Mendelova Univerzita v Brně. Novodobé masivní dřevostavby

Mendelova Univerzita v Brně Lesnická a dřevařská fakulta Ústav základního zpracování dřeva Novodobé masivní dřevostavby BAKALÁŘSKÁ PRÁCE Vedoucí práce: doc. Dr. Ing. Zdeňka Havířová Vypracoval: Vybíhal Michal Brno 2011/2012

Čestné prohlášení Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci na téma: Novodobé masivní dřevostavby zpracoval sám a uvedl jsem všechny použité prameny. Souhlasím, aby moje bakalářská práce byla zveřejněna v souladu s 47b Zákona č. 111/1998 Sb., o vysokých školách a uložena v knihovně Mendelovy univerzity v Brně, zpřístupněna ke studijním účelům ve shodě s Vyhláškou rektora Mendelovy univerzity 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: podpis studenta. Vybíhal Michal

Poděkování: Na tomto místě bych rád poděkoval všem, kteří mi byli oporou při vypracování této bakalářské práce, zejména blízkému okolí, rodině, přátelům a spolužákům. Zvláštní poděkování patří mé vedoucí práce doc. Dr. Ing. Zdeňce Havířové. Po celou dobu psaní bakalářské práce byla velmi vstřícná. Děkuji za odbornou pomoc, poskytnutí cenných rad, doporučení odborné literatury, ochotu a čas, který mně věnovala.

Abstrakt Michal Vybíhal Novodobé masivní dřevostavby Modern solid wood constructions Abstrakt Bakalářská práce se věnuje novodobým masivním dřevostavbám. Nosnou část stěny masivní dřevostavby tvoří velkoformátové panely nebo modulové dílce z masivního dřeva vytvořené vrstvením nebo skládáním jednotlivých přířezů do požadovaného tvaru vzájemně spojených lepením nebo mechanickým způsobem. Součástí práce je popis jednotlivých stavebních systémů, ze kterých je v současné době možné postavit objekty pro pobyt lidí. V práci jsou uvedeny skladby obvodových stěn, některé detaily a u stěn obvodového pláště je vypočítán součinitel tepelné vodivosti. Klíčová slova Masivní dřevostavba, součinitel tepelné vodivosti, příčně lepené řezivo, skládané řezivo, tepelná izolace Abstract This thesis deals with modern solid wood constructions. The key part of the massive wooden wall panels or large format consists of modular componenets made of solid wood stacking or folding each cut into the desired shape are joint together by gluing or mechanical means. The work of the individual building systems from which i tis currently possible to build objels for people stay. The paper presents the composition of the load Bering walls and some details of the wall cladding is calculated thermal conductivity. Key words Solid wood constructions, heat thermal transmittance value, cross laminated timber, stacked lumber, heat insulation

Obsah 1 Úvod... 8 2 Cíl práce... 9 3 Materiál a metodika... 10 4 Dřevo ve stavebnictví... 11 5 Novodobé masivní dřevostavby... 15 6 Systémy novodobých masivních dřevostaveb... 16 6.1 Systém Novatop... 16 6.1.1 Skladba stěn... 21 6.1.2 Detaily... 25 6.2 Systém KLH... 29 6.2.1 Skladby stěn... 31 6.3 Systém Longin... 33 6.3.1 Skladba stěn... 34 6.3.2 Detail... 36 6.4 Systém Thoma... 37 6.4.1 Skladba stěny... 38 6.4.2 Součinitel prostupu tepla... 38 6.5 Systém Steko... 40 6.5.1 Skladby stěn... 42 6.5.2 Součinitel prostupu tepla... 43 6.6 Systém Lignotrend... 44 6.6.1 Skladba stěny... 46 6.6.2 Detail... 47 6.6.3 Součinitel prostupu tepla... 48 7 Součinitel prostupu tepla... 49 8 Výpočty součinitele prostupu tepla pro vybrané systémy... 53 8.1 Systém příčně lepeného řeziva s použitím panelu Novatop... 53 8.2 Systém příčně lepeného řeziva s použitím panelu KLH... 60 8.3 Systém skládaného řeziva... 67 9 Shrnutí a Diskuze... 74 10 ZÁVĚR... 79 11 SUMMARY... 80 12 Použitá literatura... 81

1 Úvod Dřevo je přírodní materiál, při poznání jeho výhod i nevýhod, nachází široké uplatnění ve stavitelství. Díky svým dobrým mechanicko fyzikálním a tepelně technickým vlastnostem může konkurovat ostatním stavebním systémům. Je materiál, který neustále reaguje na změny vlhkosti, může tak odebírat přebytečnou vlhkost z interiéru a naopak ji v suchých obdobích zpětně odevzdávat, tím vytváří příjemné mikroklima. Bydlení ve dřevě je zdravé a zejména vhodné pro alergiky. Je energeticky málo náročné na zpracování i případnou recyklaci, je ekologicky šetrné. Mezi nespornou a velikou výhodu dále patří rychlost výstavby. Stavba dřevostavby se velmi často provádí bez mokrých procesů. Vlivem rostoucích cen energií na vytápění nabývají dřevostavby dalšího významu. Za pomoci vhodně složené skladby stěny a tloušťky tepelné izolace se dřevostavby realizují i jako nízkonákladové objekty. Dřevostavby zaznamenaly za celou dobu existence lidstva mnohé vývojové etapy. Z prvních jednoduchých přístřešků se dřevostavby vyvinuly k dnešním novodobým dřevostavbám, které splňují všechny náročné požadavky na moderní a příjemné bydlení. Vývoj dřevostaveb byl v různých částech Světa a kontinentů odlišný. Bylo to dáno dostupností dřeva, zásobami dřeva v lesích, stupněm rozvoje technologií, stupněm rozvoje zkušeností a stavem poznání. Nejstaršími typy dřevostaveb jsou hrázděné a srubové stavby, které se dále vyvíjeli. Z hrázděných staveb vzešly skeletové a rámové konstrukce, tak jak je známe dnes. Srubové stavby byli základem pro vývoj dnešních novodobých masivních dřevostaveb. 8

2 Cíl práce Cílem bakalářské práce bude z dostupných zdrojů vypracovat ucelený přehled konstrukčních systémů v současnosti používaných pro masivní stavby ze dřeva, určené pro pobyt lidí. Každý stavební systém bude obsahovat popis, součástí práce bude přehled skladeb obvodových stěn a vybrané konstrukční detaily. Stěny obvodového pláště budou posouzeny z hlediska prostupu tepla obvodovou konstrukcí na základě výpočtu součinitele prostupu tepla U. 9

3 Materiál a metodika Ucelený přehled současných novodobých masivních dřevostaveb bude vypracován na základě informací čerpaných z doposud publikované dostupné literatury a firemních podkladů jednotlivých výrobců. Z dostupných zdrojů budu čerpat informace o konstrukčním řešení stavebního systému a jeho technických parametrů. Některé použité obrázky z cizojazyčných zdrojů budou upraveny, týká se to zejména překladu do českých popisek. Ze získaných údajů převezmu nebo navrhnu skladbu obvodové stěny a provedu výpočet součinitele prostupu tepla podle v současné době platné normy ČSN EN 73 0540 - Tepelná ochrana budov. 10

