Snad každý stavebník rodinného domu pečlivě promýšlí, jaký dům si postaví, na jakém místě a podle jakého projektu. Se stejnou péčí je potom potřeba věnovat se i výběru materiálu, ze kterého bude dům postaven a bude tak splňovat pocit jistoty a bezpečí. Od každé zdi očekáváme, že bude pevná. Od obvodové ale chceme zároveň i výborné tepelně izolační vlastnosti, zvukotěsnost nebo odolnost proti vnějšímu podnebí.
Těmi nejčastěji zmiňovanými vlastnostmi, které ve výběru materiálu hrají významný vliv, jsou: pevnost, tepelně izolační vlastnosti (součinitel prostupu tepla), akumulace a difuzní odpor konstrukce. Pevnost (únosnost) konstrukce je jednou z nejdůležitějších vlastností. Pokud stěna nebude dostatečně únosná, pak výborný tepelný odpor náš dům nezachrání. Z mnoha úhlů pohledu je jasné, že obvodové zdivo je klíčovým prvkem stavby, který ovlivňuje řadu faktorů. Počínaje statikou, přes životnost objektu až po tepelnou bilanci. Z toho je zřejmé, že této problematice budeme věnovat největší pozornost.
Součinitel prostupu tepla (U) a tepelný odpor (R)
O tepelně izolačních vlastnostech zdiva a tím i o energetické hospodárnosti budovy nejlépe vypovídá součinitel prostupu tepla, který udává, kolik tepla projde během jedné hodiny čtverečním metrem materiálu. Čím menší je hodnota U, tím lepší jsou izolační schopnosti zdiva. 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.
Tepelný odpor materiálu je veličina vyjadřující tepelně izolační vlastnosti materiálu a je dána vztahem Rmat = d/ λmat, kde d je tloušťka vrstvy materiálu a λmat je součinitel tepelné vodivosti tohoto materiálu. Tepelný odpor konstrukce R vyjadřuje tepelně izolační vlastnosti celé konstrukce složené z více vrstev.
Pro snazší orientaci, jaká je ideální hodnota součinitele prostupu tepla, byl nově v legislativě definován termín „nákladové optimum“. Nákladově optimální úroveň návrhu obvodové stěny pro novostavbu se pohybuje v oblasti doporučených hodnot součinitele tepla.
Čtěte také: Izolace s asfaltovým lakem: Jak na to?
Doporučenou hodnotu pro vnější svislé stěny bez problémů splňuje například jednovrstvé 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.
Tepelná vodivost (λ)
Každý materiál je schopen šířit teplo. Tato schopnost se u homogenních materiálů vyjadřuje pomocí součinitele tepelné vodivosti l [W·m-1·K-1]. Hodnota součinitele udává množství tepla vztaženého na jednotku plochy, které projde vrstvou materiálu tloušťky 1 m při konstantním teplotním rozdílu 1 K mezi oběma povrchy této vrstvy.
Typy konstrukcí a jejich vliv na tepelný odpor
Tepelný odpor se projevuje i při površích konstrukce.
- Nevětrané nebo chcete-li uzavřené konstrukce: Zde se vedení tepla projevu prouděním nebo sáláním. Proto jsou hodnoty R této vrstvy závislé i na směru tepelného toku, tloušťce vrstvy a orientace konstrukce. Dále se rozlišuje, zda jde o svislou či vodorovnou konstrukci.
- Větrané nebo chcete-li otevřené konstrukce: Zde se předpokládá propojení s venkovním prostorem. Tím, že vznikne dvouplášťová nebo také otevřená konstrukce, se předpokládá, že v dutině je stejná teplota jako venku.
- Slabě větrané: Tady se uvažuje nad skutečností, že takové vrstvy mají částečné propojení s venkovním prostřední.
Hodnoty součinitele tepelné vodivosti a tepelného odporu se zaokrouhlují podle ČSN EN ISO 10456, hodnoty součinitele prostupu tepla podle ČSN 73 0540-2.
