Vliv šířky cihly na tepelný komfort v letních měsících

Dům postavený z termoizolačních cihel, které jsou použity i na vnitřní stěny, podlahy, stropy a střechu pod obytným podkrovím, si v průběhu roku udržuje stabilní a příjemnou vnitřní teplotu. V zimě takový dům spotřebuje minimum energie na vytápění a v létě se obejde bez chlazení. Tento závěr vychází ze Studie akumulačního potenciálu cihelného zdiva ke zmenšení energetické náročnosti rodinného domu a zajištění tepelného komfortu jako výhody ve srovnání s lehkou konstrukcí (dřevostavbou totožného rodinného domu) [1], kterou vydalo v červnu 2016 Centrum stavebního inženýrství a.s. Praha.

Tato studie komplexně počítá tepelněakumulační účinek celého domu se všemi obvodovými stěnami, podlahou, stropem (střechou), okny a s rozdělujícími vnitřními stěnami, a to jak nosnými, tak nenosnými.

Tepelná akumulace a teplotní stabilita

Tepelná akumulace vyjadřuje míru stavební konstrukce nebo stavby pojmout nebo vydat teplo při nárůstu, respektive poklesu její teploty. S tímto pojmem souvisí teplotní setrvačnost nebo teplotní stabilita budovy, která je vystavena střídání venkovní teploty. U těžkých zateplených staveb záleží na umístění tepelné izolace: je-li izolace umístěna na venkovní straně, dochází ke stabilizaci vnitřní teploty.

Jednou z klíčových veličin ve studii je ukazatel tepelné akumulace UTA. Tato tepelnětechnická veličina slouží k hodnocení teplotní odezvy vnitřních povrchů konstrukce (stěny, střechy, podlahy atp.) na změnu venkovní teploty. UTA roste s hustotou a tloušťkou konstrukce a klesá s její rostoucí tepelnou vodivostí, respektive s klesajícím tepelným odporem konstrukce R.

Příklady akumulačních schopností

• Zdivo z tradičních plných cihel o tloušťce 45 cm má UTA = 496 h, což představuje velmi dobrý tepelněakumulační účinek.
• Kdybychom s plnou cihlou chtěli postavit obvodovou zeď na úrovni normového doporučení U = 0,25 W/(m2K), musela by být její tloušťka přes 3,7 m s ukazatelem UTA = 3 700 h.
• Naopak, kdybychom stavěli zeď z tepelněizolační vaty, aby její tepelněakumulační schopnost odpovídala cihlové zdi, její tloušťka by byla 1,26 m se zbytečně výbornou hodnotou U = 0,03 W/(m2K).

Tyto příklady naznačují, že pro dosažení stálé a příjemné teploty v domě je vhodné kombinovat vysokou tepelnou izolaci a vysokou tepelnou akumulaci. Moderní lehčená broušená cihla s dutinami vyplněnými tepelnou izolací, kterou nabízí například Wienerberger, představuje z pohledu optimální kombinace tepelné izolace a akumulace geniální řešení. V jediném výrobku jsou tak účelně zkombinovány tradiční tuhost a nosnost cihly se stejně tradiční tepelnou akumulací a nově i tepelnou izolací.

Čtěte také: Kde koupit prkna v Hradci Králové

Srovnání cihelných a lehkých konstrukcí

Studie porovnávala čtyři tvarově a velikostně totožné domy: dva z cihel značky Porotherm o různých velikostech tepelné izolace a jim z pohledu tepelné izolace odpovídající dvě dřevostavby. Testování probíhalo v rozsahu celé zimní a letní sezóny. Srovnávacím kritériem byla celoroční spotřeba tepla na vytápění a stabilní vnitřní teplota při denní periodické změně venkovní teploty v zimním období.

