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?
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. Jelikož stanovení součinitele tepelné vodivosti není úplně jednoduchý, níže naleznete v tabulce součinitele pro některé základní stavební materiály. Hodnoty v tabulce jsou přibližné, protože každý výrobce či typ daného výrobku má mírně odlišné hodnoty. Například hodnoty pro beton jsou značně rozličné, protože se může jednat o hutný beton, ale také o beton pilinový, struskový či keramzitový.
Pálená cihla vs. pórobeton
Výstavba domu je jedna z největších životních investic a každý, kdo se pro ni rozhodne, kromě jiného rozvažuje, jaký stavební systém zvolí. A jestliže se rozhodne pro zděný dům, pak se možná dostane i k dilematu „pálená cihla, nebo pórobeton?“. Velké plochy domu ovlivňují komfort bydlení, stavební materiál je tedy velmi důležitým faktorem. Základní požadavky - udržení tepla v zimě a ochranu před letním horkem, lze zajistit v jakémkoli stavebním systému. Dalšími parametry jsou pevnost, vzduchová neprůzvučnost a odolnost vůči požáru.
Čtěte také: Výroba sýra cihla
Vlastnosti pálené cihly
Pálené cihly vynikají vysokou pevností, mají velmi dobré tepelně-izolační vlastnosti, výborně akumulují teplo a splňují i bezpečnostní požadavek odolnosti vůči ohni. Už dávno však nejde o běžnou plnou pálenou cihlu či tzv. „klinkerku“, v kurzu jsou broušené cihelné bloky, které si ponechávají všechny přednosti pálených cihel, ale mají oproti nim ještě několik výhod. Jsou určeny pro obvodové nosné i nenosné zdivo, splňují současné tepelně-izolační nároky a mají zvýšený tepelný odpor, nároky na vytápění objektu jsou proto nižší.
Podle tloušťky a parametrů je možné použít zdivo bez tepelně-izolačních materiálů, při tloušťkách 300 mm je nutné pro zdění obvodových stěn doplnit tento materiál tepelnou izolací.
Spojování zdiva je dnes již i v případě cihelných bloků možné nejen běžnou či tepelně-izolační maltou nebo podle typu materiálu také maltou pro tenké spáry, ale i speciální zdicí pěnou, která umožňuje pokračovat ve stavbě i v zimě do teplot - 5 °C. Pěna je dodávána k materiálu zdarma, zdivo je při použití této technologie brzy pevné a suché. Cihelné bloky, opatřené perem a drážkou, je možné spojovat nasucho. Vždy je nutné dodržovat technologii, doporučenou výrobcem.
Lepší tepelně-izolační vlastnosti mají cihelné bloky s dutinami vyplněnými perlitem, extrudovaným polystyrenem či minerální vatou. V tomto případě současně cihla chrání izolační materiál, nehrozí tedy jeho mechanické poškození či znehodnocení ptáky, hmyzem či povětrnostními vlivy.
Parametry cihelného bloku:
Čtěte také: Průvodce světem cihlových fasádních obkladů
- Objemová hmotnost - 1900 kg/m³
- Pevnost v tlaku - 15-80 MPa
- Nasákavost - 15 %
Cihelný blok o tl. 500 mm má součinitel prostupu tepla nižší než U= 0,16 W/m2‧K, součinitel tepelné vodivosti λ= 0,085 W/m‧K, tepelný odpor R= 6,02 m2‧K/W. V případě vyplnění dutin cihelného bloku izolačním materiálem je dosahováno hodnot U= 0,11 W/m2‧K.
Zateplovat staré zdivo nebo ne?
Z pohledu tepelného odporu konstrukce není až tak důležité, jaké tloušťky například zdivo je, ale spíše o jaký materiál se jedná. Z podílu hodnot je jasné, že tepelný odpor poroste významněji v případě, že bude menší tepelná vodivost materiálu. Tloušťku totiž nelze nějak významně zvyšovat, spíše naopak.
Příklad:
- Plná cihla, tloušťka zdiva 44 cm, součinitel tepelné vodivosti 0,8.
- Cihelný blok současný, tloušťka zdiva 44 cm, součinitel tepelné vodivosti 0,12.
R = cca 4,0 (m2.K/W).
Pokud si jako příklad vezmeme polystyrén, ten má součinitel tepelné vodivosti 0,039 (W//m·K). R = 0,16 / 0,039 = 4,1 (m2.K/W). K tomu připočteme tepelný odpor původní zdi 0,8 a výsledek je přibližně 4,9 (m2.K/W). Pokud se tedy rozhodujeme, zde zateplit nebo ne, zkoumá se, z jakého materiálu je stávající obvodová konstrukce, jaké jsou její současné tepelně technické parametry a jaký typ izolantu bude v daném případě vhodný.
Čtěte také: Použití cihlového obkladu v exteriéru
Tepelně technické parametry cihel v minulosti, současnosti a budoucnosti
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.
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.
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.
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).
V současné době je vývoj zaměřen na snižování tepelné vodivosti střepu při zachování maximální možné pevnosti. Další podmnožinou tohoto směru vývoje je používání surovin, zejména charakteru odpadních hmot, které jednak zlepšují vlastnosti střepu (např. tvorbou pórů svým vyhoříváním při vypalování), snižují energetické nároky na výpal, zlepšují proces sušení apod.
Další oblast vývoje spočívá v hledání nových možností vytváření samotné geometrie cihelných bloků potlačující přenos tepla. S tím souvisí samozřejmě i vývoj nových technologií. Třetí oblast tvoří vývoj v oblasti kombinování páleného cihelného bloku a izolačního materiálu.
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.
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 #plna #pálená #součinitel #tepelné #vodivosti