TECHNICKÁ UNIVERZITA VO ZVOLENE DREVÁRSKA FAKULTA
Nízkoenergetický dom na báze dreva s podlahou nad terénom
DIPLOMOVÁ PRÁCA VÍT PŘIBYL
2011
TECHNICKÁ UNIVERZITA VO ZVOLENE DREVÁSKA FAKULTA KATEDRA NÁBYTKU A DREVÁRSKÝCH VÝROBKOV
Nízkoenergetický dom na báze dreva s podlahou nad terénom
DIPLOMOVÁ PRÁCA Vít Přibyl
Vedúci diplomovej práce:
Ing. Stanislav Jochim, PhD.
Konzultant diplomovej práce:
Ing. Pavel Kubů
Zvolen 2011
Analytický list Autor:
Bc. Vít Přibyl, DiS
Názov práce:
Nízkoenergetický dom na baze dreva s podlahou nad terénem
Podnázov práce: Jazyk práce:
český
Typ práce:
Diplomová práca
Počet strán:
47
Akademický titul:
Inžinier
Univerzita:
Technická univerzita vo Zvolene
Fakulta:
Drevarska faktulta (DF)
Katedra:
Katedra nábytku a drevárskych výrobkov (KNDF)
Študijný odbor:
Drevárstvo
Študijný program:
Konstrukcia drevárských výrobkov
Mesto:
Zvolen
Vedúci DP:
Ing. Stanislav Jochim, PhD
Konzultanti DP:
Ing. Pavel Kubů
Dátum odovzdania:
6. 5. 2011
Dátum obhajoby: Kľúčové slová:
Two by four, nad terénem, bez desky, dřevostavba
Kategória Konspekt:
Technika, technológie, inžinierstvo
Citovanie práce: Názov práce v AJ:
Low-energy house with wood-based floors above ground
Podnázov práce v AJ: Kľúčové slová v AJ:
Two-by-four, above ground, without plates, timber
Abstrakt v ČJ Tématem této diplomové práce je koncepční návrh studie rodinného domu s dřevěnou nosnou konsrukcí. S podlahou 1np nad úrovní okolného terénu. Součástí řešení je volba energetické náročnosti, výběr konstrukčního systému při porovnání systémů používaných v současnosti na stavbách.
Výpočet tepelně technických chrakteristik
obvodových konstrukcí, porovnání výpočtů energetické noročnosti budovy programy PHVP02Sk, a Energie 2009.
Osvětlení možností úspor při individuální vystavbě.
A hlavní částí diplomové práce je montážní dokumentace dřevěné konstrukce rodinného domu s návrhem vedení inženýrských sítí včetně založení. Statické ověření konsturkce. Všechny výpočty jsou provedeny na základě platných předpisů a norem.
Abstrakt v AJ The theme of this thesis is a conceptual design study of a family house with a wooden supporting Construction of. The floor 1st floor above ground field. The solution is the choice of energy efficiency, selection of structural systems when compared to systems currently used on construction sites. Calculation of thermal and technical characteristics of circuit design, calculations comparing the energy performance of buildings PHVP02Sk programs, and Energie 2009th Lighting savings potential for individual construction. A major part of this thesis is mounting documentation wooden construction house with a proposal for engineering networks, including the foundation. Static verification of design. All calculations are made based on current regulations and standards.
Čestné vyhlásenie Vyhlasujem, že som celú diplomovú prácu vypracoval/a samostatne s použitím uvedenej odbornej literatúry.
Prachatice, 6. 5. 2011 .......................................... vlastnoručný podpis
Poďakovanie Na tomto místě bych chtěl poděkovat vedoucímu rpáce panu inženýru Stanislvu Jochimnovi za trpělivost. Panu Pavlu Kubů za cenné rady při navrhování difúzně otevřených sladeb, panu architektovi Janu Turinovi za zaůjčení výpočetních softwareů.
Obsah Zoznam obrázkov ........................................................................................................... 8 Zoznam tabuliek ............................................................................................................. 9 Zoznam symbolov a skratiek ....................................................................................... 10 Slovník termínov ........................................................................................................... 11 Úvod ............................................................................................................................... 14 1
Cíl a matodika práce ............................................................................................ 15
2
Pasivní nebo nízkoenergetický dům? ................................................................. 16
3
Forma stavebního systému objektu ................................................................... 18
4
Systémy dřevěných konstrukcí ........................................................................... 22
5
Technická dokumentace pro panelová a framingová systém........................... 26
6
Návrh nízkoenergetického domu - požadavky na konstrukci.......................... 28
7
Tepelně technické vlastnosti objektu.................................................................. 30
8
Spotřeba tepla na vytápění a energonositele...................................................... 32
9
Snížení investic a provozních nákladů ............................................................... 35
10
Optimalizace individuální výstavby ................................................................... 38
11
Technické zhodnocení návrhu............................................................................. 40
11.1. Architektonická studie ........................................................................................................40 11.2. Statické působení konstrukce, konstrukční řešení ..............................................................40 11.3. Tepelně technické požadavky, akustika..............................................................................41 11.4. Požárně technické požadavky.............................................................................................41
12. Závěrečné zhodnocená návrhu NED a doporučení pro praxi.......................... 43 Zoznam použitej literatúry .......................................................................................... 44 Prílohy............................................................................................................................ 45
DF
KNDV
Zoznam obrázkov Obr. 1 Klasické založení, pasy do nezámrzné hloubky, se základovou deskou .... 19 Obr. 2 Založení na pasech do nezámrzné hloubky................................................. 20 Obr. 3 Klasické založení do nezámrzné hloubky, se základovou deskou.............. 21 Obr. 4 Srubové stavby, roubené konstrukce, hrázděná konstrukce ....................... 22 Obr. 5 Baloon frame, platform frame, skeletová konstrukce ................................. 23 Obr. 6 Panel obvodové stěny-nosná kostra-prefabrikace pouze kostry ................. 26 Obr. 7 Výřez půdorysu pro freamingovou výstavbu.............................................. 27 Obr. 8 Energie 2009- dodaná energie podle energonositelů viz příloha A3 .......... 33 Obr. 9 Energie 2009-primární energie podle energonositelů viz příloha A3......... 33
8
DF
KNDV
Zoznam tabuliek Tab. 1 Skladba obvodového pláště...................................................................... 30 Tab. 2 Měrná spotřeba tepla ............................................................................... 32
9
DF
KNDV
Zoznam symbolov a skratiek ST Střešní konstrukce λ Součinitel telené vodivosti konstrukce(matzerálu)[W/mK] C Měrná tepelná kapacita materiálu[J/kgK], množství tepla potřebníé k ohřátí 1kg materiálu o 1°K Ro Objemová hmotnost materiálu[kg/m2] Mi Factor difúzního odporu[-] R Tepelný odpor vrstvy nebo skladby tepelných výpočtech Kombinace následujících zkratek určuje typ požární konstrukce R-účinnost a stabilita E-celistvost I-izolační schopnosti W-izolační schopnosti proti radiaci S-odolnost proti průniku kouře M-odolnost proti mechanickému působení C-konstrukce opatřena samozavíracím zařízením PÚ Povrchová úprava
10
DF
KNDV
Slovník termínov crawlspace Doslovný překlad by zněl „nízký prostor“, což jak název napovídá znamená založení nebo suterén s nízkou světlou výškou. Tento prostor s výškou od přibližně 300 mm(jedna stopa) není nijak využívaný a podlahu většinou tvoří hutněná hlína. V novějších variantách je to geotextílie s kamenivem pro zabránění růstu rostlin a prolézání hlodavců a hrabošů. Nízkoenergetický dům Stavba se spotřebou tepla na vytápění 15-50 kWh/m2a Pasivní dům Stavba se spotřebou tepla na vytápění 0-15 kWh/m2a, spotřebou primární energie do 120 [kWh/m2a], a konečnou spotřebou energie do 42 kWh/m2a. a „per annum“ dodatek k jednotce spotřeby tepla vyznačující časové období 1 rok, respektive zhodnocení po jednom roce. primární energie Aby bylo do místa spotřeby energie dodáno požadované množství, musí být energie přeměňována z jedné formy do druhé, kde vlivem nedokonalé účinnosti přeměny a distribuce energie dochází ke ztrátám. Je tedy nutné posuzovat nejen spotřebu energie v místě spotřeby, ale také v místě vzniku energie, tedy energii primární. Ta pak vyjadřuje dopad spotřeby energie mnohem objektivněji, než-li konečná spotřeba energie. Neprůvzdušnost Schopnost
stavby
zamezit
prostup
vzduchu,
zejména
konstrukčními
spoji.
