O STAVEBNÍM PRŮMYSLU A POTENCIÁLU PŘÍRODNÍCH MATERIÁLŮKONFERENCE STAVBY Z PŘÍRODNÍCH MATERIÁLŮ
Impact HUB Praha
drtinova 10, 150 00 praha
28. ÚNORA 2014
VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ
FAKULTA ARCHITEKTURY
JOSEF CHYBÍK
Staropaleolitické sídliště před 320 000 lety
V Bilziingsleben v Duryňsku byla nalezena obydlí velikosti 3-5 m s vchody orientovanými k jihovýchodu
Obr. In Jan Jelínek: Střecha nad hlavou
3
Svahy nad Věstonicemi z doby před 25 000 lety
Gravettští lovci mamutů
Obr. In Jan Jelínek: Střecha nad hlavou
Rekonstrukce mladopaleolitického sídliště před 15 000 lety
Osada s chýšemi na soutoku řek Rosava a Ros, což je pravostranný přítok Dněpru
Obr. In Jan Jelínek: Střecha nad hlavou
5
Domy z období kolem roku 2 900 př. Kr.
Osada Charavines u jezera Paladru ve Francii
Obr. In Jan Jelínek: Střecha nad hlavou
6
Iglú ze začátku 19. století
Černé plochy jsou okna z blány z mrožího žaludku
Obr. In Jan Jelínek: Střecha nad hlavou
7
Pohansko – průzkum velkomoravské lokality
Lokalita s nálezem kostela
8
Pohansko – průzkum velkomoravské lokality
Rezidua starého kostela naznačují zachované fragmenty kamenného zdiva s maltou
PŘEDPOKLÁDANÝ RŮST POČTU OBYVATEL NA ZEMI
SOUČASNOST 7MLD. OBYVATEL
9
1900 1920 1940 1960 1980 2000 2020 2040 20600
200
400
600
800
1000
1200
NOVÉ DRUHY
GEOTERMÁLNÍ + MOŘE
SLUNCE
NOVÁ BIOMASA
VÍTR
VODA
TRADIČNÍ BIOMASA
ATOMOVÁ ENERGIE
ROPA A ZEMNÍ PLYN
Rok
Exajoule
Prognóza globální energetické spotřeby do roku 206010
V současnosti cca 20 % obyvatelstva spotřebuje 80 % energie.
POHLED NA NOČNÍ ZEMI Z KOSMU
11
STRUKTURA spotřebY energie v české republice12
České sídliště Sídliště v ČíněSídliště Brno - Vinohrady
Sídliště v Číně
Důsledek rozvoje automobilové dopravy
13
VLIV PRŮMYSLU NA ZMĚNY ŽIVOTNÍ PROSTŘEDÍ
POKUD MÁŠ RÁD ČERSTVÝ VZDUCH, JE ZDRAVÍ TVÝM PŘÍTELEM
(německé přísloví)
14
DOBYTEK JAKO PRODUCENT SKLENÍKOVÉHO PLYNU – METANU CH4
ZMĚNY PRŮMĚRNÉ TEPLOTY ZA POSLEDNÍCH 20000 LET
1750
16V roce 1750 měla Evropa na 140 milionů obyvatel, v roce 1850 to pak bylo 266 mil
a v roce 1913 468 mil. obyvatel.
ZMĚNY KONCENTRACE CO2 V OVZDUŠÍ 17
MAUNA LOA HAWAII - KONCENTRACE CO2
DAVE KEELING AND TIM WHORF (SCRIPPS INSTITUTION OF OCEANOGRAPHY)
18
Civilizace
Redukce stratosférické ozónové vrstvy
Klimatické změny
(vliv na srážky, snížení zem. produkce)
Degradace půd
(snížení zemědělské produkce)
Snížená dostupnost pitné vodyZtráta biodiverzity a funkcí ekosystému
HLAVNÍ PROBLÉMY SOUČASNÉHO ŽIVOTNÍHO PROSTŘEDÍ 19
AL GORE – „NEPŘÍJEMNÁ PRAVDA“20
2007 – NOBELOVA CENA MÍRU AL GOREOVI + 2500 AKTIVISTŮM
Globální oteplování je „největší morální a duchovní výzvou před jakou bylo lidstvo postaveno “.
