Ekologické zrubové stavby

Dôvodmi nevyhnutného rozvoja ekologickej výstavby je eliminácia až zastavenie celého radu negatívnych vplyvov na životné prostredie stavebnou činnosťou a stavbami v lokálnom, ako aj globálnom rozsahu. Dôležitou úlohou ekologickej výstavby je zníženie produkcie CO2 ako skleníkového plynu.

Zjednodušene možno povedať, že ekologická výstavba je výstavba, ktorou sa vytvárajú zdravé podmienky na život a trvalo udržateľný rozvoj bývania, práce a rekreácie pre človeka budovaním ekostavieb a ekostavebných celkov (ekosídliská, ekopracovné priemyselné celky, ekorekreačné centrá). Realizáciou, prevádzkou, likvidáciou a obnovou ekostavieb a ekocelkov sa zároveň šetrí a neohrozuje životné prostredie.

Ekologická výstavba vyžaduje praktické ekologické myslenie (užívateľa/stavebníka, architekta/projektanta, realizátora/dodávateľa stavby, stavebného dozoru) a dôkladne navrhnutú vykonávaciu stavebnotechnologickú prípravu (dokumentáciu), ako aj praktické dodržanie ekologických zásad a kritérií pri realizovaní, užívaní a údržbe, likvidácii a obnove produktu ekologickej výstavby (ekostavby, ekostavebného celku).

Prístup a princípy ekologickej výstavby
Ekologicky stavať znamená uvážlivo riešiť miesto stavby, koncepciu stavby, tvar budovy a jej polohu, stavebné materiály, dispozičné priestorové riešenie a vnútornú funkčnú usporiadanosť, technické vybavenie domu a domácnosti vhodnými systémami so začlenením vegetácie a to všetko s ohľadom na ochranu životného prostredia a úspory energie. [1]

Ekologická výstavba zahŕňa aj vhodnú ekotechnológiu výroby a montáže ekostavby, dosiahnutie požadovanej životnosti stavebného diela, spoľahlivosť funkčnosti stavebného diela, ekospôsoby úplnej alebo čiastočnej likvidácie ekostavby (ekostavebných celkov), možnosti opätovného obnovenia novou ekovýstavbou.

Investičná dostupnosť a návratnosť
Samozrejme, v celom zámere a procese ekologickej výstavby (od riešenia ekostavby cez zrealizovanie, likvidáciu až po znovuobnovu) sú dôležité investície (disponibilná a možná výška) a možnosti nákladových úspor (významnou možnosťou zníženia nákladov je svojpomocné zvládnutie časti stavebných prác v príprave výstavby, v jej priebehu a dokončení). Je nutné zostaviť reálny rozpočet zámeru ekologickej výstavby, úpravu nákladov na zámer hľadať a riešiť na vhodných miestach, respektíve uplatniť nákladové vyvažovanie.

Úpravou rozpočtu (vyváženie možných častí zámeru, zníženie nákladov zakomponovaním svojpomocných prác, nutné zníženie nákladov, napríklad úpravou veľkosti ekodomu a podobne) sa však nemá znížiť kvalita cieľov ekovýstavby – zrealizovanie zdravej ekostavby pre človeka so šetrením a ne­ohrozovaním životného prostredia. Koneč­nú plánovanú výšku investícií treba správnym spôsobom zhodnotiť v súvislosti s kvalitatívnymi výstupmi navrhnutej ekovýstavby (priama návratnosť pre vlastníka-užívateľa, nepriama návratnosť pre potomkov z dôvodu šetrenia a neohrozenia životného prostredia, nenávratnosť investície jednej časti riešenia, napríklad použitie čistých prírodných izolácií uprednostnené pre významný dôvod, akým je zdravá klíma pre človeka, vyvážená inou návratnou časťou riešenia, napríklad úspora nákladov na vykurovanie získavaním slnečnej energie a podobne).

