Mendelova univerzita v Brně

Transkript

1 Mendelova univerzita v Brně Lesnická a dřevařská fakulta Ústav základního zpracování dřeva POOVNÁNÍ VYBANÝCH KONSTUKČNÍCH SYSTÉMŮ SOUČASNÝCH DŘEVOSTAVEB Bakalářská práce 20/202 Tomáš Vávra

2

3 Čestné prohlášení: Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci na téma: Porovnání vybraných konstrukčních systémů současných dřevostaveb zpracoval sám a uvedl jsem všechny použité prameny. Souhlasím, aby moje bakalářská práce byla zveřejněna v souladu s 47b Zákona č. /998 Sb., o vysokých školách a uložena v knihovně Mendelovy univerzity v Brně, zpřístupněna ke studijním účelům ve shodě s Vyhláškou rektora MENDELU o archivaci elektronické podoby závěrečných prací. Autor kvalifikační práce se dále zavazuje, že před sepsáním licenční smlouvy o využití autorských práv díla s jinou osobou (subjektem) si vyžádá písemné stanovisko univerzity o tom, že předmětná licenční smlouva není v rozporu s oprávněnými zájmy univerzity a zavazuje se uhradit případný příspěvek na úhradu nákladů spojených se vznikem díla dle řádné kalkulace. V Brně, dne: Tomáš Vávra

4 Poděkování: ád bych tímto poděkoval vedoucí této bakalářské práce paní doc. Dr. Ing. Zdeňce Havířové za cenné rady a čas, který mi při zpracování této práce věnovala. Dále bych rád poděkoval svým rodičům za podporu v dobách studia.

5 Abstrakt Autor: Tomáš Vávra Název: Porovnání vybraných konstrukčních systémů současných dřevostaveb Tato bakalářská práce je zaměřena na vypracování přehledu vybraných konstrukčních systémů v současnosti realizovaných na českém trhu a jejich porovnání. V první části je vypracován obecný popis jednotlivých konstrukčních systémů a jejich uváděných vlastností. Ve druhé části je vypracován přehled, do kterého bylo vybráno pět zástupců difúzně otevřených a pět zástupců difúzně uzavřených systémů rámových dřevostaveb a u každé uvedené skladby je uvedena hodnota součinitele prostupu tepla U. Stejně tak jsou představeny konstrukční systémy roubených a srubových masivních systémů a novodobých masivních systémů. Ve třetí části jsou uvedeny vlastní návrhy skladeb jednotlivých systémů a ty mezi sebou porovnány z hlediska spotřeby materiálu a nákladů na materiál. Klíčová slova: rámové dřevostavby, masivní dřevostavby, součinitel prostupu tepla, difúzně otevřené konstrukce, difúzně uzavřené konstrukce, spotřeba dřeva

6 Abstract Author: Title of bachelor thesis: Tomáš Vávra Comparison of representives selected structural systems of wood building constructions This bachelor thesis is focused on elaboration of summary representatives selected structural systems of wood building constructions currently realizing on the Czech market. In the first part is a general description of structural systems and their properties. In the second part of this thesis is five representatives of diffusive open and five representatives of diffusive closed envelopes of timberframe buldings and for each of these is calculated heat transfer coefficient U. In the same part of this thesis is representatives of massive timbered and log constructions of wooden-buldings and modern massive wooden-buldings. In the third part of thesis is own designs of structural systems compositions and comparing in terms of wood consumption and material costs. Key words: timber-frame buildings, massive wooden-buldings, heat transfer coefficient, diffusive open envelopes, diffusive closed envelopes, wood consumption

7 Obsah Úvod Cíl a zaměření práce Metodika... 4 Literární přehled ámové dřevostavby ozdělení rámových dřevostaveb: Staveništní montáž a prefabrikace rámových dřevostaveb Konstrukční systémy balloon-frame a platform-frame Difúzně otevřené konstrukce Difúzně uzavřené konstrukce Stanovení průvzdušnosti budov Blower door test Celková průvzdušnost obálky budovy Masivní dřevostavby oubené a srubové stavby Dřevostavby z novodobých masivních materiálů Konstrukční systém KLH Konstrukční systém NOVATOP Tepelné vlastnosti konstrukcí Úvod do tepelně technických vlastností konstrukcí Šíření tepla Součinitel prostupu tepla U Přehled vybraných konstrukcí rámových a masivních dřevostaveb Difúzně otevřené konstrukce rámových dřevostaveb Domesi, s.r.o. difúzně otevřená konstrukce Výpočet součinitele prostupu tepla U stanoveného přibližně z horní a dolní meze TFH dřevěné skeletové domy s.r.o. - difúzně otevřená konstrukce AWIK House Production, s.r.o. - difúzně otevřená konstrukce CESTAP, s.r.o. - Centrum stavebních prací difúzně otevřená konstrukce ALFAHAUS, s.r.o. difúzně otevřená konstrukce Difúzně uzavřené konstrukce rámových dřevostaveb... 40

8 5.2. ALFAHAUS, s.r.o. difúzně uzavřená konstrukce CESTAP, s.r.o. Centrum stavebních prací difúzně uzavřená konstrukce AWIK House Production, s.r.o. difúzně uzavřená konstrukce AWIK House Production, s.r.o. difúzně uzavřená konstrukce ECOMODULA, s.r.o. difúzně uzavřená konstrukce Masivní dřevostavby oubené dřevostavby Srubové dřevostavby Novodobé masivní dřevostavby Příklad konstrukce stěny s použitím KLH panelů Příklad konstrukce stěny s použitím panelů NOVATOP Porovnání stavebních systémů z hlediska spotřeby materiálů a nákladů na materiál Vlastní návrhy skladeb konstrukcí Vlastní návrh difúzně otevřené konstrukce Vlastní návrh difúzně uzavřené konstrukce Vlastní návrh roubené konstrukce Vlastní návrh novodobé masivní konstrukce z panelů NOVATOP Výsledky Spotřeba dřeva Náklady na materiál Diskuze Závěr Summary Literatura Seznam obrázků Seznam tabulek Přílohy... 7

9 Úvod Dřevostavby v současnosti zažívají na českém trhu velký návrat a pomalu si ve společnosti získávají potřebnou důvěru. V historii měly v naší zemi dřevostavby své zastoupení převážně na venkově a byly doménou lidové architektury. Jednalo se především o roubené stavby, které se svým vzhledem lišily kraj od kraje. Mnohé z nich vydržely až do dnešní doby a stále se na ně dá např. na Vysočině, Šumavě nebo v Beskydech narazit. Tento fakt jasně potvrzuje, že kvalitně realizovaná dřevostavba může vydržet až stovky let. Z městských oblastí dřevostavby vymizely poté, co Marie Terezie vydala v 8. století dekret zakazující ve městech výstavbu dřevěných domů. Tento dekret byl reakcí na problémy s požáry, které při vzplanutí v městské zástavbě z dřevěných domů vyvolávaly obrovské škody. Tím byla dřevostavbám v naší zemi na dlouhou dobu zasažena smrtelná rána a v očích společnosti si dlouhou dobu nemohly vybudovat svojí zaslouženou důvěru. V jiných zemích, kde nebyla výstavba dřevostaveb nikdy přerušena, vznikal v průběhu času vývoj v konstrukční ochraně dřevěných prvků staveb a tím byly tyto problémy spojené s požáry vyřešeny. V některých zahraničních zemích dnes procento realizace dřevostaveb naprosto převyšuje procento realizace staveb zděných. Z tradičních masivních dřevostaveb se vyvinuly např. systémy rámových dřevostaveb nebo novodobé masivní systémy tvořené masivními bloky z křížem lepeného dřeva. Tyto konstrukční systémy byly převzaty i do naší země a dnes existuje již celá řada firem, které se výstavbou dřevostaveb zabývají. Úspěšnou budoucnost této technologie ve stavebnictví předurčuje hlavně použití obnovitelného zdroje materiálů - dřeva. 9

