Při stavbě domu je výběr stavebního materiálu klíčový. Z mnoha dostupných možností, od přírodních po umělé, zaujímají cihly významné místo. Moderní cihly procházejí neustálou proměnou a jsou vylepšovány k dokonalosti, aby splňovaly stále náročnější požadavky na stavebnictví.
Vývoj a typy cihel
Cihla, přestože je z hlíny - přírodního materiálu, není typickým přírodním materiálem. Již od pradávna se však cihly i hlína používají jako stavební materiál. Cihly jsou oblíbené pro svou pevnost, relativně nízkou hmotnost, ekologickou nezávadnost, nehořlavost a zvukově izolační vlastnosti. Jednou z jejich dřívějších slabin byla nedostatečná tepelná izolace, což se ale s vývojem technologií výrazně změnilo.
Historie a modernizace cihel
Do nedávné minulosti jsme si pod pojmem cihla představili plnou pálenou cihlu. V souvislosti s vývojem požadavků na součinitel prostupu tepla, zejména u 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.
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. Broušené cihly zcela ovládly stavebnictví. Výhodou broušených cihel je značné urychlení výstavby, menší nasákavost vodou, přičemž se samozřejmě o to menší podíl vody dostává do samotné stavby. Jako pojiva je možné pro broušené cihly použít cementová lepidla, speciální lepicí pěnu nebo silikátovou disperzi. Právě silikátová disperze je již předpřipravené pojivo, které se následně pomocí strukturovaného válečku nanáší na broušené cihly. Speciální pěny, nejčastěji používané nízkoexpanzní, se pak nanášejí přímo z tlakové nádobky s aplikátorem nebo pomocí pistole z kartuše.
Druhy cihel a jejich použití
- Plné cihly: Slouží pro stavbu obvodového i vnitřního zdiva. Dnes se používají hlavně pro rekonstrukce historických objektů, zdění designových plotů nebo různých fragmentů.
- Voštinové cihly: Hodí se na dozdívky, přizdívky nebo výstavbu nosného zdiva. Současné moderní cihly jsou všechny „duté“ a používají se pro různé účely. Mohou mít různou šířku, různá žebra, různý tvar a jiný poměr materiál/dutina.
- Lícové cihly: Jsou ideální k stavěné krbů, výstavbu plotů nebo jako materiál na fasády. Ražené lícové cihly mají vzor ze všech čtyř stran, který vynikne v každém interiéru.
- Věncovky: Cihly určené k omezení tepelných mostů tam, kde se zdivo dotýká stropů. Jsou moderní cihlou nahrazující bednění klasickými prkny při zakončení zdi.
- Duté tvarovky: Jsou kvalitní náhražkou plné cihly, hlavně pro svou nízkou hmotnost, lepší izolační vlastnosti i rychlejší a snazší výstavbu.
- Pórobetonové cihly: Jsou lehké, minerální a přitom pevné tvárnice, použitelné na obvodové zdivo, příčky, vnitřní stěny i stropy. Ytong je pórobetonová tvárnice s výbornými tepelně izolačními vlastnostmi, jednolitá a velmi lehká.
- Betonové cihly: Používají se při stavbě okrasných zdí. Vyrábějí se také jako prefabrikované tvarovky na stavbu plotů, zídek nebo schodišť.
- Pemzové cihly nebo keramzitové bloky: Jsou vyrobené z cementu, pemzy nebo keramzitu. Mají velmi dobré izolační vlastnosti, zejména tepelné. Jsou použitelné na všechny druhy zdiva.
- Vápenopískové cihly: Vyrábí se lisováním a následným autoklávováním ze směsi křemičitého písku, nehašeného vápna a vody. Nejméně jsou ovlivňovány výsledky měření na vápenopískových cihlách.
- Cihly klinker: Mají nasákavost do 6 % a jsou vyráběny strojově. Tři strany jsou pohledové, jedna je hladká. Někdy jsou označovány jako zvonivky.
- Šamotové cihly: Materiál šamot se vyrábí z přírodních surovin, zejména z ostřiva z lupku. Jsou žáruvzdorné a dlouhodobě odolají teplotám přesahujícím 1000 °C. Po zahřátí vyzařují přirozené sálavé teplo. Používají se pro stavbu ohnišť, krbů, grilů, udíren a pecí.
Rozměry cihel
- NF - Normalformat: Mezinárodně standardizovaná jednotka pro děrované cihly, které se využívají ve střední a východní Evropě. Rozměr NF je 250 x 120 x 65 mm.
- WF - Waalformat: Mezinárodně standardizovaná jednotka pro lícové cihly, oblíbená v západní a severní Evropě, ale i v České republice. Rozměry WF jsou 210 x 100 x 50 mm.
