Difuzně otevřené skladby pasivních dřevostaveb a jejich kontrola nejen Bloowerdoor testem
Vývoj provedení difuzně otevřených skladeb je ovlivněn dostupností určitých materiálů na trhu stavebních hmot; je podmíněn také zvládáním technologických postupů i překonáváním zažitých stereotypů.
1. Návrh difuzně otevřených skladeb v dřevostavbách
Vývoj provedení difuzně otevřených skladeb je ovlivněn dostupností určitých materiálů na trhu stavebních hmot; je podmíněn také zvládáním technologických postupů i překonáváním zažitých stereotypů.
1.1. Konstrukce
Začátky jsou spojené s osvojením logiky asi nejrozšířenějšího typu fošinkové konstrukce britského původu, vymyšlené původně pro rychlou výstavbu v koloniích britského společenství. Konstrukce spolu s OSB deskami tvoří vylehčenou racionální statickou strukturu, jež by měla být i levná.
Na stavbách (Kroclov, Březí, Kosoř, Kostomlaty a Hradčany 1 a ve Zlatníkách) se na první pohled fošinkové konstrukce od sebe příliš nelišily. Typ konstrukce byl vymyšlen tak, aby mohli dát dům dohromady dva lidé během několika málo dnů, bez těžké mechanizace, jen s pomocí zařezávací pily a plechových spojek s hřebíky. V Kroclově to bylo hotové za 2 a 1/2 týdne, za 140 tisíc korun za práci bez materiálu. Chce to jen zaučené a rychle mechanicky pracující tesaře (v tomto případě to byli tři a pomocník), kteří mají automatizované dovednosti a nad prací příliš nespekulují. A to je v Čechách velký problém. V Březí už to trvalo přes dva měsíce s celou řadou problémů a přirozeně s jinou cenou. Alternativou je pak opačný přístup - výroba konstrukce na strojích řízených počítačem s přesností na milimetry, jak to bylo u Hradčan a Kostomlat. V případě Kosoře z konstrukce odpadla potřeba většiny ocelových spojovacích prvků, neboť stroj umí vyrobit i čepy, dlaby a rybinové spoje. V hale připravená stavebnice konstrukce z přesných profilů již není levná, ale na stavbě je rychlá a přesná, což se projevuje v nižší pracnosti návazných prací.
Obr. 1. Detail osazení okna v Kroclově s postupným navyšováním tloušťky
tepelné izolace na vnější i vnitřní straně.
(po kliknutí se obrázek zvětší)
A náš problém je dnes v tom, že u této původní úsporné konstrukce se s izolacemi nepočítalo, nebo minimálně. My dnes naopak řešíme, jak konstrukci pasivních domů nejsnáze upravit pro tloušťku izolace nejlépe 300-350 mm a bez tepelných mostů.
U Kroclova začala realizace RD na úrovni nízkoenergetického standardu (izolace 180 mm nosný profil 180x40) a teprve průběžně byla původně fošinková konstrukce opláštěná OSB deskami. Ale až během výstavby byla izolace zesílena mezi dvěma vrstvami latí vodorovně a diagonálně na vnějším obvodu a jednou vrstvou vodorovných latí na vnitřní straně. Izolace je tak rozdělena na vnitřní část před parobrzdnou vrstvou a za ní a jsou prakticky eliminovány všechny tepelné mosty.
U dalších realizací prostor na izolaci vymezují konzolky z OSB desek mezi nosnou konstrukcí a fasádním roštem (Březí, Hradčany 1, a Kostomlaty, Kosoř), což je náročnější na přesnost a pracnost.
(po kliknutí se obrázek zvětší) |
(po kliknutí se obrázek zvětší) |
Obr. 4. Detail difuzně otevřené skladby s "íčkovými" nebo fošinkovými nosníky a izolací ve třech rovinách bez tepelných mostů
Elegantní řešení je použití dřevěných I nosníků na konstrukci, které se dají vyrobit v rozměru tloušťky potřebné izolace, případně izolaci uzavírají do samostatně oddělených komor. Do extrému vylehčená konstrukce je ale náročnější na styčníky spojů.
