Mendelova univerzita v Brně

Mendelova univerzita v Brně Lesnická a dřevařská fakulta Ústav základního zpracování dřeva

Dřevostavba rodinného domu v pasivním standardu

Diplomová práce

2015/2016

Bc. Martin Sluka

Zadání

Čestné prohlášení

Prohlašuji, že jsem diplomovou práci na téma: Dřevostavba rodinného domu v pasivním standardu 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 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 7. 4. 2016

Podpis………………………….

Poděkování Chtěl bych poděkovat paní doc. Dr. Ing. Zdeňce Havířové za její rady při vedení a zpracovávání diplomové práce. Děkuji firmě Slavona, za poskytnutí užitečných informací o vlastnostech oken typu progression. V neposlední řadě bych chtěl poděkovat rodině za podporu v průběhu celého studia.

Abstrakt Jméno:

Martin Sluka

Název práce:

Dřevostavba rodinného domu v pasivním standardu

Diplomová práce se zabývá návrhem rodinného domu v pasivním standardu včetně výkresové a výrobní dokumentace. První část se zaměřuje na obecná pravidla a doporučení pro navrhování nízkoenergetických budov. Druhá praktická část se zaměřuje na tepelně technické parametry budovy. V poslední části jsou výsledky porovnávány s požadavky norem a prokázání energetické náročnosti budovy. Klíčová slova 

Pasivní dům



Nízkoenergetické domy



Dřevostavba

Abstract Author:

Martin Sluka

Title:

Passive timber house design

The thesis is focused on design of a timber family house in passive standard including project and production documentation. The first part deals with general principles and recommendations for low energy building design. The second part is practical one and focuses on thermal-technical building parameters. The last part consists of comparison of results to standards and demonstration of the building energy performance. Key words 

Passive house



Low energy house



Timber house

1 Obsah

1

Obsah ......................................................................................................................... 8

2

Úvod ........................................................................................................................ 10

3

Cíl práce................................................................................................................... 11

4

Metodika .................................................................................................................. 12

5

Pasivní dům ............................................................................................................. 13

6

7

5.1

Požadavky ........................................................................................................ 14

5.2

Hodnocení pasivních domů .............................................................................. 14

5.3

Směřování evropského vývoje ......................................................................... 15

Návrh řešeného domu .............................................................................................. 17 6.1

Výběr konstrukčního systému .......................................................................... 17

6.2

Dispoziční řešení .............................................................................................. 17

6.3

Velikost a tvar budovy ..................................................................................... 19

6.4

Konstrukce ....................................................................................................... 20

6.4.1

Obvodové stěny ........................................................................................ 20

6.4.2

Vnitřní stěny ............................................................................................. 21

6.4.3

Strop .......................................................................................................... 22

6.4.4

Střešní konstrukce ..................................................................................... 22

6.4.5

Základová konstrukce ............................................................................... 23

6.4.6

Stavební otvory ......................................................................................... 24

Tepelně technické posouzení ................................................................................... 26 7.1

Součinitel prostupu tepla .................................................................................. 26

7.1.1

Vzorový příklad ........................................................................................ 27

7.2

Kondenzace vodních par v konstrukci ............................................................. 27

7.3

Vnitřní povrchová teplota ................................................................................ 28

7.4

Výsledky .......................................................................................................... 28

7.4.1

Obvodová stěna......................................................................................... 29

7.4.2

Základová konstrukce ............................................................................... 32

7.4.3

Střešní konstrukce ..................................................................................... 33

7.5

Vzduchotěsnost ................................................................................................ 36

7.6

Tepelné zisky a ztráty....................................................................................... 37

7.6.1

Tepelná ztráta prostupem .......................................................................... 37

7.6.2

Tepelné ztráty větráním ............................................................................ 37

7.6.3

Solární tepelné zisky ................................................................................. 38

7.6.4

Vnitřní tepelné zisky ................................................................................. 38

8

Vyhodnocení projektu ............................................................................................. 39

9

Diskuze .................................................................................................................... 41

10 Závěr ........................................................................................................................ 42 11 Summary.................................................................................................................. 43 12 Použitá literatura ...................................................................................................... 44 13 Seznam obrázků, tabulek a grafů ............................................................................. 46 14 Přílohy ..................................................................................................................... 47

2 Úvod Vývoj v pozemním stavitelství je charakterizován zvyšujícími se požadavky na tepelnou ochranu budov. Výsledkem jsou neustále se zvyšující požadavky na tepelně technické vlastnosti budov. Požadavky na pasivní domy se však stále výrazně zpřísňují, a je tedy nezbytné hledat a vyvíjet nová řešení a výrobky, které splňují ty nejnáročnější předpisy. Energeticky nenáročné domy spotřebovávají o 85-90% méně energie než běžné stavby. Pojem pasivní dům vznikl na konci osmdesátých let minulého století v Německu. V současnosti jsou postaveny desetitisíce pasivních domů v Evropské unii, přičemž prvenství drží Německo. Nejviditelnější zemí je ale Rakousko, kde je díky politické a finanční podpoře nejdynamičtější růst počtu pasivních domů. V Česku i přes výrazně rostoucí trend výstavby pasivních domů, kdy každým rokem vzrůstá počet postavených pasivních domů na dvojnásobek, se počet pohybuje jen ve stovkách. (Bárta 2013) V těchto stále se zpřísňujících podmínkách se dřevo popřípadě dřevostavby jeví jako výborný materiál. Dřevo má skvělé tepelně technické a mechanické vlastnosti v porovnání s jeho hustotou. U dřevostaveb jsme schopni dodržet tepelně technické vlastnosti stanovené normou relativně subtilní konstrukcí. Pasivní dřevostavba splňuje i ekologické nároky na stavbu a likvidaci.

10

3 Cíl práce Cílem diplomové práce je návrh rodinného domu v pasivním standardu a konstrukční řešení problémových detailů s omezením tepelných mostů a s tím spojených nežádoucích tepelných ztrát budovy. Obsahem práce je vypracování potřebné výkresové a výrobní dokumentace včetně výpisu materiálů. Důraz je kladen na návrh skladby jednotlivých skladeb konstrukce a posouzením obvodového pláště z hlediska požadavků na tepelnou ochranu budov a to především na výpočet součinitele prostupu tepla, kondenzace a tepelných mostů. Hlavním cílem práce je navržený pasivní dům ověřit ve výpočtovém programu Passive House Planning Package (PHPP), který se používá pro certifikaci pasivních

domů, a prokázat tak energetickou náročnost budovy, zda vyhovuje pasivnímu standardu.

11

4 Metodika Diplomová práce se rozděluje na několik částí. V první teoretické části bude vysvětlen pojem pasivní dům a požadavky stanovené a definované v ČSN 73 0540-2 (2011) tepelná ochrana budov. Dále pak směřování evropského vývoje- směrnice EPBD II. V druhé praktické části bude nejprve obecně popsaná problematika návrhu pasivního domu a následně ukázány konkrétní náležitosti navrhovaného rodinného domu. Tato část diplomové práce se bude konkrétně zabývat: založením stavby, skladbou obvodových stěn, skladbou střechy, umístěním objektu vůči světovým stranám, dispozicí objektu, stínění v letních měsících a osazováním stavebních otvorů. Všechny tyto části budou mít i svoji výkresovou dokumentaci zpracovanou podle ČSN 01 3420 Výkresy pozemních staveb v počítačovém programu AutoCAD . Dále bude

zhotovena jednoduchá vizualizace celého objektu také v programu AutoCAD. Všechna výkresová dokumentace bude přiložena k diplomové práci jako příloha. V poslední části se diplomová práce zaměří na tepelně technické posouzení budovy. Specifické detaily stavby z druhé části budou podrobeny výpočtu v programech Area 2014 a Teplo 2014 a zhodnoceny dle příslušných norem. U konstrukce střechy bude proveden výpočet kondenzace vodní páry v provětrávané mezeře pomocí programu Mezera 2014. V této části se bude posuzovat i budova jako celek a to především pomocí certifikačního nástroje PHPP. Na konci třetí části bude provedeno statické posouzení vybraných konstrukcí a to konstrukci stropu, konstrukci střechy a pergoly.

