Realizace nákladově a energeticky úsporných domů se systémem vnitřního zateplení
Příspěvek se zaměřuje na popis technologie výstavby rodinného domu z betonových skořepinových tvárnic se systémem vnitřního zateplení. Důraz je kladen na obálku budovy. Je zde popsána technologie zhotovení obvodového zdiva a provedení zateplení, které je odlišné od běžné výstavby. Dále se zde zabývám popisem hlavních detailů, které se musí řešit jiným způsobem než u běžného zděného domu a jejich nedodržením dochází ke vzniku vad, které se mohou následně projevit poruchami. Jejich dodatečné odstranění pak nebývá levná záležitost. V závěru je provedeno porovnání výhod a nevýhod vnitřního zateplení provedené pomocí popsané technologie s technologií vnějšího zateplení ETICS.
1 Úvod
V rámci technologického rozvoje stavebnictví dochází k neustálému hledání nejlepšího stavebního materiálu a nejlepší technologie výstavby. V důsledku ekonomické krize se tlak ještě stupňuje. Hledá se taková technologie výstavby, která bude levná a rychlá. Současně však stavba musí splňovat požadavky na nízké finanční náklady při užívání stavby a mít dostatečnou životnost. Na stavebním trhu se objevují ne jenom vždy nové materiály a technologie, ale dochází také k přebírání materiálů a technologií z jiných státu a k jejich přizpůsobováním novým klimatickým podmínkám. V současné době na stavebním trhu neexistuje žádná technologie výstavby, která by byla vhodná pro všechny stavby.
V současnosti je nejlevnější postavit rodinný domů jako dřevostavbu s lehkým sendvičovým pláštěm. Výstavba je levná a rychlá. Protože je výstavba na stavebním trhu značně rozšířená, jsou také dobře propracovány i jednotlivé konstrukční detaily a stavby vykazují dobré tepelně technické vlastnosti. Poněkud hůře je však na tom s akustickými vlastnostmi a životností stavby.
Obr. 1 Pohled na obálku domu zhotoveného z betonových skořepinových tvárnic se systémem vnitřního zateplení
Další rozšířená technologie výstavby rodinných domů je pomocí keramických bloků se systémem vnitřního zateplení (ETICS). Tyto stavby jsou na rozdíl od dřevostaveb s lehkým obvodovým pláštěm dražší a jejich výstavba trvá déle, naproti tomu však splňují ne jenom tepelně technické vlastnosti, ale i akustické, mají dobrou životnost a nebývá zde problém se vzduchotěsností stavby ani po letech užívání.
Já se však budu zabývat méně známou technologií výstavby domů z betonových skořepinových tvárnic se systémem vnitřního zateplení. Podle mého názoru tato technologie stojí někde mezi dřevostavbami s lehkým obvodovým pláštěm a stavbami z keramických bloků se systémem venkovního zateplení. Stavby postavené z betonových tvárnic se systémem vnitřního zateplení jsou levnější než stavby postavené z keramických bloků se systémem ETICS. Mají nízké náklady na provoz, dobré akustické vlastnosti a dobrou životnost. Protože však mají tepelnou izolaci umístěnou z interiéru, musí se jednotlivé detaily řešit jiným způsobem, než jsme zvyklí u systému ETICS, a již při návrhu stavby se musí počítat s jistými odlišnostmi.
1.1 Specifikace stavebního materiálu
Na českém trhu se začínají postupně objevovat různé typy skořepinových betonových tvárnic od různých výrobců. Tvárnice jednotlivých výrobců se od sebe liší ne jenom rozměrově, ale také odlišnými fyzikálními vlastnostmi. Ve svém článku se budu zabývat betonovými skořepinovými tvárnicemi, které vyrábí firma Be-Tong s.r.o. Firma vyrábí skořepinové tvárnice podle francouzské technologie, která je chráněna úřadem průmyslového vlastnictví.
Obr. 2 Vibrolis Adler A430 na betonové skořepinové tvárnice
Skořepinové betonové tvárnice se vyrábí patentovanou usměrněnou vertikální vibrací na vibrolisech firmy Adler (Obr. 2). Betonová směs na výrobu tvárnic je složena z dolomitického vápence o frakcích 0 až 4 a 4 až 8 s obsahem cementu 6 až 8 % a vody. Vyrábí se plně automatizovaným řídicím systémem, který zajišťuje přesné dávkování jednotlivých složek betonové směsi. Automatizovaný výrobní proces zajišťuje přesné rozměry všech tvárnic, jejich rovinatost, kolmost stran a ostrost hran. Tvárnice mají standardní tloušťku stěn 18 mm. Z důvodu doporučené technologie výstavby mají tvárnice plná dna. Pouze rohové tvárnice mají otvor ve dnu tvárnice pro vertikální zpevnění (zmonolitnění) jednotlivých vrstev. Povrch betonových tvárnic je granulometrický. Tvárnice pro obvodové stěny i příčky jsou stejného složení. Pevnosti tvárnice se liší dle typu tvárnice. U průběžné tvárnice je to 3,5 MPa na tvárnici. Vážená neprůzvučnost zdiva zhotoveného z tvárnic v četně omítek je 53 dB.
Dodržením technologie výroby jsou zajištěny požadované vlastnosti tvárnic, jako je přesnost, pevnost, nízký difusní odpor, nenasákavost, nízká hmotnost, vysoká životnost a nízká výrobní cena.
Tvárnice se vyrábějí v řadách o různých šířkách pro obvodovou stěnu a pro příčky. Každá řada má základní sortiment tvárnic: průběžná, rohová a dělící. Některé řady jsou rozšířené o doplňkové tvárnice (např. obloukové tvárnice). Na zhotovení stropní konstrukce a překladu se vyrábí tvárnice věncovka a stropnice.
