Stavby pro 21. století
Motto: "Není tak důležité, z jakého materiálu stavíte, ale s jakou koncepcí stavíte."
Citlivou otázku bytové situace dnes řeší plno lidí. Jedni to řeší vlastní stavbou, druzí odkoupením bytu nebo rodinného domu. Každý nový stavebník nebo nový majitel hledá odpověď na otázku: "Jak je důležitý použitý stavební materiál pro vlastní stavbu a pro následný provoz?" "Jaká výstavba je nejlevnější?" "Jaké vytápění je nejlepší a nejlevnější?" "Jaká okna jsou lepší?" "Jaká střešní krytina je lepší?" "Jaká fasáda je vhodnější?" atd...
V současné výstavbě rodinných a bytových domů je nejpoužívanější systém z cihelných nebo porobetonových tvárnic (od tl. 30 do 49 cm) a někdy s následnou izolací polystyrénem nebo minerální vatou. Při dodržení tohoto nejrozšířenějšího způsobu výstavby i přes neustálé zesilování tepelné izolace nám však vynaložené náklady nepřináší požadované úspory a ještě nám prodlužují návratnost vložených investic z důvodu zdražení stavby. Tento způsob výstavby, který zesiluje tloušťku stěny, ekonomicky nevyhovuje neustále se zvyšujícím cenám energií, které můžeme do budoucna očekávat.
Z hlediska sociálně-ekonomického si můžeme zformulovat svoje základní požadavky na správnou výstavbu ve dvou bodech:
- Vytvoření domu - bytové jednotky s minimálním vlivem vnějšího prostředí a s co nejnižšími náklady na pořízení
- Zajištění vnitřního prostředí nejnižšími náklady na vytápění a výměnu vzduchu podle požadavků zdravého bydlení
S tím budou souhlasit zajisté i lidé, kteří nerozumí vůbec stavbě a ani neznají žádnou koncepci výstavby. Vytvoření vnitřního prostředí domu minimálně ovlivňovaného vnějšími podmínkami je spojeno s optimálním izolačním komplexem, minimalizací ztrát okny, minimalizací nákladů na vytápění a ventilaci. Tyto nároky na levnější provoz s sebou přinášejí změnu přístupu k výstavbě a obrací naši pozornost na nízkoenergetické (NED) případně na pasivní domy (PD). Bez změny koncepce nemůže dojít k zásadnímu obratu v cenách výstavby a ve snížení nákladů na provoz. Tyto dvě zásady pro výstavbu korespondují s požadavky stanovenými normou ČSN i EU a se zákonem č. 406/2000 Sb. "O hospodaření energií". Pro energetickou náročnost nízkoenergetických domů jsou charakteristické tyto podmínky:
- S pomocí izolace vnitřního prostředí domu se celoroční spotřeba energie na vytápění bude pohybovat od +/- 0 do 50 kWh.m-2.
- Řízená ventilace s účinnou rekuperací by měla recyklovat alespoň 80% z vloženého tepla zpět, při možnosti výměny až 60 % objemu vzduchu uvnitř domu.
Parametry pro výstavbu musí splňovat ekonomické a i ekologické požadavky, přičemž je nutné stanovit měřítko důležitosti mezi cenou stavebního materiálu a koncepcí výstavby. Nízkoenergetické stavby můžeme totiž stavět ze všech dosud známých stavebních materiálů. Základní parametr porovnání hodnoty stavebního materiálu společně s vývojem cen energií a nejlepšího cenového efektu pro nízkoenergetický dům je vložen do hodnoty celkových energetických nákladů na stavbu domu a jeho využití. Limitujícím faktorem ekonomické vhodnosti jsou hodnoty, při kterých použitý stavební materiál dosáhne doporučené hodnoty:
- pro obvodové stěny (R tepelný odpor co nejblíže k úrovni 5 m2.K/W)
- pro okna (U součinitel prostupu tepla 0,8 W/m2.K)
- pro tepelný zdroj (Q výkon kW dle tepelných ztrát budovy)
- pro rekuperační jednotku (M účinnost rekuperace až 80 %)
- pro ventilační jednotku (O budovy až 60 % objemu vzduchu budovy)
Obecně by totiž cena za výstavbu (mimo konstrukce) a návratnost vložených prostředků (na vybavení domu) neměla přesáhnout dvacet let životnosti stavby, protože po této době přichází nutnost objekt nově zrekonstruovat.
Vím, že tímto článkem vyvolám řadu dalších otázek a odborných polemik. Společnými silami se dopracujeme k společnému cíli - jednoduchým zásadám pro stavbu, které budou mít nejlepší poměr nákladů k výstavbě a provozu budovy. Všichni stále hledáme levnější stavební materiály a řešíme ekonomicky přijatelné náklady pro provoz.