4 Dřevo ve stavebnictví Výhody a nevýhody dřeva Výhody dřeva: - Dřevo je obnovitelnou surovinou, při dobrém zacházení a hospodaření s lesy je nevyčerpatelné - Díky svým estetickým vlastnostmem působí pozitivně na psychický stav člověka, ten je ovlivněn příjemným pocitem doteku i na pohled, čehož lze v dřevostavbě zužitkovat přiznáním dřeva v interiéru - Dřevo nám dává díky pestré paletě dřevin na výběr ze široké nabídky barev a textury - Dřevo vykazuje při nízké hmotnosti, potažmo hustotě vysokou pevnost a pružnost - Dřevo vykazuje dobré tepelně izolační vlastnosti a malou teplotní roztažnost - Dřevo se ze stavebního pohledu opracovává snadněji než jiné stavební materiály, např. ocel, beton, cihla - Při opracování dřeva dochází k male spotřebě energií - Dřevo se dobře spojuje spojovacími prostředky a lepením - Málo zatěžuje ekologii a je recyklovatelné Nevýhody dřeva: - Dřevo přijímá a odevzdává svoji vlhkost v závislosti na vlhkosti okolního prostředí, je hygroskopické. Dřevo při vlhkostních změnách mění svůj objem, tedy rozměr. Pokud objem přibývá, jedná se o bobtnání, pokud objem ubývá, dřevo sesýchá. Při přijímání vlhkosti se u dřeva snižuje pevnost a pružnost při mechanickém zatěžování - Ve dřevě rozlišujeme 3 základní anatomické směry, podélný, radiální a tangenciální. V každém směru vykazuje dřevo jiné vlastnosti. - Dřevo je hořlavý material - Vlastnosti dřeva jsou negativně ovlivněny působením abiotických a biotických činitelů - Skladba dřeva je nehomogenní 11

Některé nevýhody dřeva lze částečně eliminovat sušením, chemickou a tepelnou modifikací, impregnací. (Horáček, 2008) Vlhkost dřeva Přítomnost kapalin (vody) ve dřevě se nazývá vlhkostí dřeva. Vyjadřuje se podílem hmotnosti vody k hmotnosti dřeva v absolutně suchém stavu vlhkost absolutní W abs, nebo podílem hmotnosti vody ke hmotnosti mokrého dřeva vlhkost relativní W rel. Absolutní a relativní vlhkost se nejčastěji vyjadřuje v % a vypočítá se podle vztahů = = 100 = 100 100 = 100 m w hmotnost vlhkého dřeva [kg] m 0 hmotnost absolutně suchého dřeva [kg] m v hmotnost vody [kg] Absolutní vlhkost dřeva se po používá pro charakteristiku fyzikálních a mechanických vlastností dřeva. Relativní vlhkost se využívá tam, kde je nezbytné znát procentické zastoupení vody z celkové hmotnosti mokrého dřeva, např. při prodeji nebo nákupu dřeva podle jeho hmotnosti. V závislosti na podílu vody ve dřevě ve vztahu k sušině dřeva rozlišujeme tři hraniční hodnoty: - Vlhkost suchého dřeva při sušení dřeva teplotou 103±2 C, ze dřeva je odstraněna veškerá voda volná i vázaná - Vlhkost při nasycení buňečných stěn mikrokapilární system v buněčné stěně je zcela zaplněn vodou. Tato vlhkost se vyjadřuje mezí nasycení buněčných stěn MNBS nebo mezí hygroskopicity (22 35 % v závislosti na druhu dřeva) - Vlhkost při nasycení dřeva mikro i makrokapilární system je plně nasycený vodou, dřevo obsahuje maximální množství vody (80 400 % v závislosti na druhu dřeva) (Horáček, 2008) 12

Bobtnání a sesýchání Bobtnáním α nazýváme schopnost dřeva zvětšovat svoje lineární rozměry, plochu nebo objem při přijímání vázané vody v rozsahu vlhkosti 0% - mez hygroskopicity. Sesýcháním β nazýváme process, při kterém se zmenšují lineární rozměry, plocha nebo objem tělesa v důsledku ztráty vody vázané. Bobtnání a sesýchání vyjadřuje podíl rozměrové změny vyvolané pohybem vody vázané k původnímu rozměru v %. Bobtnání a sesýchání v jednotlivých směrech je následující: - Podélný směr 0,1 0,4 % - Příčný radiální směr 3 6 % - Příčný tangenciální směr 6 12 % (Horáček, 2008) Základní rozdělení dřevostaveb Rámová dřevostavba Konstrukce je tvořena z dřevěné kostry a jejího opláštění formou deskových materiálů. Jako desky vhodné pro opláštění se používají OSB desky, dřevotřískové a sádrovláknité desky. Tyto prvky ve společném působení s rámovou kostrou působí při přenosu zatížení. Kostra je vytvořena z vodorovných a horizontálních přířezů sloupků. Mezi sloupky se vkládá tepelně izolační materiál, velmi často minerální vlna. Rozteč jednotlivých sloupků bývá velmi často 625 mm. Rozlišujeme staveništní montáž, při které se rámová konstrukce tvoří přímo na staveništi a montáž z prefabrikovaných dílců, kdy jsou přepraveny z výrobní haly již předvyrobené stěny. Skeletová dřevostavba U tohoto druhu dřevostavby nemá obvodový plášť statickou funkci. Tu přejímá kostra s tyčovitými prvky větších dimenzí než sloupky u stavby rámové. Rovněž rozestupy mezi sloupky jsou větší a tím se otevírají nové možnosti v návrhu vnitřního prostoru. Ten může tvořit otevřené a prostorné místnosti. 13

Masivní dřevostavba Statickou fci plní masivní dřevěná stěna. Do této kategorie staveb patří roubené, srubové a novodobé masivní dřevostavby. V současné době je právě u srubových staveb diskutabilní otázka, zda-li vyhovují požadavkům na prostup tepla dané normou ČSN EN 73 0540 - Tepelná ochrana budov. Vnitřní zateplení prostoru je problematické z hlediska difúze vodních par a při venkovním zateplení ztrácí srubová stavba své estetické kvality. Novodobým masivním dřevostavbám se věnuje následující text. (Havířová, 2005) 14

5 Novodobé masivní dřevostavby Novodobé masivní dřevostavby přináší uživatelům bydlení ve dřevě. Dřevo díky své hygroskopicitě pozitivně ovlivňuje vnitřní mikroklima domu upravuje vzdušnou vlhkost. Systémy jsou převážně koncipované jako difúzně otevřené. Tomu se musí přizpůsobit skladba stěny. Difúzní odpor jednotlivých vrstev se musí směrem do exteriéru snižovat. Ve skladbě stěny není umístěna parozábrana, jako je tomu u difúzně uzavřených dřevostaveb. Správná montáž, provedení, umístění a přelepení všech spojů parozábrany je náročná na realizaci. Tato problematika u difúzně otevřených systémů a tedy i u většiny masivních dřevostaveb odpadá. Některé systémy plní požadavky na neprůvzdušnost již samotnou vrstvou masivního dřeva, u jiných je požadavek na neprůvzdušnost splněn přidáním neprůvzdušné avšak difuzně otevřené fólie. Venkovní obálku budovy může tvořit kontaktní zateplovací systém s fasádní omítkou nebo obálka s odvětranou vzduchovou mezerou a dřevěným obkladem. V novodobých masivních dřevostavbách najdeme větší poměr masivního dřeva než je tomu u rámových dřevostaveb. Odlišný je také přenos veškerých zatížení působících na konstrukci až do základů. Zatímco u rámových dřevostaveb přenáší zatížení rámová kostra spojená s výztužným opláštěním, u masivních dřevostaveb přenáší zatížení vrstva masivního dřeva, která vytváří deskové plošně působící prvky. Dřevěné dílce pro masivní dřevostavby se vyrábějí vrstvením nebo skládáním dřevěných přířezů do požadovaných tvarů. Způsob spojování přířezů může být uskutečněn lepením nebo mechanickým způsobem pomocí dřevěných kolíků, také kovovými spojovacími prostředky hřebíky, vruty, šrouby. Masivní panely tedy můžeme rozdělit na systémy, které jsou vyrobeny výhradně jen ze dřeva bez nutnosti použití lepidel nebo hřebíků. Existují systémy, které neobsahují dutiny a obsahují dutiny. Od toho se odvíjí odlišný způsob vedení domovních instalací a umístění tepelné izolace. V systémech s dutinami se domovní instalace vedou dutým prostorem a zároveň se dutiny využijí pro umístění části tepelné a zvukové izolace. Izolace v dutinách nestačí pro vyhovění požadavků kladených na součinitel prostupu tepla U, proto je ve skladbě stěny na vnější straně umístěna další průběžná tepelně izolační vrstva. V systémech bez dutin v masivním dřevě se elektroinstalace umísťují do vyfrézovaných drážek nebo předstěn. Tepelná izolace se přidává na vnější stranu nosné stěny. Vzhledem k difúzní otevřenosti masivních dřevostaveb se jako tepelné izolace nejčastěji používají dřevovláknité nebo celulózové 15

