Energetická náročnost staveb, zejména roubených

O nutnosti snížit spotřebu energie se hovoří už řadu let. V tomto duchu vede členské státy i Evropská unie. Letos se požadavky na energetickou náročnost budov opět o něco zpřísnily.

Požadavky na energetickou náročnost dosud mířily na stavby o užitné ploše větší než 350 metrů čtverečních, ale podle změny zákona o hospodaření energií z konce roku 2012 platí od 1. ledna 2020 přísnější požadavky i pro nové rodinné domy od 50 m² výše.

Pokud jde o tuzemská pravidla, celkově tuto problematiku řeší zákon o hospodaření s energií č. 406/2000 Sb. a jeho prováděcí vyhláška č. 78/2013 Sb., o energetické náročnosti budov (vše ve znění pozdějších předpisů). Pro většinu nových staveb nebude problémem ani dodržení aktuálních směrnic EU. Polemizuje se však o tom, zda a jak požadavky na energetickou náročnost mohou splňovat stavby dřevěné, zejména roubené. Úvodem však uveďme několik obecných údajů.

Průkaz energetické náročnosti

Energetická náročnost budovy je množství energie nutné pro pokrytí potřeby energie spojené s jejím užíváním. Jde zejména o vytápění, chlazení, větrání, úpravu vlhkosti vzduchu, přípravu teplé vody a osvětlení v cyklu celého roku.
Na základě údajů o energetické náročnosti budovy nebo ucelené části budovy se vystavuje Průkaz energetické náročnosti (PENB). Jsou to výpočtové, nikoliv změřené hodnoty. Povinně si jej musí obstarat stavebníci všech novostaveb určených k trvalému obývání a vlastníci dokončených budov při jejich větších změnách. Dokládají jím plnění požadované energetické úspornosti při žádosti o stavební povolení.

Nová roubenka s obílenými latěmi ve spárách

Závazné požadavky

Kvůli přesnosti budeme citovat z tiskové zprávy ministerstva práce a obchodu (MPO): „Konkrétně musí každá nová budova splňovat požadavky na ukazatel průměrného součinitele prostupu tepla, celkové dodané energie a primární neobnovitelné energie. Oproti jiným metodikám (pro pasivní a jiné standardy) nemají tyto požadované parametry absolutní hodnotu (jako je to v případě měrné potřeby tepla na vytápění), ale jsou specifické pro každou hodnocenou budovu.

Metodika výpočtu energetické náročnosti je založena na porovnání hodnocené budovy s tzv. referenční budovou, což je výpočtově definovaná budova téhož druhu, stejného geometrického tvaru a velikosti včetně prosklených ploch a částí, stejné orientace ke světovým stranám, stínění okolní zástavbou a přírodními překážkami, stejného vnitřního uspořádání a se stejným typickým užíváním a stejnými uvažovanými klimatickými údaji jako hodnocená budova, avšak s referenčními hodnotami vlastností budovy, jejích konstrukcí a technických systémů budovy (softwarově namodelovaná budova, která je totožná s hodnocenou budovou, přičemž parametry stavebních konstrukcí a užívaných technických systémů odpovídají minimálním požadovaným hodnotám stanovených vyhláškou).

Pokud hodnoty ukazatele energetické náročnosti hodnocené budovy nejsou větší než hodnoty týchž ukazatelů pro referenční budovu, pak hodnocená budova splňuje zákonné požadavky. V případě budov s téměř nulovou spotřebou energie jsou kladeny přísnější požadavky na kvalitu stavebních konstrukcí a snížení primární neobnovitelné energie užité v budově.“

Energetickou bilanci vylepšuje zvětšení podílu zdiva – zde i ve štítové stěně, kde je kuchyně a za ní sociální zařízení

Ing. Michal Čejka a Ing. Jan Antonín spočítali, co to znamená v praxi: „Současné nastavení požadavků na novostavby zjednodušeně odpovídá kategorii B s měrnou potřebou tepla na vytápění v rozsahu přibližně 30 až 70 kWh/m² za rok. U malých jednopodlažních objektů může tento požadavek činit i více než 80 kWh/m² za rok.“