Vzduchotěsnost obvodového pláště objektu snižuje tepelné ztráty, ale rovněž brání difusi vodních par, což vede ke zlepšení tepelných a akustických vlastností a k možnostem lepšího řízení vnitřních mikroklimatických podmínek. 2“x4“-two by four
11
DF
KNDV
Stavební systém dřevostaveb vyvinutý v USA, založený na maximálním opakování jedné dimenze prvku a jehonásobcích. U nás často používaný jako označení realizace na stavbě, bez prefabrikace. Součinitel prostupu tepla UN=[W/m2K] Je definována jako množství tepla, které musí za jednotku času projít tělesem, aby na jednotkovou délku byl jednotkový teplotní spád. Přitom se předpokládá, že teplo se šíří pouze v jednom směru, např. v desce s rovnoběžnými povrchy. Koncentrace CO2 ppm (částic na milion částic plynu) Koncetrace CO2 ve vzduchu je vhodným indikátorem vydýchanosti vzduchu ve vnitřních prostorách a velmi dobře koresponduje s počtem lidí pobývajících v těchto uzavřených prostorách. Relativní lehkost Absolutní vlhkost vydělená vlhkostí nasycených vodních par Absolutní vlhkost Množství vodní páry v g/m3 vzduchu Permafrost Stále zmrzlá půda, která ani při střídání ročních dob nerozmrzá Frame z angličtiny=rám, framonvání je počeštělý výraz označující provádění na stavbě. Prefabrikace Předpřipravenost mimo místo realizace Celulóza V našem případě foukaná celulóza-je rozvlákněný novinový papír(recyklát) používaný jako ekologický izolační materiál Energonositel Původní zdroj energie, v našich podmínkách dřevo, atom, plyn, ropa,.. Solární panel
12
DF
KNDV
Panel-otevřená plocha sloužící k zachycení slunečního záření, jeho přeměně v teplo a pomocí potrubních rozvodů se speciální látkou napojená na centrální zásobník teplé vody. Fotovoltaický panel Panel-otevřená plocha s povrchem složeným z křemíkových destiček s polovodiči který mění světelnou energii na elektrickou. Ekopanel Konstrukční a tepelně izolační samonosná deska s definovanými mechanickými a tepelně izolačními vlastnostmi, vyráběná lisováním ze slámy. Lambda λ Součinitel tepelné vodivosti-výkon, který projde plochou jednoho čtverečního metru při rozdílu teplot 1 Kelvin Perlinka sklotextilní síťovina sloužící k plošnému ztužení fasád ve dvou směrech. Kombinace následujících zkratek určuje typ požární konstrukce R-účinnost a stabilita E-celistvost I-izolační schopnosti W-izolační schopnosti proti radiaci S-odolnost proti průniku kouře M-odolnost proti mechanickému působení C-konstrukce opatřena samozavíracím zařízením
13
DF
KNDV
Úvod Obsahem mé diplomové práce je volba konstrukčního systému stavby, osvětlení principů jednotlivých technologií výstavby. Návrh a tepelně technické zhodnocený sendvičových skladeb obvodového pláště. Návrhy a možnosti úspor při realizaci které by měli být zváženy již ve fázi projektu ke stavebnímu povolení či studie. Na základě zvoleného konstrukčního systému a sendvičových skladeb obálky objektu budou porvnány různé postupy výpočtu tepelných ztrát objektu a tepla potřebného na vytápění. Gró celé diplomové práce pak tvoří výkresová montážní dokumentace stavby a stavebnice domu včetně návrhu trasování jednotlivých profesí a statického posouzení.
14
DF
KNDV
1 Cíl a matodika práce Cíl práce Účelem diplomové práce je koncepční návrh nízkoenergetického domu s podlahou 1np nad terénem. Na tomto základě jsou stanoveny následující cíle.: Hlavní části: 1) Návrh studie nízkoenergetického domu 2) Návrh reálného konsturkčního systému 3) Výpočet tepelně techných vlastností obalové konstrukce 4) Analýza možností snižování investic Vedlejší části: • Výběr konstrukčních systémů • Volba energetické úspornosti domu • Porovnání realizace pasivní a nízkoenergetické stavby • zhodnocení konstrukčních systémů • Porovnání požadavků na konstrukce a skladeb • Tepelně technické vlastnosti objektu a místností • Technické zhodnocení a funkčnost návrhu Metodika práce: 1) Volba energetické náročnosti domu 2) Volba konstrukčního systému 3) Sestavení sendviče obvodových plášťů 4) Zjištění náročnosti objektu a vlastností obvodového pláště 5) Možnosti snížení investic a nákladů na provoz 6) Návrh studie dle požadavků investora 7) Vypracování montážní dokumentace 8) Možnosti snížení investic a nákladů na provoz 9) Zhodnocení funkčnosti návrhu
15
DF
KNDV
2 Pasivní nebo nízkoenergetický dům? Rozdíl mezi nízkoenergetickým a pasivním domem lze charakterizovat několika způsoby. Závěr ze všech porovnání je vždy takový, že pasivní dům má vyšší pořizovací náklady, ale nižší provozní. Snížení pořizovacích nákladů lze dosáhnout více či méně zdařile pouze opakovanou výstavbou, respektive realizací komplexů budov a bytových čtvrtí budovaných se zázemím. V případě individuelní výstavby budou pro investora pořizovací náklady vždy vyšší. Ale většinou se platí za komfort realizace „na klíč“. Z uživatelského hlediska se jedná o domy jejich vypočítaná spotřeba energie na vytápění je v rozsahu 15-50 kWh/m2 užitné plochy za jeden rok, pro nízkoenergetický. Pasivní dům má kritérií více a samozřejmě přísnějších. Zejména se jedná o spotřebu energie na vytápění která by neměla přesáhnout 15 kWh/m2 obytné plochy za rok. Konečná spotřeba energie do 42 kWh/m2. Neprůvzdušnost takové budovy by měla vykazovat hodnotu n50<0,6 /hod. A takzvaná primární energie by měla být < 120 kWh/m2. Ačkoliv dům může splňovat energetickou náročnost na vytápění i celkovou, konverzním faktorem je možné že pasivní nebude. Pokud dosáhne celkové spotřeby 40 kWh/m2, ale veškerá energie bude kryta elektřinou ze sítě, násobí se faktorem 3,2(ČR) a primární energie tak bude 128. Nesplní tak požadavek a není pasivním domem. Ačkoli podle ostatních parametrů ano. Jedna z otázek která téměř vždy zůstane nezodpovězená je, jestli skutečná spotřeba energie odpovídá té teoretické. Jediným případem je výstavba pasivního domu při které byla podána žádost o dotaci třeba z fondu Zelná úsporám. Tehdy se po roce užívání stavby dokládá skutečná spotřeba. Další rozdíl, avšak ne tak patrným pouhým okem na první pohled, je i tloušťka obvodového pláště. Tedy nosné konstrukce s vnitřní a vnější fasádou. Podíváme li se na užitnou plochu domu oproti zastavěné. A zanedbáme-li příčky, které jsou v každém domě velmi individuální. Obvodová stěna v nízkoenergetickým domě má tloušťku cca 350 mm. Z toho přibližně 360 mm tvoří tepelná izolace. U pasivních domů je síla obvodového pláště tvořena více než 300 mm tepelné izolace a tloušťka stěny je od 400 mm. To představuje 5% rozdíl v užitné plochy při stejné zastavěné ploše. Procenta jsou těžko představitelná jednotka, převedeme-li to na plošnou jednotku, je 2,5 m2 užitné plochy na domě o půdorysu 7x7 m. Většina pasivních domů však dosahuje dvoj až troj násobných užitných podlahových ploch. S tím tedy roste i plochy kterou zabírá 16
DF
KNDV
obvodový plášť. Síla obvodové stěny je tedy negativum, které ale ustupuje do pozadí. Protože srovnatelnou sílu stěny vykazují zděné stavby v kategorii C. Tedy pouze cihelné bloky bez zateplení. Ale s prokazatelně horšími tepelně technickými parametry. Zděné stavbě kategorie C, odpovídá dřevostavba se sendvičovou stěnou v síle 225 mm se 190 mm tepelné izolace. Taková stavba splňuje minimální normové požadavky na tepelné parametry obvodového pláště(stěny-lehké), požadovaný součinitel prostupu tepla UN≤0,3[W/m2K]. Třetím, rozdílem se kterým se uživatel potká ve svém domě je množství technologií nutných pro správnou funkci domu. Jako je rekuperace tepla, řízená nucená výměna vzduchu, solární kolektory, fotovoltaické panely, klimatizace a další technologie které jsou dnes již považovány za standard. Nutno tedy říci, že uživatel domu je v kontaktu pouze s jakýmsi nervovým zakončením ve formě prostorového termostatu a jeho ovládáním.