Příslušné výsledky budou ve zkrácené míře interpretovány. Kompletní

výpočetní protokoly budou přiloženy jako příloha diplomové práce.

12

5 Pasivní dům Název pasivní dům vychází z principu využívání pasivních tepelných zisků v budově. Jsou to vnější zisky ze slunečního záření procházejícího okny a vnitřní zisky z tepla vyzařovaného lidmi a spotřebiči, díky kvalitní izolaci a dalším prvkům tyto zisky „neutíkají ven“ a po většinu roku postačují k zajištění dostatečné teploty v místnostech. (Centrum pasivního domu 2016) Pasivní budovy jsou charakterizovány minimalizovanou potřebou energie na zajištění požadovaného stavu vnitřního prostředí a minimalizovanou potřebnou primární energie z neobnovitelných zdrojů na jejich provoz díky optimalizovanému stavebnímu řešení a dalším opatřením. Základní informace o pasivních budovách jsou uvedeny v ČSN 73 0540-2. (Tywoniak 2012) Tabulka 1 Přehled energetické náročnosti budov (Centrum pasivního domu) domy běžné ve 70.- 80. letech

současná novostavba

nízkoenergetický dům

pasivní dům

nulový dům, dům s přebytkem tepla

charakteristika zastaralá otopné soustava, zdroj tepla je velkým zdrojem emisí; větrá se pouhým otevřením oken, nezateplené, špatně izolující konstrukce, přetápí se

většinou nad 200

klasické vytápění pomocí řízené větrání otopná soustava plynového s rekuperací o nižším výkonu, parametry min. kotle tepla, využití na úrovni o vysokém vynikající obnovitelných pasivního domu, výkonu, větrání parametry zdrojů, dobře velká plocha otevřením tepelné zateplené fotavoltaických okna, izolace, velmi konstrukce, řízené panelů konstrukce na těsné větrání úrovni konstrukce požadavků normy potřeba tepla na vytápění [kWh/(m2a)] 80 - 140

méně než 50

13

méně než 15

méně než 5

5.1 Požadavky Pasivní domy jsou takové stavby, jejichž roční spotřeba tepla na vytápění je tak nízká, že se u nich obejdeme bez rozvodu aktivní výhřevné energie. Pasivní domy musí splňovat několik požadavků 

Měrná potřeba tepla na vytápění objektu je maximálně 15 kWh/ (m2.a ). Dle ČSN EN ISO 13790 s využitím vstupních údajů uvedených v TNI 73 0329 a TNI 73 0330.



Neprůvzdušnost obálky budovy n50, ověřená tlakovou zkouškou, nesmí překročit hodnotu 0,6 h-1 , kdy při přetlaku a podtlaku 50 Pa se nesmí za hodinu vyměnit netěsnostmi v obálce víc než 60% vnitřního objemu vzduchu. Dle ČSN EN 13829, TNI 730330 a TNI 730329.



Celkové množství primární energie spojné s provozem budovy včetně domácích spotřebičů je nižší než 120 kWh/ (m2.a)



Okna s celkovým součinitelem prostupu tepla Uw maximálně do 0,8 W/ (m2. K) podle ČSN EN ISO 10077-1 a ČSN 73 0540-2



Součinitel prostupu tepla zasklení Ug maximálně do 0,8 W/ (m2.K). stanovené výpočtem nebo dle certifikátu. Zachování vysoké hodnoty prostupu slunečního záření g min 50%, tak aby i v zimních měsících docházelo k tepelným ziskům



Efektivita zpětného získávání tepla z odpadního vzduchu (rekuperace) minimálně 75% při zachování nízké spotřeby elektrické energie.



Minimální ztráty při přípravě a rozvodu teplé užitkové vody



Vysoce efektivní využívání elektrické energie v domácnosti

5.2 Hodnocení pasivních domů V současné době se na hodnocení pasivních domů používá dvojí metodika TNI a PHPP. Hodnocení dle TNI  Používá se pro zjednodušené hodnocení energetické náročnosti domů  Jednotný postup pro klasifikaci a srovnání staveb dle TNI 73 0329  Paušální započtení vnitřních tepelných zisků 14

Hodnocení dle PHPP  Návrhový nástroj, který byl vytvořen pro výpočet energetické bilance pasivních domů  Místní klimatická data  Návrh systému vytápění a ohřevu teplé vody  Určení přehřívání v letních měsících Lze předpokládat, že pro různé dotační programy se bude používat metodika podle TNI, která umožňuje porovnání domů, a metodika podle PHPP bude aplikována na skutečné hodnocení domu v konkrétní lokalitě. Byla prováděna různá porovnání dosažených hodnot a většina domů pohybujících se podle TNI na hranici měrné potřeby tepla na vytápění kolem 20 kWh/ (m2.a) vycházela podle PHPP kolem 25-30 kWh/ (m2.a). (Hudec 2013) 5.3 Směřování evropského vývoje Evropská unie již mnoho let usiluje o snižování energetické náročnosti budov a dopadu výroby energie na životní prostředí. To je zřejmé z vydaných legislativních dokumentů z evropských směrnic, které kladou důraz na snižování spotřeby energie. Nové i rekonstruované budovy musí být prováděny tak, aby byla zaručena co nejmenší spotřeba energie na celou dobu jejich životnosti. (Borák, 2012) V roce 2002 vznikla směrnice Evropského parlamentu a Rady o energetické náročnosti budov 2002/91/EC (Energy Performance of Buildings Directive, zkráceně EPBD), která se přenesla do naší národní legislativy zákonem č. 406/2000 Sb. o hospodaření energií, později nahrazený zákonem č. 318/2012 Sb. Evropské orgány následně vydaly v roce 2010 přepracovanou verzi - tzv. Směrnici EPBD II (2010/31/EU), která se nyní implementuje do našich zákonů. EPBD II stanovuje, aby měly nové budovy do roku 2020 (a nové budovy užívané a vlastněné orgány veřejné moci už do roku 2018) téměř nulovou spotřebu energie. Znamená to, že jejich energetická náročnost je velmi nízká nebo nulová a ve značném rozsahu je pokryta energií získanou z obnovitelných zdrojů. (Pacáková, 2015)

15

Evropská unie se také zavázala podle směrnice Evropského parlamentu a Rady 2012/27/EU splnit do konce roku 2020 tzv. výzvu 20-20-20. Členské státy se zavazují, že společně splní: 1. snížení emisí skleníkových plynů alespoň o 20 % oproti úrovni z roku 1990; 2. zvýšení podílu obnovitelných zdrojů energie v celkové spotřebě EU na 20 %; 3. zvýšení energetické účinnosti o 20%. V těchto souvislostech bylo připraveno nové znění základní technické normy pro tepelnou ochranu budov ČSN 73 0540-2 (v platnosti od 1. 11. 2011 – kapitola 3). Splnění požadavků této normy je chápáno jako splnění odpovídajících normových hodnot ve vyhlášce č. 268/2009 Sb., o technických požadavcích na stavby, a tím i stavebního zákona č. 183/2006 Sb., o územním plánování a stavebním řádu.

