.31 m2K/W 0.134 W/m2K
Součinitel prostupu zabudované kce U,kc :
0.15 / 0.18 / 0.23 / 0.33 W/m2K
Difuzní odpor konstrukce ZpT : Teplotní útlum konstrukce Ny* : Fázový posun teplotního kmitu Psi* :
2.6E+0010 m/s 709.4 19.2 h
45
Ma[kg/m2]
0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
Teplota vnitřního povrchu a teplotní faktor dle ČSN 730540 a ČSN EN ISO 13788: Vnitřní povrchová teplota v návrhových podmínkách Tsi,p : Teplotní faktor v návrhových podmínkách f,Rsi,p :
19.43 C 0.967
Číslo měsíce
Vypočtené hodnoty
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Minimální požadované hodnoty při max. rel. vlhkosti na vnitřním povrchu: --------- 80% --------- -------- 100% --------Tsi,m[C]
f,Rsi,m
Tsi,m[C]
f,Rsi,m
Tsi[C]
14.7 15.5 15.5 15.9 16.9 17.7 18.1 18.0 17.0 15.9 15.5 15.4
0.743 0.758 0.699 0.598 0.445 0.183 ----------0.425 0.594 0.704 0.755
11.2 12.1 12.1 12.5 13.4 14.2 14.6 14.5 13.5 12.5 12.1 12.0
0.595 0.593 0.494 0.301 -------------------------0.295 0.503 0.593
19.8 19.9 20.0 20.2 20.4 20.5 20.5 20.5 20.4 20.2 20.0 19.9
Poznámka:
f,Rsi
0.967 0.967 0.967 0.967 0.967 0.967 0.967 0.967 0.967 0.967 0.967 0.967
RHsi[%]
57.6 60.7 60.2 61.1 64.3 67.1 68.6 68.2 64.6 61.1 60.3 60.2
RHsi je relativní vlhkost na vnitřním povrchu, Tsi je vnitřní povrchová teplota a f,Rsi je teplotní faktor.
Difuze vodní páry v návrhových podmínkách a bilance vlhkosti dle ČSN 730540: (bez vlivu zabudované vlhkosti a sluneční radiace) Průběh teplot a tlaků v návrhových okrajových podmínkách: rozhraní:
tepl.[C]: p [Pa]: p,sat [Pa]:
i
19.4 1334 2256
1-2
2-3
3-4
e
19.1 462 2213
1.1 363 661
-14.5 263 172
-14.8 138 168
Při venkovní návrhové teplotě dochází v konstrukci ke kondenzaci vodní páry. Kond.zóna číslo
1
Hranice kondenzační zóny levá [m] pravá
0.4500
0.4500
Kondenzující množství vodní páry [kg/m2s]
4.039E-0008
Celoroční bilance vlhkosti: Množství zkondenzované vodní páry Mc,a: 0.071 kg/m2,rok Množství vypařitelné vodní páry Mev,a: 3.781 kg/m2,rok Ke kondenzaci dochází při venkovní teplotě nižší než 0.0 C. Bilance zkondenzované a vypařené vlhkosti dle ČSN EN ISO 13788: Roční cyklus č. 1 V konstrukci nedochází během modelového roku ke kondenzaci.
46
Rozložení teplot v konstrukci 4
Obr. č. 22 Rozložení teplot ve stěně 4 Rozložení tlaků vodní páry v konstrukci 4
Obr. č. 23 Rozložení tlaků vodní páry ve stěně 4
47
6.5 Konstrukce z I nosníků - skladba 5 Tato skladba využívá pro vytvoření nosné konstrukce I-nosníky místo dřevěných sloupků. Slaměné balíky jsou umístěny mezi I-nosníky. Z vnitřní strany je nosná konstrukce opláštěna deskami OSB, které mají za účel vytvořit parobrzdnou a vzduchotěsnou rovinu. OSB desky je vhodné spojit na pero-drážku a jejich spoje přelepit air-stop páskou z důvodu požadavku na neprůvzdušnost konstrukce. Na desky OSB připevníme rákosovou rohož nebo laťkový rošt, abychom vytvořili podklad pro vnitřní hliněnou omítku. Z venkovní strany nosné konstrukce se připevňují dřevovláknité tepelně-izolační desky. Desky se k I-nosníkům mohou připevnit sponami. Vnější povrch tvoří certifikovaná difuzně otevřená omítka na dřevovláknité desky. Tato skladba se vyznačuje rovinatým venkovním povrchem. Výhodou této skladby je zvýšená eliminace tepelných mostů v nosné konstrukci, vzhledem k použití I-nosníků. K minimalizaci tepelných mostů dále přispívá průběžná tepelná dřevovláknitá izolace, která překrývá nosnou konstrukci. Tato skladba se vyznačuje také nízkou pracností při montáži balíků slámy do nosné konstrukce. Dva I-nosníky v nosné stěnové konstrukci navrhujeme v takovém rastru, aby se mezi ně vešel jeden celý balík slámy. Rastr I nosníků může být cca 750 mm. Vzhledem k velikosti OSB desky je vhodné navrhnout konstrukci v rastru 625 mm. Požadovanou délku slaměných balíků získáme nastavením balíkovacího stroje.
(Márton, 2010)
Obr. č. 24 Konstrukce z I - nosníků - Skladba5 48
Skladba stěny 5 od interiéru
Obr. č. 25 Vodorovný řez stěnou 5
Číslo vrstvy 1.
3.
Hliněná omítka Předstěna - konopná izolace mezi laťováním OSB
4.
Nosná konstrukce + balíky slámy
400
5.
Dřevovláknitá deska
100
Součinitel tepelné vodivosti (W/mK) 0,76 0,04 (0,18 pro dřevo) 0,13 0,052 (0,18 pro I - nosník) 0,048
6.
Omítka difuzně otevřená
10
0,8
2.
