Velox - moderní systém pro rodinné i bytové domy
Stavební systém Velox je vyvinut pro pohodlí lidí, kteří vystupují nejdříve v roli investora-stavebníka a později vlastníka a uživatele. Je typický krátkou dobou výstavby, nízkou mírou rizika z nekvalitní práce a výbornými stavebně technickými vlastnostmi ve srovnání s jinými systémy. Cena domu se během výstavby zásadně nemění. Po nastěhování čeká obyvatele příjemné bydlení s velmi nízkou spotřebou energie.
Pro zemitější povahy stojí za povšimnutí, že domy postavené ze systému tzv. ztraceného bednění Velox patří mezi tzv. těžké, tuhé stavby, jejichž podstatou jsou monoliticky vázané nosné betonové stěnové a vodorovné konstrukce. Kamenné stavby, jak se v českých zemích říká stavbám z betonu (ale i z cihel a cihlám podobných zdicích prvků), mají u nás tradici a mnoho příznivců. U systému Velox lze snadno docílit lepších vlastností, než které současná tepelně technická norma ČSN 730540-2 požaduje u staveb s lehkými obvodovými stěnami, vyplněnými tepelnou izolací (na tyto stavby je norma přísnější než na tzv. těžké konstrukce). Zároveň si stavby z Veloxu drží vlastnosti, jako je tepelná akumulace a teplotní setrvačnost, které jsou typické jen pro těžké stavby. Přestože ve zmíněné normě nejsou na akumulaci obvodových stěn kladeny jmenovité požadavky, je tato vlastnost, která u nás patří k tradičním hodnotám výstavby, užitečná.
Obr. 1: Vnitřní podmínky: teplota 21 °C, rel. vlhkost 50 %. Vnější podmínky: teplota -15 °C, rel. vlhkost 70 %. Zóna kondenzace, která je u jiných typů konstrukcí při těchto podmínkách velmi intenzivní, v případě zdiva Velox již vymizela a nastal odpar. Legenda: modrá křivka - částečný tlak syté vodní páry v konstrukci, zelená křivka - (skutečný) částečný tlak vodní páry
Energetické certifikáty domů
Evropská unie vydala směrnici, která zavazuje členské země stanovit energetické normy a volá také po generálních energetických auditech pro všechny budovy. Má se sledovat nejen spotřeba energie pro vytápění, ale také na osvětlení, chlazení, klimatizaci, tedy odběry, které byly dříve ponechány zákonem a normami nepovšimnuty. Členské země byly také požádány, aby zformulovaly a zavedly certifikáty energetické spotřeby jak pro nové, tak stávající budovy. V Německu se tyto certifikáty objeví v roce 2006. Na stejnou cestu, jejíž cílem budou v horizontu 10 let energetické certifikáty všech staveb, vykročila také Česká republika.
Pomiňme hlavní smysl této energetické diety, která má na oko zastavit globální oteplování, ale ve skutečnosti jen zvýší povinné náklady na správu staveb, srazí odběry energie z centrálních sítí a energii nepřiměřeně předraží. Věc má totiž i výhody.
VELOX, řešení pro budoucnost
Pro majitele staveb bude nový institut také znamenat, že malá energetická spotřeba doložená energetickým certifikátem výrazně zhodnotí jejich stavbu na trhu. Dnešnímu potenciálnímu zájemci o výstavbu rodinného domu by tato věc neměla uniknout. Je-li řeč o stavebním systému Velox, nebude mít s energetickou certifikací problémy. Tepelný odpor tohoto konstrukčního systému lze volit a výrobně není těžké bednicí dílce pro obvodové zdi doplnit o nový typ s větší vrstvou izolace. Trh pravděpodobně zhodnotí i to, že Velox má vedle výborných tepelně izolačních vlastností výbornou teplotní setrvačnost a že jde o kamennou tuhou stavbu.
Příjemné a pohodlné bydlení
O tom, jak se budeme v novostavbě cítit, rozhodují vlastnosti stavebních materiálů, prvků a dílců, ze kterých je dům postaven. Často si to investoři neuvědomují a stavební materiály volí podle jiných kritérií, něž s ohledem na kvalitu bydlení a dlouhou životnost stavby bez časté údržby a oprav. Velox je z pohledu stavební fyziky ideálním řešením. Psali jsme o tom v techničtěji pojatém článku v čísle 12/2004 našeho časopisu [1], kde jsme se věnovali otázce difúze vodní páry a tepelné akumulace. Krátce se k tomuto tématu vrátíme.