10 2 Cíl a zaměření práce Cílem této bakalářské práce je v první řadě vypracovat přehled několika konstrukčních systémů rámových a masivních dřevostaveb, které se v současnosti realizují na českém trhu. V první části bude uveden obecný popis uvedených konstrukčních systémů a charakteristika uváděných fyzikálních veličin. Ve druhé části bude uveden přehled difúzně otevřených a uzavřených rámových konstrukčních systémů, dále přehled tradičních a novodobých masivních systémů. U jednotlivých ukázek bude uveden popis skladby konstrukce a orientační hodnota součinitele prostupu tepla U. Třetí část bude obsahovat jeden vlastní návrh skladby konstrukce od každé z uvedených skupin. Každá tato skladba bude obsahovat výpočet součinitele prostupu tepla U a výpočet nákladů na materiál, potřebných na zhotovení m 2 obvodového pláště. Získané výsledky budou vyhodnoceny. 0

11 3 Metodika V kapitolách 5, 6, a 7 je zpracován přehled vybraných konstrukcí dřevostaveb, které jsou v současnosti nabízeny na našem trhu. Každá z vybraných skladeb se určitým způsobem liší. U všech je uvedena hodnota součinitele prostupu tepla. Jednotlivé výpočty jsou k nalezení v kapitole 4 Příloha. Výpočty jsou pověděny podle ČSN Výpočtové metody. Vzhledem k tomu, že všichni výrobci neuvádějí přesný typ jimi používaných materiálů, nelze určit skutečnou hodnotu součinitele prostupu tepla U. Z toho důvody byly za jednotlivé hodnoty součinitele tepelné vodivosti λ vybrány návrhové hodnoty uvedené v ČSN Návrhové hodnoty veličin. Zde udávaná hodnota U se tedy může od skutečnosti lišit. Další část této práce se zabývá porovnáním jednotlivých konstrukčních systémů z hlediska spotřeby materiálů a nákladů na materiál. V kapitole 8 je vypracováno porovnání čtyř konstrukčních systémů dřevostaveb dle vlastního návrhu a to sice: difúzně otevřená konstrukce rámové dřevostavby difúzně uzavřená konstrukce rámové dřevostavby masivní roubená konstrukce novodobá masivní konstrukce Aby mělo porovnání jasnou vypovídající hodnotu, je třeba určit společný znak všech čtyř porovnávaných konstrukčních systémů. V tomto případě bude společným znakem součinitel prostupu tepla U, který u všech systémů činí U = 0,2 W/(m 2 K); ± 0,0 W/(m 2 K). Spotřeba materiálů je počítána na m 2 plochy obvodové stěnové konstrukce.

12 4 Literární přehled 4. ámové dřevostavby Jedná se o systém dřevostaveb, ve kterém nosnou funkci plní nosný rám z dřevěných stojek, rozmístěných v určité modulové koordinaci, opláštěný velkoformátovými deskovými materiály, většinou na bázi dřeva. Dřevěné stojky přenáší svislá zatížení, zatímco opláštění z deskových materiálů přenáší zatížení vodorovná. Tento systém pochází ze Severní Ameriky, kde tvoří převážnou část všech stojících rodinných domů (odhadem 80 až 90% všech rodinných domů). Odtud také pochází, pro tento systém často používaný, název two by four (česky doslovně přeloženo jako dva krát čtyři, což je typický rozměr průřezu dřevěné stojky v palcích). Ve třicátých letech dvacátého století se tento systém rozšířil i do Evropy, kde se začal značně využívat hlavně ve Skandinávii. V posledních dvaceti letech pronikl na trh i ve střední Evropě. Převážně v Německu a akousku se tento konstrukční systém modifikoval tak, aby vyhověl zdejším požadavkům a klimatickým podmínkám. V České republice zažívá systém rámových dřevostaveb rozmach až v několika posledních letech. V současnosti je podíl dřevostaveb mezi všemi realizovanými novostavbami rodinných domů na našem území přibližně 6%. Nejčastěji používaný rozměr průřezu dřevěné stojky je u nás 60 x 20 mm. Samozřejmě může být použit i jiný rozměr, záleží na konkrétním projektu a požadavcích. Stojky se rozmisťují v pravidelném čtvercovém rastru. Nejběžněji používaná osová vzdálenost dřevěných stojek je 625 mm. Tento rozměr vychází z výrobních rozměrů aglomerovaných deskových materiálů, které se používají na opláštění nosného rámu. Jejich šířka činí 250 mm, čímž pádem jedna deska, při použití osové vzdálenosti dřevěných stojek 625 mm, opláští rám přes dvě prázdná pole mezi stojkami a na jednu stojku budou moci být přichyceny dvě sousední desky. 2

13 4.. ozdělení rámových dřevostaveb: Podle montáže o montáž na staveništi o prefabrikace ve výrobně Podle konstrukčního systému o balloon-frame o platform-frame Podle skladby konstrukce o difúzně otevřené o difúzně uzavřené 4..2 Staveništní montáž a prefabrikace rámových dřevostaveb Zatímco v Severní Americe patří staveništní montáž k již tradičnímu postupu při realizaci rámových dřevostaveb, na českém trhu se současný trend výstavby dřevostaveb projevuje hlavně díky možnostem prefabrikace. Tento způsob výstavby má zásadní výhody, které v mnoha případech rozhodují o zvolení realizace tímto způsobem. Jde hlavně o rychlost výstavby, které nemůže jakýkoliv jiný systém konkurovat. Předem zhotovené díly dřevostavby se pomocí dopravní techniky převezou na místo plánovaného umístění budoucího objektu a zde se pomocí těžké mechanizace montují jednotlivé díly do sebe. Díky suché výstavbě odpadají nutné technologické přestávky, které provázejí realizace zděných staveb. Hrubá stavba dokáže být smontována i během jednoho dne a celá stavba může být připravena k nastěhování během několika málo dnů od započetí montáže. V dnešní době, ve které se vše odvíjí od finančních možností investorů více než kdy jindy, má tato výhoda oproti výhodám jiných systémů nesmírnou váhu. Lze proto předpokládat, že se bude poptávka po prefabrikovaných rámových dřevostavbách i nadále rozšiřovat. 3

14 ealizace rámových dřevostaveb staveništní montáží není na českém trhu zatím příliš častá. Její nevýhoda je oproti montovaným dřevostavbám v poněkud delší realizační době. Naopak za výhody lze považovat například možnost kontroly dodržování správného technologického postupu během kterékoliv fáze realizace, možnost výstavby na méně přístupných místech, protože není zapotřebí použití těžké mechanizace nebo možnost reagovat na přání investora a provádět změny v dispozicích apod. během realizace. Obr.: Systém balloon-frame (Štefko aj., 2009) Obr.2: Systém platformframe (Štefko aj., 2009) 4..3 Konstrukční systémy balloon-frame a platform-frame V Severní Americe vznikly dva základní konstrukční systémy rámových dřevostaveb. Systém balloon-frame spočívá v tom, že dřevěné stojky jsou průchozí z prvního nadzemního podlaží až do druhého (případně ještě do dalších) a stropní trámy leží na vodorovné stojaté fošně, jež je zapuštěna do zářezů ve svislých stojkách. Systém platform-frame se vyznačuje tím, že nosné svislé dřevěné stojky mají délku pouze na výšku podlaží a každé podlaží je přerušeno samostatnou stropní konstrukcí. V současnosti se používá převážně tento systém. A to 4

