Nízkoenergetické a pasivní domy - návrh a realizace

Publikace je určena investorům, architektům, projektantům, developerům a dalším zájemcům o energeticky úspornou výstavbu. Detailně se zabývá zásadami architektonického a konstrukčního návrhu objektů s optimalizovanou spotřebou tepla, tedy takových objektů, které čeká v budoucnu příznivý a dynamický vývoj. Řeší i navazující problematiku technických zařízení budov, především otázku vytápění a větrání budov, která se z hlediska energetických úspor jeví jako klíčová. Kromě technických a energetických kritérií jsou výrazně preferována i hlediska environmentální, a to jak s ohledem na bezprostřední dopad energetických úspor, tak především z pohledu používaných materiálů a technologií.

Jsou zde formulovány základní cíle a zásady tohoto způsobu stavění a jeho legislativní rámec, jehož součástí je od 1. 1. 2009 nový dokument „průkaz energetické náročnosti budovy“. Příručka Vám poskytne kompletní informace, jak tento dokument vypadá, co obsahuje a jak se tvoří. Od 1. 1. 2009 bez tohoto průkazu nedostanete STAVEBNÍ POVOLENÍ. Průkaz bude muset mít každá novostavba; čím úspornější kategorii bude mít, tím více bude žádaná.

Publikace dává podrobný návod jak pro návrh jednotlivých konstrukčních prvků těchto objektů, tak i pro jejich hodnocení z hlediska tepelné ochrany budov s ohledem na použité materiály a technologie. Současně jsou v příručce uvedeny i základní principy řešení zásobování vodou, likvidace odpadních vod a zásobování elektřinou (včetně výběru energeticky úsporných elektrických spotřebičů).

V poslední části příručky naleznete celou řadu realizací různých typů nízkoenergetických a pasivních budov s popisem jejich architektonického a konstrukčního řešení, základních technicko-fyzikálních charakteristik jednotlivých konstrukcí a výsledného energetického, případně i ekonomického hodnocení.

Součástí publikace je pro zákazníky bezplatný přístup na Zákaznický portál 24, na němž naleznete aktuality, právní předpisy, důležité tiskopisy, vzory, vybrané dotazy a odpovědi a další praktické informace. Jeho obsah je připraven a neustále upravován na základě zkušeností a přání našich zákazníků.

Více informací na www.dashofer.cz/npd/

Výběr z obsahu příručky:

4/2.2
ENERGETICKÝ ŠTÍTEK OBÁLKY BUDOVY

Energetický štítek obálky budovy a protokol k tomuto štítku jsou dokumenty, kterými lze doložit (jedná se o doporučenou formu dokladování) splnění požadavku na energetickou náročnost budovy dle ČSN 73 0540-2. Energetická náročnost je tomto případě vyjadřována prostřednictvím průměrného součinitele prostupu tepla obálkou budovy U_em. Protokol k energetickému štítku jasně a srozumitelně charakterizuje vliv jednotlivých obalových konstrukcí na energetickou náročnost budovy a lze z něho snadno identifikovat i možnosti zlepšení energetické bilance budovy. Energetický štítek obálky budovy ani k němu příslušející protokol není výsledkem komplexního energetického hodnocení budovy, ale jedná se o jednoduchou dílčí dokumentaci k posouzení energetické náročnosti budovy, použitelnou především pro návrh variantních opatření vedoucích ke zlepšení energetických parametrů budovy.

Protokol k energetickému štítku obálky budovy obsahuje soubor základních údajů o budově, její konstrukci a energetickém chování.

V protokolu je zahrnuta:
– identifikace budovy,
– identifikace vlastníka, případně stavebníka budovy,
– popis budovy,
– klimatické a vnitřní mikroklimatické podmínky budovy,
– stavebně fyzikální parametry obvodových konstrukcí budovy,
– technické údaje o prostupu tepla obálkou budovy,
– údaje o zpracovateli protokolu.

