ENERSOL 2009
Název projektu: Pasivní dům ze slámy Jméno, příjmení projektanta: Martin Lizna Adresa školy: Střední odborná škola a Střední odborné učiliště – Masarykova škola práce Tyršova 500, 679 61 LETOVICE
Poděkování: Děkuji panu Josefu Hudcovi, že byl ochotný nám ukázat svůj nízko energetický domek. Potom bych chtěl poděkovat panu učiteli Ing. Marku Chládkovi, koordinátorovi mé práce.
Prohlášení: Čestně prohlašuji, že jsem tuto práci vypracoval samostatně na základě dostupných materiálů, informací z exkurze nebo z internetu a stavebních podkladů od pana Hudce. Práce byla konzultována s koordinátorem práce.
………………….. Martin Lizna
Enersol 2009 – nízkoenergetické domy , Martin Lizna ,Pasivní dům za slámy.
2
OBSAH: 1. Úvod
.
.
.
.
.
.
.
.
.
4
2. Boskovicko napsalo
.
.
.
.
.
.
.
5
3. Pasivní dům ze slámy
.
.
.
.
.
.
.
6
.
.
9
Obecně Konstrukce Technologie Vytápění Vzduchotechnika a rekuperace Kombinovaný solární a teplovzdušný kolektor Izolace slámou 4. Vybrané vlastnosti slaměných balíků
.
.
.
Výhody a nevýhody slaměných balíků jako stavebně-izolačního materiálu 5. Celkový přehled energeticky významných parametrů budovy
.
11
6. Závěr .
.
.
.
.
.
.
.
.
.
12
7. Použité zdroje informací .
.
.
.
.
.
.
12
8. Obrazová příloha
.
.
.
.
.
.
13
.
.
Enersol 2009 – nízkoenergetické domy , Martin Lizna ,Pasivní dům za slámy.
3
1. Úvod Dobrý den, jmenuji se Martin Lizna a vypracoval jsem tuto práci do soutěže ENERSOL 2009. Studuji v Letovicích už druhým rokem obor Nábytkářství a bydlím v Šebetově. Zjistil jsem, že tam stojí nějaký nový dům, který je úplně odlišný od těch ostatních, chtěl jsem zjistit, jak to funguje. Tak bych vám rád představil Pasivní dům, který se nachází v obci Šebetov a je izolován slámou. Navštívil jsem ho 14.11.2008. Pan Josef Hudec se nedávno přistěhoval za svojí paní do naší obce a řešili velký problém, kde budou bydlet. U Jeho paní to nešlo, protože dům byl popraskaný, vlhký a bydlel v něm otec paní Hudcové. Poprosil tedy svého bratra pana Mojmíra Hudce, aby mu na zahradě starého dumu navrhnul jiný. Nechtěl totiž vkládat veliké částky do opravování starého domu. Dali se tedy do práce, asi po roce na zahradě vznikla nízkonákladová ekologická pasivní stavba. Pan Mojmír Hudec se specializuje na projekci solárních nízko energetický staveb. Tímto projektem bych chtěl donutit lidi, aby se zamysleli nad lepším řešením využívání a šetření energií než u klasických zděných domů.
Enersol 2009 – nízkoenergetické domy , Martin Lizna ,Pasivní dům za slámy.
