Vady na kráse staveb při snižování energetických nákladů staveb

Téma přednášky je věnováno problémům, se kterými se lze v praxi setkat při investicích do energetických opatření u staveb. Nemusí být rozhodujícím nedostatkem stavebního díla, ale dokáží pěkně znepříjemnit život. A to jak u novostaveb, tak při rekonstrukcích. Stále platí známé pravidlo –  řetěz je tak pevný, jak je pevný jeho nejslabší článek.
I při snižování energetické náročnosti staveb je třeba respektovat vliv stavební úpravy na změnu „chování“ stavby. Nástup nových či pro někoho neobvyklých technologií s sebou přináší i problémy, které zažité technologie neměly. Při navrhování, vlastní výstavbě i užívání objektu, je nutné předvídat důsledky aplikace i podružných konstrukcí a prvků, případně vedlejších a dodatečně osazovaných technologií. Nespokojit se s konzervativním použitím v běžných situacích osvědčených standardních řešeních při nezohlednění změněných parametrech prostředí. Je nutné vnímat odlišnosti stávající a budoucí expozice. Respektovat i vyvolané vedlejší vlivy a dopady. Ke stavbě přistupovat vždy jako k celku, ne pouze řešit dílčí účel použití. Jen tak se lze vyhnout vzniku závad a poruch.

Příspěvek se zaměřuje na zdánlivě podružné oblastí. Z časových důvodů je vybrán specifický okruh problematiky, vybraný segmentem konkrétních technických problémů. Při jejich řešení se vychází zejména z tohoto legislativního rámce:
– Stavební zákon č. 183/2006 Sb., §156 Požadavky na stavby, § 160 Provádění staveb
– Nová vyhláška O technických požadavcích na stavby č. 268/2009 Sb., §8 Základní požadavky, § 16 Úspory energie, §25 Střechy, §26 Výplně otvorů
– Předchozí vyhláška MMR O obecných technických požadavcích na výstavbu č. 137/1998Sb., a to: § 15 Základní požadavky, § 26 Bezpečnost při provádění a užívání staveb, atd.
– v Praze – vyhláška hl. m. Prahy č. 26/1999 Sb. hl. m. Prahy, o obecných technických požadavcích na výstavbu v hlavním městě Praze, ve znění nařízení hl. m. Prahy č. 7/2001 Sb. HMP, č. 26/2001 Sb. HMP, č. 7/2003 Sb. HMP, č. 23/2004 Sb. HMP a č. 2/2007 Sb. HMP (platnost na území hl. m. Prahy) a to: čl. 36  Střechy
– Nařízení vlády č. 101/2005 Sb. o podrobnějších požadavcích na pracoviště a pracovní prostředí, odst. 3.4.10 a odst. 5.23
– Nařízení vlády č. 362/2005/Sb. O bližších požadavcích na bezpečnost a ochranu zdraví při práci na pracovištích s nebezpečím pádu z výšky nebo do hloubky
– Vyhláška č. 111/1981 Sb. o čištění komínů, § Povinnosti správce objektu a uživatele spotřebičů paliv
– ČSN 73 4201 – komíny a kouřovody – navrhování a projektování
– ČSN 73 0540-2:2007 Tepelná ochrana budov – Část 2: Požadavky; včetně Z1:2005,
– ČSN 73 1901:1999  Navrhování střech – Základní ustanovení
– Zákon č. 406/2000 Sb., o hospodaření energií
– Směrnice 2002/91/ES, o energetické náročnosti budov (EPBD)

