Drevostavby s difúzne otvorenými konštrukciami

Klienti dnes od stavebných firiem požadujú predovšetkým rýchlu a nenáročnú realizáciu stavieb a vzhľadom na nedostatok kvalitných pracovných síl aj čo najnižšiu prácnosť výstavby. Drevostavby spĺňajú tieto požiadavky omnoho lepšie ako murované stavby, no na druhej strane si vyžadujú omnoho starostlivejší prístup. Mnohých investorov oslovujú drevostavby s difúzne otvorenou konštrukciou, ktorá ponúka mnoho výhod – napríklad rýchlu realizáciu stavby a jej finančne menej náročnú prevádzku.

Životnosť drevostavby je dnes porovnateľná s murovanou stavbou a jej úpravy či rekonštrukcie sú ľahšie, rýchlejšie a ekologickejšie, a to aj pri opravách po živelných pohromách. Mesačné úspory energií na vykurovanie aj na teplú vodu v drevených nízkoenergetických domoch sa oproti klasickým stavbám pohybujú rádovo v niekoľkých desiatkach eur.

Fyzikálnym princípom, ktorý difúzne otvorené konštrukcie využívajú, je kondukcia – prechod plynov mechanizmom molekulárneho prenosu. Fyzikálne prebieha len pri zmesiach plynov, v stavebníctve najčastejšie medzi suchým vzduchom a vodnou parou. Práve preto odpadá aplikácia parozábrany či parobrzdy, ktorú si súčasné konštrukcie obvodových plášťov vyžadujú. Tieto konštrukcie teda idú proti systému dokonalého utesnenia a zabezpečujú riadenú cirkuláciu vzduchu. Pri difúzne otvorenej a uzavretej konštrukcii je žiaduce, aby paropriepustnosť materiálov v konštrukcii smerom von stúpala; pri difúzne otvorenej je krivka stúpania plynulejšia. Okrem toho hodnoty tepelného toku konštrukcií pri drevostavbách bývajú výrazne nižšie ako v prípade stavieb tehlových, samozrejme, závisí to od hrúbky a typu izolácie.

Aké sú hlavné výhody použitia difúzne otvorených konštrukcií?

• Pohyb plynov v konštrukcii nevyhovuje plesniam, hubám a rôznym mikroorganizmom a zlepšuje kvalitu vnútorného ovzdušia v budovách (zabraňuje koncentrácii chemických látok, ktoré unikajú z predmetov a chemických prostriedkov používaných pri prevádzke domácností).
• V zimnom období dochádza k vysušovaniu konštrukcie.
• Zlepšujú sa úžitkové vlastnosti plášťových konštrukcií.
• Zabezpečuje sa tepelná stabilita interiérov.
• Vyrovnáva sa vlhkosť (tzv. zimné vysušovanie stavby).
• Zabezpečujú sa dobré zvukovoizolačné vlastnosti stavieb.

Patentovaná skladba
Pri týchto konštrukciách je dnes rozšírené použitie sadrovláknitých dosiek, existujú však aj ďalšie varianty skladieb, napríklad tzv. skladba Diffuwall, založená na drevovláknitých materiáloch. Využité konštrukčno-izolačné dosky z drevených vláken sú dostatočne difúzne otvorené a odolné proti mechanickému poškodeniu, a pritom majú dobré tepelnoizolačné vlastnosti.

Vďaka použitiu drevovláknitých dosiek, ktoré majú vysokú tepelnoakumulačnú schopnosť, nedochádza k letnému prehrievaniu objektov. Odstraňuje sa tak jedna z mála nevýhod drevostavieb – ich malá tepelná stabilita (najmä so zreteľom na letné obdobie). Fázový posun teplotného kmitu dosahuje hodnotu 7 až 13 hodín. Oproti sadrovláknitým doskám je výhodou drevovláknitých dosiek aj výrazne nižšia prašnosť pri manipulácii s nimi, predovšetkým pri ich rezaní.

Skladba konštrukcie, ktorú odporúča firma Fermacell – XellaSkladba konštrukcie, ktorú odporúča firma Fermacell – Xella

Slamové dosky s lepenkou
Relatívne novým výrobkom použiteľným na difúzne otvorenú skladbu drevostavieb sú ekopanely. Základným výrobným materiálom je len čistá obilná slama, ktorá sa obojstranne povrchovo oblepuje recyklovanou lepenkou. Použité lepidlo vyhovuje hygienickým normám a používa sa len v malej vrstve. Ekopanely sú úplne recyklovateľné a ich výrobca zdarma odoberá odpad z montáže (napr. odrezky) na opätovné použitie. Súčiniteľ prechodu tepla pri ekopaneloch je U = 1,04 – 1,39 W/(m² . K) podľa polohy konštrukcie, obdobia a tepelného toku; koeficient difúzneho odporu µ = 13,1; súčiniteľ tepelnej vodivosti λ = 0,102 W/(m . K), R = 0,5882 m² . K/W. Požiarna odolnosť je oproti sadrovláknitým doskám trochu nižšia – z vonkajšej strany 30 min (EI 30 D3) a z vnútornej strany 30 min (EW 30 D3), reakcia na oheň je v kategórii E.

