Dřevostavby a jejich vytápění – 1. část

Cílem článku je seznámit širší veřejnost s problematikou vytápění dřevostaveb. V první části je věnována pozornost základnímu popisu vlastností dřevostaveb, jejich konstrukcím a materiálům. Dále pak předpisům, které se touto oblastí zabývají. Vysvětleny jsou také základní požadavky na stavební konstrukce, uveden je i způsob stanovení tepelného odporu stavební konstrukce.

Recenzent: Michal Kabrhel

Úvod

Článek předkládá základní informace o běžně stavěných dřevostavbách v ČR a o možnostech jejich vytápění. Stručně popisuje novou dřevostavbu postavenou v roce 2022 a její způsob vytápění. Jedná se o rodinný dům ve Zlíně, v nadmořské výšce 330 m.

Vytápění dřevostaveb může být provedeno různými způsoby. Naše dřevostavba je vytápěna teplovodním podlahovým vytápěním ve všech obytných místnostech, pouze garáž je vytápěna deskovými otopnými tělesy. Všechny obrázky v článku byly pořízeny na této dřevostavbě ve Zlíně.

Dřevostavby obecně

Dřevostavba je taková stavba, která má základní nosnou konstrukci ze dřeva nebo materiálů na bázi dřeva. Z hlediska energetického se jedná o úsporné stavby. Často jde o nízkoenergetické případně i pasivní stavby. V současné době se jako dřevostavby realizují nejčastěji rodinné domy a nízkopodlažní budovy občanské vybavenosti. Moderní dřevostavby plní kritéria na ekologické domy. Na nosnou konstrukci budovy poskytují renomované stavební firmy záruku až 10 let. Každý dům dodávaný zákazníkovi je poněkud odlišný. Investor si vždy určí, jak by měl vypadat a podle jeho požadavků se dům staví.

Dřevostavby je možné rozdělit na stavby skeletové, kdy nosnou konstrukci tvoří tyčové prvky a stavby panelové, kdy nosnou konstrukci tvoří panely vyrobené ve výrobně. Dřevostavby z lehkého skeletu jsou obvykle opláštěny deskovými materiály a doplněny tepelnou izolací a fasádou.

Dřevěná konstrukce

Použité dřevo pro dřevostavby je nejčastěji smrkové a jedlové, může to být ale také dřevo z borovic a modřínů. Dřevo může být ve stavbě přiznané (viditelné), nebo částečně či zcela skryté. Vnitřní stěny jsou tvořeny konstrukcí obsahující hranoly a desky, mezi něž se vkládá protihluková a tepelná izolace, běžně minerální vlna.

Jako deskové materiály pro dřevostavby se používá velké množství materiálů na bázi dřeva, cementu nebo sádry, případně slámy. Jde o to, jakou funkci má deska mít (statika, akustika, estetika) a v jakém prostředí bude použita.

Pro opláštění budov se používají zejména materiály na bázi cementu, které mají dobrou odolnost vůči vnějšímu prostředí. Materiály pro dřevostavby jsou obvykle složeny z 89 % dřeva, 9 % cementu a 2 % vodního skla. Takové složení zajišťuje pevný, spolehlivý a odolný materiál pro stavbu budov.

Nabídka desek pro stavby je široká. Desky se vyrábějí jako samotné (holé), nebo již opatřené izolací, nejčastěji polystyrenovou. K často používaným materiálům při stavbě dřevostavby patří desky s označením WS 25 nebo WSC 35 a jiné.

Námi sledovaná dřevostavba využila nosné prvky stěnového sendvičového panelu s dřevěnými prolamovanými sloupky z dřeva pevnostní třídy C24. Osová vzdálenost sloupků a rozměry stavebního řeziva jsou dány statickým výpočtem. Nosné prvky střešního sendvičového panelu tvoří dřevěné příhradové vazníky z dřeva pevnostní třídy také C24. Pevnostní třídy udávají nejnižší pevnost daných materiálů v tlaku. Celá stavební konstrukce domu odpovídá normě ČSN 73 1702 Navrhování, výpočet a posuzování dřevěných stavebních konstrukcí – Obecná pravidla a pravidla pro pozemní stavby [1].

Polotovarem desek používaných při výrobě je kulatina z jehličnatého dřeva tzv. dřevitá štěpka. Cement zajišťuje pevnost a soudržnost desek. Roztok vodního skla stabilizuje desky proti vlhkosti a zlepšuje jejich odolnost proti plísním a hlodavcům. Používané desky pro stavbu lze dobře opracovávat – řezat, vrtat, sbíjet, frézovat a šroubovat. Pevnost desek a celé konstrukce závisí ve velké míře na jejich tloušťce. V místech, kde musí stěna unést velké zatížení, např. závěsné WC, musí být osazeny hranoly odpovídajících rozměrů.

Stropní konstrukce se provádí tak, aby skladba stropu odpovídala požadavkům na nosnost, kročejový útlum a tepelnou izolaci. Jednu z možností ukazuje obr. 3.