Studie konstatuje, že:

„Ze zjištěných hodnot teplotních amplitud platných pro cihelné zdivo je vidět, že jsou prakticky neměřitelné. Jinými slovy, akumulační schopnost cihelného zdiva je tak velká, že se vliv periodicky kolísající venkovní teploty při nepřetržitém vytápění uvnitř vůbec neprojeví. Naproti tomu u lehkých konstrukcí a v porovnání s cihelným zdivem, i když mají stejný tepelný odpor, se na vnitřním povrchu dosahuje už měřitelných teplotních amplitud.“

Jako příklad těžkého domu s akumulačním potenciálem byl ve Studii zvolen typový rodinný dům Wienerberger Pýthie, navržený ze dvou typů termoizolačního obvodového zdiva Porotherm: PTH 44 (označovaný jako CZ P44) a PTH 44 EKO +Profi (označovaný jako CZ EKO). Stropy byly zvoleny typu POROTHERM SB s nadbetonávkou, tedy strop tvořený cihelnými vložkami MIAKO a keramobetonovými stropními nosníky. Dělící vnitřní stěny byly navrženy z nosných a nenosných akustických cihel POROTHERM AKU Profi. Odpovídající lehké domy typu Pýthie byly navrženy tak, aby měly stejný tepelněizolační efekt (velký tepelný odpor ve W/K), jako jmenované cihlové stavby (LK P44 a LK EKO).

Studie na těchto dvou těžkých cihlových a dvou lehkých dřevostavbách Pýthia počítá zimní potřebu energie na vytápění v režimu nepřetržitého nebo přerušovaného vytápění. Dále se řeší letní podmínky pro období červen až srpen. Měření teploty se týká čtyř obytných místností, které jsou v typovém projektu přízemního rodinného domu PÝTHIE označeny M04 až M07.

Čtěte také: Vlastnosti řeziva 90 mm

Z tabulek 2 a 3 (původní studie) lze vyvodit, že přerušované vytápění domu Pýthie z cihel P44 umožňuje úsporu energie na vytápění v porovnání s odpovídajícími lehkými konstrukcemi LK zhruba 19 %.

Využitelné tepelné zisky

Pomocí parametru UTAM (ukazatel tepelné akumulace místnosti v jednotkách času, což je tepelná kapacita konstrukcí ohraničujících místnost vydělená tepelnou ztrátou místnosti), z průměrné míry osluněnosti a započítání vnitřních zdrojů energie (elektrické spotřebiče, vařiče apod.) lze vyčíslit využitelné tepelné zisky v závislosti na orientaci ke světovým stranám. Tabulka níže ukazuje podstatný rozdíl ve využitelnosti slunečního záření a vnitřních zdrojů tepla v místnostech s malou a velkou tepelnou akumulací.

Jak je z tabulky patrné, místnosti s velkou tepelnou akumulací lépe využívají sluneční záření a vnitřní zdroje tepla, což vede k efektivnějšímu hospodaření s energií a většímu tepelnému komfortu.

Vývoj cihel a jejich tepelněizolační vlastnosti

Pálené cihly patří k nejrozšířenějším materiálům používaným zejména v konstrukcích obytných budov. Cihelné zdivo je považováno za etalon stavebních konstrukcí, neboť všechny jiné materiály jsou srovnávány právě s cihelným zdivem. V souvislosti s vývojem požadavků na součinitel prostupu tepla (U) zejména konstrukcí obvodových plášťů se cihla začala proměňovat. V současnosti jsou na trhu dostupné cihly, které jsou vhodné i pro jednovrstvé konstrukce obvodových plášťů pasivních domů.

Historie vývoje cihel

Vývoj požadavků na součinitel prostupu tepla (U) lze rozdělit na sedm generačních období. První norma zabývající se tepelně technickými vlastnostmi byla platná od roku 1949. Do roku 1964 hodnoty tepelného odporu stěn vycházely z etalonu stěny z plných pálených cihel.

Čtěte také: Průvodce výběrem stavebních prken

• V letech 1946-1960 se od plných cihel přechází k příčně děrovaným cihlám typu CDm.
• V letech 1961-1980 se objevuje typ cihly CDK a CD Týn. Cihly typu CD Týn můžeme považovat za mezník, neboť se jednalo o velkoformátové cihelné bloky s rozměry (délka × šířka × výška), např. 290 × 190 × 215 nebo 240 × 365 × 238 mm. Výškový modul zdiva byl 250 mm při použití maltového lože o tloušťce 12 mm.
• V 90. letech přichází cihla „současného“ typu Therm se suchou styčnou spárou mezi jednotlivými cihelnými bloky, označovanou pero drážka (P+D).
• V první polovině 90. let se v Německu začínají objevovat tzv. broušené cihly, které mají zbroušené ložné plochy.