16

6 Návrh řešeného domu V této kapitole bude popsán a zdůvodněn návrh rodinného domu v pasivním standardu. Tento návrh se řídil přísnými kritérii na tepelně technické vlastnosti staveb. Při návrhu jednotlivých skladeb konstrukce se bral ohled na výběr materiálů z obnovitelných zdrojů a snadnou recyklací. Velký důraz byl kladen na eliminaci tepelných mostů, které mají nežádoucí vliv na potřebu tepla pro vytápění. 6.1 Výběr konstrukčního systému Rozhodujícím kritériem při výběru systému byl výpočet součinitele prostupu tepla a složitost konstrukčních detailů. Z těchto důvodu byly z porovnávání vyřazeny konstrukční systémy s nedostatečnými vlastnostmi, nebo s výskytem tepelných mostů. Porovnávaly se dva konstrukční systémy rámová konstrukce a konstrukce pomocí CLT panelů.(viz příloha A-XVII) Při výpočtu rámové konstrukce bylo dosaženo součinitele prostupu tepla 0,1 W/m2K při tloušťce konstrukce 465 mm. U výpočtu CLT panelů bylo tohoto součinitele dosaženo až při tloušťce 535 mm s použitím stejných materiálů. Na základě výsledků výpočtu byla jako konstrukční systém zvolena dřevěná rámová konstrukce s panelovou montáží. Tento konstrukční systém byl vybrán z důvodu dosažení požadovaných tepelně technických vlastností při zachování relativně malé tloušťky stěny a relativně snadné montáže s jednoduchými konstrukčními detaily. Rámová konstrukce bude navržena jako platformframe s důvodu prefabrikace a dopravy. 6.2 Dispoziční řešení Objekt je navržen jako dvoupodlažní nepodsklepený. Dispozičně je dům navržen jako 4+kk, v prvním nadzemním podlaží se nachází zádveří chodba se schodištěm, technická místnost, WC a obytná část s kuchyní. Ve druhém nadzemním podlaží se nachází chodba, koupelna, pracovna, ložnice, balkon a dva dětské pokoje. Obytné místnosti jsou umisťovány tak, aby využívaly tepelných solárních zisků. Technické a společenské prostory jsou situovány do 1. NP a odpočinkové do 2NP. Mezi jednotlivými pokoji jsou protihlukové stěny s vestavěným nábytkem pro zlepšení zvukotěsnosti. K objektu přiléhá terasa, na kterou je možno vejít z obývacích prostorů. Terasu zastřešuje samonosná pergola, která tvoří písmeno L. První část pergoly je zastřešena jen pomocí dřevěných lamel, které budou sloužit jako slunolam. Druhá část 17

tvoří, která je zastřešena pomocí dřevěných prken, tvoří garážové stání a balkon. Z garážového stání je přímý vstup do technické místnosti. Půdorysný rozměr domu je 12,75x7,5 m. Půdorysný rozměr včetně terasy stání je 16,75x9,5 m. Zastavěná plocha: 159,13 m2, podlahová plocha: 2x 77,36 m2, obestavěný prostor: 669,38 m3.

Obrázek 1 Dispozice objektu 1.NP, 2.NP (vytvořeno autorem)

Návrh nemá konkrétní umístění, ale pro výpočet byla zvolena klimatická oblast Brno s nadmořskou výškou 200 m. n. m. Předpokládané umístění je v okrajové části Brna s okolní městskou zástavbou a rovným terénem. Objekt je umístěn jeho delší prosklenou stranou k jihu, pro maximalizaci tepelných zisků v zimním období. Na severní straně jsou okna omezena. Hlavní vstup je situován z východu. Vedlejší vstup do technické místnosti je situován na stranu západní. Parcela je na východní a západní části osázena opadavými stromy, které budou využity pro stínění letním období. Optimální umístění objektu vůči poloze slunce je znázorněno na obrázku 2.

18

Obrázek 2 Umístění objektu na pozemku (vytvořeno autorem) 6.3 Velikost a tvar budovy Velikost

navrhovaného

objektu je přizpůsobena získání

dobrého poměru

ochlazovaných ploch a vytápěného objemu. Tvar je navržen tak, aby byl jednoduchý a málo členitý s eliminací složitých detailů, ve kterých by mohly vznikat tepelné mosty. Navržený objekt je kvádr o půdorysných rozměrech 12,75x7,5 m a výškou 6,5 m. Tento objekt je zastřešen plochou střechou se sklonem 1°. Plochá střecha je vybrána z důvodů dobrých tepelně technických vlastností, jednoduchostí konstrukčních detailů a šetření materiálu. Světlá výška místností je 2,6m tento rozměr je předepsán normou a zároveň respektuje poměr A/V. Tento poměr má vliv na potřebu měrného tepla pro vytápění (viz obrázek 3).

Obrázek 3 Vliv poměru A/V na potřebu tepla pro vytápění (centrum pasivního domu)

19

6.4 Konstrukce V této kapitole budou popsány skladby konstrukcí, které tvoří obálku budovy. 6.4.1 Obvodové stěny Jedná se o konstrukci difúzně otevřenou, která respektuje využívání přírodních obnovitelných materiálů. U tohoto systému byla věnována pozornost použitým materiálům a jejich umístění v konstrukci. U difúzně otevřeného systému je nutné sledovat faktor difúzního odporu materiálů, který by měl od interiéru do exteriéru klesat, aby nedocházelo k nežádoucí kondenzaci vodní páry uvnitř konstrukce. Faktory použitých materiálů můžete nalézt v příloze A. Tento systém je v souladu s evropskou směrnicí EPBD II a tak i ideologií trvale udržitelného rozvoje. Hlavním nosným prvkem je I nosník Steico SW60. Tento konstrukční prveky byl vybrán z důvodů lepších výsledků v porovnávání s masivním dřevěným prvkem. I nosník vykazoval menší tepelné ztráty a přijatelnější rozložení teplot bez vzniku tepelných mostů. Horní a spodní pás panelu je tvořen lepeným lamelovým dřevem Steico LVL, které má vynikající mechanické vlastnosti. Tento prvek je použit také v ostění stavebních konstrukcí z důvodu kotvení stavebně truhlářských výrobků. Obrázek 3 znázorňuje porovnání nosných prvků v programu Area 2014. Při následném výpočtu součinitele prostupu tepla bylo zjištěno, že při použití i nosníku zredukujeme tento součinitel až o 18%.

Obrázek 4 Pole teplot I-nosníku a dřevěného hranolu (Area 2014)

Skladba stěny (viz obrázek 2) se skládá z nosných prvků Steico Wall SW60 a Steico LVL, které budou tvořit horní a spodní práh panelu. Mezi nosné prvky je vložena tepelná izolace Steico Flex. Tato nosná konstrukce je z exteriérové strany opláštěna sádrovláknitou deskou Fermacel a z interiérové strany sádrovláknitou deskou Fermacell vapor, která tvoří parobrzdu. Tyto desky budou přisponkovány dle technických listů Fermacell. Aby Fermacell vapor fungoval jako parobrzda, a zároveň tvořil 20

vzduchotěsnou vrstvu budovy, musí být všechny spoje přelepeny speciální páskou. Venkovní fasáda je tvořena kontaktním zateplovacím systémem pomocí dřevovláknité desky Gutex a difúzně otevřeným omítkovým systémem STO. Z interiérové stěny je přišroubován rastr z dřevěných latí, který je vyplněný dřevovláknitou deskou Steico Flex a následně zaklopena sádrovláknitou deskou Fermacell. Tato předstěna bude využita pro rozvody vody a elektřiny.

Obrázek 5 Skladba stěny (vytvořeno autorem) Tyto stěny budou na stavbu dodávány jako stěnové panely (viz příloha E) se středním stupněm prefabrikace to znamená nosná rámová konstrukce vyplněna tepelnou izolací opláštěná deskami Fermacell. V těchto panelech již budou osazeny stavebně truhlářské výrobky. Tento způsob prefabrikace je nejvýhodnější pro snadnou přepravu, snadnou a rychlou montáž s eliminací rizika vzniku chyb. Stěnové panely budou do základové desky kotveny pomocí úhelníků a chemických kotev. Rohové desky budou přišroubovány, tak aby umožňovali přístup ke kotvení panelů v rohovém spojení. 6.4.2 Vnitřní stěny V navrhovaném objektu jsou navrženy dvě nosné stěny, které jsou umístěny nad sebe tak, aby přenášely zatížení od střešní konstrukce do základové desky. Konstrukce stěn je rámová s vysokým stupněm prefabrikace. Nosná konstrukce je tvořena sloupky z KVH hranolů mezi hranoly je vložena izolace Steico Flex, která plní funkci zvukové izolace. Ostatní vnitřní stěny jsou navrženy jako nenosné a subtilní, aby příliš nezatěžovaly stropní konstrukci. Skladba nenosných stěn je obdobná jako u stěn nosných s výjimkou tloušťky.