izolace, které jsou prodyšné a umožňují tak průchod přebytečné vlhkosti do exteriéru. Jako izolace se nepoužívá polystyren, který je neprodyšný. Díky většímu podílu masivního dřeva se novodobé masivní dřevostavby odlišují od rámových dřevostaveb větší tepelnou akumulací. To je způsobenou objemovou hmotností dřeva. Systémy masivních dřevostaveb většinou umožňují realizovat celou stavbu domu, systémy jsou rozpracované na stěnové, stropní i střešní dílce. Systémy se ovšem také dají kombinovat, zvlášť vhodná je kombinace masivního dřevěného stropu se dřevostavbou rámové konstrukce. Zvýší se tak zvukově izolační vlastnosti stropu. Systémy masivních dřevostaveb také umožňují stavět vícepodlažní budovy, dokáží přenášet větší zatížení než rámové dřevostavby. Vnitřní úprava stěn může být podle druhu systému bez obložení nebo s obložením. Bez obložení vynikne estetická krása dřeva, která může mít pozitivní vliv na lidskou psychiku. Případné obložení je realizováno sádrovláknitými nebo sádrokartonovými deskami. (Kolb, 2008), (Vaverka a kolektiv, 2008) 6 Systémy novodobých masivních dřevostaveb Na současném trhu existují rozdílné systémy a firmy, zabývající se novodobými masivními dřevostavbami. Rozdíly jsou patrné v konstrukci dílců, tvarové stálosti dílců, rozměrech a velikostmi dílců, tepelně technickými vlastnosti aj. 6.1 Systém Novatop [7] Systém Novatop je používaný v České Republice. Je ucelený stavební systém, který umožňuje realizaci celého objektu stěn, stropů i střech. Je vyroben z křížem vrstveného lepeného masivního dřeva. Výsledným produktem jsou velkoformátové masivní desky. Používá se smrkové dřevo, které je sušeno na vlhkost cca 10 %. Je tak zabráněno tvorbě trhlin. Při výrobě se používají PU a MUF lepidla. Panely se vyznačují vysokou pevností a stabilitou při namáhání tlakem i tahem a mimořádnou statickou únosností. Podstatu masivního panelu tvoří biodeska pod označením SWP solid wood panel. Biodeska systému Novatop je deska z rostlého dřeva vyrobená ze tří vzájemně na sebe lepených vrstev dřevěných lamel. Vrstvy jsou vzájemně pootočeny o 90. Lamely jsou nastavovány zubovitým spojem. Příčným způsobem lepení je dosažena odolnost proti zatížení a tvarová stálost desky při změnách vlhkosti. 16

Obr. 1. Biodesky Novatop [7] Vzhledem k podélně lepeným spárám mezi lamelami a vyspravením suků jsou panely plošně neprůvzdušné. Při Blowerdoor testech byla prokázána neprůvzdušnost obálky. Systémem Novatop je vhodný k výstavbě bytových a průmyslových objektů, včetně staveb se zvýšenými nároky na požární bezpečnost jako jsou školy nebo nemocnice. Maximální vyráběný formát panelu je 12 x 2,95 m. Výrobce garantuje toleranci jmenovité šířky a délky ± 2 mm. Maximální tolerance přímosti a pravoúhlosti boků je ± 1 mm/m. Panely jsou zdravotně nezávadné, při testech bylo naměřeno pouze 0,03 mg formaldehydu na 1 m 3. To řadí panely Novatop do emisní třídy obsahu formaldehydu E1. Systém Novatop používá biodesky tlouštěk 62 a 42 mm. Povrchové vrstvy mají v obou variantách tloušťku 9 mm, středová jádrová vrstva je výrazně tlustší - 24 nebo 44mm. Skládáním těchto biodesek nabízí systém Novatop 3 druhy panelů celkových tlouštěk: - 62 mm - 84 mm (2 x 42 mm) - 124 mm (2 x 62 mm) 17

Obr. 2. Panely systému Novatop vhodné pro stěny [7] Panely jsou vyráběny jako velkoplošné masivní panely ve 4 základních formátech, jejich rozměry jsou: - 6 x 2,5 m - 6 x 2,1 m - 5 x 2,5 m - 5 x 2,1 m Obr. 3. Základní formáty a rozměry panelů Novatop [7] Další formáty vychází z těchto základních formátů. Spojování panelů se provádí podélným přeplátováním 0,4 m (0,2; 0,1 m) nebo pomocí příložky. Pokud je požadavek 18

na přiznané dřevo v interiéru, panely se dodávají v pohledové kvalitě z řeziva kvality AB - broušené, beze spár a beze zbytků lepidla. Tepelná izolace se osazuje na vnější stranu obvodové zdi, velmi často se používá dřevovláknitá izolace. Výroba probíhá přesně na CNC zařízeních, celý systém je prefabrikován, přepraven na staveniště a během několika málo dnů je postavena hrubá stavba. Kotvení masivního dřevěného panelu k betonovému podkladu se provádí ocelovými úhelníky: Obr. 4. Kotvení panelu Technické parametry: Hustota panelů = 490 kg/m 3 Tepelná vodivost panelů λ = 0,13 W/m.K Měrná tepelná kapacita C = 1 600 J/kg.K Stropní konstrukce se vyrábí v podobě velkoplošných žebrových komponenů z vícevrstvých masivních smrkových desek. Konstrukce elementu je tvořena nosnou spodní deskou, jejíž tloušťka je závislá na požadované požární odolnosti konstrukce. Na ní jsou nalepena příčná a podélná žebra, jejichž výška je závislá na požadované nosnosti elementu. Celá konstrukce je uzavřena horní deskou. Spojení desek a žeber se provádí lepením a lisováním za studena. Dutiny lze osazovat podle požadavků tepelnou, zvukovou a protipožární izolací. Kvalita povrchu může být provedena na přání 19

zákazníka v pohledové kvalitě. Jednotlivé stropní panely se spojují přesazením. Velkoformátové stropní dílce jsou vyráběny až do rozměrů 12 x 2,45 m. Nabízené rozměry stropních panelů udává tabulka 1: Vyráběné délky [mm] výška 160, 180, 200, 220, 240, 280, 300, 320, max. 400 šířka 690, 1030, 2090, 2450 délka dle projektové dokumentace, standardně 6 m, max. 12 m Tab. 1. Rozměry stropních panelů Novatop Výrobce používá vysušené řezivo na vlhkost cca 10% ± 3%. Obr. 5 Stropní element Novatop Jako tepelná izolace do dutin strpního prvku se používá minerální nebo dřevovláknitá izolace. Tabulka 2 udává hodnoty U deklarované výrobcem pro různé výšky stropů. Výška Minerální izolace λ = 0,035 [W/mK] Dřevovláknitá izolace λ = 0,038 [W/mK] [mm] U - hodnota [W/m 2 K] U - hodnota [W/m 2 K] 160 0,33 0,35 200 0,26 0,27 240 0,21 0,22 280 0,18 0,19 320 0,15 0,16 Tab. 2. Součinitel tepelné vodivosti pro stropní panely Novatop 20

6.1.1 Skladba stěn Nenosná stěna - příčka Obr. 6. Nenosná stěna příčka systému Novatop [7] Požární odolnost REI 60 min Součinitel prostupu tepla U 0,84 W/m 2 k Vzduchová neprůzvučnost R W 38 db Tab. 3. Technické parametry příčky Novatop [7] 21

Obvodová nosná stěna s kontaktní fasádou: Obr. 7. Nosná stěna s kontaktní fasádou Novatop [7] Požární odolnost REI 45 min Součinitel prostupu tepla U 0,26 W/m 2 k Vzduchová neprůzvučnost R W 50 db Tab. 4. Parametry stěny s kontaktní fasádou [7] 22