AL GORE
21
NED PD ND AD
-20
-10
0
10
20
30
40
50
50
15
5
-15-10
Kategorie energeticky úsporného domu
Měr
ná p
otře
ba te
pla
na v
ytáp
ění E
A [k
Wh/
(m2·
a)]
KATEGORIE ENERGETICKY ÚSPORNÝCH DOMŮ
Sluňákov Horka/Moravou
INTOZA Ostrava Sunlighthouse PressbaumENERGYBASE Wien
22
Foto Jury Troy
Vázaná primární energie (PEI), tzv. šedá energie
Je to údaj v MJ, který vypovídá o množství spotřebované primární energie v daném materiálu. Jde o energii vynaloženou na získání suroviny, výrobu a
dopravu materiálu a také na jeho likvidaci. Při přepočtu 1 MJ odpovídá 0,27 kWh.
Emise CO2ekv. (potenciál globálního oteplování)
Zahrnuje emise látek přispívajících ke skleníkovému efektu. CO2 se vzhledem k jeho množství, které se v atmosféře vyskytuje považuje za srovnávací
ekvivalent. Ve stavebních materiálech se uvádí kolik kilogramů CO2 bylo uvolněno při výrobě materiálu. Ne každý materiál má pozitivní bilanci. Například
dřevo a jiné rostoucí suroviny absorbují během růstu více CO2, než se uvolní při jejich přípravě a zabudování ve stavbě.
Emise SO2ekv. (potenciál zakyselení životního prostředí)
Jako ekvivalent se používá SO2, ale údaj zahrnuje i jiné plyny, které se podílejí na acidifikaci. Především oxid dusnatý N2O a amoniak NH4. Tento méně
známý, ale také důležitý údaj nám dává informace o nezvratném procesu zasíření přírody průmyslovou produkcí. Plyny reagují a váží se v atmosféře s
vodou a dopadají na Zemi především ve formě kyselých dešťů, které přispívají nejen k poškozování vodních, lesních a půdních ekosystémů, ale i budov.
23
Hlin
ík
Mě
ď
Oc
el (
vá
lco
vá
ní z
a s
tud
en
a)
Oc
el (
vá
lco
vá
ní z
a t
ep
ela
)
Zin
ek
Po
lys
tyré
n
PV
C
Sk
lo (
flo
at)
Ce
me
nt
po
rtla
nd
sk
ý
Ce
me
nt
sm
ěs
ný
Cih
la
Be
ton
Pře
kliž
ka
Dře
vě
ná
dý
ha
Pa
pír
Ho
bra
Dře
vo
- m
as
iv
MD
F d
es
ka
OS
B d
es
ka
Ko
rko
vá
izo
lac
e
Ce
lulo
zo
vá
izo
lac
e
Ek
op
an
el z
lis
ov
an
é s
lám
y
Ba
lík s
lám
y (
mís
tní)
-3
-2
-1
0
1
2
3
4
5
6
7
3
2
1,3 1,2
0,5 0,50,24
1,21
0,1
-0,1
-0,6
-1,25 -1,4-1,6 -1,7 -1,7
-2,2
2,25
2,8
Plasty
Keramika, beton, sklo, cementy
Přírodní materiály
Název materiálu
Množství kg CO2 na 1 kg materiálu
PRODUKCE CO2 PŘI VÝROBĚ MATERIÁLU
24
Základy
Tepelné izolace základů
Nosné stěny
Příčky
Strop
Střecha
Tepelné izolace
Fasádní plášť
Povrchy
Okna
0 50000 100000 150000 200000 250000 300000 350000
65000
85000
30000
25000
40000
63000
65000
60000
60000
20000
105000
105000
120000
40000
85000
110000
304000
20000
100000
30000
Stavba z pálených cihel
Svázaná primární energie PEI (MJ)
SVÁZANÁ PRIMÁRNÍ ENERGIE - PEI
25
Základy
Tepelné izolace základů
Nosné stěny
Příčky
Strop
Střecha
Tepelné izolace
Fasádní plášť
Povrchy
Okna
-15000 -11250 -7500 -3750 0 3750 7500 11250 15000
5000
4000
-15000-7500
-5500
-5500
-7500
-4000
-5001500
14200
3500
11000
2500
6500
6000
11500
1000
7000
1800
Stavba z pálených cihel
Emise CO2 (kg)
EMISE CO2
26
Ekologická stavba Klasická stavba0
200000
400000
600000
800000
1000000
1200000
513000
1019000
Typ stavby
Zabudovaná energie (MJ)
Ekologická stavba Klasická stavba
-40000
-20000
0
20000
40000
60000
-35000
65000
Typ stavby
Vázané a vypuštěné CO2 (kg)
Ekologická stavba Klasická stavba0
50
100
150
200
250
300
350
175
300
Typ stavby
Produkce SO2 (kg)
Porovnání dvou materiálových variant stejného domu.
