Použití slámových balíků pro pasivní dřevostavbu

1. Použití slámových balíků pro pasivní dřevostavbu s požární odolností 120 minut

1.1. Proč ANO a proč NE

Je zajímavé, že představa stavění ze slámy přitahuje na jedné straně nekritické zastánce z řad příznivců přírodního stavění, na straně druhé stejně se setkává s nekritickým odmítáním.

Extrémní polohy bohužel jen znepřehledňují prostředí pro nezatížené zkoumání otázky „proč, kde všude a jak má smysl slámu využívat, a co tomu brání?“. Stavění ze slámy (sláma = 100% lignin) je motivováno snížením ekologické stopy stavby a ta nejlépe odpovídá nárokům na hodnocení celého cyklu života stavby. Tedy nejen na postavení, šetrné provozování, překvapivě dlouhodobá životnost, ale i snadná likvidace.

Protože mnohem větší ekologickou stopu vytváří spotřeba energie při provozu, nemá smysl uvažovat o jiném slaměném domě než o více či méně pasivním. Před několika lety Bjorn Kierulf prezentoval výpočty, které mi hluboko utkvěly v paměti: Běžný dům z obnovitelných materiálů (tedy s malou ekologickou stopou stavby) řeší cca. 1/27 problému, což je zoufale málo, zatímco PD 1/7 problému spotřeby celé ekologické stopy (ES) stavby za dobu její životnosti, a proto teprve u PD začíná tento přínos mít smysl. Mluvit o tzv. ekologickém stavění, byť ze slámy a jen z přírodních materiálů, ale s hýřivým komfortem 20. století (prostorovým, hygienickým i vytápěcím), je jen povrchní a naivní přístup. To, že to může být i cesta nebezpečná, si sám na sobě ověřil Michal Navrátil, když ve svém přírodním domě se špatnou vzduchotěsností večer důkladně provětraném otevřením oken, při zavřených dveřích do ložnice, se ráno probouzel v kvalitě prostředí koncentrace CO₂ 2500 ppm, a když nechal dveře do ložnice otevřené, tak „jen“ 2000 ppm. Protože je ale poctivý ve svém úsilí, nechal řízené větrání do domu doinstalovat a dnes konstatuje, že zažil výrazný rozdíl v kvalitě spánku.

Proto podle mého z těchto důvodů má smysl stavět jiný dům se slámou než je nejméně NED, ale raději PD, pokud nechceme slevit z komfortu.

1.2. Může nastat něco jako ÉRA SLÁMY

Neodvažoval bych se něco takového předvídat, natož prosazovat, protože myslím, že současné možnosti využití slámy jsou zatím na samém počátku. Faktem je, že jde surovinu, kterou není třeba vyrábět, která vyroste pomocí energie ze slunce a která se ještě stále vnímá jako odpad. To, že se může jednat o cennou surovinu, lze vytušit z těch několika výrobků z ní profesionálně vyráběných. Už i v Česku se řadu let vyrábí lisované konstrukční panely. V rakouské administrativní budově S_HOUSE je ze slaměných desek vyroben nábytek, v Austrálii se vyrábí protipožární podhledové rohože. Možná někdo víte ještě o něčem dalším? Že tyto možnosti jsou možná ještě daleko širší jsem pochopil při návštěvě výroby izolace z recyklovaného papíru ve firmě Ciur. Napadlo mě, zda není škoda k výrobě foukané izolace používat jen papír, který je stále vzácnější surovinou. Poznamenal jsem, že by mě zajímalo, zdali by nebylo výhodné použít rozvlákněnou celulózu jen jako pojiva ve směsi s drcenými stébly slámy. Protože výrobní náměstek v Ciuru Ing. Mojmír Urbánek je tvořivý a otevřený člověk, nelenil a při dalším setkání už mě informoval, že umí vyrobit směs 50 % celulózy a 50 % slámy, kterou dokáží foukat stejně jako Klimatizér +, ale že tento základ doplněný o hnojiva a semena vyváží na Slovensko, kde s tím ošetřují protierozně čerstvě dokončené svahy terénu okolo dálnice. Tady je na místě další otázka, na co vše ještě slámu bude možné použít. Dnes umíme se slámou stavět z balíků, které jsou k dispozici, ale které původně byly vyvinuty pro méně prostorově náročné uskladňování slámy. Jaké by ale mohly být možnosti, pokud by se použily materiály speciálně vyvinuté pro stavění? Tady jsme patrně na začátku otevírání perspektivy mnohem širšího uplatnění slámy a kdo ví, zda jednou slámu na poli nebudou hlídat bezpečnostní agentury, protože bude opravdu ceněnou surovinou.

2. Skladby konstrukcí se slámou

2.1. Renesance využití slámových balíků přišla z Nebrasky

Na začátku stavění s balíky slámy byla zkušenost Američanů v Nebrasce. Zde chybělo dostatek stavebního materiálu, a tak před více než 150 lety někoho napadlo, že by na stavění stěn bylo možné místo drnů trávy vrstvených na sebe použít balíky slámy. Je s podivem, kdy už v Americe po vynálezu parního stroje používali v zemědělství balíkovače. Pro porovnání lze z leteckých snímků z prvních let po roce 1945 vyčíst, že na polích v Česku byly mandele ze snopů ještě před 70 lety.