Obvodová nosná stěna s větranou vzduchovou mezerou: Obr. 8. Nosná stěna s větranou vzduchovou mezerou Novatop [7] Požární odolnost REI 45 min Součinitel prostupu tepla U 0,26 W/m 2 k Vzduchová neprůzvučnost R W 50 db Tab. 5. Parametry stěny s kontaktní fasádou [7] 23

Obvodová nosná stěna určená pro pasivní dům: Obr. 9. Stěna pro pasivní dům Novatop Požární odolnost REI 60 min Součinitel prostupu tepla U 0,1 W/m 2 k Vzduchová neprůzvučnost R W 52 db Tab. 6. Parametry stěny pro pasivní dům [7] 24

6.1.2 Detaily Připojení obvodové stěny a stropu Obr. 10. Detail připojení obvodové stěny a stropu [7] 1 Dřevěný obklad 2 Vzduchová mezera 3 Difúzní fólie 4 Dřevovláknitá deska 5 Masivní dřevěná deska Novatop 6 Úhelník BMF 60 x 60 x 2,5 x 60 7 Hřebík konvexní 4 x 40 8 Strop Novatop 9 Vrut 8 x 260 HBS 10 Butylkaučuková páska 11 Masivní dřevěný panel Novatop Solid 25

Rohový spoj nosných stěn Obr. 11. Detail rohového spoje nosných stěn [7] 1 Dřevěný obklad 2 Vzduchová odvětrávaná mezera 3 Difúzní fólie 4 Dřevovláknitá deska 5 Vrut 8 x 200 6 Butylkaučuková páska 7 Masivní dřevěný panel Novatop Solid 26

Připojení příčky k obvodové stěně T spoj Obr. 12. Detail připojení příčky k obvodové stěně [7] 1 kontaktní zateplovací systém 2 vrut 8 x 220 (počet dle statických požadavků) 3 - Masivní dřevěný panel Novatop Solid 27

Detail skladby stropu Obr. 13. Detail skladby stropu [7] 28

6.2 Systém KLH [8, 9] Systém KLH pochází z Rakouska, je podobně jako systém Novatop vyroben technologií křížem lepeného dřeva a výsledným produktem jsou velkoformátové dílce. Lepení jednotlivých vrstev se provádí polyuretanovým lepidlem. Panely se opracovávají na přesných CNC strojích, tím je dosaženo vysoké rozměrové přesnosti a pravoúhlosti. Vzhedem k příčnému lepení vykazují panely vysokou rozměrovou stálost. Výrobce udává nabobtnání ve směru kolmém k ploše panelu 0,2 mm na 1 m při změně vlhkosti o 1%. Pro zákazníky, kteří požadují přiznané dřevo v interiéru, nabízí systém KLH panely v pohledové kvalitě WSI. Maximální rozměr vyráběného dílce je 16.5 m x 2, 95 m. Panel může být vyroben v šířce až 0,5 m.systém KLH se uplatní při realizaci stěn, stropů i střech. Na výrobu panelů se používá smrkové řezivo. Dřevo je umělo sušeno na vlhkost cca 10% s tolerancí 2%. Kotvení panelů na základovou betonovou desku se provádí kovovými úhelníky. Díky dobrým statickým vlastnostem se systémem KLH mohou realizovat i vícepodlažní objekty. Jedním z rozdílů mezi systémem Novatop a KLH spočívá v počtu vrstev a rozměrech jednotlivých vrstev. KLH se vyrábí v provedení tří, pěti a sedmivrstvých velkoformátových panelů. Jednotlivé lamely mají tloušťku od 19 do 34 mm. Obr. 14. Panely KLH [8] Panely se vyrábí ve dvou provedeních pod označením DQ a DL. DQ (Decklage quer) povrchové vrstvy lamel jsou orientovány napříč výrobní délce. Tyto panely se používají převážně jako stěny. 29

Obr.15. Panel KLH typu DQ [8] DL (Decklage lang) povrchové vrstvy lamel jsou orientovány rovnoběžně s výrobní délkou. Tyto panely se používají převážně jako stropy. Obr.16 Panel KLH typu DL [8] Panely vyráběné pro použití ve stěnách jsou tří nebo pětivrstvé, jejich rozměry udává tab.5 Tloušťka Tloušťka lamel v jednotlivých Počet panelu vrstvách vrstev [mm] 1. 2. 3. 4. 5. 57 3 19 19 19 72 3 19 34 19 94 3 30 34 30 Maximální Standardní šířka délka panelu [cm] panelu [cm] 240 / 250 / 272 / 295 1650 95 5 19 19 19 19 19 128 5 30 19 30 19 30 158 5 30 34 30 34 30 Tab.7. Rozměry panelů KLH pro použití ve stěnách 240 / 250 / 272 / 295 1650 Pro konstrukce masivních stropů se používají i sedmivrstvé panely do maximální tloušťky 280 mm. 30

6.2.1 Skladby stěn Nosná stěna s odvětrávanou vzduchovou mezerou a dřevěným obkladem: Obr. 17. Nosná stěna s odvětrávanou vzduchovou mezerou a dřevěným obkladem [8] 1 tepelná izolace 2 vertikální laťování 3 - minerální vlna 4 butylkaučuková páska 5 KLH stěnový a stropní panel 6 šroubové spojení 7 betonový základ 8 hydroizolace 9 izolace základů, např. XPS 10 větruvzdorná a voděodolná vrstva 11 šroubové spoje 12 dřevěný obklad 13 izolace v oblasti stropu 14 - horizontální laťování 31

Nosná stěna s kontaktním fasádním systémem: Obr. 18. Obvodová nosná stěna s kontaktním fasádním systémem [8] 1 izolace 2 izolace 3 horizontální laťování 4 butylkaučuková páska 5 - KLH stěnový a stropní panel 6 opláštění jako podklad pro omítku 7 šroub 8 betonový základ 9 hydroizolace 10 - izolace základů, např. XPS proti ostřikující vodě 11 ochrana hran 12 omítkový systém 13 izolační vrstva 32

6.3 Systém Longin [4, 10, 11]Tento systém je nejen vhodný pro realizaci nosných i nenosných stěn, ale také pro stropní a střešní dílce. Obr. 19. Využití systému skládaného řeziva pro stěnové, stropní i střešní dílce [11] Systém Longin je vyroben skládáním prken širší stranou k sobě. Šířka prkna udává celkovou šířku stěny. Spojování je provedeno pomocí dubového kolíku. V kolmém směru k rovině prkna se vyvrtají otvory. Do těchto otvorů se pod tlakem zalisuje dubový kolík. Kolík je předsušen cca na 6 % vlhkosti. Po zalisování kolíku do masivního bloku nastane proces vyrovnávání vlhkosti. Dubový kolík přijme vlhkost od svého okolí, tedy od masivního bloku, který má vlhkost přibližně 12 %. Dřevěný kolík bobtná, proces bobtnání do meze hygroskopicity je spojen se zvyšováním objemu. Tímto způsobem vznikne celistvé spojení masivního bloku. U tohoto systému nejsou prkna k sobě skládána příčným způsobem, znamená to, že působením vlhkosti mohou nastat tvarové změny. Tepelná izolace se osazuje z vnější strany obvodové zdi. Instalace se vedou vyfrézovanými drážkami. Provedení fasády je možné s omítkou nebo odvětranou vzduchovou mezerou a dřevěným obkladem. Pro zvýšení zvukově izolačních vlastností se stropní dílce systému Longin výhodně používají v kombinaci s rámovými dřevostavbami. Stropní dílce se vyrábějí v maximálních rozměrech 18 x 2,5 m a výška panelu může dosáhnout až 260 mm. 33

Obr 20. Princip spojování řeziva systému Longin [11] 6.3.1 Skladba stěn Skladba stěny s použitím vrstveného řeziva - Obvodová stěna s kontaktním zateplovacím systémem Obr. 21. Obvodová stěna s kontaktním zateplovacím systémem s použitím vrstveného řeziva [11] 1 sádrokartonová deska 2 vrstvené řezivo 3 OSB 4 dřevovláknitá deska jako tepelná izolace 5 systémová fasádní omítka 34