4
2. Boskovicko napsalo Maltu, cihly či ocelové nosníky považuje většina lidí za nepostradatelný základ každé stavby. Takřka stejnou nálepku dnes mají i umělé zateplovací materiály, jako je polystyren nebo izolační vata. A když se řekne vytápění, v mysli vytanou pojmy plyn, elektřina, uhlí nebo dřevo. Jenomže tu a tam se objevují průkopníci, kteří dokazují, že stavět, izolovat a topit jde i jinak. Čistěji a dokonce levněji. Manželé Hudcovi ze Šebetova bydlí od jara v novém, takzvaném pasivním a ekologickém domku. Na první pohled se od běžných stavení liší jenom zvenčí, zatímco uvnitř skrývá útulný, prosvětlený byt podobný tisícům jiných – velký pokoj s kuchyňkou, k tomu ložnice, šatna a sociální zařízení. Jeho přednosti ale spočívají v nenáročném provozu a čerpají přitom z jednoduchých fyzikálních zákonů. „Záleželo nám hlavně na přírodních materiálech a nízkých stavebních i provozních nákladech. Dům je proto tak trochu experimentální,“ prozrazuje majitel Josef Hudec a pouští se do odhalování jednotlivých detailů. Pozoruhodné je už to, že stavba nestojí na běžných základech či základové desce, ale na zapuštěných sloupech, dno domku proto leží zhruba metr nad zemí. Kostru samotné stavby tvoří systém dřevěných trámů, opláštěných deskami z dřevotřísky, uvnitř kterých není nic jiného, než balíky obyčejné slámy. „Jen na izolaci se obrovsky ušetřilo. Kdybychom slámu nahradili běžně prodávanou vatou, znamenalo by to sto tisíc korun navíc,“ líčí majitel a dodává, že nemá strach ani z útoku hlodavců. „Je to tak hustě slisované, že se tam žádné zvíře nemůže dostat. Navíc jde o celulózu a tu myši nežerou,“ připomíná. Hlavním předpokladem všech pasivních staveb je orientace jejich prosklených prvků na jižní stranu. V domku Hudcových se slunce skoro celý den opírá do dvou velkých francouzských oken v obývacím pokoji a ložnici. Směrem k severu naopak žádné okno nemají. Funguje rovněž takzvané řízené větrání, čerstvý vzduch zvenčí je ventilátorem nasáván do bytu, v malé rekuperační jednotce přejímá teplo od vzduchu uvnitř a takto zahřátý proudí do místností. Ten vydýchaný naopak odchází z domu pryč. A aby se důkladně odsál ze všech místností, nejsou pod dveřmi prahy. Až přijdou chladné dny, vysvětluje dále Josef Hudec, poslouží k přívodu čistého vzduchu dvacetimetrový podzemní kanál. „Teplota mrazivého vzduchu totiž dva metry pod povrchem země stoupne třeba o deset patnáct stupňů, do rekuperační jednotky pak vejde předehřátý,“ pokračuje majitel důmyslného stavení. Dalším úsporným prvkem je rozlehlý tmavý panel umístěný mezi okny jižní fasády. Funguje jako kolektor, do jeho komor se vhání vzduch z místností, který se po prohřátí sluncem vrací zpět. V jedné své části je navíc propojen s kolektorem vodním, ten zase skrze potrubí převádí teplo do bojleru v koupelně. Ani to ale není všechno, z pasivního domu zbůhdarma neodteče ani špinavá voda po sprchování. Pod vaničkou na ni čeká nádoba z měděnými lamelami, kterým odevzdá své teplo, a to zase cestou do bojleru převezme voda přitékající z řadu. Vyčíslené úspory na energiích manželé Hudcovi zatím nemají. V pasivním domě, za který dali asi 1,3 milionu korun, žijí teprve od února a rekapitulovat proto budou až po absolvování celé zimní sezóny. Vysokých výdajů za topení se ale nebojí, v bytě nemají kotel ani kamna, jen tři malé elektrické přímotopy. „Známí žijí v podobné dřevostavbě a roční účet za teplo jim dělal asi osm tisíc korun,“ uzavřel Josef Hudec. Převzato z Boskovicko.cz
Enersol 2009 – nízkoenergetické domy , Martin Lizna ,Pasivní dům za slámy.
5
3. Pasivní dům ze slámy
Stavební řezy domem Obecně Tento projekt malého domu ukazuje jednu z možných cest. Jedná se o jednoduchou přízemní dřevostavbu – bungalov s pultovou střechou a izolací ze slaměných balíků. Stavba je provedena jako pasivní. Tento objekt je možné rozšířit a nebo použít i v řadové výstavbě.