Vybíráme si vhodný stavební materiál
Zásady procentuálního poměru zastoupení použitých materiálů a výrobků pro stavbu nám určují důležitost jednotlivých konstrukčních prvků od obvodového pláště budovy s největší plochou po střešní plášť, okna, dveře a podlahy.
Všichni výrobci nám povinně deklarují technické vlastnosti a vytvářejí technologické postupy pro svůj stavební materiál. Porovnání hodnot technických vlastností jednotlivých materiálů lze provést jednoduchým způsobem zjištěním z technických listů. Horší je to s porovnáním vzájemných fyzikálních vlastností, protože jednotlivě jsou hodnoty definovány za specifických (ideálních) podmínek stanovených výrobcem.
Někdo tradičně trvá na klasickém páleném cihelném materiálu, někdo si vybere pórobeton, někdo chce stavět z betonu a jiný se zhlédl v dřevostavbách nebo jiných použitelných materiálech. Z technických dat udávaných výrobci však ani jeden z vyráběných konstrukčních materiálů v současnosti nesplňuje samostatně takto přísnou hranici pro tepelný odpor. Jedinou cestou je spojení materiálů do systému sendvičové stěny konstrukčního materiálu a izolantu.
V případě, že bychom chtěli dodržet jednoplášťovou konstrukci při požadavku na nízkoenergetickou stavbu, museli bychom zesílit stěnu minimálně na 60 cm a více. Spojení některých materiálů do sendvičové stěny není podle některých výrobců vhodné a jejich materiál podle ČSN minimální povolenou tepelnou normu splňuje. Navýšením hmotnosti a tloušťky stavebního materiálu se nám prodražuje doprava i manipulace a celkové náklady stavby nás nutí ke změně koncepce výstavby.
Současná stavební koncepce vychází také ze sendvičové konstrukce stěny, ale za nejdůležitější pokládá konstrukční materiál, který se snaží svojí masou nahrazovat izolant. Přitom předimenzování tloušťky stavebního materiálu vede jen k větším energetickým nákladům na výrobu a ke zdražování staveb. Izolant v této koncepci hraje jen vedlejší doplňkovou roli i přes svůj neopominutelný poměr mezi cenou a sílou izolace. Je nutné si také uvědomit, že zesilováním stěnových konstrukcí dochází i ke zvětšování staveb při stejném vnitřním prostoru, což jde na úkor zabírání stavebního pozemku, který je v některých lokalitách velmi drahý. Celkově tak dochází ke zbytečnému zdražení stavby.
Proto v nové koncepci výstavby přebírá hlavní roli lehký a levný izolant a vedlejší je použitý konstrukční nosný materiál. Nejblíže ke splnění nizkoenergetické koncepce s pevnou obalovou konstrukcí mají tenkostěnné pevné konstrukční materiály. Tyto konstrukční materiály se bez izolace neobejdou a přitom díky přidané izolaci (Kč/m3) mají celkově lepší tepelné vlastnosti a lépe dosahují požadovaného tepelného odporu. Používané sendvičové konstrukce nízkoenergetických domů lze rozdělit na lehké a těžké konstrukce. V obou případech je možné použít jako izolaci minerální vatu nebo polystyren. Kompaktnost stavby společně s minimalizací ztrát je na projektovém řešení a je v přímé spojitosti jen s vyzrálostí a zkušeností projektantů a stavitelů. Stavební systémy z různých stavebních materiálů musí splňovat srovnatelné technické požadavky tak, abychom z nich mohli jednotně navrhovat jednoduché ale i složité vícepodlažní nízkoenergetické stavby. Rozhodně nám výstavba z lehčích konstrukčních materiálů zlevní a zkrátí dobu výstavby a zvětší podíl levnějších izolantů, které sníží následné provozní náklady.
Jednotlivé konstrukce a systémy nízkoenergetické výstavby se tak od sebe liší svojí užitnou hodnotou. Například lehké sendvičové dřevostavby, které řadíme také k nízkoenergetickém stavbám, jsou podle prvotních představ přijaté jako vhodnější pro přízemní stavby, přitom při použití lepených hranolů a skořepinové výstavby ze dřeva nám umožní postavit i několikapatrové domy. Výstavba z konstrukčně pevnějších materiálů, např. z cihelného zdiva (tl. do 240 mm), betonových skořepin, ocelových skeletů je tu spojena s jednodušší statikou konstrukce a vyšší nosností. Jejich výroba však spotřebovává oproti dřevěné konstrukci více energie. Tyto domy jsou odolnější a jejich životnost je podstatně vyšší. Celkově je výstavba nízkoenergetických domů ze sendvičových konstrukcí levnější, rychlejší a méně energeticky náročná, než je současný způsob výstavby.