Akumulace tepla a difuzní odpor
Akumulace tepla
Tento termín definuje chování stavební hmoty nebo konstrukce ve vztahu ke kolísání teplot. Vnější stěny dokáží více či méně dobře odolávat kolísání vnějších teplot, tzn. časově mohou reagovat velmi rychle nebo také velmi pomalu. Chování vnější části stavby v zimě charakterizuje doba chladnutí, v létě doba zahřívání. Čím je doba chladnutí či zahřívání delší, tím více jsou obytné prostory posuzovány jako příjemné. Schopnost stavebních hmot akumulovat teplo je důležitá u takových objektů, kde z nějakých důvodů není možno udržovat konstantní teplotu vnitřních prostor. Při příliš nízké schopnosti obvodových stěn akumulovat teplo může při přerušení vytápění dojít během krátké doby k většímu poklesu teploty povrchu stěny na vnitřní straně. Porotherm vyniká i výbornými akumulačními vlastnostmi - v zimě brání rychlému vychladnutí domu, v horku zabraňuje přehřátí.
Čtěte také: Cihly s tepelnou izolací
Difuzní odpor
Vlastnost materiálu, která vyjadřuje jeho relativní schopnost propouštět vodní páry difuzí, se nazývá faktor difuzního odporu μ. Tento faktor je poměrem difuzního odporu materiálu (odporu proti pronikání vodní páry materiálem) a difuzního odporu vrstvy vzduchu o stejné tloušťce za stejných podmínek. Pro vzduch je tedy faktor μ = 1. Stejně jako stěny z klasických cihelných bloků Porotherm, tak i cihly plněné minerální vatou Porotherm T Profi umožňují difuzi vodních par.
Vlhkost zdiva a riziko kondenzace
Stavební hmoty přijímají na základě jejich vnitřní stavby (druh, počet, velikost a členění dutin) za každého stavu vzduchu (relativní vlhkosti vzduchu a teploty) zcela určitou vlhkost, která se po dostatečně dlouhé době skladování stavebních hmot na vzduchu ustálí. Známe-li rozdělení vlhkosti určité stavební hmoty ve vnějším zdivu běžně provozovaných budov, můžeme určit tzv. Ochlazujeme-li vzduch obsahující vodní páru, částečný tlak vodní páry pd se nemění, zatímco tlak nasycených vodních par pd klesá a relativní vlhkost vzduchu stoupá. Za určité teploty, nazývané teplota rosného bodu θω, dosáhne relativní vlhkost vzduchu 100 %, což znamená, že vzduch je nasycen vodními parami.
Pro hodnocení všech stavebních konstrukcí s výjimkou výplní otvorů je určena hodnotou 80 % relativní vlhkosti, což je definováno v ČSN EN ISO 13788. Tato hodnota stanovuje hranici pro riziko začínajícího růstu plísní na povrchu konstrukcí. Kritická vlhkost vzduchu se používá pro hodnocení nejnižší vnitřní povrchové teploty a je přísnější podmínkou než podmínka rizika vnitřní povrchové kondenzace. Při ochlazení vzduchu pod teplotu rosného bodu dochází k kondenzaci vodní páry obsažené ve vzduchu. Vodní pára se sráží na kondenzačních jádrech, kterými mohou být prachové částečky ve vzduchu, a vytváří mlhu nebo se sráží na povrchu pevných těles, což se nazývá orosení. Jednovrstvé zdivo umožňuje také bezproblémovou difúzi vodních par, které se nebudou uvnitř interiéru hromadit, čímž se eliminuje riziko tvorby plísní. Což patří k nejdůležitějším vlastnostem, které ocení především alergici i astmatici.
Moderní řešení pro obvodové zdivo
V posledních letech je stále více kladen důraz na zvyšování hodnoty tepelného odporu vnějšího zdiva (konstrukce), aby se zabránilo únikům tepelné energie. Tím se snižují náklady na topení a zvyšuje se ochrana životního prostředí. „Vhodné obvodové zdivo celoročně zaručuje příjemnou teplotu domu i s minimální spotřebou energie. Nízkoenergetické domy, dokonce i ty v pasivním standardu, lze dnes postavit z tradičních materiálů, jako jsou právě broušené cihly. Z katalogu produktů Porotherm si může každý investor vybrat jestli chce stavět z jednovrstvého zdiva plněného minerální vatou (řada T Profi) nebo s broušenými bloky EKO+ Profi. Liší se pouze součinitelem prostupu tepla, který je u řady T Profi o něco vyšší.
Broušené termozdivo
Broušené termozdivo - moderní typ cihel zajišťuje výborné tepelně izolační vlastnosti, rychlé zdění s vysokou přesností a díky tenké spáře také nižší množství vody ve zdivu. Když stavíme z klasického zdiva, tak abychom dosáhli kvalitních tepelně izolačních vlastností obvodového pláště, musíme zateplit většinou kontaktním zateplovacím systémem, který se skládá minimálně z penetrace, izolantu, omítky a fixačních komponentů. To vyžaduje jistý technologický čas.