Tloušťka vrstvy (mm) 40
Druh materiálu
40 15
Tab. č. 6 Soupis materiálů pro stěnu 5
49
Tepelně technické posouzení stěny 5 Skladba konstrukce (od interiéru) : Číslo
1 2 3 4 5 6
Název
D[m]
Hliněná omítka Předstěna OSB 3 Nosná kce Dřevovláknitá d. Omítka diffu
L[W/mK]
0.0400 0.0400 0.0150 0.4000 0.1000 0.0100
0.7600 0.0510 0.1300 0.0540 0.0480 0.8000
C[J/kgK]
1000.0 1687.4 2100.0 1805.7 2100.0 1000.0
Ro[kg/m3]
1650.0 70.0 600.0 108.6 265.0 800.0
Mi[-]
10.0 1.0 200.0 2.0 5.0 10.0
Okrajové podmínky výpočtu : Tepelný odpor při přestupu tepla v interiéru Rsi : dtto pro výpočet kondenzace a povrch. teplot Rsi : Tepelný odpor při přestupu tepla v exteriéru Rse : dtto pro výpočet kondenzace a povrch. teplot Rse :
0.13 m2K/W 0.25 m2K/W 0.04 m2K/W 0.04 m2K/W
Návrhová venkovní teplota Te : Návrhová teplota vnitřního vzduchu Tai : Návrhová relativní vlhkost venkovního vzduchu RHe : Návrhová relativní vlhkost vnitřního vzduchu RHi :
-15.0 C 20.6 C 84.0 % 55.0 %
Měsíc
Délka[dny]
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
31 28 31 30 31 30 31 31 30 31 30 31
Tai[C]
20.6 20.6 20.6 20.6 20.6 20.6 20.6 20.6 20.6 20.6 20.6 20.6
RHi[%]
Pi[Pa]
55.0 58.2 58.2 59.7 63.4 66.6 68.3 67.9 63.8 59.7 58.2 57.7
1333.8 1411.4 1411.4 1447.8 1537.6 1615.2 1656.4 1646.7 1547.3 1447.8 1411.4 1399.3
Te[C]
-2.5 -0.3 3.8 9.0 13.9 17.0 18.5 18.1 14.3 9.1 3.5 -0.6
RHe[%]
81.3 80.5 79.2 76.8 73.6 70.9 69.3 69.8 73.3 76.7 79.3 80.7
Pe[Pa]
403.2 479.4 634.8 881.2 1168.3 1373.1 1475.1 1448.9 1194.1 886.1 622.3 468.9
Pro vnitřní prostředí byla uplatněna přirážka k vnitřní relativní vlhkosti : 5.0 % Výchozí měsíc výpočtu bilance se stanovuje výpočtem dle ČSN EN ISO 13788. Počet hodnocených let : 1 Tepelný odpor a součinitel prostupu tepla dle ČSN EN ISO 6946: Tepelný odpor konstrukce R : Součinitel prostupu tepla konstrukce U : Součinitel prostupu zabudované kce U,kc :
10.46 m2K/W 0.094 W/m2K 0.11 / 0.14 / 0.19 / 0.29 W/m2K
Uvedené orientační hodnoty platí pro různou kvalitu řešení tep. mostů vyjádřenou přibližnou přirážkou dle poznámek k čl. B.9.2 v ČSN 730540-4.
Difuzní odpor konstrukce ZpT : Teplotní útlum konstrukce Ny* : Fázový posun teplotního kmitu Psi* :
2.6E+0010 m/s 9780.0 4.8 h
50
Ma[kg/m2]
0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
Teplota vnitřního povrchu a teplotní faktor dle ČSN 730540 a ČSN EN ISO 13788: Vnitřní povrchová teplota v návrhových podmínkách Tsi,p : Teplotní faktor v návrhových podmínkách f,Rsi,p :
19.77 C 0.977
Číslo měsíce
Vypočtené hodnoty
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Minimální požadované hodnoty při max. rel. vlhkosti na vnitřním povrchu: --------- 80% --------- -------- 100% --------Tsi,m[C]
f,Rsi,m
Tsi,m[C]
f,Rsi,m
Tsi[C]
14.7 15.5 15.5 15.9 16.9 17.7 18.1 18.0 17.0 15.9 15.5 15.4
0.743 0.758 0.699 0.598 0.445 0.183 ----------0.425 0.594 0.704 0.755
11.2 12.1 12.1 12.5 13.4 14.2 14.6 14.5 13.5 12.5 12.1 12.0
0.595 0.593 0.494 0.301 -------------------------0.295 0.503 0.593
20.1 20.1 20.2 20.3 20.4 20.5 20.6 20.5 20.5 20.3 20.2 20.1
Poznámka:
f,Rsi
0.977 0.977 0.977 0.977 0.977 0.977 0.977 0.977 0.977 0.977 0.977 0.977
RHsi[%]
56.9 60.0 59.6 60.7 64.0 66.9 68.5 68.1 64.4 60.7 59.6 59.5
RHsi je relativní vlhkost na vnitřním povrchu, Tsi je vnitřní povrchová teplota a f,Rsi je teplotní faktor.
Difuze vodní páry v návrhových podmínkách a bilance vlhkosti dle ČSN 730540: (bez vlivu zabudované vlhkosti a sluneční radiace) Průběh teplot a tlaků v návrhových okrajových podmínkách: rozhraní:
tepl.[C]: p [Pa]: p,sat [Pa]:
i
19.8 1334 2304
1-2
2-3
3-4
4-5
5-6
e
19.6 1235 2279
17.0 1225 1937
16.6 484 1890
-7.9 287 311
-14.8 163 167
-14.9 138 167
Při venkovní návrhové teplotě nedochází v konstrukci ke kondenzaci vodní páry. Množství difundující vodní páry Gd : 4.940E-0008 kg/m2s Bilance zkondenzované a vypařené vlhkosti dle ČSN EN ISO 13788: Roční cyklus č. 1 V konstrukci nedochází během modelového roku ke kondenzaci.
