Pálené cihly patří k nejrozšířenějším materiálům používaných zejména v konstrukcích obytných budov. Dá se říci, že cihelné zdivo je jakýmsi etalonem stavebních konstrukcí, neboť všechny jiné materiály jsou právě srovnávány výhradně s cihelným zdivem. Článek přináší přehled vývoje cihel a seznámení s výhledem uplatnění cihel v blízké budoucnosti.
Součinitel tepelné vodivosti patří mezi často používané termíny ve stavebnictví, zejména v oblasti zateplení domu. Jelikož se v současné době stále častěji zaměřujeme na úsporu energie v našich domácnostech, je potřeba se alespoň částečně orientovat v základních fyzikálních veličinách, a mezi ně rozhodně patří i součinitel tepelné vodivosti.
Co je součinitel tepelné vodivosti (lambda λ)?
Součinitel tepelné vodivosti λ vyjadřuje schopnost materiálu vést teplo, tedy jeho teplotní vodivost. Jedná se o energii, která prochází materiálem (cihlou, betonem, polystyrenem, minerální vatou či jiným materiálem) o tloušťce 1 m při rozdílu teplot 1 K mezi oběma povrchy měřených materiálů. Mnohdy bývá součinitel tepelné vodivosti chybně označován jako tepelná vodivost. Jednotkou součinitele tepelné vodivosti lambda λ je W*m-1*K-1.
Součinitele tepelné vodivosti pak dostanete ze vzorce λ = d/(tSdeltaT)*Q , kde d je tloušťka materiálu v m, t je čas v sekundách, ΔT je rozdíl teplot mezi oběma vodorovnými stranami, S je plocha materiálu kolmá na tepelný tok a Q pak je množství tepla, které plochami projde. Hodnota tohoto součinitele se v praxi používá pro výpočet tloušťky zateplení konstrukce, pro výpočet tepelných ztrát a určení energetické náročnosti budovy.
Jednoduchým poměrem tloušťky materiálu a součinitele tepelné vodivosti vypočtete tepelný odpor materiálu (konstrukce), což je obrácená hodnota součinitele prostupu tepla. Pokud se při výběru vhodné tepelné izolace, a především její tloušťky, potřebujete správně rozhodovat, je nutné si spočítat tepelný odpor R.
Čtěte také: Výroba sýra cihla
Tepelný odpor a prostup tepla
Vezměme si například klasickou pálenou cihlu o tloušťce 45 cm, ta má velice malý tepelný odpor. Současná stavební norma ČSN 73 0540-2 o tepelné ochraně budov, ale nepracuje s tepelným odporem R, ale s veličinou prostupu tepla U. To je de facto reciproční hodnota zmínění R. Platí, že U se rovná zhruba 1/R.
Pokud to tedy přepočteme na současnou normu, tak součinitel prostupu tepla U je pro plné zdivo o tloušťce 45 cm zhruba 1,3 (m2K/W). Čím menší je hodnota U, tím lepší jsou izolační schopnosti zdiva.
Doporučenou hodnotu pro vnější svislé stěny bez problémů splňuje například jednovrstvové zdivo z cihelných bloků typu Therm o šířce 440 mm. Tento materiál dosahuje součinitele prostupu tepla kolem hodnoty U= 0,21 W(m2‧K) případně i nižší. Podobně jako v sousedních zemích (především v Německu a v Rakousku) se i u nás objevují cihelné bloky o šířce 500 mm, které mají součinitele prostupu tepla nižší než U= 0,16 W(m2‧K), což odpovídá tepelnému odporu R= 5,88 (m2‧K/W) nebo i lepšímu. Pakliže jsou dutiny vyplněny tepelně izolačním materiálem, je dosaženo až U= 0,11 W(m2‧K).
Vývoj cihel a požadavky na tepelnou izolaci
Do nedávné minulosti jsme si pod pojmem cihla představili plnou pálenou cihlu. V souvislosti s vývojem požadavků na součinitel prostupu tepla 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.