21

6.4.3 Strop Navržený strop se skládá z nosné konstrukce, kterou tvoří dřevěné hranoly, které jsou dimenzované v programu Dlubal (viz příloha B) s využitím 81%. Dřevěné hranoly jsou zabezpečené proti klopení pomocí rozpěr z odřezků. Mezi dřevěné hranoly je vložná zvuková izolace Steico flex. Zvuková izolace je pokládaná v jedné vrstvě, jen u napojení na obvodovou stěnu je konstrukce vyplněná v celé tloušťce z důvodů eliminace tepelných mostů (viz příloha E). Nosná konstrukce je opláštěna deskou fermacell vapor. Spoje této desky jsou přelepeny specialní páskou. Na spodní stranu se připevní rastr z latí, který je následně vyplněn izolací Steico flex a zaklopen sádrovláknitou deskou Fermacell. Na horní stranu konstrukce se zhotoví jednoduchá plovoucí podlaha s kročejovou izolací Steico isorel, roznášecí vrstvou z desek Fermacell, podkladem Steico underfloor a dřevěnou vrstvenou podlahovinou.

6.4.4 Střešní konstrukce V mém projektu sem zvolil jako střešní konstrukci plochou dvouplášťovou střechu (viz obrázek 6) s provětrávanou mezerou. Z důvodu jednoduchosti konstrukce a omezení složitých detailů, které by mohly mít z a následek tepelné ztráty. Jedná se o extenzivní zelenou střechu se sklonem 1°- 2°. Extenzivní zelené střechy nepotřebují údržbu a ani dodatečného zavlažování. Nosnou konstrukci tvoří I- nosníky Steico Joist SJ60, které jsou ztužené proti klopení pomocí dřevěných křížů v místech ztužení je nutné vyztužit stojnu I- nosníku (viz příloha B) pomocí dřevěných hranolů. Mezi nosníky je vložena tepelná izolace Steico Flex. Tato konstrukce je z exteriérové strany opláštěna sádrovláknitou deskou Fermacel a z interiérové strany sádrovláknitou deskou Fermacell vapor, která tvoří parobrzdu. Tyto desky budou přisponkovány dle technických listů Fermacell. Veškeré spoje jsou přelepeny speciální páskou. Z interiérové strany jsou připevněné latě, které tvoří rastr pro uchycení sádrovláknitých desek Fermacell. Rastr z latí je vyplěn dřevovláknitou tepelnou izolací Steico flex. Na nosnou konstrukci je z exteriérové strany připevněna tvrdá dřevovláknitá deska Steico universal, která po přelepení spojů přebírá funkci pojistné hydroizolace. Další vrstvou jsou dřevěné hranoly, které vytváří konečný sklon střechy. Dřevěné hranoly jsou ztužené proti klopení pomocí latí a dřevěného podbití podhledu. Tato vrstva je opláštěna OSB deskou čtvrté třídy, která odolává větším vlhkostem. Na OSB desku je připevněna 22

hydroizolace, která musí odolávat prorůstání kořínků. Speciální nopová folie na zelené střechy. Tato nopová folie zabezpečuje vláhu pro rostliny a zároveň odvádí přebytečnou vodu. Voda se uchovává v prolisech nopové folie. Na vrcholcích prolisu jsou díry, kterými uniká přebytečná voda. Pro správnou funkci nopové folie musíme zabezpečit, aby se do prolisů nedostaly nečistoty. K tomuto účelu slouží geotextilie. Poslední vrstvou je substrát s rostlinami. U extenzivních střech se používají suchomilné rostliny tak, aby přečkaly i delší období bez vody. Střešní konstrukce je oplechovaná pozinkovaným plechem. V místech provětrávané mezery je síťka proti hmyzu a jiným živočichům.

Obrázek 6 Skladba střešní konstrukce (vytvořeno autorem) 6.4.5 Základová konstrukce Navržená skladba (viz obrázek 7) se skládá z nosné železobetonové desky, která je izolovaná hydroizolací proti vzlínání zemní vlhkosti. Pod touto deskou je podkladní beton, který chrání hydroizolaci proti protržení. Další vrstvou je štěrk z pěnového skla, které je hutněno ve dvou vrstvách, pro dosažení potřebné únosnosti. Jako protimrazová clona je vrstva pěnového skla přetažena cca jeden metr ven od základů. Jelikož je pěnové sklo nenasákavý materiál musí být provedena drenáž a vyspádování základů směrem k drenáži. Aby se do pěnového skla, které je dokonale propustné pro vodu, nedostala nečistota v podobě hlíny je celá vrstva obalena netkanou geotextilií. Železobetonová deska je po obvodu izolovaná extrudovaným poystyrenem. Na železobetonové základové desce je dále hydroizolace a skladba lehké plovoucí podlahy, kterou tvoří dřevovláknitá deska Steico isorel, roznášecí vrstva v podobě dvou

23

sádrovláknitých desek fermacell, kročejová izolace Steico undelfloor a příslušná podlahovina.

Obrázek 7 Základová konstrukce (vytvořeno autorem) 6.4.6 Stavební otvory V projektu jsou použity okna Progression od firmy Slavona. Tyto okna byla vybrána z důvodu nejlepších tepelně technických vlastností na českém trhu. Okna Progression v roce 2012 získaly certifikaci od Passivhaus Insttitutu PHI. V projektu jsou použity dva druhy oken Progression okno otevíravé a okna fixní, která mají lepší těsnost. Okení rám se skládá z dřevěných profilů, které jsou izolovány z přední a spodní strany korkem. Korek slouží k přerušení tepelného mostu. Části okenního rámu, které jsou ve styku s povětrností z odolnějšího tepelně modifikovaného dřeva. Rámy oken jsou vybaveny dvoustupňovým těsněním a celoobvodového kování, které zajišťuje těsnost.

Obrázek 8 Detail okna Slavona Progression (Slavona) 24

Zasklení je provedeno pomocí trojskla vyplněného argonem. Jednotlivá skla jsou pokovena při zachování prostupu slunečního světla 60%. Tento prostup zajišťuje dobré solární zisky v zimním období. Okno je osazeno na hraně nosné konstrukce s kontaktní tepelné izolace. Kotvení oken je provedeno pomocí turbošroubu. Při montáži budou použity tzv. uzávěry připojovací spáry. Jako středový uzávěr, který je mezi okenním rámem a ostěním, bude použita polyuretanová pěna a komprimační páska illbruck, která zajistí těsnost připojovací spáry. Tento uzávěr plní funkci tepelně izolační. Další vnitřní uzávěr v podobě parotěsné pásky brání vniknutí interiérové vlhkosti do připojovací spáry, kde by mohla vlivem teploty kondenzovat. Poslední venkovní uzávěr je difúzně otevřená a zároveň vodotěsná páska, která musí dovolit případné vlhkosti odejít z konstrukce a zároveň bránit vnikání vlhkosti ze strany exteriéru. V druhém nadzemním podlaží jsou osazeny venkovní žaluzie, které slouží ke stínění v letních měsících. Žaluziový box je ke stěně připevněn pomocí bloku compacfoam, který eliminuje tepelný most. Pod boxem je umístěna aerogelová izolace, která má vynikající tepelně izolační vlastnosti a tak přerušuje tepelný most. Stínění v letních měsících bude zajišťovat hned několik stínících prvků. V prvním nadzemním podlaží bude jižní a západní část stínit pergola a carpot, případně opadavé stromy v okolí budovy. Okna v druhém nadzemním podlaží z jižní strany částečně stíní přesah střešní konstrukce. Tento přesah bude účinný v měsících, kdy je slunce nejvýše na obzoru, proto budou okna v druhém podlaží opatřena venkovními žaluziemi.

