K pasivnímu domu patří kvalitně vyřešené detaily

Úvod

Co je vlastně efektivní řešení detailů? Abychom si dokázali na tuto otázku odpovědět, je potřeba si hned na začátku ujasnit, jakou protihodnotu investice můžeme získat, budou-li detaily řešeny optimálně.

V běžné praxi jsou motivace pragmatické a lze je zjednodušeně shrnout do dvou kategorií – peníze a kvalita, což by mělo ve výsledku přinést (seřazeno od nejdůležitějšího):

• bezchybnou funkčnost konstrukce po celou dobu životnosti
• bezpečné stavebně-fyzikální chování detailu, jako minimální povrchové teploty nebo vlhkostní chování detailu
• zvýšenou kvalitu vnitřního prostředí – teplotní komfort a hygienu vnitřního prostředí se snížením rizika růstu plísní, při kombinaci s odvětráním místnosti
• snížení tepelných ztrát objektu a tudíž i provozních nákladů, případně i snížení výkonu a objemu technologií.

Legislativní požadavky na tepelnětechnickou kvalitu budov jsou dané normou ČSN 73 0540-2 Tepelná ochrana budov, čímž by měla být zaručena minimální úroveň bezchybné funkčnosti konstrukcí. Jsou však tyto požadavky efektivní a dostačující i pro pasivní a nulové domy, které by měli být stavěny od roku 2020?

01. Má smysl dávat za žaluziový box hi-tech vakuovou izolaci nebo aerogel? Při dnešních cenách těchto materiálů bohužel ne. Za 25 let totiž ušetří míň než třetinu investované částky. Navíc rozdíl ve vnitřní povrchové teplotě je při záměně za běžnou izolaci minimální. Použití těchto výkonných materiálů doporučuji proto pouze v případech, kde bychom běžným řešením ohrožovali funkčnost detailu, například ostění, či parapet u renovované stavby, nebo výstup na terasu nad vytápěným prostorem. Pokud máme možnost předsadit žaluziový nebo roletový box, je možné jej efektivně kotvit přes blok Purenitu nebo tvrzeného polystyrenu Compacfoam a zbylé místo vyplnit běžnou izolací. (Foto: archiv autora a Stach.cz stavby, s. r. o.)

Efektivní řešení zahrnuje vyvážení uvedených přínosů (zisků) s potřebnými náklady na pořízení (investicí). Ovšem pozor na výpočet ekonomiky – zde vůbec nejde o nejkratší návratnost, ale dosažitelné úspory za dobu životnosti opatření pro konkrétní objekt. Nejčastěji se uvažuje s dobou životnosti izolačních konstrukcí 25 let u zateplení fasády, 40 let u střechy, u základových konstrukcí i víc než 50 let, ovšem je potřeba zmínit, že se jedná o hodnoty významně na straně bezpečné. Reálná technická životnost při správné údržbě může být až dvojnásobná. Při posouzení některých přínosů nám však ekonomické hodnocení nestačí a je potřeba je vidět v širších souvislostech. Například zhoršenou kvalitu vnitřního prostředí lze jenom stěží vyčíslit ekonomicky, i když má bezpochyby ve výsledku nepříjemné ekonomické důsledky.

02. Vliv tepelných mostů a vazeb na potřebu energie na vytápění v závislosti na průměrném součiniteli prostupu tepla konstrukcí. Zjednodušeně platí – čím mají konstrukce lepší tepelněizolační parametry, tím větší vliv mají tepelné vazby, u pasivních domů to může být klidně i polovina potřeby tepla na vytápění. (Zdroj: Jiří Šála)

Výrazné rozdíly v míře opatření budou u různých energetických standardů budov. U stávající zástavby, nebo u novostaveb na hranici normových požadavků, mají detaily v porovnání se zbytkem konstrukcí obálky budovy zanedbatelný podíl na ročních tepelných ztrátách. Optimální řešení proto zde bude naprosto odlišné od kategorie vysoce úsporných staveb, lepších nízkoenergetických, pasivních a nulových domů, kde mohou neřešené detaily zhoršovat energetickou bilanci až o víc než 50 % (obr. 02).