15 z toho důvodu, že by bylo zbytečně obtížné přepravovat příliš dlouhé a tím pádem neskladné stojky. Navíc většina výrobců dnes pro zhotovení nosných stojek používá CNC stroje a zároveň má přednastavený i výškový modul všech nosných prvků. V tomto ohledu je systém platform-frame méně komplikovaný než systém balloon-frame Difúzně otevřené konstrukce Jedná se o takové konstrukce, ve kterých probíhá přirozené vyrovnávání parciálního tlaku vodních par díky jejich skladbě stěna dýchá. Skladba stěny je koncipována tak, že difúzní odpor jednotlivých vrstev skladby směrem z interiéru do exteriéru klesá. Tím je umožněn prostup vodních par konstrukcí. Přes konstrukci neprochází veškeré množství vodních par, ale pouze malá část. Větší část je zachycena parobrzdnou vrstvou, nejčastěji v podobě OSB desek, které se uchycují přímo na dřevěný nosný rám, směrem do interiéru. Tato část vodních par je odváděna nuceným větráním uvnitř objektu. Výhoda oproti difúzně uzavřeným systémům je ta, že nehrozí riziko z porušení parozábrany při běžném provozu domu. Lze tedy bezstarostně instalovat technická zařízení a další doplňky na vnitřní povrch obvodových stěn. Za nevýhodu těchto konstrukcí lze považovat větší náročnost na kvalitu použitých materiálů. Taktéž snadnou možnost způsobení zásadní chyby již v projektové dokumentaci nebo při realizaci na stavbě, z čehož mohou vyplynout zásadní problémy a poruchy celé stavby. Od strany 32 začíná přehled pěti vybraných konstrukcí difúzně otevřených skladeb stěn, v současnosti realizovaných na českém trhu. U každé z nich je uveden název realizační firmy, popsaná skladba stěny a vypočítaný součinitel prostupu tepla U, dle ČSN

16 4..5 Difúzně uzavřené konstrukce Jedná se o konstrukce rámových dřevostaveb, které jsou na sloupkové konstrukci, směrem do interiéru, opláštěné parotěsnou vrstvou (fólií). Ta zabraňuje difuzi vodních par z interiéru do konstrukce obvodové nosné stěny. Velmi důležité je parotěsnou vrstvu instalovat tak, aby nedošlo k jejímu poškození. Musí ve stavbě vytvářet neprůvzdušnou obálku. Po určitém čase by se mohly projevit nežádoucí poruchy celé konstrukce obvodové stěny. K porušení může dojít například při instalaci technického zařízení, jako jsou elektroinstalační krabice nebo při provádění vnitřních rozvodů vody apod. Proto se doporučuje, aby na osazení parotěsné vrstvy byl kladen obzvláště velký důraz a aby její montáž prováděli vysoce kvalifikovaní řemeslníci se zkušenostmi z výstavby dřevostaveb. Na straně 40 začíná přehled pěti vybraných skladeb difúzně uzavřených konstrukcí rámových dřevostaveb, které jsou výrobci realizovány na českém trhu. U každé skladby je uvedena firma, která konstrukce realizuje a u každé z nich je uvedena hodnota součinitele prostupu tepla U. Vypočítané příklady s mezikroky jsou uvedené v příloze Stanovení průvzdušnosti budov Pro kontrolu správného provedení parotěsné vrstvy nám slouží testování průvzdušnosti budovy. V praxi je tento test známější pod pojmy Blower door test, Blowerdoor nebo také Blowtest. Postupy při měření průvzdušnosti nebo jejích částí stanovuje převzatá norma ČSN EN 3829 Tepelné chování budov stanovení průvzdušnosti budov tlaková metoda. Tato měření se použijí především ze čtyř hlavních důvodů: a) vyhledání poruch v netěsnosti obálky budovy b) zjištění rozdílů v průvzdušnosti budov nebo jejích částech c) kontrola dodržení požadavků na neprůvzdušnost budov nebo jejích částí, které se vyjadřují v hodnotách nejvyšší přípustné intenzity výměny vzduchu při tlakovém rozdílu 50 Pa 6

17 d) vyhodnocení zlepšení průvzdušnosti budov nebo jejích částí při utěsňování netěsností v obálce budovy. Při tomto postupu se provádí opakovaná měření V normě je popsáno použití přetlakové a podtlakové metody pro měření objemového vzduchového toku, který vyvolá vzduchový ventilátor, osazený většinou do dveřních nebo okenních otvorů. Bez těchto měření se dnes neobejde žádná realizace moderních dřevostaveb. Zvláště při výstavbě pasivních domů je nezbytně nutné zaručit dokonalou vzduchotěsnost obvodového pláště objektu. I malé poruchy ve vzduchotěsnosti pasivních domů mohou mít za následek značné ovlivnění tepelných vlastností objektu k horšímu. Vzduchotěsností se rozumí schopnost určitého prvku (obálky budovy nebo jejích dílčích částí) propouštět vzduch. Čím méně vzduchu prvek za určitých podmínek propouští, tím je těsnější. K tomu, aby daný prvek propouštěl vzduch, je zapotřebí splnění dvou základních podmínek: prvek musí obsahovat netěsnosti tedy místa, kudy může vzduch proudit prvek musí být vystaven tlakovému rozdílu (rozdílný tlak vzduchu v prostředích, která prvek odděluje) (Novák, 2008) Blower door test Termín blower door test je pojmenování běžné metody měření vzduchotěsnosti budov. Jedná se nejrozšířenější měřící metodu, ve spoustě zemí standardizovanou. V České republice je detailně popsána v převzaté normě ČSN EN Zařízení blower door je normou popsané přenosné zařízení, produkující objemový vzduchový tok. Zařízení se skládá z teleskopického rámu, který se vloží do dveřního nebo okenního otvoru. Utěsní se vzduchotěsnou plachtou a 7

18 do otvoru v plachtě se nainstaluje ventilátor. Do vnitřního (měřeného) a venkovního prostoru se instalují sondy, které měří tlakový rozdíl. Při blower door testu se měří s tlakovým rozdílem 50 Pa. Pomocí ventilátoru se v měřené budově nebo její části vyvolává střídavě podtlak a přetlak. Praxe ukázala, že při měření podtlakem bývá výsledek vzduchotěsnosti o něco horší, než při měření přetlakem. Je to způsobeno tím, že při přetlaku jsou okenní křídla vzduchem více tlačeny do okenních rámů a zcela se vyloučí netěsnosti ve spojení okenních rámů a křídel. Obr.3: Blower door instalovaný do dveřního otvoru vybavený elektronickou řídící jednotkou napojenou na PC (Novák, 2008) Norma ČSN EN 3829 hovoří o dvou metodách měření. O metodě A a B. Každá z nich se provádí v jiné fázi realizace a pro při realizaci objektu náročného na vzduchotěsnost se doporučuje provedení obou metod. Metoda B provádí se dříve než metoda A. Metodou B se měří během realizace objektu a to po dokončení instalace vzduchotěsné (parotěsné) vrstvy. Provádí se z důvodu detekce drobných netěsností, které jsou zjišťovány pomocí dalších měřících zařízení (anemometr, kouřová tyčinky, ). Při měření je nutné 8