Obrázek 9 Ideální stínění v průběhu roku (Centrum pasivního domu)

25

7 Tepelně technické posouzení U tepelně technických vlastností se zaměřuji především na součinitel prostupu tepla, kondenzaci vodních par a teplotní faktor. 7.1 Součinitel prostupu tepla Součinitelem prostupu tepla je možné charakterizovat vliv celé konstrukce a k ní přilehlých vzduchových vrstev na šíření tepla prostupem. Součinitel prostupu tepla je odvozen z tepelného odporu konstrukce R. (Ostrý, 2014) Při výpočtu součinitele prostupu tepla si musíme nejprve definovat tepelný odpor konstrukce. Ten vyjadřuje schopnost konstrukce klást odpor při přenosu tepla. Tepelný odpor známého materiálu nebo skladby materiálů určíme podle následujícího vztahu: 𝑅=∑ kde

𝑑𝑖 𝜆𝑖

di je

tloušťka příslušné vrstvy v m

λi

součinitel tepelné vodivosti vrstvy (tabulková hodnota)

Celkový tepelný odpor bránící výměně tepla mezi prostředími oddělenými od sebe počítanou konstrukcí musí být doplněno o odpor při přestupu tepla: 𝑅𝑇 = 𝑅𝑠𝑖 + 𝑅 + 𝑅𝑠𝑒 kde

Rsi je

odpor při přestupu tepla na vnitřní straně v m2.K.W

R

tepelný odpor konstrukce v m2.K.W

Rse

odpro při přestupu tepla na vnitřní straně v m2.K.W

Jednotlivé hodnoty odporů při přestupu tepla jsou zobrazeny v ČSN 730540-3. Z těchto údajů jsme schopni vypočítat součinitel prostup tepla požadované konstrukce podle vztahu: 𝑈= kde

1 𝑅𝑠𝑖 + 𝑅 + 𝑅𝑠𝑒

U je

součinitel prostupu tepla kce. v W.m-2.K-1

R

tepelný odpor kostrukce v m2.K.W-1

Rsi

odpor přestupu tepla na vnitřní straně v m2.K.W-1 26

Rse

odpor přestupu tepla na vnější straně v m2.K.W-1

7.1.1 Vzorový příklad Výpočet součinitele prostupu tepla základové konstrukce vstupní hodnoty: Rsi= 0,17 m2.K.W-1 Rse= 0.00 m2.K.W-1 Tabulka 2 Skladba základové konstrukce (vytvořeno autorem) Materiál

D (m)

λ

Dřevěné vlysy Izolace Steico underfloor 2x Fermacell Izolace Steico isorel Železobeton Podkladní beton Pěnové sklo

0,007 0,005 0,030 0,04 0,250 0,05 0,5

0,18 0,05 0,32 0,048 1,43 1,23 0,075

𝑅 = 𝑅𝑠𝑖 +

𝑑1 𝑑2 𝑑3 𝑑4 𝑑5 𝑑6 𝑑7 + + + + + + + 𝑅𝑠𝑒 𝜆1 𝜆2 𝜆3 𝜆4 𝜆5 𝜆6 𝜆7

𝑅 = 0,17 +

0,007 0,005 0,03 0,04 0,25 0,05 0,5 + + + + + + +0 0,18 0,05 0,32 0,048 1,43 1,23 0,075

𝑅 = 8,12 m2 . K. w −1 𝑈=

1 𝑅

𝑈 = 0,12 𝑊. 𝑚−2 . 𝐾 −1 7.2 Kondenzace vodních par v konstrukci Stavební konstrukce jsou často situovány mezi dvěma prostředími s rozdílnými hodnotami teploty a relativní vlhkostí vzduchu. Vzduch obklopující stavební konstrukci není zcela suchý, ale vždy obsahuje určité množství vodní páry, Z hlediska stavební tepelné techniky proto považujeme vzduch za směs suchého vzduchu a vodní páry.(Ostrý, 2014) 27

K výpočtu kondenzace vodních par potřebujeme znát faktor difuzního odporu. Faktor difúzního odporu vyjadřuje schopnost materiálu propouštět vodní páru difůzí. Tuto hodnotu by měli výrobci stavebních materiálů uvádět v technických listech. 7.3 Vnitřní povrchová teplota Stavební konstrukce a dvou a více konstrukcí s návrhovou vlhkostí vnitřního vzduchu 60% musí v zimním období za normových podmínek vykazovat v kažém místě takovou vnitřní povrchovou teplotu, aby odpovídající teplotní faktor vnitřního povrchu splňoval podmínku: (Ostrý, 2014) 𝑓𝑅𝑠𝑖 ≥ 𝑓𝑅𝑠𝑖 ,𝑁 𝑓𝑅𝑠𝑖 ,𝑁 = 𝑓𝑅𝑠𝑖 ,𝑐𝑟 kde

fRsi,N je

požadovaná hodnota teplotního faktoru vnitřního povrchu

fRsi,cr

kritický teplotní faktor vnitřního povrchu

Splnění požadavku je prevencí růstu plísní u stavebních konstrukcí. 7.4 Výsledky Výše uvedené veličiny jsou počítány v programech Area 2014, Teplo 2014, Mezera 2014. Tyto programy patří do souboru programů stavební fyzika. Zohledňují postupy a požadavky norem ČSN 730540, EN ISO 10211. Okrajové podmínky výpočtů:

Návrhová vnitřní teplota Ti

20,00 C

Návrh. teplota vzduchu Tai

21,00 C

Relativní vlhkost interiéru Fii

50,00 %

Teplota na vnější straně Te

-15,00 C

Návrhová venkovní teplota Tae

-15,00 C

Relativní vlhkost exteriéru Fie

80,00%

28

Tabulka 3 Měsíční hodnoty pro klimatickou oblast Brno (Teplo 2014) Měsíc

Dny

Tai[C]

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

31 28 31 30 31 30 31 31 30 31 30 31

20.6 20.6 20.6 20.6 20.6 20.6 20.6 20.6 20.6 20.6 20.6 20.6

RHi[%]

Pi[Pa]

Te[C]

55.0 58.2 59.0 61.6 66.2 70.1 72.1 71.7 66.7 61.6 58.9 57.7

1333.7 1411.3 1430.7 1493.7 1605.3 1699.8 1748.3 1738.6 1617.4 1493.7 1428.2 1399.1

-2.5 -0.3 3.8 9.0 13.9 17.0 18.5 18.1 14.3 9.1 3.5 -0.6

RHe[%] Pe[Pa] 81.3 80.5 79.2 76.8 73.6 70.9 69.3 69.8 73.3 76.7 79.3 80.7

403.4 479.7 635.0 881.5 1168.5 1373.1 1475.1 1448.9 1194.3 886.3 622.5 469.1

Pro výpočet roční bilance vodní páry byla uplatněna přirážka k vnitřní průměrné vlhkosti: 5.0 % kde

Tai je

průměrná teplota v interiéru

RHi

průměrná relativní vlhkost vzduchu interiéru

Pi

průměrný tlak vodní páry ve vzduchu

Te

průměrná teplota v exteriéru

RHe

průměrná relativní vlhkost vzduchu exteriéru

Pe

průměrný tlak vodní páry ve vzduchu exteriéru

7.4.1 Obvodová stěna Skladba konstrukce (viz kapitola 6.4.1). Tabulka 4 Použité materiály a jejich fyzikální vlastnosti (Area 2014) Název

D [m]

Fermacell Fermacell vapor Steico flex Gutex Omítka Dřevo měkké

0,0150 0,0150 0,0450 0,1200 0,0070 0,1200

λ [W/(m.K)]

c [J/(kg.K)]

Ro [kg/m3]

µ [-]

0,3200 0,3200 0,0380 0,0380 0,1200 0,1800

1000,0 1000,0 1000,3 2050,0 850,0 2510,0

1250,0 1250,0 128,8 150,0 400,0 400,0

13,0 250,0 1,0 2,0 11,0 157,0

29

Obrázek 10 Pole teplot a rozložení vlhkosti (Area 2014)

Graf 1 Rozložení tlaků vodní páry (Teplo 2014)

30

Vyhodnocení výsledků podle kritérií ČSN 730540-2 (2011) 

Požadavek na teplotní faktor (čl. 5.1 v ČSN 730540-2) Požadavek: fRsi,N = fRsi,cr =

0,747

Vypočtená hodnota: fRsi =

0,976

Kritický teplotní faktor fRsi,cr byl stanoven pro maximální přípustnou vlhkost na vnitřním povrchu 80% (kritérium vyloučení vzniku plísní). 𝑓𝑅𝑠𝑖 ≥ 𝑓𝑅𝑠𝑖 ,𝑁 