Pro srovnání ze stejného zdroje – dosud byl „na novostavby rodinných domů požadavek měrné potřeby tepla na vytápění v rozmezí hodnot přibližně 40 až 90 kWh/m² za rok. Spodní hranice platí pro velké kompaktní budovy s jižně orientovanými prosklenými plochami a řízeným větráním s rekuperací tepla. Horní hranice odpovídá menším objektům s převáženě severní orientací prosklených ploch a přirozeným větráním.“

Pasivní energetický standard

Pasivní energetický standard, který se v ČR souběžně užívá, ukládá spotřebu tepla na vytápění budovy do pouhých 15 kWh/m² za rok. Podle dotačního programu Nová zelená úsporám se pro tento typ budov připouští požadavek v rozmezí 15 až 20 kWh/m2 za rok. I zde se předpokládá jak pokrytí části potřeby tepla z obnovitelných zdrojů energie, tak zpětné získávání zhruba 80 % tepla z odváděného větracího vzduchu rekuperací k předehřevu přiváděného čerstvého vzduchu. Splněním pasivního energetického standardu jsou tedy s rezervou splněny i požadavky na budovy s téměř nulovou spotřebou energie, pravděpodobně včetně jejich očekávaného budoucího zpřísnění.

Podle MPO budova navržená s téměř nulovou spotřebou energie „bude mít kvalitnější vnitřní prostředí. Za letních horkých dnů v ní nebude docházet k přehřívání a stejně tak v zimním období nebude docházet k výraznějším propadům vnitřní teploty, a to právě z důvodu zvýšených požadavků na kvalitu konstrukcí a prvků (okna, dveře) obálky budovy. Budova bude snadněji plnit hygienické požadavky pro pobyt osob.“

Podle údajů MPO se však investoři nemusí obávat dramatického zvýšení nákladů, které se navíc v dalších letech vrátí v úsporách na spotřebě energií. Kvalita materiálů a technologií pro stavbu domů se totiž v České republice v posledních letech zvýšila a většina nových staveb požadavky splňuje. Od roku 2017 do současnosti vyrostlo v nevyhovující kategorii C jen zhruba 15 % domů, ostatní jsou v kategorii B nebo A.

Nové chalupy s roubenou částí, kde je světnice, mohou být energeticky nenáročné

Co ovlivní výsledek výpočtu

Pro dosažení požadovaných hodnot platných od ledna 2020 je důležitá v první řadě samotná konstrukce stavby – tepelně technické parametry obálky budovy. V praxi se osvědčilo použití modernějších oken a dveří s dobrou izolací, což znamená náklady navíc v řádu desítek tisíc korun, ale i mnohem víc, pokud projektanti a stavebníci dříve příliš nedbali na vývoj požadavků na energetickou náročnost.

Jde o vyvážený návrh tepelných izolací obálky budovy, vyloučení tepelných mostů v konstrukcích i mezi nimi. Zejména je důležitý velmi nízký prostup tepla zasklení i celých oken (Ug a Uw). V případě využití izolačních dvojskel se příznivě projeví volba nekovových distančních rámečků mezi skly, nízkoemisní pokovení skel a argon mezi skly. Významné je optimální osazení oken do navazující konstrukce.

U oken je však třeba sledovat další vlastnosti, například propustnost slunečního záření (g) spolu s možností zastínění oken a vzduchovou neprůzvučností (Rw), která vyjadřuje ochranu proti pronikání hluku. V neposlední řadě je sledována intenzita výměny vzduchu při tlakovém rozdílu 50 pascalů, která vyjadřuje neprůvzdušnost obvodového pláště budovy, uvádí se v metrech krychlových měněného vzduchu na metr krychlový vnitřního prostoru za hodinu.

Druhým okruhem, který rovněž významně ovlivní výsledek, je technické vybavení stavby – způsob vytápění, větrání, ohřevu vody atd. V této oblasti půjde zejména o omezení využití zdrojů energie nešetrných k přírodě a o preferenci zdrojů obnovitelných. Nikdo však stavebníkům nediktuje, že musí mít tepelné čerpadlo, kotel na pelety nebo solární panely. Komplikovanější bude pouze instalace elektrického vytápění, k němuž bude nutné doplnit nějaký obnovitelný zdroj energie.