Při návštěvě Boulderu v Coloradu u architekta českého původu Grega Franty jsme pro společnost Country Life hledali co nejšetrnější technologii na celý cyklus stavby pro jejich farmu. G. Franta nás na použití slámy navedl. Na zdejší malé univerzitě je hnízdo architektů, kteří se specializují na šetrnou architekturu i urbanizmus. Neuvěřitelné bylo, že slámu zde používají jako nosnou konstrukční část. Navrstvené balíky jsou vždy sevřeny mezi podkladní vrstvu a stropní věnec ocelovými táhly, lanky nebo stahovacími pásky, a to vše je omítané hliněnými a vápennými omítkami.

2.2. Experimentální zkouška ve stodole v Židovicích

Když jsem na různých místech po republice o možnosti stavění z balíků slámy seznamoval veřejnost, projevovali stejnou směs překvapení, zvědavosti i pokušení vyzkoušet si to v reálu, jako jsem měl i já. Pak už jen stačilo, že o tom uslyšel zemědělec z Židovic a tehdejší starosta v Libčevsi (bývalý poradce ministra zemědělství) Michal Pospíšil, nabídl prostor ve stodole i balíky ke zkoušce. Záměrem byl přednáškový sál, který by mohla využívat Škola obnovy venkova se sídlem v Libčevsi. Na první kurz stavění ze slámy se přijelo podílet více než třicet zájemců všech možných oborů i studentů architektury. Během jediného víkendu vznikla celá hrubá stavba zastřešená povalovými nosníky a slámovými panely věnovanými firmou StramitBohemia. Vše bylo pod střechou stodoly v patře nad mléčnicí, takže v suchu. Při vrstvení balíků napichovaných na ocelová táhla se stěna chovala trochu jako rosol, ale po zakončení stěny prkenným sbíjeným věncem ve výšce 3,6 m celá stěna náhle ztuhla ve skutečnou stěnu. Během dalších kurzů byly stěny potaženy rabicovým pletivem a prošity vázacím drátem. Nakonec jsme z místní světlé jílovité hlíny zkoušeli namíchat různé hliněné omítky včetně těch s příměsí nejen slámy, ale i koňských a kravských exkrementů. Překvapivé na nich bylo, že po vyschnutí byly neuvěřitelně pevné i pružné, nicméně jejich zpracování bylo fyzicky velmi namáhavé.

Průběh stavby, rabicování i omítání ve stodole v Židovicích

Výsledkem experimentu bylo zjištění, že technicky použití slámy jako nosné konstrukce opravdu funguje, ale hned vyvstal problém, že nám chybí jakékoli podklady, které by umožnily v našem stavebním řádu takovou stavbu realizovat. Proto se další použití slámových balíků inspirovalo více ze zkušeností v Rakousku a v Německu, které mají blíže k naší legislativě a kde oproti Americe je mnohem více odpovědnosti kladeno na papíry atestů, než na osobní odpovědnost konkrétních realizátorů a investorů. Dokonce i evropská Anglie má možnost realizace, pokud stavební inspektor na místě posoudí, že stavba je bezpečná. Z těchto důvodů jsme měli jedinou možnost, použít slámu pouze jako výplň izolací v nějaké formě nosné konstrukce.

2.3. Konstrukce s „I“ nosníky v plášti Domu stromů

U všech nosných konstrukcí s výplní slámovými balíky je problém, jak nejjednodušším způsobem vytvořit prostor pro balíky. K tomu se vylehčené dřevěné „I“ nosníky přímo nabízejí, zvláště když mají prostor mezi pásnicemi dorovnaný hobrou. Co se po předchozích realizacích ukázalo jako klíčové, bylo dohutnění prostoru s balíky do potřebné hustoty. Zemědělské balíkovače zatím neumějí dělat přesně stejně dlouhé balíky a jsou více či méně se zaoblenými hranami. Délka i tvar závisí na řadě proměnlivých faktorů, hodně na kvalitě obilné slámy, hlavně délce stébel. Proto výsledná kvalita provedené izolace je přímo závislá na individuálním přístupu a pečlivosti. Protože pro pasivní dům je důležité, aby bylo dosaženo nejen teoretických vlastností, ale výsledku raději pojištěného ještě proti (jak to nazvat) „blbosti pracovníků“, opláštění dřevovláknitou fasádní deskou se závětrnou funkcí a vyplnění instalační mezery stříkanou celulózou znamená nejen odstranění tepelných vazeb, ale i zesílení potřebné izolace. Bohužel, podíl slámy se v takových konstrukcích snižuje a stavba se rozhodně nezlevňuje.