Vybíráme si jak správně řešit koncepci izolace
Dokonale izolovaný prostor můžeme vytvořit za podmínek, že máme kompaktní a pevnou konstrukci, kterou můžeme dostatečně vnitřně izolovat. Izolační materiály mají, stejně jako konstrukční, různé vlastnosti, a proto také mohou být různě použity. Nejideálnější vlastnosti by mělo pěnové sklo, ale to však není běžně k dispozici. Nejrozšířenějšími izolanty jsou polystyren a minerální vata. Z těchto materiálů má vyšší difúzní odpor pro vodní páru polystyren, který má oproti minerální vatě dvě výhody. Nižší ceny a stabilnější tvar. Nízkoenergetické stavby jsou velmi vnímavé pro vlhkost uvnitř sendvičové konstrukce a tepelné ztráty jsou na ní v přímé závislosti, protože "co je mokré, to rychleji vede teplo". Každá sendvičová stěna má jiné vlastnosti a jejich srovnání je složité. Jenom vysoké izolační schopnosti nejsou měřítkem pro ekonomický přínos. Některé domy i s použitím silné izolace (až 350 mm) neopodstatní svoji návratnost za 80 let.
Měřítkem jsou zde opět technické parametry izolantu (R doporučený), zákony termodynamiky a složitost technologických kroků při samotné výstavbě spojené s cenou izolačního komplexu. Tloušťka použité izolace odpovídá nejvhodnějším technickým parametrům a momentálnímu poměru ceny pořízení a ceny ztracené energie. Síla izolantu bude v budoucnosti růst s potřebou výstavby nízkoenergetických domů až po domy pasivní. Pro jednoduchost projekčního řešení se dnes nejvíce používá izolace a zateplení z vnější strany polystyrénem. To s sebou nese řadu problémů, jak s narůstáním vlhkosti uvnitř konstrukce, tak tloušťkou předřazené konstrukční vrstvy zdiva. Problémy jsou také s řešením některých tepelných mostů, jako je např. detail uchycení balkonů či tepelná izolace stěn ve styku se základy. Ve větší míře je tvrzeno, že vnitřní zateplení je nevhodné. Ano, do stávajícího systému výstavby nezapadá z řady důvodů a všichni zastánci neekonomické výstavby tyto důvody neustále opakují. Vnitřní zateplení se vyznačuje lepší izolační účinností vnitřního prostředí a díky dilatační schopnosti vnějšího pevného obalu nemají vnější extrémy takový vliv. Již teď vidím, jak většina klasiků vyskakuje a argumentuje: "Jak budete vytápět a co bude dělat kondenzace vody uvnitř stavby?" nebo "Kde máte nutnou akumulaci tepla?"
Já tvrdím: " Nízkoenergetickou stavbou s dodržením obou základních principů to máme všechno vyřešeno".
Víme, jak správně řídit mikroklima budov?
Vytápění a kondenzaci vodní páry uvnitř budovy vyřeší rekuperační jednotka s přívodem vzduchu přes zemní registr. Rekuperační jednotka je nejjednodušší energetickou recyklační jednotkou, sestavenou z výměníku tepla, ventilátoru na přívodu vzduchu do domu a na odvodu z domu. Pracuje na principu předávání tepla do výměníku z odcházejícího vzduchu a nahřívání vzduchu přicházejícího do domu. Zemní registr je jednoduché zařízení, které nám v zimě vstupující vzduch předehřeje až o cca 10 °C a v létě nám ho zas ochladí taktéž až o cca 10 °C. Tím získáme i to, co si zatím mnozí neuvědomují, ale co bude nutné velmi brzy řešit, a sice levné chlazení v letním období.
Řízení mikroklimatu uvnitř domu a výměna vzduchu nutného pro zdraví jsou společně řízeny automatikou. Do systému nasávání vzduchu z vnějšího prostředí můžeme vestavět pylové a prachové filtry a vytvoříme tak vhodné podmínky pro alergiky. Pouze jednotlivé místnosti s potřebou vyšší teploty, např. koupelna, dětský pokoj, jsou dotápěny jednotlivě. Systém samotné rekuperační jednotky nám nemůže zajistit vlastní vytápění domu, ale není nic jednoduššího než za výměník do vstupu čerstvého vzduchu zařadit ohřívací jednotku. Můžeme se bavit o tom, jak získáme potřebné akumulační teplo a přesunujme ho do doby, kdy ho budeme doopravdy potřebovat.
Ideální nízkoenergetický levný dům
Ideální dům postavený na základě poznatků o materiálech, technologiích a ekonomice výstavby je koncepčně řešen takto:
1. Obvodová konstrukce:
|
|
|
|