Na projektovaných stavbách pozoruji souboj těchto dvou řešení s nosníky a s fošinkami. Osvědčila se instalační mezera před parobrzdou 50 až 80 mm hluboká, kam se "schová" většina instalací. Prostor mezi instalacemi vyplní izolace, nejsnáze stříkaná celulóza, která přeruší tepelné mosty z vnitřní strany obvodové stěny. To, zda použít I nosníky nebo fošinkovou konstrukci, je do značné míry ovlivněno dovednostmi dostupného dodavatele v místě realizace a nabízenou cenou hrubé stavby. Pokud vítězí přesná fošinková konstrukce, navracíme se k řešení zesilování izolace přidáváním dvojitého laťového roštu na vnější straně, tak jak tomu bylo u stavby v Kroclově.
U některých investorů se při pohledu na moderní dřevostavbu objevuje lítost nad tím, že dřevo není vizuálně přítomné a mizí v obvodovém plášti. V Tehově je z těchto důvodů konstrukce přesunuta do interiéru před OSB desku.
U stavby Hradčany 2 byla "minimalizace ekologické stopy" tou hlavní prioritou, spolu s touhou nechat maximálně působit kouzlo přírodních materiálů. Nosnou kostru tady tvoří klády z nehraněné kulatiny, které se prolínají se stěnami z balíků. Kouzlo stavby je v tom, že ji nerealizuje anonymní řada tupě školených řemeslníků, ale konkrétní lidé vytvářející společenství se svými pocity a emocemi, které vkládají do konečného díla. Tak trochu to navazuje na tradice stavění, kdy si pomáhali lidé z celé vesnice, dnes však z té globální. Je to možná i reakce na sílící neosobnost a uniformitu vrcholící v architektuře v minimalistických "čistých" a tedy neosobních formách. Nicméně, ani přírodní stavby nejsou pro každého, ale cesty k pasivnímu standardu jsou různobarevné.
1.2. Izolační materiály
V začátcích jsme používali minerální vatu (Kroclov, Nenačovice, Březí), která je nejméně problematická s ohledem na požární bezpečnost a dostupnost, ale je "zranitelnější", pokud dojde k poruše konstrukce a ke kondenzaci vodních par ve skladbě. Tento problém je výrazně vyšší v našem klimatickém pásmu oproti třeba Francii nebo Velké Británii, neboť teploty v těchto zemích klesají v zimě pod -5 °C jen výjimečně a na kratší dobu.
Alternativou rohoží z minerální vlny mohou být rohože z dřevité vlny, konopí, lnu nebo v omezené míře ovčí vlny, případně jejich kombinací s různou mírou příměsí dřevního odpadu se zachováním tepelněizolačních vlastností. Tyto variace s buněčnými strukturami umějí pracovat s kondenzující vlhkostí a proto dělají bezpečné difuzně otevřené skladby.
Nevýhodou všech vrstvených izolací je jejich pracnost spojená s potřebou pečlivého kladení jednotlivých vrstev na sebe, aby se spáry překrývaly a aby nevznikaly nehomogenní vrstvy s dutinami. Vše příliš závisí na pečlivosti, motivaci a důsledné kontrole technologické kázně.
Tento způsob aplikace lze nahradit foukanou izolací do vymezených komor. K tomu je nejčastěji používána mineralizovaná celulóza (Hradčany 1, Kosoř a Zlatníky), i když foukáním lze aplikovat i minerální vlákna, kde je ale nepříliš sympatická příměs formaldehydových lepidel. Foukání je aplikace rychlá a spolehlivá, pokud jsou dodrženy technologické postupy. Jednou z podmínek u svislých konstrukcí je dosažení potřebné hustoty 60 až 65 kg/m3, aby nedocházelo k sesedání. Výhodou této technologie je, že celou aplikaci izolace na správně připravené stavbě u RD lze provést během jednoho až dvou dnů. Předpokladem úspěchu je fotografické dokumentování oddělených komor před zaklopením fasádní vrstvou a následná revize termovizní kamerou, která dokáže spolehlivě odhalit místa, kde nebyla technologie dodržena. V Kosoři, přestože byla aplikace velmi pečlivá, se našla jedna opomenutá komora. Revize termovizní kamerou se ale vyplatí i u všech ostatních izolačních materiálů, protože chyby v izolaci je třeba odstranit včas, nikoli až se začnou projevovat za provozu, takové odstraňování vad je vždy nákladné.
