Jak na efektivní zakládání pasivních domů?

Fórum expertů je unikátní formát moderovaného setkávání odborníků pod záštitou nezávislého Centra pasivního domu. Cílem každého z nich je rozebrat do detailů konkrétní konstrukční problémy z praxe stavby pasivních domů za účasti expertů z oboru. Moderuje vždy nezávislý odborník a účastníci mohou přicházet s vlastními podněty a problémy k diskusi. Poslední Fórum expertů se zabývalo právě zakládáním pasivních domů na tepelné izolaci.

Klasické založení stavby na základových pasech už řadu let není jediný možný a také ekonomicky výhodný způsob jak zakládat pasivní domy. Zejména u masivních staveb z vodivých materiálů je složité vyloučení tepelného mostu paty zdiva, který tak narušuje celistvost izolační obálky. Proč je to u pasivních domů nevýhodné? Takové řešení může u rodinných domů způsobit zhoršení potřeby tepla na vytápění o 10–15 %.

Proč je klasické založení na pasech pro pasivní domy nevýhodné?

Obr. 1

Existuje několik způsobů jak tento detail řešit, žádný z nich jej však neřeší dokonale. Systémová řešení jako tvarovky Schöck Novomur nebo IsoKimm naráží na horší tepelně izolační vlastnosti a cenu. Ostatní řešení jako pěnové sklo nebo pórobeton mají zase limity ve statice, nebo vysoké nasákavosti. Všechny tyto detaily jsou blíž popsané v naší databázi konstrukčních detailů na stránkách Centra pasivního domu. Zakládání na základových pasech je tedy výhodné pro obvodové stěny z méně vodivých materiálů s tepelnou vodivostí pod 0,2 W/(m.K) jako pórobeton nebo dřevěné konstrukce, kde nemusíme řešit oddělení tepelného mostu paty zdiva.

Jaké jsou alternativní možnosti založení?

Elegantním způsobem, jak se vyhnout přerušení tepelné izolace zdivem je založení vyztužené železobetonové desky na únosné tepelné izolaci (viz Obr. 2 Zdroj CPD). Vzniká tím souvislá tepelně izolační obálka kolem celého domu, jak je vidět na obrázku. Všechny nosné konstrukce tak jsou tak v teplu v interiéru. Masivní železobetonová deska navíc přináší do domu velkou akumulační hmotu, která pomáhá udržovat stabilní vnitřní teplotu. Přitom takové řešení nemusí být dražší než klasické založení na základových pasech dokonce v některých případech levnější. Vždy je potřeba porovnávat srovnatelné, protože obsah nabídek základových konstrukcí se může významně lišit. Při založení na základové desce je v ceně obsaženo všechno až pod vyrovnávací vrstvu nášlapné vrstvy podlahy. K nabídkám běžného založení na základových pasech je vždy potřeba připočítat tepelnou izolaci podlahy, soklové zdivo a první řady příček obsahující oddělení tepelného mostu paty zdiva a izolaci soklu až do nezámrzné hloubky. Když se to spočítá, vychází základové konstrukce ekonomicky velmi podobně.Tento typ konstrukce je použitelný i pro větší stavby – například kolej ve Vídni Molkereistrasse byla postavena na tepelné izolaci.

Obr. 2 Plošné založení na tepelné izolaci je použitelné i pro větší stavby. Na fotce studentská kolej ve Vídni Molkereistrasse založená na extrudovaném polystyrenu. (Zdroj: CPD)

Jaké zásady a principy platí při návrhu a realizaci založení na tepelné izolaci?

Na začátek je vhodné základní rozdělení dle použitého materiálu:

• založení na deskové izolaci (extrudovaný polystyren)
• založení na sypané izolaci (štěrk z pěnoskla, kamenivo Liapor).

