Koncept e4: Vylaďme si dům
Píše se rok 2020 a pokud jde o výstavbu rodinných domů, je očividná nejen tendence k minimální tzv. potřebě energie. Domy, o kterých je řeč, se snaží nebo už se umí o svou potřebu i spotřebu energie postarat samy a nabízejí i energetické přebytky, které lze zužitkovat pro různé činnosti. Při plánování takového domu pracujeme s jeho tvarem, orientací v prostoru, akumulací a barvami.
Zaujal nás koncept výstavby cihlových rodinných domů e4, se kterým přišla společnost Wienerberger. Věděli jsme, že stavební systém Porotherm od této firmy je kvalitní a má promyšlenou koncepci. Cihla se v ČR těší trvalé oblibě, vatou plněné termoizolační cihly značky Porotherm dnes umožňují i výstavbu pasivních domů bez dodatečné tepelné izolace. Započítáme-li pálenou střešní krytinu Tondach, jež také tvoří světovou špičku v oboru, nabízí Wienerberger zákazníkům ucelený stavební systém od základů až po hřeben střechy.
Energie a prostředí
Tento článek přináší pro někoho možná překvapivá čísla. Popisuje ale realitu, s jejíž dobrou znalostí lze správně navrhovat zejména energetiku domu. Nejen tu zimní, na kterou se oficiální stavební tepelná a „teplovzdušná” technika zaměřuje, ale i tu letní, o které se i v odborných kruzích říká, že žádná neexistuje.
Slunce doručí v podobě záření na planetu Zemi za necelé 4 hodiny tolik energie, kolik činí celosvětová výroba energie (z uhlí, ropy, jádra, větrníků, fotovoltaiky atd.) za celý rok. Lze si to ověřit pomocí středoškolské algebry a astronomie. Lavina sluneční energie je tak velká, že je chybou ji nezapracovat do stavebních výpočtů a plánů.
Sluneční energii, která dopadá na dům, ukazuje tab. 1. Čísla jsou odvozena z referenčního klimatického roku pro Hradec Králové po započtení zatažených a deštivých dní. Energetický impakt sluneční energie, odečítaný po hodinových intervalech, je přepočítán na hodinová oslunění dané plochy domu. Difúzní složku slunečního záření přitom považujeme za všesměrovou.
Touto hodinostupňovou metodou určíme celoměsíční sluneční impakt na plochou střechu a čtyři obvodové zdi orientované k SV, JV, JZ a SZ pro březen, červen, září a prosinec. Ten pak porovnáme s běžným hodinostupňovým výpočtem prostupu tepla (na základě teplot vzduchu) stejnými konstrukcemi a ve stejných časech.
Výsledky ukazuje tab. 1. Zatímco prostup tepla obálkovými konstrukcemi ve smyslu normy je vždy ztrátový (včetně června), jejich osluněnost, vyjádřená ve stejných jednotkách (kWh/m2 pro daný měsíc), byla až na prosinec vždy výrazně větší. Z toho neplyne, že každé oslunění obrací tepelnou ztrátu v zisk. Avšak když letní osluněnost řádově převyšuje ztrátu tepla prostupem, situace se obrací v tepelný zisk.
Střecha a obvodové stěny
Zima: Sluneční impakt samozřejmě nevstoupí rovnou do interiéru, vyvolá jen ohřátí fasády a střechy. To pak může v zimě významně vylepšit tepelnou bilanci domu (zatímco v létě ji otočí na významný tepelný zisk). Jinými slovy, zimní energetiku zvládá dům mnohem lépe, než říká projekt, a tak všichni – uživatel, investor, projektant, architekt jakož i úřady – jsou v klidu.
Léto: Opakem je léto, kdy sluneční energetický impakt je až o dva řády větší, než zimní. To však na vlastní kůži cítí jen uživatel, ostatní účastníci, „vycvičení” v oficiální teplovzdušné tepelné technice, jeho pocitům nevěří. Podle stavební fyziky mají střecha, stěny i okna chladit a když ne, pak je to vina uživatele, který neukázněně otevírá okna a dveře...
Fasádní a střešní okna
Prosinec sice nebývá nejstudenější, ale vyznačuje se nejdelšími nocemi a nejkratšími dny, což je pro energetiku budov nejnáročnější. Bylo tomu tak i v roce 2012, ke kterému se vztahují data předmětného referenčního klimatického roku pro Hradec Králové.
