Energeticky úsporný rodinný dům v praxi (II)
Hrubá stavba
Druhý díl seriálu popisujícího skutečně realizovaný energeticky úsporný rodinný dům je věnován přehledu hlavních použitých materiálů a konstrukcí. Dále je uveden souhrn tepelně technických vlastností jednotlivých konstrukcí a výpočet tepelných ztrát.
Úvodem dnešního druhého dílu seriálu o stavbě energeticky úsporného rodinného domu nejprve doplním několik informací týkajících se řešení jižní stěny a jejího zastínění. K této problematice se v diskuzi k minulému dílu objevilo několik dotazů.
|
 detail přesahu střechy |
Proti letnímu přehřívání je nezbytné takto velkou jižní prosklenou plochu nějakým způsobem zastínit. V našem případě zastínění zajišťuje přesah valbové střechy o délce 1,4 m, který je stejný na všech stranách domu. Potřebná velikost přesahu musí být již ve fázi studie domu dobře posouzena, protože je jím hodně ovlivněna celá konstrukce střechy a také celkový vzhled domu. Zastínění je navrženo tak, aby při letním slunovratu (22. června) nedopadaly na sklo oken v době od 11 do 13 hod žádné sluneční paprsky. Účinnost zastínění zatím nemohu zcela objektivně posoudit, protože dům obýváme od podzimu roku 2003. V létě roku 2003 k přehřívání místností rozhodně nedocházelo, ale dům nebyl ještě zateplen a utěsněn. V zimním období dochází díky pasivním ziskům jižní stěny ke znatelnému zvýšení vnitřní teploty. Pro orientační posouzení zastínění lze použít výpočet Oslunění/zastínění okenní plochy na portálu TZB-info.
Střešní okna orientovaná na jižní stranu nejsou zatím stíněna ničím. Pokud bude v letních měsících docházet k přehřívání podkrovních místností, počítáme s osazením předokenních "stínicích markýz" (černá plastová síťka). Osobně doufám, že by toto zastínění nemuselo být ani potřeba, k čemuž snad přispěje i možnost pasivního chlazení přes rekuperační jednotku.
Výpočtové tepelně-technické vlastnosti
Hlavní část tohoto odstavce budu věnovat výpočtu tepelných ztrát a volbě obvodového pláště. Volba konstrukce obvodového pláště byla velice zásadním rozhodováním. Je jasné, že každý energeticky úsporný dům musí být zateplen. Jinak nelze dosáhnout uspokojivého tepelného odporu ani odstranit tepelné mosty, které vždy vzniknou v nosné konstrukci. Nakonec jsem zvolil kombinaci nosných tepelně izolačních tvárnic tloušťky 300 mm a kontaktního zateplení tloušťky 140 mm. Tuto variantu považuji za poměrně dobrý kompromis (i když bych dnes asi volil ještě o něco větší tloušťku zateplení). Tepelně izolační tvárnice Liatherm mají poměrně dobrou tepelnou akumulaci, dostatečně tedy tlumí výkyvy teplot, ale současně mají i dobrý tepelný odpor. Tloušťka zdiva 300 mm je u tepelně izolačních tvárnic Liatherm nejmenší vyráběná. Volil jsem ji s ohledem na dosažení rozumné celkové tloušťky pláště (450 mm), ve kterém nebudou okna utopena hluboko v konstrukci a ostění oken nebude příliš stínit.
Při uvedeném složení obvodového pláště, kdy nosná část současně tvoří téměř polovinu tepelného odporu konstrukce, je třeba věnovat relativně velkou pozornost odstranění tepelných mostů v nosné části. I přes poměrně velké množství dostupných informací k této problematice je praktické řešení mnoha detailů přinejmenším problémové. K tomu navíc přistupuje největší komplikace, kterou je uhlídání řemeslníků, aby tepelné mosty svojí nedbalostí nevytvořili (zejména tento problém považuji prakticky za neřešitelný bez trvalé přítomnosti odborného dohledu na stavbě). Konkrétní způsoby řešení detailů pro odstranění tepelných mostů uvedu v některém z příštích dílů.