Požadavek je splněn

Požadavek na součinitel prostupu tepla (čl. 5.2 v ČSN 730540-2) Požadavek: UN =

0,18 W/m2K

Vypočítaná hodnota U =

0,095 W/m2K

UN > U


Vypočtený součinitel prostupu tepla zahrnuje vliv systematických tepelných mostů 

Požadavek na šíření vlhkosti konstrukcí (čl. 6.1 a 6.2 v ČSN 730540-2) Požadavky: Kondenzace vodní páry nesmí ohrozit funkci. Konstrukce Roční množství kondenzátu musí být nižší než roční kapacita odparu. Roční množství kondenzátu musí být nižší než 0,1 kg/m2.rok, nebo 3-6% plošné hmotnosti materiálu. Vypočtené hodnoty: v konstrukci nedochází ke kondenzaci vodních par Požadavky jsou splněny Protokol o výpočtu (viz příloha A-I)

31

7.4.2 Základová konstrukce Skladba konstrukce (viz kapitola 6.4.5) Tabulka 5 Použité materiály a jejich fyzikální vlastnosti (vytvořeno autorem) Název

Hydroizolace Dřevovláknité desky Železobeton Beton hutný Pěnové sklo Rostlý terén Fermacell Steico underflloor Dřevo měkké

λ

µ

0.160 0.046 1.430 1.230 0.075 0.700 0.320 0.048 0.180

20000 3.000 23 17 1.000 1.500 13 2.500 157

Obrázek 11 Pole teplot a rozložení vlhkosti (Area 2014) Vyhodnocení výsledků podle kritérií ČSN 730540-2 (2011) 


0,749


0,989

Kritický teplotní faktor fRsi,cr byl stanoven pro maximální přípustnou vlhkost na vnitřním povrchu 80% (kritérium vyloučení vzniku plísní). 𝑓𝑅𝑠𝑖 ≥ 𝑓𝑅𝑠𝑖 ,𝑁


32




0,22 W/m2K


0,12 W/m2K

UN > U



Požadavek na šíření vlhkosti konstrukcí (čl. 6.1 a 6.2 v ČSN 730540-2) Požadavky: Kondenzace vodní páry nesmí ohrozit funkci. Konstrukce Roční množství kondenzátu musí být nižší než roční kapacita odparu. Roční množství kondenzátu musí být nižší než 0,1 kg/m2.rok, nebo 3-6% plošné hmotnosti materiálu. Vypočtené hodnoty: v konstrukci nedochází ke kondenzaci vodních par Požadavky jsou splněny

7.4.3 Střešní konstrukce Skladba konstrukce (viz kapitola 6.4.4). Tabulka 6 Použité materiály a jejich fyzikální vlastnosti (vytvořeno autorem) Název

D [m]

Fermacell Fermacell vapor Steico flex Dřevo měkké

0,0150 0,0150 0,0450 0,1200

λ [W/(m.K)]

c [J/(kg.K)]

Ro [kg/m3]

µ [-]

0,3200 0,3200 0,0380 0,1800

1000,0 1000,0 1000,3 2510,0

1250,0 1250,0 128,8 400,0

13,0 250,0 1,0 157,0

33

Obrázek 12 Pole teplot a rozložení vlhkosti (Area 2014)

Graf 2 Rozložení tlaků vodní páry (Teplo 2014) Vyhodnocení výsledků podle kritérií ČSN 730540-2 (2011) 


0,747


0,976

34

Kritický teplotní faktor fRsi,cr byl stanoven pro maximální přípustnou vlhkost na vnitřním povrchu 80% (kritérium vyloučení vzniku plísní). 𝑓𝑅𝑠𝑖 ≥ 𝑓𝑅𝑠𝑖 ,𝑁 



0,15 W/m2K


0,096 W/m2K

UN > U



Požadavek na šíření vlhkosti konstrukcí (čl. 6.1 a 6.2 v ČSN 730540-2) Požadavky: Kondenzace vodní páry nesmí ohrozit funkci. Konstrukce. Roční množství kondenzátu musí být nižší než roční kapacita odparu. Roční množství kondenzátu musí být nižší než 0,1 kg/m2.rok, nebo 3-6% plošné hmotnosti materiálu. Vypočtené hodnoty: v konstrukci nedochází ke kondenzaci vodních par Požadavky jsou splněny

Jelikož je střecha konstruovaná jako dvoupláštová s provětrávanou mezerou musíme zabezpečit, aby tato mezera byla dostatečně velká a provětrávaná, aby zde nekondenzovala vodní pára a netvořily se písně a hniloba, která by zapříčinila degradaci dřeva. 

Požadavek na šíření vlhkosti ve vzduchové mezeře (čl. 6.3 v ČSN 730540) Požadavky: Relativní vlhkost vzduchu proudícího v otevřené vzduchové vrstvě musí být po celé délce této vrstvy menší než 90 %. Vypočtené hodnoty: vlhkost proudícího vzduchu nepřesáhla 90 %. Požadavky jsou splněny

V textové části diplomové práce jsou zmíněny jen konstrukce, které tvoří obálku budovy. Specifické detaily jsou v příloze A.

35

7.5 Vzduchotěsnost Vzduchotěsnost domu je jeden z důležitých parametrů referujících o kvalitě provedení domu. Tento parametr je zahrnut v hodnotících požadavcích na splnění pasivního standardu pro výpočtový postup certifikace PHPP. Se zvyšující se průvzdušností obálky budovy rostou teplené ztráty a zvyšuje se potřeba tepla na vytápění. Dobrá vzduchotěsnost je zásadní pro správné fungování nuceného větrání s využitím zpětného získávání tepla.

Zajištění vzduchotěsnosti konstrukce je zajištěno přelepením všech spojů materiálů a konstrukcí speciální páskou v rovině parobrzdy. Průchody instalací přes vzduchotěsnou rovinu

musí

být

opatřeny

speciální

vzduchotěsnou

průchodkou

Airstop

(viz obrázek 13).

Obrázek 13 Vzduchotěsné průchodky (Airstop)

Kontrola vzduchotěsnosti staveb se provádí tzv. blower- door testem. Tento postup se doporučuje provádět před osazením instalačních předstěn, kdy jsme schopni případné netěsnosti nejen odhalit, ale i lehce opravit. Po dokončení instalačních předstěr se doporučuje test opakovat. Průběh testu spočívá v umístění ventilátoru do vchodného stavebního otvoru. Tento ventilátor poté vytváří střídavě přetlak a podtlak o velikosti postupně 20- 100 Pa tlakového rozdílu. Výpočtem se pak zjistí objem vzduchu, který je potřeba dodat do úseku na udržení jednotlivých tlaků. Výstupem testu je koeficient neprůvzdušnosti n50 Limitní hodnota n50 pro pasivní domy je 0,6 h-1 Norma ČSN 73 0540-2 doporučuje hodnotu 0,4 h-1 (Smola, 2011) Jelikož se vzduchotěsnost stavby určuje pomocí testu, použil jsem pro výpočet energetické náročnosti budovy doporučovanou hodnotu 0,4 h-1. 36

7.6 Tepelné zisky a ztráty Tepelné ztráty můžeme rozdělit na teplené ztráty větráním a ztráty prostupem. Tepelné zisky z pravidla rozlišujeme dva to solární tepelné zisky a tepelné zisky vyzařované z vnitřních zdrojů tepla. Jestliže známe tepelné ztráty a zisky budovy jsme schopni vypočítat měrnou potřebu tepla na vytápění. 7.6.1 Tepelná ztráta prostupem Tepelné ztráty prostupem jsou definovány součinitelem prostupu tepla U (viz kapitola 7.1) všech konstrukcí co se podílejí na tvorbě tepelné obálky budovy. Do výpočtu se zahrnují i lineární tepelné vazby spojů konstrukcí a osazování oken. Tabulka 7 Výsledky tepelných ztrát prostupem v projektu (PHPP 2007) Konstrukce

Stěna Střecha Základy Okna

U W/(m2K)

Roční ztráta kWh/a

0,095 0,096 0,120 0,706

1895 778 523 1589

Celková roční ztráta prostupem činí 4785 kWh za rok, jestliže tepelnou ztrátu přepočítáme na m2 vytápěné plochy, dostaneme se na hodnotu 33,6 kWh/m2 za rok. (viz příloha A-XVIII) 7.6.2 Tepelné ztráty větráním Tepelné ztráty větrání jsou závislé především na efektivní účinnosti rekuperační jednotky, kterou je v mém případě standardní rekuperační jednotka certifikovaná PHI s účinností 85%. Dalším prvkem, který ovlivňuje tepelné ztráty větráním je efektivnost výměníku tepla, který není do mého výpočtu zahrnut. Proto je za efektivnost zemního výměníku dosazena 0. V neposlední řadě ztráty ovlivňuje objem a intenzita větrání (viz príloha A-XVIII).