Obr.7. Oddělování komor v konstrukci před foukáním izolace na požadovanou hustotu Obr.8.
Samostatnou kapitolou je použití slámových balíků. Není to zatím materiál použitelný univerzálně, neboť ji nelze koupit v žádném velkoskladu s izolacemi, jako třeba v Rakousku. Je ji třeba zajistit individuálně u konkrétního zemědělce, ale nemusí se podařit včas a za příznivého počasí se správnou hustotou nejlépe 90 kg/m3 (kdy je optimální λ 0,040-0,045 (W/mK). Pro některé investory je přitažlivá především proto, že její použití má nejmenší ekologickou stopu ve všech fázích života stavby.
Na závěr je třeba připomenout, proč narůstá obliba izolačních materiálů na bázi živých buněčných struktur. Je to především hledisko bezpečnosti. Pokud dojde z nějakých důvodů k poruše v konstrukci stavby, a ta je následně ohrožená kondenzací vodních par, reaguje buněčná struktura na rozdíly ve vlhkosti tak, že ji rozvádí (dekoncentruje). Rychlejší pohyb par k difuzně otevřenému vnějšímu povrchu snižuje rizika škod vlivem kondenzace.
1.3. Parotěsná a plynotěsná vrstva
Klíčové pro pasivní dům je dostat pod kontrolu řízené větrání. To představuje vytvoření těsné stavby s parametry prověřenými Blowerdoor testem těsnosti na hodnoty 0,6 h-1 a méně pro PD a alespoň na hodnoty 1,0 h-1 u NED.
U námi navrhovaných staveb s difuzně otevřeným vnějším povrchem je použita na opláštění konstrukce z vnitřní strany (nebo blíže vnitřní straně) OSB deska jako konstrukční zavětrovací prvek, který ale zároveň po dotěsnění spár parotěsným tmelem a parotěsnými páskami plní funkci parobrzdy. Pro zdárný průběh dokončení stavby PD v požadované kvalitě je důležité naplánovat test těsnosti v pravou chvíli. To znamená organizovat stavbu k celkovému opláštění parotěsnou vrstvou včetně osazením výplní otvorů, prostupy opláštěním (voda, kanalizace, elektro, VZT, světlovody, komín atp.) vše dotěsněné parotěsným tmelem páskami a těsnicími tvarovkami. A to je ta správná chvíle k provedení testu, než se začnou rozvíjet dokončovací práce. To, že takto navržené konstrukce plní tyto nároky, prokázaly provedené testy v Březí (0,61 h-1), kde hodnota byla ještě těsná a problém byl nalezen u komínových dvířek (dořešeno přelepením hliníkovou páskou, kterou je třeba vždy po revizi obnovit). V Kostomlatech (dosažená hodnota 0,31 h-1)v Kosoři (dosažená hodnota 0,21 h-1), kdy vnitřní povrch byl ještě vylepšen latexovým nátěrem.
Ve Zlatníkách byl na parobrzdnou vrstvu použit jiný materiál, než OSB deska. Byla jím deska Tetra K od slovenského výrobce vyrobená recyklací roztrhaných částí tetrapakových obalů. Výsledná dosažená hodnota testu 0,17 h-1. Výhoda této konstrukční desky je, že k její výrobě není třeba žádného lepidla. Bez lepidla to je možné proto, že nahřátím dojde k natavení tenké polyetylenové vrstvy na povrchu papírových částí a následné slisování vytvoří kompaktní a neprodyšný materiál.
V Hradčanech 2 plní funkci parobrzdy a plynotěsné vrstvy silná (tl. 80-120 mm) hliněná omítka s jutovou výztuží aplikovaná přímo na slámovou stěnu a přecházející na strop střechy i na podlahu. Proto bylo třeba omítat i části konstrukčních uzlů konstrukce z nehraněných kuláčů, aby nebyla narušena souvislost této vrstvy, která buď pohltí konstrukci, nebo ji obtéká na odvrácené straně v izolaci.
