Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně Lesnická a dřevařská fakulta Ústav základního zpracování dřeva
Obvodový plášť staveb na bázi dřeva (Bakalářská práce)
Brno 2009
Vypracoval: Michael Benža
Prohlášení
Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci na téma: Obvodový plášť na bázi dřeva 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 zemědělské a lesnické univerzity v Brně, zpřístupněna ke studijním účelům ve shodě s vyhláškou rektora MZLU 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: .................................. -2-
Poděkování Touto cestou bych chtěl poděkovat za cenné rady při zpracování zadaného tématu vedoucímu bakalářské práce Dr. Ing. Zdeňce Havířové
-3-
Jméno posluchače: Benža Michael Název bakalářské práce : Obvodový plášť staveb na bázi dřeva Name of the bachelor thesis: Envelope of buildings based on wood
Abstrakt Bakalářská práce pojednává o obvodových pláštích jednotlivých typů konstrukcí dřevostaveb, jejich složení a součinitelů prostupu tepla. O materiálech používaných na jejich konstrukci, jejich popisu a vlastnostech. Dále se práce zabývá porovnáním vybraných skladeb obvodových plášťů dřevostaveb z hlediska tloušťky a součinitele prostupu tepla u vybraných zástupců a také jejich porovnáním s cihelným obvodovým zdivem. Hodnocením kvality obvodových plášťů dřevostaveb pomocí Blower door testu, vzniku a příčiny tepelných mostů a jejích redukcí. K porovnání jsem si zvolil skladby obvodových plášťů masivních dřevostaveb firmy OK Pyrus a Dřevomont – az, rámových konstrukcí od firmy Carman a RD v Rychnově. Cihelné obvodové zdivo od firmy Wienerberger a Ytong.
Klíčová slova: dřevostavba, obvodový plášť, konstrukční materiál, součinitel prostupu tepla, srovnání, Blower door test, tepelný most
Abstract Bachelor's thesis concerned the circuit coats of each type of wood structure, their composition and coefficient of heat transmission. The materials used in their construction, characterization and properties. Furthermore, the pace deals selected by comparing the circular tire tracks in terms of wood thickness and the coefficient of heat transmission for the selected representatives and their comparison with cihelným circumferential walls. The evaluation of quality wood using a circular casing Blower door test, and the causes of the creation of thermal bridges and its reduction. The comparison I choose the circular track tires solid wood company OK Pyrus and Dřevomont - and, frame structures from Carman and RD Rychnov. Clay masonry perimeter from Wienerberger and Ytong.
Keywords: timber, envelope, construction material, coefficient of heat transmission, comparison, Blower door test, thermal bridges
-4-
Obsah 1. Úvod .............................................................................................................................1 2. Cíl práce .......................................................................................................................2 3. Metodika ......................................................................................................................3 4. Vývoj staveb ze dřeva .................................................................................................4 5. Tepelně technické a energetické požadavky dle ČSN 730540-2 ............................6 5.1 Nejnižší vnitřní povrchová teplota ..................................................................6 5.2 Součinitel prostupu tepla U a činitelé prostupu tepla Ψ a χ ............................6 6. Základní rozdělení dřevostaveb ................................................................................8 6.1 Základní rozdělení konstrukčních systémů dřevostaveb ................................8 6.2 Rámová konstrukce .........................................................................................9 6.3 Skeletové konstrukce ....................................................................................10 6.4 Hrázděné stavby ............................................................................................11 6.5 Panelové konstrukce .....................................................................................11 6.6 Stavby z masivního dřeva .............................................................................12 6.7 Roubené stavby .............................................................................................12 7. Konstrukce dřevostaveb ...........................................................................................14 7.1. Hrázděné stavby ...........................................................................................14 7.2 Skeletové stavby ...........................................................................................16 7.3 Rámové stavby ..............................................................................................17 7.4 Srubové stavby ..............................................................................................18 7.5 Stavby z masivního dřeva .............................................................................19 8. Konstrukční prvky a materiály obvodového pláště dřevostaveb ........................ 22 8.1 Vnější obklad ................................................................................................23 8.1.1 Thermowood ..................................................................................24 8.2 Vzduchová mezera ........................................................................................25 8.3 Nosné konstrukce tyčových prvků ................................................................25 8.3.1 Sortiment jehličnatého řeziva ........................................................26 8.3.2 Lepené dřevo .................................................................................26 8.4 Základní druhy prvků ze dřeva používající se ve stavebnictví ....................27 8.4.1 Masivní konstrukční dřevo KVH ..................................................27 8.4.2 Lepené lamelové dřevo BSH ........................................................28 8.4.3 I – nosníky ....................................................................................28
-5-
8.4.4 Lepené trámy Duo a Trio ...............................................................29 8.5 Tepelná izolace .................................................................................30 8.5.1 Dřevovláknité desky DVD .............................................................31 8.5.2 Stavební tepelná izolace z ovčí vlny ..............................................33 8.5.3 Minerální vlna ................................................................................33 8.5.4 Pěnové materiály ............................................................................34 8.5.5 Sláma ..............................................................................................34 8.5.6 Konopí ............................................................................................35 8.5.7 Izolace z celulózy ...........................................................................35 8.6 Velkoplošné materiály pro konstrukční vyztužení pláště .............................36 8.6.1 OSB desky – dřevoštěpková deska ................................................36 8.6.2 Multifunkční panel MFP ................................................................37 8.6.3 DTD – dřevotřískové desky ...........................................................37 8.6.4 SVD a STD – sádrovláknité a sádrotřískové desky .......................38 8.7 Velkoplošné materiály pro opláštění bez statické funkce ............................39 8.7.1 Sádrokartonové desky ....................................................................40 8.7.2 Desky z dřevité vlny ......................................................................40 8.8 Ochranná vrstva izolace ................................................................................41 8.9 Parozábrana ...................................................................................................41 8.10 Instalační prostor .........................................................................................42 9. Kondenzace vodní páry uvnitř konstrukce ............................................................43 9.1 Průvzdušnost spár a netěsností obvodového pláště ......................................43 10. Systémy obvodových plášťů a konstrukce obvodových plášťů ..........................44 10.1 Konstrukce obvodových plášťů ..................................................................47 10.1.1 Konstrukce obvodového pláště novodobých hrázděných staveb ....................................................................................47 10.1.2 Konstrukce obvodového pláště srubových a masivních staveb ...................................................................................48 10.1.3 Konstrukce obvodového pláště rámové dřevostavby ..............................51 10.1.4 Konstrukce obvodového pláště panelových dřevostaveb ........................53 10.1.5 Skeletové stavby ......................................................................................54 11. Hodnocení kvality obvodových plášťů dřevostaveb ............................................55 11.1 Blower door test ..........................................................................................55 11.2 Použití termovizní kamery pro nalezení netěsnosti ....................................56 -6-
11.3 Tepelné mosty, jejich nejčastější příčiny a řešení .......................................56 12. Porovnání obvodových plášťů dřevostaveb a klasického zdiva ...................59 12.1 Srovnání vybraných druhů konstrukcí ........................................................60 13. Diskuse .....................................................................................................................63 14. Závěr ........................................................................................................................65 15. Summary .................................................................................................................67 16. Seznam použité literatury a citace .......................................................................68 17. Seznam obrázků ......................................................................................................69 18. Seznam tabulek .......................................................................................................70
-7-
1. Úvod Stavby a stavební konstrukce ze dřeva se už více jak jedno staletí s úspěchem uplatňují v zemích Severní Ameriky, Skandinávie a západní Evropy. Stavební konstrukce na bázi dřeva jsou v těchto oblastech využívány při stavbě rodinných domků, objektů pro průmysl, sport a zemědělskou činnost. Lidé na celém světě se snaží hledat cesty a způsoby, aby na naší planetě nebyla poškozována a drancována příroda a životní energie. Jednou z cest je stavění domů s nízkou spotřebou energie na jejich vytápění z vhodné trvale obnovitelné stavební hmoty, kterou je dřevo. Dřevo je obnovitelná surovina, přesto paradoxně většina současných stavebních materiálů je vyráběna z neobnovitelných zdrojů a jejich výroba je energeticky velmi náročná. Dřevo je lehké, pružné, pevné, prodyšné a přitom výborně tepelně izoluje. Je to materiál, který člověka doprovází od nepaměti a proto jsou dřevostavby vnímány přátelsky. Česká společnost si v důsledku historického vývoje v minulých desetiletích ke dřevu vybudovala zvláštní vztah. Lidé mají dřevo sice rádi, ale nechtějí ho používat, protože se domnívají, že tím ubližují lesům a stromům, které se musejí kácet, abychom ho získali. Nejčastěji kladenou otázkou je: „ Dřevo je hořlavé. Znamená to, že dům ze dřeva proto hoří snadněji? “ Dřevo jako každý materiál při určité teplotě opravdu hoří, ale norma konstatuje, že dřevěné konstrukce jsou požárně odolné. Zuhelnatělá povrchová vrstva vznikající při požáru na nosných trámech, brání dalšímu hoření. Dalo by se tedy říct, že dřevo hoří předvídatelným způsobem. Narozdíl od ocelových konstrukcí, které se hroutí naprosto neočekávaně. Většina lidí se ani nerozmýšlí z jakého materiálu bude stavět svůj domek. Jednoduše se rozhodnou pro zděný dům. Hlavním důvodem je názor lidí na dřevostavby, který je spíše záporný. Nedůvěřují stavbám ze dřeva, protože je vidí jako něco provizorního na přechodné bydlení. Přece si nebudou stavět domek ze stejného materiálu jako mají chatu či zahradní domek. Stejný nedůvěřivý, až podezíravý názor, je pak kladen u otázek trvanlivosti a tepelně technických požadavcích. Ovšem tento názor lze snadno vyvrátit normami, které přesně určují hodnoty, které musí každá stavba, tedy i dřevostavba, splňovat. Každá obvodová stěna musí splňovat požadavky na pevnost, tepelnou izolaci a chránit před vnějšími vlivy. ( http://www.wienerberger.cz/techinfo/cihly/html)
-1-
2. Cíl práce Cílem práce je zpracovat účelný přehled různých alternativ skladby obvodových plášťů dřevostaveb v návaznosti na jednotlivé konstrukční systémy. Pro každou alternativu bude uvedena materiálová skladba a vlastnosti daného obvodového pláště. Budou uvedeny požadavky kladené na obvodový plášti a jeho funkce v konstrukci. Vybrané konstrukce obvodových plášťů budou vzájemně porovnány mezi sebou podle zvolených kritérii a dále s obvodovým pláštěm z klasických zdících materiálů. Dále bude na jednotlivých skladbách obvodových plášťů zvolených firem provedeno vzájemné porovnání z hlediska tloušťky stěny a součinitele prostupu tepla.
-2-
3. Metodika V práci se nejprve provede základním rozdělením stavebních systémů dřevostaveb a jejich stručný popis. Dále seznámení s konstrukčním řešením jednotlivých konstrukcí, popisem jednotlivých prvků, jejich rozměry. Zde bych chtěl, aby se čtenář obeznámil s jednotlivými konstrukčními prvky a s celkovým řešením nosných konstrukcí. Následně popis jednotlivých vrstev obvodového pláště. Pro jednotlivé vrstvy budou uvedeny druhy materiálů. Tyto materiály budou jednotlivě popsány a uvedeny jejich charakteristické vlastnosti. Dalším krokem seznámení ze zásadami možných vzniků kondenzací vodní par v obvodové stěně a průvzdušnosti spár a netěsnosti obvodového pláště. Dále popis skladeb obvodových plášťů u uvedených typů konstrukčních systémů. U typů skladeb budou uvedeny jejich vlastnosti a součinitel prostupu tepla. Po seznámení s konstrukcemi obvodových plášťů se uvedou způsoby hodnocení jejich kvality pomocí Blower door testu a problematikou tepelných mostů,
jejich
nečastějším výskytem a také jejich redukcí. Nakonec práce se provede srovnání vybraných obvodových plášťů masivních dřevostaveb a rámových dřevostaveb z hlediska hodnot součinitele prostupu tepla. A následně tyto obvodové pláště se porovnají s vybranými klasickými zdícími materiály. Nakonec se provede diskuse práce, zde bude zamyšlení nad zjištěnými hodnotami a nad provedeným srovnáním obvodových plášťů. V závěru se zhodnotí vybrané firmy z hlediska požadovaných norem.
-3-
4. Vývoj staveb ze dřeva Dřevo patří mezi nejstarší materiály používané již od dob pravěku. První obydlí člověka postavená za dřeva jsou stany, které používaly kočující kmeny. Konstrukce stanů se skládala z dřevěné kostry potažené zvířecí kůží. S vývojem společnosti se člověk začal usazovat a tím pádem i zdokonalovat své stavby. Stavěli stavby na kůlech a palisandrové stavby. U obou typů byly do země zaraženy kůly, které nesly celou stavbu. Na kůlech byla vytvořena plošina, ke které se pevně připojila dřevěná chatrč. Palisandrová stavba měla mezi svislými kůly vytvořenu vnější stěnu. V pozdějším období měly stavby kůly ve větších vzdálenostech a vytvořily nosnou kostru obvodových stěn. Stěny se dodatečně vyplétaly vrbovým proutím a dodatečně byly oboustranně omazány hlínou. U těchto staveb se také poprvé setkáváme s pokusy o tesařské spoje. V zalesněných oblastech Evropy, kde byl dostatek dřeva, se začaly stavět srubové stavby, u kterých byla vnější proutěná stěna nahrazena stěnou z kulatiny. Jednotlivé vrstvy byly kladeny horizontálně na sebe a navzájem spojeny. Stěny prvních stěn srubových staveb se zhotovovaly z profilů o průměru 15 až 18 cm. Později se používaly větší průměry nebo hraněné a polohraněné profily. Tyto stavy jsou s určitým zdokonalením konstrukce a spojů se realizují i dnes. Současně se v Evropě, především v Německu, začínají stavět hrázděné stavby. Jejich kostra je vytvořena z tyčových prvků a stěny jsou vyplněny. Tyčové prvky jsou masivní průřezy z hraněného řeziva, které jsou spojovány pomocí tesařských spojů. První hrázděné stavby měly obvodové stěny vyplněny vyplétaným proutím a později se začaly používat nepálené a pálené cihly. Postupně se do celé Evropy dostávají stavby zděné a kamenné z jižních částí Evropy. V této době jsou dřevěné stavby považovány za méně hodnotné. Začínají se omítat hrázděné stavby, aby se zakryla dřevěná konstrukce. V dnešní době se novodobé konstrukce hrázděných staveb zateplují v vnitřní strany minerálními izolacemi. S postupným vývojem konstrukcí dochází ke zjednodušování spojů a následnému zjednodušení celé konstrukce, začínají se používat prvky o menších průřezech. Současně se do Evropy dostávají z kanady a USA stavby s dřevěnou kostrou z řeziva opracovaného na mechanizovaných pilách. Tento systém se nazývá Timber frame house a používá se v podstatě i dnes. V Evropě se z tohoto přejatého systému vyvinul systém rámových dřevostaveb. Z rámového systému se s vývojem výroby a
-4-
zpracovaní materiálů vytvořily panelové systémy. Jedná se o celé panely konstruované jako rámové stavby, ale již s povrchovými úpravami a výplněmi. Systém hrázděných staveb byl také zjednodušen a zdokonalen a byl z něj vyvinut skeletový systém dřevostaveb.
-5-
5. Tepelně technické a energetické požadavky dle ČSN 730540-2 v dřevostavbách Vztahuje se na stavební konstrukce dřevostaveb, tj. všechny konstrukce s výjimkou výplní otvorů. Tyto konstrukce lze obvykle považovat ve smyslu normy za „lehké“, s nízkou tepelnou setrvačností. Jednotlivé funkční části obvodových konstrukcí dřevostaveb se obvykle hodnotí samostatně, jen výjimečně jsou konstrukce dřevostaveb certifikovány spolu s výplněmi otvorů jako „lehké obvodové pláště“ ve smyslu ČSN EN 13830.
5.1 Nejnižší vnitřní povrchová teplota θsi Pro lehké konstrukce dřevostaveb s vnitřní teplotou vzduchu θai = 21 °C a s vnitřní relativní vlhkostí φi = 50 % musí být vnitřní povrchová teplota θsi = 14,1 °C při nepřerušovaném vytápění (tento způsob vytápění je v praxi výjimečný), θsi.= 14,6 °C při tlumeném vytápění s poklesem do 7 °C včetně (běžný provoz) a θsi = 15,1 °C při přerušovaném vytápění s poklesem nad 7 °C. Pro obecné podmínky se požadavek na nejnižší vnitřní povrchovou teplotu stanovuje jako součet kritické vnitřní povrchové teploty θsi,cr,80 (pro kritickou povrchovou vlhkost 80 % ji lze vyhledat v ČSN 73 0540-3) a bezpečnostní teplotní přirážky ∆θsi, která je pro lehké konstrukce dřevostaveb 0,5/1,0/1,5 °C podle způsobu vytápění. Tento postup zajistí prevenci vzniku plísní. Při výpočtu vnitřní povrchové teploty se přitom podle ČSN EN ISO 13788 uvažuje odpor při přestupu tepla na vnitřní straně Rsi = 0,25 m2 K/W, který odpovídá pomalejšímu proudění v mezní vrstvě vzduchu v koutě nebo za nábytkem. Vlastnosti materiálů se pro navrhování staveb musejí uvažovat podle ČSN 73 0540-3 jako výpočtové, tedy pro reálné vlhkosti zabudovaných materiálů. U dřevostaveb obvykle není vhodné uplatnit čl. 5.1.2 a 5.1.3, které za určitých podmínek připouští nesplnění výše uvedené vnitřní povrchové teploty, neboť riziko povrchové kondenzace je pro trvanlivost dřevostaveb příliš nebezpečná.