Při výstavbě se doporučuje používat materiály jen od jednoho výrobce. Je to z toho důvodu, aby stavba tvořila jeden homogenní celek, který bude mít stejné fyzikální vlastnosti, stejnou životnost, a nebude tak docházet v důsledku změny okrajových podmínek vyvolaných prostředím a užíváním stavby ke vzniku vad a poruch vyvolaných rozdílnými fyzikálními vlastnostmi zabudovaných materiálů.
Pro zhotovené obvodové stěny se nejčastěji používají tvárnice o šířce 198 mm. Pro zhotovení příček se používají tvárnice šířky 97 mm a 147 mm.
Průběžná
Rohová
Dělící
Věncovka
Stropnice
Obr. 3 Základní tvárnice
1.2 Realizace hrubé stavby
Obr. 4 Výstavba za použití skořepinových betonových tvárnic
Pod skořepinovými betonovými tvárnicemi musí být zhotoven kvalitní základ, který zabezpečí bezpečné přenášení zatížení domu přes základy do zeminy. Pro nepodsklepené rodinné domy se z ekonomických důvodů nejčastěji zhotovuje železobetonová deska, která pod nosnými stěnami přechází v pásové základy.
Na odizolování stavby od zemní vlhkosti se používá hydroizolační pás, který se umísťuje mezi základ a stěnu z tvárnic.
Při výstavbě stěn se postupuje podobným způsobem, jako bychom stavěli zdivo z běžných keramických bloků. Tvárnice se kladou plným dnem vzhůru. Plné dno tvárnic nám zabezpečí, že betonová směs nanášená na tvárnice nám nepropadne do dutin spodní tvárnice. Na rozdíl od keramických bloků se betonová směs dává i do styčných spár.
Na zhotovení příček se používají tvárnice šířky 15 cm a šířky 10 cm. Příčky se nespojují s obvodovým nosným zdivem na ozub, jako je tomu u keramického zdiva z důvodu eliminace tepelných mostů. Spojení obvodového zdiva s příčkou se zajišťuje pomocí plochých ocelových korozivzdorných stěnových spon. Mezi obvodovou stěnu a příčku se vkládá polystyren z důvodu eliminace tepelného mostu.
Obr. 5 Osazení okna (pohled z interiéru)
Po zhotovení svislých zdí následuje montáž stropní konstrukce. Z důvodu zachování homogenity stavebního materiálu se na zhotovení nosné konstrukce stropu používají stropní vložky (stropnice), které se osazují do filigránových nosníků a následně se zmonolitní.
Střechu zhotovujeme stejným způsobem, jako u všech ostatních zděných staveb.
Výplně otvorů (okna a dveře) se do obvodového zdiva zatepleného zevnitř neosazují přímo do roviny nosného zdiva, ale zapouštějí se až do vrstvy vnitřního zateplení. Tento postup se volí z důvodu eliminace tepelných mostů kolem výplní otvorů. Rám okna, nebo dveří se volí vždy o něco větší (cca 4 cm), než je velikost otvoru v nosné obvodové stěně. Po obvodě rámu okna, nebo dveří se přišroubují ocelové úhelníky, pomocí kterých se výplně otvorů připevňují k nosné obvodové stěně. Na okraj rámu výplně otvoru, který bude přitlačen ke zdi, se nalepí paměťová těsnící páska (např. od firmy Tremco Illbruck). Paměťová páska nalepená na rám výplní otvoru nám zajistí utěsnění vzniklé spáry mezi osazeným rámem výplně otvoru a obvodovou stěnou.
Před lepením vnitřního zateplení musíme nejdříve provézt instalaci inženýrských sítí. Na rozvod inženýrských sítí po domě využíváme nejčastěji podlahovou konstrukci a prostor pod stropem. Inženýrské sítě mohou být vedeny pod stropem, protože podhled stropní konstrukce bude upraven zavěšeným sádrokartonem. Ze stropu, nebo od podlahy, pak můžeme rozvést elektroinstalaci přímo po stěně k místu plánovaného umístění zásuvky, či vypínače. Kabely se vedou samostatně, nebo se umísťují do instalačního krku. Kabel, nebo instalační krk se pomocí sádry připevňuje přímo na zdivo z tvárnic. Do tvárnic se v žádném případě nevysekávají instalační drážky. Přívod vody pro topení se vede v plastových, nebo měděných trubkách umístěných v instalačních krcích (chráničkách). Při instalaci splaškového odpadního potrubí, a to hlavně stoupacího potrubí od WC se snažíme vyhnout umístění do tepelně izolačního sendviče obvodové stěny. Stoupací potrubí splaškové vody od WC umísťujeme do vnitřních příček, anebo potrubí předsadíme před tepelně izolační sendvič do vnitřní dispozice. S tímto omezením se musí počítat již v návrhu dispozice domu. Pokud už se z jakéhokoliv důvodu nemůžeme vyhnout tomu, abychom vedli splaškové a vodovodní potrubí mimo obvodovou stěnu z tvárnic, pak musíme udělat takové opatření, aby mezi potrubím a obvodovou střenou z tvárnic bylo alespoň 80 mm tepelné izolace z polystyrenu. Po provedení rozvedení všech inženýrských sítí a jejich překontrolování můžeme začít s montáží tepelné izolačních panelů.
