Na přírodní materiály coby stavební izolace se dosud mnozí dívají s nedůvěrou. Přesto se sláma ve stavebnictví využívala již odedávna a její použití v poslední době zažívá renesanci. Sláma jako stavební materiál je přírodní obnovitelnou surovinou a je široce dostupným ekologickým izolačním materiálem, jehož ekologická stopa je ve srovnání s jinými konvenčními i přírodními izolačními materiály prakticky nulová. Její použití je poměrně široké - od různých slaměných balíků až po izolace z drcených stébel nebo slaměných panelů.
Historie a tradice slaměné izolace
Slámou se podestýlalo, na slamnících se spalo, a slámou se izolovaly půdní prostory chalup na zimní měsíce. Už dříve lidé věděli, že sláma má dobré tepelně izolační vlastnosti. Balíky slámy se začaly používat coby nosný materiál (na nosnosti se podílí omítky) v devatenáctém století krátce po zavedení lisů v Nebrasce a jinde v USA. Nezávisle se z balíků stavěly domy coby východisko z nouze na Ukrajině a nejspíš i jinde. Dnes je ve vyspělé Evropě nových domů se slaměnou izolací už stovky. Řada takových staveb stojí už sto let a fungují výborně, izolují lépe než iglú a jurty.
Princip tepelné izolace
Izolační vrstvy snižují únik tepla dvěma způsoby: brání proudění vzduchu kolem plochy, která nemá být ochlazována či ohřívána, a brání průchodu záření. Ohřev zářením je zásadní v případě přímého oslunění, zatímco zářivé ochlazování je dominantní v noci za jasného nebe a bezvětří. V izolační vrstvě, kterou se záření těžko prodírá, se v optimálním případě vzduch nepohybuje a většina tepelného toku probíhá srážkami molekul vzduchu, padá tedy na vrub tepelné vodivosti vzduchu. K tomu se přidává vedení vlákny (ta jsou tak pětkrát vodivější) a záření od vlákna ke vláknu.
Tok tepla je nepřímo úměrný tloušťce izolační vrstvy, a ovšem přímo úměrný rozdílu teplot, velikosti izolované plochy a vlastní tepelné vodivosti materiálu, která se označuje většinou písmenem lambda. Jinak je to ovšem, když izolační vrstvou vzduch proudí, ať již samovolně (konvekcí, teplejší směrem vzhůru, chladnější dolů) nebo vlivem proudění okolního vzduchu.
Problém konvekce a jeho řešení
Sláma je z izolačních materiálů ten nejprodyšnější, složený z nejtlustších vláken (stébel) s podobně širokými skulinami mezi vlákny. Konvekce se dá přibrzdit zakrytím izolační vrstvy shora, aby proudění nemělo nahoře „zkrat“. U velmi tenké vrstvy (kolem 12 cm) dokáže takové zakrytí proudění uvnitř vrstvy úplně zabránit. U tlustších vrstev mu ale nezabrání, a proto u nich izolační vlastnosti nerostou úměrně tloušťce. Řešením je rozdělit tlustou vrstvu málo prodyšnými přepážkami na několik vrstev tenčích. Na každé je pak jen zlomkový spád teplot a konvekce se ani v mraze nerozběhne. U slaměné vrstvy celkové tloušťky čtyři decimetry stačí dělení na dvě poloviční vrstvy, u tloušťky 1,2 m stačí vrstvy tři. K rozdělení vrstev postačí libovolný papír nebo odpadní lepenka.
Čtěte také: Konstrukce stěn s OSB deskami
Na rozdíl od vodorovných izolací na půdě, ve svislých nebo šikmých izolacích (ve krovech) probíhá konvekce vždy. Je-li izolace tlustá 0,4 m, stačí její rozdělení na tři vrstvy, lepší je ale rozdělení na čtyři vrstvy. Ve zdech je to obtížnější než na půdě, ale z obřích balíků se dají oddělovat čtverce tloušťky asi jeden decimetr, které lze ke zdi přikládat a prokládat papírem.