1. varianta, ekologická stavba – dům ze dřeva, celulózy a
hlíny. Dům je pod základovou deskou izolovaný.
2. varianta, klasická stavba – dům z klasických materiálů –
železobetonové stropy, kontaktní izolace na bázi EPS a
minerálních vláken.
27
1. Po r. 1945 radikálně vstupuje do stavebnictví chemie. Její produkty jsou
dnes levnější než celá řada tradičních materiálů (např. izolanty
z pěnového polystyrénu).
2. Je přesto správné rozvíjet výrobu z neobnovitelných surovinových
zdrojů?
3. Vzniká závislost na producentech suroviny - např. ropy - je obtížně a
mnohdy s průvodním jevem ekologických katastrof dobývána,
přepravována a zpracována.
4. Suroviny se nacházejí v politicky nestabilních teritoriích.
5. I přírodní materiály mohou být málo vhodné, pokud budou
přepravovány po dlouhých trasách.
1. Rozšířit použití obnovitelných surovin, které dokáží synteticky vyráběné
produkty nahradit.
2. Neobnovitelné suroviny ponechat pro vhodnější použití, za které
můžeme považovat produkci ušlechtilejších komodit, (například
farmaceutické nebo dermatologické výrobky z ropy).
3. Environmentální přístup preferuje přírodní materiály z obnovitelných a
recyklovatelných surovin.
4. Využitím místních zdrojů nastává výrazné snížení zatížení dopravou.
5. V energetické optimalizaci budov, je optimální alternativou realizace
pasivních domů s použitím přírodních materiálů.
ENVIROMENTÁLNÍ POHLED NA STAVEBNÍ MATERIÁLY
28
Fotovoltaická elektrárna v Uherské Ostrohu29
Fototermické kolektory zajišťují teplou vodu a vytápění30
Energetické centrum ve městě Güssing v rakouské spolkové zemi Burgenland – dřevěná
štěpka jako médium pro teplo a elektřinu
31
Spalovna dřevěné štěpky32
Bioplynová stanice33
Sláma z obilí a řepky jako energetická surovina ve spalovně v Roštíně s výkonem 4 MW
Rodinná farma v Jamném u Jihlavy kde se vyrábí dřevěné brikety
Nejvhodnější na tvorbu briket je dřevo, dá se lisovat také řepková sláma, triticale, žito,
ječmen, šťovík, který je výborná plodina ke spalování, avšak problé-mová při pěstování,
nutnost kvalitních klimatických a půdních podmínek, sousední zemědělci vnímají šťo-vík
jako plevel.