Obr. 3 Založení na deskové izolaci extrudovaného polystyrenu (vlevo) a sypané izolaci štěrku z pěnoskla nebo kameniva Liapor (vpravo). Zdroj (DOW Europe, Kalksandstein)

Oba případy jsou si podobné co do celkové koncepce. Před aplikací izolace musí být provedeny výkopové práce a příprava podkladních vrstev. Výkop dna musí být spádu a provedena zhutněná drenážní vrstva s příslušným drenážním systémem, aby se zabránilo zaplavení vrstvy izolace. I když se jedná obecně o nenasákavé a nevzlínavé materiály, kterým nevadí krátkodobé působení vody, nejsou určeny pro trvalý styk s vodu. U založení na deskové i sypané izolaci proto platí omezení, že nesmí být navrhovány do základových poměrů s vysokou hladinou spodní vody, aby nedocházelo k dlouhodobému zaplavení izolačního materiálu. Stejné platí i pro základové poměry s úplně nepropustnou zeminou, kde hrozí vznik vany s hromaděním povrchové vody bez možnosti odtečení.

Obr. 4 Před samotnou aplikací izolace vždy probíhají výkopové práce do sklonu směrem k drenáži, provedení přípojek, drenáže do ochranné geotextilie a samotné zhutněné drenážní vrstvy nejčastěji z kameniva frakce 32/63. (Zdroj: Lias Vintířov)

Založení na extrudovaném polystyrenu (XPS)

Obr. 5 Desková izolace se ukládá na zhutněné vrstvy štěrku postupně zmenšující se frakce, kde poslední vrstva štěrkopísku nebo štěrku do 8 mm je oddělena od předchozích vrstvou geotextilie kvůli přepadávání. Důležité je v této fázi provést velice přesné srovnání vrchní podkladní vrstvy. (Zdroj: ABatelier)

Používá se třída únosnosti od 300 kPa až po 700 kPa, dle statického výpočtu. Desky XPS v jedné vrstvě a v potřebné tloušťce cca 25 cm pro dosažení U = 0,15 W/(m²K) nejsou dostupné ani vhodné pro použití kvůli vzniku mezer.Proto pokládka XPS probíhá ve dvou nebo třech vzájemně kolmo pokládaných vrstvách. Ty je potřebné prokotvovat mezi sebou plastovými hřeby (obr. 6), čímž se vytváří pevná izolační vrstva, která se nerozchází při montáži. Další možností je lepit desky k soběspeciálním PU lepidlem určeným pro lepení perimetrických izolací, které je nenasákavé. Na vrstvu XPS provedena vyztužená železobetonová deska s hydroizolací pod nebo nad deskou.

Obr. 6 Plastové hřeby na fixaci vrstev XPS (Zdroj: LohrElement), pokládka ve vrstvách s použitím kotvicích hřebů a montáž výztuže.
(Zdroj: friedenauerARCHITEKTUR)

Obr. 7 Při realizaci desek XPS je nutné dbát pravidel: dořezy desek nesmí být u kraje desky a stejně tak jsou nepřípustné mezery mezi deskami (Zdroj: Josef Smola, Frank Schmidt)

Založení na sypaném materiálu – štěrk z pěnoskla a kamenivo Liapor

Ze sypaných materiálů byly na Fóru expertů Centra pasivního domu představeny dva materiály: štěrk z pěnoskla Refaglass (firma Recifa) a kamenivo Liapor (firma Lias Vintířov). Oba u nás používané sypané materiály jsou vysoce únosné a nenasákavé. Kromě použití pod základovou deskou mají široké uplatnění od tepelně izolačních a vylehčených zásypů střech až po izolační vrstvy do podlah renovovaných staveb. Jejich vlastnosti jsou uvedeny v tabulce níže.