Slaměné balíky jako tepelná izolace
Slaměné balíky mají vynikající tepelně-izolační vlastnosti a lze je užívat jako adekvátní náhradu za běžné izolační materiály. Pro slaměné balíky s měrnou hmotností 90 kg/m³ se λ = 0,045 W/mK. Měrná tepelná vodivost pro slaměné balíky se pohybuje mezi 0,05-0,075 W/Km. Optimální hustota pro běžnou pšeničnou slámu je okolo 90 kg/m³. Lehčí balíky obsahují více mezer mezi vlákny, což způsobuje ztráty tepla konvekcí, hustší balíky zase příliš mnoho vláken, což odebírá prostor uzavřenému vzduchu, který se na izolačních vlastnostech podílí zásadním způsobem.
Vliv vlhkosti a orientace stébel
Vlhkost vždy působí negativně na izolační schopnosti materiálů. Pozice stébel vůči tepelnému toku má vliv na tepelnou vodivost materiálu. Její hodnota je nižší, jde-li tepelný tok kolmo na stébla. Jsou-li balíky ve stěně položeny na výšku, jejich λ = 0,0450 W/mK, jsou-li na šířku, lze počítat s λ = 0,060 W/mK.
Doporučené hodnoty součinitele tepelné vodivosti
Německý závazný předpis pro tepelně-technické posuzování konstrukcí z balíků slámy (Allgemeine bauaufsichtliche Zulassung für Baustrohballen) od roku 2006 oficiálně povoluje provádět tepelně-technické výpočty s hodnotami součinitele tepelné vodivosti λ = 0,080 W/mK ve směru rovnoběžném se stébly a λ = 0,052 W/mK ve směru na stébla kolmém. V praxi však velmi záleží na složení balíku, kde se směr slaměných stébel odvíjí od použitého typu balíkovacího stroje.
| Autor / Institut | Typ balíku | Hustota (kg/m³) | Orientace stébel | λ (W/mK) |
|---|---|---|---|---|
| J. M. Andersen, B. M. Andersen (2004) | Pšeničná sláma (měřeno na omítnuté stěně) | N/A | N/A | 0,045 (výpočet U=0,15), 0,057 (měření U=0,21) |
| McCabe (Univ. of Arizona) | Pšeničná sláma | 133 | Na výšku | 0,048 (bez vlhkosti), 0,057 (s 20% přirážkou za vlhkost) |
| McCabe (Univ. of Arizona) | Pšeničná sláma | 133 | Na šířku | 0,060 (bez vlhkosti), 0,072 (s 20% přirážkou za vlhkost) |
| Německý předpis (od r. 2006) | Baustrohballen | N/A | Rovnoběžně se stébly | 0,080 |
| Německý předpis (od r. 2006) | Baustrohballen | N/A | Kolmo na stébla | 0,052 |
| FASBA (měření) | N/A | N/A | Nastojato | 0,052 |
Aplikace slaměné izolace ve stavebnictví
Izolace půdních prostor
Na půdě se sláma dobře uplatní tím, že její vrstva může být dost tuhá, pochůzná. Dost dobrou tepelnou izolaci mívaly venkovské domy přes zimu s půdou zaplněnou slámou a senem. Pod takovou důkladnou vrstvu tepelné izolace je nutné dát novou souvislou polyetylénovou fólii, jako vzduchotěsnou vrstvu i parozábranu. Měrná tepelná propustnost stropu pak bude menší než čtyři setiny wattu na metr čtvereční. Půlmetrová vrstva slámy poskytne dobrý komfort a lze ji snadno vyskládat z rozebraných balíků, což má výhodu stejnorodější vrstvy.
Čtěte také: Tipy pro obývací stěnu ze sádrokartonu
Slaměné balíky ve zdech
Balíky slámy se stále častěji používají do zdí jako materiál výplňový, ale i konstrukční. Zejména ty obří, s minimálním rozměrem asi 0,8 m, jsou dostatečně tuhé a staví se z nich velmi pevné zdi. Z jižní strany takové domy mívají velkorysé prosklení. Ze slámy se staví pěkně a rychle. Jen s omítáním je potřeba při použití malých balíků počkat, až se po zatížení krovem a střechou zdi sesednou. Balíky musí být pro tento účel hodně slisované, s objemovou hmotností alespoň devadesát kilogramů na metr krychlový. Užívají-li se balíky jako výplň dřevěné konstrukce nebo izolační „přizdívka“, stačí, když mají jen 70 kg/m³. Balíky se většinou kladou tak, že provazy, kterými jsou svázány, zůstávají uvnitř zdi a stébla jsou orientována kolmo ke zdi. Ve směru podél stébel jsou totiž balíky nejpevnější a mají stálé rozměry. Zeď se pak dá pěkně srovnat (mechanicky, např. palicí, a následně dle potřeby řetězovou pilou) a omítnout. Sedání slaměné stěny je významné a musí se s ním počítat (týká se jen samonosných konstrukcí!).