36
TRADIČNÍ FORMY A TECHNIKY POUŽITÍ HLÍNY
TRADIČNÍ ZPRACOVÁNÍ HLÍNY
MURL – TĚRKOVÁNÍ ZNÁMÉ Z NĚMECKÝCH OBCÍ U VYŠKOVA NA MORAVĚ, LYSOVICE – ŽUDROVÝ DŮM Č.P. 33
38
STĚNA Z HLINĚNÝCH VÁLKŮ KLADENÝCH JAKO OPUS SPICATUM39
. Nejvyšší hliněný dům ve střední Evropě
Ve Weilburgu an der Lahn dosud stojí nejvyšší hliněný dům ve střední
Evropě. Pětipatrová masivní stěna z dusané hlíny byla vybudována nad
přízemím z lomového kamene a pochází z let 1825 až 1828. V dolní
části je tlustá 750 mm a s každým dalším podlažím se zužuje o 50 mm
až 100 mm. V nejvyšší podlaží má stěna šířku 400 mm.
Foto Gernot Minke 40
TESTOVÁNÍ VLASTNOSTÍ HLÍNY V LABORATOŘI41
Sláma omazaná hlínou
Lehká hlína ρ = 800 kg/m³
Hlína s pěnovým sklem ρ = 740 kg/m³
Hlína lehčená slámou ρ = 750 kg/m³
Lehká hlína ρ = 1000 kg/m³
Lehká hlína ρ = 1200 kg/m³
Hlína se slámou ρ = 1400 kg/m³
Hlína se slámou ρ = 1600 kg/m³
Masivní hlína ρ = 1800 kg/m³
Masivní hlína ρ = 2000 kg/m³
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4
0,5
0,3
0,18
0,2
0,4
0,5
0,6
0,8
0,95
1,2
Tepelná vodivost [W/(mK)]
Materiál a jeho objemová hmotnost
0 4 8 12 160
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Pevnost v tlaku
Hmotnostní vlhkost (%)
Pevnost v tlaku (MPa)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9101112131415160
100
200
300
400
500
600
700
800
40 mm
80 mm
Den
Absorbovaná vlhkost [g/m2]
42
EXPERIMENTY
S VYLEHČOVÁNÍM NEPÁLENÉ HLÍNY
A – BEZ VYLEHČENÍ
B – LEHČENO KONOPÍM
C – LEHČENO PERLITEM
C
B
A
Tradiční těžba a zpracování hlíny
Hlína zpracovaná jako suchá maltová směs
43
LUŽICE U ŠTERNBERKA FIRMA CLAYGAR – Výroba
cihel z nepálené hlíny
Kaple Smíření v Berlíně SE STĚNAMI VYBUDOVANÝMI Z DUSANÉ HLÍNY45
STĚNY Z DUSANÉ HLÍNY Martin Rauch
47
NIEDERBUCHSITEN – CASA FIDELIO
NIEDERBUCHSITEN - CASA FIDELIO
FOTO FELIX JEANMARIE
49
NIEDERBUCHSITEN - CASA FIDELIO
FOTO FELIX JEANMARIE50
NIEDERBUCHSITEN - CASA FIDELIO
51
ORANIENBURG – MATEŘSKÁ ŠKOLA
FOTO PETR NOVÁK
ORANIENBURG – MATEŘSKÁ ŠKOLA
FOTO PETR NOVÁK53
ŽELEZOBETONOVÉ STĚNY S HLINĚNOU OMÍTKOU 54
1 – DŘEVĚNÁ NOSNÁ KONSTRUKCE, 2 – DŘEVOVLÁKNITÁ TEPELNĚ IZOLAČNÍ DESKA, 3 – PERLINKA, 4 –
POVRCHOVÁ ÚPRAVA
1 – DŘEVĚNÁ STĚNA, 2 – TVRDÁ DŘEVOVLÁKNITÁ DESKA,
3 – MĚKKÁ DŘEVOVLÁKNITÁ DESKA, 4 – LAŤ, 5 – LAŤ,
6 – DŘEVĚNÝ OBKLAD
KONSTRUKCE DŘEVĚNÉHO DOMU S KONTAKTNÍ IZOLACÍ
55
KONSTRUKCE OBVODOVÉHO PLÁŠTĚ S TEPELNOU IZOLACÍ Z DŘEVOVLÁKNITÉHO MATERIÁLU 56
KONSTRUKCE OBVODOVÉHO PLÁŠTĚ S TEPELNOU IZOLACÍ Z DŘEVOVLÁKNITÉHO MATERIÁLU 57
PŘERUŠENÍ TEPELNÉHO MOSTU DŘEVOVLÁKNITOU IZOLACÍ 58
KONSTRUKCE OBVODOVÉHO PLÁŠTĚ S TEPELNOU IZOLACÍ Z DŘEVOVLÁKNITÉHO MATERIÁLU 59