17
DF
KNDV
3 Forma stavebního systému objektu Investor většinou má představu jak by dům měl fungovat a jaké parametry by měl splňovat. A intuitivně rozhoduje o konstrukčním systému stavby. Ale právě v této fázi může ovlivnit i uživatelské vlastnosti. Protože jak pasivní tak i nízkoenergetický dům může být postaven různou technologií. V základu lze rozlišit na silikátové stavby a montované stavby a montované stavby s dřevěnou konstrukcí. Výhoda zděných staveb je jednoznačně na straně pořizovací cena a akumulace tepla. Výhoda montovaných dřevostaveb je na druhé straně v rychlosti výstavby, síle obvodového pláště a dobře nastavitelného souvrství, a hlavně možnosti difúzní otevřenosti obvodového pláště. Pak je tu otázka takzvané primární energie spotřebované při výstavbě. Tedy energie spotřebované již při výrobě a dopravě materiálů ze kterých je dům postaven. Tady je na první pohled výrazně lepší dřevěná stavba, protože se jedná o obnovitelnou surovinu. O tom jak hodně je z hlediska primární energie dřevostavba výhodnější rozhoduje množství dřeva a použitá tepelná izolace. Samotné dřevo je zastoupeno v přibližně 10 % hmoty konstrukcí. Hlavní podíl tvoří tepelné izolace, můžeme použít klasickou skelnou, či kamennou vlnu, nebo nové materiály, jako je foukaná celulóza(ISOCELL,…) nebo desky z lisované slámy(ECO PANEL..) či dřevního vlákna. Použitím takových materiálů snadno přeskočíme na 70%-ní podíl obnovitelných materiálů v konstrukci. Které mají záporný efekt a potřebu primární energie snižují. Toto je tedy věc, která vede ekologicky(environmentalisticky) smýšlející lidi, aby stavěli domy ze slámy a rostlého dřeva, mazali je hliněnými omítkami a vytápěli sluncem a spalováním dřeva. Pasivní i nízkoenergetický dům lze tedy postavit téměř z jakéhokoliv materiálu použitého na nosnou konstrukci stavby. Rozhodující je síla a umístění tepelné izolace. Zatímco dřevostavba, má izolaci rozvrstvenou rovnoměrně v celé šířce skladby, zděné stavby mají tepelnou izolaci umístěnou na vnější straně stěny a většinou to bývá pěnový polystyren označovaný jako F(fasádní) v tloušťkách 100 ~ 300 mm. Čímž se ale z akumulace stává do jisté míry nevýhoda, obzvláště při vytápění přerušovaném na delší časové úseky. Nicméně při položení otázky. Jak? Může být míněno i založení stavby. V současné 18
DF
KNDV
době(2011) při realizaci odbornou firmou a jednoduchých zakládacích podmínkách. Je cena spodní stavby 350 – 750 tisíc korun(15-30 tisíc €). Hovoříme pouze o založení nepodsklepeného domu, včetně přípojky, sítí, bez zpevněných ploch a terénních úprav vyjma sejmutí ornice. To představuje 10~20% celkové ceny domu.
Obr. 1 Klasické založení, pasy do nezámrzné hloubky, se základovou deskou
I přesto není významný posun od klasicky zakládaných domů směrem k alternativním způsobům. Když hovořím o alternativních způsobech zakládání. Mám na mysli domy umístěné nad terénem se spodní přirozeně provětrávanou mezerou. Tedy založené na samostatných základových pasech bez základové desky. Nosná konstrukce je v podstatě strop. Nebo na základové patky s nosným systémem příčných nosníků nad terénem. Důležitý je od odstup dřevěné konstrukce od terénu min 250 mm a ochrana proti ostřiku srážkovou vodou a samozřejmostí by mělo být založení na tlakově impregnovaných prvcích, nebo prvcích z materiálu se zvýšenou odolností.
19
DF
KNDV
Obr. 2 Založení na pasech do nezámrzné hloubky
Samozřejmě tyto způsoby zakládání si vyžadují investici do zateplení stropní konstrukce nad terénem. A terénní úpravy pro bezbariérový přístup do domu. Úspora pak činí ~ 50% z ceny spodní stavby. Z této úspory pak asi 30% vrátíme na zateplení a konstrukci stropu nad terénem. Náklady na spodní stavby se pak pohybují 175 – 350 tisíc korun.(7,5-15 tisíc €). Ale celkové úspory ~20% jsou přibližně 35-70 tisíc korun(1,5- 4 tisíc €). Ať už to pro investora představuje podstatný rozdíl či ne, jsou to finanční prostředky použitelné na jiné oblasti stavby. Poslední varianta, asi nejméně častá je založení na vrstvě teplené izolace uložené do zářezu v terénu. Tedy ne do nezámrzné hloubky. Varianta vznikla ve Skandinávii, kde hluboké založení vylučuje permafrost již od 300 mm. A ačkoliv v našich podmínkách není zvyklostí a úředníci na ni koukají “skrz prsty“. I přesto již několik realizací existuje v Čechách i na Slovensku.
20
DF
KNDV
Obr. 3 Klasické založení do nezámrzné hloubky, se základovou deskou
Tento způsob provedení umožňuje založení v rovinně s terénem. A vytváří se tak založení na vaně z tepelné izolace. Tepelnou izolaci tvoří nenasákavý polystyren s velmi malou dlouhodobou stlačitelností. Hovořím zde o zakládání pro montované dřevostavby. Samotné zakládání u zděných staveb je samozřejmě o několik procent náročnější. Je to dané větším zatížením základové spáry samotnou váhou konstrukce. V poslední době se čím dálo častěji vyskytují případy založení rodinných domů na takzvaných „zemních vrutech“ a betonových mikropilotech. V obou případech se jedná o založení nad terénem s investováním finančních prostředků do zateplení první konstrukce stropu takzvaný crawlspace.