Význam tloušťky a izolačních vlastností pro letní teplotu
S rostoucími extrémy počasí se otázka odolnosti stavebních materiálů stává klíčovou. Vlny veder prověřují každý typ zdiva. A právě cihla se zde ukazuje jako materiál, který obstojí. Masivní pálené zdivo dokáže dlouhodobě odolávat vlhkosti, teplotním výkyvům i mechanickému zatížení. Cihla dokáže regulovat vnitřní klima pasivně. Vysoká tepelná kapacita materiálu umožňuje akumulovat teplo v zimě a ochlazovat interiér v létě. Monolitické cihelné stěny díky své tloušťce poskytují přirozené zastínění oken, zejména při strmém úhlu dopadu slunečních paprsků.
Čtěte také: Estetika živého plotu
Dům z termoizolačních cihel použitých i na vnitřní stěny, podlahy, stropy a střechu pod obytným podkrovím si v průběhu roku drží stabilní a příjemnou vnitřní teplotu. V zimě v něm spotřebujeme minimum energie na vytápění a v létě se obejdeme bez chlazení. To je závěr 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.
Tepelná akumulace a izolace
Tepelná akumulace vyjadřuje míru stavební konstrukce nebo stavby pojmout nebo vydat teplo při nárůstu, resp. poklesu její teploty. S tím souvisí pojmy 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.
Důležitou veličinou je UTA, která roste s hustotou a tloušťkou konstrukce a klesá s její rostoucí tepelnou vodivostí, respektive s klesajícím tepelným odporem konstrukce R. Například zdivo z tradičních plných cihel o tloušťce 45 cm má UTA = 496 h, což znamená velmi dobrý tepelněakumulační účinek.
Pokud bychom 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. Kdybychom naopak stavěli zeď z tepelněizolační vaty, aby její tepelněakumulační schopnost odpovídala cihlové zdi, její tloušťka by byla 1,26 m s zbytečně výbornou hodnotou U = 0,03 W/(m2K).
Příklady napovídají, že chceme-li mít doma stálou a příjemnou teplotu, je vhodné kombinovat vysokou tepelnou izolaci a vysokou tepelnou akumulaci. Vznik lehčené broušené cihly s dutinami vyplněnými tepelnou izolací je z pohledu optimální kombinace tepelné izolace a akumulace až geniální. V jediném výrobku byly účelně zkombinovány tradiční tuhost a nosnost cihly se stejně tradiční tepelnou akumulací a nově i tepelnou izolací.
Čtěte také: Stabilita a životnost plotu
Vývoj je 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.
Srovnávací studie tepelného komfortu
Studie [1] počítá tepelněakumulační účinek celého domu se všemi obvodovými stěnami, podlahou, stropem (střechou), okny a s rozdělujícími vnitřními stěnami, nosnými i nenosnými. Srovnávacím kritériem je celoroční spotřeba tepla na vytápění, resp. stabilní vnitřní teplota při denní periodické změně venkovní teploty v zimním období. Z tabulky 2 a 3 lze vyvodit, že přerušované vytápění domu Pýthie z cihel P44 umožňuje úsporu energie na vytápění v porovnání s odpovídajícími lehkými konstrukcemi LK zhruba 19 %.
Kritickou teplotou se rozumí vnitřní teplota 2 °C, při které ještě nehrozí zamrznutí vody v technických zařízeních. Dům z tepelněizolačních cihel nabízí v porovnání s domem z lehkých konstrukcí zhruba dvojnásobnou časovou záruku k překonání kritické situace v důsledku poruchy dodávky tepla.
Využitelné tepelné zisky
Pomocí parametru UTAM (ukazatel tepelné akumulace místnosti v jednotkách času, což je tepelná kapacita konstrukcí ohraničujících místnost vydělená tepelnou ztrátou místnosti), dále z průměrné míry osluněnosti, která plyne z dlouhodobé statistiky, a konečně při započítání vnitřních zdrojů energie (elektrické spotřebiče, vařiče apod.) lze vyčíslit využitelné tepelné zisky v závislosti na orientaci ke světovým stranám. Z tabulky 5 je patrný podstatný rozdíl ve využitelnosti slunečního záření a vnitřních zdrojů tepla v místnostech s malou a velkou tepelnou akumulací.
Následující tabulka ukazuje rozdíl ve využitelnosti tepelných zisků pro místnosti s různou tepelnou akumulací:
Čtěte také: OSB desky a stavebnictví
| Typ místnosti | UTAM (h) | Využitelnost slunečního záření (dokonalá regulace) | Využitelnost vnitřních zdrojů (dokonalá regulace) |
|---|---|---|---|
| Velká akumulace (VA) | 200 | Vyšší | Vyšší |
| Malá akumulace (MA) | 10 | Nižší | Nižší |
Požární odolnost cihel
Cihly jsou běžně uváděny jako jeden z nejlepších stavebních materiálů z hlediska požární ochrany. Cihlové zdivo je nehořlavé a zvyšuje požární odolnost celého objektu. Únosnost zdí z cihelných tvarovek je vyšší než u srovnatelných materiálů a masivní cihlové zdi dávají uživateli pocit bezpečí a ochrany před vnějšími vlivy. 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. Má smysl chránit svůj dům a rodinu pouze obložením, které nehoří a chrání ho před vnějšími požáry po dobu jedné hodiny nebo déle.
