Pasivní domy

Tvarová optimalizace pasivních a nízkoenergetických domů

20. 11. 2013

Z hlediska tvarové optimalizace nízkoenergetického domu hraje důležitou roli návrh střechy. Cílem je dosáhnout co nejlepšího poměru A/V. Jinými slovy, co největší vnitřní využitelný objem uzavřít do co nejmenší plochy obvodového pláště včetně pláště střešního. Důvod je nasnadě. Tepelné ztráty domu se realizují právě rozhraním vnitřního a vnějšího prostředí, které tvoří tepelná obálka domu - obvodový plášť. V obecné rovině - čím menší plocha pláště, tím menší tepelné ztráty domu a tím i úspornější systém vytápění.

Z tohoto hlediska je optimální návrh ploché nebo pultové střechy, kompromis již na hranici optima je ještě jednoduchá střecha sedlová. Jakékoliv další tvarové složitosti zhoršují tepelnou bilanci domu a významně komplikují konstrukční detaily řešené střechy. Mnohem hůře se proto řeší střecha valbová, polovalbová, nebo stanová či mansardová. Z hlediska požadavku osvětlení a oslunění podkrovních místností je sice lepší volit vikýře než střešní okna, ale i zde musíme klást důraz na tvarovou jednoduchost a proveditelnost detailů v nízkoenergetickém standardu, zejména návazností oken na konstrukci vikýře. Zde si neodpustím poznámku, že jen výjimečně je k vidění i na běžných stavbách řešení, které by splnilo alespoň závazné normové požadavky, natož přísné nároky kladené na nízkoeneregetické nebo pasivní domy. Bohužel standardem je v tomto místě rozsáhlý tepelný most a pro stavebníka energetické ztráty, které se projeví na obsahu jeho peněženky.

S optimálním tvarovým řešením souvisí rovněž správný a nekonfliktní návrh odvádění děšťových vod, bleskosvodů a všech detailů střešního pláště. Zejména u mladých začínajících architektů se často setkávám s nechutí vizuálně přiznat v rámci výtvarné licence na stavbě prvky odvodnění a oplechování. Považují je za cosi nemoderního, překonaného, co nepatří na stavbu. S tím souvisí tendence navrhovat z hlediska provedení rizikové vnitřní svody, které se potom musí v zimním období vyhřívat odporovými dráty v protikladu k původně navrhovanému energeticky úspornému řešení. Opět platí, že v jednoduchosti je nejenom krása, ale také plná funkčnost řešení.

Při návrhu systému odvodnění bychom zejména u moderních dřevostaveb měli navrhovat nekomplikovaná a ověřená řešení, která umožňují snadnou kontrolu a možnosti revize i v průběhu užívání po celou dobu životnosti stavby. Zásadně se vyhnout zaatikovým a nástřešním žlabům a jak jsem již zmínil i vnitřním vpustem, kde dochází v zimním období k vysokému teplotnímu spádu a rovněž únikům tepla. Přiznané okapy by měly mít normové podélné spády, které se liší podle typu užitého materiálu. Svody vody by měly mít co nejjednodušší průběh a co nejkratší vedení. V jejich stínu a souběhu lze účelně vést rovněž svody hromosvodu. Užitím lapačů střešní krytiny a řádným svedením vod v rámci konceptu vodního hospodářství musíme účinně bránit zasakování vod do podloží stavby v místě soklu domu.

Omezit bychom měli rovněž všechny prostupy hydroizolačním souvrstvím střechy, například ventilační hlavice kanalizace, anténní držáky, komínová tělesa. Pokud se nemůžeme prostupům vyhnout a nelze je realizovat v obvodovém plášti, nesmí být umisťovány do blízkosti střešních nástaveb, úžlabí vikýřů nebo změny tvarů střechy.
Fenoménem nízkoenergetické výstavby je použití solárních kolektorů, které zejména v případě umístění na plochých střechách vyžadují podpůrné polohovací konstrukce. Tyto by vždy měly být umístěny konstrukčně nezávisle až nad rovinou hydroizolace, která by měla být před zatížením a poškozením opěrami chráněna. Obvyklé řešení je zatížení betonovými deskami, které lze integrovat zásypem kačírku.
V případě správného návrhu a realizace střešního pláště platí všechny zásady, které jsme si již vysvětlili v předchozí kapitole našeho manuálu v případě obvodových stěn. Konstrukce musí splňovat přísnější požadavky kladené na součinitel prostupu tepla, než ukládá závazná technická norma Tepelná ochrana budov. I v případě extrémních rozdílů teplot v interiéru a exteriéru musíme zajistit dostatečnou povrchovou teplotu v interiéru nad úrovní rosného bodu.