19 utěsnit všechny otvory, zavřít okna a uvnitř budovy nechat otevřené dveře. Je nutné parozábranu zajistit proti poškození. Počítá se s opravou drobných netěsností přímo na místě. Nalezené netěsnosti se přelepují neprůvzdušnou páskou nebo jinými způsoby. Měření se několikrát opakuje, dokud naměřené hodnoty nebudou odpovídat požadované skutečnosti uvedené v projektové dokumentaci. Během tohoto měření je poslední šance opravit závady na parotěsné vrstvě. Po zabudování se to již nemusí nikdy podařit. K odhalení netěsností můžeme použít několik typů přístrojů. Termický anemometr s teleskopickou sondou zachytí proudění vzduchu již o rychlosti 0 cm.s -. V praxi se také z velké části používají vyvíječe dýmu nebo dýmové tyčinky. Kouř je unášen k netěsnému místu. Tímto způsobem lze dokonce zachytit proudění vzduchu již o rychlosti cm.s -. Obr.4: Vyvíječ kouře BlowerDoor SlightFogger (zdroj: blowertest.cz) Obr.5: Termický anemometr s teleskopickou sondou (zdroj: Metoda A provádí se na již dokončeném objektu a stanovuje se vzduchotěsnost objektu za běžného provozu. Výsledy měření nám udávají vzduchotěsné vlastnosti budovy jako celku. Zjišťuje se konkrétní hodnota průvzdušnosti budovy a porovnává se s normativními požadavky, obsaženými v ČSN Po vyhodnocení měření je vypracován certifikát o měření průvzdušnosti budovy. Všechny náležitosti, které musí být v certifikátu obsaženy, jsou uvedeny v ČSN EN K podpůrným měřením při blower door testu patří mimo jiné i měření termokamerou. Princip spočívá v zachycení rozložení teplotního pole na 9

20 povrchu měřené konstrukce pomocí vysílání dlouhovlnného infračerveného záření. Snímek z termokamery nám odhalí místa o rozdílné povrchové teplotě než v jeho okolí. Z této informace lze odvodit, že v takovémto místě se nachází netěsnost, kterou do konstrukce vniká studený vzduch z exteriéru nebo že v tomto místě dochází ke kondenzaci vodních par a dochází k poruše konstrukce. V místě, kde se nám v konstrukci objevuje voda, nemusí být nutně porucha parozábrany. Ta může být od takového místa vzdálená až desítky centimetrů. Z tohoto důvodu a z důvodu velké náročnosti na okolní podmínky prostředí (ideální je, když je zataženo a na měřenou konstrukci nesvítí slunce) při měření se v praxi k zjišťování poruch používají převážně anemometry a vyvíječe kouře Celková průvzdušnost obálky budovy vyjadřuje se celkovou intenzitou výměny vzduchu n 50 v [h - ] při tlakovém rozdílu 50 Pa. Doporučuje se splnit podmínku: n n, n 50,N - je doporučená hodnota celkové intenzity výměny vzduchu v [h - ], při tlakovém rozdílu 50 Pa Tab.: Hodnoty doporučené celkové intenzity výměny vzduchu z ČSN Větrání v budově n 50,N [h - ] Přirozené nebo kombinované 4,5 Nucené,5 Nucené se zpětným získáváním tepla,0 Nucené se zpětným získáváním tepla v budovách se zvláště nízkou spotřebou tepla na vytápění (pasivní domy) 0,6 20

21 4.2 Masivní dřevostavby Pod tímto pojem nalezneme jak tradiční české roubené stavby nebo srubové stavby z kulatiny, tak i stavby z novodobých masivních panelů. U těchto konstrukčních systémů je nosný prvek tvořen masivním průřezem, ať již opracovaným nebo neopracovaným. Tradiční masivní dřevostavby dnes již nevyhovují tepelně technickým požadavkům, proto se k nosné části stěny z masivního dřeva přidávají ještě materiály s dobrými tepelně izolačními vlastnostmi. Bez této úpravy je lze provozovat pouze jako rekreační objekt k celoročnímu užití oubené a srubové stavby oubené stavby mají na našem území své tradiční postavení již mnoho století. Znaky lidové architektury se liší oblastně, zejména z estetického hlediska. Pro všechny však platí, že stěny roubených staveb tvoří ručně opracované hranoly s čtvercovým nebo obdélníkovým průřezem. Boční plochy hranolů mohou mít ponechán přirozený obloukový profil, ale častěji bývají opracovány do rovné plochy. Tyto stavby se vyznačují rohovým spojem, kde dochází k přeplátování bez vzniku zhlaví. a) b) Obr.6: ohové spoje používané u roubených staveb a) vazba rohu bez zhlaví s úplným přeplátováním s tyčkou, b) vazba rohu částečným rybinovitým přeplátováním (Havířová, 2006). 2

22 Na obrázku č. 6 vlevo je k vidění rohový spoj tzv. na zámek. Je mnohem mladší než spoj na rybinu, vznikl až ke konci 8. století. Stabilita spoje je jištěná kolíkem z tvrdého dřeva, který býval nejdříve vysušený na určitou vlhkost, která byla menší než vlhkost provozní. Po usazení do konstrukce kolík z okolního prostředí nabral na vlhkosti a nabobtnal, tím dokonale utěsnil spoj. Obrázek vpravo znázorňuje pravděpodobně nejpoužívanější rohový spoj roubených staveb. Nazývá se rybinový spoj tento název byl našimi předky zvolen proto, že tvar přesahu trámu připomíná rybí ocas. Vybočení prvku z vazby je zamezeno díky protiběžným, šikmým plochám, které do sebe zapadají. Díky vlastní tíze konstrukce v těchto šikmých plochách dochází k samosvornému účinku. Celá konstrukce je tak dostatečně stabilní. Novodobé roubené stavby již většinou nebývají opracovávány ručně, ale i přesto bychom na našem trhu našli několik firem, které se zabývají tradičním zhotovením těchto staveb. Při strojovém opracování jsou jednotlivé prvky stavby zhotoveny s vysokou přesností na CNC stojích a tak dochází k eliminaci jakýchkoliv netěsností. Na spodní a vrchní ploše se vyfrézují profily, které do sebe zapadají na pero a drážku. Tím dojde k dokonalému utěsnění a splnění požadavků na vzduchotěsnost stavby. Obr.7: Systém spojů roubených staveb v ložní spáře (Štefko aj., 2009) Zásadní nevýhodou jsou u roubených staveb jejich tepelně izolační vlastnosti. Samotné dřevěné stěny v běžně realizovaných tloušťkách nemohou splnit požadavek na součinitel prostupu tepla pro obytné budovy. 22

23 Srubové stavby mají mnoho společného se stavbami roubenými. Liší se pouze filosofie stavění stěn a tím i vzhled. Zatímco roubené stavby jsou tvořeny stěnami z opracovaných trámů čtvercového průřezu a rohové spoje nevytváří zhlaví, u srubových staveb jsou stěny tvořeny z kulatiny a spoje zhlaví vytvářejí. Srubové domy jsou doménou hlavně zahraniční lidové architektury. Jejich vznik lze vysledovat až do Skandinávie, kde měli tehdejší lidé, tzv. Vikingové, velké zkušenosti s opracováním dřeva získané z výstavby lodí. Norští řemeslníci vypracovali konstrukční styl, který provazoval horizontálně uložené klády zámkovými spoji. Tento konstrukční systém nazývaný Laft patří k jedné z nejpropracovanějších technologií výroby srubů. K jeho výrobě se používala převážně jedle, které se dva roky před jejím poražením odřezala špička, aby se do dřeva natáhla živice. (Houdek, Koudelka, 2004). První stěnové konstrukce srubů byly zhotovovány střídavým vrstvením kulatin na sebe, čímž se eliminoval problém se sbíhavostí kmenů použitých dřevin. Používalo se neopracovaných kmenů jedle, která byla pouze odzrněna. Díky tomu, že nedocházelo k narušení dřevních vláken, se výrazně prodloužila životnost těchto staveb a po několika stovkách let se s nimi můžeme setkat ještě dnes. Střešní plášť tvořila tzv. zelená střecha. Většinou na dřevěný obklad kladená březová kůra, která se pokryla drny. Díky tomu byl na střešních pláštích umožněn vznik travní vegetace. Střešní plášť českých roubených staveb byl většinou tvořen došky nebo šindeli. Později docházelo k propracovanější výstavbě srubů. Kulatina se již opracovávala a docházelo ke zdobení staveb řezbářskými prvky. Přibližně v polovině 7. století začalo docházet ke stavění srubů v Severní Americe. Docházelo k tomu z důvodu osidlování východního pobřeží Severní Ameriky Evropskými národy, mezi kterými kromě Skandinávců figurovali i Němci, Skotové, Irové a další. Tyto národy rozšířily výstavbu srubů po celých dnešních Spojených státech hlavně z toho důvodu, že to byl nejekonomičtější a nejjednodušší způsob vytváření obydlí, které tehdejší přistěhovalci brali pouze jako dočasné. Každý národ sebou přinesl své technologické poznatky z výstavby a docházelo tak k prolínání různých stylů. 23

