Pasívne domy na báze dreva

Pasívne domy na báze dreva

Výstavba budov a ich prevádzka patria medzi najväčších spotrebiteľov materiálových a energetických zdrojov a znečisťovateľov životného prostredia. Reakciou na súčasný stav životného prostredia sú ekologické stavby. Zaujímavým riešením, ktoré predstavuje ekologickú výstavbu, prevádzku, likvidáciu a zároveň pohodlné bývanie je výstavba nízkoenergetických a pasívnych domov na báze dreva.

Pasívne domy sú budovy, ktorých spotreba tepla na vykurovanie je nižšia ako 15 kWh/m2 za rok a celková spotreba energie neprekročí 120 kWh/m2 za rok. Rozdiel pasívnych domov oproti bežným stavbám spočíva v obvodovom plášti budovy. Ten by mal byť vzduchotesný, aby teplo neunikalo infiltráciou vzduchu z exteriéru. Potrebný tepelný odpor steny sa dosahuje tepelnoizolačnou vrstvou hrubou 280 až 360 mm (v závislosti od vlastností použitého materiálu). Kritickými miestami v konštrukcií sú najmä detaily založenia stavby, napojenie strešného plášťa na obvodové steny a detaily osadenia okien, dverí a stropu na obvodovú stenu. Musia sa vyriešiť bez tepelných mostov a správne z hľadiska vzduchotesnosti.

Architektúra pasívnych budov je prispôsobená tepelnej úspornosti a využívaniu pasívnych slnečných ziskov. Samotný tvar týchto domov by mal byť jednoduchý a čo najkompaktnejší, bez zbytočných výstupkov, aby sa plochy ochladzovali minimálne. Nevykurované priestory, ako sú sklady, garáže a technické miestnosti, sa odporúča orientovať tak, aby vytvárali nárazníkovú zónu. Mimo tepelnoizolačného obalu sa väčšinou riešia ako prístavky.

Zakladanie stavby

Keďže pri pasívnych domoch nemožno zanedbať tepelné straty cez podlahu, detail zakladania je zložitejší ako pri bežných stavbách. V tomto prípade plní podlaha aj akumulačnú funkciu, ktorú v prípade drevených stavieb neplní obvodový plášť. Miesta, kde sa prenášajú sily (napríklad z obvodových a nosných stien) do základov, sú vyplnené penovým sklom. To má dobré pevnostné a tepelnotechnické vlastnosti. Vrstva izolácie je väčšinou z tvrdeného polystyrénu, ktorý ma malú nasiakavosť a dostatočnú pevnosť v tlaku. Na vrstve tepelnej izolácie je železobetónová akumulačná vrstva.

Konštrukčné systémy na báze dreva vhodné pre pasívne domy

Nosnou konštrukciou drevených nízkoenergetických domov a energeticky pasívnych domov (EPD) môže byť drevená rámová konštrukcia, stenová konštrukcia z priestorových tvaroviek alebo prefabrikovaná stenová konštrukcia z celostenových dielcov na báze lepeného dreva.

Pri rámovej konštrukcii možno použiť štandardné prvky rámu 60 × 140 mm. Na dosiahnutie dostatočného tepelného odporu steny sa na rám pridajú ďalšie vrstvy tepelnej izolácie. Rám možno zatepľovať obojstranne, z exteriérovej strany (kontaktným zatepľovacím systémom) a z interiérovej strany ďalšou vrstvou tepelnej izolácie. Alternatívnym riešením môže byť aj náhrada štandardných prvkov rámu tenkostenovými profilmi skriňového prierezu alebo prierezu v tvare I. Tieto profily majú väčšiu priestorovú stabilitu a sú vybavené subtílnymi stienkami z OSB dosák, ktoré vo veľkej miere eliminujú systémové tepelné mosty.