Čtěte také: Jaké jsou druhy a vlastnosti izolačních betonů?
Cihly plněné tepelnou izolací
Cihly plněné tepelnou izolací - jsou ideální pro zhotovování jednovrstvého zdiva s vysokým tepelným odporem pro budovy v nízkoenergetickém a pasivním standardu. Zdivo z těchto cihel v sobě spojuje výhody keramické cihly (pevnost, únosnost, ochrana proti hluku a požáru apod.) a minerální anorganické izolace (tepelná ochrana, difuze vodních par, stálost parametrů). Oba materiály jsou přírodního původu, ekologicky nezávadné, snadno recyklovatelné, navíc jejich spojením získá zdivo vynikající, dlouhodobě stabilní tepelně izolační parametry. Pakliže jsou dutiny vyplněny tepelně izolačním materiálem, je dosaženo až U= 0,11 W/(m2∙K). Společnost Wienerberger nabízí cihly z ryze přírodního materiálu řady EKO+ Profi a T Profi, které jsou již ve výrobě plněné minerální vatou, a díky tomu plně vyhoví tepelně izolačním parametrům, jež splní nízkoenergetický a dokonce i pasivní standard pro novostavby. A pozor, bez dodatečného zateplení!
Cihly plněné minerální vlnou - odolný přírodní materiál je dodatečně hydrofobizován pro zvýšení odolnosti vůči vlhkosti. Např. cihla Porotherm 42,5 T Profi je ideálním řešením pro výstavbu nízkoenergetických a pasivních rodinných domů. Sama tvarovka totiž při tloušťce 42,5 cm obsahuje ve svých dutinách izolaci o souhrnné tloušťce 28 cm. Porotherm 42,5 T Profi dosahuje velmi nízké tepelné vodivosti 0,075 W/(m∙K) a součinitele prostupu tepla vyzděné stěny U = 0,17 W/(m2∙K), zdivo už není nutné dále dodatečně zateplovat. Stěna z cihel plněných vatou o tloušťce 42,5 cm má srovnatelné tepelně izolační vlastnosti jako stěna z cihelných bloků o tloušťce 24 cm zateplená izolantem o tloušťce 20 cm. Minerální vata ukrytá uvnitř cihly se vyrábí roztavením vhodných hornin. Neobsahuje žádné toxické ani zdraví škodlivé látky. Vata je uvnitř cihly mírně zmáčknuta, což ji fixuje na přesně určené pozici a zároveň brání jejímu sesedání vlivem gravitace. Díky integrované minerální vatě má cihla nejvyšší kategorie Porotherm T Profi součinitel prostupu tepla až 0,12 [W/(m²∙K)]. Záleží samozřejmě také na tloušťce stěny (30-50 cm).
Cihly plněné perlitem - přírodní materiál, který je ekologicky šetrný a plně recyklovatelný.
Cihly plněné dřevovláknem - biologicky odbouratelný a plně recyklovatelný materiál, který vedle výborných tepelně izolačních vlastností zajišťuje optimální prostup vodních par konstrukcí.
Jednovrstvé zdivo: Efektivní a ekonomické řešení
Jednovrstvé zdivo plněné minerální vatou však jako jediný ze zmíněných materiálů lze použít i bez dodatečného zateplení. U pálených cihel je dále zaručená nejdelší životnost a nejvyšší odolnost vůči vnějším vlivům. Cihly dokážou udržet tepelnou energii a pomalu ji uvolňovat do interiéru, což přispívá ke stabilitě teplot uvnitř domu, a tím i ke snížení nákladů na vytápění. Porotherm 42,5 T Profi je ideálním řešením pro výstavbu nízkoenergetických a pasivních rodinných domů.
Cihly Porotherm, které jako jednovrstvé zdivo mají součinitel prostupu tepla U ≤ 0,30 W/(m2∙K) splňují zpřísněné novelizované požadavky na maximální hodnotu součinitele prostupu tepla. Všechny cihly Porotherm, které jako jednovrstvé zdivo mají součinitel prostupu tepla U ≤ 0,25 W/ (m2∙K), splňují dokonce doporučené hodnoty pro nízkoenergetické domy a to bez potřeby dalšího zateplení. Pro jednovrstvé zdivo je kromě splnění požadavku na součinitel prostupu tepla v ploše stěny také důležitý požadavek na minimální vnitřní povrchovou teplotu konstrukce. Ta je kritická zejména v jednotlivých návaznostech obvodové stěny na jiné navazující konstrukce, na výplně otvorů (okna, dveře, apod.).
