Pasivním rodinným domem je nazýván dům, který má roční spotřebu energie na vytápění do 20 kW/m2. Spotřeba energie je tak nízká, že dům téměř nepotřebuje běžný systém vytápění. Tepelné zisky od slunce, lidí a elektrických spotřebičů velkým dílem vytopí dům po většinu roku.

Nízkoenergetický dům, kterému se někdy neprávem říká „nepodařený“ pasivní dům tuto hodnotu překračuje, zpravidla však nepřesáhne spotřebu energie 50 kW/m2.

Vzhledem k tomu, že téměř vyčerpávající a podrobné informace o pasivních a nízkoenergetických domech lze nalézt na internetových stránkách například www.pasivnidomy.cz nebo stavba.tzb-info.cz doporučujeme seznámit se podrobně s podstatou pasivních domů právě na těchto stránkách.

Na výše uvedených stránkách najdete mimo jiné podrobné informace o všech materiálových variantách nosné konstrukce pasivních a nízkoenergetických domů od dřevostaveb po zděné konstrukce z keramických, cementopískových nebo betonových cihel nebo přímo z betonu. Najdete tam cenné informace o výhodách i nevýhodách jednotlivých materiálových variant.

Protože jsme přesvědčeni že nejvýhodnější nosnou konstrukcí pro pasivní domy je konstrukce betonová prefabrikovaná s obvodovými stěnami tl. 120mm podrobně Vás na těchto stránkách seznámíme se všemi výhodami právě této technologie a poskytneme Vám důležité informace o tom, jak postupovat budete-li mít zájem tento dům postavit touto technologií a to buďto “na klíč“ a nebo jenom hrubou stavbu pro dokončení svépomocí.

Proč je pro nosnou konstrukci pasivních domů výhodný beton?

  • vysoká pevnost – malá tloušťka nosných stěn
  • velmi dobrá akumulace tepla
  • velmi dobrý akustický útlum
  • velmi dobrá vzduchotěsnost

Beton vykazuje značnou pevnost v tlaku, která umožňuje navrhnout stěny železobetonové nebo z prostého betonu velmi malé tloušťky. Malá tlouška je v případě pasivních domů velmi výhodná.

Je obecně známo,že pro pasivní domy je nejvýhodnější takový obvodový plášť, který dokáže zajistit dostatečnou tepelněizolační funkci při co nejmenší celkové tloušťce obvodové stěny. Tomuto požadavku plně odpovídá například betonová stěna tl.120 mm, která s vrstvou tepelněizolačního pěnového polystyrenu tl.300 mm vytváří obvodový plášť celkové tl.420 mm při součiniteli prostupu tepla U=0,114 kW/(m2.K) Tloušťka stěny z cihel SUPERTHERM STI tl.300mm s pěnovým polystyrenem tl.200mm při srovnatelném U=0,113kW/(m2.K) a alespoň přibližně odpovídající únosnosti představuje celkovou tloušťku obvodového pláště 500mm.

Na první pohled nepříliš významný rozdíl v tloušťce 80mm je ve skutečnosti velice významný. Jednak představuje úsporu obytné plochy, která u rodinných domků představuje výměru několika m2 na podlaží a současně tato zvětšená plocha zlepšuje tolik sledovaný parametr výsledné energetické náročnosti domu a to vzhledem k tomu, že energetická náročnost se vztahuje právě k této vnitřní obytné ploše.

Na srovnávacím příkladu přízemního pasivního domu o čtvercovém půdorysu s vnějšími rozměry 10×10m bez uvažování vlivu oken a tepelných vazeb při výše uvedených variantách skladeb stěn obvodového pláště celkové tl. 420 mm a 500 mm představuje úspora obytné plochy cca 2,7 m2 a výsledná energetická náročnost domu v důsledku zvětšené obytné plochy je cca o 1,5 kWh/(m2a) nižší.

Pohybuje-li se výsledná energetická náročnost domu těsně kolem sledovaných 20kWh/(m2a), může tato hodnota rozhodnout o tom, zda kriterium pro pasivní domy bude splněno nebo nikoliv. Tyto příznivé důsledky malé celkové tloušťky obvodového pláště budou u dvoupodlažní domku dvojnásobné.

Obdobně vychází výsledky u nosné stěny tl.200mm např. z prostého betonu do bednících dílců BD 20,kdy celkovou tl stěny pro dosažení srovnatelného U=0,114 kW/(m2.K) bude nutno doplnit rovněž polystyrenem tl. 300 mm na celkovou tl. 500 mm.

