Při stavbě zděného domu je výběr zdicího materiálu a technologie zdění klíčový pro dlouhodobou stabilitu, tepelný komfort a energetickou účinnost. Zvláště pak vliv teploty na proces zdění a vlastnosti hotových konstrukcí hraje významnou roli.
Zdění v zimním období
Dlouhé zimní prázdniny zednických profesí, které za časů našich rodičů mívaly od listopadu do března volno, se v posledních letech staly minulostí. Nicméně je nezbytné dodržovat specifická pravidla, aby byla zajištěna kvalita stavebních prací.
Minimální teplota pro zdění
Teplota ovzduší při aplikaci malty musí být od +5 °C do +26 °C, a teplota zdicích prvků nesmí klesnout pod +5 °C. Tato minimální teplota musí být dodržena nejen při zpracování, ale i při tuhnutí malty a neměla by klesnout ani po dobu dalších dvou týdnů od vyzdění. Obecně platí, že se snižující se teplotou dochází ke zpomalení tvrdnutí malty.
Ze zednických prací lze provádět například obezdění geberitů, schodišť a podobné věci před omítkami. Pokud je stavba na zimu již „uzavřená“, to znamená, že jsou vyzděné obvodové stěny, je hotový strop a zakryté stavební otvory, pak teplota uvnitř objektu zpravidla neklesá pod +8°C a lze tudíž pokračovat ve stavebních pracích uvnitř objektu.
Zimní malty a zdicí pěna
- Pro zdění v zimním období jsou do malt přidávány přísady zrychlující proces tvrdnutí a tuhnutí, aby malty měly rychlejší nárůst pevností.
- Při velmi nízkých teplotách je potřeba předehřívat záměsovou vodu na cca 30°C, která pomáhá udržet vyšší teplotu čerstvé směsi a zajišťuje rychlejší průběh tvrdnutí malty. Při teplotách nad 0°C není nutné záměsovou vodu předehřívat.
- Zároveň platí u zimních malt omezení, že je lze zpracovávat do teploty +15°C (na tzv. „teplé malty“).
- Další možností je systémová zdicí pěna, jejíž aplikační teplota je uváděna dokonce až do -10 °C. PUR pěna na rozdíl od klasických vápenocementových malt neobsahuje vodu, takže při jejím využití nedochází k přenášení vlhkosti z pěny do cihel.
Ochrana materiálu a čerstvě vyzděného zdiva
Materiál se musí chránit proti nepříznivým povětrnostním vlivům. Rozbalené palety cihel, jednotlivé výrobky komínů a pytle s maltou musí být uskladněny v suchu za teploty nad -5 °C, tzn. v krytých skladech. Zdicí pěna se musí skladovat alespoň v temperované stavební buňce, neboť teplota samotné dózy s pěnou musí být vyšší než +10°C (ale zároveň méně než +30°C).
Čtěte také: Využití ztraceného bednění
Čerstvě vyzděné zdivo musí být chráněno před povětrnostními vlivy (deštěm, sněžením apod.) nepromokavou fólií a teplota nesmí klesnout v průběhu 14 dní po vyzdění pod -5°C. Pokud se pod ochrannou fólii naskládá beze spár kolem celé zdi polystyren v min. tl. 5 cm, může teplota krátkodobě klesnout až na -10°C.
Je důležité pamatovat na to, že období teplot pod +5°C se nezapočítává do nutné technologické přestávky před statickým zatížením zdiva nebo před omítáním (čili o tuto dobu se musí prodloužit technologická přestávka). Jakékoliv podcenění zimních teplot může vést k dodatečným vícenákladům. Při práci v zimě nejen že jde práce pomaleji, je také obtížnější dodržet kvalitu stavebních prací a i to má dopad na finální velikost deformace konstrukcí vlivem objemových změn (jako je smršťování, roztažnost, dotvarování). Zvláště pro velikost přetvoření v důsledku změn teploty je rozhodující počáteční teplota při vlastním provádění zdiva nebo stropu.
Tepelná setrvačnost a relaxační doba zdiva
V našich článcích se často zmiňujeme o významu takzvané relaxační doby (τ) zdiva, na základě které lze kvantitativně hodnotit zdivo z hlediska jeho tepelně akumulačních vlastností a teplotní setrvačnosti. Relaxační doba je vlastnost obálky budovy, která vyjadřuje její vliv na setrvačnost interiérové teploty po přerušení vytápění či klimatizace. Vliv vnitřních konstrukcí (podlahy, stropy, stěny) tato veličina nezahrnuje, může tak ale učinit projekt.