Okna našeho „referenčního domu" viz tab. 2, vykazovala celoměsíční ztrátu tepla prostupem i v červnu, tu však bohatě vyvážily sluneční zisky vodorovného střešního okna (70,59 kWh/m2) a fasádních oken orientovaných k JV a JZ (128,93 resp. 136,49 kWh/m2).
Nejvyšší celoměsíční ztrátu zaznamenala okna v prosinci; tu však až na polovinu snížilo přímé a rozptýlené sluneční záření (u střešního a fasádního okna JZ).
Dílčí závěr: Okna, ať už se jedná o zimní nebo letní režim, jsou vždy a celoročně vhodné vybavit venkovní roletou nebo žaluziemi. Stínicí předměty, krom toho, že zvýší tepelnou izolaci okna a tudíž zimní ztráty tepla, zabrání nadměrnému prostupu slunečního záření do interiéru, které je hlavním faktorem letního přehřívání. Ideální je zvolit takové stínění, které se na přímém slunci neohřívá, doporučuje se pro něj světlá nebo bílá barva.
Co je tepelná akumulace?
Tepelná akumulace je vlastnost stavební konstrukce nebo stavby pojmout velké množství tepla při relativně malém přírůstku její teploty. S akumulací tepla úzce 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 k významné stabilizaci vnitřní teploty.
Naopak vnitřní tepelná izolace vede po vypnutí vytápění k rychlému náběhu vnitřní teploty na úroveň teploty obvodové stěny za izolací, což je kombinace teploty venkovního vzduchu a teploty venkovního tepelného záření zemského i slunečního původu.
Tepelná akumulace
S nástupem teplovzdušné stavební fyziky a s ní spjatými součiniteli prostupu tepla U, do kterých se dosazují jen teploty vzduchu, zapomněli mnozí architekti, stavitelé a dokonce i výrobci na tepelnou akumulaci.
Avšak ostré letní slunce, čistý vzduch a teplejší období vedou k situacím, kdy se fasády a střechy domů ohřívají nad 70 °C a horké sluneční záření sálá skrze zavřené okno do interiéru přes 500 W/m2. Výsledkem je letní přehřívání interiéru, které nejrychleji nastává u lehkých staveb.
Téma: Letní přehřívání budov
Wienerberger je jeden z mála, který v ČR chápe vliv tepelné akumulace na teplotní stabilitu v budovách. Těžké stěny, podlahy, stropy a nejlépe i střecha udrží letní interiér i po několik dní v chladu a zároveň vyrovnávají noční a denní vnitřní teplotu, tzn. nabízejí bydlení bez teplotních extrémů. Akumulace funguje tak, že těžká cihla „spotřebuje” na ohřátí o 1 °C mnohem více tepla, než lehký materiál, včetně tepelné izolace. A když se později ochladí, tak jen ochlazením o 1 °C předá cihlová zeď do interiéru mnohem víc tepla, než lehká stěna.
Koncept e4
Tvůrcům konceptu e4 (= ekonomika, energie, ekologie, emoce) slouží ke cti , že na tuto hodnotu, tedy tepelnou akumulaci, nezapomněli. Cihlářské odvětví s ní v minulosti vždy pracovalo a uvědomovalo si její význam. Speciálně pak dnešní společnost Wienerberger, která tuto hodnotu zakomponovala i do programu e4.
S cihelným systémem zdí, překladů a stropů značky Porotherm docílíme výborné stabilizace vnitřní teploty. Koncept e4 disponuje i dalšími materiálovými, konstrukčními, architektonickými a technickými nástroji, kterými účinně stabilizuje vnitřní teplotu a předchází tak nepříjemnému letnímu přehřívání.
Závěr
Dobře naplánovat dům znamená především zbavit se nezdravé rutiny a věnovat se všem detailům. Sem patří i správný výběr stavebního systému a oken jako důležité součásti tepelné ochrany a teplotní stability vnitřního prostředí. Důležitý je také tvar domu a jeho orientace vůči světovým stranám. Nesmí se opomíjet ani barvy, a to zejména střechy, která je nejvíc tepelně exponovanou součástí celého domu.o
Související články