Současné požadavky a moderní cihly

V současnosti hodnotu U = 0,25 W/(m²K), která odpovídá doporučené hodnotě podle normy ČSN 73 0540-2:2007 pro vnější těžké stěny, bez problémů splňuje jednovrstvé zdivo z cihelných bloků typu Therm o šířce 440 mm. Zdivo tloušťky 440 mm dosahuje součinitele prostupu tepla kolem hodnoty U = 0,21 W/(m²K) případně i nižší.

Stejně jako v Rakousku či Německu se v České republice začínají na trhu uplatňovat cihelné bloky o šířce 500 mm. Zdivo z těchto bloků dosahuje hodnot součinitele prostupu tepla nižších než U = 0,16 W/(m²K), což odpovídá ekvivalentní hodnotě součinitele tepelné vodivosti λ = 0,085 W/(m·K), a tedy tepelnému odporu R = 5,88 m²·K/W nebo i hodnotám lepším. Při vyplnění dutin tepelně izolačním materiálem je dosaženo až U = 0,11 W/(m²K). Podle ČSN 73 0540-1:2005 je za izolační materiál považován takový materiál, který má λ ≤ 0,1 W/(m·K).

Inovace v cihelných blocích

Vývoj cihel se ubírá několika směry:

• Vývoj keramického střepu a cihlářské suroviny: Zaměřuje se na snižování tepelné vodivosti střepu při zachování maximální možné pevnosti. Používají se i odpadní hmoty, které zlepšují vlastnosti střepu (např. tvorbou pórů vyhoříváním při vypalování), snižují energetické nároky na výpal a zlepšují proces sušení.
• Nové možnosti vytváření geometrie cihelných bloků: Cílem je potlačení přenosu tepla a s tím souvisí i vývoj nových technologií.
• Kombinování páleného cihelného bloku a izolačního materiálu: Tato oblast je v podstatě nová a zahrnuje vývoj izolačních materiálů na anorganické bázi.

Jako izolační materiál se v současnosti nejvíce používá minerální vlna (ve formě rozřezaných desek nebo granulátu), perlit nebo expandovaný polystyren. Cihelné bloky s minerální vlnou či expandovaným perlitem mají výhodu v požární odolnosti konstrukce a zdivo dosahuje výborných hodnot vzduchové neprůzvučnosti. Pokud jsou dutiny v cihlách vyplněné lehkými hmotami a je nutné dosáhnout srovnatelné vzduchové neprůzvučnosti, musí se uzpůsobit geometrie děrování cihelného bloku.

Provedené výpočty ukazují, že hodnota U zdiva s větším počtem dutin v cihelných blocích je nižší, tedy toto zdivo vykazuje lepší tepelně izolační schopnost. Lineární činitel prostupu tepla pro vnější rozměry detailu rohu je nejlepší pro cihly s menším počtem řad dutin. Hodnota teplotního faktoru je u všech druhů zdiva téměř shodná. Z výsledků výpočtů se nedá jednoznačně určit, který tvar bloků je výhodnější z pohledu šíření tepla. Při použití jedněch nebo druhých typů bloků v nízkoenergetických budovách bude hrát roli celková tepelná ztráta zdivem i jednotlivými detaily. Značný vliv na řešení detailů může mít také tvar děrování, kterým se může vznik tepelných mostů výrazně eliminovat. To bude doménou cihel s malými dutinami a tenkými žebry.

Ochrana proti letnímu přehřívání

Letní přehřívání budov je jedním z hlavních problémů, kterým čelí majitelé domů, zejména v období intenzivních letních veder. Kvalitní zateplení funguje obousměrně - nejenže udržuje teplo uvnitř v zimě, ale také brání přehřívání v létě. V současné době je důraz kladen na foukanou izolaci, která dokáže efektivně bránit vnikání tepla do interiéru.

Izolační materiál funguje jako bariéra, která zabraňuje teplu vstupovat do budovy. Foukaná izolace má jedinečnou vlastnost dokonale vyplnit všechny mezery ve stěnách, stropě či podlaze, čímž minimalizuje tepelné mosty. Zateplení domu funguje na principu regulace přenosu tepla mezi vnitřkem budovy a venkovním prostředím. V létě, kdy jsou venkovní teploty výrazně vyšší než vnitřní, má izolace za úkol bránit teplu, aby pronikalo do interiéru. V případě budov, které nejsou dostatečně izolovány, teplo snadno proniká do stěn, střechy či podlahy. To způsobuje zvyšování vnitřní teploty a přehřívání prostor, což zvyšuje náklady na chlazení.