Myslím si, že se mi poměrně úspěšně podařilo uhlídat tepelné mosty v nosné konstrukci našeho domu. Stálo to ale obrovské úsilí a zároveň i dost peněz. Z těchto důvodů se domnívám, že je pro většinu staveb výhodnější volit "netepelně" izolační nosnou konstrukci o co nejmenší tloušťce, která bude plnit funkci pouze nosnou a tepelně akumulační. K tomu použít raději silnější zateplení, ať už kontaktním způsobem nebo s provětrávanou mezerou.
Přehled hlavních použitých konstrukcí:
skladba: tepelně izolační tvárnice Liatherm, tl. 300 mm, R = 2,28 m2.K/W + kontaktní zateplení tvrzenou minerální vlnou, tl. 140 mm, R = 3,5 m2.K/W
zateplení minerální vlnou tl. 160 mm mezi krokvemi a 100 mm pod krokvemi
zateplení minerální vlnou tl. 160 mm mezi kleštinami a 160 mm nad kleštinami krovu
izolace 100 mm podkladového polystyrenu + 20 mm polystyrenu pro ukládání podlahového vytápění
dřevěná euro se skly U = 1,1 W/m2.K
dřevěná se skly U = 1,2 W/m2.K
dřevěné z tvrdého dřeva se skly U = 1,1 W/m2.K
Obálkovou metodou vypočtené celkové tepelné ztráty jsou 4,4 kW (bez uvažování přirážek ale také bez uvažování pasivních solárních zisků, venkovní výpočtová teplota -15°C).
Z toho
tepelné ztráty prostupem - 3700 W
tepelné ztráty větráním - 700 W
podíl tepelných ztrát větráním - 17%
bez rekuperace tepla z větracího vzduchu by tepelné ztráty větráním činily 1840 W a celková tepelná ztráty by se zvýšila na 5,5 kW
Počítáno je s výměnou vzduchu 0,4 hod-1 a účinností rekuperace 60%. Pro větrání bylo uvažováno s nucenou výměnou vzduchu o objemu 180 m3/hod. V praxi se ale ukázalo, že pro větrání plně postačuje 120 m3/hod.
Pro vytápění domu je použito tepelné čerpadlo vzduch-voda s vestavěným bivalentním zdrojem, který tvoří elektrokotel o výkonu 4,2 kW. Přiznávám, že při volbě tohoto zařízení jsem měl obavy, zda bude výkon pro vytápění stačit i při velmi nízkých teplotách. Při letošní zimě se ale ukázalo, že tepelné čerpadlo společně s elektrokotlem bez problémů vytopí celý dům i při teplotách klesajících v noci opakovaně pod -20°C. Pokud uvažujeme, že při teplotách pod -15°C je výkon vzduchového tepelného čerpadla zcela minimální (při teplotě -18°C se tepelné čerpadlo vypíná úplně a topí pouze elektrokotel), lze usuzovat, že skutečná tepelná ztráta domu je opravdu někde mezi 4 a 5 kW.
V této části se budu snažit uvést co nejpodrobněji, jaké jsem pro dům zvolil jednotlivé stavební materiály, komponenty a konstrukce. Přestože se bude určitě často jednat o reklamu vybraných výrobků, chci tyto informace zveřejnit, protože jsou pro stavbu energeticky úsporných domů velmi důležité. Současně moc dobře vím, jak složité je rozhodování o volbě použitých materiálů a výrobků, pokud se na vás ze všech stran valí reklamní informace, o jejichž pravdivosti lze často s úspěchem pochybovat. Prakticky pro všechny součásti stavby ale platí, že existuje skupina kvalitních srovnatelných výrobků za "rozumnou cenu", mezi kterými je volba velice obtížná. Netvrdím, že jsem vždy použil to nejlepší, nejlevnější, s nejdelší životností a podobnými nej-vlastnostmi, ale vždy jsem se snažil zjistit o daných výrobcích co nejvíce relevantních informací a následně z omezené skupiny zvolit podle mého názoru nejvhodnější řešení pro můj případ stavby. Toto rozhodování bylo jednoznačně nejsložitějším a z přípravných prací časově určitě nejnáročnějším problémem celé stavby.