Definice a výpočet relaxační doby
Jako „nulté přiblížení“ byla relaxační doba definována na základě modelu, podle něhož tepelný výkon, který na vnější straně po dobu τ z konstrukce uniká, způsobí ochlazení vnitřního povrchu konstrukce, jehož velikost za stacionárních podmínek závisí na tepelné kapacitě jednotkové plochy a tepelném prostupu konstrukce. Konstanta úměrnosti 1/τ0 je převrácená hodnota relaxační doby τ0, která má fyzikální rozměr času a je stěžejní v úvahách o teplotní setrvačnosti konstrukce.
Pro jednovrstvé zdivo se relaxační doba τ0 počítá jako:
Čtěte také: Zdění betonových cihel krok za krokem
τ0 = C / k
kde C (J·m-2K-1) je tepelná kapacita vztažená na jednotku plochy zdiva a k (Wm-2K-1) je součinitel tepelného prostupu. Součinitel teplotní vodivosti a = λ/(ρ·c) (m2/s) je materiálovou konstantou, která má zásadní fyzikální význam v úvahách o teplotní setrvačnosti a vystupuje jako klíčový parametr v diferenciální rovnici vedení tepla. Z jednoduchého recipročního vztahu mezi součinitelem teplotní vodivosti a a relaxační dobou τ0 v případě jednovrstvého zdiva je patrné, že relaxační doba zde navíc zahrnuje i geometrický člen - čtverec tloušťky zdiva - takže jde o parametr zdiva, nikoli jen o materiálovou konstantu.
V reálné skutečnosti ovšem ochlazování neprobíhá za stacionárních podmínek - vrstvy bližší vnitřnímu povrchu chladnou v modelu vypnutého vytápění rychleji. Pokles teploty - tj. chladnutí - po odpojení otopné soustavy je větší pro konstrukce s menší relaxační dobou. Tento pokles je u konstrukcí s velmi nízkou relaxační dobou po delších časech chladnutí výrazný.
Relaxační doba vícevrstvých konstrukcí
Pokud jde o stanovení relaxační doby vícevrstvé sestavy, postupuje se stejně, jako v případě jediné vrstvy. Spočítá se teplo, které se uvolní „stacionárním“ ochlazením jednotkové plochy konstrukce o malou hodnotu dt a toto teplo se postaví rovno počátečnímu tepelnému toku procházejícímu venkovním povrchem po dobu τ. Relaxační doba τ0, což je více či méně komplikovaná funkce tloušťky, tepelné a teplotní vodivosti jednotlivých vrstev, se určí opět jako konstanta nepřímé úměrnosti.
Hodnota relaxační doby pro vícevrstvé konstrukce závisí na pořadí vrstev, což je logické. Například betonová konstrukce chladne pomaleji, je-li izolována polystyrenem zevnitř, než když je izolována zvnějšku. Obecně vícevrstvá konstrukce bude chladnout tím pomaleji, čím menší bude tepelný tok vnějším povrchem ze zdiva ven; přitom je ale podstatné vědět, na jaké teplotě se vlastně nachází vrstva s dominující tepelnou kapacitou.
Čtěte také: Zděný plot: materiály, postup a tipy
Tabulka níže ilustruje vliv zateplení na relaxační dobu a pokles teploty pro různé konstrukce:
| Příklad | Popis konstrukce | Relaxační doba (hodiny) | Pokles vnitřní teploty za 10 hodin (°C) |
|---|---|---|---|
| A | Cihelný blok bez izolace | (méně) | 12 |
| A | Cihelný blok + 80 mm polystyren z vnější strany | (více) | 5.5 |
| B | Betonová konstrukce bez izolace | (velmi nízká) | -1.7 |
| B | Betonová konstrukce + izolace z vnější strany | ~300 | pod 18 (neklesne ani na 18) |
| C | Betonová konstrukce + izolace z vnitřní strany | (nízká) | Teplota -3 °C již za hodinu |
Tyto příklady ukazují, že zateplení z vnější strany výrazně prodlužuje relaxační dobu a snižuje rychlost chladnutí vnitřního povrchu konstrukce. Izolace z vnitřní strany, naopak, může vést k rychlému poklesu vnitřní teploty.