Obr. 6 Umístění rozvodů elektřiny a prostup přes tepelně izolační komplexPro vnitřní zateplení je nejlepší použít izolační sendvičový komplex, který se skládá ze sádrokartonové desky a tepelné izolace (pěnový polystyren), které jsou k sobě pevně slepeny. V ČR nabízí takhle připravené tepelněizolační sendvičové desky firma Rigips pod obchodním označením Rigitherm. Desky jsou 1200 mm široké a 2600 mm vysoké. Podle zvolené tloušťky tepelné izolace se mění součinitel prostupu tepla obvodové stěny, který je přímoúměrný tepelným ztrátám domu. Tloušťka tepelné izolace se volí v tloušťkách od 20 mm do 200 mm. Sádrokartonová deska je pořád konstantní tloušťky a to 12,5 mm. Do místností s vysokou vzdušnou vlhkostí (např. koupelny) se používá tepelně izolační panel s impregnovanou sádrokartonovou vrstvou. Na vnitřní zateplení doporučuji použít sendvič s tloušťkou tepelné izolace min. 160 mm.
Vlastní instalace sendvičových desek je velmi jednoduchá. Na zadní stranu desky se nanese bodově lepící malta. Body jsou uspořádány do třech řad v podélné ose desky. Bodové lepení tepelně izolačního komplexu nám zajistí vytvoření vzduchové mezery mezi tepelněizolační sendvičovou deskou a stávající obvodovou stěnou z tvárnic. V této mezeře jsou vedeny rozvody elektřiny. Pokud bude v sendvičovém panelu umístěna zásuvka, či vypínač, musí se ještě před osazením izolačního panelu přesně rozměřit umístění této zásuvky a do panelu vyvrtat otvor pro protažení kabelu. Pomocí kruhového vrtáku určeného pro vrtání otvorů pro elektrické krabice do sádrokartonových desek se vyvrtá otvor přímo podle velikosti elektrické krabice do sendvičového panelu. Při osazování sendvičového panelu se pak musí současně provést protažení tohoto kabelu přes vyvrtaný otvor v sendvičovém panelu. Vedle již osazeného tepelně izolačního sendvičového panelu se osazují stejným způsobem další sendvičové panely. Po zatvrdnutí lepící malty se provede vyplnění spár u stropu a podlahy pomocí polyuretanové pěny. Po zatvrdnutí polyuretanové pěny můžeme provést zaspárování sendvičových tepelně izolačních desek běžným způsobem, jako u sádrokartonových desek. V následující fázi se provádí montáž elektroinstalačních krabic do tepelně izolačního panelu. Používají se elektroinstalační krabice určené pro osazení do sádrokartonu. Doporučuje se použít i vzduchotěsné elektroinstalační krabice, které jsou o něco dražší, ale na oplátku za to máme jistotu vzduchotěsného napojení elektroinstalace.
Na stropní konstrukci se zhotovuje sádrokartonový zavěšený podhled. Z důvodů eliminace tepelných mostů se mezi sádrokartonový podhled a stropní konstrukci vkládá izolace o min. tl. 50 mm do vzdálenosti 1000 mm od obvodových stěn.
Obr. 7 Rozmístění terčíků malty na ručně vyrobený tepelně izolační sendvič za využití polystyrenu s příměsí grafitu
Obr. 8 Prostup elektrických kabelů po nalepení tepelněizolačního sendviče
Xella CZ se značkou Ytong patří mezi společnosti, které se s předstihem zabývají požadavky, jež vyplývají z nové legislativy v oblasti energetických úspor.
Vzorová řešení vybraných stavebních detailů ze systému Ytong jsou navržena tak, aby efektivně využila jeho vlastností a doplňků z běžně dostupných materiálů a technologií. Všechny detaily jsou posouzeny z hlediska tepelněizolačních vlastností, vlhkostního režimu a hygienického kritéria, přičemž všechny tyto požadavky splňují. Zároveň mají všechny detaily velmi nízkou přídavnou tepelnou ztrátu pod hodnotou 0,1 (W/(m . K)).
1.3 Detaily
U staveb realizovaných z betonových skořepinových tvárnic se systémem vnitřního zateplení se řeší jednotlivé detaily jiným způsobem, než u staveb realizovaných podle systému ETICS. Níže se budu zabývat nejdůležitějšími detaily, které je nutné dodržet pro splnění tepelně technických požadavků na stavby. Mezi nejdůležitější detaily patří napojení příčky na obvodovou stěnu a styku stropní konstrukce s obvodovou stěnou. Zateplení střešní konstrukce (sedlové střechy) a zateplená základové konstrukce se řeší podobně jako u ostatních staveb.
1.3.1 Napojení příčky na obvodovou konstrukci
Při napojování vnitřní příčky na obvodovou konstrukci (obálku budovy) je důležité, aby nedocházelo k přímému styku nosné konstrukce obálky budovy zhotovené z tvárnic s vnitřní příčkou zhotovenou z příčkových tvárnic. Pokud by se tak stalo, došlo by k vytvoření tepelného mostu a mohlo by docházet ke kondenzaci vlhkosti na vnitřní příčce. Z důvodu eliminace tohoto tepelného mostu se mezi spojení vnitřní příčky a nosné konstrukce obvodové stěny vkládá tepelná izolace z polystyrenu. Pro zachování spojení (zajištění stability) se do každé druhé horizontální spáry mezi tvárnice obvodové stěny v místě napojení vnitřní příčky vkládá ocelový nerezový pásek. Tento pásek prochází přes tepelnou izolaci vkládanou mezi obvodovou stěnu a příčku. Ocelový pásek je zazděn v příčce do horizontální spáry.