51
Rozložení teplot v konstrukci 5
Obr. č. 26 Rozložení teplot ve stěně 5 Rozložení tlaků vodní páry v konstrukci 5
Obr. č. 27 Rozložení tlaků vodní páry ve stěně 5 52
7
POROVNÁNÍ SKLADEB 1 - 5 NA ZÁKLADĚ ZVOLENÝCH PARAMETRŮ
Porovnání z hlediska navržení nosné konstrukce Pro skladby 1, 2, 3, 4 platí, že jejich nosná konstrukce je vytvořena z rámové konstrukce tvořené sloupky. Skladba 5 se liší, jelikož je nosná konstrukce vytvořena z Inosníků. Pro skladbu číslo 5 může být také odlišná konstrukce dolního a horního prahu. Pro I - nosníky tloušťky 400 mm by bylo navrženo vrstvené dřevo LVL ultralam, jelikož v této tloušťce již nemůžeme použít konstrukčně vysušené hranoly KVH. V této tloušťce nejsou dostupné. Porovnání z hlediska nutnosti úpravy balíku slámy pro zabudování do konstrukce Skladba 1 a 2 nevyžaduje žádnou tvarovou úpravu balíků slámy do konstrukce, jednotlivé balíky se do konstrukce ukládají těsně vedle sebe tak, aby nevznikl tepelný most. Nevýhodou skladeb 3 a 4 je nutnost tvarově balíky slámy upravovat, jelikož se částečně ukládají do sloupkové konstrukce. Balíky slámy se tedy vyřezávají. U těchto skladeb je tím zvýšena pracnost ukládání slaměných balíků. Také hrozí riziko, že se výřez ve slaměném balíku provede větší než je profil dřevěného sloupku. Skladba 5 nevyžaduje žádnou tvarovou úpravu balíků slámy, jelikož balíky se ukládají mezi I - nosníky. I - nosníky můžeme použít ve dvou variantách a to s izolací stojiny nebo bez izolace stojiny. Jestliže použijeme I - nosníky bez izolace stojiny, je nutné při pokládání balíků do konstrukce tuto dutinu pečlivě doplnit volnou slámou, tak aby nevznikl tepelný most. Při použití I - nosníků s izolovanou stojinou tato práce odpadá, nicméně musíme počítat s větší finanční investicí. Porovnání z hlediska způsobu vytvoření parobrzdné vrstvy Všechny skladby jsou navrženy jako difuzně otevřené. To znamená, že difuzní odpor jednotlivých vrstev musí směrem do venkovního prostředí klesat. Je tak záměrně připuštěno pronikání části vlhkosti do konstrukce. Na interiérové straně nosných stěn navrhujeme v difuzně otevřených dřevostavbách parobrzdu zpravidla ve formě OSB desek s vyšším difuzním odporem. Ve skladbách 1, 2, 3 a 5 je parobrzdná rovina
53
navržena formou OSB desek. Pouze ve skladbě 4 není navržena parobrzdná rovina ve formě OSB desek, nicméně tato funkce je zabezpečena natřením vnitřních hliněných omítek lněným olejem, který zvýší difuzní faktor a vytvoří tak parobrzdnou vrstvu. Porovnání z hlediska pracnosti výstavby Slaměný balík je levnou tepelnou izolací, nicméně u staveb ze slámy je ze zkušeností realizátorů slaměných staveb zvýšena pracnost výstavby. Pro zmenšení pracnosti výstavby a pro její zrychlení se jeví jako nejvhodnější použití skladby 5. U této skladby se slaměné balíky ukládají do mezer mezi I - nosníky a není potřeba upravovat jejich tvar ani rozměr. Také není potřeba jejich kotvení k nosné konstrukci. Porovnání z hlediska vytvoření rovného podkladu pro vnější povrch Podklad pro vnější povrch - omítku nebo dřevěné obložení tvoří u skladeb 1, 2 a 3 slaměný balík. Vzniká nám tak částečně nerovný podklad pro vnější povrch. Z tohoto důvodu se povrch srovnává do roviny. Toto srovnání a začištění se může provádět např. křovinořezem. Pokud z venkovní strany provedeme hliněnou omítku, můžeme do ní nerovný povrch skrýt. Rovný podklad pro vnější povrch vzniká u skladby 4, vzhledem k nanášení hliněné omítky mezi diagonální prkna a na diagonální prkna. Skladba 5 je navržena s dřevovláknitou deskou tak, aby byl vytvořen pevný a rovný podklad pro omítku nebo dřevěné obložení. Porovnání z hlediska hodnoty součinitele prostupu tepla Porovnávané stěny dosáhly velmi dobrých součinitelů prostupu tepla. Skladba 4 je vhodná pro použití do nízkoenergetického standardu. Skladby 1, 2, 3 a 5 jsou vhodné i pro použití v pasivní výstavbě. Skladba 1 dosáhla hodnoty U = 0,095 [W/m2K] Skladba 2 dosáhla hodnoty U = 0,091 [W/m2K] Skladba 3 dosáhla hodnoty U = 0,118 [W/m2K] Skladba 4 dosáhla hodnoty U = 0,134 [W/m2K] Skladba 5 dosáhla hodnoty U = 0,094 [W/m2K]
54
8
NÁVRH RODINNÉHO DOMU S VYUŽITÍM DŘEVA A SLÁMY
8.1 Odůvodnění výběru konstrukce pro vypracování výkresové dokumentace Pro vypracování výkresové dokumentace jsem se rozhodl použít skladbu 5. Tato skladba je vhodná pro nízkoenergetickou až pasivní výstavbu. Použitím I - nosníků v nosné konstrukci se dosáhne eliminace tepelných mostů. Zateplením domu slaměnými balíky o šířce 400 mm v nosné konstrukci mezi I - nosníky Steico a použitím přídavné izolace ve formě dřevovláknité desky se výrazně sníží náklady na energii potřebné k vytápění a zmenší se výkon vytápěcího zařízení. Nadstandardní zateplení se v konečné ceně domu promítne jen minimálně, u slaměných domů je díky ceně slaměných balíků tento rozdíl v konečné ceně domu zanedbatelný. Díky dostatečné tepelné izolaci a akumulační hmotě ve hliněné omítce je dům v letním horku příjemně chladný a v zimě je zkrácena topná sezóna. Mezi další výhody nadstandardní izolace patří přiblížení teploty na vnitřním povrchu obvodové zdi k teplotě vzduchu v místnosti. Tímto krokem si zajistíme tepelnou pohodu v interiéru a můžeme snížit teplotu v místnosti o 2 - 3 °C oproti běžné teplotě při zachování stejného tepelného komfortu. Výhodou skladby 5 je také vkládání balíků mezi I - nosníky, což usnadňuje pracnost a zrychluje výstavbu domu. Pro tuto skladbu jsem posoudil alternativní varianty skladby stěny, které se odvíjí od požadavků na tepelně - izolační vlastnosti. Hlavní nosná konstrukce může být provedena z I - nosníků STEICO WALL od šířky 240 mm až po šířku 400 mm. V těchto šířkách je také možné sehnat slaměné balíky od zemědělců, tak aby šířka slaměných balíků odpovídala rozteči I - nosníků. Tloušťka dřevovláknitých izolačních desek je také variabilní a můžeme ji navrhnout od 40 do 120 mm.