Dále se musí střešní plášť vyrovnat s požadavkem vyloučení, případně významného omezení průchodu vodních par z provozu z interiéru do konstrukce a jejich kondenzaci ve skladbě pláště. Důležitý je požadavek zajištění teplotní stability místností v podkroví, aby nedocházelo především v letním období k přehřívání interiéru. V neposlední řadě je nezbytné konstrukci navrhovat s přihlédnutím k eliminaci tepelných mostů, které zejména v případě pasivních domů hrají klíčovou roli.


Požadavky v předpisu

Pro jednotlivé konstrukce nízkoenergetických domů platí, že musí splňovat alespoň doporučené normové hodnoty součinitele prostupu tepla dle ČSN 73 0540 - 2. Tepelná ochrana budov v platném znění. Pro pasivní domy potom platí doporučení vyplývající zejména ze zkušeností zakladatele principů pasivních domů profesora W. Faista z Passivhaus Institutu z německého Darmstadtu.

Zmíněná norma v rámci požadavků kladených na střechy ploché a šikmé do sklonu 45° a rovněž konstrukce podlah vytápěných místností nad terénem stanovuje maximální hodnotu součinitele tepla pro střechy nízkoenergetických domů 0,16 W.m2.K1. Pro pasivní domy je potom nezbytné dosáhnout maximální hodnoty 0,10 W.m·2.K1.

Ochlazovaná obálka stěn domu musí být vybavena dostatečnou vrstvou tepelné izolace s eliminací obvyklých tepelných mostů. Ve střešním plášti v závislosti na technologii a skladbě je aplikováno u nízkoenergetických domů bez rozlišení druhu konstrukce cca 300-350 mm.
Pasivní domy musí splňovat všechna kritéria platná rovněž pro NED. Mají však ještě více posílenou tepelnou obálku. Ve střešní konstrukci je 500-600 mm účinné tepelné izolace.


Typická skladba konstrukce šikmé střechy

V případě nízkoenergetických domů se nám u šikmých střech zděných domů i dřevostaveb osvědčily krovy ze štíhlých krokví tI. max. 80 mm, obvykle profilu 80/240 mm, které mají příznivý vliv na výsledný součinitel prostupu tepla celé skladby střešního pláště. V rovině střechy jsou z vnější strany zakryty ztužující OSB deskou na pero a drážku, která tvoří zároveň pojistnou hydroizolaci. Mezi krokve obvykle aplikujeme 150 mm minerální vlny s větrovou zábranou, pod krokve k přerušení tepelného mostu dalších 200 mm zpravidla minerální vlny, nebo polystyrénu mezi rozdělující štíhlé dřevěné profily. Nad záklopem umístíme stan- dardní latě, kontra latě a střešní krytinu. Uvnitř konstrukce je instalační rovina pod parozábranou, s povrchem ze sádrokartonu. Vzniká tak bezpečná, na realizaci nenáročná a vůči průchodu vodních par difuzně zcela otevřená konstrukce méně citlivá k technologické nekázni na stavbě.

V případě střech pro pasivní domy lze aplikovat totéž konstrukční schéma s tím, že se z krokví stávají jednoduché přímopasové nosníky (někdy v literatuře označované za dělené krokve) s vyšší vrstvou tepelné izolace. Vrchní přírubu tvoří staticky únosná krokev z masivního dřeva, ke které je pásky z OSB desek připojena spodní, pouze konstrukční příruba, která nese souvrství podhledu. Vyhýbat bychom se měli příhradovým nosníkům s diagonálními vzpěrami. Pokud nepoužijeme foukanou nebo stříkanou tepelnou izolaci, je dotěsnění mezer běžnými deskami nerealizovatelné a vznikají systémové tepelné mosty. Důraz je třeba dát na důsledné ošetření prostupů instalací a případných kleštin zpravidla fóliovou parozábranou pomocí systémových lepicích pásek, pastovitých tmelů a podélných přítlaků zalištováním. Pečlivě je třeba ošetřit návaznost a přechod tepelné izolace obvodových stěn, štítů a střešního pláště. Štíhlé prvky krovu vyžadují vyloučení nadbytečné zátěže těžkou krytinou. Kromě zinkového plechu často používáme cementovláknité šablony a vlnovky, nebo lehčí typy pálených tašek. Méně vhodná je těžká betonová krytina, která zároveň v horkých letních dnech akumuluje teplo s fázovým posunem. Nezajímavé není ani použití zateplených dřevěných střešních prefabrikovaných panelů s integrovanými slunečními kolektory, které zároveň tvoří krytinu. Používá se často u šikmých střech v Rakousku a Německu, u nás dosud sporadicky zejména z cenových důvodů.