Obr. 8 Pěnosklo i kamenivo Liapor vznikají procesem pečení, čímž vzniká pórovitá vnitřně uzavřená,nekapilární struktura, zaručující nenasákavost a nevzlínavost vlhkosti. (Zdroj: Refaglass, Lias Vintířov)

Vhodnost použití kameniva Liapor 4-8/350 a 8-16/275 (podobně tomu je i u štěrku z pěnoskla) je patrná z tabulky:

Obr. 9 U sypaných izolací se používají dva způsoby provedení základové desky – s ohraničením v místě soklu (vlevo) nebo s vodorovným přesahem sypaného materiálu (vpravo). Varianta s izolačním bedněním si vyžaduje precizní vnější opěrný zhutněný zásyp v průběhu výstavby, který nesmí být následně uvolněn. (Zdroj: Jan Praisler, ABatelier)

Aplikace izolační vrstvy je jednoduchá a vyžaduje pouze malou mechanizaci (kolečka, hrábě, vibrační desku). Materiál se vysype na připravenou drenážní vrstvu zakrytou geotextilií a pomocí hrábí rozprostře. Hutnění násypu probíhá po vrstvách – pěnosklo 200–250 mm, kamenivo Liapor 300–350 mm. Pro hutnění se používají vibrační desky o hmotnosti cca 150 kg (pro menší vrstvy do 200 mm postačí 100 kg). Je nesmírně důležité dodržovat výrobcem doporučený poměr hutnění a zejména zbytečně nepřehutnit vrstvu, aby nebyla ve výsledku zmenšena projektovaná tloušťka izolační vrstvy. Jsou známy případy, kdy z neznalosti zásad aplikace pro „jistotu“ hutnili štěrk z pěnového skla znovu a znovu vibrační deskou až do momentu, kdy pěnosklo dále nesedalo. Ve výsledku bylo dosaženo hutnícího poměru 1:1,9 místo doporučovaného 1:1,3 a bylo nutné dovézt další materiál pro doplnění do požadované tloušťky. Zde mohou výborně posloužit kontrolní výškové značky (např. roxor s označením výšky) nebo průběžné měření laserovým nivelačním přístrojem.

Obr. 10 Postup realizace železobetonové desky na zásypu z pěnoskla nebo kameniva Liapor – navážka do připraveného výkopu s vyloženou geotextilií min. 250 g/m² a vyrovnání. (Zdroj: Lias Vintířov)

Hutnění, příprava výztuže a šalování ŽB desky na hydroizolační a protiradonovou fólii s oddilatovanými prostupy. (Zdroj: ABatelier)

Betonáž a finální deska, která může být hotova v případě dobré organizace stavby během týdne. (Zdroj: Lias Vintířov)

Na co si dát pozor?

Důležité je přesné zaměření prostupů (kanalizace, elektro, voda), protože vzhledem k chybějící další vrstvě izolace už není prostor na změnu umístění. Další častý problém bývá, pokud se soklová izolace použije současně jako bednění pro železobetonovou desku. V takovém případě často během stavby dochází k poškození hrany izolace, zašpinění a není pak možné provést napojení fasádní izolace bez spáry. Doporučuje se proto použít jako bednění tenčí vrstvu soklové izolace a následně provést čistě a přesně nalepenou doplňující desku. Také je potřeba pohlídat při provádění dostatečné krytí výztuže.

Obr. 11 Pěkné provedení oddilatovaných prostupů (vlevo) včetně čistě napojené hydroizolace (Zdroj: ABatelier). Špatné provedení napojení ušlapané a zašpiněné soklové izolace na fasádu. Během výstavby je toto nutné chránit. (Zdroj: CPD)

Umístění hydroizolace – pod deskou nebo nad ní?

Při volbě umístění hydroizolace existují dvě možnosti:pod desku (na tepelnou izolaci) nebo na desku. V případě umístění pod deskou je složitější a náchylnější fáze provádění výztuže a betonování a hydroizolacije nutné během této fáze chránit. V případě spolehlivé stavební firmy lze hydroizolaci chránit oboustranně vrstvou geotextilie (gramáž 500 g/m²), případně lze provést ochranný betonový potěr, který je však dražší a prodlužuje realizační fázi. Naopak v případě umístění hydroizolace nad deskou je jednoduché provedení desky a tato je vystavena provoznímu namáhání během celé výstavby. To je však běžná situace, která nastává i při klasickém založení na základových pásech.