55
Možné varianty s vypočteným součinitelem prostupu tepla konstrukce U: Nosná konstrukce + slaměný balík
STEICO 240
STEICO 300
STEICO 360
STEICO 400
Vnější tepelná izolace
Tloušťka
Součinitel prostupu
(mm)
tepla konstrukce U
40
U = 0,156 W/m2K
60
U = 0,147 W/m2K
80
U = 0,138 W/m2K
100
U = 0,131 W/m2K
120
U = 0,124 W/m2K
40
U = 0,133 W/m2K
60
U = 0,126 W/m2K
80
U = 0,120 W/m2K
100
U = 0,114 W/m2K
120
U = 0,109 W/m2K
40
U = 0,116 W/m2K
60
U = 0,111 W/m2K
80
U = 0,106 W/m2K
100
U = 0,101 W/m2K
120
U = 0,097 W/m2K
40
U = 0,107 W/m2K
60
U = 0,102 W/m2K
80
U = 0,098 W/m2K
100
U = 0,094 W/m2K
120
U = 0,091 W/m2K
DŘEVOVLÁKNITÁ IZOLAČNÍ DESKA
DŘEVOVLÁKNITÁ IZOLAČNÍ DESKA
DŘEVOVLÁKNITÁ IZOLAČNÍ DESKA
DŘEVOVLÁKNITÁ IZOLAČNÍ DESKA
Tab. č. 6 Varianty tepelné izolace v obvodové stěně z I - nosníků Pro navrhovaný dům jsem se rozhodl použít slaměný balík o šířce 400 mm (jelikož v této šířce jsou balíky dobře dostupné) a dřevovláknitou izolační desku 100 mm. Součinitel prostupu tepla tak bude 0,094 W/m2K.
56
8.2 Koncept domu Dům je navržen pro bydlení 4 až 5 -ti členné rodiny. Objekt je nepodsklepený se 2 nadzemními podlažími. Střecha domu je pultová s mírným sklonem 7°. Osazení objektu do terénu je na rovinatý pozemek. Obálka domu - základová konstrukce, obvodové stěny a střecha jsou z hlediska tepelných ztrát navrhnuty tak, aby objekt odpovídal pasivnímu standardu. Tvar budovy je kvádr s pultovou střechou, tento tvar je výhodný pro pasivní dům, kvůli poměru plochy obálky domu vzhledem k jeho objemu (poměr A/V). Sníží se tak množství ochlazovaných ploch. Půdorysná osa domu je situována ve směru západ - východ. Ze severní strany je umístěn vchod a na jižní stranu jsou navrženy obytné místnosti, kuchyně a obývací pokoj. Jižní strana je prosklena, tak abychom využili solárních zisků. Aby nebyl objekt v létě přehříván, je navrženo stínění ve formě slunolamů nad okny. Pro vytápění je určeno stěnové topení instalované do hliněných omítek a také krbová kamna. Jelikož bude dům navržen v pasivním standardu, bude stačit výkon kamen pouze 5 kW. Pro ohřev vody budou na pultovou střechu instalovány solární kolektory. Okna budou zabudovány s trojskly. •
Založení domu je řešeno systémem Crawl space - založení nad terénem s využitím foukané celulózy jako izolace.
•
Obvodové stěny jsou rámové konstrukce z I - nosníků Steico. Konstrukce je vyplněna slaměnými balíky a tato izolace je podpořena dřevovláknitou deskou z venkovní strany.
•
Střešní konstrukci tvoří příhradové vazníky izolované slaměnými balíky ve dvou vrstvách. Střecha je extenzivně ozeleněná se sukulenty.
Přehled ploch rodinného domu: •
Zastavěná plocha = 114,2 m2
•
Užitná plocha = 150,9 m2
•
Podlahová plocha = 104,18 m2
57
8.3 Založení stavby Konstrukce spodní stavby se často v domech izolovaných slámou od terénu oddělují vzduchovou vrstvou. U dřevostaveb, jakožto lehkých staveb lze úspěšně využít založení pod názvem Crawl space. Toto založení má následující výhody: •
snížení ekologické stopy stavby, jelikož je použito menší množství betonu, nežli zakládání na betonové úložné desce
•
snížení ceny za založení stavby
•
konstrukce se obejde izolace proti radonu a také bez hydroizolace, jelikož konstrukce domu není ve styku s terénem
•
mezera pod podlahou přízemí usnadňuje vedení instalací, kanalizace, elektrických rozvodů
•
systém založení umožňuje snadné provedení změn v případě změny dispozice
•
odstranění základů po dožití stavby je jednodušší, jelikož je použito menší množství betonu
8.4 Skladba a konstrukce obvodové stěny Skladba obvodové stěny již byla podrobněji popsána v kapitole 6.5. Jedná se o konstrukci z I - nosníků. Dolní a horní práh je z materiálu ULTRALAM. Je to vrstvené dřevo LVL. Tento materiál byl zvolen s ohledem na dimenze dolního a horního prahu, jelikož bylo nutné použít prahy v šířce 400 mm. Sortiment materiálu KVH konstrukčních vysušených hranolů se v této šířce nenabízí.
