Dom energooszczędny z drewna klejonego

Drewno klejone to budulec wysokiej jakości, stosunkowo mało u nas popularny. Przedstawiamy relację projektanta, a zarazem budowniczego, który zbudował dom z drewna klejonego i to w dodatku dom energooszczędny.

Dlaczego drewno klejone do budowy domu

Drewno klejone jest lekkie i ma znacznie wyższą wytrzymałość mechaniczną niż tradycyjna tarcica. Zdecydowałem się na pełną, sztywną drewnianą konstrukcję ścian nośnych. Nie mniej ważne było to, że drewno klejone jest materiałem ciepłym. Łącząc je ze stosownej grubości termoizolacją otrzymałem cieńsze o kilkanaście centymetrów przegrody o lepszych parametrach cieplnych niż ściany murowane o podobnej grubości. Nie bez znaczenia była również dobra izolacyjność akustyczna ścian. Struktura drewna klejonego powoduje, że jest ona na poziomie nieodbiegającym od technologii murowanych. Za wyborem drewna klejonego przemawiało także to, że nie jest ono w takim stopniu jak drewno tartaczne podatne na zmiany temperatury i wilgotności otoczenia, nie pęka, nie skręca się. Zastosowanie drewna klejonego przyniosło także obniżkę kosztów budowy. To, co zaoszczędziłem na podstawowej konstrukcji, pozwoliło mi zastosować nietypowe rozwiązania z drewna, które z kolei podniosły koszty. Ale bilans wyszedł na zero

Drewniany dom energooszczędny

Moim celem było stworzenie przegród o współczynniku przenikania ciepła na poziomie domu pasywnego. Ale ponieważ zdecydowałem się na zastosowanie wentylacji grawitacyjnej, a nie mechanicznej z odzyskiem ciepła, założeniem było zbudowanie domu energooszczędnego. Jego roczne zapotrzebowanie na energię końcową Ek wynosi 40 kW/m². Zaprojektowałem dom dwukondygnacyjny, niepodpiwniczony, z garażem w bryle. Od strony południowej znajduje się główna część mieszkalna wymagająca najwięcej ciepła i światła, więc tu zastosowałem duże przeszklenia umożliwiające kontrolowane maksymalne wykorzystanie słońca. Od strony północnej są pomieszczenia najchłodniejsze – część gospodarcza, strefa wejściowa, a na piętrze część mieszkalna, która w przyszłości może być wykorzystana jako pracownia. Bryła północna stanowi dla głównej części mieszkalnej strefę ochrony przed chłodem i wiatrem wiejącym najczęściej z kierunku północno-zachodniego.

Dom na płycie fundamentowej

Moja działka znajduje się na terenie górniczym, ale na razie złoża nie są eksploatowane. Uzyskała I kategorię przydatności do zabudowy (teren pewny). Jednak w przyszłości ta klasyfikacja może zostać obniżona z uwagi na możliwe rozpoczęcie wydobycia węgla znajdującego się pod terenem inwestycji. To wymagało zastosowania konstrukcji odpornej na ewentualne obsunięcie się gruntu pod budynkiem. Płyta fundamentowa to jedno z bezpiecznych rozwiązań w takich warunkach. W momencie osłabienia lub przemieszczenia się gruntu przesunie się cała płyta, a konstrukcja domu pozostanie nienaruszona. Zaplanowałem wykonanie jej na warstwie niewysadzinowej grubości 60 cm z grubego zagęszczonego piasku. Taka poduszka z piasku tłumi drgania spowodowane ruchami podłoża. Żeby odseparować ją od pozostałych gruntów oraz zapewnić utrzymanie zaprojektowanego kształtu, została pokryta otuliną z mocnej geowłókniny o ciężarze minimum 200 g/m².

Zobacz galerię 13 zdjęć

Autor: Łukasz Knapik

Dom o konstrukcji drewnianej został otynkowany i pomalowany. Dach i ozdobne dźwigary pokryto blachą cynkowo-tytanową

Konstrukcja z drewna klejonego

Panele używane do budowy ścian są sklejane z cienkich lamelek wyselekcjonowanego i odpowiednio wysuszonego drewna. Przygotowuje się je na wymiar w fabryce. Grubość standardowej ściany nośnej to 10-12 cm, a stropów – 14-16 cm. Metr sześcienny drewna klasy GL24h waży 380 kg. Stabilność konstrukcji w systemie HBE jest bliższa stabilności technologii murowanych niż konstrukcji na przykład z bali. Konstrukcja z drewna klejonego jest też bardziej sztywna niż szkielet drewniany. Producent systemu deklaruje, że drewno użyte do produkcji paneli ma współczynnik przewodzenia ciepła λ = 0,13 W/(m^.K). To jest bardzo dobry wynik jak na materiał do wznoszenia ścian. Oczywiście wymagają one ocieplenia. Zdecydowałem się na zastosowanie 22 cm styropianu i w ten sposób uzyskałem ścianę grubości 32 cm o współczynniku przenikania ciepła U = 0,14 W/(m^2.K). Dla porównania ściana dwuwarstwowa o podobnej grubości z pustaków poryzowanych lub betonu komórkowego ocieplona styropianem lub wełną mineralną będzie mieć współczynnik U zbliżony do wymaganego prawem 0,3 W/(m^2.K).

