Izolační vlastnosti sněhu: Bílá peřina přírody

Sníh je jednou z forem pevného skupenství vody. Jeho hlavní stavební jednotkou je šestiúhelníková sněhová vločka, nazývaná odborně ledový dendrit. Detailní struktura dendritů může nabývat rozmanitých podob a je závislá na teplotě v okamžiku jejich vzniku. Sněhové vločky vznikají v oblacích z kapiček nebo přímou sublimací vodní páry na tzv. krystalizační centra, kterými jsou např. částečky prachu, pyl nebo i krystalky mořské soli. Přitom stále zachovávají šesterečnou krystalickou strukturu. Ideální je pro ně teplota kolem -14°C.

Čím nižší je teplota, tím snáze se utvářejí pevné vazby, které udržují molekuly vody ve vločce. Voda, ze které sníh vzniká, je bezbarvá a průhledná, stejně jako i čistý led. Sněhová vločka, tak jak ji vidíme padat, nikdy nedosáhla kapalného skupenského stavu. Velikost a tvar sněhových vloček silně závisí na aktuálně panujících teplotách. Čím silnější je mráz, tím jsou sněhové vločky drobnější. Při teplotách nižších než -5 °C jsou sněhové vločky menší. Protože teplejší vzduch dokáže pojmout více vlhkosti, nabývají sněhové vločky největších rozměrů při teplotách kolem nuly. Právě zejména při vyšších teplotách se mohou sněhové vločky i navzájem spojovat do velkých „supervloček“. Největší zaznamenaná sněhová vločka na světě měla průměr nepředstavitelných 38 centimetrů a byla pozorována v americkém státě Montana v roce 1887.

Spárované krystaly (spodní střed) jsou výjimečně silné duté sloupce a jsou výrazně asymetrické. Nepravděpodobné, že by dvě vločky prošly zcela stejným vývojem, než napadnou na zem. Pokud by se z jednoho místa vypustily dva balónky, poletí každý jinam, protože je poženou jiné závany větru. Statistická data tak vedou k nevyhnutelnému závěru.

Proč je sníh bílý a proč je skvělý izolant?

Jednotlivé sněhové vločky jsou stejně jako např. led, bezbarvé. Jedná se zde vlastně o obrovské množství hran ledových krystalků, na nichž se odráží a láme světlo. Výsledné složení všech barev se pak lidskému oku jeví jako barva bílá. Při novém sněhu je téměř 90% dopadajícího slunečního světla zase odraženo zpět do okolního vzduchu. U špinavého starého sněhu je odraz stále ještě přes 50%. Tím k roztávání a následné redukci sněhu. Barva sněhu může být zásadně ovlivněna příměsemi přítomných v oblacích. Písek může sníh zbarvit do žluta nebo oranžova, průmyslové znečištění pak prakticky jakkoli. Povrch odtávajících kup může zčernat v důsledku usazování prachových částic.

Sníh je skvělý izolant, který dokáže udržet pod povrchem, jenž pokrývá, relativně vysoké teploty. Využívá toho sama Matka příroda, která se sněhem snaží chránit kořeny rostlin a stromů před promrznutím. Své o tom vědí i původní obyvatelé polárních oblastí, kteří tohoto faktu využívají při stavbě iglú. Sníh je vysoce porézní a je tvořen vzduchem, ledem a malým poměrem vody. Vzniká sněhová pokrývka, která je však z 97% tvořena vzduchovými mezerami mezi vločkami. Tyto vzduchové kapsy pomáhají zvuk z okolí pohlcovat, proto je zasněžené prostředí výrazně tišší.

Čtěte také: Využití OSB desek s izolační výplní ve stavebnictví

Malá tepelná vodivost sněhu dále způsobuje, že ztráty tepla z jeho povrchu jsou menší než z půdy, která si tak zachovává vyšší teplotu. Teplota sněhu těsně nad zemí dosahuje obvykle teplot kolem 0°C. Ve sněhové pokrývce dochází k vyrovnávání teploty mezi relativně konstantní teplotou těsně u země a pohyblivou teplotou atmosféry. Proměnlivá teplota ovzduší se promítá do hloubky sněhové pokrývky se zpožděním a s ubývající intenzitou. Zóna s největší teplotním gradientem se nazývá aktivní vrstva. Při nízkých teplotách (mrazu) se začíná vyvíjet z původního zborceného krystalku nová forma - ledová zrnka hranatého tvaru s rovnými ploškami (fasetami). Nově vznikající krystalky jsou kalíškovité a duté.