V energetickém štítku obálky budovy je uvedena klasifikace prostupu tepla obálkou budovy (včetně jejího grafického vyjádření), získaná porovnáním vypočteného průměrného součinitele prostupu tepla budovy s průměrným součinitelem prostupu tepla stavebního fondu U_em,s. Tento součinitel charakterizuje tepelně izolační schopnosti obalových konstrukcí existujícího stavebního fondu České republiky, vyhodnocené až na úroveň roku 2006.

Průměrný součinitel prostupu tepla stavebního fondu se stanoví ze vztahu
U_em,s = U_em,N,rq + 0,60
kde
U_em,N,rq je normou požadovaná hodnota průměrného součinitele prostupu tepla, stanovená z tabulky č. 1.

Údaje v energetickém štítku

Základními údaji, obsaženými v energetickém štítku obálky budovy jsou:
– identifikace budovy,
– klasifikace prostupu tepla obálkou budovy.

Klasifikační třídy

Budovy jsou podle jejich hodnoty průměrného součinitele prostupu tepla obálkou budovy zařazeny do jednotlivých klasifikačních tříd, označených A až G s příslušným verbálním vyjádřením klasifikace – od velmi úsporných budov až po budovy mimořádně nehospodárné. Hranici mezi jednotlivými klasifikačními třídami určuje hodnota klasifikačního ukazatele CI.

Klasifikační ukazatel CI

Budovy s hodnotou klasifikačního ukazatel CI ≤ 1,0, to znamená budovy s klasifikační třídou A až C, jsou budovy, plnící požadavek ČSN 73 0540- 2 na prostup tepla obálkou budovy. Budovy s hodnotou klasifikačního ukazatele CI > 1,0, to znamená budovy klasifikačních tříd D až G, uvedené normové požadavky nesplňují.

Klasifikační třídy D až E odpovídají průměrnému stavu stavebního fondu České republiky do roku 2006.

Klasifikační třídu C lze ještě podrobněji rozdělit na třídy C 1 a C 2, kdy budovy s klasifikací C 1 odpovídají normou doporučené úrovni energetického hodnocení a budovy s klasifikací C 2 vyhovují úrovni normou požadované.

Podrobnější rozdělení klasifikační třídy C lze provést podle následujících vztahů:

jestliže platí
0,6 . U_em,rq < U_em ≤ 0,75 . U_em,rq, jedná se o klasifikační třídu C 1
0,75 . U_em,rq < U_em ≤ U_em,rq, jedná se o klasifikační třídu C 2.

Klasifikace budov

Klasifikace budov podle prostupu tepla jejich obálkou je v tabulce č. 3.

Příklad energetického štítku budovy dle ČSN 73 0540-2 a k němu příslušejícího protokolu je uveden v části 4/3.3 této kapitoly.

5/3.2
OBVODOVÉ STĚNY

Pro návrh obvodového pláště nízkoenergetických a pasivních budov neexistují doposud žádná závazná kritéria, která by podrobně specifikovala požadavky, kladené na tento ne zcela standardní typ konstrukcí. Je tedy třeba při návrhu jednotlivých konstrukcí respektovat obecně platná kritéria a navíc akceptovat i některá doporučení, která v daném případě na různé úrovni platí. Norma ČSN 73 0540 například pro návrh nízkoenergetických budov doporučuje, aby hodnota součinitele prostupu tepla konstrukcí těchto objektů dosahovala úrovně dvou třetin hodnot normou doporučených. Tomu u obvodových plášťů odpovídá hodnota U = 0,134 W/m²K pro obvodové stěny lehké a U = 0,168 – – 0,15 W/m²K pro stěny těžké. Pro návrh pasivních domů pak norma doporučuje použít konstrukcí se součinitelem prostupu tepla ještě nižším než u objektů nízkoenergetických . V odborné literatuře i ve výše citované normě lze též najít doporučení, aby obvodové konstrukce pasivních domů byly navrhovány se součinitelem prostupu tepla, nepřekračujícím hodnotu U = 0,15 W/m²K.

