Vápenopískové cihly a jejich součinitel tepelné vodivosti

Požadavky na úspory energií neustále stoupají. V oblasti příspěvku konstrukce samotného (nejen) obytného objektu k dosahování energetických úspor nachází tyto požadavky vyjádření v konkrétních legislativních normách, počínaje Směrnicí EP a Rady č. 2010/31/EU „O energetické náročnosti budov“ přes Zákon č. 406/2000 Sb. o hospodaření energií až např. k Vyhlášce č. 148/2007 Sb. o energetické náročnosti budov. V tomto smyslu jsou zajímavé především termíny 1. 1. 2019, resp. 1. 1. 2021 na realizaci budov s téměř nulovou potřebou energií. Vápenopískové zdicí prvky VAPIS dokážou díky svým stavebně fyzikálním vlastnostem nabídnout investorovi velmi zajímavé možnosti právě v oblasti nízkoenergetických objektů.

Charakteristika vápenopískových cihel

Vápenopískové prvky jsou zdicí materiál na bázi přírodních surovin, skládající se z jemného křemičitého písku (cca 92 %), nehašeného vápna (cca 5 %) a vody (cca 3 %). Po smíchání a vyzrání směsi dochází k jejímu slisování do konečného požadovaného tvaru výrobku a následnému vytvrzení surových produktů v autoklávu. Vzniká tak masivní materiál, který se vyznačuje především vysokou objemovou hmotností a z ní vyplývající pevností v tlaku. Vysoké pevnosti vápenopískových cihel jsou zaručeny právě díky chemické vazbě písku a pojiva, také lisovacím tlakem při výrobě. Standardně se dodávají výrobky v třídě pevnosti 15 a 20 MPa dle ČSN EN 771-2. Vysoká pevnost v kombinaci s přesností výrobků umožňuje provádět nosné stěny v menších tloušťkách, což vede k významným úsporám půdorysné plochy až 7%. To snižuje náklady na výstavbu a snižuje to náklady na metr čtvereční podlahové plochy.

Výrobní tolerance je ± 2 mm na šířku a délku ±1 mm na výšku bloku. Norma DIN V 106-1 udává možnost větších tolerancí, nicméně nejmodernější technologie výroby firmy Zapf-Daigfuss umožňuje výrobu vápenopískových bloků s tolerancí ±1 mm ve všech směrech a to i u velkých bloků KS-QUADRO. Vysoká přesnost produktů redukuje množství spotřebované malty a stejně tak omítky, které se používají výhradně tenkovrstvé, na minimum. Tato přesnost má vliv na rychlost a jednoduchost hrubé stavby i dokončovacích prací. Přesnost zdění v systému VAPIS KS-QUADRO je totožná s přesností při výstavbě tzv. „přesného zdiva“.

Tepelněizolační vlastnosti a součinitel tepelné vodivosti

Vysoká objemová hmotnost zajišťuje vysokou tepelnou stabilitu budov postavených z vápenopískových cihel. Dostatečná vnější vrstva zateplení dodává konstrukci špičkové tepelně izolační vlastnosti, přičemž vlastní zdivo zajišťuje tepelnou akumulaci, která je rozhodující pro mikroklima v místnostech a příjemný pocit tepla. Právě spojení subtilní nosné konstrukce s vysokou tepelnou akumulací dělá z vápenopísku materiál velmi vhodný pro stavby nízkoenergetických a pasivních standardů.