Vedení vnitřních rozvodů

Elektrické kabely, potrubí studené a teplé vody, odpadní potrubí a všechny další rozvody jsou vedeny ve stěnách. Rozvody musí být provedeny podle platných předpisů a musí být splněny požadavky na bezpečnost, zejména požární. Protože dřevo dobře přenáší zvuk, instaluje se např. odpadní potrubí opatřené protihlukovou izolací.

Odhlučnění místností

Zamezení šíření hluku v domech řeší norma ČSN 73 0532 Akustika – Ochrana proti hluku v budovách a související akustické vlastnosti stavebních výrobků –Požadavky [2]. Tato norma byla v roce 2020 novelizována. Nejvýznamnější změnou jsou zvýšené požadavky na odhlučnění.

Podobně se zpřísnil požadavek na kročejový útlum i pro domy s více byty ze společné chodby do okolních obytných místností bytů.

Aby byly jednotlivé místnosti akusticky odizolované, vyplní se prostor kvalitním zvukově izolačním materiálem. Izolaci tvoří takový materiál, který má velmi dobrý kročejový útlum. Zvuková izolace se provádí v prostorech stěny mezi jednotlivými místnostmi a samozřejmě také ve stropě. Strop má obvykle vyšší konstrukci a izolačního materiálu je v něm více než ve stěnách. Mezi izolační materiály vkládané do stropů patří např. minerální vata nebo polystyren. Izolace plní jak funkci akustické izolace, tak také funkci tepelné izolace.

Dřevostavby se provádějí jako difuzně otevřené, difuzně otevřené s provětráváním nebo difuzně uzavřené. Provedení stavby má velký vliv na tepelné ztráty, a tím pádem také na vytápění a energetickou náročnost provozu stavby.

Kvalita zateplení fasády umožňuje snížit spotřebu energie pro zajištění komfortního pobytu, odstranit tepelné mosty, plísně apod. Zateplení fasád je třeba provádět podle platných předpisů a zejména dle požadavků ETICS. ETICS je sestava průmyslově zhotovených výrobků (součástí), dodávaná výrobcem. Vedle parametrů samotných součástí existují parametry, které se sledují a ověřují celý systém ETICS nebo jeho varianty.

Tepelná izolace zpomaluje šíření tepla přes stavební konstrukce. Tím se snižuje tepelná ztráta a zvyšují úspory tepelné energie. Správně zvolená tepelná izolace spolu s dalšími opatřeními zajišťuje dostatečnou vnitřní povrchovou teplotu obvodové stavební konstrukce tak, aby povrchová teplota vnitřního povrchu konstrukce byla nad teplotou rosného bodu. Tímto opatřením nemůže docházet ke kondenzaci vodní páry, tvorbě a růstu plísní.

Podle obr. 5 je zřejmé, že mezi nejvhodnější izolační materiály patří zejména polyuretanová pěna. Z běžně používaných tepelně izolačních materiálů má nejmenší součinitel prostupu tepla, tudíž se jí může použít menší tloušťka než u jiných materiálů při dosažení stejné kvality tepelné izolace. Kombinací skladeb obvodových stěn domů s dobrou izolací je mnoho.

Požární bezpečnost dřevostaveb

Je velmi dobře podchycena mnoha normami a dalšími právními předpisy. Pro stavební materiály používané pro dřevostavby platí tab. 3.

Na bezpečnost zejména dřevostaveb dohlíží nejen stavbyvedoucí každé stavby, ale také případné kontroly Stavebního úřadu dané obce nebo jiné pověřené orgány. Mezi nejdůležitější právní předpisy týkající se bezpečnosti staveb z hlediska požární bezpečnosti patří:

• ČSN EN 13501–1. Požární klasifikace stavebních výrobků a konstrukcí staveb – Část 1. [3]
• ČSN 73 0810. Požární bezpečnost staveb – Společná ustanovení. [4]
• ČSN 73 0802. Požární bezpečnost staveb – Nevýrobní objekty. [5]
• Vyhláška č. 23/2008 Sb. o technických podmínkách požární ochrany staveb. [6]
• ČSN 73 0833. Požární bezpečnost staveb – Budovy pro bydlení a ubytování. [7]

Výhody dřevostaveb

• Rychlejší výstavba než stavby s běžným zdicím materiálem.
• Stavbu lze provádět i v zimě, protože se provádí tzv. „suchou metodou“.
• Správně zpracované dřevo je odolné proti broukům a jiným škůdcům.
• Ke dřevěnému materiálu je výborná přilnavost betonu a omítky.
• Dřevo je lehké a dobře opracovatelné.