21
DF
KNDV
4 Systémy dřevěných konstrukcí Pakliže jsme rozhodnuti pro dřevostavbu, stojíme před důležitou otázkou. Jaký konstrukční systém? Ač se to laické veřejnosti nezdá, není dřevostavba jako dřevostavba. Nosná kostra může mít mnoho forem. Záleží na hledisku podle kterého je na dřevostavbu nahlíženo. První je rozdíl času realizace na samotném staveništi. O době kterou realizační firma stráví na místě stavby rozhoduje takzvaný stupeň prefabrikace. Tedy množství úkonů realizovaných na konstrukcích a prvcích ještě před dovezením na stavbu. Metoda framing(framování) označuje téměř nulovou prefabrikaci. Na stavbu tedy je dovezen materiál v „surovém“ stavu. Ve formě fošen, konstrukčních desek izolačních pásů, izolačních desek,…, formátovaných výrobcem. A k jejich veškerým úpravám dochází na staveništi, pracovníky realizační firmy nebo samotným stavebníkem. Protože tento způsob je nejčastěji vyhledáván i při realizaci samovýstavbou. Metoda panelové výstavby, využívá od nízkého až po vysoké stupně prefabrikace. Tedy od výroby rámů v hale mino stavbu, až po montáž celých obvodových stěn případně celých domů včetně výplní rozvodů, instalací…. A jejich převezení na stavbu. Taková forma realizace má na investora samozřejmě velmi pozitivní vliv. Protože dům na klíč lze realizovat v řádů několika dní. Na druhou stranu kontrolovatelnost takové stavby prudce klesá a změny
Obr. 4 Srubové stavby, roubené konstrukce, hrázděná konstrukce
22
DF
KNDV
v průběhu montáže jsou téměř vyloučené. Pro klienta je ale rozhodující vnější vzhled, již od začátku má představu o tom jestli dům bude mít přiznanou dřevěnou konstrukci nebo bude konstrukční systém opticky potlačen. Například srubové stavby montované z přírodních nebo i frézovaných trámů, nebo roubené stavby z opracovaných hranolů, popřípadě hrázděné stavby. Mají přiznanou a dalo by se říci hrdě vystavenou nosnou konstrukcí stavby. Hrázděná stavba je takový přechod mezi roubenou a sloupkovou stavbou. Mezery v konstrukci jsou vyplněné tepelnou izolací a vnější fasádou. Konstrukce může a nemusí být pohledová na vnitřní straně. To ovšem platí i pro srubové a roubené konstrukce. Společným jmenovatelem je vnější vzhled.
Obr. 5 Baloon frame, platform frame, skeletová konstrukce
U sloupkových staveb je konstrukce skrytá za několikavrstvým opláštěním a ve vrstvách tepelné izolace. A vnější vzhled nemusí nijak prozrazovat, že se jedná o dřevostavbu. Sloupkové stavby můžeme rozdělit na tři základní. Názvy prvních dvou jsou převzaté z angličtiny a třetí z latiny. Baloon frame představuje konstrukce stěn kde celá stěny či sloupky ve stěně přesahují více než jedno podlaží. Stropní trámy jsou kotveny do vodorovného prvku zapuštěného do sloupků. Naproti tomu Platform frame označuje realizaci takzvaně po patrech, kdy každé podlaží které se postaví, slouží jako základ pro to následující až pod krov. Skeletové stavby mohou být vlastně realizovány oběma předchozími metodami, ale odstupy mezi sloupy jsou větší mezery jsou
23
DF
KNDV
vyplněny výplňovým panely které nesou pouze svou vlastní váhu. Sloupkové stavby ale umožňují představují rozumný kompromis. Skladba sendviče se dá upravit tak aby z vnější nebo i vnitřní strany byl navozen vzhled srubu, roubenky nebo i hrázděné stavby. V každém případě se jedná jen o vizuální úpravu povrchových vrstev s nosnou konstrukcí domu nesouvisící. Možná je i kombinace obou systémů, zejména při požadavku lepších tepelných vlastností obalové konstrukce. Kdy na vnější straně je reálná roubená konstrukce v síle ~ 140 mm, následuje vrstva tepelné izolace ve sloupkové vrstvě sloužící jako rošt s tloušťkou ~ 200 mm. Vnitřní část skladby je pak opět variabilní podle požadavků klienta, respektive povahy místnosti. Třeba koupelny v roubeném prostředí vypadají podle mého názoru velmi zvláštně. Navíc dřevo ač uzavřeno lakem dýchá s okolím a funguje vyrovnávání vlhkosti. Dřevo protože je živý materiál, se nedá opakovaně sterilizovat. Ano sterilizace dřeva je možná dlouhodobou změnou vlhkosti a teploty. Nicméně tyto technologie se využívají u kulatiny a přířezů. Vnitřní povrch tak může být opět z dřevěných roubených profilů, nyní již pouze estetických. Nebo hladký obklad například Ekopanel, sádrokartonem, či jinou deskou určenou do interiérů nebo pod omítky. Opustíme-li myšlenku klasické roubené a srubové stavby z důvodu vnějšího vzhledu. Zůstávají nám pouze dva systémy konstrukce Baloon a Platform. V našich podmínkách je nejčastěji využíván systém Platform frame. Systém baloon frame je náročný na manipulaci převoz i samotnou stavbu a okolní prostor. Sloupkové stavby jsou tedy realizovány Platform frame technologií. Což nás staví před výběr samotné realizace. Jak již jsem uvedl díky možnosti vysokého stupně prefabrikace je panelová technologie výstavby velmi vyhledávaná. Přesto názorové odlišnosti majitelů firem na jiný systém realizace je věčný. Každý vidí výhody své technologie nevýhody druhé. Ale nárůst realizací technologií framing(na stavbě) v posledních letech ukazuje na ekonomickou výhodu tohoto systému, ale bohužel pouze pro realizační firmy. Nejsou v takovém případě nucené platit nájem či koupi výrobní haly a technologie pro manipulaci s panely. A tyto prostředky mohou části nabídkou jako výhodnější cenu klientovi, nebo je vyplatit dělníkům na stavbě. Délka realizace na stavbě je tak výhodou i slabinou. Výhodou je, že klient či stavební dozor mohou sledovat růst konstrukce, vedení rozvodů. Mohou kontrolovat kvalitu provádění jednotlivých postupů. Ještě v průběhu výstavby mohou ovlivňovat vnitřní dispozici, otvory, umístění sanity, a
24
DF
KNDV
mnoho dalších oblastí. Hlavně při úpravách dispozice je velká výhoda, že člověk vidí výsledný prostor, není to jen pouhá představa vyjádřená na papír, ale přímé vnímání prostoru. Naproti tomu slabinou je právě doba po kterou realizace probíhá, to představuje řádově měsíce. Panelová výstavby vlastně probíhá skrytě. Dům je celý vyroben v hale po dobu několika týdnů, během kterých se většinou realizuje spodní stavba. A pak jsou jednotlivé stěny, nebo celý dům převezeny na stavbu a pomocí jeřábu umístěny a smontovány. Ačkoliv tento stupeň prefabrikace již tak rozšířený není, protože potřebné zázemí a technologická vyspělost je hodně náročná nehledě na cenu a složitost dopravy nadměrných nákladů. Volba technologie výstavby je tak vždy na zakladateli stavební firmy a jeho zkušenostech. Klient většinou tuto část „neřeší“ samotnou technologii a při výběru firmy se orientuje na základě reklamních upoutávek a zkušenosti okolí. Osvícených klientů kteří berou na vědomí i možnost volby technologie výstavby je velmi málo.
25
DF
KNDV
5 Technická dokumentace pro panelová a framingová systém Dokumentace pro panelovou a framinigovou realizaci se příliš neliší. Co do obsahu informací by měli být rovnocenné. Ale v rozsahu být rozdíly mohou. Zatím co dokumentace pro panely je v podstatě výrobní výkres výrobku. Na kterém jsou zohledněny všechny konstrukční i profesní části, a upozornění na konstrukční úpravy pro montáž. V půdorysech jsou řešeny hlavně popisy stěnových panelů, jejich místění a vazby.
Obr. 6 Panel obvodové stěny-nosná kostra-prefabrikace pouze kostry
Framingová dokumentace může sice mít také rozkreslené konstrukce stěn s výztuhami. Ale větší důraz je kladen na půdorysy jednotlivých podlaží a konstrukcí, a konstrukční řezy. Kde zachycuje všechny informace důležité v jednotlivých fázích stavebního procesu. Zkušená realizační parta tak již nepotřebuje rozkreslované jednotlivé stěny. Vedení jednotlivých profesí se tak často řeší až na stavbě a informace o umístění zařizovacích předmětů je orientační. Co se v obou verzích dokumentace neliší jsou detaily, ať už konstrukční či ideové.