Skladba stěny s použitím vrstveného řeziva obvodová stěna s odvětranou vzduchovou mezerou Obr. 22. Obvodová stěna s odvětranou vzduchovou mezerou s použitím vrstveného řeziva [11] 1 sádrokartonová deska 2 vrstvené řezivo 3 OSB 4 dřevěný sloupek a tepelná izolace dřevovláknitá izolace 5 dřevovláknitá deska 6 neprůvzdušná fólie 7 větraná mezera a laťování 8 dřevěný obklad 35

6.3.2 Detail Připojení obvodové stěny a stropu Obr. 23. Připojení stropu a obvodové zdi [2] 1 vrstvené řezivo 2 OSB 3 tepelná izolace 4 - ochranná vrstva izolace dřevovláknitá deska 5 odvětrání 6 venkovní obklad 7 horní rám 8 připojení - kotvení 36

6.4 Systém Thoma [12] Tento systém vyrábí Rakouská firma Thoma pod označením systému Holz100. Systém je složen z dřevěného jádra o tloušťce 60-80 mm, následující vrstvy prken jsou kladeny vertikálně, horizontálně a diagonálně. Prkna mají tloušťku od 24 do 50 mm. Celý systém je vytvořen bez použití lepidel, je spojen dřevěnými kolíky. Kolíky jsou vyrobeny z tvrdého dřeva buku. Průměr kolíku se pohybuje od 16 do 21 mm. Princip zabudování kolíků je stejný jako u systému Longin, tedy předsušení kolíku a následný nárůst objemu kolíku vlivem přijetí vlhkosti z okolního masivního dílce. Rozměry velkoplošného masivního dílce jsou 3 x 8 m a tloušťka až 400 mm. Velkoplošné masivní dílce se k sobě připojují na pero a drážku. Systém je i při změnách vlhkosti tvarově velmi stabilní. Je to způsobeno křížovým a diagonálním uspořádáním prken v jednotlivých vrstvách. Obr. 24. Systém křížově kolíkovaných dílců Thoma [12] Na povrchu prken v jednotlivých vrstvách jsou vyfrézované jemné drážky. Tyto drážky vytvářejí vzduchové kapsy a přispívají tak k lepším tepelně izolačním vlastnostem panelu. 37

6.4.1 Skladba stěny 6.4.2 Součinitel prostupu tepla Obr. 25. Skladba panelu Holz100 [12] Firma Thoma provedla test stěny za účelem stanovení hodnoty tepelného odporu R a součinitele prostupu tepla U. Celková tloušťka testovaného vzorku byla 438 mm. Test byl proveden na technické univerzitě Graz. Z výsledků testu vzešel tepelný odpor R = 5,26 m 2 K/W a součinitel tepelné vodivosti U = 0,18 W/m 2 K. Obr. 26 Skladba testovaného vzorku Holz 100 [12] 38

Číslo vrstvy Popis vrstvy Tloušťka vrstvy [mm] 1. Venkovní opláštění 32 2. Dřevovláknitá deska 20 3. Diagonální vrstva řeziva 26 4. Neprůvzdušná fólie - 5. Horizontální vrstva řeziva 22,5 6. Vertikální vrstva řeziva 22,5 7. Horizontální vrstva řeziva 22,5 8. Vertikální vrstva řeziva 22,5 9. Horizontální vrstva řeziva 28 10. Jádrová centrální vrstva 80 11. Horizontální vrstva řeziva 28 12. Vertikální vrstva řeziva 22,5 13. Horizontální vrstva řeziva 22,5 14. Vertikální vrstva řeziva 22,5 15. Horizontální vrstva řeziva 22,5 16. Diagonální vrstva řeziva 26 17. Interiérové opláštění 18 Tloušťka celkem 438 Tab. 8. Přehled uspořádání vrstev systému Holz100 39

6.5 Systém Steko [13] Systém je založený na stavebnicovém principu podobný legu. Netvoří velkoformátové masivní dílce jako předchozí systémy ale je vytvořen moduly menšího formátu. Základním stavebním dílem je dřevěný modul. Modul má na spodní straně kolíky a na vrchní straně otvory pro tyto kolíky. Tímto jednoduchým mechanickým spojem se moduly spojují k sobě. Modul je slepen z 5-ti vrstev masivního dřeva, přičemž jednotlivé vrstvy jsou na sebe kolmé. Tím je zajištěna rozměrová a tvarová stálost ve všech směrech. Po vyskládání do stěny tvoří moduly staticky kompaktní celek a tuhé spojení. Obr. 27. Modul Steko, struktura a orientace dřevních vláken [13] Moduly mají speciální profil, díky kterému je možné vytvářet spojování dílů v rozích a připojování příček. Modul Steko obsahuje dutý prostor, ve kterém je možné umístit rozvody instalací. Zároveň se dutina modulu vyplní tepelnou izolací. Pro zlepšení tepelně technických vlastností se další vrstva tepelné izolace osazuje na vnější stranu obvodové zdi. Standardními moduly se vystaví pravoúhlé rohy i připojení příček. Pomocí speciálních profilů lze stavět i připojení stěn pod jiným úhlem než 90. Výstavba probíhá velmi rychle, je podobná výstavbě z cihelných materiálů. Hrubá stavba může být provedena bez nutnosti použití zvedací techniky. Ze systému je možné stavět i vícepodlažní stavby. Stěny je možno ponechat na interiérové straně jako přiznané, nebo je možné použít obkladového materiálu např. sádrokartonu. Vnější fasáda může být odvětrávaná nebo tvořena zateplovacím systémem s fasádní omítkou. Na výrobu dílů se používá Smrk nebo Jedle. Moduly jsou sušeny na vlhkost 8 12 %. 40

Tímto systémem se realizují pouze stěnové dílce, jako stropní dílec se může použít např. stropní dílec systému Longin. Systém obsahuje spodní i horní profily pro zakládání a ukončování stěny a také profily pro ukončení stěny z boku pro následnou instalaci oken a dveří. Obr. 28. Profily Steko [13] Dílce STEKO se vyrábějí ve dvou výškách a to 320 a 240 mm. A ve čtyřech délkových provedeních: 640, 480, 320 a 160 mm. Obr. 29. Rozměry dílců STEKO [13] Obr. 30. Stěna systému STEKO [13] 41

6.5.1 Skladby stěn Obvodová stěna se systémem STEKO s provětrávanou vzduchovou mezerou 1 sádrovláknitá deska nebo sádrokartonová deska 2 dřevěný zásuvný modul 3 celulózové vlákno vyplněné v dutině modulu 4 propustná difúzní membrána 5 průběžná tepelná izolace dřevovláknitá deska 6 laťování a větraná mezera 7 dřevěný venkovní obklad Obr. 31. Skladba obvodové stěny modulového systému STEKO s provětrávanou vzduchovou mezerou [13] Obvodová stěna se systémem STEKO s kontaktním fasádním systémem 1 sádrovláknitá deska nebo sádrokartonová deska 2 dřevěný zásuvný modul 3 celulózové vlákno vyplněné v dutině modulu 4 minerální tepelná izolace 5 vnější difúzní omítka Obr. 32. Skladba obvodové stěny modulového systému STEKO s kontaktním fasádním systémem [13] 42

6.5.2 Součinitel prostupu tepla U dřevěného modulu tloušťky 160 mm vyplněného tepelnou izolací byl výrobcem změřen součinitel tepelné vodivosti při okrajových podmínkách, teplota interiéru = 21 C, teplota exteriéru 0 C. U = 0,42 W/m 2 K. Stěna Steko s fasádní omítkou 1 Steko modul vyplněný izolací 160 mm 2 Tepelná izolace minerální vlna 40 160 mm 3 Fasádní omítka 20 mm Tloušťka izolace [mm] U [W/m 2 K] 40 0,29 60 0,26 80 0,23 100 0,20 120 0,19 140 0,17 160 0,16 Tab. 9. Hodnoty U systému Steko Obr. 33. Stěna Steko s fasádní omítkou [13] 43

