Dřevěné konstrukce 10

Transkript

1 Úvod do problematiky obalových konstrukcí na bázi dřeva Dřevěné konstrukce 10 1

2 Blok A. obecné úvahy 2

3 O potenciálu konstrukcí ze dřeva (velké stavebnictví) Odhad vývoje (cca 10 let): Premisy: stávající ekonomické relace na trhu se zásadně nezmění Nebude existovat státní podpora stavění z obnovitelných surovinových zdrojů Čisté dřevostavby: rodinné domy % (dnes 6-7%) Bytové stavby a občanská vybavenost: individuální výstavba, nevýznamný podíl (Sub)konstrukce ze dřeva: Ohromný potenciál, ale problém: neexistují konkurenceschopná řešení. Hlavní oblasti: obvodové a střešní pláště, dělící konstrukce (nikoliv mezibytové), podlahové systémy. 3

4 Příklad: spolupráce s developery Aktuální důvody zájmu o konstrukce ze dřeva: Větší obytná plocha při stejném vnějším rozměru stavby(pláště) ekonomika Energetika(při vhodném návrhu nikoliv jen zimní) ekonomika Rychlost výstavby (pro vhodné typy staveb či vhodné subsystémy staveb) ekonomika Asociace se zdravým životním stylem marketing + Příprava na budoucnost Ohromná surovinová základna v ČR (od 1935 monotónně přibývá dřevní hmota) Obnovitelný surovinový zdroj, očekávání dotací Jednoznačně daný růst cen materiálů na bázi silikátů(velké vložené energie) Na půdorysu 10 x 10 m poskytne plášť na bázi dřeva o 10m 2 více obytné plochy na jedno podlaží (zdivo 0,5 m vs. dřevo 0,25 m) 4

5 Spolupráce s developery: pokračování 1 Výsledek technicko-ekonomických analýz konkrétních objektů Nezájem o primární nosnou konstrukci ze dřeva Zájem o subsystémy: obvodové a střešní pláště, poslední podlaží a některé dělící konstrukce Proč ne čisté dřevostavby (vícepodlažky): Statické důvody (nízká tuhost, problém tuhé stropní tabule, problém styčníků a velkého množství lokálních spojů, nízké vlastní frekvence) Stavební fyzika (akustika, vzduchová i kročejová mezibytovépříčky a stropy) Technologie a staveništní pracnost ( tvarová omezení ve srovnání s betonem resp. podstatně složitější a zdlouhavější realizace členitějších objektů, dlouhé lhůty vystrojování) Požární předpisy v ČR = dinosaurus na území Evropy, perzekuce konstrukcí ze dřeva ekonomika, a priorníeliminace potenciálních problémů, žádná zkušenost s realizacemi 5

6 Spolupráce s developery: pokračování 2 Rozpracovávaná řešení: Montované obvodové pláště na bázi dřeva Poslední podlaží - čistá montovaná dřevostavba Environmentálně aktivní materiály do interiérů Existuje značný potenciál pro bytové domy i občanskou vybavenost, ale: Chybí řešení konkurenceschopná silikátům (parametry, cena) Není zvládnutý souboj s požární legislativou Jedno konkurenceschopné řešení: J. Krňanský: systém diffuwall, difúzně otevřené konstrukce plášťů na bázi dřeva: univerzálnost + certifikace. Aplikace a přednosti: Čisté dřevostavby (zejména RD) Stavby s primární nosnou konstrukcí z jiných materiálu Architektonická flexibilita důvod, proč vznikla spolupráce s developery 6

7 Závěrečné obecné poznámky k realitě současnosti Pro větší objekty (bytové stavby, občanská vybavenost) se dnes jako technicko-ekonomicky použitelný koncept jeví zachovat primární nosnou konstrukci v materiálové bázibeton/zdivo Prosadit obalové konstrukce, poslední podlaží a dělící konstrukce montované z dílců na bázi dřeva Pro stavby typu RD čisté dřevostavby = nejatraktivnější řešení Největší kontrast tloušťky plášťů ve prospěch obytné plochy Rychlost a kvalita výstavby (panelová technologie, CAD+CAM, LEGO ) Přelom v myšlení: mladá generace již nestaví domy pro příští pokolení + všechny ostatní přednosti plynoucí ze správného použití dřeva České požární normy Konstrukce ze dřeva a priori handicapují Odstupové vzdálenosti objektů (dřevostavby DP 3) brání developmentu RD ve vztahu k požární legislativě EU je ČR dinosaurus.. 7