KONSTRUKCE OBVODOVÉHO PLÁŠTĚ S TEPELNOU IZOLACÍ Z DŘEVOVLÁKNITÉHO MATERIÁLU 60
KONSTRUKCE OBVODOVÉHO PLÁŠTĚ S TEPELNOU IZOLACÍ Z DŘEVOVLÁKNITÉHO MATERIÁLU 61
OBVODOVÝ PLÁŠŤ S TEPELNOU IZOLACÍ Z DŘEVOVLÁKNITÉHO MATERIÁLU 62
63Brno – budova Nadace Partnerství arch. A. Halíř, Projektil
64Brno – budova Nadace Partnerství arch. A. Halíř, Projektil
Tepelná izolace z ovčí vlny65
INTE
RIÉR
EXTERIÉR
DIFUZNĚ PROPUSTNÁ STAVEBNÍ KONSTRUKCE TEPELNOU IZOLACÍ Z OVČÍ VLNY
66
Tepelná izolace z ovčí vlny67
68
Výroba tepelné izolace z konopných vláken v německu69
70Produkt Výrobny tepelné izolace z konopných vláken v poštorné
71
72
73
74
75
76
Len jako surovina pro výrobu tepelných a zvukových izolací77
Výrobna tepelných a zvukových izolací ze lnu78
Bavlna Juta Vlna Len Sisál Kokos Kapok Ramie Hedvábí Abaka Konopí0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
16000
18000
20000 19320
3250
1520600 390 250 200 170 110 100 220
Surovina
Produkce (tisíce tun)
SVĚTOVÁ PRODUKCE DOVOZOVÉHO MATERIÁLU
ZDROJ: JUTEKO TRUTNOV
79
Bo
rovi
ce
Sm
rk
Bří
za
Buk
Jasa
n
Dub
Javo
r
Tře
šeň
Oře
šák
Bam
bus
- v
ert
ikál
Bam
bus
- h
oriz
ont
ál
Bam
bus
- k
om
bin
ace
Bam
bus
- m
oza
ika
Bam
bus
- m
ram
or0
0,1
0,2
0,3
0,4
Tangenciální
Název
Koeficient bobtnání
80
Sm
rk
Bo
rovi
ce
Olš
e
Bří
za
Javo
r
Tře
šeň
Oře
šák
Buk
Dub
Jasa
n
Bam
bus
- ho
rizo
ntál
Bam
bus
- ve
rtik
ál
Tea
k
Aká
t
Bam
bus
- m
oza
ika
Joto
ba
Bam
bus
- m
ram
or0
2
4
6
8
10
12
1,6
1,6 2,
1 2,6 3,
2 3,5 3,8
3,9 4,
5
4,5
4,6 4,8
6,4
Název
Tvrdost
ZDROJ: ABRASIV MLADÁ BOLESLAV
Porovnání tvrdosti bambusu s vybranými dřevinami
Nejnižší tvrdost vykazuje smrk, nejvyšší bambus.mramor 81
Bambus jako stavební materiál
Foto: Leoš Boček
Foto: Vítězslav Nový82
Schodiště vybudované z bambusuFoto: Leoš Boček
83
vstupní objekt na výstavě květin v Meranu Z BambusU
Foto: Werner SchmidtFoto: Werner Schmidt
84
Rákos – tradiční stavební surovina85
Rákos – tradiční stavební surovina, UKLÁDÁNÍ DO STŘEŠNÍ ROVINY86
Rákos – tradiční stavební surovina, VÁZÁNÍ HŘEBENE87
Rákos – tradiční stavební surovina88
89Rákos – tradiční stavební surovina
90Rákos – nově doplněný materiál ve hřebeni
PRODUKCE SLÁMY V ČESKÉ REPUBLICE NA POLÍCH S ROZLOHOU V HA91
LABOTATORNÍ ZKOUŠKY SLÁMY SLISOVANÉ DO BALÍKŮ 92
ZKOUŠKA POŽÁRNÍ ODOLNOSTI STĚNY ZE SLÁMY
94
95
30. 6. 2011 - Požární zkoušky MPO Efekt
30.6.2011 byla úspěšně ukončena série požárních zkoušek obvodových stěn pro NE/PAS domy realizovaná v rámci Projektu 122 142 0507: „VYBRANÉ VLASTNOSTI PŘÍRODNÍCH A DALŠÍCH
STAVEBNÍCH MATERIÁLŮ, STAVEBNÍCH PRVKŮ A BUDOV“.