Zásadným rozdielom medzi sadrokartónovou priečkou a priečkou z ekopanelov je mechanická odolnosť. Odolnosť ekopanelov proti poškodeniu či prerazeniu je podstatne vyššia. Na prerazenie sadrokartónu stačí minimálna sila, naproti tomu slamové dosky odolávajú podstatne vyššej prieraznej sile. Vďaka veľmi zhustenému slamenému jadru má ekopanel dobrú akumulačnú schopnosť. Ako priečky sú tieto slamové dosky samonosné, ich plošná hmotnosť je 19 až 23 kg/m². V prípade obvodových stien však treba návrh konštrukcie prispôsobiť veľkosti dosiek.

Výrobca ponúka podľa vlastného návrhu nielen spojovacie materiály, ktoré umožňujú jednoduchý a rýchly spôsob montáže, ale aj špeciálnu vykružovaciu pílu, ktorou možno vyrezať otvory na škatuľky elektroinštalácie. Rezané hrany sa upravujú samolepiacou lepenkou, ktorú tiež dodáva výrobca. Ak sa použijú ako fasádne panely, nesmú sa štukovať vápenno-cementovou štukou, ale priedušnými silikátovými omietkami. Pri úprave vonkajšej steny výrobca odporúča celý podklad plošne armovať sklotextilnou armovacou tkaninou vloženou do flexibilného lepidla. Minimálna hrúbka armovacej vrstvy je 3 mm.

1 – ekopanel, 2 – nanesená PUR pena, 3 – stena, strop alebo podlaha, 4 – hranol zvislej, šikmej alebo vodorovnej konštrukcie, 5 – lata, 6 – doska s hrúbkou 2,5 cm, 7 – pílový kotúč, 8 – vykružovací vrták, 9 – samolepiaca páska, 10 – rozperka na skrutku do dreva 4 × 50 mm, 11 – skrutka do dreva 4 × 50 mm, 12 – skrutka do dreva 4 × 100 mm, 13 – nitovacia podložka 8,4 × 24 mm, 14 – stenová spona, 15 – typ a množstvo použitého spojovacieho materiálu pre daný detail, 16 – typ a množstvo použitého spojovacieho materiálu na m2, 17 – vzdialenosť rozmiestnenia spojovacieho materiálu od okraja, 18 – vzdialenosť rozmiestnenia spojovacieho materiálu, 19 – typ rozmiestňovaného spojovacieho materiálu, 20 – detail úpravy spony: sponu je vhodné najskôr ukotviť a až potom ohýbať do požadovaného tvaru.

[1] Ekopanely sa vyrábajú vo dvoch šírkach – 800 a 1 200 mm,
[2] Detail zúženia na pozdĺžnych hranách,
[3] Detail stenovej spony

Varianty izolácie
Najvhodnejším konštrukčno-izolačným ekologickým materiálom pre difúzne otvorené drevené konštrukcie sú drevovláknité dosky. Sú difúzne otvorené, majú potrebnú mechanickú tuhosť, vhodné tepelnotechnické vlastnosti, dostatočnú plošnú hmotnosť a vyššiu vzduchovú nepriezvučnosť. Ak sa investor rozhodne pre difúzne otvorenú skladbu Diffuwall, ktorá je chránená patentom, musí rešpektovať skladbu s použitím tepelnej izolácie z drevených vláken a ovčej vlny. Ovčia vlna, na rozdiel od iných bežne používaných tepelnoizolačných materiálov, dokáže viazať značné množstvo vody (až 35 % vlastnej hmotnosti) s minimálnym vplyvom na svoje tepelnoizolačné schopnosti. Pohltenú vlhkosť potom uvoľňuje v závislosti od aktuálnej vlhkosti interiéru, a tak stabilizuje vlhkostnú klímu. Na svoj povrch viaže niektoré škodlivé látky z ovzdušia, napríklad formaldehyd, organické riedidlá a ozón. Vlákno je ošetrené zdravotne neškodnými prísadami, ktoré zabezpečujú odolnosť proti hmyzu, moľom a plesniam a súčasne zvyšujú jeho požiarnu odolnosť. Objemová hmotnosť rohože je 12,5 kg/m³, existujú aj varianty s hodnotami do 21 kg/m³.

Ďalším pomaly sa rozširujúcim izolačným materiálom na použitie v difúzne otvorenej skladbe je prírodné technické konope ošetrené fosforečnanom amónnym. Konopné izolácie sú pružné a veľmi ľahko sa stlačia, preto ich možno vložiť aj do úzkych dutín. Stavebníkom sa s nimi veľmi ľahko manipuluje, na rezanie stačí špeciálny nôž či elektrická píla. Pri inštalácii netreba dodržiavať prísne bezpečnostné predpisy alebo chrániť sa pomôckami ako v prípade minerálnej vlny. Pri výmene minerálnej vlny je vzhľadom na jej zloženie nevyhnutný zvláštny spôsob likvidácie, čo pre investora predstavuje po rokoch ďalšie náklady. Pri konopnej izolácii a pri ovčej vlne tieto náklady odpadávajú.