Realizácia ekologickej výstavby nie je v porovnaní s bežnou výstavbou finančne nedostupná, ako by sa mohlo na prvý pohľad zdať. Možno však povedať, že ani bežná výstavba na kľúč, doplnená svojpomocnou prácou, nie je lacnou záležitosťou. Vždy sa však dajú nájsť vhodné možnosti šetrenia. V niektorých prípadoch netreba náklady na realizáciu bežného domu ani navyšovať, aby dosiahol úroveň ekodomu. Stačí vykonať zmeny v nadväznosti na prístup a kritériá ekologickej výstavby.

Ekodom

Ekodom (ekostavebný celok) možno charakterizovať ako stavbu, ktorá je komplexne realizovaným produktom podľa zásad a princípov ekologickej výstavby (ekologickej architektúry). Vytvára zdravé vnútorné a vonkajšie podmienky na bývanie, prácu a rekreáciu človeka a zároveň maximálne šetrí a neohrozuje životné prostre­die – architektonickým návrhom, použitý­mi neškodnými nízkoenergetickými surovinami a materiálmi, neškodnou technológiou, osadením do prírodného prostredia (terénu, krajiny, so zladením s danou rozmanitosťou a vzťahmi vegetácie a živočíchov miesta stavby), prevádzkou (úspora energie), údržbou, likvidáciou a možnosťami ďalšej priamej obnovy (zanechaná nekontaminovaná pôda, voda, rozmanitosť vegetácie a živočíšstva, použiteľné materiá­ly, úpravy terénu a povrchu atď.).

Obr. 2  Rekreačný zrubový dom – pohľad z južnej strany

Materiály a tepelno-stavebné koncepcie
Ekodomy z hľadiska pôvodu prevažujúcich použitých materiálov možno rozdeliť na:

• ekodomy z prírodných materiálov a na báze prírodných materiálov – drevo, hlina, slama, drevotrieskové a drevovláknité dosky, ovčia vlna, konope a podobne,
• ekodomy z rôznych súčasných odpadov z materiálov umelého pôvodu.

Ekodomy z hľadiska tepelno-stavebných koncepcií, teda uplatnenia zásadných princípov na dosiahnutie čo najnižšej spotreby energie na vykurovanie, možno rozdeliť na:

• nízkoenergetické a pasívne domy (vyznačujú sa nízkou potrebou energie na vykurovanie, a to vďaka výbornej tepelnej ochrane obalových konštrukcií, vy­užívaniu rekuperácie tepla a podobne);
• solárne domy, ktoré sa spájajú s troma pojmami: pasívny solárny systém (pasívne zachytávanie solárnej energie bez dodatočných technológií), aktívny solárny systém (na získaní tepelnej energie zo slnka sa podieľajú technické zariadenia) a hybridný solárny systém (uplatňuje sa tak pasívne, ako aj aktívne získavanie tepla zo slnečnej energie);
• domy s transparentnou tepelnou izoláciou (transparentné izolácie znižujú tepelné straty a tepelnými ziskami prispievajú k zníženiu spotreby tepelnej energie budovy),
• domy kryté v zemi (severná, prípadne východná a západná strana domu je krytá zemou, vďaka čomu dochádza k úsporám energie na vykurovanie).

Obr. 3  Izolovanie podlahy stropu na 1. NP izoláciami na prírodnej báze

Ekologické materiály
Na výstavbu ekodomov sú vhodné tradičné prírodné materiály a materiály na prírodnej báze. K základným prírodným (tradičným) materiálom patrí drevo, hlina, prírodný kameň, vápno, piesok, štrk, slama, trstina, konope, ľan, vlna a podobne. Použitím prírodných materiálov možno realizovať celý dom (základy, steny, podlahy, stropy a strechu).

Materiály rastlinného a živočíšneho pôvodu neustále „dorastajú“, obnovujú sa (drevo, konope, vlna…), sú recyklovateľné, využiteľné na získanie tepelnej energie. Ak sa zachová ich prírodná čistá hodnota, môžu sa stať energetickou súčasťou prírodných živých ekosystémov.

Ekologické hodnotenie stavebných materiálov zohľadňuje proces získavania a ťažby surovín, výroby a prepravy, výstavby, užívania, búrania, recyklácie, respektíve zhodnocovania alebo odstraňovania. V súčasnosti priemyselná výroba ponúka ekologické materiály a výrobky, z ktorých nie všetky spĺňajú predpoklady na zdravotnú neškodnosť.

