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.
Vývoj cihel a tepelně technické požadavky
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.
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.
Současné hodnoty a trendy
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.
Čtěte také: Tření Mezi Betonem a Jinými Materiály
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).
Vývoj keramického střepu a geometrie cihel
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 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.
Kombinace cihel a izolačních materiálů
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 (obr. 1). Otevírá se i možnost použití odpadních, resp. 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.
Čtěte také: Vlastnosti betonu: Tepelná vodivost
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.
Porovnání variant a vliv děrování
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. Pro výpočty byl zvolen jednoduchý model tvarovky bez per a drážek a s jednoduchým děrováním. Šířka bloku je 440 mm a délka 250 mm, vylehčení dutinami je 60%, obvodový rámeček má šířku 5 mm, středové žebro má šířku také 5 mm. Jednotlivé varianty modelového bloku se liší počtem řad, viz. obr. 3. Obr. Na základě výpočtů se ukazuje, že hodnota U zdiva s větším počtem dutin v cihelných blocích je nižší, tedy toto zdivo z těchto bloků vykazuje lepší tepelně izolační schopnost. Lineární činitel prostupu tepla pro vnější rozměry detailu rohu je nejlepší pro cihly s menším počtem řad dutin. Hodnota teplotního faktoru je u všech druhů zdiva téměř shodná. Z výsledků výpočtů se nedá jednoznačně určit, který tvar bloků je výhodnější z pohledu šíření tepla.
Při použití jedněch nebo druhých typů bloků v nízkoenergetických budovách bude hrát roli celková tepelná ztráta zdivem i jednotlivými detaily. Značný vliv na řešení detailů může mít také tvar děrování, kterým se může vznik tepelných mostů výrazně eliminovat. To bude doménou cihel s malými dutinami a tenkými žebry.
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.
Čtěte také: Vše o výpočtu součinitele dotvarování betonu
Tabulka: Orientační hodnoty součinitele tepelné vodivosti λ pro stavební materiály
| Materiál | Součinitel tepelné vodivosti λ (W/m.K) |
|---|---|
| Plná pálená cihla (45 cm) | cca 0,8 - 1,0 |
| Cihelné bloky Therm (440 mm) | cca 0,18 - 0,21 |
| Cihelné bloky (500 mm) | menší než 0,16 |
| Minerální vlna | cca 0,040 - 0,042 |
| Pórobeton | cca 0,15 - 0,20 |
| Dřevo (kolmo k vláknům) | cca 0,18 |
| Kámen | cca 1.7 - 3.5 |
Možnosti zateplení stávajícího zdiva z plných cihel
Stávající zdivo z klasických plných cihel na tloušťku 45 cm má velmi malý tepelný odpor (značí se R). Udává se hodnota R v rozmezí 0,65 až 0,75 (m2.K/W). Současná norma ČSN 73 0540-2 - Tepelná ochrana budov (10/2011) pracuje s veličinou součinitel prostupu tepla U. To je přibližně reciproční hodnota zmíněné R. Platí, že U se rovná přibližně 1/R. Přepočteno tedy na současnou normu, součinitel prostupu tepla U pro Vaše plné zdivo je cca 1,3 (W/m2.K). Závazná norma ČSN 73 0540-2 - Tepelná ochrana budov (10/2011) udává minimální požadovanou hodnotu součinitele prostupu tepla U 0,30 (W/m2.K). Ta se již prakticky ani pro rekonstrukce nepoužívá. Hodnota doporučená je 0,25 (W/m2.K). Té by bylo vhodné dosáhnout. Pro nízkoenergetický standard je pak potřeba splnit hodnotu součinitele prostupu tepla „U“ 0,18 až 0,12 (W/m2.K).
Tepelně izolační omítky různých výrobců se vyrábí vylehčením póry a s příměsí polystyrénového granulátu nebo perlitu. Jejich tepelná vodivost λ nedosahuje lepších hodnot než 0,09 až 0,17 (W/m.K).
Kontaktní zateplení děrovaným EPS (patrně v systému s šedým EPS) je vhodnou variantou. Difúzní vlastnosti zdiva se zásadně nezhorší, při použití více paropropustných lepidel a finálních omítek lze připustit i mírně vlhké zdivo kolem 5%, max. do 7%. Před každým použitím lepeného izolantu doporučuji vlhkost ověřit změřením z odebraného vzorku. Póry umožňují odvětrávaní, EPS není nasákavý, v šedé variantě se lze dostat na doporučenou hodnotu již při cca 12 až 14 cm izolantu.
Minerální vata má tepelnou vodivost deklarovanou kolem 0,040, prakticky cca 0,042 W/m.K. Musí být tedy ve větší tloušťce, cca 16 cm, spíše více. Přestože jsou vlákna hydrofobizovaná, určitou náchylnost ke zvýšení vlhkosti má (pokud bude rosný bod v izolantu, ale dá se navrhnout konkrétní tloušťka i tak, aby kondenzace byla minimální. To vyjde z výpočtu. Vysoká vlhkost zdiva ale může vatu také ovlivnit.
Zateplení minerální vatou s odvětráním pod samostatný přidaný fasádní obklad je pro zavlhčené zdivo nejšetrnější řešení. Je zde ale vyšší cena. Tloušťka vaty bude jako výše, materiálních řešení obkladu a roštů je mnoho. Při obavách z vyšší vlhkosti zdiva tedy lze doporučit variantu 4.
Vždy platí, že zateplovat by se mělo jen suché zdivo. To znamená před jakýmkoli zateplováním odstranit příčiny vlhnutí (například podříznout zeď a vložit izolaci). Pokud vlhké zdivo opatříme zvenku kontaktním zateplením (s vysokým difuzním odporem), problémy s vlhkostí se zaručeně zhorší. Vlhkost, která se až dosud odpařovala z vnějšku i zevnitř, může najednou odcházet jen z vnitřní strany. To vede k objevení nebo zvětšení "map" a někdy i k plísním. Takovéto problémy se mohou objevit i u zdí, které se před zateplením jevily jako suché.
Požadavku na dostatečnou izolační schopnost (při rozumné tloušťce) jen stěží vyhoví zeď z jakýchkoli cihel či tvárnic. Proto je rozumné dimenzovat nosné zdivo jen podle statických požadavků a doplnit izolaci podle potřeby. Izolace může být provedena jako vnější kontaktní zateplení se stěrkovou omítkou. Případně může být vložena do prostoru mezi vnitřní zdí a venkovní přizdívkou, nebo mezi lehkou vnější fasádou. U rodinných domů je často používaným řešením nosná dřevěná konstrukce, vyplňovaná izolací libovolné síly.
tags: #součinitel #prostupu #tepla #cihla #plná #hodnoty