Obr. 9 Detail napojení obvodové stěny a vnitřní příčky
Obr. 10 Izotermy – detail napojení příčky a obvodové stěny
Obr. 11 Přibližná oblast kondenzace – detail napojení příčky a obvodové stěny
Obr. 12 Relativní vlhkost vzduchu – detail napojení příčky a obvodové stěny
1.3.2 Napojení obvodové stěny a stropní konstrukce
Stropní konstrukce se nejčastěji zhotovuje ze stropnic, které se kladou do filigránových nosníků, které jsou uloženy na stěny z tvárnic Beton s minimálním uložením 125 mm. Stropní konstrukce se zmonolitní betonem (na výšku 40 až 60 mm na stropnice). Na obvodových stěnách se po celém obvodě ve výšce uložení filigránových nosníků zhotoví železobetonový věnec. Protože jsou však obvodové stěny zatepleny z interiéru, uložením stropní konstrukce na obvodové zdivo vznikne tepelný most. Abychom přerušili tepelný most, tak na stropní konstrukci do vzdálenosti 1 m od obvodových konstrukcí přidáváme tepelnou izolaci. Z horní strany stropní konstrukce je tepelná izolace schována přímo ve skladbě podlahy. Ze spodní strany stropní konstrukce musíme přilepit na stropní konstrukci teplenou izolaci z polystyrenu do vzdálenosti 1 m od obvodových konstrukcí. Přidaná tepelná izolace zespod na stropní konstrukci se schová do podhledu, který se nejčastěji zhotovuje ze sádrokartonu.
Obr. 13 Napojení obvodové stěny a stropní konstrukce
Obr. 14 Izotermy – detail napojení příčky a obvodové stěny
Obr. 15 Přibližná oblast kondenzace – detail napojení příčky a obvodové stěny
Obr. 16 Relativní vlhkost vzduchu – detail napojení příčky a obvodové stěny
1.4 Součinitel prostupu tepla
Norma ČSN 730540-2 požaduje, aby konstrukce vytápěných, nebo klimatizovaných budov s relativní vlhkostí vzduchu uvnitř místnosti φi ≤ 60 % splňovala požadavek na součinitel prostupu tepla U [W/m2×K] takový, aby:
kde je
- UN
- – požadovaná hodnota součinitele prostupu tepla [W/m2×K]
V případě, že je převažující návrhová vnitřní teplota vzduchu v budově θim v intervalu 18 °C až 22 °C, pak požadovaná hodnota součinitele prostupu tepla UN je rovna součiniteli prostupu tepla UN,20.
Požadované a doporučené hodnoty součinitel prostupu tepla UN,20 pro budovy s převažující návrhovou vnitřní teplotou vzduchu θim = 18 °C až 22 °C jsou stanoveny v normě ČSN 730540-2.
V našem případě se jednalo o posouzení obvodových konstrukcí rodinného domu, který spadá mezi budovy s převažující návrhovou vnitřní teplotou vzduchu θim = 20 °C a mohli jsme pro posouzení přímo použít tabulkové hodnoty UN,20.
Obvodová stěna zhotovená z tvárnic spadá do lehkých konstrukcí vnějších (z důvodu umístění tepelné izolace na vnitřní stěnu) a musí splnit požadavek na součinitel prostupu tepla UN,20, který má požadovanou hodnotu 0,30 W/m2×K (doporučenou hodnotu 0,20 W/m2×K).
Součinitel prostupu tepla obvodové stěny zhotovené z tvárnic s vnitřním zateplením Rigitherm 160 (tloušťka teplené izolace je 160 mm) byl spočten v programu Teplo. Parametry pro vzduch v interiéru byly uvažovány pro bytovou a občanskou výstavbu. Návrhová teplota vzduchu je 20 °C a relativní vlhkost vzduchu je 50 %. Návrhová teplota vnějšího vzduchu byla uvažována −15 °C. Pro hodnocení součinitele prostupu tepla byly použity hodnoty tepelného odporu při přestupu tepla na vnější straně 0,04 m2×K×W−1 a na vnitřní straně 0,13 m2×K×W−1.
| Číslo | Název | D [m] | λ [W/mK] | C [J/kgK] | ρ [kg/m3] | Mi [–] | Ma [kg/m2] |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | Sádrokarton | 0,0125 | 0,2200 | 1060,0 | 750,0 | 9,0 | 0,0000 |
| 2 | Tepelná izolace | 0,1600 | 0,0400 | 1270,0 | 15,0 | 40,0 | 0,0000 |
| 3 | Uzavřená vzduchová vrstva | 0,0100 | 0,0670 | 1010,0 | 1,2 | 1,0 | 0,0000 |
| 4 | Tvárnice | 0,2000 | 0,6600 | 1020,0 | 1020,0 | 9,6 | 0,0000 |
| 5 | Omítka | 0,0100 | 0,2100 | 1000,0 | 700,0 | 15,0 | 0,0000 |
| Tepelný odpor konstrukce R | 4,56 m2×K/W |
| Součinitel prostupu tepla konstrukce U | 0,212 W/m2×K |
| Vnitřní povrchová teplota v návrhových podmínkách θsi | 18,19 °C |
| Teplotní faktor vnitřního povrchu v návrhových podmínkách fRsi | 0,948 |
Spočítaná hodnota součinitel prostupu tepla obvodové stěny byla rovna hodnotě 0,22 W/m2×K. Z toho vyplývá:
Obvodová stěna s vnitřním zateplením splňuje požadavek na požadovanou hodnotu součinitele prostupu tepla. Součinitel prostupu tepla obvodové stěny již však nesplňuje požadavek na doporučenou hodnotu součinitele prostupu tepla.
1.5 Nejnižší vnitřní povrchová teplota konstrukce
V zimním období musí mít konstrukce nejnižší vnitřní povrchovou teplotu θsi vyšší nebo rovnu požadované povrchové teplotě θsi,N, jinak by na povrchu konstrukce docházelo ke kondenzaci vlhkosti a růstu plísní. Splnění této podmínky se prokazuje pomocí teplotního faktoru vnitřního povrchu fRsi. Teplotní faktor stanovuje jednoznačnou vlastnost konstrukce v posuzovaném místě bez závislosti na obklopujících prostředích.