Protože se vápenopískové prvky vyznačují poměrně vysokými hodnotami součinitele tepelné vodivosti (λ_10,dry se pohybuje v závislosti na objemové hmotnosti bloku v rozmezí 0,50 až 1,05 W/(m.K)), je filozofií materiálu snaha využít právě výborné statické, zvukově izolační a tepelně akumulační vlastnosti zdiva. Funkce tepelně izolační je zde naopak svěřena specialistům - izolantům, které tuto funkci umí zabezpečit daleko lépe než jakákoliv jednovrstvá zděná konstrukce. Obvodová stěna je z vnější strany opatřena tepelnou izolací (polystyrén, příp. šedý, minerální vlna), pro nízkoenergetický či pasívní standard jsou používány izolace v tloušťkách od 20 cm do 30 cm. Následuje buď kontaktní tenkovrstvá omítka, nebo odvětrávaná či nevětraná fasádní přizdívka. Obvodové zdivo v tloušťce 175 mm zateplené EPS v tl. 240 mm, tedy v celkové tloušťce stěny 42 cm, dosahuje součinitele prostupu tepla U = 0,13 W·m^-2·K^-1. Tepelněizolační účinek se pak zvyšuje s rostoucí tloušťkou izolační vrstvy, přičemž vlastní zdicí materiál ovlivňuje celkovou izolační schopnost celé konstrukce zanedbatelně. Vápenopískové zdivo v kombinaci s kontaktním zateplovacím systémem (ETICS) je častou volbou pro pasivní domy.

Čtěte také: Postup zdění z vápenopískových cihel vlastními silami

Tepelně-technické parametry vápenopískového zdiva

Tepelně-technické parametry vápenopískového zdiva jsou jasně dány normami dle objemových hmotností zdiva. V ČR používaná norma ČSN EN 1745 stanoví tabulkou hodnoty součinitele tepelných vodivostí pro jednotlivé prvky. Pro tepelně technické výpočty se však používají celé stěny vyzděné z vápenopískového zdiva. Zde je výpočet dle ČSN EN 1745 poněkud zdlouhavý, proto je výhodné použít tabulku z německé DIN V 4108-4:2002-2, kde jsou uvedeny hodnoty pro celé zdivo jako takové. Tyto hodnoty jsou rovněž uvedeny v katalogu materiálů.

Tabulka: Součinitele tepelné vodivosti pro vápenopískové zdivo

Typická skladba vápenopískové stěny pro pasivní dům je obvodová konstrukce z velkoformátových bloků KS-QUADRO tl. 150 mm se zateplovacím systémem tl. 300 mm. Obvodovou stěnu z bloků VAPIS KS-QUADRO je nutno z vnější strany opatřit tepelnou izolací (minerální vlna, polystyrén), doporučují se tloušťky 10-15 cm v závislosti na zvoleném formátu. Následuje buď kontaktní tenkovrstvá omítka (ETICS) nebo odvětrávaná nebo nevětraná fasádní přizdívka. Třída objemové hmotnosti bloků VAPIS KS-QUADRO je 2 000 kg·m^-3, specifické teplo 1 000 J·kg^-1·K^-1, součinitel tepelné vodivosti je přibližně 1,1 W·m^-1·K^-1.

Při navyšování požadavků na tepelnou izolaci u VPC konstrukce k technické změně prakticky nedošlo: Stěna funguje stále stejně, jen je navýšená tloušťka tepelné izolace. Na rozdíl od pálených cihel, kde docházelo k nárůstu tloušťky zdiva a k nárůstu vnitřních vylehčovacích dutin, které jsou vyplňovány různými tepelnými izolanty. Fyziku nelze oklamat. Z obrázků průběhu teplot je u takto malého zateplení VPC konstrukce jasně vidět, že nosná konstrukce zůstává mimo kondenzační zónu, a i v případě -10°C venku je nosná konstrukce vystavena rozdílu teplot cca 3°C, kdežto jednovrstvá nezateplená nosná konstrukce (dutinové cihly či pórobeton) je zatížena teplotním rozdílem 30°C, tj. teplotní zatížení nosné konstrukce je 10-ti násobné! To samozřejmě má vliv i na životnost.

