Hrubá stavba pasivních domů
Termín hrubá stavba není v současné legislativě nikde zakotvený. Jedná se o pojem zvykový, který je však ve stavební teorii i v praxi běžně používán. Pochází z období centrálně plánovaného hospodářství, kdy se stavební činnosti členily na hlavní stavební výrobu - HSV a přidruženou stavební výrobu - PSV. Hrubá stavba se týká prací HSV - základů, vertikálních a horizontálních nosných konstrukcí a nosných prvků zastřešení, což jsou krovy nebo vazníkové soustavy.
1. Vymezení pojmu
Termín hrubá stavba není v současné legislativě nikde zakotvený. Jedná se o pojem zvykový, který je však ve stavební teorii i v praxi běžně používán. Pochází z období centrálně plánovaného hospodářství, kdy se stavební činnosti členily na hlavní stavební výrobu - HSV a přidruženou stavební výrobu - PSV. Hrubá stavba se týká prací HSV - základů, vertikálních a horizontálních nosných konstrukcí a nosných prvků zastřešení, což jsou krovy nebo vazníkové soustavy.
V energeticky úsporných, tedy i v pasivních domech (PD), ovlivňuje hrubá stavba způsob a postup výstavby a má vliv na výslednou kvalitu díla. Především se jedná o to, aby její začlenění do konstrukční soustavy:
- nevytvářelo místa s vyšším prostupem tepla, což jsou tepelné mosty a tepelné vazby (v hrubé stavbě se jedná především o interakci nosných konstrukcí s tepelně izolačními vrstvami),
- na vnitřním povrchu konstrukcí nedošlo k výskytu nepřijatelně nízkých teplot,
- nevytvářelo oblasti s vyšší vzduchovou průvzdušností,
- ani lokálně nezpůsobovalo kondenzace vodních par.
U použitých surovin je potřeba přihlížet k jejich ekologické stopě definované vkladem energie při těžbě, výrobě, dopravě a zabudování do stavby. Současně je důležité pamatovat na období, kdy budova "dožije", tzn. bez environmentální zátěže materiály znovu použít a nebo snadno recyklovat (Znášiková et al. 2008). Numericky se definuje podíl energetické složky a míra vlivu produktu na kvalitu životního prostředí. Slouží k tomu následující kritéria.
- Velikost vázané primární energie (PEI), která vypovídá o energii vynaložené na získání suroviny, její zpracování, výrobu a dopravu použitého materiálu.
- Emise CO2 ekv. (GWP Global Warming Potential - potenciál globálního oteplování) zahrnuje emise látek přispívajících ke skleníkovému efektu. Jednotkou je množství CO2 uvolněné při výrobě materiálu.
- Emise SO2 ekv. (AP Acidification Potential - potenciál zakyselení životního prostředí). Netýká se však jen SO2 ale i jiných plynů, které se podílejí na acidifikaci, především jde o oxid dusíku a amoniak.
2. Základy
Základy se v pasivních domech aplikují s potřebou zajistit tepelně izolační schopnost konstrukcí umístěných na terénu, popř. vystupujících nad terén a oddělujících podlahová souvrství od zeminy pomocí vzduchové dutiny. Hledají a nacházejí se cesty jak vytvořit spojitou tepelnou izolaci již v úrovni základové spáry. Přitom je potřebné zohlednit z praxe známou skutečnost, že většina PD se buduje bez podzemního podlaží.
 Obr. 1 Židlochovice (CZ) - hrubá stavba rodinného domu |
1 - zhutněný násyp, 2 - tepelná izolace z XPS tl. 200 mm, 3 - železobetonová základová deska tl. 300 mm, 4 - zdivo z pórobetonových tvárnic |
V PD se uplatňují konstrukční principy, které jsou odlišné od tradiční výstavby. Zvláště v posledním období se rozšiřuje zakládání na násypu z drceného pěnového skla s granulemi velikosti 30 až 100 mm, rozprostřenými na geotextilní vrstvě, která leží na základové spáře. Na zhutněnou vrstvu pěnové skla tl. až 600 mm se aplikuje další geotextilní vrstva, hydroizolační fólie a posléze se betonuje základová deska (Jordan 2008).