Z těchto požadavků je zřejmé, že pro obvodové stěnové konstrukce nízkoenergetických a pasivních budov prakticky nelze použít jednovrstvého zdiva, jelikož tento typ obvodových plášťů při limitní tloušťce (za kterou se obvykle považuje hodnota okolo 500 mm) nedosahuje potřebných tepelně izolačních vlastností.

Obvodové pláště s potřebnými tepelně izolačními parametry je pro dané účely možno realizovat následujícími způsoby:
– silikátová konstrukce s vnějším zateplovacím systémem,
– plášťovaný beton,
– systém dřevostavby.

Silikátová konstrukce s vnějším zateplovacím systémem je v současných stavebních trendech pravděpodobně nejčastěji využívaným systémem konstrukce obvodového pláště, i když je třeba říci, že především v případě pasivních budov se zdaleka nejedná o běžně užívané řešení.

Analyzujeme-li požadavky na jednotlivé vrstvy tohoto typu obvodového pláště, dojdeme k následujícím závěrům:

Vnitřní akumulační vrstva

– Vnitřní část obvodového pláště tvoří masivní silikátová konstrukce, na kterou mohou být kladeny i požadavky statické – jedná-li se o konstrukci primárně nosnou. U výplňových nenosných konstrukcí se tyto statické požadavky neuplatňují. Z tepelně technického hlediska plní tato vrstva především funkci vrstvy akumulační, je tedy třeba preferovat materiály s vysokou hodnotou objemové hmotnosti, případně s vysokou hodnotou měrné tepelné kapacity. Tepelně izolační požadavky na tento konstrukční prvek jsou v podstatě nulové, neboť se předpokládá, že tepelně izolační funkci v plném rozsahu převezme zateplovací systém. Z tohoto pohledu je ideální využít pro vnitřní masivní vrstvu obvodového pláště materiál s potřebnou akumulační schopností a prakticky bez nároků na tepelně izolační funkci – užití jakéhokoliv typu izolačních tvarovek, ať již keramických, vylehčených rozsáhlým systémem dutin nebo vrstvených tvarovek s výplní z kvalitních tepelně izolačních materiálů (například expandovaný polystyrén) je neopodstatněné a především z ekonomických důvodů výrazně neefektivní. Optimální je preferovat v tomto případě cenové hledisko před ostatními kritérii.

Poloha zateplovacího systému

– Zateplovací systém přebírá funkci hlavní tepelně izolační vrstvy. Z hlediska polohy zateplovací vrstvy je třeba jednoznačně preferovat vnější zateplovací systémy. Hlavními důvody pro takovéto rozhodnutí jsou především důvody tepelně technické. Vnější zateplovací systém je výrazně příznivější z pohledu difúze a kondenzace vodní páry uvnitř obvodového pláště, při užití vnitřního zateplení je kondenzační situace uvnitř konstrukce jen velmi obtížně řešitelná – obvykle vede k použití vysoce účinné parozábrany v co nejtěsnější blízkosti vnitřního povrchu konstrukce. Takováto vnitřní parotěsná vrstva vyžaduje dokonale těsné napojení na všechny okolní konstrukce i dokonale těsné prostupy všech prvků, především instalačních (např. krabice elektrorozvodů). Především při realizaci parotěsné vrstvy je pak reálné nebezpečí porušení těsnosti spoje nebo prostupu a výrazné zhoršení funkce parozábrany nebo dokonce její totální degradace, samozřejmě se všemi běžně známými důsledky – kondenzací vodní páry a následnými stavebně fyzikálními poruchami. Další nebezpečí porušení funkce parotěsné vrstvy je i během provozu objektu, při některých drobných stavebních úpravách, jako například věšení skříněk, obrazů a podobně.