Tepelná akumulace

Stěna z vápenopískových kvádrů VAPIS má výbornou schopnost akumulovat teplo, a to díky vysoké specifické tepelné kapacitě a objemové hmotnosti. Ve spojení se silnou tepelnou izolací z venkovní strany, která udržuje teplotu vápenopískové stěny v celé tloušťce téměř na hladině vnitřní prostorové teploty, je docíleno vysoké hodnoty tepelné akumulace celé obvodové stěny. Vápenopísková zeď zde funguje jako přirozený celodenní regulátor tepla v interiéru. Tepelná akumulace je funkcí hmotnosti, objemové hmotnosti nebo plošné hmotnosti stejně jako akustika. Zde jednoznačně vyhrává vysoká hmota VPC konstrukce, na základě které je akumulace vyšší než u dutinové cihly ca 3-4x. Akumulace je důležitým parametrem pro vnitřní mikroklima jak z hlediska přehřívání v létě, tak z hlediska energetických úspor v zimě. Akumulace dokáže lépe pracovat s výkyvy teploty, ale také vnitřními či solárními zisky. Z výpočtů PHPP jasně vyplývá, že rozdíl mezi vysokou a nízkou akumulací zděných konstrukcí lze uspořit ca 2% energie na vytápění. Pro akumulaci je také důležitá masa z interiéru. Do změn teploty v reálném čase zasahuje zejména ca 10 cm hmoty ze strany interiéru.

Tzv. relaxační doba, tedy doba vychládání objektu, činí pro konstrukce z vápenopísku až 500 h. Tepelná akumulace obvodové konstrukce lze též popsat pomocí relaxační doby, která je definovaná i pro vícevrstvé stěny. Pro dvouvrstvé konstrukce z vápenopísku činí až 500 hod. Cihelná jednovrstvá stěna z termoizolačních bloků o tloušťce 45 cm má hodnotu relaxační doby kolem 150 hodin, což je považováno za výbornou hodnotu. Tepelná akumulace zdiva tak ve spojení s tepelnou izolací zajistí nejen příjemné mikroklima v objektu, ale snižuje spotřebu energií na vytápění a může se i pozitivně odrazit na pořizovací ceně otopného systému, i díky možnému zkrácení otopné sezóny. Právě proto se tyto tepelně akumulační schopnosti zdiva velmi dobře hodí k topným soustavám s nízkým požadovaným výkonem, např. k tepelným čerpadlům.

Čtěte také: moderní a úsporné bydlení z vápenopískových cihel

Patní vrstva zdiva

Vzhledem k vysokým hodnotám součinitele tepelné vodivosti λ vápenopísku je u nízkoenergetických a pasivních domů důležitým detailem patní vrstva v podlaží nad základovou deskou, kudy může unikat přes zeď do základů teplo. Vápenopískové konstrukce toto řeší tepelně izolačním zakládacím blokem, který má hodnotu součinitele tepelné vodivosti λ = 0,30 W/(m.K), při zachování pevnosti zdiva v tlaku 20 N/mm². Jeho nevýhodou je relativně vysoká cena, takže se vyplatí jej používat právě u objektů, kde je nutné řešit veškeré teplotně rizikové detaily s cílem zamezit tepelným ztrátám, tedy u pasivních domů. Naše výrobky typu THERM se používají k zakládání u zdicího systému Sendwix tloušťky 240 mm, 200, 175, 150 a 115 mm.