 Obr. 2 Dílec izolace ISOQUICK Foto: www.isoquick.de |
 Obr. 3 Dimenze kusů ISOQUICK |
Jinou možností je použití tepelně izolačních desek z XPS pod základovou konstrukcí. Je to systém známý v zahraničí. V ČR se zatím objevuje jen zcela výjimečně, obr. 1. Přitom se jedná o způsob jak zajistit spojitou tepelně izolační vrstvu po celém obvodu budovy. Například při výstavbě vídeňské mateřské školy na Schukowitzgasse se použilo 200 mm XPS pod 300 mm silnou železobetonovou desku. U jiné vídeňské mateřské školy Deutsch Wagram 140 mm tepelné izolace XPS pod základovou desku tl. 300 mm. V Židlochovicích u Brna bylo jako u jedné z prvních českých staveb při výstavbě rodinného domu použito dvou vrstev tepelné izolace z XPS tl. 200 mm s přesahem 300 mm za líc obvodové stěny a na ní železobetonová deska tl. 300 mm, obr. 1.
Tato technologie byla použita i při výstavbě studentských kolejí ve Vídni (Treberspurg et al. 2007). Osmipodlažní budova je založena na základové desce tl. 700 mm, která spočívá na vrstvě XPS tl. 150 mm. Pod tepelnou izolací je podkladní beton tl. 100 mm. Konstrukce má U = 0,15 W/(m2.K).
Pro vytvoření spojité izolace pod základy byl vyvinut systém ISOQUICK z XPS Peripor 300 BASF se součinitelem tepelné vodivosti λ = 0,038 W/(m.K) a faktorem difuzního odporu μ = 40/100. Tepelný odpor konstrukce se v závislosti na tloušťkách vrstev pohybuje od 3,95 m2K/W do 9,21 m2K/W. Materiál vykazuje reakci na oheň B1 (dle DIN 4102). Podle DIN 1055-100 odolává tato izolace napětí v tlaku f = 140 kN/m2 = 0,14 MPa modul pružnosti v tlaku se po době užití trvající 50 let očekává v hodnotě E = 10 MPa. Krajové kusy jsou ve svislých spárách spojeny na péro a drážku, obr. 2. V horizontální rovině jsou na sobě položeny dvě desky, přičemž jejich povrch je opatřen žlábkováním, aby mohlo dojít ke kvalitnímu provázání a stabilizování vrstev, obr. 2 a 3. Zabraňuje se tím vzniku tepelných mostů. Tepelně izolační vrstva má charakter ztraceného bednění. Celková tloušťka tepelné izolace má v horizontální rovině rozměr c+d = 100 až 350 mm a v rovině vertikální a = 100 až 200 mm. Tloušťka železobetonové desky je 200, 250 a 300 mm. Tři pracovníci zvládnou položit 100 m2 izolace za 2,5 až 3 h.
3. Materiály svislých a vodorovných konstrukcí hrubé stavby PD
Materiály používané pro výstavbu PD se příliš neliší od tradičních forem výstavby. Konstrukce je možno vytvářet jako:
- masivní stěnové a stropní prvky,
- lehké stěnové a stropní prvky,
- kombinace lehkých a masivních prvků.
 Obr. 4 Hostětín (CZ) - hrubá stavba pasivního domu |
1 - nosné zdivo tl. 175 mm, 2 - stropní věnec a nadokenní překlad, 3 - stropní trámy, 4 - železobetonový strop Foto: Ekologický institut Veronica Brno |
Objektivním kritériem, které je schopno posoudit kvalitu výstavby je míra vzduchotěsnosti obvodového pláště ověřená blower door testem. Zkouší se při přetlaku a podtlaku 50 Pa (50 N/m2).
3.1. Masivní konstrukce
Masivní konstrukce mohou být z různých přírodních i uměle vyrobených materiálů. Z nich se například nejčastěji používají: zdící prvky z kamene, keramiky, vápenopískového materiálu, z lehkých betonů, dřevoštěpkové bloky, tvarovky vylehčené otvory, prvky s dutinami zalitými betonem, monolitické konstrukce z betonu a železového betonu. U pasivních domů se od nosných prvků neočekává splnění energetických požadavků, nýbrž bezpečné přenesení účinků působícího zatížení. Nezbytné je však statické posouzení konstrukcí.
Cihelné zdivo má pro příznivé ceny, jednoduchý způsob výstavby a dlouhou životnost stále velké množství příznivců a nachází uplatnění ve výstavbě nízkoenergetických domů. Energetické požadavky PD však optimalizované zdicí prvky s porézním střepem a perlitovou výplní s celkovou tloušťkou 500 mm a deklarovanou tepelnou vodivostí λ = 0,08 W/(m.K) dosahují jen velmi obtížně. Lepší než stále se zvětšující tloušťky zdiva a vylehčování cihelného střepu je použití materiálů s tloušťkami, které pro nosné stěny dosahují nejvýše 250 mm. Stěny vyzděné z keramických bloků tl. 175 mm jsou přijatelné pro dvoupodlažní budovy s rozpětím stropů do 4800 mm a s výškou stěn do 3000 mm. Výrobky jsou podle reakce na oheň zařazeny do třídy A1, mají rozměry 372/175/249 mm, při zdění se spojují speciálním tmelem. Pevnost v tlaku dosahují od 8 do 10 MPa. V nosném zdiva je nelze oslabovat drážkami a prostupy. Jejich součinitel tepelné vodivosti λ = 0,27 W/(m.K). Tyto keramické bloky byly například použity při výstavbě ubytovací části Ekologického centra Veronica v Hostětíně, obr. 4.