V zimním období musí mít konstrukce v každém místě teplotní faktor vnitřního povrchu fRsi při relativní vlhkosti vzduchu φi ≤ 60 % větší nebo roven požadované hodnotě nejnižšího teplotního faktoru vnitřního povrchu fRsi,N.
Nejnižší teplotní faktor fRsi,N je dle platné normy ČSN 730540-2 roven přímo kritickému teplotnímu faktoru fRsi,cr.
Kritický teplotní faktor vnitřního povrchu fRsi,cr je stanovený dosažením kritické vnitřní povrchové vlhkosti φsi,cr pro návrhovou teplotu vnitřního vzduchu θai a návrhovou relativní vlhkost vnitřního vzduchu φsi. Kritický teplotní faktor můžeme spočítat podle vzorce (5), nebo můžeme v našem případě použít přímo normové hodnoty, které jsou uvedeny v Tab. 1.
(5)
kde je
- θai
- – návrhová teplota vnitřního vzduchu [°C]
- θex
- – návrhová teplota prostředí přilehlého k vnější straně konstrukce venkovního v zimním období [°C]
- φi,r
- – relativní vlhkost vnitřního vzduchu pro stanovení požadavku na nejnižší vnitřní povrchovou teplotu konstrukce [%]
- φsi,cr
- – kritická vnitřní povrchová vlhkost v [%], která stanovuje relativní vlhkost vzduchu bezprostředně při vnitřním povrchu konstrukce, a která nesmí být pro danou konstrukci překročena. Pro výplně otvorů je kritická vnitřní povrchová vlhkost φsi,cr = 100 % (nebezpečí orosování oken) a pro ostatní konstrukce je φsi,cr = 80 % (nebezpečí růstu plísní)
Dle normy ČSN 730540-3 Tab. H.2 byla stanovena návrhová teplota venkovního vzduchu θe pro místo situování měřeného rodinného domu na −15 °C. Návrhová teplota vnitřního vzduchu θai byla navrhnuta na 20 °C a relativní vlhkost vnitřního vzduchu φi = 50 % (dle normy ČSN 730540-3). Dle Tab. 1 je kritický teplotní faktor vnitřního povrchu fRsi,cr pro zadané okrajové podmínky roven 0,744.
| Konstrukce | Návrhová teplota vnitřního vzduchu θai [°C] | Návrhová venkovní teplota θe [°C] | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| −13 | −14 | −15 | −16 | −17 | −18 | −19 | −20 | −21 | ||
| Kritický teplotní faktor vnitřního povrchu fRsi,cr | ||||||||||
| Stavební konstrukce | 20,0 | 0,748 | 0,746 | 0,744 | 0,751 | 0,757 | 0,764 | 0,770 | 0,776 | 0,781 |
| 20,3 | 0,750 | 0,747 | 0,745 | 0,752 | 0,759 | 0,765 | 0,771 | 0,777 | 0,782 | |
| 20,6 | 0,751 | 0,749 | 0,747 | 0,754 | 0,760 | 0,766 | 0,772 | 0,778 | 0,783 | |
| 20,9 | 0,753 | 0,751 | 0,748 | 0,755 | 0,762 | 0,768 | 0,773 | 0,779 | 0,784 | |
| 21,0 | 0,753 | 0,751 | 0,749 | 0,756 | 0,762 | 0,768 | 0,774 | 0,779 | 0,785 | |
Ze vzorce (3) pak plyne, že posuzované konstrukce musí mít nejnižší hodnotu teplotního faktoru nejvýše rovnu hodnotě 0,744 (pro θai = 20 °C a φi = 50 %) pro prostory, v nichž není trvale a prokazatelně upravována vlhkost vzduchu. Kritickému teplotnímu faktoru 0,744 odpovídá teplota 11,04 °C.
Pro hodnocení vnitřní povrchové teploty a kondenzace vodní páry byl použit tepelný odpor na vnější straně 0,04 m2×K×W−1 a na vnitřní straně 0,25 m2×K×W−1.
Obvodová stěna zhotovená z tvárnic se systémem vnitřního zateplení Rigitherm 160 má při návrhové venkovní teplotě vzduchu θe = −15 °C a vnitřní návrhové teplotě vzduchu θai = 20 °C hodnotu teplotního faktoru vnitřního povrchu fRsi = 0,948 (viz výpočet z programu teplo v kap. 1.4), fRsi = 0,945 při styku obvodové stěny a příčky (Obr. 10) a fRsi = 0,876 při styku obvodové stěny a stropní konstrukce (Obr. 14) zpracované v programu Area.
fRsi ≥ fRsi,N => 0,945 ≥ 0,744 (pro θai = 20 °C a φi = 50 %)
fRsi ≥ fRsi,N => 0,876 ≥ 0,744 (pro θai = 20 °C a φi = 50 %)
Z vypočítaných hodnot vyplývá, že posuzovaná konstrukce splňuje požadavek na nejnižší teplotní faktor vnitřního povrchu. Tím je dle normy dokázáno, že na posuzovaném vnitřním povrchu konstrukce nejsou splněny podmínky pro nebezpečí růstu plísní a nedochází ke kondenzaci vlhkosti na povrchu konstrukce.
1.6 Šíření vlhkosti konstrukcí
Posouzení šíření vlhkosti konstrukcí bylo provedeno dle požadavků ČSN 730540-2, která stanovuje požadavek na maximální množství zkondenzované vodní páry uvnitř konstrukce a požadavek na roční bilanci kondenzace a vypařování vodní páry uvnitř konstrukce.
