Nové tepelně technické a energetické požadavky dle ČSN 73 0540-2 v praxi moderních dřevostaveb - normové požadavky.

Příspěvek popisuje nové normové požadavky pro tepelnou ochranu a energetickou náročnost dřevostaveb. Uvádí projektovací zásady týkající se předevších specifických detailů u nízkoenergetických a pasivních domů odpovidající požadavkům tepelně technické normy ČSN 73 0540-2:2002.

I pro dřevostavby platí požadavky ČSN 73 0540-2:2002 [1], včetně nové změny Z1 z března 2005. Požadavky této mormy platí a jsou závazné podle vyhl. MMR č. 137/1998 Sb. [2] jak pro novostavby, tak pro stavební úpravy, udržovací práce, změny v užívání a jiné změny dokončených budov s požadovaným stavem vnitřního prostředí. Podle stejné vyhlášky musí být dodrženy požadavky při stavebním řízení vedeném jak formou stavebního povolení, tak na ohlášení (v tomto případě se dodržení požadavků dokládá obvykle jen na vyžádání).

Pod sankcí až 5 mil. Kč podle záklna č. 406/2000 Sb [3] musí být při stavením řízení doloženy písemným dokumentem požadované tepelně technické vlastnosti (odpovídající ČSN 73 0540-2) pro jednotlivé konstrukce a prostory.

U všech nových dřevostaveb a u změn velkých dřevostaveb nad 1 000 m˛ celkové podlahové plochy, popř. při každé změně majitele dřevostavby, bude povinnost podle evropské směrnice EPBD [4] od 4. 1. 2006 hodnotit energetickou náročnost budovy a dokládat ji platným energetickým certifikátem.

1. Všeobecně

Příspěvek se soustředí na stavební konstrukce dřevostaveb, tj. všechny konstrukce s výjimkou výplní otvorů. Tyto konstrukce lze obvykle považovat ve smyslu normy za „lehké“, s nízkou tepelnou setrvačností. Jednotlivé funkční části obvodových konstrukcí dřevostaveb se obvykle hodnotí samostatně, jen výjimečně jsou konstrukce dřevostaveb certifikovány spolu s výplnění otvorů jako „lehké obvodové pláště“ ve smyslu ČSN EN 13830.

2. Nejnižší vnitřní povrchová teplota θ_si

Pro lehké konstrukce dřevostaveb s vnitřní teplotou vzduchu θ_ai = 21 °C a s vnitřní relativní vlhkostí φ_i = 50 % musí být vnitřní povrchová teplota θ_si = 14,1 °C při nepřerušovaném vytápění (tento způsob vytápění je v praxi výjimečný), θ_si.= 14,6 °C při tlumeném vytápění s poklesem do 7 °C včetně (běžný provoz) a θ_si = 15,1 °C při přerušovaném vytápění s poklesem nad 7 °C.

Pro obecné podmínky se požadavek na nejnižší vnitřní povrchovou teplotu stanovuje jako součet kritické vnitřní povrchové teploty θ_si,cr,80 (pro kritickou povrchovou vlhkost 80 % ji lze vyhledat v ČSN 73 0540-3) a bezpečnostní teplotní přirážky Δθ_si, která je pro lehké konstrukce dřevostaveb 0,5/1,0/1,5 °C podle způsobu vytápění. Tento postup zajistí prevenci vzniku plísní.

Při výpočtu vnitřní povrchové teploty se přitom podle ČSN EN ISO 13788 uvažuje odpor při přestupu tepla na vnitřní straně R_si = 0,25 m² K/W, který odpovídá pomalejšímu proudění v mezní vrstvě vzduchu v koutě nebo za nábytkem. Vlastnosti materiálů se pro navrhování staveb musejí uvažovat podle ČSN 73 0540-3 jako výpočtové, tedy pro reálné vlhkosti zabudovaných materiálů.

Při hodnocení kritických detailů řešením dvourozměrného teplotního pole je třeba pomatovat na nepříznivé spolupůsobení další navazující konstrukce v reálné prostorové kombinaci - proto musí vnitřní povrchová teplota získaná dvourozměrným teplotním polem splňovat normový požadavek s dostatčnou rezervou.

U dřevostaveb obvykle není vhodné uplatnit čl. 5.1.2 a 5.1.3, které za určitých podmínek připouští nesplnění výše uvedené vnitřní povrchové teploty, neboť riziko povrchové kondenzace je pro trvanlivost dřevostveb příliš nebezpečná.

3. Součinitel prostupu tepla U a činitelé prostupu tepla Ψ a χ

Pro dřevostavby s převažující návrhovou vnitřní teplotou qim je součinitel prostupu tepla požadován pro střechy a podlahy nad venkovním prostorem 0,24 W/(m² K), pro vnější stěny a stropy pod půdou 0,30 W/(m² K), pro podlahy nad nevytápěnými prostory 0,60 W/(m² K). Doporučené hodnoty jsou v úrovni 2/3 požadovaných hodnot. Pro nízkoenergetické domy je vhodné navrhnout uvedené konstrukce se součiniteli prostupu tepla méně než polovičními proti požadovaným hodnotám.