Spôsob výstavby z priestorových tvaroviek je rovnaký ako zo silikátových tvárnic. Ide však o suchý spôsob montáže, založenej na jednoduchej modulovej výstavbe z priemyselne vyrábaných modulov. Základný kus tvorí dutý modul (napríklad s dĺžkou 600 a výškou 300 mm). K základnému modulu sa vyrábajú štvrtinové, polovičné a doplnkové prvky. Jednotlivé tvarovky sa navzájom spájajú na pero a drážku alebo kolíkovými spojmi. Stena je vystužená po výške vloženými hranolmi alebo zvonku nabitým latovaním. Samotná tvarovka sa vyrába z vysušeného reziva alebo z veľkoformátových materiálov, najčastejšie OSB dosák. Dutina môže byť vyplnená napríklad tepelnou izoláciu na báze minerálnej vlny, recyklovaného papiera alebo korku.

Konštrukcia z celostenových dielcov na báze lepeného dreva má na interiérovej strane vrstvu lepeného dreva, ktorá plní najmä nosnú funkciu a jej hrúbka je asi 135 mm. Zateplenie sa realizuje smerom do exteriéru. Oproti zrubovej konštrukcii s vrstvou izolácie na interiérovej strane možno takouto skladbou odstrániť systémové tepelné mosty a zlepšiť akumulačnú schopnosť steny.

 

Architektonický návrh pasívneho domu

 

Technické zariadenie a elektrické spotrebiče

Systém riadeného vetrania s rekuperáciou zabezpečuje požadovaný prísun čerstvého vzduchu. Zároveň z domu odvádza znečistený vzduch. V zimných mesiacoch sa v rekuperačnej jednotke teplo odoberá z odsávaného vzduchu a odovzdáva sa privádzanému. Okrem toho sa pri nízkych teplotách nevyžaduje privádzanie väčšieho množstva vzduchu z exteriéru, čím sa eliminuje znižovanie vlhkosti v interiéri. Cirkulačný vzduch zároveň rozvedie po celom dome tepelné zisky z miestností, do ktorých napríklad svieti slnko. Často používaným zariadením pripojeným na systém riadeného vetrania je zemný výmenník tepla (zemný register). Využíva skutočnosť, že teplota pôdy je pomerne stála. Nasávaný vzduch sa vo vykurovacom období najskôr predhreje a potom sa privádza k vetracej jednotke. V letnom období sa, naopak, vháňaný vzduch ochladí, a tak možno ochladzovať budovu aj v dňoch s extrémne vysokými teplotami.

Solárne kolektory slúžia na prípravu teplej vody a na podporu vykurovania. Zohriata voda sa dostáva do akumulačnej nádrže, odkiaľ sa počas zamračených dní odoberá. Fotovoltaické kolektory premieňajú slnečné žiarenie priamo na elektrickú energiu a znižujú jej spotrebu. Taktiež sa v poslednom čase možno čoraz viac stretnúť s tepelnými čerpadlami, ktoré si síce vyžadujú vysoké investičné náklady, ale zároveň vedia ušetriť až 80 % nákladov na energiu.

Pasívne budovy sú pre veľké zasklené plochy orientované na juh, náchylné v letnom období na prehrievanie. Z toho dôvodu sa odporúča zatieniť tieto plochy proti vysokému slnku. Ak sa tienenie dostatočne nezabezpečí samotnou konštrukciou, treba do exteriéru dodatočne nainštalovať tieniace prvky. V prípade, že sa inštalujú priamo do konštrukcie obvodového plášťa, nesmú vytvárať tepelné mosty. Mechanické ovládanie je nevhodné najmä pre vznik netesností, a teda pre zvýšenú infiltráciu vzduchu.

Strešný plášť

Strecha pasívnych domov musí mať súčiniteľ prechodu tepla maximálne U = 0,12 W/m2 . K. Väčšinou sa realizuje rovná, pultová alebo sedlová s malým sklonom bez vikierov, aby sa zmenšila plocha ochladzovaného povrchu. Netypickým riešením môže byť oblúková strecha. Skladba strechy je väčšinou jedno-, dvoj- aj trojplášťová. Kritickým detailom je prepojenie obvodového plášťa so strešným, pretože tu môže vzniknúť tepelný most a netesnosti, ktoré zvyšujú infiltráciu vzduchu.