8 Blok B. Dvojí koncept konstrukcí plášťů na bázi dřeva 8

9 Dva koncepty plášťů (stěny, střechy, stropy posledních podlaží, bungalovy): DUK a KOK Jednoduchá otázka: co intuitivně očekává stavebník, když chce dřevostavbu: dřevěnou nosnou konstrukci zdravé prostředí tvořené přírodními materiály? DOK dřevostaveb: pokus o návrat k původnímu významu pojmu dřevostavba, ale v podmínkách 21. století. 9

10 DOK: názorové polojasno I. Co to vlastně DOKjsou II. Proč vlastně DOK* stavět a nabízet? III. Kritika současného konceptu plášťů dřevostaveb IV. Konstruování DOK* u dřevostaveb IV. Zkušenosti z realizací 10

11 I. Co to vlastně DOK jsou 11

12 Obecná definice DOK Název DOK z kinematiky plynů - dva možné mechanismy přenosu: Konvekce (proudění, rozdíl tlaků) Difúze(i za konstantního tlaku) Specifikum difúze: Pouze u směsí plynů (např. suchý vzduch-vodní pára) Aktivně se jí účastní oba plyny Nutnou podmínkou je otevřený pórový systém (faktor difúzního odporu μ) Difúzně otevřené konstrukce Znemožňujíprůchod plynů prouděním ( nedají se profouknout ) blower door test Umožňujíprůchod plynů difúzí riziko kondenzace, ale možnost vysýchání(regenerační schopnost) Podmínkou konvekce je rozdíl tlaků plynu jako celku. Podmínkou difúze je rozdíl koncentrací (p i ) složek plynu. 12

13 DOK nic nového pod sluncem: 99% Obytné stavby zděné z cihel, pórobetonu. Sruby, hrázděné stavby dodatečně zateplené objekty, pokud je tepelná izolace difúzně propustná DOKjsou zcela běžným, normálním typemkonstrukce pro bydlení. Anomálií jsou obytné domy, které difúzi plášti staveb znemožňují. Nutně difúzní uzavřenost: ploché střechy, plechové fasády průmyslových staveb, ale: ne obytné budovy (+ jejich nevhodná zateplení) ne zateplená podkroví 13

14 II. Proč vlastně DOK stavět a nabízet? 14

15 Proč vlastně DOK? Hygiena vnitřního prostředí Vzájemně protisměrný pohyb složek plynu citlivost mikroorganismů na průvan : Menší nebo žádný výskyt osídlení povrchů v interiéru(plísně, bakterie.) Zlepšení vlhkostní stability interiéru (velká plocha pro sorpci/desorpci vlhkosti) Regenerační schopnost konstrukcí stabilita řešení Řešení počátečních stavů vlhkosti Řešení vlhkostních havárií (rozvody, zatékání atd.) Zdivo z CP tl. 450 mm Zateplení 140 mm Klasická dřevostavba Doba průchodu páry a hustota difúzního toku (20 a 60% -0 a 80%) 18 hod. 24 hod (PPS 100 hod) 2,5 roku 10 hod 127,5 g/(m 2 měsíc) 115,5 g/(m 2 měsíc) (PPS 37,0) 0,1 g/(m 2 měsíc) 91,7 g/(m 2 měsíc) 15