Výlezy na střechu a do podstřešních prostor
S rozvojem využití podstřešních prostor a jejich přestavbou na užitná temperovaná podkroví či poslední podlaží se mění expozice výlezů a prostupů stropem či střechou. Dostávají se do pozice na rozhraní prostor s rozdílnými teplotami. Stávají se slabým článkem obálkového pláště nejen z pohledu stavební fyziky – akustiky a tepelné techniky, ale i zabezpečení provozu a údržby. Při zjednodušení mají podobnou roli, jako ostatní výplně otvorů mezi interiérem a exteriérem.
Výlezy a prostupy na střechu, ať již plochou či šikmou, jsou standardní a běžnou záležitostí všech staveb. Z pohledu běžné praxe a užívání jde o banální, v průběhu roku pouze občas frekventované, konstrukce. Proto jde ze strany zainteresované odborné i laické veřejnosti podceňovanou a zanedbávanou částí stavby. Mnohdy nejsou dodržovány ani průlezné parametry těchto otvorů, kdy pro výlezy na střechu je nutné jako zcela minimální respektovat světlý rozměr 600/600mm, u průlezů stropem je tento otvor světlosti min. 700/700 mm. Tyto rozměry je skutečně nutné brát jako zcela minimální. Skutečný profil lze doporučit větší. Plošně nejde zase tak o nepodstatnou část stavby. Při posuzování teplotního namáhání se zapomíná na skutečnost, že rozložení teploty a vlhkosti není v místnosti rovnoměrné. Prostupy stropem u temperovaných prostor jsou situovány v místech s vyšší teplotou i vlhkostí než je v průměru v dotčeném prostoru předpokládána i normovými hodnotami.
Tato skutečnost a požadavky na stavebně fyzikální vlastnosti těchto prvků jak ze strany výrobců, kteří nenabízejí z tohoto pohledu plnohodnotný sortiment výrobků, tak i odborný konzervatismus, podcenění problematiky i od zhotovitelů a projektantů. V praxi dochází k použití běžných typových výrobků.
Výsledkem je:
– Problematická údržba střechy a navazujících konstrukcí
– Ztráta komfortu z pohledu uživatele, opraváře
– Tepelný i akustický most
– Výskyt kondenzátu s doprovodnými problémy degradací
– tepelněizolačních parametrů stékajícím kondenzátem
– materiálů, prvků a konstrukcí vlhkostí
– hygienických vlastností části stavby, biokoroze apod.
Možnosti eliminace problémů
– technickým řešením prostupů
– aplikace výlezů a prostupů na střechu a do podstřeší se zvýšenými tepelně izolačními parametry, prostupy do podstřešních prostor navíc se vzduchotěsnou funkcí
– změna konstrukčního a materiálového řešení – odvětrání výlezu a zajištění odvodu vzniklého kondenzátu kanálky, materiálu s odolností na vlhkost a biokorozi
– změna expozice
– umístění na nezastíněné osluněné plochy pláště
– zrušení výlezů, jejich náhrada zpřístupněním střech z exteriéru či nevytápěných prostor (teras, lodžií, studených chodeb)
– kombinace opatření
Poznámka:
Součinitel prostupu tepla výlezu v horním plášti částečně sníží výskyt kondenzace při hodnotě 1,5 až 2,7 (W/m2K).
Tepelný odpor prostupů – dle konkrétní expozice srovnatelný s výplněmi otvorů, či lépe přiblížit se konstrukční úpravou parametry požadavkům kladeným na příslušné neprůsvitné konstrukce

Současný investiční hit termokolektory a fotovoltaické panely
Střešní pláště vedle standardních technických prvků jako jsou již zcela běžné antény, satelity a hromosvody, obsazují další konstrukce z oblasti TZB. Jmenovitě jde o termokolektory a fotovoltaické panely ať již samostatně či v kombinaci.
Fotovoltaická elektrárna i termokolektory jsou v našich klimatických podmínkách vhodným doplňkovým zdrojem energetických případně finančních zisků formou úspor či výdělku. Jde o vlastní investici vlastníka stavby i či investici v rámci střešních burz. Výhledově lze soudit, že se stanou standardní součástí staveb. Tyto technologie se v současnosti instalují zejména dodatečně na stávající stavby. Většinou na střešní konstrukce. I tato zařízení mohou být někdy zdrojem vyvolaných potíží.