24 I v dnešní době je o sruby stále zájem. Kromě řemeslné výroby se nejvíce prosazují průmyslové technologie výroby. V tomto případě lze mluvit o poměru tří čtvrtin ku jedné čtvrtině ve prospěch průmyslových technologií výroby srubů ve světě oproti řemeslné výrobě. Charakteristickým znakem průmyslově vyráběných srubů je tvarová identita všech profilů kulatiny. Ta je docílena strojovou výrobou na CNC stojích, které obrábí každý vstupní materiál na předem zadaný prvek. To umožňuje vytvoření tesařských spojů, které do sebe zapadají přesně na desetinu milimetru. Další výhoda průmyslové výroby na CNC strojích je opakovatelnost výrobků. Právě této výhody v dnešní době firmy využívají nejvíce a nabízejí tzv. typové domy. Jedná se o dům, pro který byl vytvořen jeden projekt a vyráběn může být opakovaně. Zákazník si tak může vybrat z katalogu výrobce hotový dům a může si zvolit drobné úpravy lišící se od katalogového projektu. Většinou výrobci nabízí možnost změnit umístění příček, změnit obložení v koupelně apod. Vyrobené prvky se označí a sestaví přímo na místě stavby. Nabídkou typových domů výrobce snižuje náklady na výrobu plynoucí z tvorby projektu, složitého programování CNC strojů atd. To všechno snižuje konečnou cenu hrubé stavby. Řemeslná výroba spočívá z velké části na ruční práci. Řemeslník jednotlivé kusy kulatin odkorní a vytesává tesařské spoje. Každý kus kulatiny je originál a každý spoj se musí přizpůsobovat a pečlivě odměřovat. Tato práce je náročná na vysokou zručnost řemeslníka. Srubové stavby totiž s postupem času procházejí tvarovými změnami, které souvisí se sesycháním dřeva. Změna se projevuje nejvíce do prvních pěti let od postavení srubu. Koudelka a Houdek (2004) uvádí, že výška stavby může klesnout až o 6 cm na jeden metr výšky stěny. Z toho důvodu je u řemeslníka důležitá znalost vlastností dřeva a zkušenosti s výstavbou. Při dodržení správné technologie se těmto problémům lze vyvarovat. Mezi oběma technologiemi jsou rozdíly, např. v možnostech použití průměrů kulatiny. U průmyslově vyráběných srubů je průměr kulatiny omezen možnostmi stroje, většinou se jedná o průměry mm. U ručního řemeslného zpracování se průměr opracovávaných kulatin může pohybovat v rozmezí mm. Z toho vyplývá, že s řemeslnou technologií výroby můžeme dosáhnout lepších tepelně technických vlastností. Ovšem za mnohem 24

25 vyšších finančních nákladů. Další rozdíly skýtají estetické vlastnosti obou technologií. Sruby vyrobené průmyslovou technologií jsou postaveny z průměrově identických kulatin, vytvářejí tak dojem dokonale provedeného objektu. Pro zastánce tradiční lidové architektury to může být až rušivé. U srubů vyrobených řemeslnou technologií je každý prvek rozměrově jedinečný a jsou na něm patrné stopy po ručním opracování, což vytváří dojem většího splynutí s přírodou. Obr.8: Systém spojů srubových staveb v ložní spáře (Štefko aj., 2009) 25

26 4.2.2 Dřevostavby z novodobých masivních materiálů Jedná se o stavby, jejichž nosná konstrukce je tvořena z masivních bloků z rostlého dřeva nebo z materiálů na bázi dřeva. ostlé dřevo je slepováno v několika vrstvách, vzájemně na sebe kolmých. Díky kolmému průběhu dřevních vláken v blocích dochází k minimálním rozměrovým deformacím, výrobci uvádí mm na 0 m. Na trhu existuje mnoho výrobků od různých výrobců. Každý výrobek se nějakým způsobem liší. Co mají všechny společné, je nutnost provádět zateplení konstrukce z vnější strany. Použití velkého množství tepelné izolace má tento systém společné s rámovými dřevostavbami. Proč rámové dřevostavby nejsou řazeny do masivních systému, ale jsou brány jako samostatná část dřevostaveb je vysvětleno v citaci: Předpokladem je, že masivní podíl činí alespoň 50% nosné konstrukce. (Kolb, 2008) Výstavba tímto systémem není v České republice zatím moc rozšířená, ovšem ve světě se jedná o již dávno zavedený konstrukční systém a často se tímto systémem realizují i vícepodlažní, občanské stavby Konstrukční systém KLH Jedná se o jeden z nejvíce rozšířených konstrukčních systému novodobých masivních dřevostaveb na našem trhu. Vyrábí ho rakouská firma KLH Massivholz GmbH. Zkratka KLH je odvozena z německého slova Kreuzlagenholz, přeloženo jako křížem vrstvené dřevo. Jde o 3, 5 nebo 7 vrstvé lepené panely z masivního smrkového dřeva, kde směr vláken sousedních vrstev je na sebe kolmý. Panel je slepen z dřevěných lamel v rozmezí tlouštěk 9 34 mm. Vlhkost použitého dřeva je 2% (± 2%). (zdroj: Výrobce nabízí i možné povrchové úpravy panelu, jako broušený povrch, hoblovanou laťovku, dýhovanou překližku atd. Maximální dodávaný rozměr 26

27 panelu je 6,5 x 0,5 x 2,95 m. Jednotlivé rozměrové možnosti panelů jsou následující: ozměry panelů: šířky 225, 250, 275 a 295 cm délky 000, 200, 400 a 600 cm mezirozměry jsou řešeny individuálně Tloušťky panelů: 3 - vrstvé 60, 78, 90, 95, 08, 20 mm 5 - vrstvé 7, 25, 40, 46, 62, 82, 200 mm 7 vrstvé 202, 226 mm Panely KLH se dají kombinovat s ostatními libovolnými stavebními materiály, jako je ocel, sklo, kámen atd. Díky možnosti použití velkoformátových lepených bloků se často využívají k výstavbě občanských staveb, průmyslových hal nebo i sportovních zařízení Obr. 9: Příklad 3, 5 a 7 vrstvého KLH panelu (zdroj: 27

28 Konstrukční systém NOVATOP Obdobný konstrukční systém jako KLH. Firma NOVATOP je česká firma se sídlem v Ptení. Jedná se o ucelený konstrukční systém z masivních panelů vyráběný z křížem vrstveného masivního dřeva (označovaný jako CLT cross laminated timber). Maximální možný rozměr panelů činí 2 x 2,95 m. Panely mohou obsahovat předem zhotovené detaily připravené např. pro osazení oken, dveří, rozvodů apod. Stěnové panely jsou zhotovovány ve třech tloušťkách 62, 84 a 24 mm Obr.0: Vyráběné tloušťky panelů NOVATOP (zdroj: 28