6.6 Systém Lignotrend Systémem se realizují stěnové, stropní i střešní dílce. Dílce sytému jsou složeny z křížově uspořádaných vrstev prken. Jednotlivé vrstvy se spojují lepením. Díky příčnému lepení mají konstrukční prvky vysokou rozměrovou stálost. Obr. 34. Příčné lepení vrstev Lignotrend [14] Jelikož jsou prkna rozmístěna v rozestupech, vznikají tak dutiny. V dutinách se vedou rozvody instalací, plní se jimi tepelně izolační a zvukově izolační materiály. Další tepelně izolační vrstva se umísťuje na vnější stranu obvodové zdi. Jako tepelná izolace se používá dřevovláknitá deska. Další možnost zateplení vznikne použitím speciálních dílů - stojin pod označením U*psi. Mezi těmiti stojinami vznikne prostor, který se vyplní foukanou celulózyou. Celulóza má malý difúzní odpor a proto je vhodnou izolací do difúzně otevřených dřevostaveb. Obr. 35. Varianty stěn systému Lignotrend [14] 44

Obr.36. Stojiny U*psi systému Lignotrend Stropní dílce se vyrábějí v maximálních rozměrech 18 x 2,5 m, výška dílce se vyrábí ve výškách od 143 mm do 275 mm. V dutinách stropních dílců se vedou instalace a zároveň je tento prostor využitý pro tepelnou a akustickou izolaci. 1 konstrukce podlahy (obložení, potěr,zvuková izolace) 2 deska pro rozložení tlaku 3 stropní panel Lignotrend 4 prvek pro připojení dalšího panelu 5 izolace proti kročejovému hluku 6 příčné desky pro tvarovou stálost 7 dokončovací pohledová vrstva Obr. 37. Skladba stěny stropu Lignotrend 45

6.6.1 Skladba stěny Obvodová stěna s odvětrávanou vzduchovou mezerou 1 Vnitřní obklad, např. sádrokarton 2 stěna Lignotrend s dutinami, v dutině jsou instalace 3 vzduchotěsná fólie 4 tepelná izolace - dřevovláknitá deska 5 větraná mezera s laťováním a dřevěný obklad Obr. 38. Obvodová stěna s odvětrávanou vzduchovou mezerou systému Lignotrend [14] Skladba stěny s dílem U*Psi s tepelnou izolací - celulóza 1 Vnitřní obklad, např. sádrokarton 2 stěna Lignotrend s dutinami, v dutině jsou instalace 3 vzduchotěsná fólie 4 dílec U*Psi 5 tepelná izolace celulóza 6 omítka nebo dřevěný obklad Obr. 39. Obvodová stěna s tepelnou izolaci mezi stojinami Lignotrend [14] 46

6.6.2 Detail Napojení obvodové stěny a stropu Obr. 40. Napojení obvodové stěny a stropu [14] 1 podlahová krytina 2 podlahový potěr 30 mm 3 zvuková izolace Gutex 30 mm 4 opěrná vrstva 5 stropní dílec Systému Lignotrend 6 sádrokartonová nebo sádrovláknitá deska 18 mm 7 stěnový dílec Systému Lignotrend 8 parotěsná zábrana 9 stěnový prvek Lignotrend vyplněný celulózovou tepelnou izolací 10 - vzduchotěsná fólie 11 laťování 12 dřevěné obložení 13 - odvětraná mezera 40 mm 14 těsnící páska 47

6.6.3 Součinitel prostupu tepla Výrobce udává součinitel prostupu tepla U pro skladbu stěny: Sádrokartonová deska 8 mm Panel Lignotrend 90 mm Tepelná izolace celulóza, vyplněná mezi dílci U*Psi Dřevovláknitá deska 60 mm Laťování a odvětrávaná fasáda Součinitel prostupu tepla se mění s tloušťkou tepelné izolace - celulózy Tloušťka tepelné izolace [mm] U [W/m 2 K] 200 0,14 240 0,123 300 0,104 360 0,090 Tab. 10. U - hodnoty systému Lignotrend 48

7 Součinitel prostupu tepla [5, 6] Kapitola je výtahem z normy ČSN EN 73 0540 - Tepelná ochrana budov a je doplněna o metodický postup při výpočtu součinitele prostupu tepla U. Součinitel prostupu tepla konstrukcí U (heat thermal transmittance value) Součinitel prostupu tepla udává tepelný tok šířící se z vnitřního prostředí do vnějšího prostředí plochou 1 m 2 při jednotkovém teplotním spádu vnějšího a vnitřního prostředí. Součinitel prostupu tepla stejnorodých konstrukcí U Tato vlastnost hodnotí vliv celé konstrukce a k ní přilehlých vzduchových vrstev na šíření tepla prostupem. Je odvozena z tepelného odporu konstrukce R. Vzájemný vztah součinitele prostupu tepla U, ve W/(m 2 K), a tepelného odporu konstrukce R v m 2 K/W, popř. odporu při prostupu tepla R T v m 2 K/W, je dán vztahy: = 1 ++ = 1 (1) = 1 ( + )= ( + ) (2) kde R si je odpor při přestupu tepla na vnitřní straně konstrukce, v m 2 K/W R se je odpor při přestupu tepla na vnější straně konstrukce, v m 2 K/W Pro konstrukci ve které lze uvažovat jednorozměrné šíření tepla, se součinitel prostupu tepla U, ve W/(m 2 K), stanový z tepelného odporu konstrukce R, v m 2 K/W podle vztahu: = (3) kde je tepelný odpor j-té vrstvy konstrukce, v m 2 K/W, stanovený pro hmotné vrstvy konstrukce ze vztahu: = (4) 49

kde je tloušťka j-té vrstvy konstrukce, v m je návrhový součinitel tepelné vodivosti materiálu j-té vrstvy konstrukce, ve W/mK Odpor při přestupu tepla na vnitřní straně konstrukce Rsi (internal resistance of heat transfer) R si [m 2 K/W] je tepelný odpor mezní vzduchové vrstvy přiléhající bezprostředně k vnitřní straně konstrukce. Návrhová hodnota odporu při přestupu tepla na vnitřní straně konstrukce je pro zimní i letní období, pro vnitřní povrch stavební konstrukce se svislým povrchem a pro potřebu výpočtu šíření tepla rovna 0,13 m 2 K/W. Odpor při přestupu tepla na vnější straně konstrukce Rse (external resistance of heat transfer) R si [m 2 K/W] je tepelný odpor mezní vzduchové vrstvy přiléhající bezprostředně k vnější/venkovní straně konstrukce. Návrhová hodnota odporu při přestupu tepla na vnější straně konstrukce je pro zimní období, pro vnější povrch stavební konstrukce a pro potřebu výpočtu šíření tepla rovna 0,04 m 2 K/W, pro letní období pak rovna 0,07 m 2 K/W. Součinitel tepelné vodivosti λ (thermal conductivity coefficient) λ [W/mK] je schopnost stejnorodého, isotropního materiálu při dané střední teplotě vést teplo. Tepelný odpor konstrukce R (thermal resistence) R [m 2 K/W] je tepelně izolační vlastnost vrstvy material, popř. nestejnorodé vrstvy materialu, popř. stavební konstrukce dané tloušťky. Veličina se nazývá odpor konstrukce při prostupu tepla. Pokud je konstrukce jednovrstvá, pak platí: = ++ (5) 50

Pokud je konstrukce vícevrstvá, pak platí: kde! = + + (6) "# je tepelný odpor dané vrstvy v m 2 K/W Postup výpočtu součinitele prostupu tepla konstrukcí s různými vrstvami řazenými za sebou (platí pro jednovrstvé i vícevrstvé vodorovné a svislé konstrukce). Postupně se stanoví: 1. Tepelné odpory jednotlivých vrstev Rj. 2. Hodnoty tepelných odporů Rsi a Rse pro výpočty šíření tepla. 3. Odpor při prostupu tepla R T ze vztahu (6) 4. Součinitel prostupu tepla U ze vztahu (1). 5. Normová (požadovaná nebo doporučená) hodnota součinitele prostupu tepla %. Vnější stěna Požadovaná hodnota U N [W/m 2 K] Doporučená hodnota U N [W/m 2 K] lehká 0,30 0,20 těžká 0,38 0,25 Tab. 11. Požadované a doporučené hodnoty U 6. Vyhodnocení. Postup výpočtu součinitele prostupu tepla z horní a dolní meze Pro konstrukci, ve které nelze uvažovat jednorozměrné šíření tepla, se součinitel prostupu tepla U, ve W/(m 2 K), stanoví z celé plochy nebo z opakujícího se charakteristického výseku ze vztahu (1) a z odporu při prostupu tepla stavební konstrukce R T dle vztahu (7) a pro odpory při přestupu tepla na vnitřní a vnější straně Rsi a Rse v m 2 K/W, platné pro hodnocení prostupu tepla: = + 2 (7) 51