To ovšem neznamená, že bychom se měli tepelných mostů bát a detaily navrhovat zbytečně draze nebo „pro jistotu“ některé prvky dublovat. Jenom je nutné uvědomit si jejich důležitost, udělat si porovnání možností a vybrat nejoptimálnější řešení. Výběr ovlivňuje celá řada faktorů, jako konkrétní podmínky stavby, zvolené konstrukce, dostupnost technologií, ale zejména jednoduchá proveditelnost a údržba. Dle statistik až alarmujících 40 procent poruch staveb je způsobeno nedostatky v projektové dokumentaci. Cena projektu tudíž nesmí být jediným rozhodovacím kritériem, hlavně pokud je podíl na dosažené kvalitě díla tak velký.

Kdy mluvíme o navrhování bez tepelných mostů

Současně platná norma ČSN 73 0540-2 v tabulce 6 – Požadované hodnoty lineárního a bodového činitele prostupu tepla uvádí tyto hodnoty pro pasivní domy:

Kritéria normy ČSN 73 0540-2, která standard pasivního domu definuje odlišně, v případě tepelných vazeb měkčeji, od definice Passivhaus Institutu v Darmstadtu. O řešení bez tepelných mostů (zmiňované i v tomto článku) mluvíme, když jsou splněny požadavky:

Návrh a provádění vybraných konstrukčních detailů

03. Vliv rozdílných možností řešení stejných konstrukčních detailů – běžné a bez tepelných mostů. Při zanedbání se u pasivního domu můžeme lehce dostat na dvojnásobek potřeby tepla na vytápění.

Které detaily nejvíce ovlivňují energetickou bilanci pasivních a nulových domů, která místa lze nejvíce pokazit?

Dle grafu z konkrétního pasivního řadového domu (obr. 03) lze stanovit toto pořadí potenciálu úspor oproti nevhodnému řešení detailů:

• osazení oken
• napojení na základové konstrukce
• napojení obvodové stěny na střechu
• rohy a kouty.

Pro větší stavby zůstává největší potenciál úspor u osazení oken a často bývá zásadní koncepční řešení schodišťové šachty a výtahu, případně napojení na suterén. Pokud zůstane spodní stavba propojena se zbytkem budovy, může objem vzduchu distribuovaný komínovým efektem a provozem výtahu způsobit nemalé tepelné ztráty.

Provedení tepelné izolace

Uvedené samozřejmě platí za předpokladu, že tepelná izolace bude provedena bez chyb, dle technologických postupů a doporučení výrobců zateplovacích systémů. Zhoršení izolačních vlastností nedokonalým provedením a spárami mezi izolací může být v extrémních případech i víc než čtyřnásobné.

04. Standardně problematické místo na spáry mezi a za deskami – oblast perimetru. U novostaveb je nutné mít rovné základy, u renovací je to vždy složitější (Foto: Jan Bárta)

05. V místech kolem dřevěného roštu a prostupujících prvků je potřeba dávat obzvlášť pozor. Spolehlivější a jednodušší je kolem složitějších prvků používat foukanou izolaci (Foto: Jan Hollan)

08. Schematické znázornění možností spár v izolaci a vlivu spáry o šířce 10 mm pro materiál s tepelnou vodivostí 0,040 W/(m.K) (Zdroj: Passivhaus Dienstleistung GmbH)

09. Závislost součinitele prostupu tepla na šířce spáry v izolaci pro kontaktní zateplovací systém na plynosilikátovém zdivu. (Zdroj: Passivhaus Dienstleistung GmbH)

06. Větší spáry mezi deskami izolace musí být vyplněny lepicí pěnou (do 10 mm) nebo větší pak odřezky izolantu (Foto: Jan Bárta)

07. Uzavření menších spár pod 5 mm je nezbytné, aby se mezi desky nevtlačovala cementová armovací hmota (Foto: Kalksandstein CZ, s. r. o.)

Vzduchové mezery v tepelné izolaci výrazně snižují její tepelněizolační vlastnosti a je nutno se jich vyvarovat. Ze schématu a grafu ukazujícího vliv na součinitel prostupu tepla jednoznačně vychází, že otevřené spáry v izolaci jsou nejproblematičtější.

Uzavřené propojené dutiny v izolaci vznikají v systému ETICS, pokud jsou desky izolantu lepeny pouze tzv. na buchty a navíc jsou mezi deskami nevyplněné dutiny. Stejný případ může nastat, pokud izolace umístěná v roštu nevyplňuje celou tloušťku dutiny a současně obsahuje sporadicky mezery mezi deskami. Uzavřené propojené dutiny jsou velice rizikové, protože v nich může docházet k proudění nebo i cirkulaci vzduchu do chladnějších vrstev, kde obsažená vlhkost kondenzuje a hromadí se v jednom místě. Zásadní pro potlačení konvekce je dutiny mezi deskami vyplňovat izolantem. Vhodné je lepit izolační desky celoplošně.