5.2 Součinitel prostupu tepla U a činitelé prostupu tepla Ψ a χ Pro dřevostavby s převažující návrhovou vnitřní teplotou qim je součinitel prostupu tepla požadován pro střechy a podlahy nad venkovním prostorem 0,24 W/(m2 K), pro vnější stěny a stropy pod půdou 0,30 W/(m2 K), pro podlahy nad nevytápěnými prostory 0,60 W/(m2 K). Doporučené hodnoty jsou v úrovni 2/3 požadovaných hodnot.
-6-
Pro nízkoenergetické domy je vhodné navrhnout uvedené konstrukce se součiniteli prostupu tepla méně než polovičními proti požadovaným hodnotám. Pro dřevostavby je přitom obzvlášť důležité, při stanovení součinitele prostupu tepla U, zahrnout správně vliv tepelných mostů obsažených v konstrukci - chyba vzniklá nesprávným hodnocením se může pohybovat až v násobku výše uvedených nízkých hodnot součinitelů prostupu tepla. Nejzávažnější a stále opakovanou chybou je stanovení U - hodnoty ze skladby v ideálním výseku konstrukce. Častou chybou je též neuvažování konstrukčně méně významných vodivých prvků ve vrstvě tepelné izolace a zanedbání technologických tolerancí ve skládaných konstrukcí. Změna Z1 k ČSN 73 0540-2 přináší novinku v hodnocení jednotlivých tepelných vazeb mezi konstrukcemi prostřednictvím lineárního a bodového činitele prostupu tepla. Význam tohoto hodnocení narůstá se snižováním prostupu tepla jednotlivými konstrukcemi, proto se toto hodnocení ve vyspělejších evropských zemích postupně zavádí. Pro lineární detaily návazností vnějších stěn se vyžaduje U-hodnota nejvýše 0,60 W/(m2 K) s výjimkou návaznosti na výplně otvorů, kde se požaduje 0,10 W/(m2 K). Pro lineární detaily návaznosti střech na výplně otvorů se požaduje U-hodnota nejvýše 0,30 W/(m2 K). Pro jednotlivé bodové tepelné vazby způsobené průniky tyčových konstrukcí, jako jsou sloupy, nosníky a konzoly, se požaduje U-hodnota nejvýše 0,90 W/(m2 K). Doporučené hodnoty jsou opět 2/3 požadovaných, nízkoenergetické domy by měly mít tepelné vazby tak optimalizované, aby jejich vliv byl nižší než polovina požadavku. Správné způsoby výpočtového hodnocení popisují tradiční postupy v ČSN 73 0540:1994 a v posledních deseti letech přejaté evropské normové metody (např. ČSN EN ISO 6946, ČSN EN ISO 10211, ČSN EN ISO 14683, ČSN EN ISO 13789 - tyto normy nejsou jen evropské, ale též mezinárodní). (http://www.stavebnictvi3000.cz)
-7-
6. Základní rozdělení dřevostaveb Dřevostavby lze rozdělit dle způsobu výroby a montáže. Jedná se tedy o systémy konstruované přímo na stavbě z jednotlivých materiálů, kdy se postupně stavba konstruuje. V druhém případě se jedná o prefabrikované systémy, kdy stavba vyrůstá z jednotlivých předvyrobených dílců. (RŮŽIČKA, M., 2006) 6.1 Základní rozdělení konstrukčních systémů dřevostaveb V dnešní době lze dřevostavby rozdělit do dvou základních skupin. První skupinu tvoří stavby z tyčových prvků, které tvoří rámové konstrukce a konstrukce skeletové. Druhou skupinu tvoří stavby z masivního dřeva. Každá tato skupina je charakterizována určitými konstrukčními zásadami. (HAVÍŘOVÁ, Z., 2006)
Stavební systém tyčový: Rámová konstrukce Framing stavby: - Balloon – Frame - Platform - Frame
Skeletová konstrukce -
Novodobý skelet Hrázděná konstrukce
-
Stavby z masivního dřeva Panelové stavby
Masivní systém: Panelové konstrukce
Roubené konstrukce - Srubové stavby
-8-
6.2 Rámová konstrukce Dnešní rámové stavby, vznikly ze stavebních systémů Balloon – Frame a Platform – Frame, které se už dávno vyvinuly v USA, tak i v Kanadě od používaného osvědčeného konstrukčního systému. Dle odhadů se v zámoří staví tímto systémem až 90 % všech volně stojících jedno a dvoupodlažních budov. Z tohoto důvodu vnější vzhled takto konstruovaných budov často neodpovídá typu dřevěných budov, na jaký jsme ve střední Evropě zvyklí. Nosná kostra je u rámových staveb uvnitř i zvenku zcela obložena pouze obklady na bázi dřeva. Tato konstrukce by ovšem v našich klimatických podmínkách a funkce tepelné pohody nevyhovovala. Proto se u nás setkáme s nosnou kostrou opatřenou kompaktní fasádou sestávající se z venkovní izolace a omítky. A jako vnitřní obklad slouží desky na bázi dřeva, sádrovláknité nebo sádrokartonové desky, které se omítají. Samotná konstrukce se sestává z tyčové nosné kostry, z řeziva a z opláštění stabilizující nosnou kostru. Samotná kostra přenáší zatížení ze střešních a stropních konstrukcí. Plášť z desek přenáší vodorovná zatížení. (KOLB, J., 2008) Jednotlivé druhy rámových staveb se dají rozdělit do tří základních skupin. A to z hlediska jejich prefabrikace: a) Staveništní (truhlářská forma), kdy nosný rám je vytvořen přímo na stavbě, z jednotlivých přířezů a deskových materiálů. Tento systém je charakterizován neomezeným individuálním projektovým řešením, minimálními investičními nároky pro realizátory stavby, ale ovšem delší dobou výstavby. Manipulací s materiálem v nekrytém prostředí a možností vniknutí vlhkosti do konstrukce. b) Jednostranně opláštěný rám, kdy částečná prefabrikace dílců probíhá ve výrobních halách. Takto připravené rámy se osadí na stavbě na připravenou základovou desku. Pro osazení rámů je na základové desce osazen základový práh z impregnovaných řeziva, který je kotven ocelovými kotvami k základové desce. Smontováním jednotlivých rámů nosných stěn, nenosných stěn a stropů je zkonstruována nosná kostra, která může být zastřešena a ochráněna proti dešti. V takto připravené konstrukci se provedou rozvody instalací. Dutiny ve stěnách se vyplní tepelnou izolací a dokončí se opláštění stěn a stropů. c) Oboustranně opláštěný rám, kdy je celá stěna předpřipravena předem ve výrobně a následně odvezena na stavbu. V takto provedených stěnách jsou
-9-
provedeny kompletní skladby všech vrstev, provedeny rozvody instalací, osazení výplní otvorů a povrchová úprava. (HAVÍŘOVÁ, Z., 2006) Framing stavby Balloon – frame Tento typ rámové konstrukce má údajně původ v Americe v městě Chicagu, kdy tesař Taylor v roce 1833 použil na stavbu kostela lehkou dřevěné profily 2 x 4 a 2 x 8 palců ( 5 x 10 a 5 x 20 cm). A tak realizoval rámovou konstrukci s hřebíkovými spoji nazývanou Balloon – frame. U systému Balloon – frame procházejí stěnové sloupky průběžně přez dvě nebo více podlaží. Spodní a horní uzavření tvoří vodorovná prkna ( základový práh a vaznice). Stropní nosníky jsou uloženy na stojaté fošně, která je zapuštěna do zářezů stěnových sloupků. (BÍLEK, V,. 2005, KOLB, J., 2008 ) Platform – farme Tato konstrukce je spíše montážní než konstrukční varianta. Svislé sloupky jsou pouze na výšku jednoho podlaží. Stala se převládající formou v americko – kanadském bytovém stavění a s dílčími úpravami se používají dodnes. Po roce 1920 se idea lehkého dřevěného rámu začala uplatňovat v Evropě, především v Německu a Švýcarsku. Úspěch a rozšíření této varianty je dán několika faktory: - flexibilita systému a možnost rozmanitého dispozičního řešení. - jednoduché řešení spojů hřebíky a vruty. - malá hmotnost – snadná a rychlá montáž a investičně nenáročné požadavky na montážní prostředky - otevřenost vůči novým funkčním, materiálovým a technologickým možnostem a požadavků. (BÍLEK, V., 2005)
6.3 Skeletové konstrukce
Skeletové konstrukce jsou snad jedním z nejstarších druhů konstrukce. Vedle jednoduchého způsobu kladení dřevěných kmenů vodorovně na sebe u původních srubových staveb se dřevěná kulatina již brzy také zahrabávala do země jako svislé - 10 -
sloupy a do vidlice z větví se vkládala střešní příčka. Jako výplň obvodového pláště se používalo pletivo z větví s povrchovou úpravou z hlíny. Z těchto konstrukcí se posupně vyvinuly hrázděné stavby, které po staletí převládaly v Evropském regionu. Dnešní skeletové stavby se jeví vhodně modifikované primární konstrukce vykazující velké rozměry rastru, do něhož lze vsadit vnitřní i vnější stěny v libovolném uspořádání a provedení. Skeletové konstrukce jsou ve vztahu k rámovým a masivním konstrukčním takřka protipólem. Zatím co u masivních a rámových staveb je nosná struktura lineární a zatížení přenášejí stěny, u skeletových staveb přenášejí zatížení bodově uspořádané sloupy a ty následně přenášejí zatížení do základů. Stěny tedy nepřenášejí zatížení a zůstávají tak nezávislé na koncepci nosné konstrukce a nabízí tak nepřeberné množství řešení konstrukce obvodového pláště. Ve velké míře se proto u těchto staveb setkáváme s použitím velkoplošných oken a prosklených stěn. (KOLB, J., 2008) 6.4 Hrázděné stavby V dnešní době bývá hrázděná konstrukce označována jako „historický skelet“. Nosná konstrukce stěn u hrázděných staveb byla tvořena z dřevěných prvků masivního průřezu. Jednotlivé prvky byly tesané, vzájemné spojení se provádělo tesařskými spoji, a tato dřevěná stěna musela být schopna přenést veškeré zatížení na ni působící, až do základů. Z toho důvodu muselo být provedení celé kostry včetně spojů velmi pečlivé a přesné. Prostor mezi konstrukcí byl vyplněn cihelným zdivem nebo kamenným. Měl pouze funkci výplňovou a ne nosnou. Zdivo chránilo vnitřek stavby před povětrnostními vlivy. Konstrukce se nejprve zhotovila v tesařské dílně, teprve potom se mohla montovat na stavbě. Tento způsob byl velmi pracný a náročný na spotřebu materiálu, proto se tento typ již používá velmi zřídka. V případě že se použije, pak nosnou kostru tvoří lepené dřevo s velmi přesným opracováním moderními technologiemi. (HAVÍŘOVÁ, Z., 2006) 6.5 Panelové konstrukce V současné době je panelový systém u dřevostaveb velmi rozšířen. Základem konstrukce je dřevěný rám nahrubo opláštěný, ten je přizpůsoben tomu, zda se jedná o rám obvodový, příčkový, stropní, střešní nebo podlahový. Tím je přizpůsobena konstrukce a dimenze rámu. Prostor mezi žebry je vyplněn tepelně-akustickou izolací.
- 11 -
K opláštění lze použít dřevotřískové desky, OSB desky, sádrokarton, cementotřískové desky, a jiné. Panely lze vyrábět s různým stupněm konečné úpravy - od silných rámů opláštěných z jedné strany, až po panely se zabudovanými okny a dveřmi a panely s finální úpravou interiérové a exteriérové strany se zabudovanými rozvody. Hlavní předností této konstrukce je možnost maximální přípravy stavby ve výrobě a rychlá montáž a dokončení na staveništi. Panely mají různé velikosti, zhruba od 1200x2600mm s hmotností do 80kg, k jejichž montáži není třeba těžké mechaniky, až po celostěné panely dlouhé až 12m, které vyžadují těžkou mechanizaci jak pro přepravu, tak pro montáž. Při samotné montáži je důležité správné vzájemné spojování panelů a jejich kotvení k základní konstrukci. (www.profiportal.cz)
6.6 Stavby z masivního dřeva Pod pojmem masivní stavba ze dřeva rozumíme stavbu, u které je nosná část stěny vytvořena z řeziva masivního průřezu. V tomto případě mluvíme o srubových stavbách, nebo z opracovaných přířezů, které jsou vzájemně spojeny do masivních desek skládáním, vrstvením, nebo lepením do různých tvarů. Z důvodů vysokých požadavků na tepelnou ochranu již dnes nesplňuje samotná stěna takovéto stavby předepsanou hodnotu součinitele prostupu tepla, proto je většinou nosná masivní část stěny ještě doplňována vrstvou tepelněizolační, případně dalšími potřebnými vrstvami podle typu konstrukce. (HAVÍŘOVÁ, Z., 2006)
6.7 Roubené stavby Srubové stavby se těší konstrukční tradici, která sahá daleko do minulosti. Tento druh staveb je velice rozšířen ve Skandinávii a v Alpských oblastech. Původní
konstrukce
masivní
stěny
prováděna
z odkorněných
kuláčů,
dvoustranně, nebo čtyřstranně hraněných, případně profilovaných trámů. Jednotlivé trámy se na sebe kladou vodorovně a spojují se mezi sebou kolíky, vloženými pery, nebo na pera a drážky vyfrézované do ložných ploch jednotlivých trámů. Pro srubové stavby je charakteristické provedení nároží budovy. Jednotlivé masivní prvky stěny se v rozích překládají a spojují se přeplátováním. - 12 -
V novodobých srubových konstrukcích se utěsňují konopným provazem a tepelnou izolací z lněných, nebo konopných vláken, případně izolací z ovčí vlny. Někdy se také používají elastické pásky z měkkých pěno nebo plastických hmot, které zajišťují neprůvzdušnost. Pro dosažení požadovaného součinitele prostupu tepla jsou roubené stěny doplněny z vnitřní strany tepelnou izolací a dřevěným obkladem z prken tl. 20 – 30 mm. Jednotlivé trámy u novodobých srubů jsou opracovány strojně a spojují se obvykle na dvojité pero a drážku se skosením krajních ploch pro zamezení zatékání srážkové vody do spojů. Používají se také zdvojené srubové stěny s mezivýplní tepelnou izolací. Nevýhodou těchto staveb je značně vyšší staveništní pracnost a nároky na řemeslnou zručnost. Větší spotřeba a nároky na kvalitu dřeva.
- 13 -
7. Konstrukce dřevostaveb V této části se seznámíme blíže s jednotlivými konstrukcemi dřevostaveb. A popisem jednotlivých prvků.
7.1. Hrázděné stavby Stěny hrázděných staveb se sestávají z hranolové kostry, která je tvořena jednotlivými prvky. Tyto prvky jsou navzájem pojeny tesařskými spoji. Základní prvky konstrukce: - Vodorovný práh - Sloupky a stojky - Vzpěry - Příčky - Stěnová vaznice a horní trám Hrázděné stavby vykazují poměrně velké sesychání a tím následné sedání. Nejvíce to ovlivňuje sesychání a bobtnání vodorovných prvků (práh, stěnová vaznice a horní trám) v radiálním a tangenciálním směru, které je oproti podélnému směru desetkrát, až dvacetkrát vetší. Proto nejlepším způsobem jak se vyhnout sedání a deformace, je používaní kvalitně vysušeného dřeva. Uvádí se optimální vlhkost v rozmezí 15 – 20%.
Vodorovný práh Práh ohraničuje hrázděnou stěnu a tvoří spojovací část mezi stěnou a podlahou / základem. Práh je v celé délce podepřen kamenným či betonovým soklem. Z důvodu působení tlaku kolmo na vlákna se nepoužívají vysoké hranoly, ale dřevěné prvky které jsou uloženýma širší ploše průřezu. Jako materiál se převážně používá smrkové a jedlové dřevo, nebo také dřevo dubu a buku, přičemž bukové dřevo pouze v případech trvalého chráněných před vlhkostí. Sloupky a stojky Sloupky jsou svislé nebo nosné prvky, které dle umístění rozlišujeme na rohové,vazné, dveřní, okenní a mezilehlé. Jako vazné sloupky označujeme sloupy v bodech křížení hrázděné stavby, ale taky sloupky přenášející zatížení vazníkové (střešní) konstrukce. Běžné vzájemné vzdálenosti sloupků je mezi 800 – 1200 mm.