16 III. Kritika současného konceptu (plášťů) dřevostaveb 16

17 Současný konstrukční koncept plášťů dřevostaveb Premisy navrhování: 1. Nepustit do konstrukce vodní páru (obava z biologické degradace) Důsledek: parozábrany, nulová difúze (DUK) 2. Nosný obvodový plášť symetrický, oboustranně plášťovaný rám (statika) Důsledek: symetrická nosná konstrukce do asymetrického prostředí, nutnost parozábrany 3. Návrhová filosofie: co parciální požadavek, to specializovaná vrstva (lépe dvě) Důsledek: vysoký počet vrstev systému pracnost 4. Co nejnižší cena domu (volba materiálů podle ceny) Důsledek: multimateriálovářešení, používající materiálové báze nesourodé se dřevem. Materiály si nerozumí. Ukázky typických skladeb stěny (13 vrstev) 17

18 Jak ovlivňuje koncept pláště (dřevo)stavbu? Typická dřevostavba rámového typu (95% staveb): hermetický vak se vzduchotěsnými okny nejde o DOKaleDUK. Nepříjemné otázky: stabilita a rizikovost řešení Je normální postavit spolehlivost funkce a trvanlivost objektu (mil. Kč) na fólii tlusté 0,3 mm? Nemožnost dokonalého provedení (stropy, prostupy) Problémy s kvalitou při realizaci na stavbě Doporučení pro navrhování: degradace parozábrany na 10-1 % (!) Jaká je regenerační schopnost obalové konstrukce v případě, že dojde k vlhkostní havárii? Jaká je kvalita vnitřního prostředí a vnitřních povrchů uvnitř obálky (např. za skříněmi)? Je tento konstrukční koncept dlouhodobě udržitelný, chceme-li u budov i plášťů ze na bázi dřeva zvýšit svůj podíl na trhu (konkurence cihlářům)? 18

19 Střet očekávání stavebníků a skutečné reality Stále stejná otázka se zřejmou odpovědí: Co intuitivně očekává stavebník, když chce dřevostavbu: - dřevěnou nosnou konstrukci nebo - zdravé prostředí tvořené přírodními materiály? Očekávání stavebníka Realita Přírodní, ekologické materiály PPS, lepidla, plastové fólie, materiály s formaldehydem,. Zdravé vnitřníprostředí Neprodyšný PE pytel s hermetickými okny Odstranění uvedené disproporce je hlavní úloha konstruování skutečných dřevostaveb v 21. století. 19

20 Evergreen: letité handicapy dřevostaveb 1. Malá tepelná stabilita interiérů (léto) Malá plošná hmotnost malá tepelná kapacita/setrvačnost 2. Malá vlhkostní stabilita interiérů Parozábrana výrazně omezená sorpce/desorpcevlhkosti plochou pláště budovy 3. Nízká zvukoizolačníschopnost Malá plošná hmotnost nízká setrvačná hmota/ hodnota vzduchové neprůzvučnosti 4. Chabé požární vlastnosti Developerské hledisko, navíc československý dinosaurus DP3 20

21 IV. Konstruování DOK* u dřevostaveb 21

22 DOK * -nový princip, nové materiály, fyzika Mýtus: DOK vznikne vynecháním parozábrany. Ano, ale. Proto DOK*. Zásadní podmínka pro konstruování DOK * u dřevostaveb jsou moderní materiály: Dřevovláknité desky cca 270 kg/m 3 (akumulace tepla, difuzivita, tuhost, tepelná izolace), Deskové materiály s funkcí parobrzdy (některé sádrovláknité desky nebo některé desky OSB). Podstata řešení DOK * spočívá ve stavební fyzice ( měkké tkáně ), nikoliv ve statice. Zásadní oblasti úvah: Difúze vodní páry Sorpce vlhkosti materiály na bázi dřeva Regenerační schopnost konstrukce 22

23 Princip konstruování DOK* Primárně - řešení vlhkosti: Deska z interiéru funkce primární parobrzdy (zásadně záleží na typu desky!!) Výplňová tepelná izolace= sekundární parobrzda+ teplotní podmínky pro omezení kondenzace ve dřevě, Dřevovláknitá deska = sekundární parobrzda, sorpce vlhkosti V extrémních klima periodách a exponovaných místech (2Dteplotní a vlhkostní pole, např. styky, detaily) pomůže sorpce/desorpce dřevomateriálů, pomůže vysoká regenerační schopnost(vysušování oběma povrchy) konstrukce Inženýrská kritéria návrhu DOK * Co nejvyšší difúzní tok při splnění podmínky c < c v libovolném místě konstrukce Nepřekročit sorpční vlhkost dřeva cca 18% Všechno nakonec experimentálně ověřit (výpočet podle normy ještě nezaručuje spolehlivost řešení) Povinné jen tři vrstvy, ostatní je libovůle projektanta/architekta 23