Zvuková izolace

Akustika je důležitým parametrem kvality vnitřního mikroklimatu, na kterou mnoho stavitelů zapomíná, přestože na ochranu před hlukem pamatuje i stavební zákon. Pokud tato ochrana není správně řešena už ve fázi návrhu stavebního řešení a výběru stavebních materiálů, nezřídka to vede k nemalému rozčarování bydlících. Pokud investor hledá zdicí materiál, který splní požadavky na váženou stavební neprůzvučnost pro obvodové, mezibytové a mezipokojové stěny již v minimálních tloušťkách zdiva a při splnění požadavků na jeho pevnost a únosnost, pak to jsou právě vápenopískové cihly a bloky VAPIS i systémy VAPIS KS-QUADRO. Je to dáno jejich vysokou objemovou hmotností. Například zdivo tloušťky 24 cm při objemové hmotnosti 2000 kg/m³ dosahuje vzduchové neprůzvučnosti R’w = 55 dB a splňuje tak s velkou rezervou požadavek ČSN 73 0532 na zvukovou izolaci pro mezibytové stěny (53 dB). Například již zdivo 20 cm při objemové hmotnosti 2,0 kg/dm³ dosahuje vzduchové neprůzvučnosti R'w = 53 dB. Vysoká objemová hmotnost zdiva perfektně utlumí venkovní ruchy. Obecně platí, že čím je materiál těžší, tím je lépe tlumí vnější hluk.

Přesnost a rychlost provedení

Zdivo VAPIS se dnes uplatňuje při výstavbě všech typů objektů, které se zdí s vysokou přesností na tenkovrstvou maltu v ložné spáře 2 mm. Zdít lze v blocích pro ruční zdění (formát 25 × 25 cm) i pro strojní zdění pomocí minijeřábu (formát 50 × 50 cm). Bloky jsou kladeny na sraz, systém pero - drážka na čelních plochách umožňuje jejich přesné uložení, výsledkem je pak přesně rovná stěna. Současně jsou tímto pozitivně ovlivněny vlastnosti zdiva ve smyslu neprostupnosti obálky objektu - standardně dosahované hodnoty blower-door testů se u vápenopísku pohybují okolo n₅₀ = 0,1−0,3 h^-1. Milimetrová přesnost zdění v systému není samoúčelná. Díky ní a díky přesnému rozvržení pracovního postupu se urychlí a zjednoduší nejen samotná hrubá stavba, ale urychlí se také dokončovací práce, jako je pokládka obkladů a jiných finálních povrchů, realizace schodišť, dále montáž otvorových výplní, instalace domovních rozvodů atd. Vysoká přesnost a rovinnost stěn znamená také úspory omítkových směsí a snazší práci při omítání stěn. Přesnost usnadní dále realizaci stěn a příček z pohledových zdiv v interiéru, kdy se občas kombinují bílé a červené lícové cihly do jedinečného barevného celku. Systém bloků VAPIS KS-QUADRO se uplatní při výstavbě obvodových nebo vnitřních stěn, nosných i nenosných, které se zdí s vysokou přesností na tenkovrstvou maltu v ložné spáře. Bloky jsou kladeny na sraz (těsně k sobě) - použitý systém pero-drážka na čelních plochách zabraňuje pootočení bloků a umožňuje vytvoření velmi přesných a rovných stěn. Styčná spára se až na malé výjimky nemaltuje.

Podobný systém VAPIS KS-QUADRO E s hustším rastrem instalačních kanálků lze kromě elektroinstalace využít pro realizaci modulů nízkoteplotního stěnového teplovodního vytápění s rastrem trubkového vedení min. 12,5 cm. V blocích systému KS-QUADRO E jsou v rastru 12,5cm umístěny průběžné otvory pro svislé vedení instalací. Při zdění se do malých otvorů umisťují středící trny, které zaručí svislé napojení kanálů. Spodní tvárnice obsahuje zářezy, jimiž lze jednoduše protlačit potřebné vedení do kanálů a do stěny se pouze vykrouží otvor pro elektroinstalační krabici nebo jiné napojení. To snižuje náklady na výstavbu a snižuje to náklady na metr čtvereční podlahové plochy.