U plochých střech se lze setkávat s multifunkčními fotovoltaickými pásy pro izolaci plochých střech. V tomto případě pouze upozorňuji při použití na stávajících střechách, že dojde ke změně parametrů finálního hydroizolačního pláště. Izolační pásy převážně na bázi plastů s integrovanými amorfními fotovoltaickými články mohou podstatně změnit dříve předpokládanou bilanci zkondenzované a vypařené vlhkosti.
U navrhovaných novostaveb je proto vhodné v plochých střechách použití kvalitní parozábrany s vysokým difúzním odporem. V návrzích s touto instalací počítat i do budoucna. U stávajích plochých střech před „rekonstrukcí“ lze jednoznačně doporučit ověření výpočtem funkčnost pláště z pohledu tepelněvlhkostní problematiky.

Častější aplikací fotovoltaických elektráren, případně termokolektorů na plochých i šikmých střechách jsou dodatečné montáže fotovoltaických panelů. Střešní plášť je prakticky minimálně přitížen fotovoltaickými panely či termokolektory. Hmotnost vlastních fotovoltaických panelů je včetně základního nosného roštu z hliníkových profilů řádově cca 15 – 25kg/m2. Podobně i u termokolektorů včetně náplně. Záleží na druhu panelů a nosné konstrukci. U běžné střechy v běžných podmínkách, zejména u šikmých střešních plášťů dimenzovaných na stálé zatížení včetně všech konstrukčních vrstev střechy prakticky k přetížení střešního pláště nedochází. Pokud jsou panely navrhovány na ploché střechy, je doplněn základní systém nosné konstrukce kotevními patkami a doplňkovými nosnými prvky je zejména u větších instalovaných ploch nutné statické posouzení.

Na okraj pro nezasvěcené uvádím – v případě sněhové pokrývky je vhodné z fotovoltaických panelů sníh ometat, v opačném případě jsou panely zakryty a neprodukují žádnou energii. Pokud je však ometání sněhu příliš komplikované nebo nemožné, není to velkou překážkou výroby el. proudu. Sníh z panelů sám sjede a led rychle roztaje, protože panely se při slunečním záření mírně zahřívají. U deskových termokolektorů lze spustit zpětný chod systému a sníh odstranit s využitím primární energie systému přípravy TUV či topení. V případě vakuových kolektorů tento postup logicky nefunguje.

Instalací těchto zařízení na ploché i šikmé střeše je potřeba vnímat i z pohledu klimatických zatížení s možnými pozitivními i negativními vlivy na provoz a konstrukci stavby.
Možné negativními dopady spočívají v:
– zastínění plochy proti vlivům slunečního záření střechy s možnými vlivy na:
– bilanci zkondenzované a vypařené vlhkosti
– u plochých střech časově delší zasněžení a vyšší sněhová pokrývka
– zastínění plochy ploché střechy proti větru a hnanému dešti, resp. jeho jímání „plachtou“ panelů
– zvýšeného zatížení větrem s přenosem sil do pláště
– zachytávání a plošná či lokální koncentrace sněhu a zatížení (i na doprovodné konstrukce, možnost přepadávání nahromaděné masy sněhu ze střech k patě domu)
– Koncentrace stékání vody v detailu (na atiky, daleko od žlabů či odtoků)
– rizika soustředění sklouzlého či odstraňovaného sněhu z ploch panelů do jednoho místa, (často u okrajů střech, na střešní okna apod.)
– u plochých střech nutnost vytvoření pochozího prostoru pro údržbu zařízení i v zimním období
– kvalitního vyřešení všech trubních prostupů, kotev, patek apod.

Doprovodné pozitivní vlivy:
– eliminace přehřívání podkroví a podstřešních prostor
– prodloužení životnosti krytiny eliminací UV záření a vlivu teploty
– vyloučení teplotních šoků u krytiny
– atd.
Samostatnou otázkou je u termokolektorů životnost a odolnost izolačních návleků, či dokonce jejich absence či použití nevhodných materiálů. Konstrukčně je nutné kvalitní ošetření kontaktů a prostupů nosných prvků elektráren a termokolektorů.
Specifickou oblastí je dimenzování akumulačních zásobníků a bojlerů nejenom na špičkový či průměrný odběr, ale i na období bez spotřeby či zajištění spotřeby akumulovaného tepla. To v období s přebytkem energie, ale minimálním odběrem, či jeho absencí. Lze doporučit:
– sklon kolektorů řešit s ohledem na maximalizaci zisků v zimním či alespoň přechodným období
– při menších osluněných plochách přednostně využívat trubicových vakuových kolektorů