Prírodné materiály a materiály na prírodnej báze sa vyznačujú zvyčajne viacerými ekologicko-stavebnými vlastnosťami, ako sú zdravotná neškodnosť pre človeka a prírodu, vhodné mechanické, tepelnoizolačné, estetické a iné vlastnosti. Významnou ekologickou vlastnosťou prírodných materiálov je záporná bilancia produkcie CO₂ (napríklad drevo).

Obr. 4  Izolovanie strechy izoláciami na prírodnej báze

Drevo

Drevo predstavuje pre stavebníctvo najvý­znamnejší rastlinný materiál s najvšestrannejším použitím. Zo žiadneho iného stavebného materiálu nemožno postaviť dom od podlahy až po krytinu. Stavebnofyzikálne a ekologické vlastnosti dreva sú takéto:

• dobrý účinok na vnútornú klímu, príjemná vôňa, regulovanie vlhkosti, zvýšenie pocitu tepla a poskytnutie teplých povrchov v interiéri,
• dobré pevnostné vlastnosti (drevo je ľahké a pevné, nie je krehké, je však elastické),
• pevnosť v smere vlákien je porovnateľná s pevnosťou betónu (12 Mpa),
• nízka objemová hmotnosť (významné ihličnaté dreviny majú asi 400 kg/m³),
• nízka hodnota súčiniteľa tepelnej vodivosti λ – ihličnaté dreviny 0,13 W/(m . K), listnaté dreviny 0,20 W/(m . K), z čoho vyplývajú dobré tepelnoizolačné vlastnosti a nepatrné odvádzanie tepla,
• v pomere k nízkej hmotnosti má drevo aj dobrú tepelnoakumulačnú schopnosť,
• odpor proti difúzii vodnej pary je relatívne vysoký, na zmenu vlhkosti reaguje drevená stena pomaly, ale dlhodobo s vyrovnávajúcim účinkom,
• vzhľadom na svoj povrch má vysoké hygroskopické a absorpčné parametre,
• svojou štruktúrou, farebnosťou a vôňou pôsobí veľmi pozitívne na pohodu človeka a vytvára príjemnú atmosféru,
• je recyklovateľné, pričom neošetrené drevo možno bez problémov opätovne použiť vo výstavbe alebo ako palivo (zdroj energie),
• malá energetická náročnosť pri ťažbe a spracovaní masívneho dreva,
• rast stromov v globálnom ponímaní plní dôležité regulačné účinky – produkcia kyslíka, prijímanie oxidu uhličitého, zvyšo­vanie vlhkosti vzduchu, filtrácia vzduchu,
• nemení prirodzené elektrické a magnetické polia,
• masívne drevo je jedným z najzdravších stavebných materiálov.

Drevovláknité dosky

Drevovláknité mäkké dosky sa vyrábajú z dreva priemyselným spôsobom. Za ekolo­gickejšiu možno považovať výrobu mokrým spôsobom s použitím škrobového lepidla. Využívajú sa najmä ako tepelná a zvuková izolácia do všetkých konštrukcií stavby.

Drevovláknité mäkké dosky sa vyznačujú ekostavebnými vlastnosťami ako sú: prírodný materiál bez škodlivých aditív a lepidiel, nepôsobia škodlivo ani dráždivo na ľudský organizmus, majú výborné tepelno-zvukové izolačné vlastnosti, difúzne vlastnosti, schopnosť regulácie a redistribúcie vlhkosti, akumulačná schopnosť, úplná recyklovateľnosť (znovupoužitie, spaľovanie, kompostovanie). Z hadiska technických vlast­ností sa vyznačujú ľahkou spracovateľnosťou, majú dostatočnú pevnosť na aplikáciu omietkových systémov a pri modifikovaných doskách môžu nahradiť poistnú hydroizoláciu.

Drevovláknitá mäkká doska pri správnom zabudovaní prispieva k prirodzenej a zdravej vnútornej klíme. Tvorí výbornú kombináciu s drevom.