8.5 Skladba vnitřní nosné stěny •
SÁDROKARTONOVÁ DESKA
12,5 mm
•
DESKA OSB 3 P + D
18 mm
•
SLOUPKY KVH 60/100 vyplněné minerální izolací
100 mm
•
DESKA OSB 3 P + D
18 mm
•
SÁDROKARTONOVÁ DESKA
12,5 mm
•
CELKOVÁ TLOUŠŤKA
161 mm
58
8.6 Skladba podlahy nad terénem Pro základovou konstrukci vytvoříme rošt z I - nosníků STEICO šířky 400 mm. Rošt je nutné opatřit výztuhami proti klopení - tuto funkci plní latě, které klademe křížem mezi I - nosníky (obr. č. 28 - popisek 9). Výztuhy klademe od sebe ve vzdálenosti 1,5 m. Ačkoliv bylo mou snahou použít slaměné balíky pro izolaci kompletní obálky budovy, tak bohužel pro izolaci podlahy balíky slámy o šířce 400 mm nevyhovují na součinitel prostupu tepla tak, aby byla obálka domu zateplena rovnoměrně. Z tohoto důvodu je v konstrukci navrhnuta jako tepelná izolace mezi I - nosníky foukaná celulóza. Foukaná celulóza dosahuje součinitele tepelné vodivosti 0,04 W/mK, díky této hodnotě již skladba podlahy nad terénem vyhovuje a dosáhne hodnoty součinitele prostupu tepla U = 0,092 W/m2K. Použití foukané celulózy je šetrné k životnímu prostředí, jelikož se vyrábí z druhotné suroviny - recyklací starého papíru. Je druhou nejekologičtější izolací po slámě. Výhodou foukané izolace je i dokonalé vyplnění prostoru, tedy bude zaručeno vyplnění prostoru kolem stojiny a pásnic I - nosníku. Zároveň dobře pohlcuje hluk a je difúzně propustná. Celý rošt se z horní strany zaklopí deskami OSB 25 mm. Následuje izolace STEICO STANDARD 20 mm a za ní je vrstva nepálených hliněných cihel v tloušťce 65 mm. Tyto hliněné cihly jsou do podlahy navrhnuty z důvodu tepelné akumulace. Následuje další vrstva izolace STEICO STANDARD 10 mm a finálním povrchem podlahy jsou dřevěné palubky 14 mm. Ze spodní strany roštu z I - nosníků je připevněna difúzně otevřená deska DHF 15mm.
59
Obr. č. 28 Crawl space a podlaha nad terénem
•
1 - STEICO WALL 60/400
400 mm
•
2 - FOUKANÁ CELULÓZA
400 mm
•
3 - OSB 3 S PŘELEPENÝMI SPOJI
25 mm
•
4 - STEICO STANDARD
20 mm
•
5 - NEPÁLENÉ CIHLY
65 mm
•
6 - STEICO STANDARD
10 mm
•
7 - DŘEVĚNÉ PALUBKY
14 mm
•
8 - DHF
15 mm
•
9 - LATĚ PROTI KLOPENÍ
•
10 - MODŘÍNOVÝ PRAŽEC
•
11 - HYDROIZOLACE
•
12 - BETONOVÉ TVÁRNICE 4x250 mm
1000 mm
•
13 - BETONOVÝ ZÁKLAD 400/500
400 mm
80 mm
60
8.7 Skladba stropní konstrukce Pro stropní konstrukci byly zvoleny jako stropní nosníky I - profily STEICO JOIST 60/240 tloušťky 240 mm. Strop bude řešený systémem, který se používá u dřevostaveb
budovaných
konstrukčním
způsoben
BALLOON
FRAME.
Styk
obvodových stěn a stropu bude vyřešen vloženým stropem na trámových botkách. Tento způsob byl zvolen, jelikož můžeme provést průběžnou vzduchotěsnou rovinu přes obě podlaží stavby pomocí deskového materiálu OSB. Styky desek se přelepí airstop páskou a tím bude zaručeno provedení vzduchotěsné roviny. Nad stropními nosníky je záklop hrubé podlahy OSB 22 mm, následuje tepelná a akustická izolace HOFAFLOOR 2x21 mm. Za touto vrstvou je roznášecí deska OSB 18 mm, dále podložka HOFAPLAT SILENT 6 mm a pro podlahovou krytinu jsou navrhnuty dřevěné palubky. Mezi stropními nosníky je izolace HOFATEX THERM 120 mm. Spodek stropu tvoří dvojice sádrokartonových desek 2 x 12,5 mm, která je připevněna na roštu z latí.