37

Výsledky tepelných ztrát větráním v projektu Celková roční ztráta větráním činí 824 kWh za rok, jestliže tepelnou ztrátu přepočítáme na m2 vytápěné plochy, dostaneme se na hodnotu 5,8 kWh/m2 za rok. (viz příloha A-XVIII) 7.6.3 Solární tepelné zisky Na solární tepelné zisky má vliv hned několik činitelů jako typ oken, jejich zasklení, stínění, velikost, poměr zasklení a orientace vůči světovým stranám. Solární zisky mohou být i nepříznivé a to především v letních měsících, které eliminujeme vhodným stíněním (viz kapitola 6.4.6). Tabulka 8 Výsledky solárních tepelných zisků v projektu (PHPP 2007) Orientace

Plocha m2

Sever Východ Jih Západ

2,26 1,35 16,43 6,51

Sluneční záření kWh/(m2a) 99 215 423 232

Roční ztráta kWh/a 61 87 2073 416

Celkové roční solární zisky činí 2637 kWh.a, jestliže solární zisky přepočítáme na m2 vytápěné plochy, dostaneme se na hodnotu 18,5 kWh/m2 za rok (viz příloha AXVIII). 7.6.4 Vnitřní tepelné zisky Do vnitřních zdrojů tepla se promítá počet osob, které budou budovu obývat, osvětlení a teplo z elektrospotřebičů. V je počet elektrospotřebičů určen průměrnou hodnotou. Výsledky vnitřních tepelných zisků v projektu Celkové roční vnitřní tepelné zisky činí 1469 kWh.a, jestliže vnitřní zisky přepočítáme na m2 vytápěné plochy, dostaneme se na hodnotu 10,3 kWh/m2 za rok (viz príloha A-XVIII).

38

8 Vyhodnocení projektu 

Požadavek na měrnou potřebu tepla pro vytápění QH Požadavek: QH =

15 kWh/(m2a)

Vypočítaná hodnota: QH =

13 kWh/(m2a)

Požadavek je splněn 

Požadavek vzduchotěsnosti n50 Požadavek: n50

0,4 h-1

Odhadovaná hodnota. n50

0,4 h-1

Požadavek není hodnocen 

Požadavek na měrnou potřebu primární energie E Požadavek: E =

120 kWh/(m2a)

Vypočítaná hodnota: E =

56 kWh/(m2a)


Požadavek na průměrný součinitel prostupu tepla Uem Požadavek: Uem =

0,175 W/(m2K)

Vypočítaná hodnota: Uem =

0,130 W/(m2K)


Požadavek na součinitel prostupu tepla oken Uw Požadavek: Uw =

0,8 W/(m2K)

Vypočítaná hodnota: Uw =

0,71 W/(m2K)


Požadavek na součinitel prostupu tepla zasklení Ug Požadavek: Ug=

0,8 W/(m2K)

Vypočítaná hodnota: Ug=

0,6 W/(m2K)


39



Požadavek na součinitel prostupu slunečního záření g Požadavek: g =

0,5

Vypočítaná hodnota: g =

0,63


Požadavek na efektivitu rekuperace tepla ηREK Požadavek: ηREK =

75%

Vypočítaná hodnota: ηREK =

85%


Vytápěná podlahová plocha:

142,5 Použito:

m2 Měsíční metoda

Měrná potřeba tepla pro vytápění:

13

kWh/(m2a)

Výsledek zkoušky neprůvzdušnosti:

0,4

h

Měrná potřeba primární energie (TV, vytápění, chlaz., pom. a dom. spotřebiče):

56

kWh/(m a)

Měrná potřeba primární energie (TV, vytápění a pomocné a domácí spotřebiče):

27

kWh/(m2a)

3

kWh/(m2a)

10

W/m2 %

Měrná potřeba primární energie Úspora elektřiny pomocí solární energie: Topná zátěž: Četnost překročení nejvyšší teploty vzduchu:

2

nad

kWh/(m a) 6

Veškeré výpočty jsou dostupné v přílohách diplomové práce.

40

2

2

Měrná potřeba energie pro chlazení : Chladící zátěž:

-1

W/m2

9 Diskuze Navrhovaný dům je koncipovaný jako rodinný dům pro čtyř člennou rodinu. Tomuto konceptu je uzpůsobena i dispozice budovy, kde jsou všechny obytné místnosti situovány na jižní stranu. Velikost a umístění objektu je navrženo k maximálnímu využití potenciálu pasivních staveb. Při návrhu jsem se pokoušel dosáhnout co nejlepšího poměru ochlazované plochy a vytápěného objemu vzduchu. Stínění oken v letních měsících zabezpečuje lamelová pergola a carpot. V druhém nadzemním podlaží jsou okna vybavena venkovní žaluzií. Tímto způsobem je docíleno vysokého komfortu bydlení. Podle výpočtu dochází k překročení nejvyšší teploty (25°) jen v případě 2% což odpovídá cca 8 dnům v roce. Navržený pasivní dům vyhovuje všem hodnotícím

parametrům

pro

rodinný dům

v pasivním

standardu

s výjimkou

vzduchotěsnosti obálky budovy, která nebyla zjištěna, ale jen odvozena z podobných skladeb obvodových konstrukcí. A to v hodnocení podle TNI 73 0329 tak i v hodnocení pomocí výpočtového programu PHPP. Konstrukce stavby je navržena jako rámová konstrukce s panelovou montáží. Jako nosné prvky jsou zvoleny I- nosníky Steico, které jsou certifikované institutem pasivních domů. Skladba konstrukce je difúzně otevřená, a to mělo velký vliv na výběr materiálů. Všechny navržené skladby konstrukcí a rizikové detaily byly navrhované tak, aby splňovaly požadavky tepelné techniky staveb. Tyto požadavky byly ověřené ve výpočtovém programu Area 2014. Jako hodnotící požadavky byly vybrány především ty, které by vedli k tepelným ztrátám, ohrožení stability konstrukce a snížení komfortu bydlení. Staticky namáhané konstrukce byly dimenzovány ve statickém programu Dlubal RFEM. Statickým výpočtem byla zjištěna stabilita a využití namáhaných konstrukcí. Využití všech prvků nepřesahuje 85%.

41

10 Závěr V diplomové práci jsem shrnul nejdůležitější konstrukční principy a zásady pro navrhování pasivních domů. Cílem práce návrh rodinného domu v pasivním standardu a následné prokázání energetické náročnosti budovy a tak dokázat, že jde o pasivní stavbu. Stavba byla navrhována s ohledem na všechny stanovené podmínky a doporučení dle ČSN 73 05 40 a ČSN 734301. Všechny detaily konstrukce byly podrobeny výpočtu v programech Area a Teplo. Při výpočtu bylo zjištěno, že všechny zkoumané detaily vyhovují zvoleným požadavkům stavební fyziky. Výpočet energetické náročnosti budovy probíhal v programu PHPP a Energie 2014. Podle výsledků posuzování pomocí programu PHPP je navrhovaný objekt způsobilý pro obdržení certifikátu pasivního domu. Podle posudku z programu Energie 2014 je budova zařazena do klasifikační třídy A- velmi úsporná.

42

11 Summary In the thesis, the most important construction principles and design rules for passive houses are summarized. The target of the thesis is timber family house design in passive standard and subsequent demonstration of building energy performance to prove passive solution. The building was designed according to all requirements and recommendations of Czech national standard norms ČSN 73 05 40 and ČSN 73 43 01. All the construction details subjected calculations in Area and Teplo software. The calculations verified that all the researched details meet chosen building physics requirements. The calculation of building energy performance was created in PHPP and Energie 2014 software. According to PHPP software results, the designed building is eligible for obtaining passive house certificate. According to Energie 2014 software results, the building is classified in A-class „very cost effective“.

43

12 Použitá literatura BORÁK, Dalibor a kol. 2012. Projekt EdUR2 (Edukace udržitelného rozvoje): A1 Filozofie navrhování budov dle principů trvale udržitelné výstavby. Brno: Národní stavební centrum. 90 s. ISBN 978-80-87665-00-8.