29 4.3 Tepelné vlastnosti konstrukcí 4.3. Úvod do tepelně technických vlastností konstrukcí V dnešní době, která je bezpochyby nakloněna k co nejmenší ekologické zátěži životního prostředí, se ekologické trendy projevují i ve stavebnictví. Jedním z těchto zkoumaných aspektů, které nějakým způsobem ovlivňují životní prostředí, jsou tepelně technické vlastnosti budov. V této problematice hraje roli několik fyzikálních dějů, které je nutno chápat Šíření tepla K šíření tepla dochází neustále v jakémkoliv prostředí. Jeho přenos je určen základními fyzikálními zákony, kdy se teplo šíří z prostředí o vyšší koncentraci tepelné energie do prostředí s nižší koncentrací a snaží se tak o vytvoření rovnováhy mezi dvěma prostředími. ozlišujeme tři druhy šíření tepla (dle Vaverky, 2006). Způsob šíření tepla: vedením (kondukcí) prouděním (konvekcí) sáláním (radiací) Z hlediska tepelně technických vlastností konstrukcí nás zajímá šíření tepla kondukcí, které se odehrává v pevných látkách. Z odvození ze vztahů stacionárního šíření tepla kondukcí získáme rovnici, která má zásadní význam při výpočtu šíření tepla konstrukcí. q=λ θ d kde: θ je rozdíl teplot [ C] λ součinitel tepelné vodivosti materiálu [W.m -.K - ] d tloušťka konstrukce [m] (Vaverka, 2006) 29

30 4.3.3 Součinitel prostupu tepla U Prostup tepla konstrukcí probíhá ve třech fázích prostup tepla hmotnou konstrukcí a dva povrchové přestupy tepla, na povrchové straně v exteriéru a interiéru. Šíření tepla konstrukcí probíhá zhruba tímto způsobem: interiér exteriér t i t si t e teplota v exteriéru t i teplota v interiéru t si teplota povrchu konstrukce na straně interiéru d t se t e t se teplota povrchu konstrukce na straně exteriéru Obr.: Průběh prostupu tepla konstrukcí Hodnotu součinitele prostupu tepla U při jednorozměrném šíření tepla konstrukcí můžeme ze vztahu (dle ČSN Výpočtové metody): U = si + + se Kde: si odpor při přestupu tepla na vnitřní straně konstrukce, v (m2k)/w, platný pro hodnocení prostupu tepla se odpor při přestupu tepla ne vnější straně konstrukce, v (m2k)/w tepelný odpor vrstvy hmotné konstrukce v (m2k)/w si = h si kde: h si je součinitel přestupu tepla na straně interiéru se = h se kde: h se je součinitel přestupu tepla na straně exteriéru = d λ kde: d je tloušťka konstrukce v m λ je je součinitel tepelné vodivosti materiálu ve W.m -.K - 30

31 Součinitel tepelné vodivosti je tabulková hodnota, kterou u svých výrobků udávají všichni výrobci, kteří chtějí prodávat na českém trhu. Norma ČSN Terminologie ho popisuje jako schopnost stejnorodého isotropního materiálu při dané střední teplotě vést teplo. Vzhledem k tomu, že výrobci rámových dřevostaveb většinou neudávají konkrétní obchodní názvy jimi používaných materiálů, není možné určit přesnou hodnotu součinitele tepelné vodivosti a tím pádem ani skutečnou hodnotu součinitele prostupu tepla. Pro potřeby této práce byly převzaty tabulkové hodnoty součinitele tepelné vodivosti z normy ČSN Návrhové hodnoty veličin. Tyto hodnoty jsou návrhové a většinou je jejich hodnota větší, než hodnoty charakteristické. Z toho vyplývá, že výsledný součinitel prostupu tepla U udávaný v přehledu rámových konstrukcí difúzně uzavřených a difúzně otevřených systémů může být ve výsledku horší, než jeho skutečná hodnota. Tab.2: Návrhové hodnoty součinitele tepelné vodivosti používané pro potřeby této práce charakter. hodnota návrhová hodnota Materiál Objemová hmotnost v suchém stavu Součinitel tepelné vodivosti - vybrané hodnoty z ČSN ρ λ kg/m3 W/(m.K) minerální vlna (fasádní) 50 0,049 DHF deska (DVD) 600 0,30 minerální vlna (mezi sloupky) 50 0,04 smrkové dřevo (tep. tok kolmo k vláknům) 400 0,80 OSB deska 630 0,50 sádrokartonová deska 750 0,220 sádrovláknitá deska 250 0,340 dřevovláknitá deska izolační 230 0,046 extrudovaný polystyren ,040 silikátová omítka ,800 strukturovaná omítka minerální ,800 3

32 5 Přehled vybraných konstrukcí rámových a masivních dřevostaveb 5. Difúzně otevřené konstrukce rámových dřevostaveb 5.. Domesi, s.r.o. difúzně otevřená konstrukce Tuto skladbu provádí firma Domesi, s.r.o., sídlící v Praze. Jedná se o difúzně otevřenou konstrukci. FASÁDNÍ SILIKÁTOVÁ OMÍTKA tl. 0 mm FASÁDNÍ MINEÁLNÍ IZOLACE tl. 60 mm DIFUZNÍ DHF DESKA tl. 3 mm MINEÁLNÍ TEPELNÁ IZOLACE tl. 20 mm NOSNÝ DŘEVĚNÝ ÁM Z KVH ŘEZIVA tl. 20 mm OSB DESKA S POLEPENÍM SPA tl. 5 mm MINEÁLNÍ TEPELNÁ IZOLACE tl. 60 mm SÁDOKATONOVÁ DESKA tl. 5 mm CELK. TL. 293 mm Obr.2: Skladba stěny od firmy Domesi (zdroj: Součinitel prostupu tepla U = 0,9 W/(m 2 K) Výsledný součinitel prostupu tepla může být o něco větší, než je ve skutečnosti. Je to dáno tím, že výrobce neudává přesné názvy materiálů a jejich typové označení. Z tohoto důvodu byly vybrány návrhové hodnoty součinitele 32

33 tepelné vodivosti λ z tabulek obsažených v normě ČSN Tabulka s vybranými hodnotami viz. strana Výpočet součinitele prostupu tepla U stanoveného přibližně z horní a dolní meze V rámových dřevostavbách nedochází k jednorozměrnému šíření tepla, nýbrž k dvojrozměrnému šíření tepla. Proto je nutné při výpočtu postupovat jiným způsobem, než jsme zvyklí např. u zděných staveb. V první řadě je zapotřebí rozkreslit si schematicky rozdělení konstrukce na segmenty, které představují opakující se charakteristický výsek. Obr.3: ozdělení na segmenty Dolní mezní odpor: = f f = f = A A = (0,2852 x 0,293) (0,625 x 0,293) = 0,452 f = A A = (0,06 x 0,293) (0,625 x 0,293) =0,096 f a, f b, f c jsou poměrné plochy každého výseku; bezrozměrné 33

34 = = d ()Í+ λ ()Í+ + d,-./0 λ,-./0 + d 2, λ 2, + d )./0 λ )./0 + d (- λ (- + d )./0 λ )./0 + d -+ λ -+ = = 0,0 0,8 + 0,06 0,049 +0,03 0,3 + 0,2 0,04 +0,05 0,5 + 0,06 0,049 +0,05 0,22 =3,4343 (5 6 7)/9 = d ()Í+ λ ()Í+ + d,-./0 λ,-./0 + d 2, λ 2, + d -):+ λ -):+ + d (- λ (- + d )./0 λ )./0 + d -+ λ -+ = 0,0 0,8 + 0,06 0,049 +0,03 0,3 +0,2 0,8 +0,05 0,5 + 0,06 0,049 +0,05 0,22 =;,;<4; (56 7)/9 A, B, C jsou odpory při prostupu tepla pro každý výsek, které se vypočetli ze vztahu pro jednosměrné šíření tepla = f = 0,452 5, ,096 3, ,452 5,6565 =0,88 = > = 3,;?4; (5 6 7)/9 Horní mezní odpor: + B + C + D + E + + F + G Zde postupujeme jako při počítání odporu při jednorozměrně šířícím se teple. Ovšem odpor 4 vypočteme z následujícího vztahu: E = f,e,e,e,e,e,e f,e =f,e = A,E (0,2 x 0,2825) = A E (0,2 x 0,625) = 0,452 f,e = (0,2 x 0,06) (0,2 x 0,625) =0,096 34