Zkušenosti se zateplováním fasád kontaktními systémy s instalací popínavých rostlin
Uživatelé objektů, případně architekti, v přístupu při užívání zateplených domů postupují standardním způsobem, jako u klasických staveb. Při architektonickém dotváření domu mají snahu obohatit fasády objektů popínavými rostlinami. Zapomíná se, že zateplená fasáda má zcela jiné vlastnosti než tradiční masivní zdivo s omítkou. Kromě jiného dochází:
– k přitížení izolantu vlastní vahou rostlin
– k přitížení sněhem v zimním období uchyceným na popínavce
– k zastínění průčelí
S tímto namáháním je nutné počítat již ve fázi projektování a realizaci zateplení.
Na povrchu zateplené fasády kontaktním zateplovacím systémem jsou na rozdíl od klasického zdiva:
– vyšší povrchové teploty
– rychlý časový průběh teplot
– jiné vlhkostní zatížení
Doprovodným efektem může být:
– u jižních nezastíněných obvodových plášťů spálení rostlin, zejména nových výhonků
– odklon růstu rostlin do okolí s příznivějšími podmínkami
– u zastíněných a deštěm více namáhaných ploch výskyt lišejníků
Řešení těchto problematických bodů je obecně známé. Spočívá v odstranění primárních příčin následných poruch. Nemusí tím nutně být odstoupení od záměru oživit dům ozeleněním.

Zdění z dutinových cihel s vylepšovanými parametry
Výrobci zdících výrobků termobloků vylepšují cíleně výrobní sortiment z pohledu zvýšení izolačních vlastností výrobků i konstrukcí jako celku. Jdou cestou vylepšení izolačních parametrů konstrukce. Kromě využití tepelně izolačních vlastností spojovacího materiálu, přichází s vlastní konstrukční na tvárnicích. Ať již jde o úpravy cihlářské hmoty, tvaru a počtu dutin či spojovacích zámků, prodlužování bloků či jejich broušení. Jedním z opatření je vysypávání uzavřených dutin cihel tepelněizolačním materiálem. Energeticky zajímavé je zejména v oblasti soklových partií zdiva, kde je přirozená deformace teplotního pole, vysypání dutin první zakládající vrstvy zdiva. Možné vyplnění zdiva je samozřejmě v celém průřezu zdiva.
Výrobci termobloků používají jako výplň dutin tvarovek expandovaný perlit, liapor, případně polystyrénovou drť. Tj. materiály s vysokou tepelněizolační schopností, vysokou tepelnou odolností případně i nízkou objemovou hmotností. Cílem je eliminace šíření chladu svislými dutinami tvarovky ze základové desky i do dalších vrstev zdiva. Podobně lze eliminovat deformaci teplotního pole i v případě prostupů zdiva či komínových těles střešní konstrukcí či stropem.
Vysypáním dutin tvarovek perlitem dochází ke zlepšení hodnot tepelné vodivosti λev ve všech jeho směrech. Největší nárůst je zaznamenán v ose „z“, kde dle výrobce dojde téměř až k 5násobnému zlepšení. Při současném způsobu pokládky zakládací řady zdiva dochází k dalšímu šíření zejména chladu z této desky do zdiva. Jelikož tvarovka má jen svislá žebra, dochází k přenosu chladu a tím ke zhoršování tepelněizolačních vlastností. Pro eliminaci tohoto jevu je vhodné první vrstvu položeného zdiva vysypat vhodným tepelněizolačním materiálem, který by toto šíření omezil. Výrobce uvádí, že řešení bylo zkoušeno a za vhodné považuje použití expandovaného perlitu, zrnitosti 0,0-1,0 mm. Tato zrnitost zaručuje dostatečné vyplnění veškerých dutin tvarovky.
Expandovaný perlit je přírodní, jemně zrnitý prášek šedobílé barvy s vysokou tepelněizolační a zvukově izolační schopností, vysokou tepelnou odolností a nízkou objemovou hmotností. Vyrábí se tepelným zpracováním horniny sopečného původu – perlitu, jehož chemické složení a vlastnosti jsou podobné jako u skla. V přírodě se běžně vyskytuje, je chemicky inertní, anorganický původ mu zaručuje nehořlavost a odolnost proti plísním a mikroorganismům. Je odolný vysokým teplotám od -200 do +900 °C. Technické údaje Charakteristika expandovaného perlitu EP 150 OM EP 150 H1 hydrofobizovaný. Zrnitost 0,0-1,0 mm. Sypná hmotnost 75 kg/m3 + 15 kg 75 kg/m3 + 15 kg, součinitel tepelné vodivosti 0,05 W/m.K.