Pro dřevostavby je přitom obzvlášť důležité při stanovení součinitele prostupu tepla U zahrnout správně vliv tepelných mostů obsažených v konstrukci - chyba vzniklá nesprávným hodnocením se může pohybovat až v násobku výše uvedených nízkých hodnot součinitelů prostupu tepla.

Nejzávažnější a stále opakovanou chybou je stanovení U-hodnoty ze skladby v ideálním výseku konstrukce. Častou chybou je též neuvažování konstrukčně méně významných vodivých prvků ve vrstvě tepelné izolace a zanedbání technologických tolerancí ve skládaných konstrukcí. S politováním musím konstatovat, že u výrobců a projektantů dřevostaveb nejsou tyto zásadní chyby žádnou výjimkou.

Změna Z1 k ČSN 73 0540-2 přináší novinku v hodnocení jednotlivých tepelných vazeb mezi konstrukcemi prostřednictvím lineárního a bodového činitele prostupu tepla Y a c. Význam tohoto hodnocení narůstá se snižováním prostupu tepla jednotlivými konstrukcemi, proto se toto hodnocení ve vyspělejších evropských zemích postupně zavádí. Pro lineární detaily návazností vnějších stěn se vyžaduje U-hodnota nejvýše 0,60 W/(m² K) s výjimkou návaznosti na výplně otvorů, kde se požaduje 0,10 W/(m² K). Pro lineární detaily návaznosti střech na výplně otvorů se požaduje U-hodnota nejvýše 0,30 W/(m² K). Pro jednotlivé bodové tepelné vazby způsobené průniky tyčových konstrukcí, jako jsou sloupy, nosníky a konzoly, se požaduje U-hodnota nejvýše 0,90 W/(m² K). Doporučené hodnoty jsou opět 2/3 požadovaných, nízkoenergetické domy by měly mít tepelné vazby tak optimalizované, aby jejich vliv byl nižší než polovina požadavku.

Správné způsoby výpočtového hodnocení popisují tadiční postupy v ČSN 73 0540:1994 a v posledních deseti letech přejaté evropské normové metody (např. ČSN EN ISO 6946, ČSN EN ISO 10211, ČSN EN ISO 14683, ČSN EN ISO 13789 - tyto normy nejsou jen evropské, ale též mezinárodní). Uvedené metody se liší mírou přesnoti, všechny však zahrnují vliv tepelných mostů v konstrukci a tepelných vazeb mezi konstrukcemi. Výpočtové metody jsou nově shrnuty v ČSN 73 0540-4:2005.

Nesprávně stanovené U-hodnoty jednotlivých konstrukcí, jakož i lineárních či bodových činitelů prostupu tepla Y a c tepelných vazeb mezi konstukcemi, vedou k příliš optimistickým představám o nízké spotřebě tepla na vytápění dřevostaveb, následně k podimenzování otopné soustavy, nespokojeným uživatelům a nakonec ke špatné pověsti tohoto způsobu výstavby.

4. Kondenzace vodní páry uvnitř konstrukce

Nejlépe navržené dřevostavby vylučují kondenzaci vodní páry v konstrukci jako rizikový faktor, které ohrožují jejich trvanlivost.

Pokud se přece jen uvnitř konstrukce dřevostavby kondenzace vodní páry připustí, pak je kromě přímých normových omezení zkondenzoveného množství vodní páry v ročním průběhu Gk v kg/(m².a) nutné při uplatnění dřeva a/nebo materiálů na bázi dřeva kondenzaci vodní páry omezit i kontrolou souběžně platných ustanovení, odkazovaných normou, a to nutnost:

• splnění podmínek pro uplatnění těchto materiálů ve staveních konstrukcích podle čl. 5.1 a 5.4 v ČSN 73 2810:1993,
• dodržení dovolené vlhkosti těchto materiálů podle ČSN 49 1531-1,
• nově omezit ohrožení požadované funkce konstrukce při překroční 18 % rovnovážné hmotnosti vlhkosti těchto materiálů.

Ve skládaných a vrstvených konstrukcích dřevostaveb má klíčový význam porotěsnicí vrstva, která má být při vnitřní straně tepelné izolace. Často se zapomíná, že tato vrstva je tvořena nespojitě z jednotlivých pásů či dílů a že mechanické spojovací prostředky při vytváření stavební konstrukce tuto vrstvu poškozují. V praxi to znamená, že faktor difuzního odporu parotěsnicí vrstvy může být o jeden až dva řády nižší, než je vlastnost výchozího materiál. Pro takto redukované vlastnosti vrstev na vnitřní straně tepelné izolace by mělo být hodnoceno riziko a případné působení kondenzace vodní páry uvnitř konstrukce dřevostavby.