Konstrukce Na celou nosnou konstrukci domu bylo použito dřevěných nosních vazníků STABIL. Z těchto vazníku byly vytvořeny rámy. Rám tvoří součastně stěnu, strop i podlahu. Rámy se na základový trám dávaly 700 mm od sebe, z důvodu požití tepelné izolace za slaměných balíků. K ucelení (zavětrování) vazníků slouží OSB deska. Stavba je založena na betonových do země vrtaných pilotách (do hloubky 1m), mají čtvercový průřez šířky 25 cm a je jich 32 a leží na nich železobetonový věnec ve výšce asi 0,5 metru nad zemí. Vazníky jsou postavené na dřevěném impregnovaném trámu, který leží na železobetonové věnci. Stěny jsou tvořeny ze sádrokartonu, OSB desky s přelepenými spoji páskou airstop, slámy jako vnitřní izolace, difúzní DHF deska (zajišťuje stabilitu budovy a zároveň propouští vodní páry) a nakonec obklad z modřínových palubek. Za okna jsou požitá eurookna 78mm s trojsklem, která jsou ze smrkového dřeva a plněná kryptonem. Okna mají přiizolované rámy z vnější strany.
Enersol 2009 – nízkoenergetické domy , Martin Lizna ,Pasivní dům za slámy.
6
Skelet z dřevěných vazníků STABIL
Vrtání základových pilotů Použité technologie Vytápění Do domu není zatím zavedeno klasické topení tuhými palivy. Pan hudec přitápí přímotopnými tělesy – olejové radiátory, zatím jsou tam myslím tři. Do budoucna by v obývacím pokoji mohly vyrůst krbová kamna. je pro ně ve stěně připravené zaizolované místo.
Schéma zatím nerealizovaného vytápění krbovými kamny 1. Dvojitá příčka 2. Kombinovaný kolektor 3. Krbová kamna s výměníkem 4. Akumulační nádrž
Enersol 2009 – nízkoenergetické domy , Martin Lizna ,Pasivní dům za slámy.
7
Vzduchotechnika a rekuperace Pan Hudec říkal, že u takto malé stavby není ekonomicky možné použít běžně velké rekuperační jednotky s akumulační boilerem a ohřevem vzduchu teplou vodou z boileru. Ekonomicky rozumné je tedy použití malé větrací jednotky pouze s rekuperací. U Hudců je tedy použita malá větrací jednotka s rekuperací typu Duplex 220 BP od firmy Atrea. Pro maximální snížení ceny domu nebyl ani použit ohřev vzduchu elektrickým ohřívačem. Jednotka je napojena na zemní kolektor s ručním přepínáním. Pro ušetření co nejvíce peněz byl kolektor vložen do stejného výkopu kde je i kanalizace s odstupem 50 cm. Spotřeba energie je také snížena rekuperací pod sprchovým koutem, který zachytává až 40% tepla z odpadní vody.
Schéma rekuperační jednotky Duplex 220BP firmy Atrea.
Kombinovaný solární a teplovzdušný kolektor U této stavby je použit teplovzdušný kolektor s plochou 12 m2 byl zhotoven do rámu, přímo na místě. Je umístěn na jižní straně domu. V dřevěném rámu krytém polykarbonátovou deskou je osazen černý jímací trapézový plech, který velmi rychle nahřeje kapalinu, která proudí kolem. Ohřátý vzduch je vháněn ventilátorem do vnitřní místnosti. Vhání se do dvojité příčky, která je vystavěna z vápenopískových cihel. Je to jediná cihlová zeď v tomto objektu. Tato příčka slouží zároveň jako akumulační hmota, protože vypomáhá vyrovnat změny teplot, na které jsou dřevostavby náchylné. Ventilátor se ovládá teplotním čidlem. V části kolektoru je umístěna také jímací část teplovodního kolektoru, použitá z běžných teplovzdušných kolektorů. Vzhledem k umístění kolektoru vůči bojleru, bylo možno použít jednoduchého samotížného provedení.
Enersol 2009 – nízkoenergetické domy , Martin Lizna ,Pasivní dům za slámy.
8
Izolace slámou U domu byla použita izolace běžnými balíky slámy, které byly při výrobě v balíkovači stlačeny na optimální hustotu asi 90 kg/m2. Tloušťka izolace je 400 mm, což je rozměr klasického balíku. U izolace slaměnými balíky je nutno počítat s tím, že balíky musí být dokonale suché s tímto měl Pan Hudec problémy, protože právě ten rok, kdy se sklízela sláma byl velmi deštivý a musel čekat do konce září než sláma na polích dostatečně uschne. Balíky na dům byly sbírány při sklizni 2006. Někdy je také lepší použít balíky z předchozí sklizně, aspoň máte jistotu, že je vše dokonale suché. Jeden balík stál kolem 13,-Kč a na stavbu jich bylo použito něco málo přes 600, takže izolace zhruba vyšla na 15000,-Kč i s prací. Tím, že vycházela konstrukce z rozměrů slámových balíků a nebyla je potřeba dělit, práce s balíky byla tedy velmi rychlá. U tohoto malého domu byla úspora na slámové izolaci téměř 150tis. Kč.