Založení ETICS – vyvarujte se založení na hliníkové zakládací lišty

Řada bytových domů byla zateplena s ponecháním soklu bez izolace. Co volné oko nevidí, ale často pociťují ve formě plísní obyvatelé okolních bytů, spolehlivě zachytí termovizní kamera.

10. Chybějící izolace soklu a založení ETICS s použitím hliníkové zakládací lišty tvoří významné tepelné ztráty. Bohužel výrobci ETICS tento způsob založení stále propagují (Foto: Juraj Bondora)

11. Termografický snímek nezatepleného soklu (Foto: Aleš Brotánek)

Ovšem náprava ve formě doplnění tepelné izolace soklu není tak jednoduchá, zejména pokud je použit hliníkový zakládací profil pro ETICS. Bohužel tento způsob založení ETICS ještě stále většina výrobců zateplovacích systémů doporučuje ve svých předpisech a je také na stavbách hojně používán. Hliník je s víc než 5 000krát větší tepelnou vodivostí než běžná izolace opravdu výborný vodič tepla. Asi vícero odborníků i laiků napadla otázka, proč se dlouhá léta kombinují nejlepší izolant a nejlepší vodič. Výsledkem tohoto „soužití“ je často povrchová kondenzace vlhkosti na hliníkovém profilu uvnitř detailu, a navíc vysoká teplotní roztažnost hliníku způsobuje praskání omítkového systému.

Z tepelně technického posouzení vychází lineární činitel pro řešení uvedené na obr. 12 o hodnotě Ψ = 0,311 W/(m.K), což nevyhovuje požadavkům normy ČSN 73 0540-2 a nemělo by se na současných stavbách vyskytovat. Při porovnání s řešením bez tepelných mostů Ψ_e ≤ 0,01 W/(m.K) a pro délku soklu L = 40 m nám pro běžné klimatické podmínky ČR s počtem denostupňů D_T = 84 kKh/a vyjdou následovné roční tepelné ztráty:

Pro běžné rodinné domy, kde tvoří tepelné ztráty prostupem stěnou o ploše 150 m² a U = 0,12 W/(m²K) asi 1 500 kWh za rok, se jedná o zhoršení parametrů stěny až o neuvěřitelných 67 %. Uvedené platí pro nosnou konstrukci z vápenopískových bloků; pro materiály s nižší tepelnou vodivostí je vliv menší, pro betonové konstrukce naopak větší.

12. Simulace teplotních polí a infračervené zobrazení detailu soklu s hliníkovou zakládací lištou. (Zdroj: autor)

Řešení přitom může být jednoduché a levné. Jedním z možných řešení je použítí systémové plastové zakládací profily (obr. 13) nebo ETICS založit na dočasnou montážní lať, která se pak při zateplení soklu odstraní.

13. Efektivní řešení napojení soklu je pomocí systémových plastových profilů obsahujících zároveň ukončení s okapnicí. Nezbytné je trvalé těsnění spáry pomocí komprimační pásky, jež umožňuje dilataci spáry (Foto: STO, s. r. o. – vlevo, autor – vpravo)

Osazení oken

14. Předsazená montáž na ocelové úhelníky není pro pasivní domy vhodné. Vhodnou alternativou je po posouzení statiky osazení na kompozitní sklolaminátové profily (Foto: Slavona)

15. Vhodná jsou také systémová řešení pomocí prvků z únosné izolace Compacfoam případně Purenit. (Foto: Centrum pasivního domu)

16. Všechno špatně – chybějící těsnění připojovací spáry, osazení okna do roviny zdiva, nevhodné kotvení a úplně nevhodná stavební připravenost, při které by montážní firma měla odmítnout zabudování výrobku. Běžný stav zabudování oken, který by se snad po zavedení normy ČSN 74 6077 neměl tak často na stavbách objevovat. Pozn. Fotka vypovídá pouze o kvalitě zabudování, ne o kvalitě samotného výrobku – montáž neprováděl výrobce (Foto: autor)

Samotné osazení oken může ovlivnit potřebu tepla na vytápění pasivního domu až o desítky procent. Důležitá je zde velmi dobrá znalost jak stavební fyziky, tak konstrukce oken a samozřejmě použitého konstrukčního systému. Kvalitní řešení osazení okna je však jedno z nejefektivnějších opatření. Například vysazením okna před nosnou konstrukci, kvalitním utěsněním pomocí pásek nebo fólií a zvenku pak přeizolováním rámu okna o tloušťce minimálně 4 cm, lze za minimální vícenáklady získat precizní řešení detailu, který již splňuje požadavky pasivního domu na navrhování bez tepelných mostů.