35 f a,4 ; f b, 4 ; f c,4 jsou poměrné plochy každého výseku na čtvrtém řádku; bezrozměrné,e =,E = d )./0 λ )./0 = 0,2 0,04 =2,9268 (mc K)/W,E = d -):+ λ -):+ = 0,2 0,8 = 0,6667 (mc K)/W E = f,e,e,e,e,e,e = 0,452 2, ,096 0, ,452 2,9268 =0,4529 (mc K)/W E =2,2080(m C K)/W =0,04+ 0,0 0,8 + 0,06 0,049 +0,03 0,7 +2,2080+0,05 0,5 + 0,06 0,049 +0,05 0,22 +0,3 = > =3,MNO? (5 6 7)/9 Součinitel prostupu tepla U: U = 2 + Q =M,?<6 9/(5 6 7) U konstrukcí stěn dalších výrobců je uveden pouze výsledný součinitel prostupu tepla. ozepsané výpočty jsou k nalezení v příloze. 35

36 5..2 TFH dřevěné skeletové domy s.r.o. - difúzně otevřená konstrukce Tuto skladbu ve svých dřevostavbách realizuje firma TFH se sídlem ve Velkých Hamrech. FASÁDNÍ DŘEVOVLÁKNITÁ IZOLACE tl. 60 mm MINEÁLNÍ TEPELNÁ IZOLACE tl. 60 mm NOSNÝ DŘEVĚNÝ ÁM tl. 60 mm OSB DESKA tl. 5 mm MINEÁLNÍ TEPELNÁ IZOLACE tl. 60 mm DŘEVĚNÝ OŠT tl. 60 mm SÁDOKATONOVÁ DESKA tl. 2,5 mm CELK. TL. 308 mm Obr.4: Skladba stěny od firmy THT dřevěné skeletové domy s.r.o. (zdroj: Součinitel prostupu tepla U = 0,7 W/(m 2 K) 36

37 5..3 AWIK House Production, s.r.o. - difúzně otevřená konstrukce Tuto konstrukci s názvem AWIK EKO ve svých dřevostavbách realizuje firma AWIK House Production, s.r.o. se sídlem v Praze. FASÁDNÍ DŘEVOVLÁKNITÁ IZOLACE tl. 60 mm TEPELNÁ A ZVUKOVÁ IZOLACE tl. 60 mm NOSNÝ DŘEVĚNÝ ÁM tl. 60 mm DŘEVOŠTĚPKOVÁ DESKA OSB tl. 8 mm INSTALAČNÍ MEZEA + IZOLACE tl. 40 mm SÁDOVLÁKNITÁ DESKA tl. 2,5 mm CELKOVÁ TL. 290 mm Obr.5: Skladba stěny AWIK EKO od firmy AWIK House Production, s.r.o. (zdroj: Součinitel prostupu tepla U = 0,8 W/(m 2 K) 37

38 5..4 CESTAP, s.r.o. - Centrum stavebních prací difúzně otevřená konstrukce Skladbu s názvem PEMIUM ve svých dřevostavbách realizuje firma CESTAP, s.r.o. se sídlem v Prostějově. PALUBKOVÝ ZÁKLOP tl. 20 mm VZDUCHOVÁ MEZEA tl. 40 mm DŘEVĚNÝ OŠT tl. 40 mm PAOPOPUSTNÁ FOLIE MINEÁLNÍ IZOLACE tl. 2x60 mm DŘEVĚNÝ OŠT tl. 2x60 mm SÁDOVLÁKNITÁ DESKA tl. 5 mm MINEÁLNÍ IZOLACE tl. 20 mm NOSNÝ DŘEVĚNÝ ÁM tl. 20 mm SÁDOVLÁKNITÁ DESKA tl. 5 mm DŘEVĚNÝ OŠT tl. 40 mm VZDUCHOVÁ A INSTALAČNÍ MEZEA tl. 5 mm SÁDOVLÁKNITÁ DESKA tl. 5 mm CELKOVÁ TL. 386 mm Obr.6: Skladba stěny PEMIUM od firmy CESTAP, s.r.o. (zdroj: Součinitel prostupu tepla U = 0,7 W/(m 2 K) 38

39 5..5 ALFAHAUS, s.r.o. difúzně otevřená konstrukce Tento konstrukční systém pod názvem ALFA DIFU ve svých dřevostavbách realizuje firma ALFAHAUS, s.r.o. se sídlem v Chýnově. STUKTUOVANÁ OMÍTKA MINEÁLNÍ tl. 2 mm PODKLADOVÁ AMOVANÁ OMÍTKA tl. 7 mm IZOLAČNÍ DŘEVOVLÁKNITÁ DESKA tl. 60 mm MINEÁLNÍ TEPELNÁ IZOLACE tl. 60 mm NOSNÝ DŘEVĚNÝ ÁM tl. 60 mm SÁDOVLÁKNITÁ DESKA tl. 2,5 mm MINEÁLNÍ TEPELNÁ IZOLACE tl. 40 mm DŘEVĚNÝ OŠT tl. 40 mm SÁDOVLÁKNITÁ DESKA tl. 2,5 mm CELK. TL. 294 mm Obr.7: Skladba stěny ALFA DIFU od firmy ALFAHAUS, s.r.o. (zdroj: Součinitel prostupu tepla U = 0,9 W/(m 2 K) 39

40 5.2 Difúzně uzavřené konstrukce rámových dřevostaveb 5.2. ALFAHAUS, s.r.o. difúzně uzavřená konstrukce Tento konstrukční systém pod názvem ALFA PLUS ve svých dřevostavbách realizuje firma ALFAHAUS, s.r.o. se sídlem v Chýnově. STUKTUOVANÁ OMÍTKA tl. 2 mm PODKLADOVÁ AMOVANÁ OMÍTKA tl. 7 mm EXTUDOVANÝ POLYSTYEN tl. 00 mm SÁDOVLÁKNITÁ DESKA tl. 2,5 mm MINEÁLNÍ TEPELNÁ IZOLACE tl. 60 mm NOSNÝ DŘEVĚNÝ ÁM tl. 60 mm PAOTĚSNÁ FOLIE tl. mm DŘEVĚNÝ OŠT tl. 40 mm VZDUCHOVÁ MEZEA tl. 40 mm SÁDOVLÁKNITÁ DESKA tl. 2,5 mm CELK. TL. 332 mm Obr.8: Skladba stěny ALFA PLUS od firmy ALFAHAUS, s.r.o. (zdroj: Součinitel prostupu tepla U = 0,7 W/(m 2 K) 40

41 5.2.2 CESTAP, s.r.o. Centrum stavebních prací difúzně uzavřená konstrukce Tento konstrukční systém pod názvem STANDAD ve svých dřevostavbách realizuje firma CESTAP, s.r.o. se sídlem v Prostějově. STUKTUOVANÁ OMÍTKA tl.,5 mm EXTUDOVANÝ POLYSTYEN tl. 00 mm SÁDOVLÁKNITÁ DESKA tl. 5 mm MINEÁLNÍ TEPELNÁ IZOLACE tl. 20 mm NOSNÝ DŘEVĚNÝ ÁM tl. 20 mm PAOTĚSNÁ FOLIE tl. mm DŘEVĚNÝ OŠT tl. 40 mm VZDUCHOVÁ MEZEA tl. 40 mm SÁDOVLÁKNITÁ DESKA tl. 5 mm CELK. TL. 293 mm Obr.9: Skladba stěny STANDAD od firmy CESTAP, s.r.o. (zdroj: Součinitel prostupu tepla U = 0,9 W/(m 2 K) 4