Ještě lepší statické výsledky poskytují vápenopískové cihly. Český trh již zásobují tuzemské zdící prvky tl. 175 mm zděné do tmelu. Bloky KM SENDWIX mají rozměry 498/175/248 mm, objemovou hmotnost ρ = 1220 kg/m3, průměrnou pevnost v tlaku f = 20 MPa, nasákavost w = 10 až 12 %, součinitel tepelné vodivosti λ = 0,37 W/(m.K) a faktor difuzního odporu μ = 5/10. Materiál je nehořlavý s třídou reakce na oheň A1. Vápenopískové cihly je u nízkopodlažních budov s rozpětími stropních konstrukcí do 4500 mm možno použít i v tl. 150 mm. Samozřejmou součástí vertikálních konstrukcí jsou pozední věnce, které přispějí k prostorové tuhosti stavby.
Pro výstavbu PD jsou mnohdy odmítaným stavebním materiálem tvárnice z pórobetonu. V Židlochovicích u Brna se z nich podařilo vytvořit 14 rodinných domů vybudovaných v řadové zástavbě a další domy individuální. Jak po stránce energetické, tak i konstrukční vyhovují všem požadavkům PD. Tloušťka nosných stěn je 200 až 240 mm. Tvárnice však mají nižší pevnost v tlaku, která se podle objemové hmotnosti ρ = 300 až 500 kg/m3 pohybuje v rozmezí f = 2 až 4 MPa. Tepelná vodivost materiálu je v rozsahu λ = 0,085 do 0,12 W/(m.K).
Pro výstavbu PD se používají také masivní skeletové i stěnové konstrukce ze železobetonu. Stěnové konstrukce poskytují obvodový plášť s vysokou těsností n50 a dobrými tepelně akumulačními vlastnostmi, což se příznivě projevuje především v období s vyššími venkovními teplotami. Příkladem jsou vysokoškolské koleje ve Vídni, kde obvodový plášť z železobetonových panelů tl. 180 mm s 260 mm tepelné izolace z EPS nebo z požárních důvodů kolem oken s izolací z minerálních vláken, má součinitel prostupu tepla U = 0,146 W/(m2.K). Také šikmé i vodorovné části střešní konstrukce jsou ze železového betonu tl. 200 mm s tepelnými izolace tl. 320 a 380 mm s U = 0,11 až 0,12 W/(m2.K).
V posledních letech se železobetonové konstrukce aktivně vyžívají pro úpravu vnitřního prostředí. Například v budově Energon v Ulmu, Energy BASE ve Vídni nebo v Národní technické knihovně v Praze. Kromě nosné výztuže jsou do betonu integrovány kabely, které slouží k rozvodu vody. Jedná se o aktivovaný beton, ve kterém v zimě protéká voda teplá a v létě chladná.
 Obr. 5 Brno-Jundrov (CZ) - dřevěná konstrukce, fošinkový systém 2x4 |
 Obr. 6 Vídeň (A) - vertikální nosná konstrukce z panelu KLH ukotvená k základové desce; 1 - kotevní úhelník; 2 - parapetní panel KLH; 3 - spára přelepená páskou, 4 - základová deska |
K lehkým konstrukcím je možno zařadit všechny systémy používající dřevo. Podle konstrukcí, které tvoří hrubou stavbu se dělí na: hrázděné, dělené podpory, tuhé stropní platformy, kleštinové systémy, fošinkové konstrukce 2x4(6), těžký skeletový systém, rámové konstrukce, moderní roubené konstrukce, panelové soustavy, deskový systém a přírodní materiály.
Fošinkové systémy s tvarovou a dispoziční volností byly v minulosti používané i v ČR (Ondřej 1953). Po desetiletích stagnace, kdy se z dřeva stavěl snad jen dům typu OKAL, byla zavedena soustava nazývaná two by for, obr. 5. K výstavbě vertikálních i horizontálních nosných konstrukcí se používají fošny velikosti 2x4 palce, popřípadě 2x6 palců, tj. 50/100 mm až 50/150 mm kladených po 400 až 600 mm, obr. 5. Stropnice jsou zpravidla z fošen 50/200 mm s volným rozponem až do 6 m. Spoje jsou hřebílkované nebo s plechovými styčníky. Střešní konstrukci nad nejvyšším podlažím často tvoří dřevěné vazníky, které vytvářejí dvouplášťovou plochou střechu. Zavětrování (ztužení) zajišťují desky OSB, které po utěsnění a přelepení spár mají současně funkci parotěsné zábrany.