26
DF
KNDV
Obr. 7 Výřez půdorysu pro freamingovou výstavbu
Takovou dokumentaci je zvykem nazývat Prováděcí dokumentací. Nicméně Prováděcí dokumentace co rozsahu je předepsána vyhláškou 499/2006 Sb. Dokumentace staveb. Původní účel tak je směřován na velké stavby, řeší i zařízení staveniště pohyb po staveništi a rozmístění technologických celků pro provoz a zázemí. Potřebám realizace dřevostaveb tedy naprosto nevyhovuje. Zatím nevžitý ale omnoho přesnější název je Montážní dokumentace pro framing a Výrobní dokumentace pro panel. Obsah a forma dokumentace je tak dána a určována potřebami realizátora. Zvykem poslední doby je také potvrzování takové dokumentace klientem, neboť ten pak takovou dokumentaci může překládat Stavebním úřadům jako součást dokumentace skutečného provedení stavby. Nehledě na dodatečnou kontrolu stavu. Jsou zde zakresleny rozvody a konstrukce, pro případně opravy a zásahy do konstrukce je k nezaplacení když víte kde jsou jaké rozvody.
27
DF
KNDV
6 Návrh nízkoenergetického domu - požadavky na konstrukci Požadavky na konstrukci jsou dané vnitřní dispozicí domu a způsobem realizace. Měli by respektovat dispoziční řešení ze studie. Požadavky na realizaci domu kterým se zaobírá má diplomová práce usnadnily výběr. Dům bude investor realizovat svépomocí, tedy na stavbě technologií platform frame. Konstrukce založení bude řešena nad terénem, aby se uspořili finanční prostředky ze spodní stavby, která bude jako jedna z nutných subdodávek. Bezbariérový přístup bude řešen terénními úpravami. Podlaha nad terénem bude dřevěná konstrukce vyplněná tepelnou izolací. U svislých konstrukcí nejsou stanoveny další požadavky, pouze tepelně technické a statické. Protože část konstrukce stropu nad obývacím pokojem je pohledová, jsou zde i estetické a protipožární požadavky na konstrukci. Estetické požadavky mají vliv i na konstrukční a technologickou část výstavby. Musejí být použité skryté spoje, lepené lamelové dřevo. Pohledový záklop, 50 mm fošny na polodrážku,použitý nad stropnicemi bude tvořit součást požární skladby. Aby se zabránilo poškození materiálu určeného na pohledové konstrukce. Budou lepené lamelové prvky uloženy obalené ve smršťovací fólii. Záklop bude provizorně vytvořen konstrukční deskou OSB/3 18 mm, kotvenou vruty. Po uzavření střechy difúzní fólií a střešní krytinou, obložení obvodových stěn konstrukční deskou, nebo vytvoření fasády. Demontujeme záklopu stropní konstrukce a pokládka záklopu fošnami tloušťky 50 mm na polodrážku. Ta bude přeložena původním OSB záklopem. Před provedením hrubých podlah bude nutné provést rozvody elektro z druhé poschodí pod strop prvního poschodí. Tepelně technické požadavky na konstrukce jsou předepsány pouze rámcově s ohledem na tepelné ztráty. Dům by měl splňovat požadavky na nízkoenergetické domy na hranici s pasivním domem. Vytápění bude řešeno kombinací solárního ohřevu, teplovodního výměníku u krbové vložky, a přímotopných spirál v centrálním zásobníku teplé vody. Jako topné médium bude využit vzduch s rekuperací. Součástí požadavků je nepoužívat pro vedení vzduchu podlahové kanály, ale vedení v konstrukci stropu a
28
DF
KNDV
v kastlíkách pod stropem s výdechovými talířovými ventily. V koupelnách a kuchyni bude použita podlahová topná rohož. Okna budou použita s izolačním trojsklem v nejtenčím možném rámu. Požárně technické a akustické požadavky by měli splňovat doporučené hodnoty. Stavba bude posuzována jako jeden požární úsek, požární konstrukce tak je obvodová obálka domu. Příčky budou součástí požárního zatížení úseku. Příčky nejsou mezi bytové a nejsou zvláštní nároky na akustiku. Konstrukce by měla být navržena tak, aby bylo možné stavbu rozdělit na funkční celky a bylo možné stavbu co nejdříve uzavřít a začít i předčasně stavbu užívat.
29
DF
KNDV
7 Tepelně technické vlastnosti objektu Tab. 1 Skladba obvodového pláště
Skladba Šířka vrstvy podlahy nad terénem [mm] (od interiéru) Finální 15 mm podlahovina 9 mm Akustická 50 mm podložka-Hobra 0,003 mm Betonový potěr60 mm anhydrit 18 mm PE fólie 280 mm EPS 100 Z 15 mm OSB/3 4PDEgger Orsil Orsik (stropnice-C24) DHF Formline Skladba obvodové stěny Sádrokarton 12,5 mm Orsil Orsik 60 mm Latě na přímých (60/25 závěsech mm+35mm izolace) OSB/3 4PD15 mm Egger 140 mm Orsil 100 mm Orsik(konstrukce-C24) 60 mm Orsil Orsik(vnější 0,0005 mm kce.-C24) Orsil Orsik(latě 40/60) Isocell Omega 120 Skladba hlavní střechy Sádrokarton 12,5 mm Orsil orsik 60 mm Latě na přímých (60/25 m+35 závěsech mm izolace)
30
Tepelný odpor R=[m2K/W]
Součinitel prostupu tepla U=[W/m2K]
7,32
0,13
7,72
0,13
8,47
0,12
DF
KNDV
OSB/3 4PD15 mm Egger 360 mm Orsil Orsik (180+180 Latě+krokve mm) Isocell omega 0,0006 Light Skladba střechy nad přístavkem Sádrokarton 12,5 mm 60 mm Orsil orsik Latě na přímých (60/25 m+35 závěsech mm izolace) OSB/3 4PD15 mm Egger 340 mm Orsil Orsik (60+280 Latě+krokve mm) 0,0006 Isocell omega Light
8,13
0,12
Podrobné výsledky vyšetření skladeb a protokol výpočtu s grafickými výstupy viz příloha diplomové práce A1.
31
DF
KNDV
8 Spotřeba tepla na vytápění a energonositele Tab. 2 Měrná spotřeba tepla
Měrná spotřeba tepla na vytápění[kW/m2] viz. příloha A2, A3, A4 PHVP02 Výpočet topení
Energie
Svoboda software (CZ) Passivhaus Institut, Darmstadt 38 [kW/m2]
24,1 [kW/m2]
L. Dzurenda(upravil J.Švarc) 39,98 [kW/m2]
Jak napovídají hodnoty v tabulce různé postupy a přesnosti výpočtu udávají různé hodnoty spotřeby energie na vytápění. Ačkoli stále se pohybujeme na „zlatém středu“ oblasti nízkoenergetického domu, odchylka by neměla být tak výrazná. Důvodem výrazné odchylky výsledku výpočtu v prograu PHVP je pravděpodobně množství a kvalita vstupních dat. Program PHVP je zjednodušený a počítá pouze se ztrátami tepla podle vlastností obvodových konstrukcí. U dalších dvou jsou vstupy podrobnější a počítají i s energií potřebnou na provoz budovy. V příopadě dimzování topení je pak počítána nejhorší možná varianta. Program firmy Svoboda software, Energie 2009, využívá takzvanou obálkovou metodu. Vnitřní prostory v domě tedy předpokládá s přibližně stejnou teplotou a porovnává úniky a zisky energie obvodovou obálkou. Obdobou takého metodiky výpočtu je i PHVP a PHPP, jsou však pouze orientační a měli by sloužit ve fázi návrhu domu, k usměrnění toku myšlenek a formování objektu. Tyto hodnoty jsou nejméně přesné. Čtvrtý program použitý pro posouzení telených ztrát objektu je Excelový program vytvořený pro studijní účely na Technické univerzitě ve Zvolenu. Ten využívá metodu “místnost po místnosti“. Započítává tedy i tepelné ztráty a zisky i mezi jednotlivými místnosti uvnitř domu. Měl by tedy být nejblíže realitě a nejpřesnější. Ale nebere v úvahu tepelné zisky a orientaci objektu. Hodnoty výpočtu po místnostech a obálkovou metodou by však měly být porovnatelné. Co do podrobnosti výstupu je jednoznačně nejlepší program Energie, který porovnává i primární energii, energonositele, spotřebu CO2, a měrnou spotřebu energie budovy. Ve výpočtech uvažuje i osvětlení, a sluneční zisky. Zajímavé porovnání je například v grafu dodané energie podle energonositelů. 32
DF
KNDV
Kde jsou obnovitelné zdroje zastoupeny přibližně 68% a elektřina 32 %. To zní více než přijatelně. Ale při přepočítání na primární energii. Tvoří elektřina 91,5 % dodané primární energie.