Připomeňme také, že se úspornost domu dá zlepšit opatřeními, která jsou sice náročnější na přípravu, ale naopak jsou obvykle investičně levnější. Pokud to pozemek dovolí, vyplatí se situovat obývací místnosti na jih a vstup, WC, technickou místnost, spíž a garáž na sever. I to může mít vliv na spotřebu energií. Investičně nenákladné je také rozkreslení optimálního řešení stavebních detailů.

I když by se mohlo zdát, že tradiční chalupa s více než polovinou stěn zděných a roubením skrytým v břidličném kožichu může mít příznivou energetickou bilanci, není tomu tak; jakékoli neizolované venkovní obklady slouží jen jako ochrana proti větru a jím hnanému dešti

Změna způsobu užívání

O výjimkách ze zákonných požadavků informujeme v článku o energetickém průkazu. Chalupáře samozřejmě také zajímá, jak se má zachovat majitel, který dosud nemovitost užíval rekreačně, ale chce se tam zabydlet natrvalo. Musí si pak nechat spočítat Průkaz energetické náročnosti? Ing. Jiří Šála, specialista a poradce v oblasti tepelné ochrany budov a úspor energie, odpovídá: „Podle stavebního zákona jde o změnu užívání stavby a stavební úřad by měl prověřit, zda objekt splňuje šest základních požadavků na bezpečnost a vlastnosti staveb. Úspora energie a tepelná ochrana budov je samozřejmě mezi nimi. Při změně užívání stavby se musí doložit Průkaz a plnit požadavky energetické úspornosti, jen když při tom dochází ke změně více než čtvrtiny obálky budovy. Stavba se však většinou převádí k celoročnímu obytnému užívání bez velkých změn obálky a pak ze zákona není třeba energetickou náročnost prokazovat,“ vysvětluje.

Investorům, kteří si stavějí zděné i roubené chalupy s tím, že je budou zatím užívat jako rekreační a později zůstanou na venkově trvale, odborník doporučuje volit typ konstrukcí, které požadavky energetické úspornosti splňují. Ne kvůli úřadům, ale hlavně kvůli rostoucí ceně energie a lapáliím s vadami a poruchami, které se mohou při trvalém užívání projevit (například zabudované tepelné mosty se následně obtížně sanují, špatné návaznosti konstrukcí a prostorů také).

Ve vlastním zájmu je vhodné obdobný přístup volit také u existujících roubenek. S ohledem na průběžné užívání je vždy vhodné snížit provozní náklady a zajistit si zdravé vnitřní prostředí úsporným řešením spotřeby tepla při potřebné výměně čerstvého vzduchu.

Možnosti hodnocení

Z hlediska požadavků na tepelnou ochranu budov je závazná norma ČSN 73 0540-2, která definuje požadavky na hodnotu součinitele prostupu tepla pro jednotlivé konstrukce a zároveň i průměrnou hodnotu pro obálku budovy jako celku. Norma říká, že oba požadavky musí být splněny současně, pokud není u jednotlivých požadavků výjimečně připuštěno jinak, což dává určitý prostor pro návrh nestandardních úprav a jednání se stavebním úřadem.

Inženýr Šála však uvádí, že u změn staveb je více způsobů hodnocení energetické náročnosti budovy. Vlastník, resp. energetický specialista oprávněný pro zpracování Průkazu, může vybrat variantu, podle které hodnocení budovy vychází nejlépe. Požaduje-li se prokázání úsporné energetické náročnosti u změny dokončené stavby, má tři možnosti:

hodnotí se budova jako celek prokázáním požadovaného průměrného součinitele prostupu tepla Uem obálky budovy a také celkové dodané energie. Obě tyto hodnoty požadavků se stanoví (podle vyhlášky č. 78/2013 Sb., o energetické náročnosti budov, v platném znění) výpočtem z hodnot tzv. referenční budovy,
hodnotí se budova jako celek prokázáním požadovaného průměrného součinitele prostupu tepla Uem obálky budovy a zároveň neobnovitelné primární energie (stanovení požadovaných referenčních hodnot dle stejné vyhlášky),
hodnotí se jen měněné konstrukce obálky budovy, ale prokázáním přísnější doporučené normové hodnoty součinitele prostupu tepla u každé z těchto měněných konstrukcí; tento způsob je v praxi nejoblíbenější.