Nadkrokevní izolace

V současnosti hojně propagované provedení tepelné izolace v podobě tuhých, na zámek spojovaných izolačních desek nad rovinou krokví vnímám s rozpaky. Charakteristickým znakem je kotvení do krokví dlouhými vruty, které nekontrolovatelně perforují hlavní vzduchotěsnou vrstvu. Další problém se vzduchotěsností vzniká u uložení krokví na pozednici. Jejich skladba dosud nevyhovuje požadavkům na pasivní domy. Některá tato řešení generují požadavek na nevzhledné výškové uskočení krokve u okapu, které je nezbytné zakrýt bedněním. Je z mého pohledu výtvarným paskvilem vyvolaným křečovitým technickým řešením. V tomto místě vzniká obvykle bodový tepelný most. Odrazuje i vyšší cena. Již jsem zmínil, že ploché střechy jsou z tepelně technického hlediska velmi vhodná alternativa pro nízkoenergetické a pasivní domy.


Ploché střechy

A to přestože známý bonmot říká, "že ploché střechy se dělí na ty, do kterých dosud neteče, a na ty, kam již zatéká". Současné technologické možnosti umožňují toto tvrzení v praxi úspěšně vyvrátit. Přirozeně při správném návrhu a bezvadném provedení ...

Podle funkce se střešní pláště dělí na nepochůzné a pochůzné/provozní střechy. Obdobně jako šikmé střechy se dělí podle počtu plášťů rovněž střechy ploché.Podle konstrukce se dělí na střechy s klasickým pořadím vrstev, kdy je na nosné konstrukci se spádovou vrstvou chráněnou parozábranou uložená pod hydroizolací tepelná izolace s ochrannou vrstvou. Souvrství je potom ukončeno další ochrannou vrstvou, například dlažbou na podložkách.

Nebo jsou navrhovány střechy s obráceným pořadím vrstev. V tomto případě je hydroizolace uložena níže, již na spádovou vrstvu a tepelná izolace je v nenasákavém provedení zaplavována a chráněna ochrannou vrstvou. Klíčovou vlastností ploché střechy je její vodotěsnost, a proto se nejdůležitější vrstvou stává hydroizolace, správný návrh a provedení detailů návazností a všech případných prostupů. Nejčastěji se používají těžké asfaltové pásy s vnitřní nosnou vložkou o tloušťce cca 5 mm, nebo hydroizolační fólie tI. 2 mm, které jsou na technologickou kázeň náročnější a mají vysokou průtažnost.
Nejkvalitnější, rovněž cenově nejméně dostupnou variantou je použití pryžových fólií, které jsou velmi odolné proti mechanickému poškození i vůči vyšším teplotám například při letování oplechování. Důkazem kvalitní práce je zaplavovací zkouška, kterou je účelné vždy provést minimálně po dobu 24 hodin. Střecha s utěsněnými odtoky se napustí jako bazén alespoň 100 mm sloupcem vody a sledují se možné průsaky. Vypouštění se provádí zásadně postupně s ohledem na možnost poškození kanalizačního potrubí tlakem vodního sloupce v případě vnitřních svodů.

Nosnou konstrukci u zděné technologie tvoří například betonová deska, na níž je na parozábranu ukládána nebo foukána masivní vrstva tepelné izolace mezi dřevěné I-OSB nosníky spojené nad křížem provětrávanou mezerou se záklopem z dřevoštěpových nebo dřevovláknitých desek. U dřevostaveb tvoří nosnou konstrukci dřevěné stropnice a opět záklop, parozábrana je situována k vnitřnímu povrchu pod obklad ze sádrokartonu. Z hlediska eliminace tepelných mostů bychom se měli vyhnout atikovým nadezdívkám, které se náročně tepelně izolují a preferovat spíše bezatiková řešení s přepadovými lištami po obvodě. Nemáme-Ii jinou možnost, lze pro nosnou konstrukci atiky užít systémových prvků z recyklovaného plastu. Výhodnější je vždy konstrukci atiky termicky oddělit od tepelné obálky střechy.


Zelené/vegetační střechy jsou specifickým druhem plochých střech. Jejich prapůvod můžeme dohledat již v 9. století př. n. I. v Babylónu a Asýrii. Podle skladby a mocnosti vrstev se dělí na extenzivní/občasně pochozí, s vegetačním souvrstvím v rozmezí 50-250 mm na bázi suchomilných rostlin a travin, cenově dostupnější, a intenzivní s mocností vegetačního souvrství až 1000 mm s trávníkem, keři a stromy. Tomu odpovídá rovněž navrhovaná únosnost střechy a dimenzování nosné konstrukce.

Jaké mají tyto střechy výhody?