Obr. 5  Izolovanie stien na 2. NP izoláciami na prírodnej báze	Obr. 6  Použitie ekoizolácie medzi krokvy, izolá­cia stropu na 2. NP materiálmi na prírodnej báze

Konope
Technické konope sa používa ako izolácia s výhodnými ekostavebnými vlastnosťami, medzi ktoré patria výborné tepelnoizolačné vlastnosti, difúzna priepustnosť, schopnosť redistribúcie vlhkosti, dobré akustické vlast­nosti, pružnosť, neklesavosť. Konope je ľah­ké, zdraviu neškodné pri spracovaní a manipulácii, odolné proti plesniam a škodcom.

Pri správnom zabudovaní prispieva k prirodzenej a zdravej vnútornej klíme a je ekologicky neškodné. Tvorí vhodnú kombináciu s drevom.

Ovčia vlna
Ovčia vlna je biologická obnoviteľná surovina, má dobré tepelnoizolačné vlastnosti, je difúzne priepustná, reguluje vlhkosť, vyžaduje malú energiu na spracovanie, nedráždi oči ani pokožku, dokáže neutralizovať škod­livé látky a nežiaduce pachy. Nevyhnutná je jej impregnácia proti napadnutiu moľami.

Ovčia vlna sa využíva ako tepelnoizolačný materiál do podláh, stien, stropov a striech, na utesňovanie škár, a to najmä v zrubových stavebných systémoch.

Slama

Použitie slamy sa zo slovenského stavebníctva takmer úplne vytratilo. V minulosti sa využívala ako krytina striech (slamené strechy) alebo sa pridávala do nepálených hlinených tehál. Slama sa nepoužívala ako hlavný nosný konštrukčný materiál ani ako tepelná izolácia.

Slama sa u nás opätovne uplatňuje len v ostatnom období. Uplatnenie nachádza v podobe tepelnej izolácie obvodových stien, zateplených z vonkajšej strany, taktiež ako krytina striech. Známe je aj uplatnenie slamy ako materiálu na opláštenie drevenej nosnej konštrukcie a tiež ako hlavného nosného systému stavby. Vo väčšej miere sa využíva skôr v zahraničí.

Prednosťou konštrukcie zo slamy je jej nízka hmotnosť nevyžadujúca budovanie rozmerných základov, menšie náklady na obstaranie materiálov a výrazné šetrenie energiou pri spracovaní slamy v porovnaní napríklad s energetickou náročnosťou na výrobu pálených tehál. Izolácia zo slamy má výborné tepelnoizolačné vlastnosti, nízky súčiniteľ prechodu tepla U daný štruktúrou blokov. Počas výstavby nesmie slamená stavba zmoknúť, aby nedošlo k vzniku problémov s plesňami a s mikroorganizmami. Na zvýšenie odolnosti je vhodné použiť úpravu vápnom.

Slamené stavby so zodpovedným vyhotovením spĺňajú rovnaké statické a požiarnobezpečnostné požiadavky ako bežné stavby.

Papier
Na stavebnom trhu sú v súčasnosti dostupné aj stavebné izolácie na báze papiera, schopné nahradiť v určitých prípadoch pôvodné izolácie na báze asfaltu a plastov. Vyrábajú sa vo forme vetrových zábran, podstrešných difúznych pásov, parobrzdy, parotesnej zábrany, krycieho alebo izolačného papiera.

Ekodomy

Drevostavby svojou podstatou – použitím dreva a materiálov na báze dreva na nosný systém objektu, vytvárajú určitý zá­klad na zrealizovanie stavby s kvalitatívnou úrovňou ekodomu, respektíve komplexnej ekologickej výstavby (ekodom s ekohospodárstvom prevádzky a ekoprostredím). Na zhotovenie drevostavby ako ekodomu je nevyhnutné použiť materiály na prírodnej báze (prírodný kameň, štrk, piesok, izolácie na báze dreva a celulózy, ochranné látky na prírodnej báze a podobne).

Drevostavby sa uplatňujú predovšetkým v individuálnej bytovej výstavbe, ale realizujú sa aj drevostavby určené na prácu, rekreáciu a podnikanie. Na ich výstavbu sa uplatňujú viaceré drevené stavebné systémy, ako sú panelový, zrubový, stĺpikový, skeleto­vý, na báze drevených blokov a podobne.