Podle [2] lze vývoj požadavků na součinitel prostupu tepla (U) rozdělit na sedm generačních období podle jejich délky trvání. 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. Další vývoj požadavků na U na vnější stěnu budov podle českých technických norem až do roku 2011 zobrazuje graf 1.
Čtěte také: Průvodce světem cihlových fasádních obkladů
S vývojem požadavků na stěnové konstrukce se také začíná měnit tvar cihel. Od plných cihel se přechází v období let 1946-1960 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 bloky s rozměry (délka × šířka × výška), např. 290 × 190 × 215 nebo 240 × 365 × 238 mm, neboli o velkoformátové cihelné bloky. 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, též P+D.
V sousedním Německu se v první polovině 90. let začínají objevovat tzv. broušené cihly, které mají zbroušené ložné plochy. V současnosti hodnotu U = 0,25 W/(m2‧K), 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/(m2‧K) případně i nižší.
Budoucnost cihelného zdiva
Je jasné, že z pohledu požadavků na zvýšení tepelného odporu zdiva se nevyvíjel pouze tvar cihel, ale i samotný keramický střep, spojovací malta a také omítky. Stejně tak jako v Rakousku či Německu se v České republice začínají na trhu uplatňovat cihelné bloky o šířce 500 mm (v Německu je používaný rozměr 490 mm). Zdivo z těchto bloků dosahuje hodnot součinitele prostupu tepla nižších než U = 0,16 W/(m2‧K), 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/(m2‧K).
Podle ČSN 73 0540-1:2005 je za izolační materiál považován takový materiál, který má λ ≤ 0,1 W/(m‧K). Jedna oblast bude řešena neustále, a tou je vývoj keramického střepu a vytváření cihlářské suroviny. V současné době je vývoj zaměřen na snižování tepelné vodivosti střepu při zachování maximální možné pevnosti.
Další oblast vývoje spočívá v hledání nových možností vytváření samotné geometrie cihelných bloků potlačující přenos tepla. Třetí oblast tvoří vývoj v oblasti kombinování páleného cihelného bloku a izolačního materiálu. V podstatě novou oblastí, kterou se „cihláři“ budou muset zabývat, je právě oblast izolačních materiálů. I v tomto směru se již pokročilo a úspěšně se vyvíjejí izolační hmoty na anorganické bázi.
Čtěte také: Použití cihlového obkladu v exteriéru
Kombinace cihel a izolačních materiálů
Otevírá se i možnost použití odpadních hmot. Jako izolační materiál se v současnosti nejvíce používá minerální vlna a to ve formě rozřezaných desek do tvaru velkých dutin nebo ve formě granulátu pro vyplnění malých dutin, dále pak perlit nebo expandovaný polystyrén. 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.
Otázkou zůstává, který přístup kombinace páleného cihelného bloku s izolačním materiálem je lepší. Byly provedeny porovnávací výpočty, jejichž hlavním cílem bylo porovnání obou přístupů řešení.
Závěr
Požadavky na U obvodových stěn se za posledních 50 let zpřísnily přibližně 6krát, z toho za posledních deset let asi 2krát. U zdiva z pálených cihel došlo k navýšení tepelného odporu za posledních 50 let 11krát, z toho za posledních 10 let asi 3krát. Došlo k zefektivnění výroby, úspoře keramického materiálu, ale i materiálů jakou jsou malty či omítky. Zároveň si cihly právě díky tomu, že jsou z keramiky, zachovávají výjimečnou trvanlivost a neměnnost svých parametrů. Tímto se může chlubit málokterý materiál.
Nové technologie a metody, kterými lze zvýšit izolační a užitné vlastnosti cihelných bloků pro jednovrstvé zdivo používají i tuzemští výrobci a drží tak krok s technologicky vyspělými zahraničními výrobci. Pro dosahování velmi nízkých hodnot U zděných stěn jsou dostupné klasické pálené cihelné bloky moderního typu, které splňují i kritéria pro stavbu pasivních domů. Na zahraničních trzích se začínají uplatňovat cihelné bloky s integrovaným izolačním materiálem.
tags: #cihla #plná #pálená #lambda #parametry