Obr. 8 Energie 2009- dodaná energie podle energonositelů viz příloha A3
Obr. 9 Energie 2009-primární energie podle energonositelů viz příloha A3
Důležité je si uvědomit, že při pohledu na pořizovací náklady, není ostrý přechod od nízkoenergetického domu k pasivnímu. Ale, je to průběžné narůstání ceny, které se na této hranici urychlí. Dům se stejnými parametry tak může být nízkoenergetický nebo pasivní, pouze na základě použitých technologií a jejich 33
DF
KNDV
účinnosti. Mnoho domů má solární ohřev teplé užitkové vody a řízené větrání s rekuperací. Některé i fotovoltaické panely. Přesto na pasivní standard nedosáhnou.
34
DF
KNDV
9 Snížení investic a provozních nákladů Možnosti snižování investic u dřevostaveb jsou omezené, máme širokou škálu materiálů a subdodávek, tedy i možností kde ušetřit. Ale jsou to vlastně nízké částky. Pakliže je dům realizován samovýstavbou a nakupují se materiály s DPH. Kde jsou tedy možnosti úspor bez ztráty kvality? Je to v těch největších položkách hrubé stavby. Tedy v konstrukčním řezivu, tepelných izolacích, konstrukčních deskách, střešní krytině, okna, vnitřní dveře. Jednou z možností jak ušetřit objednávky prací a materiálů na výstavách a veletrzích a využívání reklamních akcí. Kvalitní řezivo má předem definované vlastnosti včetně statických parametrů a vlhkosti. Průmyslové lepení hranoly s obchodním označením KVH, mají definovanou únosnost jako C24, neboli standardní řezivo odpovídající rostlému ostrohrannému řezivu s původním označením SI, mají redukovanou vlhkost na 15±3%. Jsou tvarově stálé, nepodléhají tedy tak výrazným tvarovým a objemovým změnám jako rostlé řezivo. Jedná se o přířezy napojované zubovým spojem do podoby nekonečného vlysu, kráceného standardně na 5 a 13 m délky v různých profilech. Jsou určené do vlhkostní třídy 1 a 2. Jsou velké cenové rozdíly mezi jednotlivými výrobci a dodavateli. Vždy by ale měl mít výrobce k dispozici certifikát a prohlášení o shodě. Cena profilů se podle délky počtu kusů a průřezu pohybuje od 8625,-Kč/m3(Sortim s.r.o.) až po 10405,Kč/m3(ŘEZIVO, DVEŘE s.r.o.)(zdroj:internet). To představuje 44500,-Kč na dům řešený v diplomové práci(25 m3). Samozřejmě velkou roli hraje o doprava a skládání takového materiálu a samozřejmě manipulace. Další významnou možností úspory bez ztráty kvality je tepelná izolace. V naší skladbě je uvažovaná tepelná izolace Orsil Orsik(λ=0,043 [W/m2K]) za ceníkovou cenu 1280 m3. V ceně není doprava a samozřejmě instalace. Naproti tomu ekologický ekvivalent, jakým se foukaná celulóza. Například Climatizer Plus, nebo Isocell CELULÓZA.
(λ=0,037 [W/m2K]) Mají tepelně technické parametry lepší než
kamenné vlny typu Orsil. Díky větší objemové hmotnosti(30-65 kg/m3, dle sklonu aplikace) mají lepší akustický útlum než skelná vata (30/kg/m3). A cena za jejich aplikaci i s prací je u šikmých a vodorovných konstrukcí od 960 do 1080 Kč/m3. U
35
DF
KNDV
svislých konstrukcí se cena pohybuje ~ 1680 Kč/m3. Je to dáno tím sleháváním vláken(vloček) vlastní vahou, na výšku. Se sklonem aplikace tedy výhodnost klesá. Na střešní krytině se velké úspory dosáhnout nedají, pokud chceme kvalitu. Střecha není místo na šetření. Ale i tam může zmínit významný rozdíl 25% mezi produkty skládaných kritin KM Beta a Bramac. Ve prospěch KM bety. Tedy na krytině v našem případě 25.500,- Kč. Velkoplošné krytiny,(Linda, Balex, Borga,…) neberu v úvahu neboť vyžadují podbití a jejich doplňky se na trhu špatně shánějí. To degraduje jejich jinak dobrou cenu(-55% oproti Bramac) a postavení na trhu. Okna a vstupní dveře jsou záležitostí spíše tepelně technickou. V předchozích dvanácti měsících došlo k přiblížení cenových úrovní dvojskel a trojskel. Je tedy na pováženu jestli 10-20% rozdílu není dostatečnou motivací k pořízení trojskel. V tomto případě by nemělo jít o pořizovací hodnotu oken ale čistě o technické parametry. Zajímavé, ale zároveň logické je i to, že čím větší máme okno tím lepší má tepelně technické parametry. například okno s trojsklem v rámu z jehličnatého řeziva 88 mm o ploše do 2,3 m2 má Uw= 1,0 W/m2K. Ale okno s větší plochou než je 2,3 m2 má Uw= 0,9 W/m2K. Toho výsledkem je tedy volba horších menších oken. Ale opakem tohoto procesu jsou pasivní solární zisky, které jsou odvislé od koeficientu využití solárních zisků skla „k“. Rozumným směrem kde spořit se tak jeví optimalizace velikosti a orientace okenních otvorů. To jsou úspory v zakrytých konstrukcích, tedy „neviditelné peníze“. Na čem lidé při stavbě neradi šetří jsou oblasti takzvaných „finišů“ tedy konečných povrchů které budou vidět a reprezentovat naše dílo. Ale právě tato oblast je to co stavby prodražuje, neboť náklady na malby, obklad, sanitární vybavení, podlahy, vestavené skříně a spotřebiče,…, představují 30-50% celkové ceny domu. Náklady na stavbu lze rozdělit na tři kategorie. Konstrukce, profese a subdodávky, dokončovací práce. V poměru přibližně 30/30/30. Poměr se samozřejmě mění podle konkrétní stavby a požadavků investora, není tedy výjimkou situace, kdy dokončovací práce na finálních površích tvoří více než 50% nákladů na stavbu. Zajímavá je také možnost úspor na fasádě. Když investor realizuje stavbu svépomocí a na stěrkovou tenkovrstvou omítku si netroufá. Je možné využít výhod provětrávaných či otevřených fasád. Nevýhodou omítkové fasády je také nutnost konstrukční a zároveň izolační desky. Varianta kdy se izolační deska lepí nebo montuje 36
DF
KNDV
na konstrukční desku je 259,-Kč /m2 izolace Orsil NF 333 60 mm+ konstrukční deska DHF Formline 15 mm 4PD 227,- Kč/m2 = 586,- Kč/m2. A to nepočítáme samotnou omítku, perlinku a stěrky, a kotevní hmoždinky. Naproti tomu například deska Hofatex UD 60 mm má základní ceníkovou cenu 472,- Kč/m2. Omítka, stěrky, kotvení a perlinka jsou shodné. V parametrech je rozdíl hlavně v součiniteli tepelné vodivosti λDHofatex=0,049
[W/mK] a λD-Orsil=0,041 [W/mK], kde je Hofatex o 9 tisícin horší, a i
faktor difúzního odporu je slabší. Přesto je to srovnatelný materiál. Další variantou veskrze ekologickou, je Ekopanel. λD-Ekopanel=0,102 [W/mK], a faktor difúzního odporu je 13,1. Tedy 13x větší než Orsil NF 333 60 mm. Ale jeho základní cena je 336 Kč/m2. Je tedy z těchto materiálů nejlevnější, má ale z těchto třech nejhorší vlastnosti, navíc se vyrábí pouze v tloušťce 60 mm. Vrátíme-li se k provětrávaným fasádám. Existuje ještě varianta vodorovného roštu v jehož mezerách je tepelná izolace. Předpokládejte také izolaci 60 mm Orsil Orsik, mezi latěmi 60/40 mm s odstupem 625 mm(osově). Tady je ceníková cena izolace 93 Kč/m2+cena latí 23 Kč/m2 fasády a protivětrná pojistná hydroizolace Omega fasádní fólie (Isocell) 35 Kč/m2. 151 Kč/m2 je již cena velmi zajímavá a určitě stojí za zvážení využití větraných mezer, navíc součinitel tepelné vodivosti λD-Orsik=0,043 [W/mK]. Je pravda, že je degradován masivními latěmi 60/40 mm λD-dřevo=0,18 [W/mK]. Nicméně latě představují pouze 6,4% z jednoho m2 plochy fasády. Pokud tedy upravím součinitel tepelné vodivosti na základě poměrné plochy pak λD-Orsil+latě=0,052 [W/mK], ačkoliv to není reálná hodnota, protože latě prostě budou působit jako most a izolace bude izolovat. I tak můžeme prohlásit, že se jedná o variantu z tepelně technického hlediska srovnatelnou s kontaktním zateplením s cenovými náklady 26% oproti Orsil NF 333 60 mm. Cituji zde ceníkové ceny od výrobců, které ani zdaleka neodpovídají realitě za které se materiály dají na trhu koupit. Realita je v tomto příznivější neboť konkurence a marže obchodníků jsou takové, že téměř vždy je kupní cena nižší než cena u výrobce.