Součinitel prostupu tepla

Plochou obálky budovy se rozumí všechny stavební konstrukce (podlahy, stěny, stropy, střecha, okna, dveře), kde dochází k tepelným ztrátám do venkovního, popř. nevytápěného prostředí. Jak už jsme uvedli, ochranná funkce obálky budovy je pro dosažení stanovených hodnot energetické náročnosti velmi významná. Požadavky na ni se hodnotí pomocí zmíněného průměrného součinitele prostupu tepla Uem Jeho výpočet vychází ze součinitelů prostupu tepla jednotlivých konstrukcí, jejich ploch a teplotních rozdílů mezi přilehlými prostředími. Základem všech těchto výpočtů jsou tepelné odpory konstrukcí vypočtené z podílu tlouštěk materiálových vrstev a jejich součinitelů tepelné vodivosti.
Tepelná vodivost je schopnost daného materiálu, konstrukce (např. zdi nebo dřevěné stěny), vést teplo. Představuje množství tepla, které se šíří od teplejšího povrchu 1 m² materiálu k chladnějšímu povrchu při teplotním rozdílu mezi oběma povrchy 1 K (čti jeden kelvin, 1 K = 1 °C, proto rozdíl v K = rozdíl v °C). Tepelný odpor (R) tedy udává míru odporu proti pronikání tepla. Čím vyšší je tepelný odpor materiálu, tím pomaleji teplo prochází. Cílem tedy je, aby byl tepelný odpor konstrukcí obálky budovy (podlaha na terénu, obvodové stěny, střecha i okna a dveře) co nejvyšší.

Součinitel prostupu tepla (U) vyjadřuje naopak jednotkové množství tepla, které se šíří konstrukcí z teplejšího do chladnějšího prostředí – tedy nejen samotnou konstrukcí, ale i prostředím přilehlým z obou stran ke konstrukci. Není to tedy převrácená hodnota tepelného odporu, i když se k ní blíží. Čím je součinitel prostupu tepla nižší, tím méně uniká tepla. Snažíme se tedy, aby byl i průměrný součinitel prostupu tepla obálky budovy (Uem) co nejnižší a bez slabých míst.

Požadovaná hodnota součinitele prostupu tepla pro lehké (těžké) stěny obytných domů, oddělující vnější prostor od vytápěného, je v současné době 0,30 W/(m².K) a doporučená hodnota 0,20 W/(m².K) (0,25 W/(m².K). Roubené stěny spadají do druhé uvedené kategorie.

Energetická bilance starších roubenek

„Většina historických konstrukcí samozřejmě neplní už několik desítek let současné požadavky na energetickou náročnost a je to přirozené. Lpět na výstavbě, kde vhodné historické materiály jsou příjemnou a funkční součástí interiéru včetně roubených stěn, znamená dohnat potřebné vlastnosti nějakým vtipným konstrukčním řešením a smířit se s tím, že tento přístup může mít vliv na náklady stavby.

U historicky cenných staveb však do některých konstrukcí nelze zasahovat. Tam je provedení úprav s požadovanými účinky trnitou cestou hledání vhodných a dostupných možností a jejich kombinací,“ konstatuje Ing. Jiří Šála, který se v současnosti zabývá hledáním takových cest u historických i památkově chráněných budov.

Připomeňme si s arch. Karlem Doubnerem alespoň několik možností, jak snížit energetickou náročnost starých roubenek, jejichž tradiční fasády nedoznají změn. Může to být vnitřní obklad deskami z konopí, pazdeří, přes které se dá natáhnout omítka nebo udělat obklad. Je to vlastně dodatečný sendvič. Podmínkou pro to, aby fungoval, je zajištění dobrého větrání. Další možností je obklad stěn rákosovými nebo slaměnými panely (tloušťky asi 5 cm), které lze rovněž omítnout nebo obložit. Zajímavou variantou je přístavba z nehořlavých tepelněizolačních desek Ytong Multipor, které mají schopnost zachovat správné vlhkostní mikroklima v místnosti.