Jednovrstvé zdivo má kromě rychlosti a ceny také další pozitivní vlastnosti. Jak již bylo řečeno, jedná se o přírodní materiál, který je nejen ekologický a recyklovatelný, ale pomáhá také vytvářet příznivé mikroklima důležité pro naše zdravé bydlení. Z uvedeného vyplývá, že zdivo bude mít i dostatečnou měrnou tepelnou kapacitu, která zajistí v letních i zimních měsících pozvolný průběh (nárůst i pokles) teplot. Tedy i v horkém dni zůstává uvnitř domu příjemná teplota delší dobu a naopak.
Výhody jednovrstvého zdiva
- Úspora času a nákladů: Jednovrstvé zdivo je veskrze moderní technologie, která přináší řadu úspor, zjednodušuje zpracování a urychluje stavbu. Cena takové cihly je samozřejmě vyšší, než obyčejné. Jenže musíme se na celý proces podívat z nadhledu, kdy do celkových nákladů na stavbu obvodového zdiva se zateplením musíme započítat nejen všechny komponenty zateplovacího systému, ale i práci. V zrcadle celkových nákladů na stavbu domu tvoří cena obvodového pláště s jednovrstvým zdivem řádově 7 %.
- Tepelně izolační vlastnosti: "Pasivní standard dokážou za určitých podmínek splnit pálené cihly, pórobeton, dřevo i vápenopískové cihly. Každý ze zmíněných materiálů má ale svá specifika i výhody a nevýhody, a proto na výběru rozhodně záleží. U tepelně izolačních vlastností zdiva ve všech případech záleží na tloušťce a skladbě konkrétní zdi."
- Snadná manipulace a zdění: Stavění z cihel Porotherm T Profi je snadné, velmi rychlé a přesné. Cihla i přes svoji masivnost váží pouze 16,6 kg, což usnadňuje manipulaci. Zdí se na maltu pro tenké spáry, která se někdy v praxi označuje jako lepidlo. Na cihly se aplikuje speciálním nanášecím válcem pouze v 1 mm silné vrstvě. Ložné spáry jsou u tohoto typu zdiva naprosto minimální a nehrozí zde vznik tepelných mostů.
- Odolnost a pevnost: Z hlediska únosnosti jsou cihly Porotherm T Profi určeny pro výstavbu rodinných domů, případně pro nízkopodlažní bytovou výstavbu. Cihla splňuje i všechny požadavky na pevnost a další požadavky, které předepisuje evropská norma pro navrhování pro nejvíce seizmicky zatížené oblasti ČR, a dokonce více než dvojnásobně překračuje požadavky na pevnost v bočním tlaku. Ve zdivu z cihel Porotherm T Profi je možné provádět drážky pro vedení rozvodů elektřiny či vody pouze pomocí drážkovačky.
- Kvalitní omítání: Někdo však může poukázat na fakt, že výhodou izolantu ve skladbě zateplovacího systému je skutečnost, že snadno zakrývá určité nerovnosti při realizaci. Což naproti tomu jednovrstvé zdivo neumí a je proto náročnější na zpracování. A jiný může přidat, že omítka lépe drží na izolantu než na zdivu. Tak toho všeho se bát nemusíme. Samozřejmě záleží na zpracovateli, ale ten může stejně tak špatně instalovat izolant, jako omítat. Přesné a kvalitní cihly, o kterých je tu od začátku řeč, umožní nejen přesné zdění, ale i bezproblémové omítání. A pokud přece jen vzniknou nějaké nerovnosti vlivem nešikovnosti, pak jsou tu vícevrstvé omítky, které vše vyřeší.