- 14 -
Vzpěry Pomocí šikmých vzpěr získávaná stavba potřebnou tuhost stěny. Příčky Příčky přenášejí obklad stěny nebo jeho nosnou konstrukci ( laťový rošt). Dále zabraňují vybočení šikmých vzpěr a sloupků v rovině stěny. Konstrukčně jsou nutné parapetní příčky překladové příčky. Stěnová vaznice, horní rám Stěnová vaznice, nebo horní rám zajišťují sloupky a vzpěry a tvoří horní uzavření hrázděné stěny. Krom toho tvoří podpěry pro nosníky nebo krokve. (KOLB, J., 2008)
Obr.1 Konstrukční části hrázděné stěny
(KOLB, J,.2008)
1 – Práh, 2 – Rohový sloupek, 3 - Okenní sloupek, 4 – Dveřní sloupek, 5 – Ondřejův kříž, 6 –Vzpěra 7 – Horní rám, 8 – Nosník, 9 – příčka, 10 – Parapetní příčka, 11 – Překladová příčka
Obr. 2 Tesařské spoje
(KOLB, J,.2008)
1 – Schéma, 2 – Rohové plátování, 3 – Rohové čepování kolmé, 4 – Přeplátovaní oboustranně rybovité, 5 – Přímé plátování se spojem na rybinu
- 15 -
7.2 Skeletové stavby U skeletových staveb se rozlišují různé konstrukční typy, které se vzájemně odlišují vzhledem k vytvoření sloupů a nosníků a spojovacích prostředků, které tvoří rámy. Volba konstrukčního typu závisí na architektonickém řešení a rastru půdorysu. Osvědčené rozměry rastru pro dřevěné konstrukce jsou: 1250/1250 mm, 2500/2500 mm, 5000/5000 mm, 6250/6250 mm atd. Tyto rozměry pocházejí z modulu 625 mm. Toto je dáno shodou s rozdělením nosníků a vrstev pláště ve vzdálenosti a s obchodně běžnými materiály plášťů. Rámy jsou orientovány v jednom směru nebo v obou směrech. Orientace v obou směrech je tužší. Proti působícím vodorovným silám jsou novodobé skeletové stavby ve vertikálních rovinách vyztuženy vloženou stěnou připojenou ke sloupům a nosníkům. Další varianty vertikálního vyztužení jsou diagonální dřevěné vzpěry, nebo ocelová táhla. Jednotlivé varianty se dají libovolně kombinovat. Typy konstrukcí: Sloup a dvojitý nosník Tento typ se označuje také jako kleštinová konstrukce. Je to konstrukce jednoduchá a hospodárná k celkovému řešení. Spoje sloupu a nosníku lze provádět pomocí svorníků, šroubů, spojení na plát a ocelových profilů.
Obr.3 Sloup a dvojitý nosník
(KOLB, J,.2008)
Dvojitý sloup a nosník
Obr.4 Dvojitý sloup a nosník
(KOLB, J,.2008)
Nosníky uložené na sloupech Jedná se o jednoduchý konstrukční systém s jednotlivými nosníky a sloupy. Je výhodný pro jednopodlažní stavby s plochou střechou.
- 16 -
Obr.5 Nosník uložený na sloupu
(KOLB, J,.2008)
Sloup a přilehlý nosník Nosná konstrukce se sestává z průběžných sloupů a hlavních nosníků, které jsou rozmístěny mezi sloupy jako prosté nosníky. Sloup i nosník leží ve stejné rovině. Tento typ je zejména vhodný pro stavby, jejichž vnější stěny se osazují na nosný skelet zvenku.
Obr.6 Sloup a přilehlý nosník
(KOLB, J,.2008)
Vidlicový sloup Nosná konstrukce je tvořena jednotlivými průběžnými nosníky, které jsou uloženy na sloupech o výšce jednoho podlaží. Sloup je ukončen vidlicovým tvarem. Sloupy jsou vzájemně přes boční vidlice. Tato konstrukce je schopna přenášet velká zatížení vícepatrových budov.
Obr.7 Vidlicový systém
(KOLB, J,.2008)
7.3 Rámové stavby Rámová konstrukce se skládá ze tří základních prvků. Je to pozednice, dřevěný rám a sloupek, dále jsou to izolační materiály a deskové materiály pro vyztužení pláště stěn. Pro jednopodlažní a dvoupodlažní budovy jsou vyhovující dřevěné prvky s průřezem 60 x 120 mm, ale používají se větší průřezy z důvodu použití izolačních materiálů tlustších než 120 mm. Konstrukční prvky se navrhují v modulu
- 17 -
625 mm. Je to dáno dnes používanými deskami na bázi dřeva a sádrovláknitých desek s obchodní šířkou 1250 mm. Pro kostru rámu se používá rostlé a lepené dřevo s vlhkostí 12%. Pro vyztužení pláště to jsou desky OSB, MDF desky, třískové desky, sádrovláknité desky, překližkové desky. Izolační materiály jsou na bázi minerálních, nebo celulózových vláken.
Obr.8 Konstrukční části rámové konstrukce
(KOLB, J,.2008)
1 –Pozednice, 2 – Dřevěný rám, 3 –Sloupek okenní rámu, 4 – Stropní nosník, 5 – Výstužné desky pláště, 6 –Nosná část podlahy
7.4 Srubové stavby K výstavbě se používala jehličnatá kulatina, trámy hraněné ze dvou, tří nebo čtyř stran. V současnosti lze srubovou konstrukci rozdělit na: 1. pravou srubovou konstrukci - tradiční masivní konstrukci - moderní konstrukci - z masivního nebo lepeného dřeva 2. falešné srubové konstrukce Tradiční masivní konstrukce Co se týče délky, mohou být vyrobeny z jednoho kusu nebo napojeny spojem. Ručně vyráběné srubové prvky se nejčastěji zhotovují z kulatiny z čerstvě pokácených stromů s vysokou vlhkostí, částečně vysušené nebo zcela vysušené. U srubů z vlhkého dřeva se musí počítat s vysycháním dřeva a tzv. sedáním stavby. Míra vysychání a sedání závisí na počáteční vlhkosti dřeva, umístěním srubu a také druhu dřeva.
- 18 -
Průměrně se počítá s 1,5cm na jedno podlaží během první sezony. Z tohoto důvodu je také nutné přizpůsobit osazení oken a dveří, nadpraží a prostoru kolem komína. Z tepelně technického hlediska se sruby konstruují jako jednoplášťové o tloušťce 15 - 40 cm nebo jako sendvičové či dvojité konstrukce. Moderní konstrukce Jednotlivé prvky se slepují na tloušťku, výšku i délku z několika částí (dvou, tří, čtyř). Mají různý tvar příčného profilu i šířku. Příčný profil může být čtvercový, okrouhlý nebo obdélníkový. Jejich předností je však kvalita, preciznost, rozměrová stabilita, lepší tepelněizolační vlastnosti. Lepené konstrukce bývají jednoplášťové o tloušťce cca 2,1cm nebo se zateplením jako sendvičové - tzv. dvojitá stěna, která je uvnitř vyplněna izolací. Falešné srubové konstrukce Falešné srubové konstrukce imitují vzhled pravého srubu. Důvody, proč se tak děje jsou různé - estetický vzhled a cena. Zvenku nepoznáte, že se jedná o falešné srubové stěny, funkci však svůj dům plní. Tento typ konstrukce se skládá z exteriérové falešné srubové konstrukce, která imituje vzhled pravého srubu a ze staticky nosné konstrukce, která bývá nejčastěji sloupková, panelová, případně zděná nebo betonová.
Obr.9 Konstrukce skladeb stěn srubových konstrukcí
(KOLB, J,.2008)
A –Kulatina, B – Kulatina s loženými plochami a pery v drážkách, C –Hranoly pojené drážkou a perem, D – Hranoly pojené a hřebenem, E – Prefabrikované sendvičové prvky, F –Tepelně izolovaná srubová stěna. Srubová stěna je viditelná zevnitř, G - Tepelně izolovaná srubová stěna. Srubová stěna je viditelná zvenku.
7.5 Stavby z masivního dřeva Novodobé stavby z masivního dřeva se vytváří z masivních bloků plného průřezu, pro nosné konstrukce stěn a stropů. Masivní bloky se vytváří způsoby vrstvením a skládáním jednotlivých přířezů. Dále se vyrábí složené bloky, které mají
- 19 -
průřez s dutinou vyplněnou izolačním materiálem. Tyto bloky se vyrábí lepením pravoúhlých přířezů. Vrstvené masivní bloky Nosná konstrukce je tvořena ze tří nebo pěti vzájemně křížem kladených vrstev pravoúhlých přířezových prvků. Prvky jsou vzájemně spojovány lepením. Díky tomu jsou bloky rozměrově i tvarově stabilní. Díky tvarové stálosti není třeba při montáži vytvářet dilatační spáry. Používají se přířezy o rozměrech: tloušťky od 10 do 35 mm, šířky od 80 do 240 mm. Protože samostatná dřevěná konstrukce nesplňuje požadavky tepelné ochrany, je nutné dodatečné zateplení vláknitými materiály z vnější strany stěny. Vrstvené bloky z masivního dřeva se často používají na stropní konstrukce. Skládané masivní bloky Dalším způsobem vytváření bloků je skládání jednotlivých pravoúhlých přířezů vedle sebe tak, že se stýkají širší hranou a tloušťky jednotlivých prken tvoří vnější povrch bloku. Spojení je provedeno pomocí hřebíků, nebo tak, že se na několika místech provrtají otvory kolmé k rovině prkna. Do otvoru se pod tlakem zalisuje dubový kolík vysušeného dřeva. Toto provedení bloků se používá pro obvodové stěny v kombinaci s dodatečným zateplením.
Obr.10 Konstrukční části staveb z masivu, plné průřezy 1 –Stěnová deska, nebo dílec, 2 – Spojovací díl, 3 –Stropní deska, dílec
- 20 -
(KOLB, J,.2008)
Lepené masivní boky Jednotlivé části se sestávají z truhlíků obdélníkového průřezu vyplněného izolačním materiálem. Obvykle se spojením takovýchto prvků vytvoří jednotlivý blok. Pomocí truhlíkových tvarovek se vytvořil další systém, který je založen na stavění jednotlivých tvarovek na sebe pomocí dřevěných kolíků do předvrtaných otvorů. Rozměry těchto tvarovek odpovídají rozměrům tvarovek běžných zdících systémů. Má tedy výhodu snadné manipulace.
Obr.11 Konstrukční části staveb z masivu, složené(lepené) průřezy
(KOLB, J,.2008)
1 –Práh, 2 – moduly malého formátu nebo dílce o výšce místnosti, 3 –Překladový dílec, 4 – Horní rám, 5 – Stropní dílec
- 21 -
8. Konstrukční prvky a materiály obvodového pláště dřevostaveb Pláště budov musí splňovat ochranné funkce. Pro splnění funkcí pláště budovy se uvažují jednotlivé nebo kombinované vrstvy konstrukčního prvku. Kvalita pláště budovy lze odvodit z hodnot jedné vrstvy, jako například tloušťky tepelné izolace, ale právě tak je důležité, aby byly v souladu s dalšími vrstvami pláště. Mezi nejdůležitější ochranné funkce patří: - ochrana proti povětrnosti - tepelná ochrana - ochrana proti vlhkosti - neprůvzdušnost - zvuková izolace - ochrana proti požáru Jednotlivé konstrukční vrstvy obvodových stěn jsou: - vnější obklad, fasáda - odvětrání, odvětrací prostor - ochranná vrstva izolace - izolace - parozábrana - neprůvzdušná vrstva - laťový rošt, instalační prostor - vnitřní obklad U některých druhů konstrukcí nejsou některé vrstvy potřebné.
Obr.12 Konstrukční vrstvy na obvodovém plášti
(KOLB, J,.2008)
1 –vnější obklad: ochrana proti povětrnosti, 2 – odvětrání: ochrana před vlhkostí, 3 –ochranná vrstva, 4 – tepelná izolace a z části izolace zvuková, 5 – parozábrana, neprůvzdušné těsnění, 6 – laťový rošt, instalační prostor, 7 – vnitřní obklad stěn
- 22 -
8.1 Vnější obklad
Venkovním obkladem dostává budova svůj vzhled. V současnosti se používají dřevěné matriály (strukturované obklady z rostlého dřeva, bednění z rostlého dřeva) , matriály na bázi dřeva (cemetovláknité desky, cementotřískové desky, OSB desky), ale také minerální omítky na vhodné nosné desce nebo izolačním systému a jiné (předsazené zdivo, plechové a měděné obklady). Obklad z rostlého dřeva lze na fasádě uspořádat svisle, vodorovně nebo diagonálně. Pro svislé a vodorovné uspořádání existují rozmanitá profilování, která zajišťují bobry odvod vody. U diagonálního řešení se musí dbát na dobré provedení stykových spár. Nejmenší tloušťka venkovního obkladu z rostlého dřeva je 20 mm. Největší šířka obkladů na pero a drážku nemá překročit 140 mm. Dále se používají úzké lamely ( 60, 70, 80 mm). Vzdálenost mezi jednotlivými lamelami musí bát nejméně 10 mm a sklon vodorovné úzké plochy nejméně 15°. Jako materiál se používají domácí jehličnaté dřeviny ( smrk, jedle, borovice a modřín ) povrchově ošetřené chemickou ochranou dřeva. V současné architektuře získávají velkorozměrové deskové obklady stále větší význam. Osvědčily se materiály z cementovláknitých nebo cementotřískových desek.
Tabulka 1. Vhodnost desek na bázi dřeva jako venkovní obklad
(KOLB, J,.2008)
Jednotlivé dřevěné prvky se upevňují hřebíky, vruty, sponkami,
patentovými
příchytkami nebo připevňovacími háčky. Kritéria pro volbu spojovacího prostředku je únosnost, trvanlivost a odolnost proti povětrnostním vlivům. Hřebíky a vruty nesmí
- 23 -
přesahovat a ani nesmí bát zaraženy / zašroubovány hlouběji. Sponky se používají pro neviditelná připevnění. Vnější obklady stěn se ošetřují nátěry, které dřevo chrání před UV zářením a povětrnostní erozí. Jako ochrana se používají impregnace, ochranné lazury a laky.
Bezbarvá impregnace odpuzující vodu. Povrch dřeva zvětrává pomaleji než neošetřené dřevo. Impregnace zpomaluje časově zvlhnutí dřeva. Trvanlivost takových nátěrů je ovšem nízká.
Bezbarvé nátěry, bezbarvé laky. Jsou do exteriéru nevhodné. Mají nedostatečnou odolnost vůči UV záření. Jejich trvanlivost je 1 až 2 roky.
Tenkovrstvá lazura. Je nátěrová látka, která vnikne do dřeva a vytvoří film tlustý asi 10 až 20 mikrometrů při dvojitém ošetření. Textura dřeva zůstává viditelná. Trvanlivost je 2 až 4 roky. Čím silněji je lazura pigmentována, tím je odolnost proto fotodegradaci větší.
Tlustovrstvá lazura. Nátěrová látka, která vniká do dřeva málo. Vytváří film o tloušťce 30 až 50 mikrometrů. Textura dřeva zůstává viditelná pouze jako „ reliéf “. Trvanlivost je 3 až 6 let.
Laky a krycí nátěr. Pronikají do dřeva málo, až vůbec. Vytvářejí film tlustý 80 až 120 mikrometrů. Trvanlivost je 6 až 12 let. Mají velkou odolnost proti UV záření a proti povětrnosti. (KOLB, J., 2008)
8.1.1 Thermowood ThermoWood je materiál z borového nebo smrkového dřeva, který se ohřívá na teplotu nejméně 180 °C,
přičemž je chráněn parou. Pára kromě toho ovlivňuje
chemické změny, ke kterým dochází ve dřevě. Výsledkem tohoto ošetření je ThermoWood, materiál příznivý pro životní prostředí. Jeho barva tmavne, v
- 24 -
podmínkách proměnlivé vlhkosti je stálejší než běžné dřevo a jsou zlepšeny jeho tepelně izolační vlastnosti. Pokud je ošetření provedeno při dostatečně vysoké teplotě, je dřevo také odolné proti hnilobě. ThermoWood má v porovnání s běžným uměle vysušeným borovým dřevem lepší stabilitu. Když je dřevo upraveno vysokými teplotami procesem ThermoWood, dochází k redukci vnitřních napětí v rámci struktury dřeva. Tím se omezuje potenciál pro šroubové zakřivení a borcení. Kromě toho dochází k poklesu rovnovážné vlhkosti a vodopropustnosti. ThermoWood je dekorativní, voděodolný materiál pro venkovní obklady fasád s dlouhou životností. Tepelná vodivost je snížena při procesu tepelné úpravy, takže je lepším zateplovacím prvkem, než klasický dřevěný obklad. Během tepelné úpravy ThermoWood dřevo ztmavne a ztratí pryskyřici. Teplotní změny rozměru dřeva jsou redukovány a tím se ThermoWood stává ideálním pro použití v saunách jako komponent laviček, podlah a stěnových panelů. (www. finnforest.cz)
1
2
3
Obr.13 Ukázka profilů a hranolů Thermowood 1 –Thermowood hranol, 2 a 3 – Žlábkované profily Thermowood
8.2 Vzduchová mezera Její funkcí je zlepšení vysychání celé konstrukce. Vlhkost může být odvedena z konstrukce, dále zmírňuje tlak par. Jako minimální velikost vzduchové mezery se uvádí 20 mm.