Ale teď již konkrétně.
Hrubá stavba je postavena prakticky celá z prvků systému Liapor (výrobce Lias Vintířov). Jedná se o zdicí systém tvarovek vyráběných z přírodního keramického granulátu. Liapor se ve srovnání s ostatními klasickými keramickými nebo porobetonovými materiály vyznačuje zejména nízkou nasákavostí, dobrým akustickým útlumem a uceleným systémem prvků. Celou hrubou stavbu jsem se snažil udělat maximálně homogenní (ze stejných materiálů), abych omezil praskání omítek a další příznaky přechodů mezi jednotlivými materiály.
Použité prvky systému Liapor pro hrubou stavbu:
- obvodový plášť domu i garáže - tepelně izolační tvárnice Liatherm (tl. 300 mm) R = 2,28 m2.K/W
- středová nosná příčka Liapor M (tl. 240 mm)
- vnitřní nenosné příčky Liapor M (tl. 115 mm)
- věnec - věncovky Liapor U
Ze systému Liapor jsou dále zhotoveny všechny překlady v obvodovém plášti (s výjimkou jižního). Překlady z Liaporu považuji za velice dobré řešení, protože se jedná o plný materiál s relativně dobrými izolačními vlastnostmi (λ = 0,27 W/m.K). Překlady zapadají do systému zdicích prvků, takže nikde kolem nevznikají tepelné mosty.
Stropní konstrukce přízemí je tvořena panely rovněž z Liaporu. Použity jsou tzv. polostropy, které se na stavbě zmonolitňují dobetonováním. Celková výška stropní konstrukce je 19 cm. Výsledkem je "tvrdý" strop, který minimálně přenáší hluk i vibrace a jehož spodní strana se již nemusí nijak upravovat (stačí vymalovat).
Pro zdění obvodového zdiva je použita tepelně izolační malta Porotherm (λ = 0,2 W/m.K). Maltu Porotherm jsem zvolil, protože má výrazně lepší tepelně izolační vlastnosti než malta Thermovit dodávaná se systémem Liapor. Nevýhodou tepelně izolační malty se ukázala její výrazně vyšší spotřeba, než vychází podle vydatnosti udávané výrobcem, a tím poměrně vysoká celková cena (cca 30 tis. Kč pro celý dům). Dalším problémem je, že ohlídat zedníky, aby tepelně izolační maltu používali pouze na obvodové zdivo, je podle mých zkušeností zcela nadlidský úkol.
U obvodové konstrukce jsem se snažil maximálně dbát na to, aby zedníci dělali minimální spáry mezi jednotlivými řadami a zejména, aby nikde nevznikly tepelné mosty "zalepením" díry kouskem tvárnice a maltou. Rozměry domu byly již od počátku projektovány na modul tvárnic Liapor, takže tvárnice bylo třeba řezat pouze u otvorů.
Součástí hrubé stavby jsou dále z energetického hlediska nedůležité prvky, které uvádím pouze pro úplnost. Konstrukce krovu je klasická celodřevěná z měkkého dřeva. Jako poznámku uvádím, že se vyplatilo dřevo na krov koupit s více než ročním předstihem a nechat ho vyschnout. Díky tomu nedochází k žádnému praskání podkrovních šikmých stěn a stropů ze sádrokartonu. Jako střešní krytinu jsme zvolili pálené tašky mírně netradičního tvaru (Tondach Stodo).