Velice pozitivní změnu přináší norma ČSN 74 6077:2014 Okna a vnější dveře – Požadavky na zabudování, která podrobně popisuje návrh kotvicích prostředků, těsnění i stavební připravenost.

Přeizolování rámu okna

Překrytí rámu okna vnější izolací je bezpochyby účinným opatřením, jak snížit tepelné ztráty detailem. Ne všechna okna jsou však vhodná pro přeizolování. Na následujícím porovnání dřevěného a dřevohliníkového okna je patrné, jaký rozdíl dělá přeizolování rámu okna v energetické bilanci konkrétního rodinného domu s jižně orientovanými okny. Dřevěnému oknu, i když s horší hodnotou U_f, přeizolování výrazně pomůže a v celkové bilanci si dům takovým jednoduchým opatřením pomůže asi o 1 kWh/(m²a). U dřevohliníkového okna, jak je vidět, nemá žádný smysl umisťovat izolaci přes hliníkové opláštění, které ji spolehlivě přemostí. Dokonce se zvyšující se tloušťkou izolace na špaletě roste stínění ostěním a v celkové bilanci vychází hůř. U některých typů oken lze z výroby nechat oříznout tu část hliníkového opláštění, která by byla schovaná pod izolací.

17. Srovnání vlivu přeizolování rámu na energetickou bilanci u dvou oken – dřevohliníkového a dřevěného. Porovnání bylo na modelovém rodinném domu 130 m² čisté vnitřní podlahové plochy s převážnou orientací jižně orientovaných oken (22 m² z celkové plochy 28 m²). (Zdroj: autor)

Založení úsporných staveb

Klasické založení stavby na základových pasech už řadu let není jediným možným ani ekonomicky výhodným způsobem, jak zakládat pasivní domy. Zejména u masivních staveb z těžkých vodivých materiálů (vápenopísková cihla, železobeton, cihla plná, cihla svisle děrovaná těžká apod.) je zde složité vyloučení vlivu tepelné vazby paty zdiva, vnitřních příček a schodiště, což narušuje celistvost izolační obálky. Proč je to u pasivních domů nevýhodné? Takové řešení může u rodinných domů způsobit zvýšení potřeby tepla na vytápění o 10–15 %. Existuje několik způsobů, jak vliv tepelné vazby potlačit, žádný z nich jej však neřeší úplně dokonale nebo se jedná o určitý kompromis. Systémová řešení, jako tvarovky KS-ISO-Kimmstein a Schöck Novomur, mají sice velice dobré vlastnosti s ohledem na statiku, ale jejich tepelněizolační vlastnosti jsou slabší a jsou dražší. Nesystémové prvky, například pěnové sklo nebo pórobeton, mají dobré izolační vlastnosti a u pórobetonu je příznivá i cena, což se o deskách z pěnového skla nedá říct. Své limity mají však ve statice nebo zvýšené nasákavosti. Zakládání na základových pasech je tedy výhodné hlavně pro obvodové stěny z méně vodivých materiálů s tepelnou vodivostí pod 0,2 W/(m.K) – jako pórobeton nebo tepelně izolační cihly typu THERM, či dřevěné konstrukce, kde nemusíme řešit termické oddělení paty zdiva.

18. Založení na pasech a izolace nad základovou deskou – vlevo, plošné založení železobetonové desky na vrstvě tepelné izolace – vpravo (Zdroj: CPD)

Pro těžké a vodivé konstrukce je bezpochyby výhodnější založení vyztužené železobetonové desky na únosné izolaci z extrudovaného polystyrenu, štěrku z pěnového skla nebo keramickém kamenivu Liapor. Tepelná izolace tak zvenku bez přerušení obaluje celou konstrukci. Vzniká tím souvislá tepelněizolační obálka kolem celého domu. Masivní železobetonová deska navíc přináší do domu velkou akumulační hmotu, která pomáhá udržovat stabilní vnitřní teplotu. Přitom takové řešení nemusí být dražší než založení na základových pasech. Vždy je potřeba porovnávat srovnatelné, protože obsah nabídek pro dodávku základových konstrukcí se může významně lišit. Při založení na základové desce jsou v ceně obsaženy všechny vrstvy až pod vyrovnávací vrstvu nášlapné vrstvy podlahy. K nabídkám běžného založení na základových pasech je vždy potřeba připočítat tepelnou izolaci podlahy, soklové zdivo, izolaci soklu až do nezámrzné hloubky a první řady příček obsahující oddělení tepelného mostu paty zdiva. Když se to spočítá, vychází základové konstrukce ekonomicky velmi podobně.