Další významnou výhodou betonové nosné konstrukce pasivního domu je vysoká objemová hmotnost betonu, která velmi příznivě zvyšuje akustický útlum obvodové stěny a akumulaci tepla. Akumulace tepla výrazně zlepšuje klima v domě v letních měsících a zajišťuje tak ve srovnání s dřevostavbami daleko vyšší komfort bydlení.

V neposlední řadě je to velmi dobrá vzduchotěsnost vzhledem k tomu, že betonové stěny ať železobetonové nebo z prostého betonu vždy obsahují minimálně konstrukční betonářskou síť u obou povrchů, která brání vzniku trhlin od objemových změn a od statického zatížení. V případě prefabrikované technologie jsou styčné hmoždinkové styky mezi stěnovými i stropními dílci vyplněny jemnozrnným betonem a z vnější strany jsou styky přelepeny těsnící páskou.

Proč je betonová konstrukce výhodná právě jako prefabrikovaná?

  • umožňuje navrhovat malou tl stěn – pouze 12cm
  • zajišťuje velmi dobrou kvalitu vnitřních povrchů-stačí pouze štukovat
  • vysoká kvalita výroby a zajištění požadovaných geometrických tvarů
  • garantuje požadovanou funkci tepelné izolace v místech přerušení tepelných mostů
  • rovinnost vnějších povrchů umožňuje připojovat polystyren pouze lepením – šetří náklady na kotvy a práci při jejich instalaci
  • připojování polystyrenových desek pouze lepením odstraňuje tepelné mosty od ocelových kotev
  • rychlé provedení hrubé stavby montáží
  • vynikající vzduchotěsnost betonových dílců s výztuží

Optimální tloušťka nosných betonových stěn z monolitického betonu prováděného přímo na stavbě vyztužených betonářskými sítěmi u obou povrchů je z důvodu zajištění dokonalého probetonování zpravidla od cca 180 mm výše. Ve výjímečných případech při dodržení zvláštních opatření (zajištění větší tekutosti a zpracovatelnosti betonové směsi) lze provést stěny tl. i 150 mm. Vybetonovat stěnu tl. 120 mm ve svislé poloze při použití standartní technologie, tj. bez použití samoznutnitelného betonu je již nereálné.

Proto je daleko výhodnější vyrábět tyto stěny ve vodorovné poloze jako prefabrikované.

Výroba stěnových dílců na ocelových podložkách zajišťuje vysokou kvalitu povrchů na straně interiéru, které v některých případech stačí vyspravit a opatřit nátěrem, v „horším“ případě je nutno je pod nátěry naštukovat. I velmi dobrá rovinnost hlazeného povrchu, který je ve finální poloze orientován na stranu exteriéru umožňuje desky z pěnového polystyrenu kotvit ke stěně pouze lepením při minimální spotřebě lepidla. Tímto se šetří náklady na kotvy a práci při jejich instalaci. Ne zcela zanedbatelná je i skutečnost, že absence ocelových kotev odstraňuje drobné tepelné mosty, které představují například u výše zmíněného přízemního domu o vnějším půdorysu 10 x 10 m energetickou ztrátu cca 0,5 kWh/(m2a).

Při připočítání této hodnoty k energetické úspoře vlivem menší tloušťky obvodových stěn může výsledná energetická úspora v porovnání s klasickými výše zmíněnými zděnými technologiemi u dvoupodlažního domu představovat výslednou energetickou úsporu až 4kWh/(m2a). Tato skutečnost může v některých případech významně ovlivnit podmínky pro splnění energetického kriteria pro podání žádosti o dotace v rámci programu Zelená úsporám.

Architektura

v montované prefabrikované konstrukci lze lépe vytvářet detaily pro překonávání tepelných mostů při navrhování architektonických prvků než ve zděné nebo monolitické konstrukci
na stěny prefabrikovaného pasivního domu lze ukládat stropní konstrukce navazujících nevytápěných objektů s minimálními tepelnými mosty
ve výrobnách prefabrikátů lze vytvářet architektonicky zajímavé prvky,které by v monolitické technologii byly téměř neproveditelné

V propagačních materiálech na podporu zájmu o výstavbu pasivních domů se často objevují výroky typu: “Architektura bez omezení“. Vyhledá-li si však zájemce o pasivní dům na některých webových stránkách databázi již zrealizovaných, skutečně pasivních (ne pouze nízkoenergetických), domů na území ČR, zjistí, že architektura těchto domů, až na vyjímky, je skutečně velice strohá a nepřitažlivá.