Typy zdicích materiálů a jejich vliv na tepelnou setrvačnost
Budovy mohou být stavěny z rozmanitých materiálů. Dle jejich hmotnosti dělíme výsledné objekty na lehké (malá akumulace tepla) a stavby těžké (s výbornou teplotní setrvačností).
Keramické cihly
Cihly jsou klasikou a u nás dodnes nejoblíbenějším stavebním materiálem. Vyrábějí se z přírodní suroviny - hlíny - a dají se recyklovat. Dnešní cihly mají strukturu svislých žeber a vzduchových dutin, což jednak snižuje jejich hmotnost a jednak zlepšuje tepelněizolační vlastnosti. U těchto tzv. dutinkových cihel jsou v konfliktu požadavek na izolační schopnost a na pevnost v tlaku (únosnost). Platí, že čím více je v cihle vzduchu, tím lépe izoluje, ale současně tím nižší je její pevnost.
Moderní tepelně izolační cihla má podstatně vyšší tepelný odpor, dán tím, že průřez materiálu, který teplo vede je podstatně menší a dráha, po níž je teplo vedeno (účinná tloušťka), je mnohem delší. V dutinách se teplo přenáší ze stěny do vzduchu a ze vzduchu do stěny a díky malým rozměrům dutin je zde konvekční přenos málo účinný. Špičkové keramické tvarovky mají dutiny vyplněné tepelnou izolací. Jednou vrstvou zdiva s tloušťkou asi 45 až 50 cm je tak možné dosáhnout tepelnětechnických parametrů domu s téměř nulovou potřebou energie.
Pórobeton
Pórobeton je lehký a homogenní materiál, který se velmi dobře opracovává a snadno se s ním manipuluje. I proto je ideální pro svépomocnou výstavbu. Pórobeton vděčí za své výborné tepelněizolační vlastnosti makropórům, tedy uzavřeným vzduchovým dutinám. Ty jsou také důvodem jeho nízké hmotnosti. K jeho přednostem patří i nízký difuzní odpor, díky čemuž dokáže přirozeně regulovat vlhkost v domě. Další nevýhodou pórobetonu je jeho horší zvukově izolační schopnost. V případě pórobetonu je jasné, že s rostoucím podílem dutinek bude klesat tepelná vodivost materiálu (což je dobré), ale současně bude klesat jeho pevnost (což je špatné).
Vápenopískové cihly
Vápenopískové cihly výborně akumulují teplo, díky čemuž zajišťují v domě stabilní vnitřní klima v zimě i v létě. Obvodové stěny však potřebují zateplení. Vápno, písek a voda jsou v tomto případě slisované do tvrdých tvárnic s hladkým povrchem, přesnými rozměry a vysokou hmotností. Pro těžké materiály jsou typické výborné akustické vlastnosti a vysoká tepelněakumulační schopnost, která zajišťuje stabilní vnitřní klima (podobné jako v kamenných domech). Ve spojení s tepelnou izolací se využijí silné stránky obou materiálů a výsledkem jsou výborné vlastnosti při minimální tloušťce obvodových stěn.
Dřevo
Dřevo je výborný stavební materiál, který v sobě spojuje dobrou pevnost a poměrně nízkou tepelnou vodivost (při toku tepla kolmo k vláknům je λ = 0,18). Dřevo velmi málo vede teplo (nízký součinitel tepelné vodivosti λ) a hodně jej akumuluje (vysoké měrné teplo). Takto extrémně výhodná kombinace (z hlediska teplotní setrvačnosti), která u dřeva vede k velmi nízké hodnotě teplotní vodivosti a vysokým relaxačním dobám, je mezi nejznámějšími konstrukčními materiály naprosto výjimečná. S čistě dřevěnými stěnami se setkáme u starých roubených chalup. Moderní dřevěné stěny s tepelnou izolací uvnitř mají při dané tloušťce stěny příznivější součinitel prostupu tepla než ostatní druhy stěn a proto se s oblibou používají v takzvaných nízkoenergetických domech. Na rozdíl od všech předchozích stěn je u dřevěné stěny možný únik tepla nejenom vedením, ale také infiltrací tj. prouděním vzduchu netěsnostmi.