Wznoszenie ścian w domu z drewna klejonego

Pod ściany położono hydroizolację z papy termozgrzewalnej. Wszystkie ściany mają grubość 10 cm. Najpierw zmontowano ściany parteru. Nierówności płyty fundamentowej sięgające kilku centymetrów pokonano, poziomując ściany na łącznikach stalowych. Szczeliny wypełniono szybkoschnącą zaprawą montażową. Konstrukcję drewnianą ścian i stropów oraz dachu połączono wkrętami. W następnej kolejności zamontowano panele stropowe. Stropy nad częścią mieszkalną wykonano z paneli o grubości 14 cm, a nad częścią gospodarczą – 16 cm. Teraz ustawiono ściany piętra, których górna krawędź kształtowała zgodny z projektem spadek dachu.

Konstrukcja dachu

Konstrukcję stropodachu stanowią belki o wymiarach 14 x 32 cm. Przed montażem docięto je do wymaganych wymiarów. Belki te opierają się zarówno na ścianach zewnętrznych, jak i części ścian wewnętrznych, które są ścianami nośnymi. Łukową konstrukcję zewnętrzną dachu stanowią dźwigary gięte o wymiarach 16 x 32 cm z drewna klasy GL28h. Została ona zamontowana na stalowej bazie przykręconej do śrub zakotwionych w płycie fundamentowej i dodatkowo usztywniona warstwami deskowania dachu. Czas trwania prac związanych z montażem konstrukcji drewnianej wyniósł 16 dni roboczych. Elementy drewniane były zabezpieczone przed korozją biologiczną i przeciwpożarowo w procesie produkcyjnym, dodatkowo impregnowano je na placu budowy. Dźwigary i belki wystające poza obrys ścian zewnętrznych zabezpieczono przed działaniem czynników atmosferycznych.

Zobacz galerię 7 zdjęć

Autor: Łukasz Knapik

Mimo staranności prac płyta nie była idealnie pozioma. Na szczęście system HBE pozwala to zniwelować. Panele ścienne o grubości 10 cm montowano na podkładkach, a powstałą szczelinę wypełniono zaprawą montażową

Pokrycie dachowe

Na pokrycie wybrałem blachą cynkowo-tytanową, bo jest odporna na czynniki zewnętrzne, a z biegiem czasu pokryje się naturalną patyną i nie będzie wymagać konserwacji. Blacha została ułożona na rąbek stojący uszczelniony z powodu małego kąta nachylenia dachu. Dach jest wentylowany, więc daje ochronę przed skrajnymi temperaturami i odprowadza wilgoć przedostającą się do warstw stropodachu. Na granicy spadków dachu, która znajduje się w północnej części, została wykonana kalenica wentylacyjna. Na membranie położono poszycie z płyt OSB o grubości 2,2 cm, do którego przymocowano membranę hydroizolacyjną stanowiącą szczelną warstwę chroniącą dodatkowo budynek w przypadku wystąpienia przecieków w warstwach zewnętrznego pokrycia. Bezpośrednio pod blachą znajduje się mata strukturalna, ponieważ blacha cynkowo- tytanowa jako materiał bardzo reaktywny powinna być odseparowana warstwą rozdzielczą.

Ocieplenie domu z drewna klejonego

• Ściany zewnętrzne – U = 0,14 W/(m^2.K). Drewno pomalowano najpierw gruntem uniwersalnym, a później klejem poliuretanowym zamocowano do niego ryflowane i frezowane płyty styropianowe o współczynniku przewodzenia ciepła λ= 0,031- -0,032 W/(m^.K). Ryfle (rowki o głębokości 1 cm) służą do oprowadzenia pary wodnej przedostającej się z wnętrza budynku. Styropian przymocowano do ścian za pomocą kołków i wkrętów do drewna. Ponieważ warstwa ocieplenia jest bardzo gruba, otwory pod kołki trzeba było wyfrezować, żeby grzybki kołków dało się zagłębić na 2 cm. Następnie otwory te zakorkowano zaślepkami ze styropianu. Całość pokryto klejem z siatką zbrojącą.
• Dach – U = 0,12 W/(m^2.K). Do ocieplenia dachu zastosowałem rozprężne płyty styropianowe grubości 32 cm (λ= 0,031-0,032 W/(m^.K)). Ich rozmiar odpowiada grubości belek konstrukcyjnych. Najpierw zmierzono rozstaw krokwi i przygotowano odpowiednią liczbę płyt o żądanej szerokości. Musiała być ona większa o 3% od wymiaru między krokwiami, aby uzyskać efekt samomocowania (rozprężenia się) płyt między krokwiami. Kilka szczelin, które powstały, wypełniono pianką rozprężną. Dodatkowo przestrzeń między konstrukcją sufitu podwieszonego została wypełniona wełną mineralną o grubości 5 cm.
• Podłoga na gruncie – U = 0,15 W/(m^2.K). Na płycie fundamentowej położono papę termozgrzewalną i rozprowadzono instalacje wody i kanalizacji. Następnie rozłożono folię polietylenową i wywinięto ją na ściany na wysokość warstw podłogowych, to jest 29 cm. Później zaizolowano podłogę twardym styropianem podkładowym o grubości 20 cm. Żeby ochronić go przed wodą z wylewki betonowej, położono na nim folię polietylenową i także wywinięto ją na ściany.
• Strop nad częścią gospodarczą – U = 0,15 W/(m^2.K). Zasada jest taka, że ocieplenie montuje się zawsze po zimnej stronie. Dlatego od spodu przyklejono styropian o grubości 20 cm i strop wykończono podobnie jak w pozostałej części domu. Na stropie zastosowano dwie warstwy styropianu akustycznego o łącznej grubości 10 cm w głównej części mieszkalnej i 8 cm nad częścią gospodarczą. Styropian przykryto folią polietylenową i folią do mocowania instalacji ogrzewania podłogowego. Rury grzewcze zostały otulone wylewką o grubości 5 cm z betonu ze zbrojeniem rozproszonym z włókna szklanego.