Betonová prefabrikované nosná konstrukce pasivních domů vytváří podmínky k lepšímu architektonickému ztvárnění těchto staveb.

Známou nepříjemnou vlastností montované technologie, která architektovi často přidělávala starosti jsou zpravidla přiznané styky jednotlivých prefabrikovaných dílců na venkovní fasádě.

S příchodem výstavby pasivních a nízkoenergetických domů s dodatečným zateplením, končí období starostí jak zakomponovat do architektury domu venkovní styčné spáry. Tyto spáry jsou zakryty venkovním zateplovacím kontaktním pláštěm a proto z venkovního pohledu není rozdílu mezi domem z betonové prefabrikované technologie a nebo klasické zděné. Přiznané styčné spáry mohou být patrné pouze ve stycích nezateplených prvků jako například železobetonových říms a atik.

Vnitřní styčné spáry ve stěnách jsou zpravila umisťovány tak aby byly ukryty do styků s příčnými nosnými stěnami nebo příčkami. V ojedinělých případech, kdy je nutno styčnou spáru umístit mimo tento styk, může být tato spára přiznaná, vyplněná trvale pružným tmelem tvořícím podklad pro finální povrchový nátěr nebo nepřiznaná zakrytá pružným překlenutím pomocí bandáže a pružným přetmelením, např. některým z produktů fy SIKA.

Základním problémem při snaze vytvořit architektovi lepší podmínky pro ztvárnění domu je vyřešit průnik nosné konstrukce vynášející architektonické prvky zateplovacím pláštěm tak, aby pronikající nosná konstrukce zajistila přenos požadovaných vnitřních sil a přitom aby byl tento průnik zdrojem minimálních tepelných ztrát. V jiných případech se nemusí jednat o průnik, ale pouze o zeslabení tepelněizolačního pláště v místech vložení zesílené části nosné konstrukce. Může to být průvlak, uvolňující dispozici, vložený nad střešní desku do oblasti zateplovacího pláště.

Jako příklad potřebných průniků zateplovacím pláštěm, které obvykle bývají současně i nástrojem k architektonickému ztvárnění domu, lze uvést balkonovou desku konzolově vyloženou z vnitřní stropní desky, atiku vytaženou z horní úrovně střešní desky, konzolově vytažený přesah střešní desky před vnější povrch zateplovacího pláště bez atiky nebo s atikou. Tento konstrukční prvek je u pasivních domů obzvláště důležitý vzhledem k tomu, že spolu s architektonickou funkcí plní významnou funkci stínící. Někdy může jít i o potřebu napojení stropní desky nad venkovním sezením nebo napojení střešní konstrukce sousedního tepelně neizolovaného objektu, např. garáže nebo parkovacího přístřešku.

Každý z těchto průniků je potenciálním tepelným mostem a zdrojem tepelných ztrát. Zdaleka ne ve všech případech však tyto tepelné mosty musí být tak významné, aby zásadně ohrozily výslednou energetickou bilanci domu jako celku.

Na obr.1 je znázorněna vizualizace pasivního domu s konzolově předsazenou střešní konstrukcí se zavěšenými železobetonovými atikami. Průnik nosné konstrukce s přerušeným tepelným mostem je umístěn do oblasti geometrické tepelné vazby ve styku stěna strop, kdy při přesném výpočtu tepelných ztrát programem CUBE2009 vychází bodový činitel prostupu tepla negativní.

Na obr.2 je znázorněn půdorys rohového okna v obvodové stěně s konzolovým oboustranným překladem umístěným nad střešní desku do oblasti vrstvy tepelné izolace.

Na obr.3 jsou znázorněny příčné řezy tímto překladem v místě okna (řez a-a) a v kotevní oblasti (řez b-b). Při přesném posouzení těchto obou tepelných vazeb programem AREA 2009 vychází lineární činitel prostupu PSÍ rovněž negativní. To znamená, že zeslabením tepelné izolace trámem nedochází ke zvýšení tepelných ztrát, ale pouze k jakémusi „zkonzumování“ rezervy v tepelných ztrátách, kterou obsahuje standartní výpočet tepelných ztrát bez přesného výpočtu geometrických tepelných vazeb. Nutno však upozornit, že k takto příznivým výsledkům nemusí dojít v případě, že trámy budou umístěny více uvnitř půdorysu objektu. Každý detail je nutno vždy individuelně posoudit.