Vkládání slaměných balíků do stropu mezi vazníky a do podlahy
4. Vybrané vlastnosti slaměných balíků Slaměné balíky se začaly vyrábět kvůli lepší skladovatelnosti a manipulaci asi před sto lety. V té době se z nich také začaly stavět první domy na jihu Spojených států a na Ukrajině, některé z nich stojí dodnes. Už před výrobou balíků však byly dobře známy izolační vlastnosti sena a slámy. Takřka v každém stavení se přes zimu na půdě skladovalo seno nebo sláma, lec-které domy měly doškové střechy. Slaměný balík je vynikající materiál pro ekologicky a ekonomicky příznivé stavění, neboť vyniká těmito vlastnostmi: Tepelně izolační vlastnosti • • •
Slaměná stěna tl. 50 cm cca U=0,12 W/(m2.K) Slaměná stěna tl. 40 cm cca U=0,13 W/(m2.K) Slaměná stěna tl. 30 cm cca U=0,17 W/(m2.K)
(Pro srovnání polystyren tloušťky 30 cm má U = 0,15 W/(m2.K).) Z tohoto je vidět, že tloušťky 40 cm splňují a přesahují kritérium pro pasivní domy U=0,15 W/(m2.K)
Enersol 2009 – nízkoenergetické domy , Martin Lizna ,Pasivní dům za slámy.
9
Požární odolnost Slaměná stěna tl. 35 cm jako výplňový materiál s dřevěnou nosnou konstrukcí, dřevěným laťováním a oboustrannou omítkou má certifikovanou požární odolnost F90, tzn. po 90 minutách prohořívá a padá. Oproti hustě rozšířenému polystyrenu je tedy slaměný balík relativně požárně odolný materiál a při jeho spalování se neuvolňují karcinogenní a jinak škodlivé chemikálie. Odolnost proti vodě a vlhkosti Je nezbytné slaměné balíky chránit před vodou i zemní vlhkostí po celou dobu stavby a po dobu životnosti stavby. V záplavových územích tento materiál nelze použít. Při styku s vodou sláma rychle uhnívá. Dočasné opršení slaměné stěny na povrchu nevadí, sláma je málo savá a vlhkost se nedostane do hloubky. Dostatečná chránění proti vodě je např. oboustranná omítka, balíky se nemusí nijak impregnovat ani ničím napouštět - ani proti vodě, hmyzu, hlodavcům, či proti ohni.
Výhody a nevýhody slaměných balíků jako stavebně-izolačního materiálu: + +
+ + + + + + +
+
− − − −
velmi laciný místní materiál - cena je obvykle nižší než 100 Kč/m3 vykazuje výborné tepelně izolační vlastnosti srovnatelný s minerální vatou (proměnlivý dle tloušťky a hustoty balíku, např. stěna tl. 40 cm má cca U=0,13 W/(m2.K) při ideální hustotě 90 kg/m3 snadná manipulace – balíky většinou o rozměrech 40 x 50 x 60 cm, rychlá stavba relativně dobrá únosnost a stabilita tzn. možnost postavení nosné stěny pouze ze slaměných balíků podpora zemědělského sektoru, využití a zhodnocení často nepotřebného zemědělského odpadu na výrobu slaměných balíků se spotřebuje minimální množství fosilní energie sláma je organický materiál, který lze po dožití stavby snadno zlikvidovat (bez nadprodukce CO2) Ohnivzdornost stěny s oboustranným dřevěným bedněním a hliněnou omítkou je 90 minut. To vyhovuje všem typům staveb. Odpor proti šíření zvuku vzduchem stěny obou-stranně omítnuté hliněnou omítkou Rw = 46 dB.(To je více než neprůzvučnost oken (Rw = 32–37 dB), ale méně než masivní stěna Rw > 50 dB) Vysoká paropropustnost. Slaměný balík dobře přijímá a odpařuje případnou zkondenzovanou vodu narozdíl od minerální vaty. nutná ochrana slámy před vodou, vlhkostí a otevřeným ohněm zejména v průběhu stavby precizní ochrana proti vodě na celou životnost stavby sedání samonosné slaměné stěny je podle kvality balíků a zatížení od 1,0 do 6,0%. Slouží-li sláma jen jako izolace či je v hrázděné konstrukci, tento problém nenastává reálné legislativní a sociální problémy při aplikaci slaměných balíků do stavby
Enersol 2009 – nízkoenergetické domy , Martin Lizna ,Pasivní dům za slámy.