Okna v přízemí jsou dřevěná euro, stejně tak i celá jižní stěna. Zasklení tvoří tepelně izolační dvojskla s pokovenou vrstvou a plněná argonem (tloušťka 4-16-4, Uskla = 1,1 W/m2.K). Uvažoval jsem původně o sklech s fólií Heat Mirror, ale od jejich použití mne nakonec odradila výrazně menší propustnost slunečního záření (min. o 20%) a také o dost vyšší cena. Pro odstranění tepelného mostu na okraji skel jsem použil skla s plastovým distančním rámečkem. Zde se ukázal největší problém - všechna skla se totiž při nižších venkovních teplotách potí ve vnitřním meziskelním prostoru. Z toho plyne, že nejsou rozhodně plněna argonem a ještě navíc do nich nejspíše stále proniká vlhkost. Všechna okna tedy čekají na lepší počasí, kdy by měl výrobce skla vyměnit za nová. Problém je podle výrobce skel způsoben vadným tmelem, který netěsní u plastových distančních rámečků. Zde bych uvítal, pokud má někdo s používáním plastových distančních rámečků nějaké zkušenosti (včetně výrobců skel), když je napíše ostatním.
Jinak okna mají pouze jedno obvodové těsnění, ale přesto se zdá, že těsní velmi dobře. K samozřejmé otázce, proč jsem zvolil okna dřevěná a ne plastová, uvádím jediný důvod - upřednostňuji přírodní materiály. A protože na okna díky přesahu střechy neprší ani nesněží, předpokládám, že snad nebude potřeba je v dohledné době ani natírat.
Vchodové dveře jsou dřevěné rámové s prosklením, vyráběné na zakázku z tvrdého dřeva (dubu) a zasklené stejným sklem jako všechna okna.
Střešní okna jsme použili Velux řady Elegance (rozměr všech je 700 x 1400 mm), Uokna = 1,5 W/m2.K, Uskla = 1,2 W/m2.K. Hlavní důvod pro volbu oken značky Velux byla možnost dodatečného osazení předokenních venkovních rolet, které bychom chtěli v budoucnu doplnit. V době, kdy jsme střešní okna kupovali, nedodával předokenní rolety žádný z českých výrobců. Dalším důvodem byl i velmi pěkný vzhled oken z venkovní strany (na rozdíl od většiny konkurence nevyčnívají okna ze střechy). Bohužel se střešní okna řady Elegance vyráběla všechna pouze s ventilační klapkou, která je při nuceném větrání zcela zbytečná, okno pouze prodražuje a snižuje jeho těsnost.
Mezi reakcemi k minulému dílu se objevilo mnoho názorů na střešní okna, na některé z nich bych chtěl nyní reagovat.
Velkým problémem střešních oken je kondenzace vlhkosti. I nás mnoho lidí přesvědčovalo, že na všech střešních oknech dochází občas ke kondenzaci vlhkosti a následně se porušuje povrchová úprava dřeva. Má zkušenost je však zcela opačná. Na žádném z našich střešních oken nedochází k absolutně žádné kondenzaci. Nejvíce k tomu určitě přispívá nucené větrání, které celkově snižuje vlhkost vzduchu v domě. Dále je pod každým oknem instalováno otopné těleso, od kterého podél okna volně stoupá teplý vzduch. Již jsem uváděl, že střešní okno jsme úmyslně neinstalovali v koupelně, protože tam kondenzaci na skle rozhodně zabránit nelze.
Jeden z dotazů se dále týkal těsnosti střešních oken kvůli nucenému větrání. Na tento dotaz bohužel zatím nemohu odpovědět, protože ještě nemáme dokonale utěsněné některé jiné detaily, takže nelze provést celkovou zkoušku vzduchotěsnosti domu.
Jinak se domnívám, že konstrukce oken Velux řady Elegance je z hlediska tepelných mostů přes rám okna relativně dobrá. Samozřejmě záleží na způsobu jejich instalace. Je třeba dbát zejména na opravdu dokonalé vyplnění všech dutin na vnější straně rámu okna izolační hmotou. Pokud necháte řemeslníky tuto práci provést bez kontroly před zakrytím, je vysoce pravděpodobné, že kolem rámu žádná izolace nebude. Pečlivé provedení izolace a parozábrany kolem střešních oken je velice důležité a pro řemeslníky hodně pracné. Velux ale nyní dodává izolaci připravenou pro osazení kolem rámu okna a současně i parozábranu tvarovanou podle okna. Tyto komponenty v době pořizování našich oken ještě nebyly na trhu, takže jsme je nepoužili.
Osobně jsem celkově se střešními okny spokojen a rozhodně této volby nelituji.