K novým roubeným stavbám

Nové stavby s větším či menším podílem roubených stěn rostou jako houby po dešti. Majitelé firem, které je nabízejí, využívají zkušeností předků i možností, které nabízejí současné materiály, aby dosáhli standardů předepsaných zákonem. Požadavky na energetickou náročnost snadno splní sendvičové dřevěné konstrukce, ale záleží na jejich skladbě i na použitých lepidlech (výskyt formaldehydu a anorganických rozpouštědel je nežádoucí). Klima v interiéru tak může být jiné než v roubených stavbách.

„Masivní dřevo je ideální materiál, není příliš tepelně vodivé, nejsou v něm tepelné mosty. Problémem klasických roubenek je výplň spár a zvýšená průvzdušnost při jejich netěsnosti. Dříve se spáry vyplňovaly mechem a hlínou svázanou zvířecími chlupy a zamazávaly vápennou maltou, což je materiál vhodný při rekonstrukcích i dnes. U nových staveb se ovšem ve spáře nejčastěji používá dvojitá drážka s perem. Například na Ústeckoorlicku vkládají do spár dvě pera, spodní trám i horní trám mají vyfrézovanou drážku, kam se vsunou tři až čtyři centimetry vysoké latě, které se zvenku nabílí. Spára je tedy komplexně uzavřená,“ přidává své zkušenosti architekt Doubner. Samozřejmě se nesmí zapomenout na tepelněizolační výplň mezi vnějším a vnitřním uzávěrem spáry.
Pan architekt je přesvědčen, že stavby, které mají poctivé kamenné základy, tradičně vyzděné části, kde bývala černá kuchyně, kamna, chlévy a u roubené světnice dobře vyřešené těsnění spár, mohou splnit i dnešní požadavky na energetickou náročnost nebo se jí vhodnými úpravami alespoň přiblížit.

„Ke kvalitě a vhodnosti dřevěných staveb mohou přispět odvětrané podlahy vůči vnitřnímu prostředí, tepelně izolovaný větrací kanál z plných pálených cihel po obvodu nosných zdí s nasáváním vně a odvodem do komína nebo tvarovky Iglú s výškou minimálně 27 cm, opět provětrávané. U trvale užívaných staveb zvýšení tepelné akumulace vyzdívanými vnitřními příčkami s velkou objemovou hmotností, schodiště z vhodných materiálů, keramický či betonový skládaný zmonolitněný strop u domů s více než jedním podlažím či další možnosti. V praxi rozhoduje při výstavbě zejména cena, pracnost a ekologičnost řešení,“ dodává pan architekt.

Závěrem připomeňme, že vyhláška č. 73/2013 Sb., která předepisuje požadavky na energetickou náročnost budov, se nyní novelizuje (i kvůli plnění požadavků směrnic EU). Zároveň je nyní v revizi ČSN 73 0540-2 definující požadavky na součinitele prostupu tepla. Pokud nevznikne při projednávání nějaký časově náročný problém, měla by být novela vyhlášky do pololetí a revize normy do konce letošního roku platná a účinná. Hlavní změnou v oblasti hodnocení obálky budovy bude pravděpodobně snížení požadavku na průměrný součinitel prostupu tepla o dalších 10 % ze stávajících hodnot. Je třeba na to myslet už dnes.

Výhody staveb z masivu

Stavby z dřevěného masivu mají jedinečnou atmosféru a zdravé vnitřní klima.
Masivní dřevěné konstrukce se stavějí v severských státech – ve Švédsku Norsku, na Aljašce; je tedy zřejmé, že vyhovují i tam, kde panují kruté zimy.
V rekreačně využívaných roubených stavbách se dá úsporně topit – nemusí se ohřívat zdivo a je během chvilky teplo; pokud se stavby obývají celoročně, je naopak lepší topit kontinuálně a nenechávat stavby příliš vychladnout.
Energetickou bilanci dřevostavby významně vylepší perfektní izolace spár i napojení roubené stěny na další součásti obálky.
V porovnání se zděnými domy je výstavba dřevostavby rychlejší a levnější.
Požární odolnost stěn z trámů tloušťky 30 cm je 66 minut, co jedenkrát překračuje požadovanou normu.

Text: Marie Rubešová
Foto: Karel Doubner, Martina Lžičařová, Marie Rubešová a Jiří Vorel