Příjemný život v cihlových domech

Cihlové zdicí materiály dnes nabízejí dříve nemyslitelné výhody. Jednou z nejvýznamnějších je kombinace vysoké akumulace tepla s vysokou tepelnou izolací. To umožňuje stavět štíhlé obvodové konstrukce domů, které dobře tepelně izolují dům a zároveň drží velké množství tepla, čímž stabilizují vnitřní teplotu na stálé a příjemné úrovni.

Uděláme-li si krátký exkurs do minulosti, tak dřívější těžké stavby s obvodovými zdmi tlustými přes 1 m bychom dnes snadno postavili s obvodovou zdí jen cca 1 dm, aby obě řešení stejně izolovala teplo. V praxi se ale s velmi tenkými obvodovými stěnami nesetkáváme.

Jeden z ústředních důvodů je, že dům s nimi sice izoluje teplo, ale neudrží teplotu. Rozhodujeme-li se stavět, potom lze na základě historické zkušenosti jen doporučit, abychom nezapomněli i na dostatečnou tepelnou akumulaci domu. Platí to samozřejmě i o tepelné izolaci, ale tu za nás řeší zákon, který stanoví nejhorší mezní hodnoty součinitelů prostupu tepla obálkovými konstrukcemi domu.

Tepelná izolace a tepelná akumulace

Mnoho lidí nedoceňuje význam tepelné akumulace. Týká se to bohužel i některých osob slynoucích odborností. Domnívají se, že tepelnou akumulaci lze nahradit tepelnou izolací. Laický investor by měl proto oslovit více odborníků, aby získal širší pohled na tuto problematiku. My si dále ukážeme, že těžká hmota v obvodových i vnitřních konstrukcích má znatelný vliv na teplotní stabilitu domu.

Lehká a těžká stavba – specifikace

V následující části porovnáme dva geometricky totožné domy. První je těžký dům z cihlových materiálů HELUZ, jehož základem je cihla HELUZ Family 2in1 tloušťky 500 mm, dále betonová podlaha s tepelnou izolací z EPS 25 cm a konečně keramický strop Miako 230 mm s nadbetonávkou a tepelnou izolací z minerální vaty (MW) tloušťky 30 cm.

Druhý, lehký dům se skládá z lehkých obvodových stěnových dílců (dřevěné nosné trámce, desky – OSB a SDK, 35 cm minerální tepelné izolace). Podobné složení má i strop, který obsahuje 30 cm tepelné izolace z MW.

Oba domy, těžký a lehký, mají srovnatelné součinitele prostupu tepla obálkových konstrukcí (např. střechy obou domů mají shodný součinitel prostupu tepla). Lehkému domu, který jsme pro účely srovnání vybrali, se někdy říká dřevostavba. Je třeba si ale uvědomit, že tento dům obsahuje poměrně málo dřeva. Dřevo má obrovskou tepelnou kapacitu, jeho měrná tepelná kapacita je na úrovni 2 510 J/(kg.K). Stavba z masivního dřeva by tak z pohledu tepelné akumulace byla „velmi těžká”.

Základní výsledky

Aby měla naše srovnání reálný základ, „zasadili” jsme oba domy do skutečného prostředí referenčního klimatického roku 2016 v lokalitě Kluky, město Hradec Králové.

Na obr. 1 vidíme teplotní průběh vnitřní teploty u těžkého domu HELUZ v podmínkách, kdy byla na konci dubna 2016 vypnuta otopná soustava a dům tak začal reagovat jen na venkovní teploty. Teploty v poměrně chladném květnu začaly klesat až cca do 19. května.

Na nejteplejší den roku 2016, tzn. 19 červen, kdy v 16 hodin vystoupala venkovní teplota na 35,2 °C, zareagoval vnitřek až 23. června ve 20 hod. vnitřním teplotním maximem 18,1 °C. Z toho lze odpozorovat reálné fázové zpoždění teplotní odezvy na vnitřní straně cca 100 hodin.

Čtenář si zajisté povšimne, že vnitřní teploty jsou pozoruhodně nízké. To způsobuje nízká teplota země pod domem, která je 8 °C a také fakt, že model počítá pouze s teplotou vzduchu (země) a nezohledňuje ohřívání konstrukcí slunečním zářením. Celkově tedy působila chladivě.

Obr. 1: Průběh venkovní (modrá křivka) a vnitřní teploty (červená) v měsících květen až srpen 2016 pro těžký dům z materiálu HELUZ Family 2in1 po vypnutí otopné soustavy.

Porovnání lehké a těžké stavby

Na obr. 2 je znázorněno chladnutí obou typů domů po vypnutí vytápění. K tomu může dojít např. v důsledku havárie otopné soustavy, týdenní dovolené mimo domov (s odstávkou vytápění) apod.

Lehká stavba chladne v 1. únorový týden referenčního klimatického roku znatelně rychleji než těžká. Již druhý den po odstávce topení – krátce po poledni – spadne vnitřní teplota pod 13 °C a v polovině týdne pak její chladnutí brzdí podlaha, která začíná lehký dům ohřívat.

Těžká stavba z cihel HELUZ Family 2in1 chladne citelně pomaleji. Až pátý den před polednem klesne její vnitřní teplota pod 13 °C a do konce týdne neklesne pod 10 °C. Na obr. 3 je zobrazen detail chladnutí obou staveb z obr. 2 v průběhu prvního dne.

Obr. 2: Týdenní chladnutí těžké stavby z cihel HELUZ Family 2in1 a lehké stavby. V čase 0 je vypnuta otopná soustava a obě stavby se přizpůsobují venkovní teplotě.

Obr. 3: Chladnutí těžké stavby z cihel HELUZ Family 2in1 a lehké stavby v prvních 24 hodinách po vypnutí otopné soustavy.

Přehřívání v zimě

Z pohledu tepelné akumulace je zajímavý také příklad zimního dne, kdy je v odpoledních hodinách, mezi 15.00 a 22.00, zapálen krb s výkonem 4 kW. Interiér těžké stavby se za 7 hodin jeho provozu zahřeje z 20 °C na 21,8 °C; interiér lehké stavby až na 24,8 °C. V obou případech samozřejmě se zapálením krbu dojde k vypnutí centrálního vytápění. Průběh teplot ukazuje poslední graf na obr. 4.

Obr. 4: Interiérová teplota těžké stavby z cihel HELUZ Family 2in1 a lehké stavby po zapálení krbu s výkonem 4 kW.

Závěr

Vnitřní teploty obou domů byly počítány metodou stacionárního chladnutí (ohřevu), kdy se předpokládá, že teplotní průběh v konstrukcích odpovídá v každém okamžiku ustálenému stavu. Je zřejmé, že těžká stavba v uvedených příkladech chladla významně pomaleji, než stavba lehká.

V dalších pokračováních se budeme zabývat letními podmínkami a také vlivem globálního záření na interiérové teploty. Jde o záření, které je podrobně vyčísleno v referenční klimatickém roku, ale stavební fyzika s ním nepracuje. Přitom jeho intenzita mnohonásobně převyšuje prostupy tepla okny a kromě vyššíci vnitřních teplot, než ukazuje graf na obr. 1, má „na svědomí” i letní přehřívání interiérů.