Typy sněhu a jejich přeměna

Během 20. století vznikla celá řada různých klasifikací sněhu a sněhové pokrývky. V současné době se používá Mezinárodní klasifikace sněhu (ICSI) z roku 1990, která je použitelná pro všechny světové lokality. Klasifikace vznikají na základě závislosti růstu a tvaru ledových krystalů na okolní teplotě vzduchu a nasycení prostředí vodní parou. Sněhový profil je jeho jednotlivé navrstvení na zemi. Ten by nás měl především zajímat při posuzování lavinového rizika.

Nový sníh (+)

Jedná se o sníh, který padá, nebo je čerstvě napadaný. Původní krystaly jsou ještě patrné. Nový sníh má velkou nesoudržnost, protože zatím nestihl do sebe zaklínit. Jeho struktura je prozatím z velké části šestiúhelná, jako u sněhových vloček. Mezi hlavní vlastnosti padajícího nebo velmi čerstvě napadlého sněhu patří velká poréznost, tedy velký obsah vzduchu a malá utuženost. Tento sníh je bez vzájemných vazeb celkem bezpečný. Měkký sníh s velkými vzduchovými dutinami (póry) je náchylnější k lomu, a tedy i lavinám.

Plstnatý sníh (/)

Nový sníh se začne měnit hlavně pod vlivem větru. Jeho silové účinky začnou narušovat původní krystalickou formu. Šesterečná soustava je ještě částečně rozpoznatelná. Vlivem větru se však „polámané“ a „zborcené“ krystalky zakliňují do sebe a začíná proces utužování. Dochází k zaoblování sněhových zrn. Tento plstnatý sníh je základem deskových lavin. Doba trvání tohoto děje je závislá především na teplotě a působení větru. Při nízkých teplotách se sněhová pokrývka stabilizuje rychleji.

Okrouhlozrnný sníh (●)

Jedná se o suchý sníh vznikající z předchozího typu sněhu - plstnatého. Krystaly ztrácí tepelnými (termickými) a mechanickými vlivy své hroty a tvoří se zakulacená zrna. Sníh se již neleskne a není už zářivě bílý. Z toho vyplývá, že vata je pro difuzně otevřené konstrukce ideálním materiálem, protože lépe propouští vodní páry. Také se zmenšuje objem pórů a celkový objem ubývá tzn. zpevnění. Tento druh sněhu je spíše přechodnou fází mezi zborcením a následnou výstavbovou metamorfózou krystalů. Odbourávání rozvětvení krystalů snižuje soudržnost. Větší soudržnost by mohla kompenzovat ztrátu pevnosti však ještě nejsou vytvořeny. To znamená zvýšené lavinové riziko během prvního nebo dvou dnů po sněžení.

Čtěte také: Kročejová izolace a její použití

Hranatozrnný sníh (□)

Hranatozrnný sníh se začíná vlivem okolní teploty vzduchu měnit do nové formy. Vznikají hranatá ledová zrna, která jsou stavebním kamenem nejvíce nebezpečných lavin, protože tento typ krystalů je velmi pohyblivý. Dochází k vytváření nových krystalů uvnitř sněhové pokrývky. Tvoření těchto pohárových krystalů se děje sublimací. Tento typ sněhu (pohárkové krystaly, hranatozrnitý) pak vytváří kritickou, labilní vrstvu. Velké teplotní gradienty vznikají především v první polovině zimy, když leží méně sněhu a je silný mráz. Takový sníh nemusí čelit původnímu či zvýšenému zatížení a hrozí zborcením. Vyskytuje se především na severních svazích. Pozor: cca 70% spadlých lavin je ze severních svahů!

Zaoblená zrna (○) - Firn

Poslední fáze pak nastává při vzniku zaoblených zrn přeměnou krystalů vlivem zvýšených teplot, které působí delší časový úsek. Kvůli tomu se vytváří hlavně na konci zimy či na jaře. Zaoblená zrna se velmi rychle přeměňují v nejvíce utuženou formu - firn (ledová zrna). Firn je považován za přechodnou fázi mezi sněhem a ledem, obsahuje minimum puklin. Jedná se o závěrečnou fázi bortící přeměny. Vícenásobnou změnou tání a opětného zmrznutí vzniká hrubozrnitý sníh (průměr jader větší než 1 mm). Jde o velmi nesoudržný a vlhký sníh. Krásná jarní lyžovačka je ale obzvláště charakteristická pro jaro jako převládající proces ve sněhové pokrývce.