Střecha je jedním z nejdůležitějších prvků budovy, pokud jde o ochranu proti letnímu přehřívání. V letních měsících střecha absorbuje velké množství slunečního záření, které se následně přenáší do vnitřních prostor. Aplikace foukané izolace do střešních konstrukcí vytváří izolační bariéru, která omezuje průchod tepla do vnitřku budovy. To nejen zlepšuje komfort obyvatel, ale také výrazně snižuje náklady na klimatizaci. Mnoho majitelů domů podceňuje důležitost izolace střechy, avšak studie ukazují, že právě střecha je hlavním zdrojem přehřívání interiéru v letních měsících.

Výhody foukané izolace

Jakmile je dům správně izolován, přehřívání se stává menším problémem, což má přímý vliv na snížení nákladů na chlazení. Moderní domácnosti se stále více spoléhají na klimatizaci, což zvyšuje energetickou spotřebu, zejména během veder. Snížení nákladů na chlazení není jediným benefitem. Důraz je také kladen na zlepšení celkového komfortu bydlení, což znamená stabilnější vnitřní teploty po celý rok. To znamená, že dům není příliš chladný v zimě ani příliš horký v létě.

Snižování energetické spotřeby není jen otázkou úspory financí, ale i ochrany životního prostředí. Klimatizace a jiné chladicí systémy často spotřebovávají velké množství elektřiny, což zvyšuje produkci emisí CO2 a dalších škodlivých látek. Foukaná izolace navíc často obsahuje recyklované materiály, což dále přispívá k udržitelnosti a ekologické odpovědnosti. Z dlouhodobého hlediska se kvalitní izolace stává nezbytnou součástí ekologicky šetrného stavebnictví.

Zdravé bydlení a vlhkost v interiéru

Cihla je tradiční materiál s bohatou historií, symbolizující zodpovědný přístup k bydlení. Zdravé vnitřní prostředí je základem pro kvalitní bydlení. Cihly mají schopnost absorbovat a následně uvolňovat vlhkost, což je klíčová schopnost pro boj s kondenzací a preventivní opatření proti plísni. Díky své přirozené pórovitosti umožňují stěny z cihel „dýchat“ a efektivně regulují vlhkost v interiéru. Díky své hmotnosti a materiálovému složení dokáže akumulovat teplo během dne a uvolňovat ho během noci. Tento princip je základem pro tepelnou pohodu obyvatel a zároveň snižuje potřebu umělého vytápění nebo chlazení.

Cihla je vyrobena z čistě přírodních surovin - hlíny, vody, vzduchu a ohně. Neobsahuje žádné chemické přísady, což ji řadí mezi nejzdravější stavební materiály vůbec. Díky tomu cihlové domy neprodukují škodlivé látky a nezpůsobují respirační potíže. Vnitřní ovzduší je zdravé dlouhodobě. Existují studie, že cihelné zdivo ve skutečnosti uvolňuje do ovzduší zdraví prospěšné záporné ionty, které působí proti únavě.

Nepálené cihly a mikroklima

Nepálené cihly HELUZ NATURE Energy se používají na vnitřní příčkové a akumulační zdivo o tloušťkách 12 a 25 cm a jsou určeny pro stavby s požadavkem na zvýšenou tepelnou akumulaci a pro zlepšení mikroklimatu budov. Lze z nich vytvořit i příčky při rekonstrukcích. Nepálené cihly HELUZ NATURE Energy výborně absorbují vzdušnou vlhkost, kterou dokáží zpětně přirozeně uvolňovat a regulovat tak mikroklima, přitom neztratily na jiných kvalitách, právě naopak - mají vynikající akustické vlastnosti a dosahují vysokých parametrů akumulace tepla. Jediná opatrnost se týká přímého kontaktu s vodou, kterého se musejí nepálené prvky vyvarovat.