Obr. č. 29 Skladba stropu
61
8.8 Konstrukce a skladba střešního pláště Záměrem bylo vytvořit takovou střešní konstrukci, aby v ní mohla být jako tepelná izolace použita sláma. Dům je navrhován tak, aby obálka domu splnila požadavky na tepelně technické vlastnosti pasivního domu. Z tohoto důvodu je konstrukce střechy navrhnuta jako konstrukce příhradových vazníků do kterých se umístí 2 vrstvy slaměných balíků. Tímto způsobem dosáhne střecha součinitele prostupu tepla U = 0,074 W/m2K. Ze spodní strany příhradových vazníků je vzduchotěsná vrstva tvořená OSB deskou, horní záklop vazníků tvoří difuzní DHF deska. Následuje provětrávaná vrstva tvořena latěmi 100 mm, OSB deska a hydroizolační skladba pro extenzivní střechu s bezúdržbovým ozeleněním sukulentními teplomilnými společenstvy. OSB deska pod hydroizolační vrstvou je připevněna vruty. Nepoužívají se hřebíky, které časem vlivem pohybu ve dřevě vystoupají a mohou tak způsobit proděravění hydroizolace. Touto skladbou střechy se sníží vliv domu na vodní režim v krajině. Tloušťka substrátu 50 mm je schopna pojmout cca 90 % vodních srážek, záleží na intenzitě deště. Ve skladbě domu je navrhnuta tloušťka substrátu 100 mm. Použitím zelené střechy bude přirozeným způsobem ovlivněno mikroklima v okolí domu i v domě. V horkých dnech snižuje ozelenění teplotu vzduchu a to má za následek menší rozdíl teplot v konstrukci. Tento menší rozdíl teplot zvyšuje životnost konstrukce. Jelikož má střecha mírný sklon 7° není potřeba navrhovat opatření proti zadržení substrátu na střeše pro případ splavování při prudkých deštích. Tato opatření se navrhují pro sklony cca nad 15°. Na ozeleněných střechách se používají drenážní systémy. Na střeše budou proto vyskládány pruhy o šířce cca 30 - 40 cm říčními oblázky, které umožní odtékání vody. Od substrátu budou odděleny geotextílií proti zanášení. Tyto pruhy budou umístěny tak, aby voda nestékala více než 2 - 3 m. Voda, která se nestačí vsáknout do substrátu, narazí na drenážní svod pro odvod ze střechy a nebude tak docházet ke vzniku erozních rýh při přívalových deštích. Drenáž - kameny budou také umístěny na okrajích střechy, aby bylo zamezeno odnášení suché zeminy větrem. (Márton, 2010)
62
Obr. č. 30 Konstrukce příhradového vazníku
Obr. č. 31 Konstrukce příhradového vazníku a skladba střešního pláště Skladba střešního pláště •
VRSTVA SUBSTRÁTU
•
2 x GEOTEXTÍLIE
•
NOPOVÁ FÓLIE - hydroizolace
•
DESKA OSB 3 P + D
22 mm
•
VĚTRANÁ MEZERA - LATĚ 50/100
100 mm
•
DHF S PŘELEPENÝMI SPOJI
15 mm
•
SLAMĚNÉ BALÍKY VE DVOU VRSTVÁCH
•
100 mm
MEZI PŘÍHRADOVÝM VAZNÍKEM
800 mm
DESKA OSB 3 P + D
15 mm
63
8.9 Konstrukce schodiště Schodiště v objektu je navrženo jako jednoramenné s následujícími parametry: •
ŠÍŘKA SCHODIŠTĚ
900 mm
•
KONSTRUKČNÍ VÝŠKA
2895 mm
•
POČET STUPNIC
16
•
VÝŠKA KROKU
181 mm
•
ŠÍŘKA SCHODNICE
266 mm
•
ÚHEL SCHODIŠTĚ
34 °
•
DÉLKA KROKU
627 mm
Obr. č. 32 Schodiště
64
8.10 Detail rohového napojení obvodových stěn z I - nosníků Detail rohového spojení tvoří napojení průběžné a připojovací stěny. Obě stěny jsou po celé délce opláštěny OSB. V připojovací stěně je dvojice I - nosníků vedle sebe.
Obr. č. 33 Rohové spojení obvodové stěny
8.11 Způsob provádění výměny stavebních otvorů a překladů z I - nosníků Stavební výměny se provádí dle velikosti okenního otvoru. Podle šířky okenního otvoru se dimenzuje překlad. Překlad je možný řešit pomocí dvojice Steico I - profilů připevněných z vnější a vnitřní strany rámové konstrukce nad horní část stavebního otvoru.
Obr. č. 34 Výměna pro okno
65
9
ZKUŠENOSTI Z PRAKTICKÉ REALIZACE
Obr. č. 35 - Celkový pohled na dům
Obr. č. 36 - Větrací otvor základů - Crawl space
66
Obr. č. 37 Rozvody umístěné v prostoru základů
Obr. č. 38 Pohled z prostoru základů
67
V roce 2014 jsem se účastnil prací při realizaci dřevostavby. Tato dřevostavba nebyla izolována slaměnými balíky, nicméně zajímavé na ni bylo založení systémem CRAWL SPACE, který jsem použil pro návrh rodinného domu v diplomové práci. Na obr. 1 je venkovní pohled na dům. Na obrázku vidíme založení z betonových bloků ztraceného bednění a větrací otvory. Větrací otvory jsou kolem celého obvodu domu. Podlahu tohoto domu tvoří Steico nosníky 360 mm vyplněné tepelnou izolací. Z tohoto důvodu si můžeme povšimnout francouzských dveří, které jsou vysoko nad okolním terénem. V budoucnu bude u tohoto domu i terasa, na kterou bude přímý vstup francouzskými dveřmi. Na obr. 36 je vyfotografován větrací otvor o rozměru 250/500 mm. Na betonových tvárnicích je připevněný modřínový práh, který je od tvárnic oddělený hydroizolací. Spodní záklop podlahy tvoří difuzní deska DHF. Na obr. 37 vidíme pohled uvnitř založení. Vidíme instalace, které prostupují z domu přes větraný prostor dále do zeminy. Také vidíme revizní otvory, kterými je přístup do prostoru základů. Na obr. 38 vidíme pohled uvnitř založení s revizním a větracími otvory. Světlá výška větraného prostoru bude po dokončení stavby 800 mm. Na zemině je vidět hutněné kamenivo.