Přeměna sněhu

Struktura sněhu se v čase mění vlivem různých procesů:

• Bortící přeměna - nastává při malém rozdílu teplot (gradientu) ve sněhové vrstvě. Krystalky nového sněhu se zakulacují a zmenšují. Objem sněhu se zmenšuje. Mezi krystaly sněhu vzniká více vazeb a probíhá pomalé sesedání vrstvy.
• Růstová přeměna - čím teplejší je sněhová vločka, tím více zledovatělé vodní páry vyplní volný prostor v porézní sněhové vrstvě. Čím větší je rozdíl teplot ve sněhové vrstvě, tím více vodní páry a tím více a tím rychleji rostoucích hranatých a pohárkovitých krystalů.
• Tavící přeměna - pokud je sníh teplejší než 0 °C (slunce, déšť) začíná sníh tát. Póry v jeho struktuře vyplní voda, což způsobí zakulacení sněhových krystalů. S přibývajícím obsahem vody se zmenšují vazební síly mezi jednotlivými krystaly, sníh ztrácí soudržnost a razantně klesá jeho pevnost. Naopak po zmrznutí takové sněhové vrstvy pevnost razantně roste. Střídáním tání a zmrznutí se zmenšuje pórovitost vrstvy a dochází k sesedání sněhu, které je pro jeho stabilitu příznivé.

Srovnání izolačních materiálů

Na trhu existuje velké množství tepelněizolačních materiálů, které se liší vlastnostmi, cenou i použitím. Při výběru je důležité srovnávat různé parametry, jako jsou součinitel tepelné vodivosti, prostupu tepla, tepelný odpor a difuzní odpor, stejně jako požární odolnost. Cena materiálu představuje pouze část celkových nákladů na zateplení, je důležité zvážit i náklady na práci a další materiály pro dokončení izolační vrstvy. Nejdražší položkou na stavbě je vždy lidská práce, a to platí i v případě realizace zateplení.

Hlavní parametry

• Součinitel tepelné vodivosti λ (lambda) - osvětluje, jak je materiál schopen vést teplo. Čím je hodnota λ nižší, tím lepším je izolantem.
• Součinitel prostupu tepla U - je základní měrná jednotka při stanovení tepelných ztrát. Určuje, k jakým tepelným ztrátám skrze danou konstrukci či materiál dochází. Čím menší je hodnota U, tím lepší jsou izolační schopnosti.
• Tepelný odpor R - určuje schopnost materiálu zadržet teplo. Čím vyšší hodnota R, tím pomaleji jím prochází teplo, a tudíž lépe izoluje.
• Faktor difuzního odporu μ (mí) - určuje prodyšnost či paropropustnost materiálu, tedy schopnost daného materiálu propouštět vodní páry. Čím nižší hodnota μ je, tím konstrukce lépe „dýchá“.
• Požární odolnost - jedná se o schopnost stavebních konstrukcí odolávat účinku plně rozvinutého požáru. Dělí se do tříd podle reakce na oheň - od A1 (nepřispívají k růstu požáru) po F (reakce na oheň nebyla stanovena).

Tabulka srovnání vybraných izolačních materiálů

Při zateplování jednotlivých částí domu se budete asi rozhodovat mezi polystyrenem, ať pěnovým, nebo extrudovaným, minerální vlnou či polyuretanem (PUR / PIR). Do základů a podlah se také používá pěnové sklo. Stále větší oblibě, zejména u dřevostaveb, se těší také přírodní materiály jako konopí, ovčí vlna, dřevovláknité či slámové desky.

Čtěte také: Vlastnosti OSB desek v izolaci

Sníh je definován jako padající nebo uložená ledová částice formovaná především sublimací (UNESCO/IAHS/WMO 1970). Sněhovou pokrývku lze velmi efektivně mapovat pomocí družic.

tags: #izolacni #vlastnosti #snehu

Oblíbené příspěvky:

• Vše o IP, IK a třídách izolace
• Vše, co potřebujete vědět o PVC potrubí
• jak vybrat izolaci plotny pro Dakon DOR 25 MAX-32
• Dřevěné palubky na fasádu
• jak vybrat lišty na Octavii 2