Obr. 6. Detail difuzně otevřené skladby s izolací ve třech rovinách a fasádní folií vně
a plynotěsnící vrstvou z Tetra K desek z recyklovaných tetrapakových obalů (Zlatníky)
(po kliknutí se obrázek zvětší)
1.4. Vnější povrch fasády
Vlastnosti vnějšího povrchu rozhodují, zda bude skladba opravdu difuzně otevřená s co nejlepší schopností nehromadit kondenzované vodní páry a zároveň bude chránit proti větru, který při extrémním proudění může výrazně snížit účinnost izolace. Jde o vybalancování protichůdných tendencí, kde záleží i na tom, jakého charakteru vnějšího povrchu se má dosáhnout.
Nejčastěji bývá požadavkem fasáda s omítkovým povrchem, kde byl dostupný a spolehlivý heraklitový záklop (Kroclov, Hradčany 1, Březí, Tehov). Pod ním je třeba uzavřít izolaci závětrnou kontaktní textilní fólií. Fólii je třeba také důkladně slepit ve spojích a vyztužit fasádu diagonálním řídkým prkenným pobitím, kde vzniká i odvětraná mezera. Pokud je heraklit dobře slepen PUR lepidlem, neměly by vznikat praskliny na omítce. Jistější je použit výztuž do omítky (rabicové pletivo nebo skelná síťka). Od omítky se očekává poréznost, pružnost i trvanlivost. Pro tyto požadavky se osvědčilo do omítky pojivo vápenný hydrát (Unimalt nebo Multibat), které v sobě propojuje ty lepší vlastnosti vápenných porézních i pevných cementových pevných pojiv i rychlost vyzrávání. Povrch omítky lze pojmout klasicky hladce, nebo měkce rustikálně v celé řadě variací.
Během posledních let se objevil staronový materiál - dřevovláknité desky (dále DVD)– obdoba známého materiálu Hobra. Tento materiál umožňuje zjednodušit skladby povrchu, neboť aplikací jednoho prvku splní funkci ztuženého záklopu závětrné vrstvy a izolace s difuzně propustným povrchem, čímž dochází k vyrušení všech tepelných mostů v konstrukci souvislou izolační vrstvou celého vnějším povrchu. Zároveň plní závětrnou funkci a je podkladem pro certifikovaný omítkový systém s výztuží tl. 10 mm. Nic nebrání tomu, aby byla podkladem i obklady s větranou mezerou, ale také může být podkladem pod HiTech fasádní fólii (Zlatníky).
1.5. Stabilita vnitřního prostředí a povrch opláštění interiéru
Dřevostavba má jednu nevýhodu v rovině psychologického vnímání – má pověst nesolidní stavby. Bydlení v lehkém skeletu opláštěném sádrokartonem je v naší kotlině spojené s pobytem na chatě, s vestavbou do podkroví s horší akustikou prostředí. Tento problém je ale technicky snadno řešitelný. Jde o to, dostat do domu více masivní hmoty a dodržet (jako v každé jiné stavbě) odstranění hlukových mostů, které se mezi místnostmi nesmí přenášet více, než je přípustné.
Od prvního návrhu dřevostaby v Kroclově jsem hledal možnosti, jak sádrokarton použít pouze tam, kde je to výhodné. To znamená hlavně u instalačních příček a podhledu stropů nebo u staveb využívaných časově omezeně – prostě tam, kde je tepelná setrvačnost nežádoucí. Takto tomu bylo třeba u společenského sálu společnosti Country Life v Nenačovicích, kde přesahy střech a přiměřená velikost oken nedělájí problémy s přehříváním v letním období, přestože je zde pouze SDK.
První možností, kam nejsnáze vnést hmotu do dřevostavby, jsou vnitřní příčky a podlahy. I v dřevostavbě mohou být zděné příčky (vápenopískové, pálené nebo nepálené cihly), osvědčil se i pěticentimetrový povrch podlahy pod finální povrchem. Další hmota do domu se nabízí na vnitřním povrchu obvodového pláště. Po úvahách o přizdívkách, které jsou také možné (v Rakousku na to existují i speciální tvárnice), zvítězila hliněná omítka o síle 30 až 70 mm na laťovém roštu nebo rákosovém pletivu. V konečné fázi se nanáší hliněný štuk, který může být probarvený podle zvolené barvy jílu a štukového písku.