Zrubové stavebné systémy (priemyselné, remeselné, zo suchého alebo z mokrého dreva) majú v porovnaní s ostatnými najväčší podiel použitého dreva v stavbe, čo tvorí solídny základ na zrealizovanie objektu ako ekodomu. Z dôvodu celkovej cenovej dostupnosti stavebného diela je niekedy nutné obmedzené použitie ekomateriálov na umelej báze.

Obr. 7  Pohľad na zrub s nátermi na prírodnej báze	Obr. 8  Pohľad na schody a pavlače s nátermi na prírodnej báze

Realizácia ekodomu – zrubový systém

Tradičné zrubové systémy sa vyznačujú dominantnou zrubovou konštrukciou obvodových a priečkových nosných stien, nadväzujúcou na priznaný trámový strop interiéru a exteriéru. Konštrukcia trámového stropu nadväzuje na konštrukciu krovu priznanú v exteriéri a podľa požiadaviek v interiéri. Zrubový systém sa zvonka nezatepľuje – priznáva sa hodnotná, architektonicky pôsobivá a príťažlivá zrubová konštrukcia, daná krásou dreva, dimenziami, konštrukčným návrhom, vyhotovením konštrukcie a remeselným opracovaním dreva. Škáry na zrubových stenách a tesárske spoje (rohy obvodových stien, obvodové steny a priečky, steny a strop a podobne) sa utesňujú rôznym spôsobom. Tesnenie jednoplášťovej zrubovej obvodovej steny je detailné, neuplatňuje sa celoplošná aplikácia tepelnej izolácie. Zrubová obvodová stena s primurovkou sa zatepľuje a chráni proti vlhkosti.

V prípade obytnej stavby, pri ktorej sa použijú jednoplášťové zrubové steny na prízemí (1. NP), treba z dôvodu zníženia tepelných strát a splnenia energetických požiadaviek stanovených platnou legislatívou a normatívnymi predpismi riešiť tepelnú ochranu ostatných konštrukcií – podlaha 1. NP, obvodové steny 2. NP, strop 2. NP (podkrovie), strecha – a zvážiť kvalitu okien a dverí. Okrem tepelnej ochrany treba riešiť aj akustické vlastnosti jednotlivých konštrukcií (steny, priečky, stropy).

Príklad realizácie zrubového systému rekreačného domu s celoročným využitím je na obr. 1 až 8. Investor sa na základe odporúčania výrobcu stavebných materiálov rozhodol použiť tepelno-akustické materiá­ly na prírodnej báze – drevovláknitú mäkkú dosku a konope a na zateplenie strechy tepelnoizolačný ekomateriál, ktorý sa ukladal medzi krokvy. Medzi ďalšie použité materiá­ly na prírodnej báze patrí aj parobrzda a ná­terové látky, použité v exteriéri a interiéri.

V súvislosti s použitými materiálmi investičné náklady vzrástli, ale vysokou protihodnotou investícií je vytvorenie zdravej interiérovej a exteriérovej klímy. Drevu sa aplikovanými nátermi ponechala možnosť dýchať, teda regulovať vlhkosť a filtrovať vzduch (eliminovať škodliviny). Konope a drevovláknitá doska sa aplikovali tak, aby sa podieľali na oboch uvedených procesoch ako drevo. Výsledkom je príjemný vzduch v interiéri. Hrúbka izolácií a tesnenie stavby je také, že celý dom aj pri drsnejších podmienkach možno vykúriť malou sálavou kachľovou pecou, ktorá sa nachádza v strede domu.

Povrchy stien, ako aj podláh sú drevené. Z tohto dôvodu nie je nutné vykurovať priestor na vyššiu teplotu, ktorou by sa dosiahla tepelná pohoda sediacej osoby pri stene alebo stojacej na drevenej podlahe.