Kotvení prvků přes ETICS – bodové tepelné vazby

Každý projektant řešící zateplení pasivního domu pomocí ETICS se potýká při řešení detailů s různými problémy. Pokud se mu podaří vyřešit liniové tepelné mosty a vazby, přicházejí na řadu otázky: Jak připevnit zábradlí nebo posuvnou okenici k zateplení? Jak připevnit další konstrukci jako stříšku nebo markýzu? Jak bez tepelného mostu umístit vnější zásuvku do zateplení, aniž by nosný ocelový prvek procházel izolací? To všechno jsou místa, která mohou mít při neřešení vliv na životnost detailu nebo na tepelné ztráty objektu.

Pro navrhování konstrukcí bez tepelných mostů a bez vlhkostních poruch platí obecná pravidla:

• vyhnout se přerušení tepelné izolace – navrhovat vnější samonosné konstrukce;
• všechny liniové vystupující nosné prvky pokud možno obalit tepelnou izolací nebo použít materiály a prvky s tepelným oddělením (∆U ≤ 0,01 W/(m²K);
• bodové prostupy kotvit přímo do izolantu nebo pomocí speciálních termicky oddělených komponentů.

19. Řešení konzoly „natvrdo“ není vhodné, zejména s ohledem na riziko povrchové kondenzace na konzole uvnitř konstrukce (Foto: autor)

20. Profesionální řešení tepelněizolačních konzol pomocí montážních desek, zde od firmy Dosteba pro stříšky, markýzy apod. Únosnost konkrétní konzoly odpovídá zatížení ve svislém směru až několik desítek kN, na ohyb asi 2 kN/m od konzoly (Foto: Stavby Eliáš, s. r. o.)

21. Kutilský způsob kotvení svodu s nižší životností zejména v místě styku s omítkou, kde vlivem pohybů vzniknou trhliny (Foto: Kalksandstein CZ, s. r. o.)

22. Profesionální a systémové řešení pomocí montážního válečku nebo kvádru z tvrzeného polystyrenu vlepeného do izolace (Foto: Stavby Eliáš, s. r. o. – vlevo, Dosteba GmbH – vpravo)

Závěrem

Ing. Juraj Hazucha

*1979, Absolvent Fakulty stavební STU v Bratislavě a autorizovaný inženýr v oboru pozemní stavby

Během let 2007–2015 měl jako expert Centra pasivního domu na starosti vzdělávání odborníků, tvorbu metodických materiálů, poradenství, přednáškovou činnost a lektorování na odborných seminářích. V současnosti projektuje, provádí optimalizace projektů a konzultační činnost. Je odborníkem na energetickou koncepci, výpočty PHPP, stavební fyziku (2D simulace), otvorové výplně a specializuje se také na renovace stávajících budov. Sám bydlí v pasivním domě z přírodních materiálů.

Článek čerpá z nové publikace „Konstrukční detaily pro pasivní a nulové domy – doporučení pro návrh a stavbu“, která autorovi aktuálně vychází v nakladatelství Grada. Knížka slouží jako komplexní katalog detailů s návodem, jak konstrukce navrhovat efektivně a na co si dát pozor při provádění. Vše doplňuje přes pět set fotografií z praxe.

Všechna uvedená řešení si vyžadují precizní projekční přípravu, která je bezpochyby mnohonásobně efektivnější, než řešit detaily přímo na stavbě. Kompromisní řešení během výstavby bývají podstatně dražší často s neuspokojivým výsledkem, nemluvě o možných poruchách v průběhu užívání. Pravidlo „dvakrát měř, jednou řež“ je tudíž pro dnešní stavebnictví a zejména éru úsporných staveb určitě jedno z nejdůležitějších.

Pasivní domy – Speciál 2016
on-line zdarma