•  přispívají k tepelné stabilitě místností v podkroví, chrání prostory proti přehřívání v létě,
  
  
•  mají dobré tepelně izolační vlastnosti v zimě,
  
  
•  chrání konstrukci střechy a její izolační vrstvy před účinky vlivem UV záření i před výkyvy teplot,
  
  
•  redukují náklady na údržbu hydroizolace,
  
  
•  umožňují zadržovat dešťovou vodu, která by jinak byla ztracena,
  
  
•  postupný od par akumulované vody ze srážek odpařují do ovzduší a tím příznivě ovlivňují mikroklima.

Vegetační souvrství je obvykle v klasickém pořadí vrstev - vegetační a separační vrstva, hydroakumulační, filtrační, drenážní, separační a dilatační vrstva a ochrana proti prorůstání kořínků. Jedná se obvykle o dodávku specializovaných firem na klíč a podle druhů materiálů lze výše uvedené funkční vrstvy racionálně sdružovat. Hydroizolační systém i v případě ploché zelené střechy musí mít zaručený minimální spád 2° a nad úroveň zelené střechy musí být na přilehlé konstrukce vytažen minimálně 150 mm. Střechy s extenzivní zelení si obvykle vystačí pouze s dešťovými srážkami, u intenzivních úprav musíme počítat se závlahovým systémem.
Shrneme, že pro nízkoenergetické stavby jsou zelené střechy významné svojí schopností zvýšit tepelnou setrvačnost domu a schopností akumulace značné části dešťových vod.


Nezbytnost vypracování konstrukčních detailů


Jak jsme již zmínili v předchozí kapitole, předpokladem správného návrhu a realizace nízkoenergetických a pasivních domů je vypracování knihy konstrukčních detailů. Platí všechny zásady uvedené v předchozí kapitole.V případě šikmé či ploché střechy bychom měli požadovat minimálně následující detaily, a to i u malého nízkoenergetického či pasivního domu:

• napojení obvodového pláště na konstrukci střechy u okapní římsy,
• napojení obvodového pláště na konstrukci střechy u štítu,
• detail změny výškové úrovně střechy,
• detail u hřebene,

V případě vnější povrchové úpravy z omítkovin platí výše uvedené. Další možnosti designu pláště jsou obklady deskovými materiály, dřevěnými profily nebo řídkým laťováním. Důraz klademe na ochranu provětrávané mezery mřížkami u všech detailů. Brání vniknutí hmyzu, ptáků a hlodavců do konstrukce. Zranitelná jsou místa u soklu, pod parapety oken a v nadpraží otvorů, rovněž všechny prostupy pláštěm, obdobně jako u zděných staveb. Z mřížek odstraňujeme nečistoty, pavučiny, spadané listí. Kontrolujeme, zda je stále funkční jištění okrajů podélným přítlakem. Máme-Ii obvodový plášť z deskových prvků, zaměříme kontrolu zejména na stav řezných hran, funkčnost případných okapnic, podkladního těsnění pod spárami a možnost dilatace v místě kotevních prvků. Případně prvky prasklé vlivem dilatace podkladního roštu (například cementotřískové desky) vyměníme. Plášť lze opět omývat vodou. U dřevěných profilů je otázkou periodická obnova povrchové úpravy - nátěr, lazura, impregnace v pravidelných intervalech podle doporučení výrobce, expozice stavby a v závislosti na místních klimatických podmínkách v rozmezí 3-8 let. Odlupování nátěrů podporuje přijímání vlhkosti, profil nabobtná a vznikají trhliny, které jsou živnou půdou pro houby. Důležitá je kontrola nároží, které je v závislosti na orientaci ke světovým stranám zranitelným prvkem. Nejnamáhanější je plocha severní a západní fasády vystavená převládajícím větrům. Zde se můžeme i v tuzemsku setkat se souvislou ledovou pokrývkou a růstem mechů. Mechy a řasy je třeba pravidelně odstraňovat mechanicky a přípravky doporučenými dodavatelem povrchové úpravy dřevěných prvků.

Speciální kategorii tvoří v poslední době velmi oblíbené provětrávané laťové fasády, které se realizují obvykle s minimální hloubkou větrané mezery (30-40 mm). Otázkou zůstává kvalita a životnost větrové zábrany, která je nezřídka namáhána kombinací UV záření a hnaného deště. V tuzemských podmínkách dosud chybí zkušenosti, jak se tyto pláště budou chovat s odstupem času. Při kontrole a údržbě se musíme soustředit zejména na neporušenost této větrové zábrany (deskové materiály, fólie, pásky a nátěry), která plní rovněž roli pojistné hydroizolace pláště. Opět sledujeme spoje v ploše i ošetření detailů u výplní otvorů a prostupů fasádou. V zimním období pravidelně, nejlépe denně, odstraňujeme sníh z oblasti styku pláště s terénem v místě soklu a okapního chodníčku.

Autor: Josef Smola
Zdroj: Stavba a užívání nízkoenergetických a pasivních domů; Vydavatelství Grada