Pojmy z oblasti požární ochrany:
- Požární odolnost: Vlastnost stavebního prvku, konstrukční části nebo sestavy, která zabraňuje nebo zpomaluje průchod nadměrného tepla, horkých plynů nebo plamenů za podmínek používání.
- Doba požární odolnosti: Doba stanovená požární zkouškou nebo metodou založenou na požární zkoušce, po kterou je budova odolná proti požáru.
- Hodnocení požární odolnosti: 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.
Výroba cihel
Společnost Wienerberger má v České republice aktuálně 6 cihelen. Jednou z hlavních surovin pro výrobu cihel je jíl. Aby se nemusel do cihelny dovážet, jsou všechny cihelny postaveny právě v místech, kde byla objevena naleziště jílu. Kromě jílu se do vstupní směsi přidávají další suroviny, které mají za úkol cihlu odlehčit a zlepšit její tepelné vlastnosti, například dřevěné piliny, které tvoří zhruba 30 % obsahu.
Správně namíchané suroviny putují po dopravnících do hrubého válce a z něj do jemného válce, který umele materiál pro výrobu cihel na zrnka o velikosti 0,8 mm. Do směsi jílu a dalších přísad se přidává i voda. Z lisu, který funguje podobně jako mlýnek na vánoční cukroví, následně vyjíždí dlouhý pruh cihly. Ten se nařeže pomocí ocelového drátu na jednotlivé cihly, které putují do sušárny.
Typ cihly, která se na lisu vyrábí, určuje takzvaná matrice. Na začátku sušárny je teplota kolem 40 °C a 90% vlhkosti. Jak vozíky postupně projíždějí sušárnou, budoucí cihly vysychají. Na konci sušárny, která má 70 m, je teplota přibližně 80 °C a vlhkost pouhá 3 %. Vysušené cihly, které jsou pevné a tvrdé se ze sušárenských vozíků přeloží na pecní vozy a putují na vypálení. Protože je dnes většina cihel broušených, postupují cihly po vypálení právě do brusky, která je při rovnání zmenší o 6 mm.
Při výrobě vatových cihel s označením Porotherm T Profi se zbroušené cihly naplňují minerální vatou, kterou společnost Wienerberger nakupuje od společností Saint-Gobain a Rockwool. Následně se cihly zabalí do fólie a připraví na expedici k zákazníkům.
Udržitelnost a ekologická odpovědnost
Cihla patří mezi ekologické materiály, protože na jejich výrobu se používá jen čistá hlína, což je přírodní produkt. Ekologický zásah je její výpal, ale z hlediska její životnosti a trvanlivosti se stále jedná o nejekologičtější stavební materiál. Moderní výrobci doplňují cihly o přírodní izolanty, jako je perlit nebo minerální vlna, a tím snižují uhlíkovou stopu budov. Některé produkty už získaly certifikaci klimatické neutrality, což potvrzuje jejich minimální dopad na globální oteplování. Když má výrobce certifikaci EPD (Environmental Product Declaration), znamená to v podstatě, že se nebojí veřejně a objektivně ukázat fakta o uhlíkové stopě, parametrech výroby a udržitelnosti.
Zkoušení cihel ultrazvukovou metodou
Pro vyšetřování zděných konstrukcí lze využít i ultrazvukovou impulsovou metodu. Pomocí ultrazvukové metody lze zjišťovat materiálové charakteristiky cihel (pevnost, modul pružnosti). Výsledky měření ultrazvukovou impulsovou metodou jsou ovlivňovány řadou faktorů: délkou měřící základny, frekvencí sond, rozměry vzorků, vlhkostí, vnitřní struktura a její defekty apod. Měření byla prováděna přímým a polopřímým (šikmým) prozvučováním. Vliv vlhkosti a způsob prozvučování cihel ovlivňuje výsledky měření ultrazvukovou metodou různou mírou. Nejméně jsou ovlivňovány výsledky měření na vápenopískových cihlách a nejvíce naopak na pálených cihlách vyráběných z plastického těsta. Pro srovnatelnost výsledků měření cihel v konstrukci je nezbytné používat stejný způsob prozvučování a frekvenci sond.
Rozdíly v rychlostech jednoznačně souvisí s pórovou strukturou cihel a výskytem defektů ve struktuře.
Závěr studie
- Vytápění domu Pýthie z cihel P44 v přerušovaném režimu umožňuje úsporu tepla na vytápění zhruba o 19 % ve srovnání s domem v provedení s lehkými konstrukcemi o stejném tepelném odporu.
tags: #jak #sirka #cihly #ovlivnuje #teplotu #v