Půdorysný detail obvodové stěny

Dům stromů – vizualizace od východu
návrh – J. Smola, J. Praisler, A. Brotánek

2.4. Nosná sláma pro Ekopark Odolena Voda o.p.s. Prosperita

V roce 2008 přišel pan Pavel Komárek s projektem Ekopark Odolena Voda. Hlavními aktivitami zde mají být ukázky realizace staveb ve skutečné velikosti a v reálných podmínkách pro představu široké veřejnosti včetně bydlení na zkoušku, které je tím nejnázornějším způsobem představení principů PD v praxi. Zároveň stavby Ekoparku by měly sloužit k vývoji nových technologií. Náš ateliér byl osloven vyprojektovat jeden dům ze slámy. Pan Komárek už měl za sebou řadu exkurzí i na námi navrhovaných stavbách a všiml si, jak jsem také v předchozích kapitolách naznačil, že prolínání nestandardně velkých balíků slámy s konstrukcemi je pracné. A vyzval nás, zdali není ještě nějaká jednodušší cesta, třeba kde by se mohl uplatnit nějaký vývoj nebo doplnění norem. V tu chvíli mi bylo jasné, že dozrál čas na zavedení toho, co už v USA dávno vyzkoušeli a funguje, využít slámu jako nosného elementu, jak jsme to vyzkoušeli už během kurzů v Libčevsi. Spolupráce s ČVUT, která se na projektu také podílela, dávala naději, že by se to mohlo podařit.

Dům č. 05 pro Ekopark, který měl též v zadání od investora využití měkkých linií, které umožňuje nosná sláma. Přízemí bude využito na výstavu technologií a patro pro ubytování hostů.
Návrh – A. Brotánek, spolupráce J. Čech, J. Márton

Projekt je dnes připraven, balíky slámy na tloušťku stěny 600 mm (tedy s izolačními vlastnostmi spolehlivě pro potřeby PD) už jsou složené z letošní sklizně ve stodole. Návrh počítá s tím, že nosné stěny spočívají na základovém roštovém platu (vyfoukaném směsí slámy a celulózy) na pilotkách nad terénem. Nosné stěny procházejí přes dvě patra se dvěma stahujícími věnci. Střecha je položena na obvodový věnec stěn a středovou stolici. Vlastní konstrukce patra není propojená do obvodové stěny, ale stojí na nezávislé vnitřní konstrukci opřené do základů. To umožňuje, aby hliněná omítka procházela nepřerušeně od podlahy ke stropu bez rizika prasklin. Strop a podlaha má ve skladbě plynotěsnou vrstvu z desek z recyklovaných tetrapakových obalů, se kterými bude plynotěsná omítka spojena propojovacími plynotěsnicími páskami na přechod z desek na omítku a těchto spojů bude minimum. Na omítky bude použita hliněná směs Picas ve třech vrstvách, se třemi přilnavostními jílovými nátěry, které posilují paro- a plynobrzdné funkce omítky. Tímto směrem nás navedl zkušený testovač těsností PD ing. Paleček, kterému se tento nátěr osvědčil i jinde na posílení plynotěsnicí funkce i u OSB desek. Přesně tuto skladbu se podařilo 30. 6. otestovat v požární zkušebně v PAVUSU ve Veselí nad Lužnicí.

2.5. Požární zkouška nosné stěny ze slaměných balíků

Díky spolupráci s ČVUT a díky úsilí prof. Tywoniaka se podařilo realizovat zkoušky v rámci projektu 122 142 0507: „Vybrané vlastnosti přírodních a dalších stavebních materiálů, stavebních prvků a budov“ z programu Efekt MPO ČR. Řešitelem projektu je Katedra konstrukcí pozemních staveb Fakulty stavební ČVUT v Praze. Touto událostí se otevírají zcela nové možnosti v oblasti výstavby pasivních domů s minimalizovanou ekologickou stopou při výstavbě.

Byla zkoušená konstrukční stěna z nosné slámy stažená pěti ocelovými táhly M12 a omítnutá ze strany interiéru (ze strany zkoušky) 50mm hliněnou a vně 30mm vápennou omítkou. Zkouška pod statickým zatížením prokázala odolnost ohni i předepsanou pevnost po dobu 2 h 19 min a ještě stále neprohořela!

Protože zkouška proběhla již podle „společné evropské legislativy“, bude možné její výsledky využívat ve všech zemích EU.

V rámci tohoto projektu proběhly ještě další požární zkoušky dvou skladeb s použitím slámy, ale na ty už nezbývá prostor, jsou nebo budou na webu.

Podrobné informace o projektu a dílčí výsledky včetně zkušebních protokolů jsou k dispozici na webových stránkách řešitele projektu: http://kps.fsv.cvut.cz/index.php?lmut=cz&part=vyzkum&sub=30

Koordinátor projektu za ČVUT:
Jan Růžička, e-mail: jan.ruzicka@fsv.cvut.cz

Partneři části projektu „Stěna z nosné slámy“:
ABatelier, e-mail: abrotanek@pasivnidomy.cz
Hliněné omítky Picas – navratil@rigi.cz, RIGI stavební společnost, s.r.o.