Kámen a beton
Kámen má poměrně velkou tepelnou vodivost. Proto ani součinitel prostupu tepla kamenných stěn nevyhovuje současným nárokům bez ohledu na tloušťku stěny. Kamenná stěna má díky své dobré tepelné vodivosti a velké objemové hmotnosti obrovskou akumulační schopnost. V letním období bývá i při dlouhotrvajících vedrech ve starých kamenných domech příjemný chládek. V zimě nám ovšem vysoká akumulační schopnost této stěny přináší spíše problémy než užitek. Důvodem je nízká povrchová teplota.
Beton má podobné tepelné vlastnosti jako výše zmíněný kámen, proto se betonové stěny dnes používají jen ve spojení s tepelnou izolací. Stěny postavené z některých systémů (např. THERMOMUR) mají malou využitelnou tepelnou kapacitu, protože beton je od vnitřního prostředí oddělen vrstvou pěnového polystyrenu.
Volba zdiva: širší tvárnice vs. zateplení
Při rozhodování, zda stavbu dodatečně zateplit, nebo využít širší tvárnice (bez nutnosti dalšího zateplení), je důležité zvážit řadu faktorů. Patří k nim například náklady, energetická efektivnost nebo komfort bydlení.
Zateplené zdivo (sendvičová skladba)
U vícevrstvého, tedy zatepleného zdiva je úkolem tvarovek zejména přenášet zatížení a akumulovat teplo, potřebný tepelný odpor zajistí vrstva tepelné izolace na vnější straně. Tento systém se uplatňuje především při zdění z vápenopískových tvárnic, ale použít ho samozřejmě lze i pro pálené cihly či pórobeton. Dá se tak dosáhnout špičkových vlastností obvodových stěn při jejich minimální tloušťce.
- Výhody:
- Korekce nerovností zdiva: Zateplovací systém může efektivně korigovat drobné nerovnosti na povrchu zdiva, což zlepšuje celkový vzhled budovy.
- Jednotné zateplení: Bez ohledu na typ použitého materiálu k zateplení, zůstává fasáda vzhledově stejná, což může být výhodné pro estetiku budovy.
- Vyšší tepelná setrvačnost: Zdi, které jsou izolované z vnější strany, mají také vyšší tepelnou setrvačnost a podstatně větší využitelnou tepelnou kapacitu. Pokud se tedy přestane v místnostech topit, stěny chladnou daleko pomaleji, než nezaizolované zdivo. Čím větší je pak tloušťka izolace, tím vyšší je i tepelná kapacita zdí.
- Nevýhody:
- Celý sortiment materiálu navíc: Zateplení vyžaduje použití celé řady materiálů, jako jsou lišty, izolace a kotvení, které je třeba pečlivě vybrat a přesně spočítat.
- Montáž tepelné izolace: Tento proces je technicky náročný a vyžaduje odborníky na správnou instalaci. Montáž tepelné izolace zahrnuje také její kotvení, což zvyšuje komplexnost práce. Vzhledem k obtížnosti těchto činností může být nutné dlouhodobě si pronajmout lešení, což vede k dalším nákladům.
- Riziko šíření škůdců a poškození vlhkostí: Zateplení může poskytnout vhodné prostředí pro škůdce, kteří se usídlí v izolaci. Dalším problémem je riziko zatečení, které sníží izolační vlastnosti a poškodí materiály (např. minerální vlnu). Vždy platí, že zateplovat by se mělo jen suché zdivo.
- Širší skořepina (vyztužené lepidlo): Při zateplování je zapotřebí použít větší vyztužení v citlivých místech, jako jsou rohy nebo okna, kde může docházet k výraznějšímu namáhání.
Jednovrstvé zdivo (širší tvárnice)
Jednovrstvé obvodové zdivo může být nižší i přes vyšší cenu materiálu. Tento systém je ideální u tvarově jednoduchých domů, protože při komplikovanějších detailech může být problém s odstraněním tepelných mostů.
- Výhody:
- Jednodušší realizace: Stavba s širšími tvárnicemi je technicky méně náročná a rychlejší, protože odpadá potřeba instalovat tepelně-izolační materiál.
- Dostatečná tloušťka pro všechny funkce zdiva (únosnost/tepelná izolace): Moderní tvárnice mohou dosáhnout požadované tepelné izolace bez nutnosti dodatečného zateplení.