Bylo by jistě možné použít i vápenné omítky, ale hliněné jsou svojí pružností optimální do poněkud měkčích dřevostaveb, nehledě na jejich dlouhodobě trvalou recyklovatelnost. Hmota hliněných omítek stačí vždy jen znovu namočit.
Dříve takovou omítku uměli namíchat z místního materiálu v každé vesnici, chce to jen praktickou znalost a zkušenosti, zdali do místního materiálu je třeba přimíchat více písku nebo jílové složky. Pokud chybí odvaha k experimentům, je jednodušší objednat jílový základ s vyzkoušenou recepturou, který je běžně dostupný.
Těmito opatřeními se dřevostavba doplní o hmotu v podlahách, příčkách a omítkách na vnitřní straně obvodové stěny, nebo jejich kombinací, a jsou vytvořeny vlastnosti stavby zděné i akusticky, s minimální tloušťkou stěny, která pro příjemnou pohodu nepotřebuje žádné klimatizační zařízení ani v tropických letních dnech, pokud návrh domu nezapomene na přiměřené velikosti oken či řeší jejich zastínění.
1.6. Čemu se u dřevostaveb raději vyhnout
Mám obavu, že v budoucnu bude dřevostavbám dělat špatnou pověst konstrukce, která se bohužel dost rozšířila. Lze lze ji přirovnat spíše k časované destrukci, než k použitelnému systému. Konstrukce má vnější opláštění OSB deskami na fošinkovém skeletu a k tomu ještě přidanou izolaci polystyrénem. Je otázkou, co asi udělá kondenzovaná vlhkost v izolaci, pokud je z vnější strany fasáda omezeně prodyšná. Funkci parobrzdy zde teoreticky přebírá vnitřní parotěsná fólie, která vyžaduje extrémně pečlivé provedení lepených spojů a nepoškození při provádění stavby, instalací i během provozu domu, zvláště pokud fólie může být i těsně pod sádrokartonem. Je vysoce nepravděpodobné, že všichni obyvatelé budou poučeni o chování v takové stavbě, kde pouhé pověšení obrázku na stěnu (zavrtání hmoždinky do vnitřního pláště skrz zranitelnou fólii) může porušit plyno a parotěsnou vrstvu a spustit kondenzaci vlhkosti v izolaci, která nemá šanci ji dostatečně rychle opustit.
Potřeba dodržování extrémních požadavků na provádění předepsaných technologických postupů není v souladu s realitou na běžných stavbách. Realita je taková, že v polovině aplikací je fólie sice položena, ale nikoli pospojována, natož napojena na případné další konstrukce tak, aby vytvořila skutečnou souvislou plynotěsnou vrstvu.
Tato praxe se však netýká domů pasivních, kde by test těsnosti měl být podmínkou. Kombinace kontroly termovizní a testu těsnosti umožňuje prověřit včas vlastnosti staveb, aby odpovídaly projektovaným požadavkům.
1.7. Diagnostika v průběhu stavby
Testy vzduchotěsnosti a termovizní prověrky jsou nutnou (i když ne dostačující) podmínkou pro úspěšnou realizaci energeticky úsporného domu v jakékoli úrovni, pasivního zvlášť. Úspěšností v těchto testech je také (mimo jiné) jistou zárukou obecné kvality stavby a předpokladu její vysoké trvanlivosti. Ostatními, obecně známými důvody nutnosti vysoké vzduchotěsnosti zůstávají: minimalizace energetických ztrát nekontrolovanou výměnou vzduchu, účinnost rekuperačních výměníků vzduchotechnických jednotek a zamezení transportu vzdušné vlhkosti do roviny izotermy rosného bodu v konstrukci budovy.
Způsob provedení tzv. hlavní vzduchotěsnicí vrstvy (HVV) je závislý na konstrukci hlavní, i když se mnohé způsoby mohou úspěšně prolínat.