68
10 DISKUZE Cílem diplomové práce bylo navrhnout rodinný dům s použitím dřeva a slámy. Toto téma jsem si vybral po školní exkurzi, kdy jsme navštívili dřevostavbu izolovanou slaměnými balíky. Jednalo se o rodinný dům v Habrovanech. Izolovat dřevostavbu slaměnými balíky mně velmi zaujalo. Abych mohl dřevostavbu se slaměnými balíky navrhnout, tak jsem tento obor začal studovat z dostupných zdrojů. Velmi cenou knihou pro mne byla kniha od Jana Mártona - Stavby ze slaměných balíků a také informace, které mě poskytnul Ing. Tomáš Mansbart. Z dostupných zdrojů jsem načerpal informace, které popisují: •
tepelně izolační vlastnosti slaměných balíků
•
rozdíl ve směru zabudování slaměných balíků do konstrukce
•
jaká má být optimální hustota a vlhkost slaměných balíků
•
rozměry a hmotnost slaměných balíků
•
jak skladovat slaměné balíky
•
jak délkově upravit slaměné balíky
•
tepelnou kapacitu slaměných balíků
•
zvukově - izolační vlastnosti
•
cenu slaměných balíků
•
možnost aplikace hliněných omítek na slaměné balíky
•
rozdělení staveb s využitím slaměných balíků podle konstrukčních způsobů
•
možnosti skladeb obvodových stěn slaměných dřevostaveb
Po načerpání těchto informací jsem v diplomové práci popsal 5 možných obvodových stěn, posoudil jsem je na součinitel prostupu tepla a porovnal jsem tyto stěny na základě zvolených parametrů, kterými byly: •
porovnání z hlediska navržení nosné konstrukce
•
porovnání z hlediska nutnosti úpravy balíku slámy pro zabudování do konstrukce
•
porovnání z hlediska způsobu vytvoření parobrzdné vrstvy
•
porovnání z hlediska pracnosti výstavby
•
porovnání z hlediska vytvoření rovného podkladu pro vnější povrch
69
Z těchto možností obvodových stěn jsem vybral stěnu, kterou jsem použil na návrh rodinného domu Vybranou stěnou se stala skladba číslo 5 - konstrukce z I - nosníků. Tato konstrukce je výhodná zejména tím, že balíky slámy se snadno ukládají do konstrukce mezi I - nosníky a nepotřebují žádné další tvarové úpravy. U ostatních skladeb stěn se musí slaměné balíky buď tvarově upravovat nebo se musí pracnějším způsobem připevňovat k obvodové stěně. Rodinný dům jsem navrhl tak, aby vyhovoval požadavkům na nízké tepelné ztráty objektu: •
U stěny = 0,094 W/m2K
•
U základové konstrukce = 0,092 W/m2K
•
U střechy = 0,074 W/m2K Dům je určený pro bydlení 4 až 5ti členné rodiny, má kompaktní tvar kvádru s
pultovou střechou 7°, to je z důvodu poměru A/V, tak aby nevzniklo velké množství ochlazovaných ploch. Jelikož jsem chtěl navrhnout stavbu, která je šetrnější k životnímu prostředí, navrhl jsem stavbu založenou nad terénem. Pro izolaci podlahy jsem použil foukanou celulózu. Pro izolaci střechy jsem navrhl slaměné balíky ve dvou vrstvách, které jsou uloženy mezi příhradovými vazníky a na střeše je navrhnuto extenzivní ozelenění. Příhradové vazníky jsou staticky posouzeny podle EC 5. Náplní práce bylo také vyhotovení základních konstrukčních detailů pro navrhnutý rodinný dům a součástí výkresové dokumentace jsou také výrobní výkresy obvodových stěn. K domu jsem navrhl dřevěnou konstrukci garáže sloupkovým systémem two by four a vypracoval jsem výrobní dokumentaci garáže. Jelikož jsem měl možnost účastnit se prací na rodinném domě, který je založený nad terénem, připojil jsem do diplomové práce popis tohoto systému založení s fotodokumentací.
70
11 ZÁVĚR
V České republice každým rokem pomalým tempem roste výstavba dřevostaveb izolovaných slámou. Vznikají tak domy s běžnou energetickou náročností, nízko energetické domy i domy pasivní. Toto pomalé tempo je podle mého názoru způsobeno tím, že obecně dřevostavby nemají v České republice dlouhodobější tradici a izolování domů slámou se netěší velké důvěře veřejnosti. Převládá několik mýtů, zejména se jedná o problémy s hlodavci a také obavy, že sláma bude časem degradovat. Je to způsobeno zatím malou informovaností. Začínají se ovšem objevovat lidé, kteří se o tento ne zcela tradiční způsob výstavby zajímají. Tito lidé vydávají knihy, publikace a pořádají workshopy. Díky těmto lidem v budoucnu očekávám, že se informovanost zvýší. Masovější nárůst dřevostaveb izolovaných slámou dále očekávám až po několika letech, pokud se v praxi ověří, že tyto domy mají životnost srovnatelnou s nejvíce rozšířenou zděnou výstavbou v České republice. Zatím neexistuje ani mnoho stavebních firem, které by nabízeli klientům, že jim postaví slaměnou dřevostavbu na klíč. Proto je nejvíce takových domů stavěno svépomocí. Slaměné dřevostavby ovšem skýtají řadu výhod, zejména •
dobré tepelně izolační vlastnosti
•
máme - li možnost obstarat slaměné balíky z menší vzdálenosti za nízkou cenu, poté získáme nízké pořizovací náklady tepelné izolace
•
chceme - li použít hliněné omítky a na stavebním pozemku je pro tento účel k dispozici hlína
•
chceme - li se chovat šetrně k životnímu prostředí
71
12 SUMMARY