Použité materiály prevažne na prírodnej báze (drevo, drevovláknitá mäkká doska, konope atď.) sa hodnotia ako materiály so zápornou bilanciou CO₂ (nežiaduci skleníkový plyn), pretože pri ich spracovaní, zabudovaní a likvidácii sa vyprodukuje oveľa menšie množstvo CO₂, ako dokážu počas svojho rastu naviazať do svojej štruktúry a pritom ešte vyprodukovať veľké množstvo kyslíka. Z hľadiska použitých materiálov vyhovuje zrubový rekreačný dom požiadavkám kladeným na ekodom. Ide teda vzhľadom na štandardné požiadavky STN 730540-2: 2002 (Tepelnotechnické vlastnosti stavebných konštrukcií a budov. Tepelná ochrana budov. Časť 2: Funkčné požiadavky) o energeticky úspornú budovu (ohľaduplnú k životnému prostrediu).

Vlastnosti zrealizovaného zrubového rekreačného domu z hľadiska kritérií ekologickej výstavby: vylúčenie ohrozenia zdravia človeka a znečistenia životného prostredia: použité zdraviu neškodné materiály na prírodnej báze (znovupoužiteľné, recyklovateľné), použitá čistička odpadovej vody; spotreba surovín na výstavbu: obnoviteľné suroviny, malá energetická náročnosť pri ich získavaní, životnosť stavby 80 a viac rokov; cieľavedomý výber stavebných materiálov: použité materiály s malou ener­getickou spotrebou a malým zaťažením životného prostredia pri ich spracovaní (sušenie prirodzeným spôsobom a podobne), preprave a výstavbe (ľahký autožeriav a ručne), drevo so životnosťou 800 rokov v suchom stave; využívanie, prevádzka a údržba budovy: dobrá tepelná ochrana a s tým súvisiace nižšie tepelné straty, používanie dreva na vykurovanie, použitá pálená krytina, pre ktorú je charakteristická vyššia životnosť v porovnaní s dreveným šindľom a podobne; šetrný prístup ku krajine a ochrana prírodného ekosystému: využitý pôvodný terén bez výrubu stromov a úpravy vegetácie okolia, bez vybudo­vania spevnených plôch, v okolí zrubu sa nachádza len spevnený povrch.

Záver
Aby sa naše životné prostredie neustále nenarušovalo a rapídne neničilo vplyvom procesu stavebného priemyslu, vplyvom spotreby energie a nesprávnym hospodárstvom (užívaním) budov a aby zároveň rozvoj života človeka bol trvalo udržateľný spolu so zachovávaním kvality prírody (čistoty zložiek – vody, pôdy, ovzdušia, rozmanitosti a rovnováhy fungujúcich vzťahov živých zložiek rastlinstva a živočíšstva, priestorového rozsahu a podobne), treba pri výstavbe budov a ich komplexnej prevádzke zohľadňovať a napĺňať ekologické požiadavky (ciele), prístup a princípy.

K ekologickej výstavbe patrí používanie ekologických materiálov, ekologických technológií výroby a montáže a dôležité ekologické myslenie.

TEXT: Ing. Stanislav Jochim, PhD. Ing. Miroslav Bubniak
OBRÁZKY a FOTO: autori článku

Ing. Stanislav Jochim, PhD., pôsobí na oddelení drevených stavebných konštrukcií Technickej univerzity vo Zvolene.

Ing. Miroslav Bubniak je konateľom spoločnosti ARBOREA eng., s. r. o.

Recenzoval prof. Ing. Jozef Štefko, CSc., ktorý pôsobí na Katedre nábytku a drevárskych výrobkov Technickej univerzity vo Zvolene.

Literatúra
1. Bauer-Böckler, H. P.: Ekologická výstavba. Bratislava: Ikar, 2000.
2. Jochim, S.: Obvodové steny na báze dreva, úspora energie, ekológia. Dizertačná práca. TU vo Zvolene, 2003.
3. Nagy, E.: Manuál ekologickej výstavby. Košice: Permakultúra (CS), 1999.
4. Nagy, E.: Nízkoenergetický ekologický dom. Bratislava: JAGA GROUP, 2002.
5. Štefko, J. a kol.: Moderné drevostavby. Bratislava: ANTAR, 2010.
6. www.ekodomy.sk

Článok bol uverejnený v časopise Stavebné materiály.