Nevýhodou sú, samozrejme, vyššie nadobúdacie náklady; v prípade navrhovania väčšieho množstva katalógových domov možno však dosiahnuť úspory. Nezanedbateľným variantom izolácie s ekologicky priaznivými parametrami, ktorá má nižšiu navĺhavosť ako drevo, je celulózová izolácia. Existuje napríklad izolácia z recyklovaného papiera v drobných guľôčkach, ktorá sa skladá z 85 % celulózy a z 15 % nenavĺhajúcich ohňovzdorných materiálov. Zafúkava sa špeciálne skonštruovanými fukármi. Aplikačné zariadenie usporadúva vlákna tak, že sa materiál rozkladá rovnomerne. Priestor, v ktorom sa predpokladá izolovanie, vypĺňa tento materiál efektívne celý. Dostáva sa aj do najužších škár a otvorov, lebo vlákna sa rozptyľujú vzdušným prúdením a chvením aj do priestorov, kam by sa iné typy izolácií nemali šancu dostať.

Táto vlastnosť zabraňuje vzniku tepelných mostov, a tým aj kondenzácii vodných pár a následnému poškodzovaniu konštrukcie stavby. Podľa skúšok má hodnotu koeficientu tepelnej vodivosti L_n= 0,039 W/(m . K). Zlúčeniny bóru, ktoré zabraňujú horeniu tejto izolácie, predstavujú súčasne veľmi účinnú ochranu proti hnitiu. Nepríjemná chuť, spôsobená zlúčeninami bóru, odpudzuje hlodavce a iné drobné škodce. Fúkaná izolácia je vhodná aj na aplikáciu na stropy viacpodlažných budov, kde súčasne pôsobí ako požiarna a akustická izolácia.

Na čo si treba dať pozor
Aké sú nevýhody difúzne otvorených skladieb? Podľa niektorých odborníkov prakticky žiadne, ak sa skutočne striktne dodrží projektová dokumentácia a presný postup prác. Napriek tomu existujú faktory, ktoré pri realizácii drevostavieb tohto typu predstavujú riziko. Je to predovšetkým malá informovanosť klientov, ktorí sa domnievajú, že ako dokumentácia stačí niekoľko obrázkov. Ďalej ide o malé skúsenosti projektantov s nárokmi, ktoré sa na tieto konštrukcie pri navrhovaní kladú, ale aj o nedostatočnú skúsenosť realizačných firiem a používanie nevhodných metód a materiálov.

Pri realizácii difúzne otvorených konštrukcií treba preto na minimalizáciu uvedených nevýhod dodržiavať tieto základné pravidlá:

• konštrukcie musia byť smerom von difúzne otvorené,
• vyplatí sa spolupráca so špecialistami a odborníkmi v odbore stavebnej fyziky,
• treba využiť vhodný softvér,
• dôležitá je správna skladba vnútorného a vonkajšieho plášťa.

Častými nedostatkami pri návrhu a realizácii sú nízky tepelný odpor a montážne chyby. Z interiérovej strany je nutné použiť dosku s vysokým faktorom difúzneho odporu, ktorá plní funkciu parobrzdy napr. OSB – drevoštiepkové dosky. Tepelná izolácia musí mať vysoký faktor difúzneho odporu a vonkajšia nosná doska by mala byť vláknitej štruktúry, aby mala dostatočnú difuzivitu. V dôsledku týchto chýb časom vzniká kondenzačná zóna vo vnútri konštrukcie a postupne degraduje aj drevo, ktoré malo na začiatku prvotriednu kvalitu. Pri navrhovaní je preto veľmi dôležité plánovanie škár a napojení, starostlivé plánovanie detailov, vhodná skladba konštrukcií bez kondenzátu a odvetrávanie konštrukcie.

Pri kontrole realizácie stavby je nanajvýš potrebná koordinácia a spolupráca pri všetkých remeselných postupoch. Pri plánovaní škár, priechodov a napojení platí, že čím menej ich je, tým jednoduchšie možno ustrážiť správnosť ich vyhotovenia. Dôležité je aj dobre naplánovať inštalácie v konštrukciách alebo na ich vedenie využiť predsadenú stenu. Pozornosť si vyžaduje aj plánovanie detailov – napojení jednotlivých konštrukcií a materiálov, priechodov inštalácií, kotviacich prostriedkov a škár.

Iva Nachtmannová
S použitím podkladov firiem FERMACELL-XELLA, STEICO AG, EKOPANELY CZ, s. r. o., WOODPROGRESS, s. r. o., a ENROLL CZ, s. r. o.

Foto: Dano Veselský

Autorka je redaktorkou časopisu ASB – architektura, stavebnictví, byznys

Recenzovala Ing. Michala Sedliaková, ktorá pôsobí ako interná doktorandka na Drevárskej fakulte TU vo Zvolene na Katedre nábytku a drevárskych výrobkov, oddelenie drevených stavebných konštrukcií.

Článok bol uverejnený v časopise ASB.