8.3 Nosné konstrukce tyčových prvků Jako konstrukční prvek se převážně používá dřevo jehličnatých dřevin. Je to dáno převažujícím výskytem jehličnatých lesů v oblastech, kde jsou dřevostavby hojně používané. Jedná se o oblasti severní Ameriky a Evropy. Dalším faktorem je, že jehličnaté dřeviny dosahují větších délek, menší křivosti a nižší ceny oproti listnatým dřevinám, které se používají v interiérových obkladech, schodištích, podlahách a konstrukci oken a dveří.
- 25 -
8.3.1 Sortiment jehličnatého řeziva Podle opracování a rozměrů rozeznáváme tyto typy stavebního řeziva ke konstukci obvodového pláště: Deskové řezivo - zahrnuje prkna, jejichž tloušťka je do 40 mm a fošny v tloušťkách od 40 do 100 mm. Běžně používané tloušťky se pohybují v hodnotách 16, 18, 25, 32, 45, 50, 60, 75, 100 mm. Šířka deskového řeziva má být dvojnásobkem, nebo trojnásobkem tloušťky, minimálně však 60 mm. Hraněné řezivo - je řezivo, jehož šířka je menší než dvojnásobek tloušťky. U hranolů je minimální šířka 40 nebo 50 mm a průřezová plocha nad 100 cm². Menší profily, které mají průřezovou plochu 25 až 100 cm², jsou označovány jako hranolky. Dále do hraněného řeziva patří latě, jejichž příčný průřez je 10 až 25 cm a lišty s příčným průřezem do 10 cm². Pro rámové dřevostavby, zejména framing, je používáno převážně deskové řezivo s průřezu 50/100, 50/120, 50/150, 50/180, 50 /200. Tyto prvky jsou vyráběny s tolerancí ± 2 mm. Pro jejich aplikaci je nezbytné, aby prvky byly hladké a srovnány s tolerancí ± 0,5 mm.
Třídění řeziva dle jeho pevnosti Kvalita řeziva se stanovuje dle jeho pevnosti a tuhosti. Dřívější československá norma ČSN 73 1701 včetně změn a navazujících norem ( 49 1531, 49 1011), vycházela z vizuálního třídění řeziva pro nosné konstrukce do dvou tříd SI a SII s výpočtovými pevnostmi pro ohyb R = 12 MPa a modulem pružnosti E = 10 000 MPa. Zařazení do příslušné třídy určuje množství a charakter suků, trhlin, nepravidelnost struktury, zakřivení a stupeň poškození houbami a hmyzem. Pro nosné prvky dřevěných stěn je tradičně používáno kvalitní smrkové, nebo borové řezivo pevnostní třídy C22 nebo C 24 (SI), pro málo namáhané prvky C16 (SII).
8.3.2 Lepené dřevo Pro skvělé vlastnosti dřeva se stále častěji v moderním stavebnictví používají dřevěné konstrukce a prvky na jeho bázi. Jedná se o lepené dřevěné prvky. Tyto produkty úspěšně konkurují stavbám z oceli i betonu, jež předstihují v lehkosti konstrukce, ceně, naprosté tvarové svobodě.
- 26 -
Výhody použití lepených dřevěných konstrukcí: •
stálost a stabilita tvaru prvků
•
možnost libovolného řešení tvaru nosného skeletu stavby bez zvýšení nákladů u atypických řešení
•
velmi krátká doba montáže dřevěného skeletu (několik dní)
•
vysoká požární odolnost ( vyšší než u betonových konstrukcí, mnohonásobně vyšší než u oceli )
•
vysoká odolnost proti agresivním látkám a plynům
•
spojují vlastnost příjemné pohody prostředí pro lidi s vysokou pevností lepeného dřeva jako žádný jiný materiál
•
lepené dřevo odolává vysoké vlhkosti vzduchu a působí teple
8.4 Základní druhy prvků ze dřeva používající se ve stavebnictví: 8.4.1 Masivní konstrukční dřevo KVH Konstrukční dřevo KVH je vhodné pro moderní náročné konstrukce, které si chtějí zachovat svůj přírodní estetický ráz. Používá se zvláště jako stavební dřevo a dřevo na rámové a střešní či stropní konstrukce. Povrch je čtyřstranně čistě hoblovaný a má sražené hrany. U těchto prvků se připouštějí
barevné odchylky (modré nebo
červené pruhy). Neobsahuje zdravotně závadné látky a vyrobí se téměř libovolné délky a to díky zubovitému spoji. Dle použití se vyrábí dva sortimenty, které se v podstatě od sebe liší pouze vlastnostmi povrchů: KVH-Si pro viditelné konstrukce a KVH-Nsi pro neviditelné konstrukce. Při nízké vlhkosti dřeva 15% +/- 3% lze vyloučit napadení řeziva houbami, rozrušujícími dřevo. S ohledem na podmínky normy DIN 68800-2 je tímto dán podstatný předpoklad pro ustoupení od používání chemické ochrany dřeva. Použitím zubovitého spoje (DIN 68140; ÖNORM EN 385) lze vyrábět stavební řezivo téměř v libovolných délkách. Jednotlivé dílčí kusy se při tom navzájem spojují silovým stykem, aniž by se tím ovlivnily pevnostní hodnoty stavebního dílce. Za účelem minimalizace deformace dřeva a s tím spojených nepříjemných následků pro konstrukcí v důsledku ztráty seschnutím anebo bobtnáním, byla pro KVH stanovena střední vlhkost 15 +/- 3 %. - 27 -
Konstrukční dřevo KVH se vyrábí v rozměrech: - šířka: 100, 120, 140, 180, 200, 240 mm, tloušťka: 40 mm, délka do 20 m. - šířka: 180 a 240 mm, tloušťka: 60 mm, délka do 20 m (http://www.europanel.cz/masiv.php ) 8.4.2 Lepené lamelové dřevo BSH Jedná se o vrstvené dřevěné desky, které jsou ideálním stavebním materiálem pro navrhování nízkopodlažních skeletů budov.Mají velké uplatnění také v rámových konstrukcích. Z BSH lze vytvářet neomezeně velké profily v libovolných délkách i zakřivené. Vyrábí se z deskového řeziva o minimální tloušťce 45 mm a délce 2 až 5 m, které jsou spojeny zubovým spojem do kontinuální nekonečné lamely. Na srovnané lamely se nanáší lepidlo. Lamely jsou uloženy horizontálně nebo vertikálně a následně lisovány. Na základě bezskluzového spojení mezi lamelami má tento druh dřeva lepší technické a statické vlastnosti než masivní dřevo a nevykazuje trvalé deformace a praskliny. Lepené lamelové dřevo BSH se vyrábí v rozměrech: - šířka: 60, 80, 100, 120, 140, 160, 180, 200, 240 mm - výška: je rovna násobku tloušťky jednotlivé lamely. Maximální výška se udává 1000 mm.
8.4.3 I – nosníky Nosník FINNJOIST je moderní konstrukční materiál na dřevěné bázi dosahující velmi dobrých statických a pevnostních parametrů. Pásnice nosníku je z vrstveného dřeva KERTO-S a stojinu nosníku tvoří deska OSB. Konstrukce FINNJOIST eliminuje typické vady a nedostatky masivních dřevěných a železobetonových trámů jako je smršťování, protažení, zkroucení nebo skřípavé zvuky. FINNJOIST je schopný nést značné zatížení na větších rozpětích díky své pevnosti a nízké vlastní váze. I – nosníky se používají pro konstrukce stěn, střech, stropů. Díky vlastní nízké hmotnosti je montáž možná bez použití jeřábu. Instalace probíhá snadněji a rychleji než u klasických způsobů řešení.
- 28 -
Obr.14 Ukázka I - nosníků Finnjoist Rozměry jsou udávány v mm.
(http://www.finnforest.cz)
Pro výrobu KERTA - S se používá severský smrk. Loupané dýhy se pokrájí na dýhové listy dlouhé asi 2 m o tloušťce 3 až 4 mm. Dýhy se roztřídí podle jejich hustoty. Po sušení se na dýhy nanáší fenolformaldehydové lepidlo a dýhy se ukládají na sebe se vzájemně rovnoběžnými vlákny tak, že vytvářejí nekonečný pás požadované tloušťky. V podélném směru se dýhy vzájemně spojují na úkos. Tyto styky jsou vzájemně vystřídány, aby se minimalizoval jejich vliv na pevnost. KERTO S – u tohoto provedení mají všechny dýhy podélný směr vláken. KERTO S vykazuje vysoké hodnoty pevnosti. Vyrábí se jako deska, která je následně rozmítnuta na pásy. Tím se získají úzké, vysoce pevné KERTO – průřezy, které, co se týká dimenzí a pevností vyčnívají nad konstrukční dřevo a lepené lamelové nosníky. (http://www.finnforest.cz/drevostavby/i-nosniky.html)
8.4.4 Lepené trámy Duo a Trio Jsou ideálním základním materiálnem pro zvlášť stabilní a vysoce kvalitní dřevěné stavby. Trám se skládá ze dvou anebo tří navzájem sklížených hranolů, rozříznutých ve středu. V důsledku tuhého spojení se během času nepatrně zkrucuje anebo praská. Navíc vykazuje lepší statické vlastnosti, než masivní dřevo. Využitím zubovitého spojení se mohou trámy vyrábět v libovolné délce. Trámy Duo a Trio se vždy vyrábí z technicky sušeného dřeva. Sušením jednotlivých hranolů se docílí i při větších průřezech spolehlivě omezené vlhkosti dřeva. Trámy jsou klíženy toxikologicky nezávadným lepidlem bez obsahu formaldehydu a rozpouštědla. Toto nové, přírodě neškodící lepidlo, dosahuje své vysoké pevnosti pouze vzájemným působením vlhkosti vzduchu a dřeva. Trámy Duo a Trio se běžně čtyřstranně hoblují a fasetují.
- 29 -
Při nízké vlhkosti dřeva 12% +/- 2% lze vyloučit napadení trámů Duo a Trio houbami, rozrušujícími dřevo.
Obr.15 Průřezy trámů Duo a Trio Duo a Trio trámy se vyrábí v rozměrech: - šířka: 115, 140, 155, 175, 195 mm, standardní délka 13 m
8.5 Tepelná izolace
U dřevostaveb navržených v nízkoenergetických či pasivních standardech, tvoří izolační systémy velmi důležitou součást stavby. Tyto systémy rozlišujeme na difúzně uzavřené a difúzně otevřené. Difúzně uzavřené systémy zabraňují průchodu vodních par konstrukcí. Je tedy potřeba vytvořit dokonalou parotěsnou vrstvu v interiéru stavby. U parotěsné fólie je nutno důkladně přelepit a utěsnit všechny spáry a spoje. Pokud je parotěsná vrstva dobře provedená, zajišťuje i vzduchotěsnost vnitřní obálky stavby a snižuje tím i tepelné ztráty. Pod parotěsnou vrstvu je pro zajištění plošného ztužení stěn montována deska OSB. V následné vrstvě, směrem do exteriéru, bývají jako výplňové izolace mezi nosné stěnové sloupky použity minerální, skelné či dřevovláknité izolace. Následně bývá celá stavba opláštěná opět OSB nebo sádrovláknitými deskami, které stavbu ztuží z venkovní strany a zároveň vytvoří pevný podklad pro fasádní zateplovací systémy tvořené nejčastěji polystyrénovými nebo minerálními izolacemi. Systém difúzně otevřený počítá s regulovaným obousměrným průchodem par konstrukcí. Jednotlivé izolační vrstvy jsou navrženy tak, aby difúzní odpor směrem do exteriéru klesal a tím byl zajištěn snadný prostup par konstrukcí, aniž by došlo k případné kondenzaci vlhkosti uvnitř izolačních částí konstrukcí, která pak může být příčinou plísní a hnilob. Velmi dobře se uplatňují izolace na bázi přírodních materiálů – jako je dřevo, konopí, len atd. Stavba pak přirozeně „dýchá“. U tohoto systému je potřeba vytvořit vzduchotěsnou vrstvu, která bude tvořit zároveň i vrstvu parobrzdnou. - 30 -
K tomu je opět vhodná vrstva OSB desek, nebo lze použít speciálně impregnovanou celulózovou fólii. Tato vrstva nebrání přístupu par do konstrukce, ale zajišťuje, aby mohly vodní páry bezpečně vydifundovat z konstrukce do exteriéru i za extrémních podmínek. Vše musí být opět důkladně utěsněno kvalitními parotěsnými páskami. Jako výplňové izolace mezi sloupky a krokvemi jsou velmi vhodné dřevovláknité izolace, které jsou vysoce paropropustné, mají velkou sorpční schopnost a schopnost akumulovat vlhkost, čímž výrazně přispívají k zamezení možnosti kondenzace vodních par v konstrukci. Další výhodou dřevovláknitých izolací je vysoká schopnost akumulace tepla (díky vysoké měrné specifické tepelné kapacitě, která je cca třikrát vyšší, než mají současně běžně používané tepelněizolační materiály na bázi kamene a skla).
8.5.1 Dřevovláknité desky DVD Jsou velmi rozmanitou materiálovou skupinou, která zahrnuje měkké desky s hustotou < 400 kg / m³, polotvrdé desky s hustotou 400 – 900 kg / m³. Desky se vyrábějí mokrým nebo suchým způsobem. Jako surovina je využito jehličnaté dřevo, odpady. Deska se skládá z nasekaných štěpek délky 50 mm, šířky 20 mm a tloušťky 3 až 5 mm. Ty se dále rozvlákňují různými způsoby. Měkké desky de vyrábí v tloušťkách od 10 do 25 mm. Polotvrdé desky se lisují v lisech o teplotě 220 °C na tloušťky 6 až 12 mm a tvrdé desky na tloušťku 3 až 8 mm. Polotvrdá deska označovaná jako MDF deska se vyrábí suchým procesem, kdy se vlákna vysuší nanese se pojivo a při vysokofrekvenčním ohřevu se lisuje a následně klimatizuje na 8 % vlhkost. Vyrábí se v tloušťkách až 40 mm. Měkké desky se používají jako tepelná a akustická izolace. Polotvrdé desky se používají ke konstrukčnímu opláštění stropů stěn dřevostaveb. Tvrdé desky se užívají jako interiérové obklady.
DVD desky firmy Hofatex Dřevovláknité desky Hofatex jsou vyráběné z jemných dřevěných vláken. Různé druhy desek se vzájemně odlišují svými vlastnostmi, a to především v závislosti na objemové hmotnosti, která se pohybuje přibližně v rozmezí 160 – 270 kg/m3. Vlákna desky jsou pojena ligninem, pojivem obsaženým v rostlém dřevě, takže výrobek je zcela ekologicky nezávadný (atest). Pro exteriérové aplikace či aplikace v prostorách se zvýšenou vlhkostí je možné použít desky ve hmotě hydrofobizované parafínem. Desky se dodávají jak s rovnými okraji (obvyklé pro desky s nižší objemovou hmotností), tak i - 31 -
s okraji tvarovanými pro spoj na pero a drážku (obvyklé pro desky s vyšší objemovou hmotností). Desky jsou z pohledu svých vlastností multifunkčním konstrukčním prvkem, který je schopen plnit několik stavebně-fyzikálních funkcí současně. Jejich tepelná vodivost je λD=0,038-0,05 W/mK, maximální absorpční vlhkost 15 – 20 %.
Sortiment pro obvodové pláště:
HofatexSysTherm Desky o hustotě 170 a 210 kg/m3 . Materiály jsou ve hmotě hydrofobizované parafinem. Desky jsou po obvodě opatřeny perem a drážkou. Desky se vyrábějí v tloušťkách 20, 40, 60, 80 a 100 mm. Rozměr desek 1220 x 2600 mm nebo 600 x 1200mm
(rovná
čela),
590
x
1300
mm
(okraje
na
pero
a
drážku).
Obvyklá povrchová úprava je tenkovrstvá omítka. HofatexKombi Deska vyrobená kombinací materiálů Hofafest UD a Hofatex Therm. Vrstva materiálu Hofafest UD je opatřena po obvodě perem a drážkou. Hustota 270 / 160 kg/m3. Desky se vyrábějí v tloušťkách 60, 80 a 100 mm. Rozměr desek 580 x 2500 mm. Hofatex Therm Deska o hustotě 160 kg/m3 . Materiál není ve hmotě hydrofobizovaný. Desky s rovnými čely, se vyrábějí v tloušťkách 20, 40, 60, 80, 100 a 120 mm. Rozměr desek je 800 x 1200 mm. Deska s nejlepšími tepelně-izolačními vlastnostmi.