U staveb zděných je HVV zpravidla omítka interiéru. Tato ale musí být provedena celistvě i v místech, kde obvykle omítka není nutná: pod úrovní podlah, nad SDK podhledy. Častými poruchami jsou průvrty elektrovýbavy do svislých (nelepených) spár zdiva, parapety s otevřenými svislými spárami a neutěsnitelné průchody voštinového zdiva např. svazky kabelů.
U dřevostaveb – a podotýkám, že i mnohá zděná stavba je ve střešní konstrukci dřevostavbou – je HVV často PE folie nebo deskový záklop se sdruženou konstrukční funkcí. PE folie je užita buď jako prostá, volně zavěšená (sponkovaná) na interiérové straně roštu, nesoucího izolaci před instalační mezerou a SDK. Tento způsob (výše zmíněný) sloupkové konstrukce s venkovním OSB a kontaktním zateplením PS již nemá, krom sloupků v interiéru, žádnou pevnou konstrukci, a proto se folie lepí na měkkém podkladě se spornou kvalitou spoje.
Stejná je situace v krovu nad zděnou stavbou. Další způsob užití folie jako HVV je její integrace do panelu dřevostavby. Odpadá sice časté spojování, které je omezeno na spoje mezi panely a s výplní stavebních tvorů, ale je téměř znemožněna oprava při poruše v průběhu stavby, například elektroinstalací. Rovněž je velmi ztížena kontrola spojů, které jsou často skryty navazující konstrukcí. V obou případech je časté porušení celistvosti PE folií.
Jinou formou provedení HVV je užití pevných formátovaných desek, které plní zpravidla fukci ztužující konstrukce stavby. Spojování těchto desek je díky možnosti lepení pod tlakem proti podložce, penetraci spoje, tmelení dilatujících dílců, pevné, jasně ohraničené, kontrolovatelné a opravitelné.
Rovněž trvanlivost spoje není významně (proti volné PE folii) ovlivněna pohybem, působením nárazu větru v následujících desetiletích životnosti budovy. Tato konstrukce HVV je podle dosavadních výsledků meření vzduchotěsnosti perspektivnější a spolehlivější. Není výjimkou dosažení hodnoty průvzdušnosti n50<0,4h-1.
Stanovení průvzdušnosti (násobku výměny vzduchu při tlakovém rozdílu 50Pa, n50 [h-1]) tzv. Blower Door test je nutné provádět v době úplného dokončení HVV, jejího napojení na výplně stavebních otvorů, ale zásadně před jejím zakrytím následnými konstrukcemi. Jedině tak lze najít a účinně odstranit defekty těsnosti. Způsobů vyhledávání defektů je hned několik. Od vnímání proudění vzduchu citlivou dlaní zkušeného operátora, mikroanemometry ke kvantifikaci průtoku, stopováním inertním značeným dýmem z generátoru, ultrazvukem a snímáním termovizní technikou ve spojení s manipulací s tlakem v budově. Rovněž je nutné posoudit shodu testu v režimu podtlaku a přetlaku v budově. Značný rozdíl je známkou uvolnění části HVV.
Následný tzv. certifikační test průvzdušnosti ("A" viz ČSN EN 13829) lze po dokončení stavby doporučit. Prvotní test ("B", výše zmíněný) se omezuje pouze na obálku budovy s vyloučením nedokončených prvků stavby jako je VZT, odkouření, kanalizace aj. Teprve test "A" stanoví celkově dosaženou průvzdušnost, včetně instalovaných zařízení TZB při jejich pouze provozním uzavření.
Také ověření účinnosti obálky pomocí termovizní techniky není nutné omezovat pouze na vyhledávání tepelných mostů na závěr stavby. Opomenutí tepelněizolační výplně mezi konstrukcí lze ověřit již v ranném stádiu ihned po zakrytí. Přistupujeme k tomu však pouze za příznivých povětrnostních podmínek, při dostatečném teplotním spádu, při minimalizaci ovlivnění sluncem, větrem a deštěm.
The development of the implementation of open track diffusion is influenced by the availability of certain construction materials and it is also subject to the management of technological processes and the overcoming of ingrained stereotypes.