37
DF
10
KNDV
Optimalizace individuální výstavby Možnosti optimalizace stavebního procesu při individuelní výstavbě. Tedy při
dodávce stavby od firmy, je v podstatě otázkou času. Neboť čas je to za co firma platí. Samozřejmě, důležitá je i otázka materiálových vstupů. Ale pokud firma objedná více materiálu, je možné ho využít na další stavbě. Pokud však doba realizace překročí dohodnutou, nebo řekněme optimální délku. Je pro realizační firmu ztrátová. Součástí optimalizace individuelní výstavby by měla být koordinace mezi oběma složkami. Řešením by do jistí míry měla být prefabrikace, kdy zbytky materiálu není nutné dále převážet a tím odpadá nákladná manipulace. Panelová prefabrikace v tomto směru jasně vede. Ale i realizace na stavbě má své možnosti. Například již v přípravě výroby, dobrém projektu a dobře zpracované montážní dokumentaci. Ale v poslední době se velmi rozšířila možnost nákupu konstrukčního řeziva od firem vlastnící více osové obráběcí centra. Umožňující téměř jakékoliv konstrukční opracování. Řezivo v potřebném množství si tak zajišťuje výrobce a na stavbu dorazí pouze řezivo roztříděné na balíky podle jednotlivých fází výstavby. Již se vlastně nejedná o řezivo, ale o stavebnici kterou je potřeba pouze smontovat. Na takovou montáž tak klesá i nutnost manuální zručnosti a speciálního montážního náčiní. Klesá tím výrazně i čas výstavby hrubé stavby. Z týdnů na dny. I v případě, že stavebnice nemá každý spoj konstrukčně upraven, lze mít konstrukci pokreslenou a očíslovanou tak aby každý kus měl svou pozici. Součástí přípravy by také měli být podrobné a co nejpřesnější výpisy materiálů s předpokládanou rezervou. K přesnosti se ale musí dojít zkušenostmi, neboť každý dům má jiné spotřeby a prořezy. S vlastní zkušenosti mohu říci, že materiál který na jedné stavbě zbývá na další nestačí. V podstatě se jedná, pouze o základní materiály jako je konstrukční řezivo, konstrukční desky, fasádní desky, výplně otvorů a tepelná izolace. Ostatní položky, jako například spojovací materiály, barvy na malování, sádrokartonové desky, vnitřní dveře, jsou běžně k dostání v sortimentu stavebnin. Poslední kapitolou stavby kdy je potřeba být co nepřesnější ve výměrách, jsou finální povrchy, zejména dlažby. Má zkušenost z poslední stavby ukázala, že i při sebelepší vůli za všech zúčastněných stran nemusí být možné dodat na stavbu v požadovaném termínu požadovanou kvalitu například keramických dlažeb dle výběru investora.
38
DF
KNDV
Naproti tomu v případě realizace vlastními silami lze, respektive je nutností, dodávky materiálu zefektivnit tak abychom byli schopni stavbu z vlastních zdrojů financovat. A tím vyvážit nepříznivý dopad daně z přidané hodnoty, vinou které je realizace samovýstavbou řádově o 10% dražší. Člověk sám si dodávky zharmonizuje v čase a materiál si lépe spočítá. Protože sám cítí jak peníze proudí pod rukama.
39
DF
KNDV
11 Technické zhodnocení návrhu 11.1. Architektonická studie Cílem architektonické studie bylo navrhnou dům pro 4-7 osob s respektováním oddělených klidových a provozních zón. Pro rodiče a děti do 10 let obytné přízemí, pro starší členy rodiny obytné podkroví. Od počátku byla předpokládána forma realizace vlastními silami. A součástí požadavků bylo založení nad terénem, jako forma úspor. Celkové náklady na stavu by neměli přesáhnout 4,0 milionu Kč. Skutečné náklady pře realizaci jsou tím odhadnuty na hranici 2,5 milionu Kč. Podle technické vybavenosti. Systém vytápění by měl využívat obnovitelné zdroje jako je solární ohřev TUV, rekuperace vzduchu, teplovodní výměník, případně zemní registr pro letní chlazení. Z hlediska tepelných ztrát se dům měl pohybovat na hranici 0,15 [W/m2].
11.2. Statické působení konstrukce, konstrukční řešení Statické působení konstrukce vychází z principu rámových staveb. Každé podlaží, je řešení jako jedna vrstva rámu. Dřevěná konstrukce stropu na terénem je dostatečně tuhá díky blokům v uložení každého trámu a blokům proti klopení v ½ rozpětí konstrukčních prvků s rozpětím nad 2,5 m. Celkové spolupůsobení stropní desky je tvořeno spodním podbitím konstrukční deskou DHF Formline 15 mm 4PD a horní záklopem konstrukční deskou OSB/3 18 mm 4PD. Obvodové stěny 1np včetně vnitřních příček jsou konstruovány také jako rámy s konstrukční deskou OSB/3 15 mm 4PD. Slouží k přenosu svislých sil od stropní konstrukce a konstrukce krovu do základové konstrukce pod domem přes konstrukci Crawlspace. Nad bočním přístavkem je krov pultové střechy tvořený prostými nosníky, ty jsou zajištěné proti klopení záklopem z desky DHF Formline 15 mm 4PD a spodním podbitím deskou OSB/3 15 mm 4PD. Celá konstrukce je rovněž blokovaná proti klopení v každém uložení a v1/2 rozpětí. V 1np jsou vyčleněny vnitřní stěny které fungují jako zavětrovací konstrukce. Konstrukce stropu nad 1np, je řešena dvěma typy konstrukce. Hlavní konstrukci tvoří vodorovné trámy na horní straně zaklopení OSB/3 18 mm 4PD s blokováním proti klopení v ½ a v uložení trámů. Druhá konstrukce je z pohledových BSH trámů nad obývacím pokojem. První konstrukce stropu je chráněná na spodní straně podhledem 40
DF
KNDV
s požární odolností EI 30. Pohledové trámy musejí splňovat požární odolnost REI 30, tedy i únosnost a požární skladba je řešena jako záklop. Kdy již pouhá vrstva 50 mm prken na stropnicích funguje jako požární záklop. Celá konstrukce stropu je výškově řešena tak, aby mohlo dojít k jejímu stažení konstrukční deskou OSB/3 18 mm 4PD v celé ploše stropu. Nad konstrukční deskou budou realizovány hrubé konstrukční podlahy. Stěny 2np, budou opět tvořit rámy přenášející svislé síly od krovu základových pasů. Konstrukce hlavního krovu je hambalková modernizovaná konstrukce ze subtilních prvků blokovaných proti klopení. Zavětrování je řešeno v úrovni střešních latí ocelovou pásovinou, a na spodní straně krokví bude s ocelovou pásovinou tvořit takzvaný Ondřejův kříž pomocí prkenného zavětrování prvky 24/120 mm. Součástí zavětrování je i hřebenová vaznice, která u hambalkových krovů není obvyklá, vychází z rámového principu a předpokládá svírací efekt mezi protilehlými krokvemi. Není však určena k přenosu
svislých
sil.