1
2
3
Obr.16 Dřevovláknité desky Hofatex 1 – Hofatex SysTherm , 2 – Hofatex Kombi, 3 – Hofatex Therm
(http://insowool.cz)
- 32 -
8.5.2 Stavební tepelná izolace z ovčí vlny Všeobecně je ovčí vlna ekologickou tepelnou izolací. Navíc, při vhodné aplikaci může díky své vysoké sorpční schopnosti výrazně stabilizovat vlhkostní režim v interiéru stavby. Typické a velmi oblíbené je použití ovčí vlny do roubených staveb. Poměrně nové je užití vlny jako prostředku k čištění ovzduší interiérů od některých škodlivin, jako je například formaldehyd, který vlna trvale zachytává (adsorbuje). Lze tedy využít ovčí vlnu i k celkovému zlepšení parametrů klimatu v interiérech (vlhkost, čištění vzduchu). Ovčí vlna jako materiál má tepelnou vodivost λD v rozmezí 0,0380,05 W/mK a maximální absorpční vlhkost asi 30 % hmotnosti. (http://insowool.cz) 8.5.3 Minerální vlna Poměr ceny, vlastností a výsledného efektu řadí minerální vlnu mezi nejpoužívanější tepelné izolace. Vyrábí se tavením hornin, nejčastěji jde o čedič nebo křemen, podle výchozích surovin se pak jedná o kamennou či skelnou vlnu. Kamenná vlna vzniká tavením čediče, do jemných vláken jsou vstřikována pojiva, hydrofobizační oleje, protiplísňové přísady a podobně. Po tepelném vytvrzení a ochlazení je materiál nařezán na potřebné rozměry, dodává se v rolích nebo deskách. Díky čediči má kamenná vlna vysoký bod tání, odolává proto ohni. Neměla by však být dlouhodobě vystavována vlhku. Podobně je vyráběna i skelná vlna, díky příbuznosti výchozího materiálu má také podobné vlastnosti, jako vlna kamenná. Významnou předností minerálních tepelných izolací je i nízký difúzní odpor, a tím vysoká paropropustnost, dům může dýchat, což konkrétně znamená, že se zejména případná zkondenzovaná vlhkost v obvodové zdi může odpařovat ven. Díky této vlastnosti se minerální vlna často úspěšně používá v difúzně otevřených konstrukcích nebo u dvouplášťových střech. Součinitel tepelné vodivosti tohoto materiálu je od 0,035 W/(m.K). Objemová hmotnost se pohybuje mezi 30 až 130 kg / m³. (www.stavebnictvi3000.cz) Izolace je vyráběna ve formě pásů o tloušťkách 50 až 200 mm a šířce 500 až 1200 mm, nebo ve formě desek o stejných tloušťkách v nejčastějších rozměrech 500 až 625 x 1000 až 1250 mm. Někteří výrobci, ve snaze snížit množství odpadu, vyrábí přesně na míru dle rozteče nosného rámu. Při manipulaci s materiálem vzniká mikroskopický prach z vláken, který není příznivý pro dýchací cesty. Je tedy nutné používat předepsané ochranné pomůcky.
- 33 -
8.5.4 Pěnové materiály Mezi pěnové tepelně–izolační materiály patří polymerní pěny – polystyreny, polyuretany, PVC, PE, kaučuk, dále pěnové sklo či pryskyřice. Asi nejběžnějším materiálem je expandovaný (pěnový) po-lystyren (EPS). Pěnový polystyrén EPS Je produktem polymerace styrenu, který je následně zpěňován a nařezán do bloků, nezbytné je přidání retardérů hoření pro zajištění samozhášivosti materiálu. Součinitel tepelné vodivosti expandovaného polystyrenu se pro typ EPS 100 pohybuje od λ = 0,037 W/(m·K). Číslo typu značí pevnost v tlaku v kPa, EPS se vyrábí v hodnotách 50 až 250 kPa. Při aplikaci se kotví buď pouze lepením, nebo lepením a mechanicky. Vhodné je použít více vrstev kladených na vazbu pro eliminaci liniových tepelných mostů na styku s konstrukcí. Mezi jejich výhodu patří nízká cena. Zatím nejnovějším typem EPS je šedý polystyrén Neopor®, další značky téhož materiálu jsou NeoFloor, GreyWall nebo Lambdapor®. Jde o novou generaci EPS, která se od běžného expandovaného po-lystyrenu liší nejen vzhledem, ale především tepelně– izolačními vlastnostmi. Šedý pěnový polystyrén s objemovou hmotností 15 kg/m3 má součinitel tepelné vodivosti 0,032 W/(m·K). Při srovnatelné tloušťce má o 15–20 % lepší izolační účinek. Výborných vlastností bylo dosaženo přídavkem uhlíkových nanočástic do polystyrenu před vypěněním, které způsobily šedé zabarvení, ale hlavně omezily sálavou složku šíření tepla pěnou a tím vedly k lepší hodnotě součinitele tepelné vodivosti. (www.stavebnictvi3000.cz) 8.5.5 Sláma Sláma je jeden z nejobvyklejších stavebních i tepelně–izolačních materiálů našich předků a její obliba v současnosti opět roste. A ke slovu přichází zase ve všech oblastech – jako součást zdících materiálů – nepálených cihel, případně hliněných omítek, jako střešní krytina, tepelná izolace.V konkrétní stavbě může být sláma použita jako nosný konstrukční materiál nebo jako doplnění nosného systému. Překvapivě má slaměná izolace ve spojení s hliněnou omítkou vysokou požární odolnost, může to být až 90 minut, vyhovuje proto všem typům konstrukcí. Podstatnou nevýhodou je ovšem nízká odolnost proti vlhkosti, slaměnou izolaci je proto nutné před ní dobře chránit,
- 34 -
například omítkou či obkladem. Součinitel tepelné vodivosti slaměných izolací je přibližně 0,1 W/(m.K). (www.stavebnictvi3000.cz) 8.5.6 Konopí Konopí patří mezi velmi využívané technické rostliny. Jeho největší předností je rychlá obnovitelnost – roste mnohem rychleji, než dřevo, navíc nevyžaduje žádnou velkou péči ani ošetřování chemickými látkami. Při růstu odbourává CO2, půda je po sklizni kvalitní. Z vláken této rostliny jsou vyráběny konstrukční desky i tepelně– izolační materiály ve formě desek či rouna. Pro izolaci těžce přístupných nebo nepravidelných míst je používána konopná foukaná sypká izolace. Díky srovnatelným vlastnostem (λ ≈ 0,04 W/(m.K)) mohou konopné materiály nahradit minerální vlnu. Uchovávají si dlouhodobě své vlastnosti, jsou pevné, odolné proti vlhkosti, nehrozí ani napadení škůdci či hnilobou. Zaručují zdravé mikroklima, a tedy příjemné bydlení. Obdobné vlastnosti, ale zatím menší rozšíření, mají izolační materiály z dřevitých vláken a technického lnu. Všechny tyto výrobky lze považovat za čistě ekologické, neboť při jejich výrobě nejsou používána žádná lepidla. Mají vysokou tepelnou kapacitu (c = 2100 J/(kg·K)), díky níž se v horkých letních měsících nepřehřívají, účinkují současně jako tepelně–akumulační materiál, jsou paropropustné, v konstrukci navíc fungují jako savý papír – vlhkost pohltí a rozšíří, aniž by byly mokré. (www.stavebnictvi3000.cz)
8.5.7 Izolace z celulózy Celulózové tepelně–izolační materiály se vyrábějí z recyklovaného novinového papíru, základní surovinou je tedy v prvopočátku dřevo. Roztrhaný novinový papír je smíchán s přísadami, zpravidla boritany, které zajišťují jeho odolnost proti škůdcům, plísním, hnilobám a ohni. Poté je směs rozemleta. V prodejní síti je nabízena pod obchodními názvy Climatizer či Isocell, v zahraničí častěji jako Isofloc nebo Thermofloc, ap. Izolace je aplikována foukáním, lze jí vyplnit jakékoli, i obtížně dostupné dutiny. Při použití tohoto materiálu je nutné počítat s takzvaným „sedáním”, při aplikaci je proto nutné hmotu zhutnit, a to především v šikmých nebo svislých částech stavby. Celulózová izolace se stejně jako ostatní přírodní materiály chová v konstrukci jako savý papír, to znamená, že na sebe naváže vlhkost ze zdiva a rovnoměrně ji předá dál.
- 35 -
Tento typ izolace je zatím více využíván v zahraničí, a to především v dřevostavbách a obecně v pasivních domech. Součinitel tepelné vodivosti je přibližně 0,039 W/(m.K). (www.stavebnictvi3000.cz)
8.6 Velkoplošné materiály pro konstrukční vyztužení pláště
Konstrukční opláštění má několik funkcí. Zajišťují ztužení stěny budovy, ochranu proti klimatickým vlivům, požární odolnost stěn budovy a akustickou izolaci. Opláštění se navrhuje jako jednostranné, nebo oboustranné v případě většího zatížení vodorovných sil. Pláště jsou orientovány svisle, ve směru orientace třísek. Pláště musí být připojeny k roštu po celém obvodu. Mezi jednotlivými deskami je nutná dilatační spára 2 mm. Je to z důvodu zvýšení vlhkosti při výstavbě z původních 10 na 14 %. Přichycení pláště ke konstrukci se provádí třemi základními způsoby: - lepený spoj, který se provádí v průmyslové výrobě a je nejspolehlivější - hřebíkový spoj, nejčastěji prováděný na stavbě - sponkový spoj prováděný drátem. Tento způsob je nejméně vhodný Hřebíkový spoj se provádí pomocí hřebíku se širokou hlavou ve vzdálenosti max. 100 mm po obvodě, uprostřed 200 mm. Nároží stěny je hřebíkováno hustěji. Německá norma DIN 1052, která je přísnější předepisuje vzdálenost po obvodu max. 80 mm, uprostřed 225 mm. Deskové velkoplošné materiály se používají pro konstrukční opláštění rámových konstrukcí.
8.6.1 OSB desky – dřevoštěpková deska Používá se hlavně jako konstrukční deska, v místech s menšími nároky na mechanické vlastnosti desky. Výhodná jako konstrukční deska stěn, přepážek, podlah a střešní záklop méně náročných konstrukcí. Z desek lze vyrábět i nosníky menších délek. Ploché třísky s typickou délkou 50-75 mm ve směru vláken jsou položeny do tří vrstev. Dvě povrchové vrstvy stejné tloušťky obsahují pouze třísky orientované rovnoběžně s delší stranou desky. Vnitřní vrstva, která tvoří 50 % objemu, je z třísek převážně uložených
rovnoběžně
s
kratší
stranou
desky.
OSB
desky
jsou
lepeny
fenolformaldehydovou pryskyřicí, která dosahuje přibližně 2,5 % váhového podílu.
- 36 -
Desky se mohou opatřit na hranách perem a drážkou pro snadnější spojení, plochu desek je možno na závěr výrobního cyklu brousit.
(http://www.finnforest.cz/menu-10-16-27) Podle prostředí, ve kterém jsou OSB použity se rozdělují na: OSB-2: Jsou určeny pro použití v suchém prostředí – interiéry. Nosné desky pro třídu vlhkosti 1, při teplotě 20°C relativní vlhkost vzduchu výrazně nepřevyšuje 65%. OSB-3: Jsou určeny pro použití ve vlhkém prostředí - venkovní prostředí. Nosné desky pro třídu vlhkosti 2, při teplotě 20°C relativní vlhkost vzduchu výrazně nepřevyšuje 85%. OSB-4: Jsou určeny pro použití ve vlhkém prostředí a se zvýšeným mechanickým namáháním – exteriér. Nosné desky pro třídu vlhkosti 2, při teplotě 20°C relativní vlhkost vzduchu výrazně nepřevyšuje 85%. OSB desky se standardně vyrábějí v tloušťkách 12, 15, 18, 22 mm a ve formátech 2800x1250, 2650x1250, především pak 2500x1250, 2500x675. Desky musí být skladované v uzavřené suché a dobře větrané budově. Nadměrná vlhkost by mohla způsobit prohýbání a borcení OSB desek. Při přechodném skladování, například na stavbě je třeba dbát aby desky nebyly v přímém kontaktu se zemí, vegetací apod. kde je veliká vlhkost. Je vhodné je například vyrovnat na paletu a zakrýt plachtou. (http://dekwood.cz/produkty/?id=10) 8.6.2 Multifunkční panel MFP MFP je dřevotřískový materiál, jehož třísky jsou ve vrchní a střední vrstvě neuspořádaně rozptýlené. Díky této vrstvené struktuře deska vykazuje stejnou pevnost jak v podélném tak v příčném směru. Jako pojivo je použit vysoce kvalitní melamin zpevněný močovinovým lepidlem, deska je tudíž vhodná do vlhkého prostředí. MFP panel je vhodnou alternativou k desce OSB. (http://www.finnforest.cz/menu-10-16-28) 8.6.3 DTD – dřevotřískové desky Mají v ČR relativně dlouhou tradici, začaly se vyrábět v druhé polovině třicátých let. Jako surovina je převážně používáno smrkové a borové palivové dřevo, nebo odpady z pilařské výroby, ale uplatňují se i tvrdé listnaté dřeviny. Kulatina se štěpí na
- 37 -
třísky o délce 5 až 20 mm a tloušťce 0,2 až 0,4 mm. Třísky se suší na cca 5%ní obsah vlhkosti a na sítech se třídí podle velikosti. Z třísek se vytváří koberec s náhodně orientovanými třískami, jemnější jsou ukládány do povrchových vrstev, vetší a hrubší do střední vrstvy.koberec je nasycen lepidlem – močovinoformaldehydová, nebo melaminoformaldehydová pryskyřice, a za tepla lisovány v etážových lisech při tlaku 1,5 až 3 Mpa. Z hlediska množství volného formaldehydu (HCHO) jsou desky začleněny do emisních tříd E0 (bez HCHO), E1 (únik do 10 mg HCHO na 100 g hmoty), E2 (únik 10 až 30 mg) a E3 (únik 30 až 60 mg). Pro stavební prvky a konstrukce přicházejí v úvahu pouze třídy E0 a E1. Desky se vyrábějí v tloušťkách od 6 do 25 mm, v šířkách od 1220 do 2600 a délkách od 2440 do 10 000 mm. Hustota desek v rozmezí 450 až 850 kg / m³. Desky nohou být broušeny nebo drážkovány. Evropská norma EN 312 – 4 až 7/6.44 rozděluje konstrukční DTD do čtyř typů: a) nosné desky pro použití v suchých podmínkách b) nosné desky pro použití v mokrých podmínkách c) zvláště zatížené desky v suchých podmínkách d) zvláště zatížené desky v mokrých podmínkách DTD mohou být použity na obvodové účely jako OSB desky, ale vzhledem k nižší hodnotám mechanických vlastností, zvláště v modulu pružnosti, je spektrum aplikace nižší. (BÍLEK, V., 2005) 8.6.4 SVD a STD – sádrovláknité a sádrotřískové desky Výchozí surovinou je přírodní sádrovec, nebo recyklovaný sádrovec, ale pro dosažení lepších mechanických vlastností jsou do sádrové kaše přidávána papírová a skleněná vlákna, nebo dřevěné třísky. Obvyklé tloušťky desek 10, 12, 15, a 18 mm, šířky 1250 a délky do 3500 mm. Oba typy sádrových desek jsou používány jako vnitřní pláště dřevěné nosné konstrukce, ale vzhledem k jejich ohybové tuhosti mohou být použity i jako konstrukční pláště. (BÍLEK, V., 2005) Cementovláknité Farmacell desky Desky FERMACELL Powerpanel HD jsou cementovláknité, skelnými vlákny vyztužené sendvičové desky, s lehkou minerální příměsí ve formě keramzitového granulátu (ve střední vrstvě) a recyklované skelné strusky v obou krycích vrstvách.
- 38 -
Venkovní omítka se nanáší přímo na povrch desky. Odpadá montáž tepelně izolačního systému. Ve stavební fázi splňuje neomítnutá deska dočasnou ochranu před povětrnostními vlivy po dobu až 6 měsíců. Stavební desky FERMACELL Powerpanel HD splňují u nosných a výztužných stěn z dřevěných stojin statickou funkci. Používají se jako staticky spolunosné a vyztužující opláštění ve venkovních stavebních panelech a slouží k zavětrování, jakož i k svislému přenosu zatížení. Jako vnitřní opláštění stěnových panelů se mohou použít sádrovláknité desky FERMACELL, které staticky zvyšují dovolené zatížení stěnových panelů. Díky minerálnímu složení neobsahuje stavební deska FERMACELL Powerpanel HD žádné hořlavé složky. (http://www.xella.cz/html/czk/cz/fermacell-powerpanel-hd.php)
Charakteristické údaje stavební deska FERMACELL Powerpanel HD Objemová hmotnost
1.000 kg/m³
Pevnost v ohybu
>3,5 N/mm²
Pevnost v tlaku (tlak kolmo na rovinu desky)
>6 N/mm²
Modul pružnosti při teplotě 20°C
4.500 CE ±500 N/mm²
Stavební materiál třídy dle DIN 4102
A1
Faktor difuzního odporu µ*
40
Součinitel tepelné vodivosti λR
0,40 W/(mK)
Třída reakce na oheň podle ČSN 13501 - 1
A1
Ustálení vlhkosti při pokojové teplotě
asi 7%
Tabulka 2. Charakteristické údaje stavební desky farmacel PowerpanelHD (http://www.xella.cz/html/czk/cz/fermacell-powerpanel-hd.php) 8.7 Velkoplošné materiály pro opláštění bez statické funkce Tyto materiály neplní v konstrukci pláště funkci statickou, přenášejí pouze svoje vlastní zatížení. Používají se z důvodu protipožární ochrany a jako podklad pro omítky a nátěry.