Wykończenie domu z drewna klejonego

Zdecydowałem się na schowanie drewnianej konstrukcji pod warstwami wykończeniowymi. Po stronie wewnętrznej ściany zagruntowano elastyczną zaprawą klejową, która nie popęka pod wpływem pracy konstrukcji. Ponieważ panele drewniane są dokładne wymiarowo, wystarczyła warstwa o grubości około 2 mm zatarta na gładko. Będzie ona pokryta farbami zmywalnymi, a w pomieszczeniach sanitarnych płytkami ceramicznymi. Sufity są podwieszane. Składają się z podwójnego stelażu z profili stalowych 2 x 3 cm z płytami gipsowo-kartonowymi. Ściany zewnętrzne zostały otynkowane. Elewacja została wykończona tynkiem mineralnym pomalowanym odpornymi na zanieczyszczenia farbami polikrzemianowymi. Na wysokości cokołu przyklejono płytki klinkierowe. Górną krawędź cokołu chroni obróbka blacharska. Posadzki zostaną zrobione z desek drewnianych, płytek klinkierowych i ceramicznych.

Stolarka

Budowa domu energooszczędnego wymaga zastosowania ciepłych okien. Wybrałem drewniane z wypełnionymi argonem pakietami trzyszybowymi z ciepłą ramką. Ich współczynnik przenikania ciepła U wynosi  = 0,8 W/(m^2.K). Żeby zminimalizować mostki termiczne, zostały zamocowane zgodnie z zasadami ciepłego montażu: na konsolach w regulowanym systemie JBD umożliwiającym ich wysunięcie w warstwę termoizolacji ścian zewnętrznych. Przestrzeń wokół okien wypełniono poliuretanową pianką montażową i osłonięto taśmami paroszczelnymi od wewnątrz, a rozprężnymi na styku stolarki i styropianu.

Pompa ciepła na trudnym podłożu

Mimo niekorzystnych warunków gruntowych zdecydowałem się na ogrzewanie domu i produkcję ciepłej wody użytkowej pompą ciepła o mocy 9 kW ze zbiornikiem 300 l z grzałką elektryczną. Jest ona zasilana przez gruntowy poziomy kolektor składający się z ośmiu pętli po 100 m. Ułożono go poniżej poziomu przemarzania gruntu, to jest na głębokości 1,5 m poniżej poziomu terenu. Na działce znajduje się grunt nieprzepuszczalny (glina), więc możliwości jego regeneracji są ograniczone. Wody opadowe nie infiltrują w głąb. Na dodatek wilgotność gleby jest mała, ponieważ pobliska kopalnia odpompowuje wody gruntowe mogące ją zalać. Jakby tego było mało, część pętli musiałem umieścić pod budynkiem. Dlatego dla bezpieczeństwa instalacji długość wszystkich pętli przyjąłem z zapasem. Żeby wspomóc regenerację kolektora, grunt rodzimy w wykopie wymieniono na piasek.

Wentylacja grawitacyjna

Preferuję pewien minimalizm w użyciu urządzeń pobierających stale energię, mam podejście do budowania raczej low-tech. Dlatego zaprojektowałem wentylację grawitacyjną, którą stanowią nawiewniki okienne i systemowe pustaki wentylacyjne. Nawiew do wnętrza budynku zapewniają nawiewniki ręcznie sterowane umieszczone w stolarce okiennej. Są one zamontowane w budynku w sposób rozproszony, to jest we wszystkich pomieszczeniach mieszkalnych. Pozwala mi to w pełni kontrolować ilość usuwanego ciepłego i zasysanego zimnego powietrza. Kominek będzie tradycyjny otwarty (komin z przewodem dymowym Æ 300 mm). Powietrze do paleniska kominka jest doprowadzane z zewnątrz rurą Æ 160 mm.