24 Ukázka vlastností DOK* (řešení typu difuwall) Zachovávají se stávající konkurenční výhody dřevostaveb Výrazně se vylepšuje: Letní tepelná stabilita interiérů (tepelněakumulační schopnost pláště) Stabilita vlhkostního klima interiéru (absorpce vlhkostních šoků apod.) Redukce výskytu plísní na površích interiérů (protisměrný pohyb plynů) Odolnost a bezpečnost konstrukcí vzhledem k vlhkosti (regenerační schopnost) Vzduchová neprůzvučnost obalových konstrukcí (setrvačná hmota) Požární odolnost Pracnost (menší počet povinných vrstev) Zcela odpadá fatální závislost spolehlivosti objektu na nejhůře definované části stavby, tj. fóliové parozábraně. Blíže ke skutečné dřevostavbě.. 24

25 Kvantitativní ilustrace DOK* (diffuwall) Fázový posuv teplotního kmitu 8-13 hodin proti 3-4 hodinám Požární odolnost 90/120 minut v nejslabší variantě Zimní vysýchání konstrukcí 25

26 U-ψ-µ filosofie návrhu plášťů: stěny dřevostaveb, stropy bungalovů, zateplené střechy, dodatečná zateplení stěn Komplexního pojetí návrhu plášťů na letní i zimní energetiku: individuální volba U i doby prohřátí konstrukce ψ. Zachování principu difúzní otevřenosti (hygiena povrchů, regenerační schopnost konstrukcí, vlhkostní stabilita interiérů) J.Krňanský: zimní a letí energetika vs. moderní tepelné izolace

27 Některé mýty a pověry Mýtus 1: Difúzně otevřenými konstrukcemi nelze konstruovat pasivní dům. Nepovoleno: spárová konvekce (infiltrace) vzduchu obalovou konstrukcí (proudění je f(s 3 )), atmosférický tlak řádově Pa Povoleno: difúze difúzně otevřené konstrukce Mýtus 2: Difúzní tok vzduchu postačuje k výměně vzduchu v interiéru Orientační hodnota difúzního toku vzduchu je asi 4,82 l/ m 2 den Požadovaná hodnota výměny je 50% objemu místnosti/hodinu. Mýtus 3: deska jako deska, izolace jako izolace.. Doporučení: držet se předepsaných a ověřených materiálů, certifikace u notifikovanýchosob, oprávnění pro evropská technická schválení. Šířka spáry (mm) 0,5 0,06 Spárová konvekce /10Pa (l/s) 1,0 0,530 1,5 1,800 2,0 4,200 27

28 V. Zkušenosti z realizací (systémy diffuwall) 28

29 DOK*: perspektivní koncept Statistický vzorek: domů, domů, RD, projekty pro bytové domy Konkurenceschopnost: Odstranění handicapů dřevostaveb skutečná konkurenceschopnost silikátům Naplnění intuitivního chápání pojmu dřevostavba marketingová síla Filosofii udržitelného rozvoje a zdravého bydlení politická podpora ze strany EU dotace CENTRUM EKOLOGICKÉ VÝCHOVY KLADNO 29

30 Zkušenosti s užíváním DOK* (diffuwall) Konstrukce, ekonomika: Velmi řídké závady, důvody mimo koncept DOK* (nekázeň při realizaci, nedodržení předpisu ) Cena do 3% nad obvyklou konstrukcí dřevostavby UDOKsesezákazníky primárněbavímeokvalitěbydlení,neoceně. Role(menších) projektantů a výrobců dřevostaveb: Využívat hotová systémová řešení (cena, doba trvání, kvalifikace pro vlastní řešení, systémové detaily. + trend norem EU) Soustředit se na kvalitu projektů a provedení( potenciál trhu 15-20%) 30