10
5. Celkový přehled energeticky významných parametrů budovy Měrná potřeba tepla na vytápění budovy ev Stupeň energetické náročnosti SEN (ea/ev) Celková měrná tepelná ztráta H Měrná ztráta prostupem tepla Ht Měrná ztráta výměnnou vzduchu Hv Tepelné zisky z vnitřních zdrojů Evz Tepelné zisky ze slun. Záření Eu Celkové tepelné zisky Qg Potřeba tepla na pokrytí tepelné ztráty Ql Využitelnost teplených zisků Roční potřeba tepla na vytápění budovy Ev Měrná potřeba tepla na vytápění budovy ev Požadovaná hodnota měrné spotřeby tepla na vyt, evN Požadovaná hodnota měrné spotřeby tepla na vyt. evA Roční spotřeba tepla pro ohřev TUV Celková spotřeba enerqie na vytápění se zahrnutím účinnosti otopné soustavy Z toho pokrvto z obnovitelných zdrojů: Kapalinový solární kolektor pro dohřev TUV Vzduchový solární kolektor pro vytápění Celkové množství dodávané obnovitelné energie na vytápění a ohřev TUV Celkové množství dodávané neobnovitelné energie na vytápění a ohřev
kWh/m3a % W/K W/K W/K kWh/a kWh/a kWh/a kWh/a
14,74 10 59,70 46,23 13,47 2294 1685 3979 5248 0,82 1269 4,32 48,56 151,74 3130
kWh/a kWh/(m3a) kWh/(m3a) kWh/(m2a) kWh/a
5338
kWh/a
3099 1111
kWh/a kWh/a
4210
kWh/a
1128
kWh/a
Enersol 2009 – nízkoenergetické domy , Martin Lizna ,Pasivní dům za slámy.
11
6. Závěr Jsem moc rád, že jsem mohl dělat tuto práci. Dalo mi to spoustu nových informací ohledně toho, jak je v této době potřebné používat co nejvíce nových technologii k tomu, aby se ekologicky a co nejvíce úsporněji žilo. Znal jsem slámu jenom z jednoho pohledu a to z toho, že jsme ji dávali zvířectvu jako podestýlku. Teď už vím, že se dá sláma použít i na něco úplně jiného. U Hudců je to izolace a někdo má ze slámy úplně celý dům. Také jsem vlastně více poznal tu dřevěnou kostku, co teď stojí v Šebetově a vím, jak to funguje. Třeba si jednou postavím taky takový domeček.
7. Použité zdroje informací www.veronica.cz www.boskovicko.cz www.atrea.cz Podklady od projektanta arch. Ing. Mojmíra Hudce a majitele objektu pana Josefa Hudce
Enersol 2009 – nízkoenergetické domy , Martin Lizna ,Pasivní dům za slámy.
12
8. Obrazová příloha
Pohled na dům z jižní strany s výrazným vzdušným kolektorem.
Rekuperace odpadních vod pod sprchovým koutem.
Páska airstop, k utěsnění spojů OSB desek.
Já, u sání vzduchu do zemního výměníku.
Enersol 2009 – nízkoenergetické domy , Martin Lizna ,Pasivní dům za slámy.
13
Provětrávaná fasáda z modřínových palubek
Rekuperace Duplex 220 BP
Pohled na spodní plášť podlahy od základů
Nasávání chladného vzduchu ložnice do kolektoru.
Enersol 2009 – nízkoenergetické domy , Martin Lizna ,Pasivní dům za slámy.
14