- 39 -
8.7.1 Sádrokartonové desky Sádrokartonové desky jsou desky se sádrovým jádrem oboustranně obaleným kartonem. Výchozí surovinou je sádrovec, který se po vypálení míchá s vodou a přísadami na kaši, která se nanáší na spodní karton na kontinuální výrobní lince. Připojí se horní karton a deska se válcuje na přesnou tloušťku, řeže a vysouší. Vnitřní jádro je křehké,ale spolupůsobením obou materiálů, kartonu a sádry, vzniká deska dostatečně odolná proti ohnutí a nárazu. Nelze ji však použít jako desku s výstužným účinkem pro opláštění nosných stěn. Protože jsou tyto desky těžce zapalitelné, používají se v dřevostavbách především jako protipožární ochrana. Tím že jsou oba materiály, sádra i karton pórovité, přispívají i ke zvýšení tepelné a protihlukové ochrany, musí však být chráněny před vlhkostí. Běžné rozměry desek jsou: tloušťky 9,5 12,5 15 a 18 mm, šířka 1250 mm a délkách do 3000 mm. Podle účelu se vyrábí několik typů sádrokartonových desek: - sádrokartonové stavební desky (S), které se označují modrým potiskem, jsou určeny na nosné konstrukce a pro lehké nenosné příčky v běžných vlhkostních podmínkách - sádrokartonové stavební desky impregnované (SI), označené zeleným potiskem, jsou určeny do vlhkých provozů, jejich nasákavost je snížena oproti ostatním deskám o třetinu . - sádrokartonové protipožární desky (P), označené červeným potiskem, jsou určeny pro konstrukce se zvláštními požadavky na protipožární ochranu, zvýšení požární odolnosti je dosažena přidáním minerálních vláken do sádrového játra. - sádrokartonové protipožární desky impregnované (PI), jsou určeny do vlhkých provozů a současně splňují zvýšené požadavky požární odolnosti. - sádrokartonové stavební desky omítkové (SO) plní ve stavbě funkci suché omítky. - sádrokartonové zvukoizolační desky, které slouží jako akustický obklad stěn, jsou pro tento účel děrované, drážkované, prolomené nebo ve tvaru kazet. (HAVÍŘOVÁ, Z., 2006) 8.7.2 Desky z dřevité vlny Desky se vyrábějí z dřevité vlny s dlouhými vlákny za spolupůsobení minerálních pojiv. Tuhnutí a vytvrzení probíhá při vysokých teplotách. Desky jsou lehké a vysoce pórovité, jsou tedy vhodné k použití ve stavbách jako tepelně a zvukově izolační obklad. Při použití desek na vnější obklady se desky omítají, omítka může být - 40 -
provedena díky pórovitému povrchu desek bez dalších úprav. Desky jsou klasifikovány jako těžce zapalitelné, omítnutím se jejich požární odolnost ještě zvyšuje. (HAVÍŘOVÁ, Z., 2006) 8.8 Ochranná vrstva izolace Ochranné vrstvy izolace se pokládají na venkovní straně izolační vrstvy, aby zabránily ochlazování lehkých, porézních izolačních látek. Nechráněné izolační materiály mohou ztratit časem izolační schopnost. Jako ochranné vrstvy se používají měkké vláknité desky, desky na bázi sádry nebo na bázi dřeva. Při použití dřevovláknitých desek se zlepšuje nejen tepelná izolace, ale taky i zvuková izolace. Ochranná vrstva také zabraňuje poškození a promáčení izolační vrstvy během výstavby. Také fixuje a zajišťuje lehké nebo volné tepelně izolační látky v jejich poloze.
8.9 Parozábrana Zabezpečuje dlouhodobou správnou funkčnost tepelné izolace a brání vzniku nežádoucích difúzních procesů. Funkcí parozábrany je omezovat, nebo vyloučit difundovaní vodných pár směrem k exteriéru a tým zamezit tvorbě difúzních mostů a kondenzaci. Na správném zhotovení vzduchotěsné parozábrany je potřebné používat správný těsnící materiál, tj lepící páska, butylkaučuková páska, těsnící lišty a pod. Funkce difuzního odporu může být také splněna deskovými materiály jako jsou OSB desky, vícevrstvé desky a překližky. Aby plnila parozábrana svou funkčnost správně musí se provádět nezávisle na tepelně izolační vrstvě a musí se zabudovat celoplošně po celém plášti budovy. Veškeré prostupy a připojení k přilehlým konstrukčním prvkům se musí provést neprůvzdušně.
Obr.17 Neprůvzdušná těsnění a parozábrana
(KOLB, J,.2008)
Vlevo: 1 –neprůvzdušné těsnění v podobě folie parozábrany. Vpravo: neprůvzdušné těsnění v podobě desky
- 41 -
8.10 Instalační prostor Instalace musí být umístěny ze strany místnosti vzhledem k neprůvzdušné vrstvě a vrstvě s difúzním odporem. Laťový rošt pro vytvoření instalačního prostoru se musí volit s tloušťkou nejméně 30 mm. Tak je vytvořen prostor pro instalaci trubek elektrického vedení. Společně s vnitřním obkladem má být odstup od neprůvzdušné vrstvy nejméně 60 mm. Tak je možné umístit do instalačního prostoru i elektrické krabice. Instalace může být také viditelná.
Obr.18 Instalační prostory
(KOLB, J,.2008)
Vlevo: instalace v oblasti nosné konstrukce: rozvody jsou volně viditelné, Vpravo: instalace v dutině laťového roštu. Dutina se dodatečně izoluje
- 42 -
9. Kondenzace vodní páry uvnitř konstrukce Nejlépe navržené dřevostavby vylučují kondenzaci vodní páry v konstrukci jako rizikový faktor, které ohrožují jejich trvanlivost. Pokud se přece jen uvnitř konstrukce dřevostavby kondenzace vodní páry připustí, pak je kromě přímých normových omezení zkondenzovaného množství vodní páry v ročním průběhu Gk v kg/(m2.a) nutné při uplatnění dřeva a/nebo materiálů na bázi dřeva kondenzaci vodní páry omezit i kontrolou souběžně platných ustanovení, odkazovaných normou, a to nutnost: - dodržení dovolené vlhkosti těchto materiálů podle ČSN 49 1531-1, - nově omezit ohrožení požadované funkce konstrukce při překroční 18 % rovnovážné hmotnosti vlhkosti těchto materiálů. Ve skládaných a vrstvených konstrukcích dřevostaveb má klíčový význam parotěsnicí vrstva, která má být při vnitřní straně tepelné izolace. Často se zapomíná, že tato vrstva je tvořena nespojitě z jednotlivých pásů či dílů a že mechanické spojovací prostředky při vytváření stavební konstrukce tuto vrstvu poškozují. V praxi to znamená, že faktor difuzního odporu parotěsnicí vrstvy může být o jeden až dva řády nižší, než je vlastnost výchozího materiál. Pro takto redukované vlastnosti vrstev na vnitřní straně tepelné izolace by mělo být hodnoceno riziko a případné působení kondenzace vodní páry uvnitř konstrukce dřevostavby. S ohledem na bezpečnost jsou naopak vrstvy na vnější straně tepelné izolace uvažovány s nejvýše dosažitelnými difúzními odpory. To se týká i vrstvy účinně chránící tepelně izolační vrstvu konstrukce dřevostavby proti působení větru.
9.1 Průvzdušnost spár a netěsností obvodového pláště budovy Průvzdušnost spár a netěsností v konstrukcích a mezi konstrukcemi dřevostavby musí být v průběhu užívání téměř nulová, což klade vysoké nároky na vytvoření alespoň jedné souvislé vzduchotěsnící vrstvy při vnitřním líci konstrukce. Způsob zajištění tohoto požadavku doporučuje nový čl. A.3.1.15 změny Z1 k ČSN 73 0540-2. Celková průvzdušnost obvodového pláště budovy se kontroluje experimentálním stanovením celkové intenzity výměny vzduchu n50 při tlakovém rozdílu 50 Pa podle ČSN EN ISO 13829. Při přirozeném větrání budovy se požaduje n50 nejvýše 4,5 m3/(m3.h), při nuceném větrání nejvýše 1,5 m3/(m3.h), při nuceném větrání se zpětným získávání tepla rekuperací nejvýše 1,0 m3/(m3.h). (www.stavebnictvi3000.cz) - 43 -
10. Systémy obvodových plášťů a konstrukce obvodových plášťů Systémy obvodových plášťů Dle umístění izolace ve skladbě stěny rozlišujeme tři základní typy systémů. Stavebně fyzikální podmínky zůstávají u věch typů stejné pouze se liší polohou nosné konstrukce.
1 Systém s mezilehlou izolací Systém vnějších stěn s mezilehlou izolací se používá zejména u rámových staveb. U rámové stavby je nosná kostra zcela obklopena. Dále se s nimi setkáme u skeletových staveb, ve kterých vytvářejí prostor.
Vnější stěna s mezilehlou izolací, odvětraná
Skladba stěny
Tloušťka
Celková
Hodnota
Tloušťka
izolace
tl.
U
stěny
d1, d2
izolace
W/m²K
1 venkovní obklad
20mm
120, 22
142
0,30
mm 262
2 odvětrání
30mm
160, 22
182
0,24
302
3 dřevovláknitá izol. deska d2 22mm
200, 22
222
0,20
342
4 tepelná izolace d1
proměnna
240, 22
262
0,18
382
5 nosná konstrukce
proměnna
6 deska OSB
15mm
7 laťový rošt
40mm
8 sádovláknitá deska
15mm
Tabulka 3. Vnější stěna s mezilehlou izolací, odvětrávaná
Vnější stěna s mezilehlou izolací, odvětraná
Skladba stěny
(KOLB, J,.2008)
Tloušťka
Celková
Hodnota
Tloušťka
izolace
tl.
U
stěny
d1, d2
izolace
W/m²K
mm
1 venkovní obklad
20mm
120, 80
200
0,21
320
2 odvětrání
30mm
160, 80
240
0,18
360
3 dřevovláknitá izol. deska d2 80mm
200, 80
280
0,16
400
4 tepelná izolace d1
proměnna
240, 80
320
0,14
440
5 nosná konstrukce
proměnna
6 deska OSB
15mm
7 laťový rošt
40mm
8 sádovláknitá deska
15mm
Tabulka 4. Vnější stěna s mezilehlou izolací, odvětrávaná
- 44 -
(KOLB, J,.2008)
Vnější stěna s mezilehlou izolací, s přídavnou izolací v instalačním
Skladba stěny
prostoru
Tloušťka
Celková
Hodnota
Tloušťka
izolace
tl.
U
stěny
d1, d2
izolace
W/m²K
mm
1 venkovní obklad
20mm
120, 60
180
0,26
260
2 odvětrání
30mm
160, 60
220
0,22
300
200, 60
260
0,19
340
240, 60
300
0,17
380
3 dřevovláknitá izol. deska 4 tepelná izolace d1
proměnna
5 nosná konstrukce
proměnna
6 deska OSB
15mm
7 tepelná izolace d2
60mm
8 sádovláknitá deska
15mm
Tabulka 5. Vnější stěna s mezilehlou izolací, s přídavnou izolací v instalačním prostoru (KOLB, J,.2008)
Vnější stěna s mezilehlou izolací, s přídavnou izolací uvnitř a zvenku 1 venkovní obklad
Skladba stěny
20mm
Tloušťka
Celková
Hodnota
Tloušťka
izolace
tl.
U
stěny
d1, d2,d3
izolace
W/m²K
mm
280
0,16
360
320
0,14
400
360
0,13
440
400
0,12
480
120, 60, 100
2 odvětrání
30mm
160, 60, 100
3 dřevovláknitá izol. deska d3 100mm
200, 60, 100
4 tepelná izolace d1
proměnna
240, 60, 100
5 nosná konstrukce
proměnna
6 deska OSB
15mm
7 laťový rošt
60mm
8 sádovláknitá deska
15mm
Tabulka 6. Vnější stěna s mezilehlou izolací, s přídavnou izolací uvnitř a zvenku (KOLB, J,.2008) 2 Systém s izolací na vnější straně Systémy izolované na vnější straně se používají zejména u masivních dřevěných budov, z části také u skeletových staveb. U masivních dřevěných staveb přejímají plošné zatížení velkorozměrové plošné konstrukční prvky. Tyto velkoplošné prvky v tloušťce od 80 mm podporuje tepelnou izolaci a současně slouží jako podklad pro kladení další skladby stěny.
- 45 -
Vnější stěna izolovaná na vnější straně, odvětraná
Skladba stěny
Tloušťka
Celková
Hodnota
Tloušťka
izolace
tl.
U
stěny
d1, d2
izolace
W/m²K
1 venkovní obklad
20mm
120
120
0,30
mm 285
2 odvětrání
30mm
160
160
0,24
325
100, 100
200
0,20
365
120, 120
240
0,17
405
3 dřevovláknitá izol. deska 4 tepelná izolace d1
proměnna
5 nosná konstrukce
proměnna
6 masivní dřevěná stěny 7 sádrovláknitá deska
100mm 15mm
Tabulka 7. Vnější stěna izolovaná na vnější straně, odvětraná (KOLB, J,.2008)
Vnější stěna s vnější izolací, jako omítnutou venkovní izolací
Skladba stěny
1 venkovní obklad 10mm 2 dřevovláknitá izol. deska proměnna 3 masivní dřevěná stěna 100mm
Celková
Hodnota
Tloušťka
tl.
U
stěny
izolace
W/m²K
mm
120
120
0,27
245
160
160
0,22
285
200
200
0,19
325
Tloušťka izolace
4 sádrovláknitá deska 15mm
Tabulka 8. Vnější stěna s vnější izolací, jako omítnutou venkovní izolací (KOLB, J,.2008) 3 Kombinovaný systém Jako kombinované systémy jsou označovány systémy, jejichž izolační vrstvy jsou jak v rovině nosné konstrukce (jako mezilehlá izolace), tak i vně nosné konstrukce. Setkáme se s ním u systémů masivních dřevěných staveb, kdy nosná konstrukce poskytuje místo pro první izolační vrstvu. Druhá vrstva izolace je na vnější straně nosné konstrukce. Mezi oběma vrstvami je umístěna neprůvzdušná vrstva.
- 46 -
Vnější stěna s mezilehlou a vnější izolací, odvětraná
Skladba stěny
1 venkovní obklad 20mm 2 odvětrání 30mm 3 tepelná izolace d2 proměnná 4 distanční laťování proměnna
Tloušťka
Celková
Hodnota
Tloušťka
izolace
tl.
U
stěny
d1, d2
izolace
W/m²K
mm
80, 60
140
0,27
285
80, 100
180
0,22
325
80,140
220
0,19
365
80, 160
240
0,18
385
5 neprůvzdušná vrstva 6 dřevěný izolovaný modul d1 160mm 7 sádrovláknitá deska 15mm
Tabulka 9. Vnější stěna s mezilehlou a vnější izolací, odvětraná (KOLB, J,.2008)
Vnější stěna s vnější izolací, jako omítnutou venkovní izolací
Skladba stěny
1 venkovní obklad 10mm 2 dřevovláknitá izol. deska proměnna 3 dřevěný izolovaný modul 160mm 4 sádrovláknitá deska 15mm
Tloušťka
Celková
Hodnota
Tloušťka
izolace
tl.
U
stěny
d1, d2
izolace
W/m²K
Mm
80, 60
140
0,26
245
80,100
180
0,21
385
80, 120
200
0,19
305
80, 160
240
0,17
385
Tabulka 10. Vnější stěna s vnější izolací, jako omítnutou venkovní izolací (KOLB, J,.2008)
- 47 -
10.1 Konstrukce obvodového pláště
10.1.1 Konstrukce obvodového pláště novodobých hrázděných staveb Hrázděné konstrukce jsou spíše v dnešní době vyjímkou a to z důvodu velké pracnosti při výstavbě a tím odpovídajícím vyšším finančním nákladům. Proto lidé dávají přednost stavbám rámovým před hrázděnými. I přes to mají hrázděné stavby s přiznanou konstrukcí své historické kouzlo. Jelikož
původní
plášť
konstrukce
nevyhovuje
tepelně
technickým
a
energetickým podmínkám je nutné plášť zateplit, aby vyhovoval předepsaným podmínkám. U novodobých konstrukcí obvodových plášťů se setkáme se dvěmi nejpoužívanějšími variantami ( skladbami ):
Skladba č.1 – hrázděná konstrukce nepřiznaná (v venku dovnitř) - Minerální škrábaná omítka
tl. 2 – 3 mm
- Tmel s armovací sítí
tl. 2,5 – 3,5 mm
- Venkovní izolace (polystyren EPS)
tl. 100 mm
- sádrovláknitá deska
tl. 12,5 mm
- hrázděná kostra
tl. 120 mm
výplňová minerální izolace hrázděné kostry
tl. 120 mm
- parozábrana - sádrovláknitá deska
tl. 12,5 mm
- sádrokartonová deska
tl.12,5 mm
Součinitel prostupu tepla U činí u této skladby 0,18 W/m²*K¹ a tepelný odpor R 2,1 m²*K¹*W.