Zdivo je nutné ochránit proti klimatickým vlivům nejen po dobu zdění a vysypávání dutin, ale i v celém procesu výstavby do doby jejího dokončení.
Výrobce doporučuje jako opatření ochranu zdiva při výstavbě proti klimatickým vlivům. A to:
– provizorním zakrýváním při technologických přestávkách
– konstrukčním opatřením – přetažením hydroizolace na soklové partie zdiva ze strany interiéru
Tyto předepsaná opatření vychází z předpokladu, že jsou v průběhu celé výstavby stoprocentně účinné. Prakticky se nepočítá v průběhu výstavby s:
– vlivem lidského faktoru typického pro stavebnictví
– přerušením výstavby – ponecháním stavby dočasně či dlouhodoběji svému osudu
– haváriemi vodovodních instalací při zkouškách jejich těsnosti
– dotací vlhkosti do zdiva i ze strany exteriéru (např. při částečném zapuštěním zdiva pod úroveň terénu apod.)
– dotací vlhkosti z tajícího sněhu – zafoukaného do otevřené stavby otvoru či spadlého z nedokončené střechy k patě obvodového zdiva

Podobným rizikem může být v průběhu života dokončeného objektu zatížení mimořádnými událostmi. Např. klimatickými živly – zatopením stavby vlivem záplav a povodní či vodovodních havárií.

Obecně nastává problém v případě zatížení soklových partií vlhkostí v zimním období. Zatímco z prázdných dutin cihel voda průběžně odtéká, cihly jsou pouze vlhké a poměrně rychle vyschnou, v mezerách mezi kuličkami perlitu voda zůstává. Při zmrznutí dochází ke zvětšení objemu vody v kapilárách mezi kuličkami perlitu a odpadnutí – roztrhání první vrstvy dutin bloků z líce i rubu zdiva.
Proto je otevřenou otázkou posouzení rizik tohoto opatření a zvážení, zda tepelněizolační přínos převažuje nad nastíněnými riziky. Možným řešením při zachování principu eliminace chladu v dutinách je např.:
– náhrada expandovaného perlitu drceným polystyrenem nebo Liaporem, (ten je ovšem oproti uvedeným výrazně těžší)
– aplikace s vysypáváním dutin řešit spolu s dalšími opatřeními při výstavbě
– ochrana zdiva přetažením hydroizolace i z vnější strany
– vytažením hydroizolace na zdivo do minimální úrovně druhé řady
– výškové umístění přízemí, resp. nadzemního zdiva z dutinových tvarovek v dostatečné výši nad přilehlým původním i upraveným terénem
– betonovou desku podlahy řešit s odtokovými otvory vyústěnými mimo stavbu, desku umístit na propustné vrstvě
– realizace výstavby hrubé stavby s krovem a krytinou do jarních a letních měsíců spolu s dodržením plynulosti výstavby
– úpravy terénu v blízkosti stavby s odvodem povrchové vody bezpečně mimo objekt
– kombinací opatření

Zdroj: sborník konference Izolace 2010