- Vyšší únosnost: Širší tvárnice mají oproti užším vyšší únosnost, a to při stejné pevnosti, což je důležité pro stabilitu a odolnost stavby.
- Rovnoměrnost nezatepleného tlustého zdiva: Širší tvárnice zvyšují životnost fasády a její mechanickou odolnost.
- Homogenita zdiva: Spojování tenkovrstvou maltou navíc přispívá k homogenitě zdiva (v místech spár nevznikají tepelné mosty), do stavby se také dostává méně stavební vlhkosti, takže rychleji vysychá.
- Nevýhody:
- Nižší flexibilita v úpravě fasády: Tvárnice, i když poskytují dobrou tepelnou izolaci, neumožňují stejnou flexibilitu při estetických úpravách fasády, jako je tomu při zateplení.
- Vyšší nároky na rovnost povrchů: Při použití širších tvárnic je třeba zajistit rovný povrch zdiva.
Při výběru materiálu by se měl zohlednit i sortiment konkrétního výrobce. Určitě je výhodné sáhnout po ucelených systémech, které zahrnují kromě základního zdicího materiálu i řešení různých detailů (např. ostění či rozličných typů překladů), systém na výstavbu stropů, dokonce schodů nebo tzv. těžkých střech. Renomovaní výrobci nabízejí také praktické služby, jako je výpočet potřebného materiálu a plány ukládání stropů na základě projektu rodinného domu.
Vliv zateplení na tepelný komfort a úspory
Izolace obvodového zdiva je klíčová pro snížení tepelných ztrát. Obvodové stěny zpravidla tvoří největší plochu obálky budovy a uniká jimi nejvíce tepla. V případě izolování obvodového zdiva se tepelné ztráty dají snížit na méně než jednu třetinu původních ztrát skrz zdivo.
Kromě úspor tepla se dá počítat s dalšími výhodami: lépe se například dosahuje tepelného komfortu. Pokud nejsou obvodové stěny zajištěny izolací, může se teplota zdí pohybovat kolem 15°C. V takovém případě musí mít vzduch v místnosti teplotu kolem 23°C, abychom dosáhli tepelného komfortu. Jestliže však opatříte obvodové zdi například izolační vrstvou polystyrenu o tloušťce 12 cm, teplota stěn stoupne na 20°C.
Typy izolací
- Vnější kontaktní zateplení: Tato izolace se přilepí tmelem přímo na zdivo, a poté se překryje vrstvou vnější omítky chránící izolaci před atmosférickými vlivy. Kontaktní izolace nemění vzhled domu, proto se může používat i u některých historicky cenných budov. Jedná se o běžnou a lehko zvládnutelnou úpravu. Zachovává také tradiční vzhled zděných domů. Polystyren je levnější než minerální vata. Vhodná tloušťka tohoto materiálu je 10-12 cm. Jeho nevýhodou je však odpor pro prostup vodní páry. Tam, kde jako materiál PS nevyhovuje, se dá použít minerální vata.
- Minerální vata: Hlavní výhoda minerální vaty je v její podstatně lepší propustnosti pro vodní páru. Na zeď se připevní rošt, do kterého se vtlačí desky izolačního materiálu. Taková izolace je pak naprosto prodyšná, a tak odpadá problém s kondenzací vodních par. Jako izolační materiál lze například použít minerální vaty nebo celulózová vlákna.
- Vnitřní izolace: Vnitřní izolace je levnější a méně pracná než vnější, nemá vliv na fasádu. Ale její velkou nevýhodou je to, že u podlahy a u stropu končí. V takových místech mohou vznikat tepelné můstky a hrozí zde nebezpečí kondenzace vodních par. Okna, trámy apod. pak mohou snadno vlhnout a být napadeny plísněmi, kovové stavební prvky mohou korodovat. U vnitřních izolací se používá tenčí vrstva materiálu než u izolací vnějších, aby teplota takto izolované zdi neklesala nízko a tepelné můstky (a tudíž ani kondenzace par) nebyly tak výrazné.
Na závěr je dobré připomenout, že by se izolace, nebo alespoň vypracování jejího projektu, mělo svěřit odborníkům, neboť nevhodně provedená úprava může podmínky užívání prostor i podstatně zhoršit.
tags: #vliv #teploty #na #zdeni #tvarnice