V realizacích
v samotných
Spojených
státech
Amerických, je často nahrazována pouhou konstrukční deskou, nebo velmi subtilním profilem tvořící zavětrování v podélním směru.
11.3. Tepelně technické požadavky, akustika Jak bylo psáno v dřívějších kapitolách, pro dům je vytyčeno jedno hlavní pravilo. Tepelné ztráty objektu se budou pohybovat na hranici pasivního domu. Byl kladen velký důraz na nízké provozní náklady, ale zároveň „rozumné“ pořizovací náklady. Tak aby užitná hodnota stavby byla co největší.
11.4. Požárně technické požadavky Jsou dané normativními požadavky na nosné konstrukce. Na stavbu bylo vypracováno Požárně technické řešení firmou ALTO, paní Alenou Bílkovou. Z požárně technické řešení vyplývá, že konstrukce zajišťující stabilitu RD jsou hořlavé DP3. Dřevěná fasáda(modřínové palubky tl. 20 mm ) tvoří částečně požárně otevřenou plochu. Objekt tvoří jeden požární úsek. Obvodové stěny splňují odolnost REI 30 minut a obvodové stěny 2np splňují odolnost REI 15 minut. Krov nemusí vykazovat požární odolnost neboť plocha střechy novostavby je do 200 m2. Podhled konstrukce střechy tvoří sádrokarton 12,5 mm REI 15 minut a střešní krytina je nehořlavá. Střecha tak není
41
DF
KNDV
požárně otevřenou plochou. Vodorovné nosné konstrukce vyhovují odolnosti R30, pohledová konstrukce stropu Vyhovuje REI 45.
42
DF
KNDV
12. Závěrečné zhodnocená návrhu NED a doporučení pro praxi. Zpracování dokumentace bylo úspěšné, stanovené cíle byly naplěny. Vybrali jsme vhodný konstrukční systém, navrhli sendvičovou skladbu obvodových konstrukcí. Zjistilli jsme a posoudili tepelně technické vlastnosti jednotlivých částí obálky domu. Zjistili jsme energetickou náročnost budovy a potvrdili jsme, že dům bude stavěn v kategorii nízkoenergetických domů. Odhalili jsme místa kde by bylo možné hledat úspory a možnosti optimalizace výstavby. Vypracoval jsem dokumentaci pro montáž a výrobu nosné konstrukce. Doporučení pro realizaci mám dvě. První je těsnost první parobrzné vrstvy a samozřejmě i poslední vnější větrotěsné vrstvy. Které mají za úkol zabránit ztrátám infitrací. A pak neporušenost a kvalita provedení tepelnách izolace v konstrukci.
43
DF
KNDV
Zoznam použitej literatúry [1]
SWEIZERISCHE ARBEITSMANTSCHAFT FUR DAS HOLZ: Holzrahmenbau, vydání druhé, 1989
[2]
PŘIBYL, Vít: Absolvenstká práce, Vyšší odborná škola Volyně, 2002
[3]
PŘIBYL, Vít: Bakalářská práce, Technická univerzita Zvolen, Zvolen, 2009
[4]
DOSEDĚL A.a kolektiv.: Čítanka výkresů ve stavebnictví, Praha 2004, Sobotáles, třetí vydání k harmonizovaným ČSN, EN, ISO
[5]
MÁLEK J., HANZALOVÁ L.: Konstrukce pozemních staveb – obor KD, Praha, 1994, vydání druhé
[6]
CONDETI & Co.: Details im Holzbau. 2003, Kastner Verlag
[7]
INSOWIOOL s.r.o.: Podklady pro projektování. 2008. Praha 10.
[8]
ING. KAŇKA Jan,
ING. KULHÁNEK František, CSc.: Stavební
fyzika, 1997, ČVUT Praha [9]
ING. JELÍNEK Lubomír.: Tesařské konstrukce. 2000. VOŠ Volyně.
[10]
ČSN 73 0540
[11]
www.pasivní-rodinné-domy.cz
[12]
www.ekopanely.cz
[13]
www.tzb-info.cz
[14]
www.dre-kon.cz
[15]
www.isocell.at
[16]
www.energetickyporadce.cz
[17]
www.pasivni-rodinne-domy.cz
[18]
www.levnyzivot.cz
[19]
ALTO, ALENA BÍLKOVÁ: POŽÁRNĚ TECHNICKÉ ŘEŠENÍ STAVBY, pro stavební řízení. 01/2011
44
DF
KNDV
Prílohy A – Textová část návrhu konstrukce A1 – Podrobné výsledky vyšetření skladeb a protokol výpočtu s grafickými výstupy A2 – Výpočet tepelných ztrát budovy po místnostech-Výpočet topení A3 – Výpočet tepelných ztrát budovy obálkovou metodou-Energie A4 – Výpočet tepelných ztrát budovy obálkovou metodou-PHVP A5 – Statické posouzení prvků dle EC B – Výkresová část B1 – Studie S00-situace S01-půdorys 1np S02-půdorys 2np S03-pohledy Technická zpráva Studie B2 – Montážní dokumentace VS01-situace VS02-základové pasy VS03-konstrukce Crawlspace VS04-konstrukce 1np VS05-konstrukce stropu VS06-konstrukce 2np VS07-konstrukce krovu-sekundárního VS08-konstrukce krovu hlavního VS09-půdorys střechy VS10-řez C-C VS11-řez A-A, B-B VS12-pohledy
45
DF
KNDV
B2 – Stěny B3 – Profese VODA 1 VODA 2 KANALIZACE 1 KANALIZACE 2 VZT 1 VZT 2 B4 – Detaily VSD01-ULOŽENÍ DOMU-VODOROVNÁ DŘEVĚNÁ FASÁDA VSD02-PARAPETU OKNA V KAMENNÉM OBKLADU VSD03-ULOŽENÍ DOMU-SVISLÁ DŘEVĚNÁ FASÁDA VSD04-ULOŽENÍ POHLEDOVÝCH FOŠEN NAD STROPEM 1NP VSD05-OKENNÍ ŠPALETA V DŘEVĚNÉM OBKLADU VSD06-PARAPET OKNA V DŘEVĚNÉ FASÁDĚ VSD07-PRÁH VSTUPNÍCH DVEŘÍ VSD08-PRÁH BALKÓNOVÝCH DVEŘÍ VSD09-NADPRAŽÍ OKNA S ŽALUZIÍ V DŘEVĚNÉ FASÁDĚ VSD10-NMADPRAŽÍ OKNA V DŘEVĚNÉ FASÁDĚ VSD11-ULOŽENÍ DOMU-KAMENNÁ FASÁDA VSD12-OKENNÍ ŠPALETA V KAMENNÉM OBKLADU VSD13-SPOJOVÁNÍ A NAPOJOVÁNÍ VODOROVNÝCH PRVKŮ VSD14-PŘESAH STŘECHY NA ŠTÍTU VSD15-ULOŽENÍ KROKVÍ VSD16-HŘEBENE SEDLOVÉ STŘECHY VSD17-ULOŽENÍ STROPU VSD18-ULOŽENÉ PERGOLY U DOMU VSD19-NASTAVENÍ HŘEBENOVÉ VAZNICE
46
DF
KNDV
VSD20-OKAP SEDLOVÉ STŘECHY VSD21-NADPRAŽÍ OKNA V KAMENNÉ FASÁDĚ VSD22-ROH DŘEVĚNÉ FASÁDY VSD23-OKAP PULTOVÉ STŘECHY VSD24-HŘEBEN PULTOVÉ STŘECHY C- CD médium diplomová práca v elektronickej podobe, prílohy v elektronickej podobe.
47