Kde je horní mez odporu při prostupu tepla, v v m 2 K/W, stanovená z výseků konstrukce rovnoběžných s tepelným tokem podle vztahu: 1 = ( + ( + + ( * * ( 8) R Ta, R Tb, R Tq jsou odpory při prostupu tepla pro každý výsek, v m 2 K/W, vypočtené ze vztahů pro jednorozměrné šíření tepla (1) a (3) f a = A a / A, f b = A b / A, f q = A q / A jsou poměrné plochy každého výseku, bezrozměrné. je dolní mez odporu při prostupu tepla, v m 2 K/W, stanovená z vrstev kolmých na tepelný tok, podle vztahu pro jednorozměrné šíření tepla (1) a (3), kde se pro každou nestejnorodou vrstvu určí tepelný odpor podle vztahu: Postupně se stanoví: 1 = ( + ( + + ( * * (9) 1. Hodnoty odporů při přestupu tepla Rsi a Rse pro výpočty šíření tepla. 2. Tepelné odpory konstrukce vypočtené pro skladbu mimo tepelný most a v místě tepelného mostu R a, R b, R q. 3. Odpory při prostupu tepla R Tj pro každý výsek, v m 2 K/W, vypočtené ze vztahů pro jednorozměrné šíření tepla (1). 4. Poměrné plochy každého výseku f a = A a / A, f b = A b / A, f q = A q / A. 5. Horní mez odporu při prostupu tepla v m 2 K/W, stanovená z výseků konstrukce rovnoběžných s tepelným tokem podle vztahu (8). 6. Dolní mez odporu při prostupu tepla v m 2 K/W, stanovená z vrstev konstrukce kolmých na tepelný tok podle vztahu pro jednorozměrné šíření tepla (1). Pro každou nestejnorodou vrstvu v konstrukci se tepelný odpor stanoví podle vztahu (9). 7. Odpor při prostupu tepla R T dle vztahu (7). 8. Součinitel prostupu tepla U 9. Normová (požadovaná nebo doporučená) hodnota součinitele prostupu tepla %. 10. Vyhodnocení 52

8 Výpočty součinitele prostupu tepla pro vybrané systémy 8.1 Systém příčně lepeného řeziva s použitím panelu Novatop Výpočet U pro stěnu č. 1: Obvodová stěna s panelem Novatop s kontaktní fasádou Obr. 41. Příčný řez stěny č.1 Materiál λ [W/mK] d tloušťka vrstvy [m] Vrstva 1 Sádrovláknitá deska 0,32 0,01 Vrstva 2 Masivní panel 0,13 0,124 Vrstva 3 Dřevovláknitá deska 0,043 0,120 Vrstva 4 Omítka 0,88 0,008 Tab. 12. Skladba stěny č. 1 z interiéru do exteriéru Ad 1) = = 0,01 0,32 +0,124 0,13 + 0,12 0,043 +0,008 0,88 = 3,785. /0 53

Materiál Rj [m 2 K/W] Sádrovláknitá deska R 1 =0,031 Masivní panel R 2 =0,954 Dřevovláknitá deska R 3 =2,791 Omítka R 4 =0,010 Tab 13. Výsledné hodnoty Rj pro jednotlivé vrstvy stěny č. 1 Ad 2) Návrhová hodnota odporu při přestupu tepla na vnitřní straně konstrukce Rsi = 0,13 [m 2 K/W] Návrhová hodnota odporu při přestupu tepla na vnější straně konstrukce Rse = 0,04 [m 2 K/W] Ad3) = ++ = 0,13+3,785+0,04= 3,955. 0/ Ad 4) Součinitel prostupu tepla Ad 5) Požadovaná hodnota U N = 0,30 W/m 2 K Doporučená hodnota U N = 0,20 W/m 2 K Ad 6) = 1 = 1 3,955 =0,253 /. 0 U = 0,25 W/m 2 K < U N požadované Požadavek je splněn U = 0,25 W/m 2 K > U N doporučené Požadavek není splněn Součinitel prostupu tepla kontaktně zatepleného obvodového pláště stěny č. 1 s panelem Novatop je U= 0,25 W/m 2 K a vyhovuje požadované hodnotě U N, ale nevyhovuje doporučené hodnotě. Pro splnění požadavku na hodnotu doporučenou musí být tloušťka tepelné izolace zvětšena ze současné tloušťky 12 cm na 17 cm (tzn. o 5 cm). 54

Změna tloušťky masivního panelu Změna tloušťky masivního panelu ze 124 mm na 84 mm. Výsledná hodnota U se bude rovnat 0,27 W/m 2 K. To znamená, že zmenšení tloušťky masivního dřeva o 40 mm zapříčinilo zvýšení hodnoty U o 0,02 W/m 2 K. Zvýšení tloušťky tepelné izolace Ve výpočtu budu zvyšovat tloušťku tepelné izolace - dřevovláknité desky po 10 mm a zjišťovat nárůst celkového tepelného odporu za současného snižování hodnoty U. tloušťka tepelné izolace [mm] 120 130 140 150 160 170 180 190 R konstrukce [m 2 K/W] U [W/m 2 K] 3,955 0,253 4,187 0,239 4,420 0,226 4,653 0,215 4,885 0,205 5,118 0,195 5,350 0,187 5,583 0,179 tloušťka stěny celkem [mm] 262 272 282 292 302 312 322 332 200 5,815 0,172 342 Tab. 14. Vypočtené hodnoty pro stěnu č. 1 vliv tlouštky tepelné izolace na změnu U Graf závislosti zvyšování vrstvy tepelné izolace na U hodnotě stěny č. 1: U [W/m 2 K] 0,26 0,25 0,24 0,23 0,22 0,21 0,2 0,19 0,18 0,17 0,16 100 120 140 160 180 200 220 tloušťka tepelné izolace [mm] Graf 1. Závislost tloušťky tepelné izolace na U pro stěnu č. 1 55

Výpočet U pro stěnu č. 2: Obvodová stěna s panelem Novatop s odvětranou vzduchovou mezerou Obr. 42. Příčný řez stěny č. 2 Rozteč dřevěných sloupků 660 mm Šířka dřevěného sloupku 60 mm Skladba stěny mimo tepelný most: Materiál λ [W/mK] d tloušťka vrstvy [m] Vrstva 1 Sádrovláknitá deska 0,32 0,0125 Vrstva 2 Masivní panel 0,13 0,124 Vrstva 3 Dřevovláknitá deska 0,043 0,120 Tab. 15. Skladba stěny mimo tepelný most z interiéru do exteriéru 56

Skladba stěny v místě tepelného mostu: Materiál λ [W/mK] d tloušťka vrstvy [m] Vrstva 1 Sádrokartonová deska 0,32 0,0125 Vrstva 2 Masivní panel 0,13 0,124 Vrstva 3 Dřevěný sloupek 0,18 0,120 Tab. 16. Skladba stěny v místě tepelného mostu z interiéru do exteriéru ad 1) Návrhová hodnota odporu při přestupu tepla na vnitřní straně konstrukce Rsi = 0,13 [m 2 K/W] Ve větrané vzduchové vrstvě se uvažuje odpor při přestupu tepla shodný s odporem na vnitřní straně téže konstrukce Rse = 0,13 [m 2 K/W] Ad 2) Pro skladbu mimo tepelný most: = = 0,0125 0,32 +0,124 0,13 +0,120 0,043 =3,784. /0 Pro skladbu v místě tepelného mostu: Ad 3) Ad4) = = 0,0125 0,32 +0,124 0,13 +0,120 0,18 =1,660. /0 = + + =0,13+3,784+0,13 = 4,044. 0/ = + + =0,13+1,660+0,13= 1,92. 0/ Plocha mimo tepelný most Plocha tepelného mostu 1 = 0,2565 0,600 =0,154. 1 = 0,2565 0,060 =0,015. 57