Modulární slaměná izolace
Pro dodatečné zateplení stávajících zdí je možné použít moduly s dřevěnou konstrukcí. Tyto moduly mohou být malé, například o šířce necelého metru a výšce dva metry, s tloušťkou od tří do šesti decimetrů. Zadní strana modulů může být tvořena polyetylénovou fólií, čímž vznikne pružná, mírně vypouklá plocha, která dobře přilehne ke zdi. Pro pohodlné připevňování bloků na zeď je vhodné ponechávat mezi nimi mezery široké jeden decimetr. Ty se pak vyplní třemi či více vrstvami slámy rovnou na zdi.
Slaměné panely
Technicky vyspělejší a v praxi zajímavější je použití moderních slaměných desek. Slaměné desky jsou panely vyrobené z lisované slámy. Jádro desky tvoří slisovaná orientovaná slaměná vlákna a povrch panelů je opatřen kartonem z recyklovaného papíru připojeným k slaměnému jádru přírodním lepidlem. Do lisované slámy se přidávají přísady proti hlodavcům a zlepšující vlastnosti panelů. Lisování slámy do kompaktní podoby desky probíhá ve speciálním tvářecím lisu za vysokého tlaku a teploty. Jejich použití je však limitováno skutečností, že panely nelze použít jako nosné části konstrukcí. Mezi nejrozšířenější aplikace patří konstrukce interiérových příček, stropní podhledy, řešení půdních vestaveb obytných podkroví a opláštění dřevěných skeletů.
Při stavbě montovaného rodinného domu v Přelouči byla nosná konstrukce obvodových stěn tvořena dřevěným skeletem, který byl z obou stran opláštěn slaměnými panely Stramit tloušťky 60 mm s vloženou izolací z minerální vlny Orsil tloušťky 120 mm. Obvodové stěny budovy mají při své malé tloušťce (240 mm) vysoký tepelný odpor R = 4,32 m²K/W.
Vlastnosti slaměné izolace
Tepelně izolační vlastnosti
Slaměný balík samotný vykazuje velmi dobré izolační vlastnosti. Součinitel tepelné vodivosti, dle měření FASBA byl stanovený na λ=0,052 W/m.K při balíku uloženém ve stěně nastojato, což je jen asi o třetinu horší než kvalitní expandovaný polystyren (λ=0,035 W/m.K). Díky tomu slaměný dům při správném provedení snadno dosáhne velmi dobrých tepelně izolačních kvalit, blížících se pasivním stavbám (U ≤ 0,15 W/m²K).
Čtěte také: Obývací stěna Iguan a Berno - recenze
Tepelná kapacita a stabilita
Sláma vykazuje vyšší hodnotu tepelné kapacity (c = 2 kJ/kgK) oproti například hlíně (c = 1 kJ/kgK). Pro slaměný balík je objemová měrná tepelná kapacita S = 200 Wh/m³K. Tato vlastnost příznivě ovlivňuje tepelnou stabilitu, což je důležité pro letní tepelnou ochranu a zabránění přehřívání interiérů. Vysoké tepelně akumulační vlastnosti dřeva i slámy poskytují vnitřnímu prostředí objektu dobrou tepelnou stabilitu v zimním i v letním období, takže nedochází v létě přes den k rychlému přehřívání vnitřního prostředí v domě, ani k rychlému vychládání budovy při přerušení vytápění v zimním období.
Požární bezpečnost
Obavy z hořlavosti slámy jsou pochopitelné, avšak slaměný balík má proti jiným přírodním izolacím jasnou výhodu: vysokou hustotu, čili nedostatek kyslíku. Pokus o zapálení samotného balíku končí ohořením volných stébel a vytvořením zuhelnatělé vrstvy slámy podobně, jako je tomu v případě hoření dřeva. Slaměná stěna s 2 a více centimetrovou omítkou má splněné testy F90, tedy odolnost 90 minut. Hasiči tuto vlastnost využívají při cvičeních, kdy jim balíky svázané drátem slouží jako zdroj dýmu.