Vhodnou volbou nosného průřezu, jeho minimalizací, správným umístěním tepelněizolační vložky, kterou proniká například jen antikorozní výztuž do okolní přilehlé tepelné izolace, lze tepelné ztráty redukovat v řadě případů na velmi přijatelné hodnoty. Nutno však přiznat, že potíže s vyřešením výše uvedených průniků s minimálními tepelnými ztrátami narůstají s velikostí požadovaných přenášených vnitřních sil a proto ne vždy musí být statik při řešení takovéhoto úkolu úspěšný.

Ošetření tepelných mostů ve výrobnách

Výhoda betonové prefabrikované konstrukce pasivních domů spočívá v tom, že tvarování detailu betonové konstrukce v místě tepelného mostu, osazování a fixování polohy tepelné izolace a speciálních prvků před betonáží je prováděno ve výrobnách, kdy je prvek umístěn zpravidla na vodorovných podložkách. Problematické místo je tak velmi dobře přístupno a k dispozici je kvalifikovaný ,technicky dobře vybavený pracovník. Rovněž tak kontrola správného a přesného vytvarování detailu je snadno proveditelná.

Podmínky pro provedení tvarově náročného detailu jsou ve výrobnách prefabrikátů nesrovnatelně lepší než se pokoušet provádět tyto detaily v monolitické konstrukci přímo na stavbě.

Nezbytná součinnost architekta, specialisty na tepelnou techniku a statika od prvotního návrhu

Při návrhu detailu průniku nosné konstrukce tepelněizolačním pláštěm je nezbytná úzká a trpělivá součinnost statika s projektantem, který výpočtem sleduje energetickou bilanci domu a to zejména v případech, kdy je nutno splnit kriterium pro udělení dotace v rámci programu Zelená úsporám. Statik by měl alespoň orientačně vědět, jakou celkovou sumu tepelných ztrát má k dispozici a podle toho rozhodovat, jaký typ a jakou četnost tepelných mostů si může dovolit. Není pochyb o tom, že přesné stanovení lineárního a bodového činitele prostupu tepla po každém vykonstruování a početním ověření konstrukčního detailu nelze jinak než s pomocí odpovídajícího softwarového vybavení. Ne vždy lze zajistit operativní součinnost statika a specialisty na tepelnou techniku. Ideální stav může nastat, když statik zkumuluje obě profesní činnosti jen do své osoby.

Styk nosných stěn se základovou konstrukcí

Jedním z problematických konstrukčních uzlů, který může být zdrojem nezanedbatelných tepelných ztrát, je styk nosných stěn se základovou konstrukcí. Tento uzel je možno ošetřit některým ze standartních způsobů doporučovaných pro pasivní domy.

Podezdění paty stěn jednou řadou porobetonových tvárnic je sice řešením finančně nejméně nákladným, ale po stanovení odpovídající pevnosti tvárnic a po statickém posouzení tohoto styku, zůstává problém s provlhnutím tvárnic vlivem vzlínání vody. Tato zvýšená vlhkost může zůstat v těchto tvarovkách i po dobu několika let po dokončení stavby. Po tuto dobu může být součinitel tepelné vodivosti těchto tvárnic mnohonásobně větší než hodnoty tepelné vodivosti deklarované výrobcem v suchém stavu.

Známo je i několik výrazně nákladnějších způsobů řešení a to pomocí speciálních tvarovek z pěnoskla nebo z lehčeného betonu v kombinaci s polystyrenem.

Při používání pěnoskla nutno upozornit, že pevnosti v tlaku deklarované výrobcem pěnoskla není možno uvažovat jako skutečnou únosnost tzn. jako výpočtovou pevnost. Výpočtovou pevnost významně ovlivňuje styčná spára s vlastním dílcem a ta hodnotu skutečné pevnosti značně redukuje.

Často je v souvislosti s pasivními domy zmiňován způsob založení na štěrku z pěnoskla a železobetonové základové desce. Není pochyb o tom, že tento způsob založení je po energetické stránce téměř ideální, ale také finančně nejvíce nákladný. Před jeho navržením je potřeba řádně zvážit, jak velkou energetickou úsporu tento způsob založení přinese a jaká bude návratnost takovéto investice. Osobně se domnívám, že tento způsob založení je vhodný pro vícepodlažní objekty, kdy výpočtové únosnosti výše uvedených prvků pro přerušení tepelných mostů z pěnoskla a lehčeného betonu již nevyhovují.

Naše kancelář v současné době připravuje řešení styku se základovou konstrukcí zvláštní tvarovou úpravou paty prefabrikovaného stěnového dílce, které bude schopno minimalizovat tepelné ztráty při nepříliš významném navýšení nákladů na výrobu prefabrikovaných stěnových dílců.