42 5.2.3 AWIK House Production, s.r.o. difúzně uzavřená konstrukce Tento konstrukční systém pod názvem STANDAD ve svých dřevostavbách realizuje firma Awik House Production, s.r.o. se sídlem v Praze. FASÁDNÍ IZOLACE tl. 60 mm DŘEVOTŘÍSKOVÁ OSB DESKA tl. 2 mm TEPELNÁ A ZVUKOVÁ IZOLACE tl. 60 mm NOSNÝ DŘEVĚNÝ ÁM tl. 60 mm PAOTĚSNÁ FOLIE tl. mm DŘEVĚNÝ OŠT tl. 40 mm VZDUCHOVÁ MEZEA tl. 40 mm SÁDOVLÁKNITÁ DESKA tl. 2,5 mm CELK. TL. 286 mm Obr.20: Skladba stěny STANDAD od firmy AWIK, s.r.o.(zdroj: Součinitel prostupu tepla U = 0,2 W/(m 2 K) 42

43 5.2.4 AWIK House Production, s.r.o. difúzně uzavřená konstrukce Tento konstrukční systém pod názvem CLASSIC ve svých dřevostavbách realizuje firma Awik House Production, s.r.o. se sídlem v Praze. FASÁDNÍ IZOLACE tl. 60 mm DŘEVOTŘÍSKOVÁ OSB DESKA tl. 2 mm TEPELNÁ A ZVUKOVÁ IZOLACE tl. 20 mm NOSNÝ DŘEVĚNÝ ÁM tl. 20 mm PAOTĚSNÁ FOLIE tl. mm DŘEVĚNÝ OŠT tl. 40 mm VZDUCHOVÁ MEZEA tl. 40 mm SÁDOVLÁKNITÁ DESKA tl. 2,5 mm CELK. TL. 246 mm Obr.2: Skladba stěny CLASSIC od firmy AWIK, s.r.o. (zdroj: Součinitel prostupu tepla U = 0,25 W/(m 2 K) 43

44 5.2.5 ECOMODULA, s.r.o. difúzně uzavřená konstrukce Tento konstrukční systém ve svých dřevostavbách realizuje firma ECOMODULA, s.r.o. se sídlem v Písku. FASÁDNÍ MINEÁLNÍ IZOLACE tl. 200 mm DŘEVOTŘÍSKOVÁ OSB DESKA tl. 2 mm TEPELNÁ A ZVUKOVÁ IZOLACE tl. 20 mm NOSNÝ DŘEVĚNÝ ÁM tl. 20 mm PAOTĚSNÁ FOLIE tl. mm MINEÁLNÍ TEPELNÁ IZOLACE tl. 40 mm DŘEVĚNÝ OŠT tl. 40 mm SÁDOVLÁKNITÁ DESKA tl. 2,5 mm CELK. TL. 386 mm Obr.22: Skladba stěny od firmy ECOMODULA, s.r.o. (zdroj: Součinitel prostupu tepla U = 0,3 W/(m 2 K) 44

45 6 Masivní dřevostavby 6. oubené dřevostavby Dle ČSN musí těžká obvodová stěna splňovat požadovanou hodnotu součinitele prostupu tepla U = 0,38 W/(m 2 K), doporučuje se dodržet hodnotu U = 0,25 W//(m 2 K). Při tloušťce stěny 200 mm bez použití tepelné izolace je výpočet součinitele prostupu tepla (dle ČSN Výpočtové metody) následující: U = si + + se Kde: si = 0,04 odpor při přestupu tepla na vnitřní straně konstrukce, v (m2k)/w, platný pro hodnocení prostupu tepla se = 0,3 odpor při přestupu tepla ne vnější straně konstrukce, v (m2k)/w = S tepelný odpor vrstvy z rostlého dřeva v (m2k)/w; (d je tloušťka vrstvy v m v našem případě upravená koeficientem 0,98; λ je součinitel tepelné vodivosti materiálu ve W.m -.K - ; pro rostlé dřevo λ = 0,8). Tloušťka stěny se upravuje modifikačním koeficientem, který byl stanoven na základě výzkumu v kanadském výzkumném ústavu National esearch Council, jehož cíl byl stanovit zjednodušenou výpočtovou metodu pro výpočet součinitele prostupu tepla. Pro srubové konstrukce vyrobené z hranolů byl tento koeficient stanoven na hodnotu 0,98. Koeficient v sobě zohledňuje rozdíl v tloušťce stěny přes střed hranolu a přes ložní spáru dvou hranolů na sobě. Početní tloušťka se tedy stanoví: 200 x 0,98 = 96 mm. = d λ = 0,96 0,8 =,0889 (m2 K)/W U = 0,04 +, ,3 =,2589 U = 0,79 W/(m 2 K) 45

46 Z výsledku je patrné, že tradiční konstrukce roubených staveb současným požadavkům hrubě nevyhovují. Opačným postupem při výpočtu lze pro představu vypočítat, jakou šířku by musela stěna tradiční konstrukce mít, aby požadavkům vyhověla. Výpočet tloušťky stěny pro splnění požadované hodnoty součinitele prostupu tepla U = 0,38 W/(m 2 K): 0,38 = d = 0,44 x,02 d = 0,45 m 0,04+,BT +0,3 Výpočet tloušťky stěny pro splnění doporučené hodnoty součinitele prostupu tepla U = 0,25 W/(m 2 K): 0,25 = d = 0,689 x,02 d = 0,70 m 0,04+,BT +0,3 Výsledky nám říkají, že pro splnění požadované hodnoty by tloušťka stěny z dřevěných hranolů musela být 0,45 m. Pro splnění doporučené hodnoty, kterou s přehledem splní nejběžnější rámové dřevostavby, by tloušťka stěny musela být dokonce 0,70 m. Je zřejmé, že takovéto tloušťky stěn je v praxi nemožné realizovat, ať už z finančního hlediska nebo technologie výstavby. Proto dnešní novodobé roubené stavby mívají často skladbu složenou z více, než z jedné vrstvy. Používá se tepelné izolace na vnitřní stranu roubené stěny, poté může skladba stěny vypadat takto: 46

47 a) b) Obr.23: Skladby stěn s dodatečným zateplením, a) vrstva tepelné izolace s dřevěným obkladem, b) vrstva tepelné izolace s další roubenou vrstvou (Havířová, 2006) Výpočet součinitele tepla u takto provedených skladeb: Pro skladbu se zateplením a dřevěným obkladem. TÁM Z OSTLÉHO DŘEVA tl. 200 mm MINEÁLNÍ TEPELNÁ IZOLACE tl. 200 mm DŘEVĚNÝ OBKLAD tl. 20 mm CELK. TL. 420 mm Obr.24: Skladba zateplené roubené stěny s dřevěným obkladem na vnitřní straně (Havířová, 2006) 47

48 Pro zjednodušení výpočtu budeme předpokládat skladbu bez paralelně řezaných vrstev. U = si se U = 0,04 +,BUF,BT +,C,EB +,C,BT + 0,3 U = 0,6 W/(m 2 K) Výsledek je uspokojivý a splňuje nám požadavek z ČSN Výpočet pro skladbu roubeného domu se zateplenou stěnou a dvojitou vrstvu ze dřevěných rámů: TÁM Z OSTLÉHO DŘEVA tl. 200 mm MINEÁLNÍ TEPELNÁ IZOLACE tl. 50 mm TÁM Z OSTLÉHO DŘEVA tl. 200 mm CELK. TL. 550 mm Obr.25: Skladba stěny z dvojité vrstvy z dřevěných trámů, mezi kterými je vrstva tepelné izolace (Havířová, 2006) 48