Stropné konštrukcie

Navrhujú sa všetky typy drevených stropných konštrukcií. Vhodné sú najmä spriahnuté drevobetónové konštrukcie s dobrými mechanickými, tepelnoakumulačnými a akustickými vlastnosťami. Stropné konštrukcie nad nevykurovaným priestorom musia mať dostatočnú hrúbku tepelnej izolácie. Stropom nad otvorenými priestormi (podjazdy a podobne) sa treba vyhnúť už v počiatočnom štádiu ich návrhu.

Okná a dvere

Kvalitné okná a dvere sú nevyhnutnou podmienkou štandardu pasívnych budov. Aby sa dosiahli potrebné vlastnosti, pridávajú sa do rámov izolačné vrstvy (napríklad z korku, polyuretánu a purenitu). Na zasklenie výplní okenných otvorov sa väčšinou používajú izolačné trojsklá. Dôležitá je aj poloha osadenia okna a dverí v konštrukcii. Takisto treba zabezpečiť vzduchotesnosť styku rámu a obvodovej konštrukcie. Požiadavky na okná sú:

  • zasklenie Ug ≤ 0,7 W/m2 . K,
  • rám Uf ≤ 0,85 W/m2 . K,
  • samotné okno Uw ≤ 0,8 W/m2 . K,
  • osadené okno Uw,eff ≤ 0,85 W/m2 . K,
  • zasklenie musí zabezpečiť aj dostatočné tepelné zisky, musí mať potrebnú priepustnosť slnečného žiarenia, odporúča sa faktor zasklenia g > 0,5 (cez zasklenie prejde viac ako 50 % slnečnej energie dopadajúcej na jeho plochu),
  • vzduchotesnosť samotného okna, ale aj styku okenného rámu s obvodovou stenou,
  • samotný detail a poloha osadenia v stene.

Na vchodové dvere sa kladú podobné požiadavky ako na okná. Zasklenie však nemusí spĺňať podmienku priepustnosti slnečného žiarenia. Dvere musia mať dostatočnú tesniacu schopnosť a zároveň musia spĺňať bezpečnostné požiadavky.

Zásady pri návrhu a realizácii

Pri navrhovaní je dôležité zabezpečiť najmä dostatočnú hrúbku obalového plášťa budovy. Výpočtom treba overiť jeho tepelnotechnické vlastnosti (tepelný odpor, prestup pary konštrukciou a akumulačné vlastnosti).

Keďže drevené konštrukcie majú nízku akumulačnú schopnosť, odporúča sa do návrhu zakomponovať aj akumulačné steny. Pasívne domy sú v letnom období náchylné na prehrievanie, preto je nevyhnutné chrániť zasklené plochy proti vysokému letnému slnku tieniacimi prvkami umiestnenými v exteriéri. Jedným z problémov pri realizácií nielen pasívnych budov je zabezpečenie vzduchotesnosti objektu v kritických detailoch. Všetky prerušenia parotesných fólií treba prelepiť obojstrannou lepiacou páskou a vylúčiť všetky tepelné mosty, ktoré môžu vzniknúť. Drevené konštrukcie sa musia dôkladne odizolovať od základovej platne.

 

Správne osadenie okna do EPD (energeticky pasívnych domov)Na dosiahnutie potrebných vlastností okien sa do rámov pridávajú izolačné vrstvy.

Ing. Daniel Bebej
Foto: E. Nagy, archív autora a vydavateľstva
Recenzoval Ing. Milo Jančošek, ktorý pôsobí v spoločnosti iZoland.

Autor je doktorandom na Katedre nábytku a drevárskych výrobkov Drevárskej fakulty Technickej univerzity vo Zvolene.