Nevýhody dřevostaveb

• Nutnost použití kvalitního a dobře proschlého dřeva.
• Zvýšené nebezpečí z hlediska požáru, důsledné dodržování mnoha předpisů.
• Pečlivá a přesná práce montážních pracovníků.
• Dobrá a trvalá spolupráce stavebníků dřevostavby s dalšími pracovníky, kteří provádějí zdravotechnické instalace, vytápění, elektrorozvody apod.

Vytápění dřevostaveb

V posledních letech se nejvíce instaluje podlahové vytápění, proto se tomuto tématu věnuje v tomto článku nejvíce pozornosti. Otopná soustava se navrhuje podle vlastností stavby a požadavků investora.

Z hlediska výpočtu a posouzení tepelných ztrát jsou významné tyto údaje:

Součinitel tepelné vodivosti (λ) vyjadřuje schopnost materiálu vést teplo, konkrétně šíření tepla z teplejší části materiálu do chladnější části. Vyjadřuje se ve wattech na metr krát kelvin [W·m^–1·K¹]. Čím je hodnota nižší, tím je kvalita tepelné izolace vyšší a tepla uniká přes takový materiál méně. Velikost λ uvádějí výrobci tepelněizolačních materiálů.

Tepelný odpor konstrukce (R) vyjadřuje tepelně izolační vlastnosti konstrukce. Vyjadřuje se jednotkou [m²·K·W^–1] a charakterizuje izolační schopnost konstrukční vrstvy o tloušťce d [m]: R = d / λ. Většina konstrukcí se skládá z většího počtu rovnoběžných vrstev. Celkový tepelný odpor konstrukce se vypočítá sečtením tepelných odporů jednotlivých vrstev:

V každém domě se vyskytuje místnost vytápěná na nižší teplotu, případně podle její funkce nevytápěná (sklad potravin, kotelna, sklep) a právě zde se dobře uplatní funkce tepelné izolace uvnitř budovy. Tepelný odpor se projevuje i na vnitřním a vnějším povrchu konstrukce, na rozhraní s obklopujícím vzduchem, jako důsledek šíření tepla prouděním. Popisují se jako Ri a Re.

Součinitel prostupu tepla (U). Tato hodnota ukazuje celkovou výměnu tepla mezi prostory oddělenými od sebe určitou stavební konstrukcí. Jednotkou je watt na metr čtvereční krát kelvin [W·m^–2·K^–1]. Čím je hodnota nižší, tím lepší jsou tepelně izolační vlastnosti konstrukce.

Velikost součinitele prostupu tepla se u běžných konstrukcí obvykle stanovuje výpočtem. Pro okna a dveře se stanovuje měřením a výrobci jej uvádějí ve svých technických údajích k jednotlivým výrobkům.

U každé stavby je třeba „hlídat“ místa, kde by mohl vzniknout tepelný most. Je to oblast konstrukce, kde hustota tepelného toku prostupujícího touto oblastí je vyšší, než oblastí na ni navazující. V těchto místech je nejen větší tepelná ztráta, ale také nebezpečí vzniku plísní apod. Venkovní stěna (fasáda) může být izolována různými materiály – nejčastěji to jsou pěnový fasádní polystyren, minerální vata desková, rolovaná nebo extrudovaný polystyren.

Literatura

[1] ČSN 73 1702. Navrhování, výpočet a posuzování dřevěných stavebních konstrukcí – Obecná pravidla a pravidla pro pozemní stavby. 2007–11. ÚNMZ. Praha.
[2] ČSN 73 0532. Akustika – Ochrana proti hluku v budovách a související akustické vlastnosti stavebních výrobků – Požadavky. 2020–12. ÚNMZ. Praha.
[3] ČSN EN 13501–1. Požární klasifikace stavebních výrobků a konstrukcí staveb – Část 1: Klasifikace podle výsledků zkoušek reakce na oheň. 2019–9. ÚNMZ. Praha.
[4] ČSN 73 0810. Požární bezpečnost staveb – Společná ustanovení. 2016–7.ÚNMZ. Praha.
[5] ČSN 73 0802. Požární bezpečnost staveb – Nevýrobní objekty. 2009–5 (změna Z1: 2013–2, Z2: 2015–7, Z3: 2020–2). ÚNMZ. Praha.
[6] Vyhláška č. 23/2008 Sb. ze dne 29. ledna 2008 o technických podmínkách požární ochrany staveb. In Sbírka zákonů České republiky. 8. února 2008, částka 10, s. 478. Dostupné z https://bit.ly/3JIEYl2>.
[7] ČSN 73 0833. Požární bezpečnost staveb – Budovy pro bydlení a ubytování. 2010–9 (změna Z1: 2013–2, Z2: 2020–2). ÚNMZ. Praha.

---

Heating of wooden buildings – part I.

The aim of the article is to familiarize the wider public with the issue of heating in wooden buildings. In the first part, attention is paid to the basic description of the properties of wooden buildings, their structures and materials. Then the regulations that deal with this area. The basic requirements for building structures are also explained, as well as the method of determining the thermal resistance of the building structure.

Keywords: wooden construction, heating.