Pro stavební konstrukci, u které kondenzace vodní páry uvnitř neohrozí její požadovanou funkci, se požaduje omezení roční množství zkondenzované vodní páry uvnitř konstrukce Mc v kg/(m2×a) tak, aby splňovalo podmínku:
kde je
- Mc
- – roční množství zkondenzované vodní páry uvnitř konstrukce [kg/(m2×a)]
- Mc,N
- – normová hodnota maximálního ročního množství zkondenzované vodní páry uvnitř konstrukce [kg/(m2×a)]
Pro konstrukce se zabudovanými dřevěnými prvky, vnějším zateplovacím systémem, obkladem, nebo konstrukcí s difúzně málo propustnými vnějšími povrchovými vrstvami a pro jednoplášťové střechy je normová hodnota Mc,N stanovena jednou z nižších hodnot:
Pro ostatní konstrukce, sem spadá i posuzovaná obvodová stěna zhotovená z tvárnic se systémem vnitřního zateplení, je normová hodnota Mc,N stanovena jednou z nižších hodnot:
Obvodová stěna zhotovená z tvárnic bez uvažování vnitřního zateplení má hmotnost 188 kg/m2, z toho plyne, že 5 % plošné hmotnosti materiálu je 9,4 kg. Po dosazení zjistíme:
Dle požadavku normy počítáme s nižší z hodnot, proto:
Mc ≤ Mc,N => Mc ≤ 0,5 kg/(m2×a)
Současně se splněním požadavku na maximální ročního množství zkondenzované vodní páry uvnitř konstrukce je požadováno i splnění požadavku na roční bilanci kondenzace a vypařování vodní páry uvnitř konstrukce. Ta nám stanovuje, že roční množství zkondenzované vodní páry uvnitř konstrukce Mc [kg/(m2×a)] musí být menší než roční množství vypařené páry Mev [kg/(m2×a)].
kde je
- Mev
- – roční množství vypařené vodní páry uvnitř konstrukce [kg/(m2×a)]
Na posouzení 1D šíření vodní páry byl použit program Teplo.
Na posouzení 2D detailů (Obr. 9 a Obr. 14) byl použit program Area.
Parametry pro vzduch v interiéru byly uvažovány pro bytovou a občanskou výstavbu. Návrhová teplota vzduchu je 20 °C a relativní vlhkost vzduchu je 50 %. Návrhová teplota vnějšího vzduchu byla uvažována −15 °C (pro oblast Frýdek Místek). Pro výpočet bilance vodní páry podle ČSN EN ISO 13788 byly uvažovány průměrné měsíční parametry pro Frýdek Místek.
Pro hodnocení kondenzace vodní páry byl použit tepelný odpor na vnější straně 0,04 m2×K×W−1 a na vnitřní straně 0,25 m2×K×W−1.
1D posouzení v programu Teplo (skladba konstrukce je stejná jako při zjišťování součinitele prostupu tepla v kapitole 1.4):
| Číslo měsíce | Minimální požadované hodnoty při max. rel. vlhkosti na vnitřním povrchu | Vypočtené hodnoty | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 80% | 100% | ||||||
| θsi,m [C] | fRsi,m | θsi,m [C] | fRsi,m | θsi [C] | fRsi | φHsi [%] | |
| 1 | 11,2 | 0,607 | 7,8 | 0,460 | 18,8 | 0,948 | 48,8 |
| 2 | 12,0 | 0,614 | 8,6 | 0,454 | 18,9 | 0,948 | 51,2 |
| 3 | 12,8 | 0,570 | 9,4 | 0,370 | 19,1 | 0,948 | 53,3 |
| 4 | 13,9 | 0,491 | 10,6 | 0,206 | 19,4 | 0,948 | 56,6 |
| 5 | 15,6 | 0,374 | 12,2 | ------ | 19,6 | 0,948 | 62,1 |
| 6 | 16,9 | 0,186 | 13,4 | ------ | 19,8 | 0,948 | 66,7 |
| 7 | 17,5 | ------ | 14,0 | ------ | 19,9 | 0,948 | 68,8 |
| 8 | 17,3 | 0,055 | 13,8 | ------ | 19,9 | 0,948 | 68,0 |
| 9 | 15,8 | 0,353 | 12,4 | ------ | 19,7 | 0,948 | 62,7 |
| 10 | 14,2 | 0,475 | 10,8 | 0,169 | 19,4 | 0,948 | 57,3 |
| 11 | 12,9 | 0,562 | 9,5 | 0,354 | 19,2 | 0,948 | 53,6 |
| 12 | 12,1 | 0,615 | 8,8 | 0,452 | 18,9 | 0,948 | 51,6 |
| Poznámka: φHsi je relativní vlhkost na vnitřním povrchu θsi je vnitřní povrchová teplota fRsi je teplotní faktor. | |||||||
Obr. 17 Rozložení tlaků vodní páry v obvodové konstrukci dle ČSN 730540
Obr. 18 Rozložení tlaků vodní páry v obvodové konstrukci dle ČSN EN ISO 13788
Difuze vodní páry v návrhových podmínkách a bilance vlhkosti dle ČSN 730540:
(bez vlivu zabudované vlhkosti, sluneční radiace a se zanedbáním difuzního odporu lepidla spojující sádrokartonovou desku a polystyren ze strany interiéru). Je počítáno s vlhkosti vzduchu v interiéru 55 % (k vlhkosti vzduchu v interiéru je připočtena bezpečnostní přirážka).
| rozhraní | i | 1–2 | 2–3 | 3–4 | 4–5 | e |
|---|---|---|---|---|---|---|
| tepl. [C] | 18,2 | 17,8 | −11,1 | −12,2 | −14,4 | −14,7 |
| p [Pa] | 1285 | 1270 | 416 | 415 | 158 | 138 |
| p,sat [Pa] | 2088 | 2035 | 235 | 213 | 175 | 169 |
Při venkovní návrhové teplotě dochází v konstrukci ke kondenzaci vodní páry.
| Kond. zóna číslo | Hranice kondenzační zóny | Kondenzující množství vodní páry [kg/m2s] | |
|---|---|---|---|
| levá [m] | pravá [m] | ||
| 1 | 0,1303 | 0,1585 | 5,957E−0009 |
| 2 | 0,1825 | 0,1825 | 2,117E−0008 |
| Množství zkondenzované vodní páry Mc | 0,059 kg/m2×a |
| Množství vypařitelné vodní páry Mev | 1,097 kg/m2×a |
Bilance zkondenzované a vypařené vlhkosti
dle ČSN EN ISO 13788:
Roční cyklus č. 1
V konstrukci nedochází během modelového roku ke kondenzaci.