- 48 -
Skladba č. 2 konstrukce přiznaná zvenku zateplená zevnitř
Obr.19 Hrázděná stavba - řez konstrukcí
(KOLB, J,.2008)
1 –Hrázděná stěna, 2 – Tepelná izolace a laťový rošt, 3 –Parozábrana, neprůvzdušné těsnění, 4 – Laťový rošt – prostor pro instalace, 5 – Vnitřní obklad, 6 – Horní rám
10.1.2 Konstrukce obvodového pláště srubových a masivních staveb Samotná konstrukce srubových staveb tvoří jak obvodový plášť tak i staticky nosnou konstrukci stavby. Ovšem obvodové stěny klasických roubených konstrukcí o tloušťce trámů 140 až 160 mm nesplňují v žádném případě tepelně technické a energetické požadavky. Nelze je tedy považovat za vhodné pro bytové bydlení. Vyskytují se také realizace s dodatečnou tepelnou izolací z minerálních nebo sklených vláken o tloušťce 80 mm až 100 mm z venkovní strany a příčkové přizdívky z vnitřní strany, nebo obráceně. Ovšem ani tento systém nesplňuje požadované hodnoty tepelně technických a energetických požadavků. Je tedy nezbytné, aby byla kvalitně nainstalovány parozábrana. Ta zabrání průniku vlhkosti do interiéru a skladba obvodového pláště nám vyhoví.
- 49 -
Obr.20 Srubová stavba - řez konstrukcí
(www.drevomont-az.cz)
Součinitel prostupu tepla u této skladby je U = 0,15 W/m².K¹
Druhou možností je použití paměťových pásků a hydrofobizovaných izolací z minerálních vláken. Systém se skládá z uchycení paměťových pásků, které se uchytí oboustranně na krajní stykové plochy mezi kulatinami. Středový prostor se vyplní hydrofobizovanou (voděodpuzující) vlákennou izolací (typu isover). Paměťové pasky mají tvarovou paměť, tedy expandují nebo se stlačují dle pohybu jednotlivých klád srubových stěn a kopírují tak případně vzniklé nerovnosti vodorovné spáry. Dříve se používala expanzivní polyuretanová pěna, která je po vytvrzení tvarově stálá a vlivem dilatací praská, se nedosahuje řádově vyšší kvality utěsnění. Takto provedený obvodový plášť dosahuje hodnoty tepelného odporu R = 2,67 m²K/W, tedy Součinitel prostupu tepla U = 0,374 W.m².K. Tato hodnota je nižší než požadovaná hodnota součinitele prostupu tepla pro venkovní těžkou stěnu U = 0,38 W.m².K dle normy.
Obr.21 Srubová stavba s paměťovými pásky - řez konstrukcí
(www.okpyrus.cz)
Vlevo: Původní řešení detailu spoje stěny, Vpravo: Nové řešení detailu spoje stěny
- 50 -
Konstrukce obvodového pláště novodobých masivních dřevostaveb Nosnou kostru stěny tvoří masivní bloky, nebo také celostěnné panely složené z jednotlivých přířezů. Další variantou jsou duté moduly s vnitřní výplní izolačním materiálem. Tloušťka bloků a modulů je dána rozměry použitých přířezů. Aby konstrukce splnila požadavky tepelné ochrany je z vnější strany přidána tepelná izolace z minerálních vláken, nebo dřevovláknitých desek. Na izolační vrstvu se provádí finální úprava v podobě omítky, nebo dřevěného obkladu, u kterého je nutná difúzní folie na vrstvě izolace a vzduchová mezera. Vnitřní povrch stěny může zůstat neupraveno a ponecháno i viditelné bez obkladu, nebo obložení sádrokartonovými deskami.
Obr.22 Stavby z masivního dřeva – křížově lepené řezivo
(KOLB, J,.2008)
1 –Křížově slepené řezivo (nosná konstrukce), 2 – Laťový rošt a prostor pro izolaci, 3 –Vnitřní obklad, 4 – Tepelná izolace, 5 – Ochranná vrstva izolace, 6 – Odvětrání, 7 – Venkovní obklad, 8 – Parozábrana, 9 - Kotvení
Obvodový plášť se slaměnou izolací Jedná se o konstrukci dřevěného bednění s rákosem a omítkou, kdy prostor bednění je vyplněn izolačním materiálem – slámou.
Skladba konstrukce: - Jílová / vápenná omítka
tl. 20 mm
- Slaměné balíky v rámové konstrukci
tl. 350 mm
- Jílová omítka
tl. 20 mm
Součinitel prostupu tepla U = 0,14 W/m².K¹ při celkové tloušťce konstrukce 39 cm.
- 51 -
Obr.23 Reálný řez stěnou „slaměné dřevostavby“ (pod omítkou lze použít dřevěné bednění s rákosem) Další ukázky skladeb novodobých masivních konstrukcí jsou znázorněny v tabulkách 7, 8, 9, 10.
10.1.3 Konstrukce obvodového pláště rámové dřevostavby Nosný dřevěný rám tvořící nosnou kostru celé stavby tvoří také nosnou konstrukci pro montáž obvodového pláště. Prostor nosné konstrukce je vyplněn izolací z minerálních nebo skleněných vláken. Pro zajištění stability je rám vyztužen OSB deskami, nebo dřevotřískovými deskami. Konstrukci lze dále doplnit o další dodatečnou izolaci z vnitřní, nebo vnější strany, popřípadě obou. Jako dodatečná izolace se používá dřevovláknitá deska, nebo další vrstva z minerální izolace. U takto zaizolovaného rámu je z vnitřní strany provedena vrstva parozábrany, vnitřní povrch obvodových stěn je dokončen sádrokartonovými deskami tl. 12,5 mm nebo 15 mm. Vnější povrch může být upraven mnoha způsoby nejpoužívanější je zateplovací systém z polystyrenu, nebo z desek z minerálních vláken upravených příslušnou omítkou. Další možností je úprava dřevěným obkladem či obezdívkou, nebo přizdívkou z pálených cihel. Pokud se jedná o obezdívku či dřevěný obklad, se zpravidla provádí vzduchová mezera a na rám se připevňuje difúzní fólie.
- 52 -
Skladba stěny i dodatečnou izolací z vnější strany od firmy Carman a.s. :
Obr.24 Ukázka možností provedení povrchového řešení rámové konstrukce firmy Carman se zateplením z venku s použitím polystyrenu (www.carmna.cz)
Tepelný odpor této konstrukce R = 6,67 m².K/W a součinitel prostupu tepla U = 0,17 W/m².K¹
Obr.25 Ukázka možností provedení povrchového řešení rámové konstrukce firmy Carman (www.carmna.cz) Součinitel prostupu tepla u této skladby je U = 0,141 W/m².K¹ - 53 -
Skladba stěny rámové konstrukce s nosný rámem tvořeným I – nosníky
8 - kontaktní termofasáda 7 - vnější izolační vrstva - skelná izolace 6 - I profil vnější izolační vrstvy 5 - minerální izolace nosné části stěny 4 - parozábrana 3 - hranol nosné rámové konstrukce 2 - sádrokarton 1 - sádrokarton Obr.26 skladba stěny RD Rychnov s I – nosníky
(www.imaterialy.cz)
Součinitel prostupu tepla u této skladby je U = 0,104 W/m².K¹ Další ukázky skladeb rámových konstrukcí jsou znázorněny v tabulkách 3, 4, 5, 6.
10.1.4 Konstrukce obvodového pláště panelových dřevostaveb Skladba panelových obvodových plášťů je takřka stejná jako u rámových staveb. Obvodové panely jsou dodávány ve dvou variantách dokončení povrchů: V nekompletizované formě, kdy je dodán pouze opláštěný rám s výplňovou tepelnou izolací z minerálních nebo sklených vláken. Po sestavení panelů do hrubé stavby se povrchy plášťů finálně upravují. Z vnitřní strany vrstvou parozábrany a vnitřním obkladem z sádrokartonových desek (12,5 mm). Vnější povrch lze upravit pomocí zateplení pomocí polystyrénových desek s omítkou, nebo obezdívkou či dřevěným obkladem. Kompletizované panely se dodávají už s dokončenými povrchy. Tloušťka panelů se liší v tloušťce konstrukčních rámů (120 až 140 mm) s tepelnou izolací a v tloušťce vnějšího zateplení (30 až 60 mm). Pro ztužení rámu se obvykle používají vodovzdorné třískové desky, popřípadě OSB desky.
Skladba obvodového pláště panelu s obezdívkou: 1.Vápenocementové jádro 15,0 mm 2.Cihelný blok POROTHERM kotvený 115,0 mm 3.Odvětrávací mezera 20,0 mm - 54 -
4.Vysoce difúzní folie 5.Rámová konstrukce 200,0 mm 6.Tepelná izolace ISOVER 200 mm 7.Dřevotřísková deska 12,0 mm 8.Parotěsná folie 9.Sádrokartonová deska 12,5 mm Celková tloušťka stěny cca 380,0 mm
Součinitel prostupu tepla u této skladby je U = 0,204 W/m².K¹ (www.svedostav.cz) 10.1.5 Skeletové stavby Stěnové prvky lze konstruovat jako u staveb rámových, s tím rozdílem že u skeletových konstrukcí není obvodový plášť nosný. Nosná konstrukce je umístěna uvnitř samostatně nebo je zakomponována do skladby obvodového pláště.
1
2
3
4
Obr.27 Poloha nosné konstrukce a připojení obvodového pláště
(KOLB, J,.2008)
1 – Nosná konstrukce je umístěna uvnitř. Stěny jsou drženy distančními vložkami 2 – nosná konstrukce uvnitř, plášť uchycen ke konstrukci. U této konstrukce nedochází k tepelným mostům a ani prostupům stěno 3 – Nosná konstrukce je jednostranně umístěna v obvodovém plášti 4 – Nosná konstrukce je umístěna uvnitř obvodového pláště.
Typ číslo 4 je nejméně vhodný z důvodu prostupů nosníků, vaznicemi, kleštinami stěnou a je tedy větší riziko vzniku tepelných mostu v konstrukci
- 55 -
11. Hodnocení kvality obvodových plášťů dřevostaveb Moderní metody hodnotí kvalitu staveb, energetické ztráty a lokalizaci defektů pomocí zkoušek.
Mezi
nejdůležitější
a
nejpoužívanější
zkoušky
patří
Systém zkoušek nástroji Blower Door a Termografie nám dovoluje ověřit kvalitu budov z hlediska energetických ztrát. Stanovuje se vzduchotěsnost budov za podmínek ČSN EN 13829 a podobných úloh. Spolu s nástroji pro lokalizaci a zviditelnění poruch napomáhají k jejich odstranění ještě před dokončením stavby. Termografickou analýzou se lokalizují tepelné mosty a defekty toku vlhkosti konstrukcí budovy.
11.1 Blower door test Blower door test je zřejmě nejrozšířenější metodou měření vzduchotěsnosti budov. V principu se jedná o metodu tlakového spádu s použitím speciálního zařízení blower door. Cílem měření je opět zjistit parametry rovnice proudění.Je doporučeno provádět dva testy Blower Door. Dle ČSN EN 13829 – metoda B, kterou je testována těsnost obalu budovy v průběhu výstavby a to v době, kdy je dokončena instalace parozábrany, zapravená okna a dveře. Technologické otvory (vzduchotechnika, odpad) se utěsní spaciálními přípravky. Cílem této metod je odhalit
defekty v těsnosti
a zjistit úspěšnost
vzduchotěsnícího opatření. Dle ČSN 13829 – metoda A, kterou testovaná budova jako celek v době používání pouze s vyloučením technologie větrání uzavřeným bud vlastním, popřípadě náhradním uzavíracím zařízením. Cílem této metody je udělení certifikátu o měření průvzdušnosti budovy.
Obě metody jsou prováděny: 1. uzavření a utěsnění otvorů 2. instalace těsnícího rámu s řízeným ventilátorem 3. instalace tlakoměrných vedení a měřičů 4. vyvolání podtlaku cca – 50 Pa
- 56 -
Vzduchotěsnost budov se zpravidla hodnotí pomocí intenzity výměny vzduchu při tlakovém rozdílu 50 Pa:
n50 = V50 / Va n50 - je intenzita výměny vzduchu v budově při tlakovém rozdílu 50 Pa, v h-1 V50 - je objemový tok vzduchu pláštěm budovy při tlakovém rozdílu 50 Pa v m3/h Va - je objem vzduchu v budově Hodnota n50 tedy udává množství vzduchu protékající budovou při referenčních podmínkách (tlakový rozdíl 50 Pa) vztažené na „měrnou jednotku budovy“
11.2 Použití termovizní kamery pro nalezení netěsnosti Používá se při rozdílu teploty vzduchu mezi interiérem a exteriérem, alespoň 5°C. V interiéru se termovizní kamerou nasnímají všechny konstrukce. Zařízením Blower-Door test se na cca 15 min v interiéru vytvoří podtlak cca 20 Pa až 50 Pa. Následně se opět provede snímání konstrukcí v interiéru termovizní kamerou. Netěsnostmi je do interiéru nasáván studenější nebo teplejší vzduch než je v interiéru, čímž zmíní konstrukce v okolí netěsností povrchovou teplotu. Z porovnání termovizních snímků před vytvořením podtlaku (při přirozeném tlakovém rozdílu) a při podtlaku v interiéru se stanoví netěsná místa.
11.3 Tepelné mosty, jejich nejčastější příčiny a řešení Tepelný most je místo, kde dochází ke zvýšenému tepelnému toku. Uniká jím více tepelné energie a má v interiéru studenější povrch a naopak v exteriéru teplejší povrch než okolní konstrukce. Tepelné mosty dokumentuje např. termogram. Tepelné mosty nabývají ve stavební praxi stále většího významu, a to jak z hygienického, tak i energetického a potažmo i ekonomického pohledu. Mohou mít velký vliv i na statiku stavby a mohou vést až k její destrukci. Při srovnávání současných a minulých staveb je nutné si uvědomit, že vliv tepelných mostů je významně ovlivněn i používáním zcela jiných technologií a materiálů, než jaké se používaly dříve. Statiku staveb ohrožují tepelné mosty tím, že způsobují kondenzaci vodní páry v konstrukci, což může vést u dřevěných částí staveb k hnilobě. Tepelné mosty mohou
- 57 -
vznikat nejen vedením tepla méně izolačními materiály, ale mohou také vznikat například prouděním vzduchu, tedy infiltrací vzduchu, popřípadě prouděním vzduchu z exteriéru mezi konstrukci, tedy například mezi tepelnou izolaci a vnitřní povrch provedený ze sádrokartonu. Tepelné mosty nelze 100 % odstranit, lze je
eliminovat a to kvalitním
provedením parozábrany a tepelné izolace po celém obvodovém plášti a veškerých prostupech pláště. Nejčastějšími místy vzniku tepelných mostu v obvodovém plášti jsou místa výplňových otvorů, styků dřevěné konstrukce se základovou deskou a přechody obvodové stěny se stropními a střešními konstrukcemi.
Redukce tepelného mostu Redukce tepelného mostu v místě překladu, může být dosažena izolací rámu okna. Ve styku okna s parapetem umístění rámu okna do izolace.
1
2
Obr.28 Redukce tepelného mostu u rámové konstrukce v místě okenní výplně 1 – nad oknem, 2 – v místě parapetu (www.isover.cz)
Obr.29 Redukce tepelného mostu u masivní konstrukce v místě okenní výplně (www.isover.cz) - 58 -
U redukce tepelného mostu obvodové stěny s betonovým stopem suterénu je nutné zajisti plnou neprůvzdušnost parozábrany pomocí těsnící pásky a dobrým izolačním provedením podlahy.
Obr.30 Redukce tepelného mostu u rámové konstrukce v místě styku s betonovým stropem suterénu
(www.isover.cz)
Redukce tepelného mostu obvodové stěny ve styku se střešní konstrukcí se dá řešit použitím dvojité izolace střechy. Kromě nevětrané izolace mezi krokvemi je nainstalována vrstva tepelné izolace pod krokvemi mezi nosný rošt sádrokartonových desek. Tato vrstva chrání parotěsnou folii před porušením. Při instalaci parotěsné folie je nutné folii ohnout dolů před okapovou vaznicí a spojit ji s parotěsnou folii ve stěně.
Obr.31 Redukce tepelného mostu u rámové konstrukce v místě stěny se střešní konstrukcí
(www.isover.cz) - 59 -
12. Porovnání obvodových plášťů dřevostaveb a klasického zdiva Zde bych chtěl uvést porovnání součinitelů prostupů tepla a tlouštěk konstrukcí srubové stavby uvedené v obrázku 17 a rámové konstrukce s I nosníky z obrázku 22, se skladbami výrobců klasického zdiva.
