Reklama

Dům W - novostavba nízkoenergetického rodinného domu s dřevěnou konstrukcí

28.8.2003

Jan Tywoniak, Jiří Novák

Fakulta stavební ČVUT Praha

V době od června do poloviny října 2003 probíhá nedaleko Prahy výstavba nízkoenergetického rodinného domu s dřevěnou konstrukcí. K jeho přípravě a realizaci se kromě osvíceného investora sešli tito klíčoví partneři, kteří se zavázali k nadstandardní spolupráci s cílem podpořit realizaci a dlouhodobé sledování objektu za provozu: společnost ROCKWOOL, společnost ATREA, společnost PENATUS a Skupina pro udržitelnou výstavbu Fakulty stavební ČVUT v Praze. Článek informuje o projektovém řešení a předpokládaných stavebně-energetických vlastnostech. Shrnutí zkušeností z realizace a výsledky provedených analýz připraví autoři do některého z dalších čísel časopisu Tepelná ochrana budov (TOP).

Reklama

Architektonicko stavební řešení
Východiskem projektového řešení byla architektonicko-stavební a energetická studie zpracovaná M. Šenbergerem a J. Tywoniakem v roce 2002. Jedná se o samostatně stojící nepodsklepený objekt, s přízemím a podkrovím pod sedlovou střechou. Konstrukce jsou dřevěné v systému two-by-four. Koncepce budovy vychází z přirozené snahy o minimalizaci celkového množství primární energie pocházející z neobnovitelných zdrojů na vznik a provoz budovy. Tomu je v možné míře přizpůsobena volba konstrukčních materiálů, konstrukčních řešení a otopného systému se značným stupněm využití obnovitelných zdrojů energie.

Dům má jednoduchý, kompaktní tvar. Na obdélníkovém půdorysu 13,5 x 8,3 m (vnější rozměry) je v 1.NP umístěn rozsáhlý pobytový prostor, dva pokoje a koupelna. U vstupu do domu je situována technická místnost. Schody z pobytového prostoru se vystoupá do 2.NP, kde jsou umístěny další čtyři pokoje, pracovna, koupelna a šatna. Okna jsou navržena s ohledem na využití pasivních solárních zisků, tedy větší na osluněné straně objektu. Přesah střechy tvoří přirozenou ochranu proti nadměrným ziskům v letním období. Obvodové stěny jsou z vnější strany opatřeny dřevěným peřením, střešní krytina je skládaná tašková.

Půdorys 1. NP

Půdorys 2. NP

Obvodové konstrukce jsou navrženy tak, aby odpovídaly požadavkům tepelně technické normy ČSN 73 0540-2 [1], a to i při pečlivém započtení vlivu prostupujících dřevěných konstrukčních prvků (v souladu s ČSN EN ISO 6946 [2]).

Tepelná izolace obvodových stěn vkládaná do dřevěné nosné konstrukce (140 mm minerálních vláken) je doplněna jak z vnější strany (60 mm), tak z vnitřní strany (40 mm) dalšími izolačními vrstvami. Minerálně vláknitá izolace šikmé střechy (180 mm v celé výšce krokví) je doplněna 60 mm izolace z vnitřní strany. Parozábrana (plastová fólie) je ukládána mezi nosnou konstrukci a vnitřní vrstvu tepelné izolace. Množství prvků prostupujících parozábranou (konstrukční dřevěné prvky, rozvody vzduchotechniky, elektrorozvody, atd.) je minimalizováno s ohledem na zajištění co nejnižší průvzdušnosti obvodového pláště.

Pruhy parozábrany budou pečlivě napojovány a přelepovány. Vzhledem ke zvolenému typu obvodových konstrukcí, způsobu vytápění a energetickým cílům byla problematice průvzdušnosti věnována značná pozornost. Některé běžně užívané konstrukční úpravy byly modifikovány. Před osazením sádrokartonových desek bude provedeno měření celkové průvzdušnosti objektu tlakovou metodou (blower-door) v souladu s ČSN EN 13829 [3, 4]. Při tom budou upraveny případné netěsnosti spojů a prostupů. Základní tepelně technické hodnoty obvodových konstrukcí jsou uvedeny v tab. 1.