Obr. 19 Rozložení tlaků vodní páry v obvodové konstrukci dle ČSN 730540
Difuze vodní páry v návrhových podmínkách a bilance vlhkosti dle ČSN 730540:
(bez vlivu zabudované vlhkosti, sluneční radiace a se zanedbáním difuzního odporu lepidla spojující sádrokartonovou desku a polystyren ze strany interiéru). Je počítáno s vlhkostí vzduchu v interiéru 45 % (požadavek normy ČSN 730540-2 z roku 2011 pro prostory, kde není trvale a prokazatelně upravována vlhkost vzduchu vzduchotechnikou).
| rozhraní | i | 1–2 | 2–3 | 3–4 | 4–5 | e |
|---|---|---|---|---|---|---|
| tepl. [C] | 18,2 | 17,8 | −11,1 | −12,2 | −14,4 | −14,7 |
| p [Pa] | 1052 | 1040 | 359 | 358 | 154 | 138 |
| p,sat [Pa] | 2088 | 2035 | 235 | 213 | 175 | 169 |
Při venkovní návrhové teplotě dochází v konstrukci ke kondenzaci vodní páry.
| Kond. zóna číslo | Hranice kondenzační zóny | Kondenzující množství vodní páry [kg/m2s] | |
|---|---|---|---|
| levá [m] | pravá [m] | ||
| 1 | 0,1825 | 0,1825 | 1,847E−0008 |
| Množství zkondenzované vodní páry Mc | 0,030 kg/m2×a |
| Množství vypařitelné vodní páry Mev | 1,281 kg/m2×a |
Z 1D posouzení obvodové konstrukce v programu Teplo dle ČSN 730540 při výpočtové vlhkosti vzduchu v interiéru 55 % bylo zjištěno, že dochází ke kondenzaci vlhkosti v konstrukci ve dvou zónách (Obr. 17). Celkové množství zkondenzované vodní páry v obou dvou zónách během jednoho ročního cyklu je 0,059 kg/(m2×a) a celkové množství vypařené páry během jednoho ročního cyklu je 1,097 kg/(m2×a):
Mc ≤ Mc,N => 0,059 kg/(m2×a) ≤ 0,5 kg/(m2×a)
Mc < Mev => 0,059 kg/(m2×a) < 1,097 kg/(m2×a)
Z 1D posouzení obvodové konstrukce v programu Teplo dle ČSN 730540 při výpočtové vlhkosti vzduchu v interiéru 45 % bylo zjištěno, že dochází ke kondenzaci vlhkosti v konstrukci v jedné zóně (Obr. 19). Celkové množství zkondenzované vodní páry v konstrukci během jednoho ročního cyklu je 0,030 kg/(m2×a) a celkové množství vypařené páry během jednoho ročního cyklu je 1,281 kg/(m2×a):
Mc ≤ Mc,N => 0,030 kg/(m2×a) ≤ 0,5 kg/(m2×a)
Mc < Mev => 0,030 kg/(m2×a) < 1,281 kg/(m2×a)
Při posuzování bilance zkondenzované a vypařené vodní páry v jednotlivých měsíčních cyklech dle ČSN EN ISO 13788 bylo zjištěno, že při výpočtové vlhkosti vzduchu v interiéru 45 % (Obr. 18) zkondenzované množství vodní páry na konci každého měsíčního cyklu je rovno nule. Bilance zkondenzované a vypařené vodní páry dle ČSN EN ISO 13788 byla prováděna také na detailu napojení obvodové stěny a příčky (Obr. 9) a na napojení obvodové stěny a stropní konstrukce (Obr. 13). Zkondenzované množství vodní páry na konci každého měsíčního cyklu je na posuzovaných detailech rovno nule.
Z výsledků vyplývá, že obvodová konstrukce splňuje požadavek normy ČSN 730540-2 na množství zkondenzované vodní páry uvnitř konstrukce Mc a požadavek na roční bilanci kondenzace a vypařování vodní páry uvnitř konstrukce.
2 Výhody a nevýhody vnitřního zateplení
Základní porovnání technologie výstavby ze skořepinových betonových tvárnic se systémem vnitřního zateplení jsem porovnávat s technologií výstavby z keramických pálených bloků se systémem venkovního zateplení (ETICS).
Realizace domu ze skořepinových betonových tvárnic včetně vnitřního zateplení je méně časově náročná, než zhotovení domu z keramických bloků s následnou aplikací systému ETICS. Stavba zhotovená z tvárnic Beton dokonce nemusí být z exteriéru omítnuta a tvárnice můžou rovnou tvořit pohledovou vrstvu.