Celková plocha charakteristického výseku 1 =0,2565 0,660=0,169. ( = 1 1 =0,154 0,169 =0,911 Ad 5) Ad 6) ( = 1 1 =0,017 0,188 = 0,091 1 = ( + ( + + ( * * = 0,911 4,044 +0,091 1,92 = 0,273 W/m. K =3,663 m. K/W Výpočet tepelného odporu pro nestejnorodou vrstvu č. 3: 1 = ( + ( = 0,911 2,791 +0,091 0,667 =0,463 W/m. K R 6 =2,160 m. K/W = = 0,0125 0,32 +0,124 0,13 +2,160=3,153. /0 Ad 7) =0,13+3,153+0,13=3,413. /0 = + 2 = 3,663+3,413 2 =3,538 /0 Ad 8) = 1 = 1 3,538 =0,283 /. 0 58

Ad 9) Požadovaná hodnota U N = 0,30 W/m 2 K Doporučená hodnota U N = 0,20 W/m 2 K Ad 10) U = 0,24 W/m 2 K < U N požadované Požadavek je splněn U = 0,24 W/m 2 K > U N doporučené Požadavek není splněn Součinitel prostupu tepla obvodového pláště stěny č. 2 s panelem Novatop s větranou vzduchovou mezerou a dřevěnám obkladem je U= 0,28 W/m 2 K a vyhovuje požadované hodnotě U N, ale nevyhovuje doporučené hodnotě. 59

8.2 Systém příčně lepeného řeziva s použitím panelu KLH Výpočet U pro stěnu č. 3 s masivním panelem KLH - obvodová stěna s kontaktní fasádou Obr. 43. Příčný řez stěnou č. 3 Tabulka č. 1: Skladba stěny č. 1 z interiéru do exteriéru Materiál λ [W/mK] d tloušťka vrstvy [m] Vrstva 1 Sádrovláknitá deska 0,32 0,01 Vrstva 2 Masivní panel KLH 0,11 0,094 Vrstva 3 Tepelná izolace 0,040 0,120 Vrstva 4 Omítka 0,88 0,008 Tab. 17. Skladba stěny č. 3 z interiéru do exteriéru Ad 1) = = 0,01 0,32 +0,094 0,11 + 0,12 0,040 +0,008 0,88 = 3,895. /0 60

Materiál Rj [m 2 K/W] Sádrovláknitá deska R 1 =0,031 Masivní panel KLH R 2 =0,855 Tepelná izolace R 3 =3,000 Omítka R 4 =0,010 Tabulka 18. Výsledné hodnoty Rj pro jednotlivé vrstvy stěny č. 3 Ad 2) Návrhová hodnota odporu při přestupu tepla na vnitřní straně konstrukce Rsi = 0,13 [m 2 K/W] Návrhová hodnota odporu při přestupu tepla na vnější straně konstrukce Rse = 0,04 [m 2 K/W] Ad3) = ++ = 0,13+3,895+0,04= 4,065. 0/ Ad4) Součinitel prostupu tepla U Ad 5) Požadovaná hodnota U N = 0,30 W/m 2 K Doporučená hodnota U N = 0,20 W/m 2 K Ad 6) = 1 = 1 4,065 =0,246 /. 0 U = 0,25 W/m 2 K < U N požadované Požadavek je splněn U = 0,25 W/m 2 K > U N doporučené Požadavek není splněn Součinitel prostupu tepla kontaktně zatepleného obvodového pláště stěny č. 3 s panelem KLH je U= 0,25 W/m 2 K a vyhovuje požadované hodnotě U N, ale nevyhovuje doporučené hodnotě. Pro splnění požadavku na hodnotu doporučenou musí být tloušťka tepelné izolace zvětšena ze současné tloušťky 12 cm na 16 cm (tzn. o 4 cm). 61

Zvýšení tloušťky tepelné izolace Ve výpočtu budu zvyšovat tloušťku tepelné izolace po 10 mm celkového tepelného odporu za současného snižování hodnoty U. a zjišťovat nárůst tloušťka tepelné izolace [mm] 120 130 140 150 160 170 180 R konstrukce [m 2 K/W] U [W/m 2 K] 4,065 0,246 4,315 0,232 4,565 0,219 4,815 0,208 5,065 0,197 5,315 0,188 5,565 0,180 tloušťka stěny celkem [mm] 232 242 252 262 272 282 292 190 200 5,815 6,065 0,172 0,165 302 312 Tab. 19. Vpočtené hodnoty pro stěnu č. 3 vliv tlouštky tepelné izolace na změnu U Graf závislosti zvyšování vrstvy tepelné izolace na U hodnotě stěny č. 3: U [W/m2K] 0,26 0,25 0,24 0,23 0,22 0,21 0,2 0,19 0,18 0,17 0,16 100 120 140 160 180 tloušťka tepelné izolace [mm] 200 220 Graf 2. Závislost tloušťky tepelné izolace na U pro stěnu č. 3 62

Výpočet U pro stěnu č. 4 s masivním panelem KLH - obvodová stěna s odvětranou vzduchovou mezerou Obr. 44. Příčný řez stěny č. 4 Rozteč dřevěných sloupků 660 mm Šířka dřevěného sloupku 60 mm Skladba stěny mimo tepelný most: Materiál λ [W/mK] d tloušťka vrstvy [m] Vrstva 1 Sádrovláknitá deska 0,32 0,0125 Vrstva 2 Masivní panel 0,11 0,094 Vrstva 3 Dřevovláknitá deska 0,043 0,120 Tab. 20. Skladba stěny č. 4 mimo tepelný most z interiéru do exteriéru 63

Skladba stěny v místě tepelného mostu: Materiál λ [W/mK] d tloušťka vrstvy [m] Vrstva 1 Sádrokartonová deska 0,32 0,0125 Vrstva 2 Masivní panel 0,11 0,094 Vrstva 3 Dřevěný sloupek 0,18 0,120 Tab. 21. Skladba stěny č. 4 v místě tepelného mostu z interiéru do exteriéru ad 1) Návrhová hodnota odporu při přestupu tepla na vnitřní straně konstrukce Rsi = 0,13 [m 2 K/W] Ve větrané vzduchové vrstvě se uvažuje odpor při přestupu tepla shodný s odporem na vnitřní straně téže konstrukce Rse = 0,13 [m 2 K/W] Ad 2) Pro skladbu mimo tepelný most: = = 0,0125 0,32 +0,094 0,11 +0,120 0,18 =3,684. /0 Pro skladbu v místě tepelného mostu: Ad 3) Ad4) = = 0,0125 0,32 +0,124 0,13 +0,120 0,18 =1,560. /0 = + + =0,13+3,784+0,13 = 3,944. 0/ = + + =0,13+1,660+0,13= 1,82. 0/ Plocha mimo tepelný most Plocha tepelného mostu 1 = 0,2265 0,600 =0,136. 1 = 0,2265 0,060 =0,014. 64

Celková plocha charakteristického výseku 1 =0,2265 0,660=0,150. ( = 1 1 =0,136 0,150 =0,907 Ad 5) Ad 6) ( = 1 1 =0,014 0,150 = 0,093 1 = ( + ( + + ( * * = 0,907 3,944 +0,093 1,82 = 0,281 W/m. K =3,559 m. K/W Výpočet tepelného odporu pro nestejnorodou vrstvu č. 3: 1 = ( + ( = 0,907 2,791 +0,093 0,667 =0,464 W/m. K R 6 =2,153 m. K/W = = 0,0125 0,32 +0,094 0,11 +2,153=3,047. /0 Ad 7) =0,13+3,047+0,13=3,307. /0 = + 2 = 3,559+3,307 2 =3,433 /0 Ad 8) = 1 = 1 3,433 =0,291 /. 0 65