– V neposlední řadě pak vnitřní zateplení nemá potřebnou akumulační schopnost a při jeho použití vzniká řada prakticky neřešitelných tepelných mostů, především při napojení všech vnitřních stavebních konstrukcí (příček, stropů) na konstrukci obvodového pláště. Naopak vnější zateplovací systém vytváří na vnějším líci obvodového pláště souvislou tepelně izolační vrstvu, která spolehlivě eliminuje takřka všechny tepelné mosty v této konstrukci.

– Další zásadní otázkou, kterou je třeba při návrhu vnějšího zateplovacího systému vyřešit, je rozhodnutí, zda bude použit kontaktní či nekontaktní systém. Vnější kontaktní zateplovací systém (stále častěji se pro jeho označení používá anglické zkratky ETICS) je charakteristický kompaktní skladbou, kdy jednotlivé vrstvy systému jsou ve vzájemném kontaktu a systém neobsahuje celoplošnou vzduchovou vrstvu – někdy bývá pro takovýto typ konstrukce používán termín jednoplášťová konstrukce. Nekontaktní systém, často označovaný jako konstrukce dvouplášťová, je typický použitím větrané (otevřené) vzduchové vrstvy spojené s vnějším prostředím, která konstrukci rozděluje na vnitřní plášť, v případě popisované stěnové konstrukce tvořený vnitřní silikátovou konstrukcí a tepelně izolační vrstvou, od něhož je vzduchovou vrstvou oddělen plášť vnější. Vnější plášť nekontaktních systémů především chrání celou konstrukci před povětrnostními vlivy, samozřejmě má i funkci estetickou. Materiálové řešení vnějšího pláště nabízí takřka nekonečně velikou škálu materiálů, počínaje keramickými prvky, přes sklo, kovové a plastové prvky až po kompozitní materiály. Také rozměrově lze prvky obvodového pláště navrhovat ve velmi širokém sortimentu. Z předchozího textu je zřejmé, že vnější plášť nekontaktních systémů se obvykle řeší jako skládaná konstrukce, montovaná na nosný rošt z antikorozně upravených kovových prvků. Alternativně lze použít pro konstrukci nosného roštu i dřevo – samozřejmě se všemi nezbytnými prvky především biocidní ochrany, jeho uplatnění je však především v oblasti dřevostaveb, kde logicky odpovídá použité technologii stavby. U ostatních konstrukcí se dřevěné nosné rošty s ohledem na jejich nižší životnost a především aktuální nebezpečí degradace materiálu vlivem zvýšené vlhkosti používají jen výjimečně. Z tohoto pohledu je jejich hlavní předností v porovnání s rošty kovovými především nízká cena.

Materiálové řešení ETICS

– Materiálové řešení vnějšího kontaktního zateplovacího systému nabízí dvě základní možnosti: použití izolantu na bázi pěnového plastu (obvykle expandovaný polystyren EPS, v místech dlouhodobého kontaktu izolantu s vlhkostí, to znamená v soklové části, případně pod úrovní terénu – se užívá polystyrén extrudovaný XPS) nebo izolace vláknitého typu. Vláknité izolace jsou buď ve formě tuhých izolačních desek nebo se jedná o speciálně upravené desky s kolmou orientací vláken, které vytvářejí pro vnější povrchovou úpravu systému dokonale tuhý podklad. Použití EPS je výhodnější především z hlediska ekonomického i technologického, vláknité izolanty jsou vhodnější z hlediska transportu vodní páry a jejich hlavní výhodou jsou příznivější parametry požární.

– U dvouplášťových konstrukcí jsou jednoznačně preferovány tepelně izolační materiály vláknité – hlavním důvodem je především jejich dobrá zpracovatelnost, umožňující dokonalé opracování všech detailů a prostupů tepelně izolační vrstvou. Volba vláknitého izolantu je v tomto případě určitou formou prevence vzniku tepelných mostů.