Česká republika přispěla k testování v roce 2011 zkouškou nosné stěny ze slaměných balíků. Stěna z balíků tloušťky 500 mm omítnutá zevnitř hliněnou omítkou a zvenku vápennou omítkou vydržela pod zatížením 144 minut. Požární odolnost REI byla stanovena na 120 minut. Tato zkouška proběhla podle evropských norem (ČSN EN 13501-2 a ČSN EN 1365-1), takže výsledky jsou použitelné v rámci celé EU.
Zvukově izolační vlastnosti
Slaměné balíky mají velmi dobré zvukově-izolační vlastnosti, zvláště při nižších frekvencích. Oboustranně omítnutá slaměná stěna má akustický útlum více než 50 dB. Praktické zkušenosti naprosto přesvědčivě dokazují výborné zvukově izolační vlastnosti stěn ze slaměných balíků. V roce 2003 byl na Univerzitě v Eindhovenu proveden test zvukového útlumu stěny z běžných balíků o síle 46 cm a omítnutých z obou stran hliněnou omítkou, kde bylo dosaženo útlumu v hodnotách mezi 43-49 dB.
Odolnost proti škůdcům a plísním
Slaměný dům oproti konvenčnímu domu není pro hlodavce atraktivnější. Vymlácená sláma je nestravitelná pro hlodavce. Hlodavci vyhledávají balíky spíše pro budování obydlí, avšak vyhloubené chodbičky v balících se hned zatahují, což hlodavcům značně ztěžuje pohyb. Po omítnutí nebo opláštění problém odpadá. Pro prevenci růstu plísní a hub nemá vlhkost balíků překročit 20 % a neměly by ani být dlouhodobě umístěny v prostředí s relativní vlhkostí vzduchu větší než 70 %.
Ochrana proti vlhkosti
Je nezbytné slaměné balíky chránit před vodou i zemní vlhkostí po celou dobu stavby a po dobu životnosti stavby. V záplavových územích tento materiál nelze použít. Slaměné balíky musí být dostatečně zvednuty nad úroveň terénu tak, aby byly 100 % chráněny před odstřikující vodou. Déšť je nutné odvést tak, aby nestékal po stěnách, nebo dokonce do stěn. Ochrana balíků před deštěm hnaným větrem spočívá především ve vhodné povrchové úpravě stěn - omítce či obložení.
Podle typu použité omítky dochází při trvalejším smáčení k jejímu nasycení vodou, což způsobuje vlhnutí přilehlé vrstvy slámy. Pro zabránění odstřikování vody od soklu lze použít materiály, jež dekoncentrují působení vody, jako je nízká a hustá tráva nebo oblázky.
Důsledkem procesu difuze dochází v konstrukcích staveb k určitému stupni kondenzace vodních par. Procento vlhkosti v balících je úzce spojeno s množstvím vody, které zkondenzuje. Zvýšenou vlhkost balíků můžeme očekávat v místech tepelných mostů, tedy tam, kde je izolace zeslabena nebo kde jí prochází například konstrukční prvek. Vlhnutí balíků ve stavbě způsobuje více faktorů. Vlhnutí balíků ve stavbě způsobuje více faktorů.
Slaměná hmota je homogenně stlačena a průvzdušnost je tak snížena. Oboustranně omítnuté balíky jsou z vlhkostního hlediska považovány za bezpečné.
Ekonomika a ekologie slaměné izolace
Sláma ve formě slaměných balíků je široce dostupný ekologický izolační materiál. Cena slaměných izolací je přitom v porovnání se srovnatelně kvalitními přírodními izolacemi (dřevovlákno, konopí, len) řádově nižší. Obvyklá cena balíku slámy klasických rozměrů 40 x 50 x 70 cm se pohybuje mezi 14 a 30Kč/ks.
Slaměný dům splňuje parametry energetické soběstačnosti a úspornosti v průběhu provozu, a je postaven z ekologických a recyklovatelných materiálů. V budově je pak na desítky či stovky let uskladněn uhlík, místo aby zoxidovaný unikl do ovzduší. A pracnost izolování zdi nebo instalování izolační výplně do dřevěné konstrukce jen málo roste s tloušťkou izolace.
Budoucnost slaměné izolace
Slaměné panely jako polotovar nabízejí racionální využití příznivých fyzikálních vlastností. Pro budoucnost se zdá nevyhnutelné rozšíření používání obnovitelných přírodních surovin ve stavebnictví.
tags: #slamena #stena #izolace #informace