Porovnání vápenopískových cihel s jinými materiály

Na trhu se v dnešní době objevují různé názory ohledně zateplování novostaveb. Požadavky na obvodové zdivo se v 19. a 20. století řídily výhradně statikou. První požadavky na tepelnou izolaci obvodových cihel se začínají objevovat po 2. světové válce zejména pak v 50. a 60. letech 20. století, což se pak naplno projeví za ropné krize v 70. letech 20. století. A právě v tomto období dochází k rozdělení vývoje zdících materiálů. Zatímco cihlářský průmysl se vydává cestou, že vylehčuje své keramické materiály dutinami, podobným způsobem postupují výrobci pórobetonu dalším vylehčováním pórobetonu vzduchem, tak na druhou stranu výrobci Kalksandsteinu se rozhodují již tehdy, že jednotlivé funkce, které má obvodové zdivo splňovat zůstanou rozdělené. Tj. nosná konstrukce a tepelná izolace. A toto rozdělení platí dodnes, i skrze rozhodnutí vápenopískového průmyslu došlo k vývoji zateplovacích systémů, které se dnes používají v různých provedeních i na jiných materiálech.

Čtěte také: Podkroví: kombinace palubek a cihel

Požární odolnost

U cihel plněných polystyrenem již při teplotách mírně nad 100°C může docházet k vytékání polystyrenu z dutin, jeho vzplanutí, nemluvě o kouřových zplodinách, případně teplotní degradace jednotlivých vrstev systému dutin. Tento problém odpadá u lehčených cihel plněných vatou, která je nehořlavá. U VPC dochází k první degradaci tohoto materiálu při teplotách nad 600°C, kdy se teprve něco začíná dít s mikrostrukturní vazbou CSH fáze. Zároveň mají ale VPC cihly mnohem vyšší tepelnou kapacitu, tj. musí dojít k prohřátí celé konstrukce na oněch 600°C. To dává obrovský časový náskok této konstrukci k tomu, aby všichni bezpečně při požáru utekli a nebyli ohroženi ani kouřem ani pádem konstrukce. Opět se tedy jedná z tohoto hlediska o úplně neporovnatelné parametry.

Tepelněizolační funkce

Zde jsme vybírali konstrukce, které jsou vzájemně porovnatelné v celkovém součiniteli U. Pokud bude potřeba součinitel U dále snížit, na straně VPC dojde k navýšení tl. tepelné izolace, kdežto na straně lehčených cihel k žádnému navýšení tloušťky již dojít nemůže. Výrobci sami argumentují, že jednou z klíčových výhod jednovrstvé konstrukce je úspora práce. Toto je nerelevantní argument, protože pro pasivní dům v oblasti Střední Evropy je parametr součinitele U=0,1 W.m⁻².K⁻¹ postačující. Na druhý pohled se zde dostáváme do dalších záležitostí. Tepelná obálka musí být kompaktní bez tepelných mostů. V případě jednovrstvého zdiva se dostáváme do problémů s ostěními, překlady, nadpražím. Další problém je ten, že součinitel tepelné vodivosti je různý ve směru vodorovném a ve směru svislém. U jednovrstvé konstrukce je zásadním problémem spojování jednotlivých zdících prvků: zdicí malta nemá tepelněizolační vlastnosti, tj. vznikají tepelné mosty ve spárách. Žádná cihla plněná tepelnou izolací nemůže dosáhnout tak nízkého součinitele tepelné vodivosti, jako tepelná izolace. Hodnoty budou vždy vyšší, proto je vhodnější, aby funkci tepelné izolace přebírala tepelná izolace, nikoliv její náhražka, která se fyzikálně nemůže tepelné izolaci, tj. materiálu k tepelnému izolování přiblížit.

Vzduchotěsnost

U vzduchotěsnosti je důležitá vzduchotěsná rovina (vnitřní nebo vnější omítka, případně lepidlo pod zateplovacím systémem). Samotnou vzduchotěsnost zajišťuje tato vzduchotěsná rovina, ale do konstrukce jako takové pak vstupuje mnoho prostupů - např. provádění elektroinstalací, které tuto vzduchotěsnou vrstvu narušují. U provádění elektroinstalací v dutinových cihlách, nebo jiných vzduchem plněných materiálech dochází k výraznému zhoršení vzduchotěsnosti. Je to jeden z problémů a základních požadavků pasivního domu na dosažení vzduchotěsnosti n₅₀=0,6 h^-1. U VPC konstrukce tento problém není, naopak zde jsou měřeny hodnoty velmi nízké. Takto nízká vzduchotěsnost znamená další dodatečnou úsporu tepla na vytápění ve výši 10%, a to není málo.