Kotvení tepelné izolace

– Jedním z dalších závažných problémů, který je třeba při návrhu tepelně izolační vrstvy nekontaktních, ale především kontaktních systémů řešit, je kotvení tepelné izolace k podkladní stěnové konstrukci. Z pohledu tepelně technického by bylo jednoznačně nejvýhodnější lepení desek podkladu, takřka ve všech obvyklých případech však takovéto řešení nezaručuje, že izolant je schopen odolávat namáhání vnějším prostředí – především sání větru. Proto se standardně využívá kotvicích prvků, především talířových hmoždinek, které však vytvářejí v tepelně izolační vrstvě bodový tepelný most. Ideální jsou z tohoto pohledu talířové hmoždinky plastové, kdy plastový je i rozpěrný trn hmoždinky – použití kovového rozpěrného trnu zvyšuje nepříznivý vliv hmoždinky na degradaci tepelně izolačních vlastností konstrukce. U kontaktních systémů, kdy talířová část hmoždinky zasahuje takřka na vnější povrch zateplovacího systému, je ideálním řešením zahloubení tepelně izolační desky v místě hmoždinky, zapuštění hlavy hmoždinky pod vnější líc tepelně izolační desky a zakrytí hlavy hmoždinky krytkou z tepelného izolantu. Nejenže takto řešený detail dílčím způsobem likviduje nepříznivý vliv tepelného mostu, ale navíc je zabráněno případnému „prokreslování“ hmoždinek do vnější omítkové vrstvy, k němuž může za určité klimatické situace dojít.

– V nedávné době se objevil na trhu nový systém kotvení tepelně izolačních desek, který sice používá talířové hmoždinky, ale kotevní prvek neprochází tepelně izolační vrstvou. Hmoždinky se na stěnu instalují před montáží tepelně izolační vrstvy a následně je izolant přilepen k talířové hlavě hmoždinky. Vzhledem k nedostatku zkušeností s tímto systémem kotvení, zapříčiněným velmi krátkou dobou jeho používání, není momentálně možné zaujmout k hodnocení tohoto nového konstrukčního prvku objektivní stanovisko. Jednoznačně kladně je však třeba ohodnotit absolutní odstranění tepelného mostu ze systému, což vede k optimálnímu využití kvality tepelně izolačního materiálu, a tím i k následným úsporám energie.

Plášťovaný beton je technologie, která k vytvoření obvodové stěnové konstrukce využívá ztraceného bednění z tepelně izolačního materiálu. Jako plášťových desek se používá buď materiálu na dřevocementové bázi nebo pěnových plastů – obvykle expandovaného polystyrénu, případně kombinace obou systémů. Vždy se jedná o systémové řešení všech konstrukcí budovy, pro zvýšení tepelně izolační schopnosti konstrukce lze v případě potřeby do skladby vložit další tepelně izolační desku – samozřejmě směrem k vnějšímu líci konstrukce.

Technologie plášťovaného betonu umožňuje rychlou výstavbu s výraznou eliminací tepelných mostů a dosažením potřebných tepelně izolačních kvalit obvodového pláště.

Dřevostavby jsou stále populárnější technologií především pro výstavbu rodinných domů a pro nízkopodlažní stavby. Především u menších investorů pozvolna dochází ke změně názorů a dřevostavby již nemají nálepku provizorních staveb nebo objektů kvalitativně nesrovnatelných s budovami, vybudované z tradičních silikátových materiálů, především pak keramických tvarovek. Zdá se, že dlouhodobá a tradicemi podepřená preference silikátových staveb začíná pomalu doznívat a dřevostavby se stále více prosazují. Jedním z důvodů tohoto stavu je jejich technická vyspělost a podrobné propracování celého konstrukčního systému. Výhody dřevostaveb se výrazně projevují při návrzích objektů s optimalizovanou spotřebou energie a především u pasivních budov jsou dřevostavby z pohledu konstrukčního systému takřka monopolním zástupcem. Navíc základní použitý materiál je vysoce ekologický, což je jeden z faktorů, na který slyší stále více projektantů i investorů.