Tab. 1 Součinitel prostupu tepla obvodových konstrukcí (vliv systematických tepelných mostů prostupujícími prvky je již zahrnut)
konstrukce	tloušťky izolačních vrstev [mm]	součinitel prostupu tepla U [W/(m²K)]
konstrukce	tloušťky izolačních vrstev [mm]	návrh	hodnota požadovaná normou [1]	hodnota doporučená normou [1]
obvodová stěna	40+140+60	0,19	0,30	0,20
šikmá střecha	60+180	0,17	0,24	0,16
strop pod půdním prostorem	60+180+60	0,14	0,24	0,16
podlaha na terénu	80+50 (PPS)	0,25	0,6	0,4
okna - zasklení - rám⁺ - okno celek⁺⁺		1,1 1,7 1,39 - 1,68	2,0 1,8	1,2
⁺ odhad podle tvaru dřevěného profilu v souladu s ČSN EN ISO 10077-1 [6] ⁺⁺ odlišné hodnoty podle velikosti okenních ploch, výpočet podle ČSN EN ISO 10077-1 [6]

Potřeba tepla na vytápění byla stanovena podle ČSN EN 832 [5] ve výši 9,0 MWh/rok (tab. 2). Při geometrické charakteristice budovy A/V (podíl celkové plochy ochlazovaných konstrukcí a jimi vymezeného vytápěného objemu) rovné 0,71 m²/m³ je požadavek na potřebu tepla podle vyhlášky č. 291/2001 Sb. ve výši 122,4 kWh/(m²rok). Ve výpočtu byl předpokládán objem větracího vzduchu při nuceném větrání 150 m³/hod s účinností zpětného získávání tepla 75 %. Velikost vnitřních zdrojů tepla a vliv expozice budovy vůči větru jsou ve výpočtu uvažovány spíše méně příznivými hodnotami (konzervativní odhad). Dům W má takto stanovenou měrnou potřebu tepla na vytápění pouze 44,4 kWh/(m²rok), což se blíží pouhé jedné třetině výše uvedeného požadavku. S touto hodnotou jej lze zařadit do kategorie nízkoenergetických domů (měrná potřeba tepla na vytápění nižší než 50 kWh/(m²rok)). V uvedené hodnotě navíc není zahrnut příznivý vliv zemního výměníku tepla.

Tab. 2 Stavebně-energetické vlastnosti budovy
	bez zpětného získávání tepla z větracího vzduchu⁺	se zpětným získáváním tepla z větracího vzduchu⁺
střední součinitel prostupu tepla obálky budovy U_e,m	0,28 W/(m²K)	0,28 W/(m²K)
měrná celková tepelná ztráta budovy H_c	198,4 W/K	160,2 W/K
celková tepelná ztráta budovy Q_c (při t_e - 15 °C)	6,9 kW	5,6 kW
celková tepelná charakteristika budovy q_c	0,32 W/(m³K)	0,26 W/(m³K)
potřeba tepla na vytápění	12,5 MWh/rok	9,0 MWh/rok
⁺ výměna vzduchu trvale 150 m³/h, zpětné získávání tepla 75 %

Energetická koncepce
Vytápění je řešeno jako teplovzdušné se zpětným získáváním tepla z odváděného vzduchu. V technické místnosti v 1.NP je umístěna vzduchotechnická jednotka DUPLEX RD 2000. Sání čerstvého vzduchu a výfuk odpadního vzduchu je přes protidešťové žaluzie na fasádě domu. V 1.NP jsou pro rozvod čerstvého ohřátého vzduchu použity ploché rozvody o rozměrech 200 x 50 mm uložené do horní vrstvy tepelné izolace podlahy. Z rozdělovacího místa jsou samostatně vedeny paprskovitým způsobem do jednotlivých místností. Ve 2.NP jsou rozvody vzduchu řešeny pomocí kruhového flexibilního potrubí umístěného v konstrukci dřevěného stropu, s rozdělením na jednotlivé větve. Cirkulační vzduch se odvádí z místností štěrbinami pode dveřmi bez prahů. Mřížka pro centrální odtah je umístěna pod stropem 2.NP nad schodištěm. Odtud je vedeno cirkulační potrubí zpět do jednotky v technické místnosti. Koupelny a WC jsou větrány podtlakově.