Cihelné zdivo: Wienerberger – superizolační cihly - termoizolační cihly (http://www.wieneberger.cz) Ytong - tepelně izolační tvárnice Lambda - dvojitá obvodová stěna pasivního domu tvárnice P4-500 + tvárnice multipor (http://www.xella.cz) Firma Wienerberger nabízí superizolační cihly v tloušťkách 400 mm a 440 mm. Jejichž součinitel prostupu tepla je 0,26 – 0, 28 W/m².K¹ a 0,24 – 0,26 W/m².K¹ . Thermoizolační cihly v tloušťce 365 mm, se součinitelem prostupu tepla 0,22 W/m².K¹ . Firma Ytong nabízí tepelně izolační tvárnice Lambda v tloušťkách 300 mm a 375 mm. Jejichž součinitel prostupu tepla 0,28 W/m².K¹ a 0,23 W/m².K¹. Dvojitá obvodová stěna v tloušťce 520 mm se součinitelem prostupu tepla 0,15 W/m².K¹. Požadovaný součinitel prostupu tepla dle normy ČSN 73 0540-2 je 0,3 W/m².K¹ doporučená hodnota je 0,25 W/m².K¹.
Tvárnice
Hodnota U bez
Hodnota U
omítky [W/m².K¹]
s omítkou[W/m².K¹]
400
0.28
0.26
440
0.26
0.24
365
0,22
Tloušťka [mm
Porotherm 40Si
Porotherm 44Si
Porotherm 63,5Ti Tabulka 11. Uvádí tloušťky stěn firmy Wienerberger s omítkou i bez a součinitel prostupu tepla U
- 60 -
Tvárnice
Hodnota U
Tloušťka [mm
[W/m².K¹]
300
0,28
375
0.23
520
0,15
Lambda
Lambda Tvárnice P4-500 (tl.300mm) + Tvárnice multipor (tl.220 mm) Tabulka 12. Uvádí tloušťky stěn firmy Ytong s omítkou i bez a součinitel prostupu tepla U
Stanovenou hodnotu součinitele prostupu tepla splňují všechny typy tvárnic obou firem, ale jejich hodnoty se pohybují těsně pod hranicí. Doporučenou hodnotu splňují pouze tvárnice Porotherm 44 Si s omítkou a Porotherm 36,5 Ti a tvárnice Ytong Lambda Tloušťky 375 mm a dvojitá obvodová stěna.
12.1 Srovnání vybraných druhů konstrukcí
Srovnání srubové obvodové stěny firmy dřevomont – az a Ok Pyrus Tloušťka [mm]
Hodnota U [W/m².K¹]
Dřevomont – az (obr. 17)
320
0,15
OK Pyrus (obr. 18)
350
0,374
Tabulka 13. Porovnání součinitele prostupu tepla masivních dřevostaveb
Požadovaný součinitel prostupu tepla dle normy ČSN 73 0540-2 je pro venkovní těžkou stěnu 0,38 W/m².K¹ doporučená hodnota je 0,25 W/m².K¹.
- 61 -
Srovnání obvodové stěny rámové konstrukce firmy Carman a Tloušťka [mm]
Hodnota U [W/m².K¹]
300
0,141
283
0,17
479
0.104
Carman s dřevěným obkladem (obr.21) Carman se zateplenou fasádou systémem polystyren (obr.20) RD Rychnov I – nosníky (obr.22)
Tabulka 14. Porovnání součinitele prostupu tepla rámových dřevostaveb
Požadovaný součinitel prostupu tepla dle normy ČSN 73 0540-2 je 0,3 W/m².K¹ doporučená hodnota je 0,25 W/m².K¹.
Srovnání obvodové stěny rámové konstrukce a masivní dřevostavby Dřevomont - az
OK Pyrus
Carman a.s.
RD Rychnov
Tloušťka [mm]
U [W/m².K¹]
Tloušťka [mm]
U [W/m².K¹]
Tloušťka [mm]
U [W/m².K¹]
Tloušťka [mm]
U [W/m².K¹]
320
0.15
350
0.374
283 300
0.17 0.141
375
0.104
Tabulka 15. Porovnání součinitele prostupu tepla masivních dřevostaveb a rámových konstrukcí
Srovnání masivních dřevostaveb a cihelných tvárnic Dřevomont - az
OK Pyrus
Wienerberger
Ytong
Tloušťka [mm]
U [W/m².K¹]
Tloušťka [mm]
U [W/m².K¹]
Tloušťka [mm]
U [W/m².K¹]
Tloušťka [mm]
U [W/m².K¹]
320
0.15
350
0.374
400 440 365
0.26 0.24 0.22
300 375 520
0.28 0.23 0.15
Tabulka 16. Porovnání součinitele prostupu tepla masivních dřevostaveb a zdících materiálů
- 62 -
Srovnání obvodové stěny rámové konstrukce a cihelných tvárnic Carman Tloušťka [mm]
U [W/m².K¹]
283
0,17
300
0,141
RD Rychnov
Wienerberger
Tloušťka [mm]
Tloušťka [mm]
479
U [W/m².K¹]
0,104
Ytong U [W/m².K¹]
Tloušťka [mm]
U [W/m².K¹]
400
0.26
300
0.28
440
0.24
375
0.23
365
0.22
520
0.15
Tabulka 17. Porovnání součinitele prostupu tepla rámových konstrukcí a zdících materiálů
- 63 -
13. Diskuse Zjistili jsme, že existuje velké množství druhu konstrukcí dřevostaveb. Ovšem s některými se setkáme v dnešní době jen zřídka. Jedná se hlavně o hrázděné konstrukce. S nimi se setkám dnes převážně u historických staveb. Hrázděné stavby daly východisko pro dnes oblíbené skeletové konstrukce pro administrativní budovy. U nás se nejvíce setkáme s rámovým systémem, masivním systémem a panelovým systémem. Všechny systémy jsou hodně variabilní i skladbou, použitými materiály a velikostí nosných prvků. Z hlediska rychlosti výstavby jsou nejvhodnější panelové dřevostavby, následují rámové a masivní konstrukce. Každý systém používá takřka podobnou skladbu obvodových stěn s rozdílem druhu použitého prvku pro nosnou kostru. Nejvíce používaný systém u nás je rámová konstrukce s izolací z minerálních vláken, vnitřní úpravou ze sádrokartonových desek na dřevěném roštu, který je zajištěn parotěnící folií a vnější zateplením z polystyrénových desek s omítkou.
Pro srovnání a vyhodnocení vybraných obvodových plášťů jsem posuzoval kriteria tloušťky stěny a s ní související součinitel prostupu tepla.
Součinitel prostupu tepla U masivních dřevostaveb jsem porovnával systém obvodového pláště firmy Dřevomont – az a firmy OK Pyrus. Z porovnání dosáhla nejlepšího hodnocení skladba od firmy Dřevomont – az,
jejíž hodnota součinitele prostupu tepla byla přibližně
poloviční než druhá porovnávaná skladba od firmy OK Pyrus. Obě firmy vyhověly podmínkám stanovených normou ČSN 7305 40 – 2. Doporučené hodnotě danou normou ČSN 7305 40 – 2 však vyhověla pouze firma Dřevomovt – az se svoji tloušťkou stěny 320 mm a hodnotou součinitele prostupu tepla 0,15 W/m².K¹. Rámové konstrukce od firmy Carman a.s. a RD v Rychnově mají hodnoty součinitelů prostupu tepla velmi blízké, ale nejlepších hodnot dosáhla firma realizující RD v Rychnově s nosnou konstrukcí z I – nosníku. Tato hodnota je dána především větší tloušťce tepelné izolace. Obě firmy splňují požadované hodnoty i doporučené hodnoty součinitele prostupu tepla dle ČSN 7305 40 – 2.
- 64 -
Tloušťka obvodového pláště Firma OK Pyrus používá pro konstrukci svých obvodových plášťů kuláče o průměru 350 mm. Firma Dřevomont – az pouze o 30 mm užší, ale díky své skladbě dosahuje lepších hodnot. Konstrukce firmy Carman a.s. jsou vyráběny ve shodných tloušťkách.Firma RD Rychnov má tloušťku obvodového pláště podstatně vyšší, přibližně o 180 mm. Tento rozdíl je dán větší tloušťkou izolace.
Z porovnání součinitelů prostupu tepla tloušťky obvodových stěn dřevostaveb a stěna z klasických zdících materiálů vycházejí dřevostavby příznivěji. Ze srovnávacích hodnot součinitele prostupu tepla z tabulek č. 16, 17 jsou výhodnější dřevostavby. Nejméně výhodná je skladba od firmy OK Pyrus. Hodnoty stěna ze zdících materiálů jsou si velice podobné. Lepší vychází
Thermoizolační
tvárnice firmy Wieneberger a dvojitá obvodová stěna firmy Ytong. Z hlediska tloušťky obvodových plášťů vybraných firem jsou dřevostavby lepší. Jsou přibližně o 80 až 100 mm slabší. Což nám zvyšuje úsporu místa a zvyšuje tak větší obytnou plochu než u zdících systémů. Výjimkou je skladba s tlustou vrstvou tepelné izolace od firmy RD v Rychnov s tloušťkou 479 mm, ovšem s nejlepší hodnotou součinitele prostupu tepla.
- 65 -
14. Závěr V dnešních moderních obvodových skladbách tyčových konstrukcí se pro nosné kostry nejvíce používá řezivo ve formě fošen, KVH masivní dřevo, I – nosníky. Odkorněné kuláče , nebo čtyřstranně hraněné či profilované trámy pro srubové stavby. Lepené vrstvené dřevo u masivních staveb. Pro velkoplošné opláštění se používají OSB desky, DTD, sádrovláknité a sádrotřískové desky. Pro opláštění bez statické funkce se nejvíce používají sádrokartonové desky, desky z dřevité vlny. Jako tepelná izolace se dnes používají desky na bázi minerálních, nebo dřevních vláken. Dále celulózová izolace, pěnové materiály, sláma, konopí.
Pro srovnání hodnot jsem si zvolil firmy OK Pyrus, Dřevomont – az, Carman a.s., a realizaci RD v Rychnově. Firma Dřevomont - az a Ok Pyrus se zabývají výrobou staveb domů z masivních obvodových plášťů. Firma Carman a.s. a RD v Rychnově se zabývají výrobou rámových staveb s takřka shodnými skladbami lišící se ve volbě vnějšího fasádního systému. Z práce vyplývá, že zmiňované firmy splňují předepsané požadavky na tepelnou ochranu dřeva dle normy ČSN 7305 40 – 2. Doporučené hodnoty normy ČSN splňují firmy Dřevomont – az, Carman a.s., RD v Rychnově. Doporučené hodnoty nesplňuje pouze firma OK Pyrus.
- 66 -
15. Summary In today's modern circuit tracks tyčových structures for supporting the most skeletons used for timber in the form fošen, KVH solid wood, I - beams. Debarked kuláče or four hraněné or shaped beams of log buildings. Glued laminated wood in massive buildings. For large-scale use OSB sheathing boards, DTD, sádrovláknité and sádrotřískové plates. For the coating without static function most used plasterboard, a plate of woody wool. The insulation is now used by boards based on mineral or pulp fibers. In addition, cellulose insulation, foam materials, straw, hemp.
For comparison, the values I choose the company OK Pyrus, Dřevomont - and, as Carman, RD Rychnov. Company Dřevomont - and a deal with OK Pyrus building houses the production of solid outer casing. Company Carman a.s. and RD Rychnov dealing with the production of frame structures with almost identical compositions differing in the choice of the external facade system. From the work implies that the mentioned companies meet regulatory requirements for thermal protection of wood according to the standard CSN 7305 40 – 2. Recommended values meet the standard CSN Dřevomont companies - and, as Carman, RD Rychnov. Best value does not meet the only company Pyrus OK.
- 67 -
16. Seznam použité literatury a citace
- KOLB, J. Dřevostavby. Systém nosných konstrukcí, obvodové pláště. 1. vyd. Praha: Grada Publishing, a.s., 2008. 320 s. ISBN 978–80–247–2275-7 - HAVÍŘOVÁ, Z. Dům ze dřeva. 2. vyd. Brno: ERA, 2006. 99 s. Stavíme. ISBN 807366-060-1 - RŮŽIČKA, M. Stavíme dům ze dřeva. 1 vyd. Praha: Grada Publishing, a.s. 2006. 117 s. ISBN 80-247-1461-2 - BÍLEK, V. Dřevostavby: Navrhování vícepodlažních budov, 1 vyd. Praha: ČVUT, 2005. 251 s. ISBN 80-214-2910-0
Internetové zdroje: www. finnforest.cz www.europanel.cz www.insowool.cz www.stavebnictvi3000.cz www.dekwood.cz www.drevomont-az.cz www.wieneberger.cz www.xella.cz www.radion.cz www.tzb-info.cz www.isover.cz www.carman.cz www.okpyrus.cz www.imaterialy.cz www.svedostav.cz
- 68 -
17. Seznam obrázků Obr.1 Konstrukční části hrázděné stěny
15
Obr. 2 Tesařské spoje
15
Obr.3 Sloup a dvojitý nosník
16
Obr.4 Dvojitý sloup a nosník
16
Obr.5 Nosník uložený na sloupu
17
Obr.6 Sloup a přilehlý nosník
17
Obr.7 Vidlicový systém
17
Obr.8 Konstrukční části rámové konstrukce
18
Obr.9 Konstrukce skladeb stěn srubových konstrukcí
19
Obr.10 Konstrukční části staveb z masivu, plné průřezy
20
Obr.11 Konstrukční části staveb z masivu, složené(lepené) průřezy
21
Obr.12 Konstrukční vrstvy na obvodovém plášti
22
Obr.13 Ukázka profilů a hranolů Thermowood
25
Obr.14 Ukázka I - nosníků Finnjoist
29
Obr.15 Průřezy trámů Duo a Trio
30
Obr.16 Dřevovláknité desky Hofatex
32
Obr.17 Neprůvzdušná těsnění a parozábrana
41
Obr.18 Instalační prostory
42
Obr.19 Hrázděná stavba - řez konstrukcí
49
Obr.20 Srubová stavba - řez konstrukcí firma Dřevomont – az
50
Obr.21 Srubová stavba s paměťovými pásky - řez konstrukcí firma OK Pyrus
50
Obr.22 Stavby z masivního dřeva – křížově lepené řezivo
51
Obr.23 Reálný řez stěnou „slaměné dřevostavby“
52
Obr.24 Rámová konstrukce firmy Carman a.s. s vnější izolací z polystyrenu
53
Obr.25 Rámová konstrukce firmy Carman a.s. s vnějším dřevěným obložením
53
Obr.26 skladba stěny RD Rychnov s I – nosníky
54
Obr.27 Poloha nosné konstrukce a připojení obvodového pláště
55
Obr.28 Redukce tepelného mostu u rámové konstrukce v místě okenní výplně
58
Obr.29 Redukce tepelného mostu u masivní konstrukce v místě okenní výplně 58 Obr.30 Redukce tepelného mostu u rámové konstrukce v místě styku s bet. stropem
59
Obr.31 Redukce tepelného mostu ve styku stěny a střešní konstrukce
- 69 -
59
18. Seznam tabulek Tabulka 1. Vhodnost desek na bázi dřeva jako venkovní obklad
23
Tabulka 2. Charakteristické údaje stavební desky farmacel PowerpanelHD
39
Tabulka 3. Vnější stěna s mezilehlou izolací, odvětrávaná
44
Tabulka 4. Vnější stěna s mezilehlou izolací, odvětrávaná
44
Tabulka 5. Vnější stěna s mezilehlou izolací, s přídavnou izolací v instalačním prostoru
45
Tabulka 6. Vnější stěna s mezilehlou izolací, s přídavnou izolací uvnitř a zvenku
45
Tabulka 7. Vnější stěna izolovaná na vnější straně, odvětraná
46
Tabulka 8. Vnější stěna s vnější izolací, jako omítnutou venkovní izolací
46
Tabulka 9. Vnější stěna s mezilehlou a vnější izolací, odvětraná
47
Tabulka 10. Vnější stěna s vnější izolací, jako omítnutou venkovní izolací
47
Tabulka 11. Uvádí tloušťky stěn firmy Wienerberger (s omítkou i bez) a součinitel prostupu tepla U
60
Tabulka 12. Uvádí tloušťky stěn firmy Ytong (s omítkou i bez) a součinitel prostupu tepla U
61
Tabulka 13. Porovnání součinitele prostupu tepla masivních dřevostaveb
61
Tabulka 14. Porovnání součinitele prostupu tepla rámových dřevostaveb
62
Tabulka 15. Porovnání součinitele prostupu tepla masivních dřevostaveb a rámových konstrukcí
62
Tabulka 16. Porovnání součinitele prostupu tepla masivních dřevostaveb a zdících materiálů
62
Tabulka 17. Porovnání součinitele prostupu tepla rámových konstrukcí a zdících materiálů
63
- 70 -