Ekologie a recyklace

Při bourání moderních budov se v SRN velmi řeší ekologie a recyklace. Nezanedbatelným faktem je to, že cihly plněné polystyrenem je obtížné recyklovat. Naopak zdivo zateplené polystyrenem lze snadno opravit kompletní rekonstrukcí zateplovací vrstvy, obě vrstvy lze při bourání oddělit a zvlášť recyklovat, ale protože VPC zdivo má vyšší životnost, spíše dojde k rekonstrukci fasády, vč. zateplení, kdežto u jednovrstvého zdiva při poškození tepelné obálky rekonstrukce není prakticky možná. Velmi často odpůrci zateplování uvádí, že nezateplené zdivo je pouze omítáno a omítka má delší životnost než zateplovací systém. Nicméně dnes víme, že zateplovací systémy jsou v provozu bez přestání již 60-70 let a stále jsou funkční, tj. jejich životnost se jeví jako shodná nebo lepší než jsou samotné vnější omítky. A to ještě musíme u těch nejstarších zateplovacích systémů přihlédnout k tomu, že před 70 lety nebyla rozvinuta tak dobře stavební chemie, která dnes životnost zateplovacích systémů ještě dále navyšuje.

Cenové srovnání

Pokud se pustíme do srovnání, tak zjistíme, že u porovnávaných konstrukcí bude VPC+zateplení přibližně za stejnou cenu jako zdivo jednovrstvé plněné polystyrenem či vatou. Celková cena práce bude s vysokou pravděpodobností vyšší u varianty VPC se zateplením, pokud se použije ruční zdění. Pokud se VPC bude zdít strojně, tak za zdění KS-QUADRO, které je 4x rychlejší bude také cena práce ¼ ceny ručního zdění cihel. Provádění detailů: tj. tepelných mostů - překlady, věnce, parapety, založení zdiva, elektroinstalace, prostupy, vzduchotěsná vrstva - jednoznačně je dražší u jednovrstvé konstrukce. Velmi významným parametrem je však podlahová vytápěná plocha. Ta bude u VPC+zateplení vyšší o několik procent, tj. celá nemovitost může být o několik procent menší. Celková cena celé stavby díky nižšímu obestavěnému prostoru bude nižší, celkové tepelné ztráty rovněž. Pokud 1 m² podlahové plochy bytu stojí 100.000,- Kč, znamená to, že pouhý 1 mm tl. stěny navíc stojí 100 Kč na každý 1 m délky takové stěny. Jinými slovy, pokud při této ceně bytu je tl. zdiva o 10 cm menší, pak na každých 40 bm délky obvodové stěny ušetříme 400.000,- Kč. Tj. u rodinného domu půdorysu 10x10m to je 40 bm, pokud to jsou 2 NP, tak to dělá orientačně 400.000,- Kč rozdílu. O takovou částku by tedy musela být dražší práce na variantě obvodové stěny se zateplením, abychom se dostali na porovnatelné hodnoty. Vyhodnocení cenového porovnání ponecháme na čtenáři. Ani u ostatních vlastností, které se porovnávaly jsme se nepouštěli do detailů a čísel, pouze jsme položili argumenty, které by měly být zohledněny.

tags: #vapenopiskove #cihly #soucinitel #tepelne #vodivosti

Oblíbené příspěvky:

• Vše o tříplášťových plochých střechách
• Střešní práce od krovu po okapy
• Parozábrana: Ochrana proti vlhkosti
• Objevte revoluční systém Wolf pro tiché bydlení
• Přírodní design modrého korku