Při dosažení stejného součinitele prostupu tepla přes obvodovou stěnu (obálku budovy) je celková tloušťka obvodové stěny menší než u stavby zhotovené z keramických bloků s vnějším zateplením. Stěna postavená z tvárnic s tepelně izolačním panelem Rigitherm 200 má šířku 403 mm a součinitel prostupu tepla 0,19 W/m2×K. Při postavení stěny z keramických bloků Porotherm 40 P+D a přidáním dodatečné tepelné izolace o min. tloušťce 100 mm se dostaneme na celkovou tloušťku obvodové stěny 530 mm. Na podobnou hodnotu šířky obvodové stěny se dostaneme jen s keramickými tvárnicemi Porotherm T Profi 36,5, které dosáhnou na stejnou hodnotu součinitele prostupu tepla bez přídavné tepelné izolace. Keramické tvárnice již však spadají do vyšší cenové kategorie. Menší tloušťka obvodové stěny je výhodná v tom, že při stejné zastavěné ploše bude mít dům větší užitnou plochu.
Stavba z důvodu instalace zateplení z interiéru má mnohem menší akumulační schopnosti. Této vlastnosti se dá využít při moderním mikroprocesorem řízené vytápění. V době, kdy v budově nejsou žádné osoby, lze teplotu snížit a šetřit tak náklady na vytápění. Tato vlastnost je velmi výhodná i pro rekreační domy. Nemusíme již dva dny předtím, než přijedete do rekreačního domu spouštět vytápění, ale stačí Vám začít vytápět dům přibližně tři hodiny před příchodem.
Cena na realizaci jednoho metru čtverečního obvodového zdiva z tvárnic se systémem vnitřního zateplení při zachování stejného součinitele prostupu tepla jako u zdiva z keramických bloků se systémem ETICS je nižší.
Z důvodu nízkých akumulačních vlastností není vhodné stavbu vytápět kotlem na tuhá paliva, kde není možné regulovat jejich výkon. Velmi snadno dochází k přehřátí stavby a po ukončení vytápění dochází k rychlému poklesu teploty. Výkyvy teplot způsobují diskonfort pobytových osob. Stavba by měla být vytápěna moderními elektronicky řízenými systémy, které umožňují regulovat tepelný výkon.
Již při návrhu stavby se musí počítat s tím, aby svodné odpadní potrubí a voda nebyla situována do obvodové stěny (obálky budovy).
Realizace stavby klade větší důraz na technologickou kázeň. Musí být dodrženy konstrukční detaily. Při jejich nedodržení může docházet ke kondenzaci vlhkosti v konstrukci, které může mít za následek ne jenom snížení životnosti stavby, ale také může zapříčinit vznik plísní na povrchu konstrukce.
3 Závěr
Jak je z článku zřejmé, zhotovení domu z betonových skořepinových tvárnic se systémem vnitřního zateplení není zas tak složité. Domy postavené podle této technologie splňují platné tepelně technické požadavky stanovené normou ČSN 730540-2. Při realizaci je však nutné dbát na správném provedení jednotlivých detailů.
Betonové skořepinové tvárnice mají řadu výhod. Mezi hlavní patří recyklovatelnost, životnost, pevnost, nenasákavost, rychlá výstavba a nízká cena. Hlavně nízká cena umožňuje, aby si i běžní lidé mohli postavit vlastní dům. Stavby postavené podle popsané technologie spadají do skupiny nízkoenergetických domů, což je velmi důležité hlavně v dnešní době, kdy se každým dnem zvedají ceny energií a provoz domu je den ode dne dražší.
Avšak každá technologie výstavby má své výhody a nevýhody a je efektivně aplikovatelná jen na stavby s určitými požadavky. Přesto si však myslím, že i technologie výstavby ze skořepinových betonových tvárnic se systémem vnitřního zateplení si na stavebním trhu najde svoje místo.
Literatura
- [1] HRAZDIL, V.; ŠIKULA, O.; UHER, P.; ČECH, J.; VĚRNÝ, L. Kontinuální měření teplot v interiéru rodinného domu realizovaného z tvárnic Betong. In Sborník atestů spol. Be-Tong: ATESTY 2007 04/2007. Hodonín, Be-Tong spol. s r.o. 2007. p. 1–12.
- [2] ČECH, J. Nová technologie výstavby ze skořepinových betonových tvárnic. In Sborník konference Juniorstav 2008. Brno, Vysoké učení technické v Brně. 2008. p. 105–105. ISBN 978-80-86433-45-5.
- [3] ČSN 73 0540-2. Tepelná ochrana budov – část 2: požadavky. Praha: Úřad pro technickou normalizaci, metrologii a státní zkušebnictví, 2011. 56 s. 89012.
- [4] ČSN 73 0540-3. Tepelná ochrana budov – část 3: Návrhové hodnoty veličin. Praha: Český normalizační institut, 2005. 96 s. 72612.
- [5] ČSN 73 0540-4. Tepelná ochrana budov – část 4: Výpočtové metody. Praha: Český normalizační institut, 2005. 60 s.
- [6] ČSN EN ISO 13788. Tepelně vlhkostní chování stavebních dílců a stavebních prvků – Vnitřní povrchová teplota pro vyloučení kritické povrchové vlhkosti a kondenzace uvnitř konstrukce – Výpočtové metody. Praha : Český normalizační institut, 2002. 40 s.
- [7] ČSN EN ISO 10211. Tepelné mosty ve stavebních konstrukcích – Tepelné toky a povrchové teploty – Podrobné výpočty. Praha: Úřad pro technickou normalizaci, metrologii a státní zkušebnictví, 2009. 48 s. 82639.
- [8] http://www.be-tong.cz
- [9] http://www.rigips.cz/sadrokartonove-systemy-2/rigitherm-vnitrni-zatepleni-sten
The paper focuses on the description of construction technology of concrete shell blocks with the system of internal thermal insulation. The emphasis is placed on the building envelope. There is described construction technology of external walls and implementation of internal insulation. Another part deals with description of the main details that must be resolved differently than a normal brick house. In conclusion are compare advantages and disadvantages of internal insulation.