Obr. 12 Hydroizolace pod deskou chráněna oboustranně vrstvou geotextilie (vlevo) a provádění ochranného potěru na hydroizolaci (vpravo). (Zdroj: ABatelier, Josef Smola)

Potřeba tepelné protimrazové clony

Plošné zakládání na tepelné izolaci se provádí do zámrzné hloubky, a proto často vzbuzuje nedůvěru, že objekt musí v patě základové desky podmrzat. Z toho důvodu se navrhuje přesah tepelné izolace, jako protimrazová clona v šířce cca 40–60 cm od okraje soklové izolace. Dochází tím k posunu izoterm tak, že izoterma 1 °C prochází bezpečně mimo svislý průmět hrany základové desky (viz Obr.). Při simulaci se počítá s vnější návrhovou teplotou jako měsíčním průměrem za nejchladnější měsíc v extrémně chladném roce. S běžnou vnější návrhovou teplotou se nepočítá, protože zemina reaguje s velkým zpožděním a vyrovnává tak běžné kolísání teplot.

Obr. 13 Simulace provedena s okrajovými podmínkami: venkovní teplota = −5 °C (průměrná měsíční teplota za leden), teplota v hloubce 3 m = 3 °C, zemina vlhký jíl λ = 2,0 W/(m.K). Simulace je na stranu bezpečnou – při těchto podmínkách zemina zamrzá do hloubky 1,8 m a navíc byly zanedbány tepelné ztráty přes podlahovou desku, které přispívají ohřívání podloží. I při těchto extrémních podmínkách je izoterma 1 °C bezpečně vedle hrany desky. (Zdroj: CPD)

Efektivní založení masivních staveb nad terénem – systém Elegohouse.

Novinkou v zakládání pasivních domů je systém Elegohouse od firmy Cemex, která vytváří základovou desku na bázi stropních montovaných betonových nosníků s izolační samonosnou vložkou z polystyrenu (Obr.). Jednoduše se jedná o zateplený strop na základových pasech. Kombinují se tím osvědčené a vyzkoušené technologie, které vytváří samonosný systém bez potřeby podsypů. Integrovaná izolace je nezatížená váhou stavby a její vlastnosti neovlivňuje vlhkost zeminy. Pro oddělení tepelného mostu je použit pás 8 cm XPS mezi základovou deskou a pasem. Systém je cenově výhodnější než klasické založení na pasech a v jedné operaci je vytvořena i izolace podlahy. Není potřeba hydroizolace ani protiradonové opatření, protože dutina je odvětraná.

Obr. 15 Systém Elegohouse přináší současně řadu výhod. Kromě ekonomické efektivity a výborných tepelně-izolačních vlastností také výraznou úsporu množství betonu, bez potřeby nenasákavé izolace a hydroizolace. (Zdroj: Cemex)

Závěrem

Existuje více možností, jak zakládat energeticky úsporné stavby a zde byly ukázány ty, které dle zkušeností přináší nejen energetické úspory, ale i úsporu vstupních nákladů.

Článek vznikl na základě proběhlého Fóra expertů Centra pasivního domu. Další podobné setkání se uskuteční 12. září v Praze. Tématem bude Efektivní větrání pasivních domů.

Použité zdroje

Archiv autora, databáze detailů CPD a prezentace z expertního fóra od autorů:

• Akad. Arch. Aleš Brotánek (ABatelier)
• Ing. Martin Konečný (Kalksandstein)
• Ing. Václav Šenbauer (Recifa a.s.)
• Ing. Michaela Hubertová (Lias Vintířov)
• Ing. Tomáš Doležel (CEMEX)