Srovnání s tradičními řešeními a zateplením
Na otázku, zda se vyplatí zateplit obvodové stěny, není jednoznačná odpověď. Jak vyplývá z doporučeného parametru pro obvodové stěny nízkoenergetických domů U=0,25 W/(m2∙K), je potřeba zvážit součinitel prostupu tepla u jednovrstvého zdiva a teprve potom se rozhodnout, zda je zateplení obvodové stěny tou správnou volbou, která má ekonomické opodstatnění. Odpověď se tedy bude lišit podle toho, zda se jedná o rekonstrukci stávajícího domu nebo výstavbu nového rodinného domu. Dle účelu stavby je zpravidla nutné obvodové stěny doplnit tepelně izolační vrstvou. Často se používá také dvouplášťová konstrukce s izolací z minerálních vláken (příp. jiného vhodného materiálu), provětrávanou mezerou a vnějším pláštěm (lícové zdivo, dřevo, cementovláknité desky apod) U dvouplášťových konstrukcí je třeba neopomenout při návrhu skladby vliv kotvících prvků vnějšího pláště (= systematické tepelné mosty). Pro splnění aktuálních požadavků normy ČSN 73 0540-2 na součinitel prostupu tepla je zapotřebí vnější stěny vytápěného prostoru izolovat min. ca 12 cm pěnového polystyrenu (prakticky bez ohledu na tl. obvodového zdiva) Při této minimální tl. Všichni, kdo se chystají stavět, jsou zcela jistě zahlceni informacemi o výhodnosti té které izolace obvodového zdiva. Výrobci se předhánějí argumenty, jež mají vysvětlit, proč zrovna ta jejich je nejlepší, či který součinitel prostupu tepla je výhodnější. Mnohdy jsou rozdíly ovšem tak minimální, že je v praxi běžný uživatel prostě nemůže rozpoznat. Ponechme tentokráte stranou váhání nad minerální nebo polystyrenovou izolací a pojďme se zamyslet nad tím, proč je i v dnešní době zajímavé jednovrstvé zdivo.
Pálená cihla je nejrozšířenější stavební materiál. Všechny ostatní jsou s ní srovnávány, proto je dobré se podívat na její tepelně izolační vlastnosti. Vezměme si například klasickou pálenou cihlu o tloušťce 45 cm, ta má velice malý tepelný odpor. 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). Závěr: Vápenopískové zdivo je z hlediska tepelně izolační funkce srovnatelné s betonem.
Ekonomické srovnání variant zdiva
Pro minimalizaci provozních nákladů by jednoznačně hovořily co nejpřísnější požadavky pro obvodové stěny. Na druhou stranu je potřeba počítat i s navýšením pořizovacích nákladů za konstrukce s lepšími tepelně izolačními parametry. Úspory v provozních nákladech by měly postupně vynahradit tyto vícenáklady vynaložené při stavbě domu a v ideálním případě by se měly postupně vrátit. Pro lepší názornost vyjádříme závislost ročních úspor na nákladech topení ve vztahu k tepelnému odporu, jako výchozí stav zvolíme náklady na vytopení při tepelném odporu cenově nejpříznivější varianty (R = 2,67 m2K/W), pro kterou náklady položíme rovny nule. Potom záporná čísla vyjadřují v absolutní hodnotě ztráty, kladná čísla úspory nákladů oproti zvolené variantě.
| Varianta zdiva | Tepelný odpor R [m²K/W] | Cena [Kč/m²] | Roční úspora/ztráta [Kč] (vůči R=2,67 m²K/W) |
|---|---|---|---|
| THERM 40 P+D bez zateplení | 2,67 | 1 524 | 0 |
| THERM 36,5 P+D + 6 cm zateplení | 3,65 | 1 739 | +1 500 |
| THERM 30 P+D + 8 cm zateplení | 3,45 | 1 760 | +1 300 |
Zde se jednoznačně prokázalo, že varianty se zateplením jsou pro investora v tomto případě ekonomicky nevýhodné ve srovnání s jednovrstvým zdivem z cihelných bloků THERM určených pro vnější zdivo a to i v případě předpokládaného zdražení energie do roku 2007 o cca 100 %, poté by sice doba návratnosti byla 25,1 resp. Při posouzení vztahu tepelného odporu obvodové konstrukce a ročních nákladů na topení lze konstatovat, že pro klimatické podmínky ČR jsou pro většinu staveb optimální tepelně izolační vlastnosti zdiva určeny hodnotou R v rozmezí 2,4-2,8 m2K/W. Proto se domnívám, že perspektiva jednovrstvého cihelného zdiva bude v kompletním řešení zdiva z cihelného systému při použití všech doplňků včetně lehké malty pro zdění, pro náročnější i tepelně izolační omítky.
tags: #tepelně #izolační #vlastnosti #obvodového #zdiva