In the Czech Republic every year is growing at a slow pace construction of wooden buildings insulated with straw. This creates homes with conventional energy intensity , low- energy houses and passive houses . This slow pace is in my opinion due to the fact that the wooden houses generally do not have a longer tradition of Czech Republic and insulation of houses with straw is unpopular public trust . The predominance of several myths , notably the problems with rodents and also worried that straw will degrade over time . It is caused not a little awareness . However, begin to discover people who are not quite the traditional way of building interest. These people publish books , publications and organizing workshops . Thanks to these people in the future expect to increase awareness . More massive rise wooden buildings insulated with straw expect further after several years , when in practice verifies that these homes have a lifespan comparable to the most widespread masonry construction in the Czech Republic. So far, there is not a lot of construction companies that offer clients that they will build a straw turnkey . Therefore, most of these houses built yourself. Straw wooden houses , however, offer a number of advantages, including •
good thermal insulation properties
•
have - if able to obtain straw bales from a smaller distance for a low price, then we get low cost thermal insulation
•
we want - to use an earthen plaster on the construction site for this purpose is available soil
•
we want - to behave in an environmentally friendly
72
13 POUŽITÁ LITERATURA Literatura MÁRTON, Jan. Stavby ze slaměných balíků: slaměné izolace v nízkoenergetických a pasivních domech, návrh staveb šetrných k životnímu prostředí, hliněné omítky, ozeleněné střechy. 1. vyd. Liberec: J. Márton, 2010, 204 s. ISBN 978-80-254-6610-0. CHYBÍK, Josef. Přírodní stavební materiály. 1. vydání. Praha: Grada Publishing, 2009, 268 s. ISBN 978-80-247-2532-1. Normy, zákony a vyhlášky: Vyhláška č. 268/2009 Sb. - Obecně technické požadavky na výstavbu Stavební zákon č. 183/2006 Sb. ČSN 73 0540 Tepelná ochrana budov Internetové zdroje www.pasivnidomy.cz www.slamak.info/products/vlastnosti-slamy/ www.pasivnidomy.cz/data/files/3630.pdf www.pasivnidomy.cz/domy/rodinny-dum-habrovany-1 www.slamak.info/reference/ Seznam tabulek Tab. č. 1 Koeficienty tepelné vodivosti slámy z německého předpisu Tab. č. 2 Soupis materiálů pro stěnu 1 Tab. č. 3 Soupis materiálů pro stěnu 2 Tab. č. 4 Soupis materiálů pro stěnu 3 Tab. č. 5 Soupis materiálů pro stěnu 4 Tab. č. 6 Varianty tepelné izolace v obvodové stěně z I - nosníků
73
Seznam obrázků:
Obr. č. 1 Tepelný tok kolmo na stébla Obr. č. 2 Tepelný tok podél stébel Obr. č. 3 Balík slámy svázaný provázky Obr. č. 4 Délkové dělení slaměného balíku jehlou Obr. č. 5 Konstrukční systém z nosných balíků Obr. č. 6 Konstrukční systém - lehký dřevěný skelet Obr. č. 7 Konstrukční systém - těžký dřevěný skelet Obr. č. 8 Sloupkový systém 2 by 4 - Skladba 1 Obr. č. 9 Vodorovný řez stěnou 1 Obr. č. 10 Rozložení teplot ve stěně 1 Obr. č. 11 Rozložení tlaků vodní páry ve stěně 1 Obr. č. 12 Sloupkový systém 2 by 4 - Skladba 2 Obr. č. 13 Vodorovný řez stěnou 2 Obr. č. 14 Rozložení teplot ve stěně 2 Obr. č. 15 Rozložení tlaků vodní páry ve stěně 2 Obr. č. 16 Sloupkový systém 2 by 4 - Skladba 3 Obr. č. 17 Vodorovný řez stěnou 3 Obr. č. 18 Rozložení teplot ve stěně 3 Obr. č. 19 Rozložení tlaků vodní páry ve stěně 3 Obr. č. 20 Sloupkový systém 2 by 4 - Skladba4 Obr. č. 21 Vodorovný řez stěnou 4 Obr. č. 22 Rozložení teplot ve stěně 4 Obr. č. 23 Rozložení tlaků vodní páry ve stěně 4 Obr. č. 24 Konstrukce z I - nosníků - Skladba5 Obr. č. 25 Vodorovný řez stěnou 5 Obr. č. 26 Rozložení teplot ve stěně 5 Obr. č. 27 Rozložení tlaků vodní páry ve stěně 5 Obr. č. 28 Crawl space a podlaha nad terénem Obr. č. 29 Skladba stropu Obr. č. 30 Konstrukce příhradového vazníku Obr. č. 31 Konstrukce příhradového vazníku a skladba střešního pláště Obr. č. 32 Schodiště Obr. č. 33 Rohové spojení obvodové stěny Obr. č. 34 Výměna pro okno Obr. č. 35 - Celkový pohled na dům Obr. č. 36 - Větrací otvor základů - Crawl space Obr. č. 37 Rozvody umístěné v prostoru základů Obr. č. 38 Pohled z prostoru základů
74
14 PŘÍLOHY • •
Statický výpočet podle EC 5 Seznam výkresů:
ČÍSLO VÝKRESU 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22. 23. 24. 25. 26. 27. 28. 29. 30.
NÁZEV PŮDORYS 1. NADZEMNÍHO PODLAŽÍ PŮDORYS 2. NADZEMNÍHO PODLAŽÍ ŘEZ A - A´ ZÁKLADY PODLAHA NAD TERÉNEM CRAWL SPACE STROP NAD 1.NP KROV POHLED SEVERNÍ POHLED ZÁPADNÍ POHLED JIŽNÍ POHLED VÝCHODNÍ SKLADBY KONSTRUKCÍ NAPOJENÍ OBVODOVÉ STĚNY NA ZÁKLADOVOU KONSTRUKCI NAPOJENÍ STŘEŠNÍ KONSTRUKCE NA OBVODOVOU STĚNU NAPOJENÍ OBVODOVÉ STĚNY NA STROP NAPOJENÍ OBVODOVÉ STĚNY VE VNĚJŠÍM ROHU NAPOJENÍ OBVODOVÉ STĚNY NA VNITŘNÍ NOSNOU STĚNU VÝROBNÍ DOKUMENTACE STĚNY 1 VÝROBNÍ DOKUMENTACE STĚNY 2 VÝROBNÍ DOKUMENTACE STĚNY 3 VÝROBNÍ DOKUMENTACE STĚNY 4 VÝROBNÍ DOKUMENTACE STĚNY 5 VÝROBNÍ DOKUMENTACE STĚNY 6 VÝROBNÍ DOKUMENTACE STĚNY 7 VÝROBNÍ DOKUMENTACE STĚNY 8 VÝROBNÍ DOKUMENTACE STĚN GARÁŽE 1. ČÁST VÝROBNÍ DOKUMENTACE STĚN GARÁŽE 2. ČÁST KROV GARÁŽE VIZUALIZACE 1. NADZEMNÍHO PODLAŽÍ VIZUALIZACE 2 .NADZEMNÍHO PODLAŽÍ
75
FORMÁT
MĚŘÍTKO
A2 A2 A2 A2 A2 A2 A2 A2 A2 A2 A2 A2
1:50 1:50 1:50 1:50 1:50 1:50 1:50 1:50 1:50 1:50 1:50 1:10
A2
1:10
A3
1:10
A3
1:10
A3
1:10
A3
1:10
A3 A3 A3 A3 A3 A3 A3 A3
1:50 1:50 1:50 1:50 1:50 1:50 1:50 1:50
A2
1:50
A2
1:50
A2 A2 A2
1:50 -