Celkem byly zkoušeny 3 obvodové stěny na bázi dřeva a 3 obvodové stěny s využitím TI ze slámy.
Zkouška stěny z nosných slaměných balíků s požární odolností 2 hodiny 25 minut prokázala, že sláma skutečně nehoří!
Podrobnosti na stránkách Katedry konstrukcí pozemních staveb Fakulty stavební ČVUT v Praze.
Ekopanely, JEDOUSOV U PŘELOUČE – lisovaná sláma
ESCHENZ CH POUŽITÍ DESEK Z LISOVANÉ SLÁMY
ESCHENZ CH DŮM Z
PANELŮ Z LISOVANÉ SLÁMY ARCH. FELIX JERUSALEM
98
99
100
S Haus Böheimkirchen – konstrukční schéma101
102
103
104
106
107
108
109
110
111
112
BÖHEIMKIRCHEN A
IZOLOVÁNÍ SLÁMOU A DŘEVĚNÉ DESKOVÉ PRVKY
ARCHITEKTEN SCHEICHER ZT GmbH
113
BÖHEIMKIRCHEN A
IZOLOVÁNÍ SLÁMOU A DŘEVĚNÉ DESKOVÉ PRVKY - ŘEŠENÍ SOKLU ARCHITEKTEN SCHEICHER ZT GmbH
114
115
116
117
118
119
120
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
2,6
0,1
0,6
2,8
Měsíce
Potřeba tepla [kWh/m2]
BÖHEIMKIRCHEN A
SPOTŘEBA TEPLA NA VYTÁPĚNÍ BUDOVY
ARCHITEKTEN SCHEICHER ZT GmbH
121
122KOPULE POSTAVENÁ ZE SLÁMY
123INTERIÉR KOPULE POSTAVENÉ ZE SLÁMY
Rekonstrukce mateřské školy izolované slámou v Pitíně
Projektoval architekt Mojmír Hudec, výtvarný návrh Jiří Šťasta student FA VUT v Brně 124
Rekonstrukce mateřské školy izolované slámou v Pitíně
Projektoval architekt Mojmír Hudec, výtvarný návrh Jiří Šťasta student FA VUT v Brně 125
126
Rekonstrukce mateřské školy izolované slámou v Pitíně1 – vnější stěna, 2 – dřevěná nosná konstrukce, 3 – slaměný balík, 4 – záklop deskou MDF, 5 – okno s trojsklem
Rekonstrukce mateřské školy v Pitíně izolované
slámou
Autor Ing. arch. Mojmír Hudec
1 – kotevní prvek, 2 – dřevěná nosná konstrukce,
3 – slaměný balík, 4 – záklop deskou MDF
128
Modřice – pasivní bytový dům pro seniory arch. J. Smola a arch. A. Brotánek
130Modřice – pasivní bytový dům pro seniory arch. J. Smola a arch. A. Brotánek
131Modřice – pasivní bytový dům pro seniory arch. J. Smola a arch. A. Brotánek
Připomenutí jednoho z předchozích ročníků festivalu v Hostišové
Viktor Karlík hlavní organizátor
133
134
135
136Připomenutí jednoho z předchozích ročníků festivalu v Hostišové
137
138
139
140
141
S MALÝM BLÁTIVÝM STAVITELEM VÁM DĚKUJI ZA POZORNOST
142