BROTÁNEK, Aleš. Pasivní dům: zkušenosti z Rakouska a české začátky. Vyd. 1. Brno: Veronica, 2004. ISBN 80-239-3048-6. DOSEDĚL, Antonín. Čítanka výkresů ve stavebnictví. 3. upr. vyd. Praha: Sobotáles, 2004. ISBN 80-86817-06-7. HUDEC, Mojmír, Blanka JOHANISOVÁ a Tomáš MANSBART. Pasivní domy z přírodních materiálů. 1. vyd. Praha: Grada, 2013. ISBN 978-80-247-4243-4. HUDEC, Mojmír. Pasivní rodinný dům: proč a jak stavět. 1. vyd. Praha: Grada, 2008. Profi & hobby. ISBN 978-80-247-2555-0. CENTRUM PASIVNÍHO DOMU. Navrhování pasivních domů PHPP 2007. Brno, 2009 OSTRÝ, Milan a Roman BRZOŇ. Stavební fyzika - tepelná technika v teorii a praxi. 1. vyd. Brno: Vysoké učení technické v Brně, 2014. ISBN 978-80-214-4879-7. PACÁKOVÁ, Petra. Návrh dřevostavby podle principů trvale udržitelného rozvoje. Diplomová práce. Brno: MENDELU Brno, 2011. RŮŽIČKA, Martin. Moderní dřevostavba. 1. vyd. Praha: Grada, 2014. ISBN 978-80247-3298-5. SMOLA, Josef. Stavba a užívání nízkoenergetických a pasivních domů. 1. vyd. Praha: Grada, 2011. Stavitel. ISBN 978-80-247-2995-4. TYWONIAK, Jan. Nízkoenergetické domy 3: nulové, pasivní a další. 1. vyd. Praha: Grada, 2012. Stavitel. ISBN 978-80-247-3832-1.

44

Použité normy: ČSN 73 4301. Obytné budovy 2009 ČSN 73 4130. Schodiště a šikmé rampy ČSN 73 33 05. Ochranná zábradlí ČSN 73 0540. Tepelná ochrana budov ČSN EN 1990. Zásady navrhování konstrukcí ČSN EN 1995. Navrhování dřevěných konstrukcí

Internetové stránky: www.tzb-info.cz http://www.pasivnidomy.cz/ http://www.steico.com/cz/ www.gutex.de www.slavona.cz

45

13 Seznam obrázků, tabulek a grafů Obrázek 1 Dispozice objektu 1.NP, 2.NP ....................................................................... 18 Obrázek 2 Umístění objektu na pozemku ........................................................................ 19 Obrázek 3 Vliv poměru A/V na potřebu tepla pro vytápění ............................................ 19 Obrázek 4 Pole teplot I-nosníku a dřevěného hranolu ................................................... 20 Obrázek 5 Skladba stěny ................................................................................................. 21 Obrázek 6 Skladba střešní konstrukce ............................................................................ 23 Obrázek 7 Základová konstrukce .................................................................................... 24 Obrázek 8 Detail okna Slavona Progression .................................................................. 24 Obrázek 9 Ideální stínění v průběhu roku ...................................................................... 25 Obrázek 10 Pole teplot a rozložení vlhkosti ................................................................... 30 Obrázek 11 Pole teplot a rozložení vlhkosti ................................................................... 32 Obrázek 12 Pole teplot a rozložení vlhkosti ................................................................... 34 Obrázek 13 Vzduchotěsné průchodky ............................................................................. 36

Tabulka 1 Přehled energetické náročnosti budov .......................................................... 13 Tabulka 2 Skladba základové konstrukce ....................................................................... 27 Tabulka 3 Měsíční hodnoty pro klimatickou oblast Brno ............................................... 29 Tabulka 4 Použité materiály a jejich fyzikální vlastnosti ............................................... 29 Tabulka 5 Použité materiály a jejich fyzikální vlastnosti ............................................... 32 Tabulka 6 Použité materiály a jejich fyzikální vlastnosti ............................................... 33 Tabulka 7 Výsledky tepelných ztrát prostupem v projektu ............................................. 37 Tabulka 8 Výsledky solárních tepelných zisků v projektu............................................... 38

Graf 1 Rozložení tlaků vodní páry .................................................................................. 30 Graf 2 Rozložení tlaků vodní páry .................................................................................. 34

46

14 Přílohy Příloha A – Tepelná technika stavby A-I Obvodová stěna

A2

A-II Střešní konstrukce

A6

A-III Vzduchová vrstva střechy

A10

A-IV Okno nadpraží

A13

A-V Okno fixní nadpraží

A15

A-VI Okno žaluzie

A18

A-VII Okno parapet

A21

A-VIII Roh konstrukce

A24

A-IX Napojení stěna, strop, dveře

A27

A-X Základy

A31

A-XI Napojení základy, stěna

A34

A-XII Okno vodorovný řez

A37

A-XIII Napojení okno, základ

A40

A-XIV Napojení stěna, střecha

A43

A-XV Napojení stěna, strop

A46

A-XVI Hodnocení energetické náročnosti

A49

A-XVII Výpočet součinitele prostupu tepla

A50

A-XVIII Protokol PHPP

A52

47

Příloha B – Statická analýza B-I Střešní konstrukce

B1

B-II Stropní konstrukce

B3

B-III Samonosná pergola

B5

Příloha C – Vizualizace C-I Nosná konstrukce

C1

C-II Jihozápadní pohled

C2

C-III Severovýchodní pohled

C3

Příloha D – Technická zpráva Příloha E – Výkresová dokumentace Výkres číslo 1

Půdorys 1. NP

1:50

Výkres číslo 2

Půdorys 2. NP

1:50

Výkres číslo 3

Řez A-A

1:50

Výkres číslo 4

Strop

1:50

Výkres číslo 5

Střecha

1:50

Výkres číslo 6

Základy

1:50

Výkres číslo 7

Pohled- jižní

1:50

Výkres číslo 8

Pohled- východní

1:50

Výkres číslo 9

Pohled- severní

1:50

Výkres číslo 10

Pohled- západní

1:50

Výkres číslo 11

Napojení základů a stěny

1:10

Výkres číslo 12

Základy, vchod na terasu

1:10

Výkres číslo 13

Střecha

1:10

Výkres číslo 14

Napojení stropu a stěny

1:10

Výkres číslo 15

Vchod na balkon

1:10

Výkres číslo 16

Svislý řez fixní okno

1:10

Výkres číslo 17

Svislý řez okno s roletou

1:10

Výkres číslo 18

Svislý řez okno

1:10

Výkres číslo 19

Vodorovný řez okno/ fix

1:10

48

Výkres číslo 20

Rohové spojení, napojení příčky

1:10

Výkres číslo V1

Označení panelů

1:50

Výkres číslo V2

Panel OS 03

1:50

Výkres číslo V3

Panel OS 01

1:50

Výkres číslo V4

Panel OS 13

1:50

Výkres číslo V5

Panel OS 11

1:50

Výkres číslo V6

Panel OS 02, OS 04

1:50

Výkres číslo V7

Panel OS 12, OS 14

1:50

Výkres číslo V8

Panel NS 01

1:50

Výkres číslo V9

Panel NS11

1:50

Výkres číslo V10

Panel NS 02, NS 03, NS 04

1:50

Výkres číslo V11

Panel P12, P11, P13

1:50

Výkres číslo V12

Panel P15, P110, P16, P18, P19, P112

1:50

Výkres číslo V13

Panel P01, P02, P14, P111, P16

1:50

Výkres číslo V14

Předstěna panel OS 13

1:50

Výkres číslo V15


1:50

Výkres číslo V16


1:50

Výkres číslo V17


1:50

Výkres číslo V18


1:50

Výkres číslo V19


1:50

Výkres číslo V20


1:50

Výkres číslo V21


1:50

Výkres číslo V22

Gutex panel OS 03, OS 01

1:50

Výkres číslo V23


1:50

Výkres číslo V24


1:50

Výkres číslo V24


1:50

49

Mendelova univerzita v Brně

Recommend Documents