Dřevostavby se budují také z kompletizova-ných panelů. Největší objem prací se uskutečňuje ve výrobnách. Na stavbu se již dopravují hotové kusy, které se jako nosné i nenosné konstrukce montují na základovou desku. Spojovacími prvky jsou vruty. Pro panely na výšku jednoho podlaží je charakteristická rychlost realizace hrubé stavby. V sousedním Rakousku jsou pro hrubé stavby pasivních domů velmi rozšířené velkoformátové strukturální panely z vrstveného masivního dřeva označované KLH (Kreuzlagenholz) a BBS (Binder Brettsperrholz). V posledním období se ve stále větší míře začínají používat i v ČR. Masivní KLH panely se vyrábějí ze dřeva jehličnanů. Výrobky mají objemovou hmotnost přibližně ρ = 500 kg/m3. Podle způsobu použití a statických požadavků se jedná o technicky vysušená, příčně, ve třech, pěti a více vrstvách polyuretanovými lepidly plošně sklížená smrková prkna tlouštěk 13, 19, 30 a 40 mm. Při výrobě jsou zcela eliminovány emise toxických látek včetně formaldehydu. Vyrábějí se v délkách do 16 500 mm, v šířce nejvýše 2 950 mm a v tloušťkách od 60 do 500 mm. Dodávají se jako nepohledové, průmyslové a pohledové díly. Panely se v kombinaci s ocelí, sklem a dalšími materiály používají jak na vytvoření hrubé stavby menších budov jako jsou rodinné a vícepodlažních obytné domy, tak i při výstavbě veřejných a průmyslových staveb. Uplatnění nacházejí i pro geometricky členité stropy a mostní konstrukce. Stejnou technologií se pro konstrukce stěn a stropů vyrábějí spojovací panely BBS. Jejich délka dosahuje do 24 000 mm, šířka 250 až 1 250 mm a tloušťka 75 až 334 mm. Panely KLH se použily např. při výstavbě pasivního domu v Böheimkirchenu izolovaného slámou, obr.7.
 Obr. 7 Böheimkirchen (A) - panely KLH obložené slámou (Foto: GrAT TU Wien) |
 Obr. 8 Disentis (CH) - stěna hrubé stavby pasivního domu z nosné slámy (Foto: Werner Schmidt) |
Absence mokrých stavebních procesů umožňují velkou rychlost výstavby. Hrubá stavba s panely KLH o ploše 100 m2 zastavěné plochy trvá včetně krovu přibližně pět pracovních dnů. Izolování pláště se provádí z vnější strany vrstvami z minerálních vláken, dřevovláknitými deskami nebo jinými vhodnými materiály.
PD je možno stavět také z přírodních materiálů, obr. 8. Pro hrubou stavbu lze použít slámu slisovanou do balíků alespoň s ρmin = 120 kg/m3. Řadu takových objektů vybudoval švýcarský architekt Werner Schmidt.
4. Literatura
(1) JORDAN, E. B2 - das Null.Energie.Büro: kancelář s nulovou spotřebou energie. In.sborník Pasivní domy 2008, Brno, Centrum pasivního domu, 2008, 234-239 s.
(2) ONDŘEJ, S.Dřevěné konstrukce. Praha, SNTL, 2. vydání, 1953, 172 s.
(3) Technický list ISOQUICK z 1.4.2007 www.isoquick.de
(4) TREBERSPURG, M., SMUTNY, R., OBERHUBER, A. Nachhaltigkeits-monitoring des Passivhausstudentenheims Molkereistrasse. Wien, Projekt NaMoMo, 117 s.
(5) ZNÁŠIKOVÁ, K., NEMCOVÁ, A., KIERULF B. Environmentálne vhodné materiály pre energeticky pasívne domy. Bratislava, Inštitút pre energeticky pasívne domy, 2008, 48 s.
The term shell construction does not have any legislative anchor. It is a concept originated from habit, which is commonly used both in construction theory and in practice. It comes from the time when the economy was centrally planned and construction activities were divided into main building production and secondary building production. The works for the shell construction were included in the former – foundations, vertical and horizontal load bearing structures and supporting elements of the room (roof trusses or truss system).