Optimální vlhkost vzduchu v místnosti by se měla pohybovat mezi 40 - 60 %. Vlhkost je sice člověkem mnohem méně pociťována než teplota, ale i ona nepříznivě ovlivňuje subjektivní pohodu i zdraví. Jakmile klesne pod 40 %, vysychají sliznice dýchacích cest a tím dochází k oslabení jejich obranného mechanismu. Příliš suchým vzduchem v topné sezoně trpí nejen alergici a astmatici, ale i děti, které jsou citlivější a mohou reagovat podrážděním a sklony ke kašli či k dýchacím obtížím. I u zdravých lidí dochází k intenzivnějšímu vysoušení sliznice horních cest dýchacích a zvyšování náchylnosti k nákaze. Na mikroklima bychom měli dbát zejména v místnostech, ve kterých trávíme nejvíce času, jako jsou ložnice, obývací či dětské pokoje.

Na zeď z nepálených cihel se dává hliněná omítka HELUZ a celý tento systém můžeme využít jak v cihelném domě, tak v dřevostavbách nebo v jiných prostorách, ve kterých klademe vyšší požadavky na lepší vnitřní podmínky. Hliněné omítky se používají stejně jako klasické, takže štuky mohou být probarvené. Pokud se kombinují pálené a nepálené cihly, hliněné omítky lze aplikovat na obě varianty.

Požární odolnost cihelného zdiva

Jelikož se cihly vyrábějí v šamotových pecích, jsou již nyní vysoce odolné vůči ohni. Cihlové zdivo je nehořlavé a zvyšuje požární odolnost celého objektu. V případě požáru cihlové zdivo nehoří, neumožňuje šíření plamene po svém povrchu, a tak nezvyšuje ani intenzitu požáru. Zdivo neuvolňuje kouř a neodpadávají z něj hořlavé části nebo kapky. Požární odolnost zdiva cihelného hovoří o tom, že patří k nejspolehlivějším konstrukcím. Obecně jsou cihly zatříděny do třídy reakce na oheň A1, tzn. jako nehořlavý stavební materiál.

Odborníci již dlouho potvrzují výjimečnou požární odolnost pálených cihel. Jednoznačným důkazem, že cihla tvoří přirozenou bariéru před požáry, jsou smutné pohledy na stojící komíny a obvodové zdi poté, co se podaří požár uhasit.

Co je požární odolnost?

Požární odolnost je vlastnost stavebního prvku, konstrukční části nebo sestavy, která zabraňuje nebo zpomaluje průchod nadměrného tepla, horkých plynů nebo plamenů za podmínek používání. Doba požární odolnosti je doba stanovená požární zkouškou nebo metodou založenou na požární zkoušce, po kterou je budova odolná proti požáru. Hodnocení požární odolnosti je doba trvání, která nepřesahuje 4 hodiny (stanovená stavebním předpisem), po kterou je určitý prvek odolný proti požáru. Hodnocení požární odolnosti vychází z doby požární odolnosti a obvykle se udává v půlhodinových nebo hodinových krocích.

Zděné konstrukce musí pro zajištění obecné požární bezpečnosti při namáhání požárem splňovat základní funkce - nosnou a dělicí. Pro splnění nosné funkce musí být konstrukce navrženy a provedeny tak, aby splňovaly kritéria únosnosti (kritérium R), případně též mechanické odolnosti (odolnost rázu - kritérium M) po celou požadovanou dobu požární odolnosti, případně po celou dobu trvání požáru.

Odkazy a literatura

• [1] Řehánek, J. - Kučera V - Novotný A.: Studie akumulačního potenciálu cihelného zdiva ke zmenšení energetické náročnosti a zajištění tepelného komfortu jako výhody ve srovnání s lehkou konstrukcí, Praha, Centrum stavebního inženýrství a.s.
• [4] Hejhálek Jiří: Setrvačnost vnitřní povrchové teploty obvodových konstrukcí. Stavebnictví a interiér 12/2000.

tags: #šířka #cihly #vliv #na #horko #v

Oblíbené příspěvky:

• Betonové organizéry na stěnu
• Přečtěte si více o nadčasovosti cihel Terca
• Vlastnosti a využití dřevotřískových desek P3
• Výroba ultra vysokopevnostního betonu
• Postup pro realizaci podlahy z OSB desek