Teplovodní výměník vzduchotechnické jednotky je vytápěn topnou vodou z akumulační nádrže o objemu 950 litrů. Zdrojem tepla v nádrži je elektrické topné těleso a solární výměník přivádějící energii ze solárního okruhu. Solární kolektory o užitečné ploše 7,6 m² jsou integrovány do šikmé střechy v pruhu nad vikýřem. Kolektory tedy v této části nahrazují střešní krytinu. Úsporu střešních tašek můžeme chápat jako jednorázovou úsporu primární energie potřebné na jejich výrobu. Zvolené technické řešení není komplikovanější než dosud častěji užívaný způsob osazení kolektorů nad rovinu střechy.

Obr. 3 Osazování plochých vzduchotechnických kanálů do podlahy 1.NP (30.6.2003)	Obr. 4 Stavba dřevěné konstrukce (24.7.2003)
Obr. 5 Stavba dřevěné konstrukce (21.8.2003)	Obr. 6 Stavba dřevěné konstrukce (21.8.2003)

Dalším zdrojem tepla v domě budou krbová kamna s uzavřeným spalováním, která budou přímo vyhřívat rozsáhlý obytný prostor v přízemí a lokální přebytek tepla bude pomocí větracího systému předáván do místností ostatních.

Přívodu čerstvého vzduchu je předřazen zemní výměník tepla o délce 21 m, uložený v hloubce cca 2 m. Na jeho počátku je osazena nasávací šachta z polypropylénu. V její horní části jsou umístěny výměnné vzduchové filtry. Podzemní vedení je tvořeno těsným kanalizačním PVC potrubím o průměru 200 mm se spádem 1 % pro bezpečné odvedení případného kondenzátu z potrubí. Potrubí je obklopeno zeminou o dobré teplotní vodivosti. Tento zemní výměník bude v provozu jak v zimním období pro předehřev čerstvého vzduchu, tak v letním období pro jeho předchlazení. V přechodných obdobích bude vzduch nasáván přímo na fasádě.

Závěrem
Druhé měření celkové neprůvzdušnosti proběhne po dokončení stavby. Bezprostředně poté bude objekt užíván. Do systému domovní techniky jsou zabudovávány prvky, které umožní dlouhodobé sledování energetických vlastností budovy a způsobu provozu. Získané informace budou publikovány. K podrobnému hodnocení samozřejmě patří i stanovení množství primární energie pocházející z neobnovitelných zdrojů na vznik a provoz budovy [7,8].

Literatura:

1.	ČSN 730540-2 (2002) Tepelná ochrana budov - Část 2: Požadavky
2.	ČSN EN ISO 6946 Stavební prvky a stavební konstrukce - Tepelný odpor a součinitel prostupu tepla - Výpočtová metoda
3.	ČSN EN 13829 Tepelné chování budov - Stanovení průvzdušnosti budov - Tlaková metoda
4.	Novák, J.: Měření vzduchové propustnosti obvodových plášťů budov a jejich částí. In: Tepelná ochrana budov 4/2001
5.	ČSN EN 832 Tepelné chování budov - Výpočet potřeby energie na vytápění - Obytné budovy
6.	ČSN EN ISO 10077 Tepelné chování oken, dveří a okenic - Výpočet součinitele prostupu tepla - část 1: Zjednodušená metoda
7.	Tywoniak, J.: Pasivní dům jako vzdálený cíl ? Sborník konference Tepelná ochrana budov, DT Bratislava 2003
8.	Hájek, P.- Tywoniak, J.: Udržitelná výstavba budov. In: Stavební listy 6/2002