Konstrukční řešení dřevostaveb vychází ze dvou základních principů – buď se jedná o stavbu skeletového typu, kdy nosnou konstrukci tvoří dřevostaveb systém dřevěných sloupků a na nich uložených vodorovných prvků, nebo jde o systém panelový, kde jsou dřevěné nosné rámy součástí velkoplošných prvků, předem připravených ve výrobně. Oba uvedené systémy mají své přednosti i nevýhody a není v možnostech této publikace se podrobnou analýzou konstrukčních systémů dřevostaveb zabývat. Ostatně, dřevostavby jsou tématem řady kvalitních odborných publikací, zobrazujících současný stav poznání v této oblasti.

Hlavní výhodou konstrukce obvodového pláště dřevostaveb je, že tepelně izolační vrstva může zaujmout takřka celou tloušťku stěny a výsledná tloušťka obvodové stěnové konstrukce je pak ve srovnání s klasickou silikátovou zateplenou stěnou výrazně nižší. Dřevěné nosné prvky samozřejmě vytvářejí v obvodové konstrukci tepelné mosty, správným návrhem nosného systému ve vazbě na skladbu obvodových konstrukcí lze však vliv těchto mostů v podstatě eliminovat – i u dřevostaveb se proto někdy využívá vnějších kontaktních zateplovacích systémů.

Jedním z nejzávažnějších problémů, který je třeba při návrhu obalových konstrukcí dřevostavby z hlediska tepelné techniky vyřešit, je zajištění vzduchotěsnosti pláště budovy. Tento fenomén, který se například u předchozích popsaných typů obvodových plášťů díky použitému materiálovému řešení vůbec nevyskytoval, může nejenom výrazně ovlivnit funkční vlastnosti obvodového pláště i jeho trvanlivost a životnost (nemluvě o zhoršení kvality vnitřního mikroklimatu v budově a souvisejícím snížením uživatelského komfortu), ale může se výrazně podílet na zvýšení provozní energetické náročnosti budovy. S řešením vzduchotěsnosti je obvykle spojována i otázka difúzních vlastností obvodového pláště, která také patří ke specifickým problémům dřevostaveb.

Neprůvzdušnost dřevostaveb

Nejběžnějším řešením problematiky neprůvzdušnosti dřevostaveb a řešení prostupu vodní páry obvodovým pláštěm je použití parozábrany. Jak již bylo v předchozím textu konstatováno, ideální pozice pro takovouto vrstvu je co nejblíže vnitřního líce obvodové stěny. Správně nadimenzovaná parozábrana v takovémto případě nejenom zajistí potřebnou vzduchotěsnost stavby, ale také uvede difúzní toky v konstrukci na takovou úroveň, že navržený obvodový plášť splní všechny normové požadavky, které jsou na něj z hlediska difúze a kondenzace vodní páry kladeny. Zajištění dlouhodobě požadované funkčnosti parozábrany je však, s ohledem na nutnost dokonalého napojení parozábrany na navazující konstrukce, řešení prostupů instalací parozábranou a nebezpečí jejího poškození v průběhu užívání budovy (o vlivu lidského faktoru během výstavby ani nemluvě) natolik složitým problémem, že byla (a nadále jsou) hledána řešení obalových konstrukcí dřevostaveb, která by umožňovala dosažení požadovaných technicko-fyzikálních parametrů bez použití parozábrany. Dalším vývojovým stupněm, v současné době stále více používaným, je proto užití takových materiálů, které svou vzájemnou kombinací ve skladbě obvodového pláště dají konstrukci požadované vlastnosti jak z hlediska difúze vodní páry, tak i vzduchotěsnosti. Jedná se o takzvané difúzně otevřené konstrukce, které pracují s novodobou materiálovou základnou, které však pro svoji úspěšnou aplikaci vyžadují vysokou erudovanost projektanta a absolutní dodržení technologické kázně při realizaci objektu.