S ohledem na bezpečnost jsou naopak vrstvy na vnější straně tepelné izolace uvažovány s nejvýše dosažitelnými difúzními odpory. To se týká i vrstvy účinně chránící tepelně izolační vrstvu konstrukce dřevostavby proti působení větru.

S ohledem na bezpečnost jsou naopak vrstvy na vnější straně tepelné izolace uvažovány s nejvýše dosažitelnými difuzními odpory. To se týká i vrstvy účinně chránící tepelně izolační vrstvu konstrukce dřevostavby proti působení náporu větru.

5. Průvzdušnot spár a netěsností obvodového pláště budovy

Průvzdušnost spár a netěsností v konstrukcích a mezi konstrukcemi dřevostavby musí být v průběhu užívání téměř nulová, což klade vysoké nároky na vytvoření alespoň jedné souvislé vzduchotěsnicí vrstvy při vnitřním líci konstrukce. Způsob zajištění tohoto požadavku doporučuje nový čl. A.3.1.15 změny Z1 k ČSN 73 0540-2.

Celková průvzdušnost obvodového pláště budovy se kontroluje experimentálním stanovením celkové intenzity výměny vzduchu n₅₀ při tlakovém rozdílu 50 Pa podle ČSN EN ISO 13829. Při přirozeném větrání budovy se požaduje n₅₀ nejvýše 4,5 m³/(m³.h), při nuceném větrání nejvýše 1,5 m³/(m³.h), při nuceném větrání se zpětným získávání tepla rekuperací nejvýše 1,0 m³/(m³.h) a v budovách se zvláště nízkou potřebou tepla na vytápění nejvýše 0,6 m³/(m³.h).

Při nuceném větrání nebo klimatizaci jsou stanoveny podmínky pro nutné nebo doporučené osazení účinného zařízení ke zpětnému získávání tepla z odpadního vzduchu.

6. Tepelná stabilita místnosti

Hodnotí se tepelná stabilita kritických místností budovy pro zimní a letní období. Pro dřevostavby je obdobně jako pro jiné lehké stavby rozhodující hodnocení přehřívání vnitřního vzduchu v letním období.

Dává se přitom přednost zajištění dostatečné tepelné stability stavebním řešením budovy a předřazení zemního výměníku tepla pro chlazení větracího vzduchu před doháněním nedostatečné tepelné stability budovy její klimatizací. Je to investičně i provozně levnější, energeticky úspornější a při případně snížené dodávce energií i provozně bezpečnější.

Avšak i budovy s klimatizací musí splnit alespoň minimální požadavek na stavební omezení přehřívání vnitřního vzduchu - tato podmínka zajistí hospodárnost při dimenzování i provozu klimatizačního zařízení.

Letní ochlazování budovy je obvykle násobně energeticky náročnější než vytápění budovy, proto je tato energetická náročnost zdůrazněna i ve směrnici EPBD [4].

7. Stavebně energetické vlastnosti budovy

Hodnotí se nově zejména dosažením požadované (doporučené) hodnoty průměrného součinitele prostupu tepla U_em obálky budovy v závislosti na faktoru tvaru (geometrické charakteristice) budovy A/V. Nízké hodnoty U_em vytváří základní předpoklad pro dosažení celkově nízké energetické náročnosti budovy podle EPBD, hodnocené pomocí primární spotřeby energie.

Stavebně energetické řešení budovy lze vyjádřit stupněm tepelné náročnosti budovy
STN = 100xU_em/U_em,N a klasifikací znázornit energetickým štítkem budovy.

Snížení faktoru tvaru A/V dané kompaktním objemovým řešením vede ke snížení spotřeby energie při stejně kvalitních obvodových konstrukcích. I proto má zásadní význam architektonická koncepce tvarového řešení dřevostavby.

Dřevostavby s výraznou tepelnou izolací a optimalizovanými tepelnými mosty v konstrukcích (U-hodnoty pod polovinou požadovaných hodnot), s optimalizací tepelných vazeb mezi konstrukcemi, s nuceným větráním s rekuperací a s nízkým faktorem tvaru umožňují dosažení uznávané nízkoenergetické až pasivní energetické kvality domů. Vhodné technické zažízení domu pak tuto skutečnost ještě zvýrazní.

Závěr

Nově koncipované tepelně technické a energetické požadavky na stavení konstrukce a budovy vytvářejí předpoklad vyváženého řešení dřevostaveb bez rizika vad a poruch, s nízkými provozními nároky a příznivým vnitřním prostředím. Požadavky sledují trend formulovaný směrnicí EPBD o energetické náročnosti budov.

Důraz je kladen na praktické naplňování uvedených požadavků u dřevostaveb.

Literatura

[1] ČSN 73 0540-2:2002 Tepelná ochrana budov - Část 2: Požadavky; včetně Z1:2005
[2] Vyhl. MMR č. 137/1998 Sb., o obecných technických požadavcích ve výstavbě
[3] Zákon č. 406/2000 Sb., o hospodaření energií
[4] Směrnice 2002/91/ES, o energetické náročnosti budov (EPBD)