Obr. 2a. Odezva vnitřní povrchové teploty konstrukce VELOX na harmonickou změnu venkovní teploty s periodou 24 hodin a amplitudou 10 °C. Střední venkovní teplota -15 °C, střední vnitřní teplota 21 °C. Amplituda odezvy 0,132 °C, fázové zpoždění 11:30 hodin, tj. 172,5°, tj. 0,48 periody. Legenda: modrá křivka - průběh vnitřní povrchové teploty, červená křivka - průběh venkovní teploty
O kondenzaci vodní páry
VELOX je jako jeden z mála prefabrikovaných stavebních systémů navržen tak, že během obvyklé středoevropské zimy nedochází uvnitř obvodové konstrukce k žádné kondenzaci vodní páry. Dochází k ní až při zvlášť nízkých až arktických teplotách a to v podstatně menší míře, než u většiny jiných známých zdicích systémů. Na obr. 1 je graficky znázorněn průběh částečného tlaku vodní páry ve zdi VELOX při venkovní teplotě -15 °C. K žádné kondenzaci při této teplotě nedochází a případná vlhkost je (při této a vyšší teplotě) odpařována. Při -25 °C venku a jinak stejných podmínkách již kondenzace probíhá, a to s intenzitou 0,0106 mg·m-2·s-1, což je přibližně 10 krát méně, než v případě běžného cihelného termoizolačního bloku (0,13 mg·m-2·s-1), který je znám jako dobře dýchající materiál, jenž s difúzí nemá problém. Materiálové konstanty pro výpočty byly převzaty z [3]. To má vliv na vlastnost, která není na první pohled viditelná: Ve studeném počasí, tzn. právě když má obvodová ze. izolovat co nejlépe, nebude docházet ke zhoršení její tepelné izolace v důsledku vlhnutí. Čím více páry v konstrukci zkondenzuje, tím více tepla skrze ní uniká ven. Revidovaná tepelně technická norma ČSN 730540:2, která zpřísnila požadavky na tepelné ztráty staveb mj. i důrazem na detaily v místech styku konstrukcí, vliv zkondenzované vlhkosti na tepelně izolační schopnost obvodových zdiv neřeší. Kdybyřešila, VELOX by mohl platit za vzor.
Obr. 2b. Detail odezvy vnitřní povrchové teploty konstrukce VELOX na harmonickou změnu venkovní teploty z obr. 2a. Vyšší teplotní střed odezvy, který asymptoticky klesá k 21 °C, vyplývá z počáteční situace, kdy z původní konstantní teploty -15 °C začala venkovní teplota sinusově stoupat
Vysoká trvanlivost fasádní omítky
Specifické uspořádáníobvodového souvrství VELOX společně s nulovou či jen velmi malou kondenzací přináší další velmi užitečnou vlastnost. Je to v praxi ověřená vysoká trvanlivost fasádní omítky, zvláště pak nesamozřejmá odolnost povrchové úpravy proti vlhkosti, bujení řas a plísní. Proč odolnost proti bujení řas? VELOX je reprezentantem čtyřvrstvého zdiva typu ztraceného bednění s vrstvou tepelnéizolace na vnější straně nosné betonové zdi a krajními štěpkocementovými deskami, které po montáži tvoří vnitřní a vnější vrstvu obvodové konstrukce. Podstatné je, že štěpkocementové desky mají dobré tepelně izolační vlastnosti (součinitel tepelné vodivosti l = 0,15 Wm-1K-1), dobře akumulují teplo (specifická tepelná kapacita c = 2520 Jkg-1K-1) a mají nízký součinitel teplotní vodivosti (a = l / ( R c) = 0,099·10-8m2/s). Hodnoty byly převzaty z [3].
Přeloženo do srozumitelnější řeči: Pod fasádou štěpkocementové desky akumulují relativně velké množství tepla, kterým při poklesu venkovní teploty ohřívají omítku. Dík malému součiniteli teplotní vodivosti je toto ohřívání pomalé, zato trvá dlouho. Stačí ale k tomu, aby teplota omítky neklesala při večerním a nočním poklesu venkovní teploty, doprovázeným často vznikem rosy (100 % rel. vlhkosti), na úroveň venkovní teploty nebo dokonce pod ní. A aby se na omítce nesrážela vodní pára. Trvalejší srážení vody na podchlazené omítce může totiž vést k uchycení a růstu řas. Doplňme, že denní vzestup venkovní teploty vyvolává snížení relativní vlhkosti vzduchu a tedy většinou už jen odpařování.
Účelem tohoto příspěvku není unavovat čtenáře technickými vzorci. Lze ale doporučit drobnýprůzkum. Nechť čtenář bedlivým okem shlédne několik nahodile vybraných domů postavených ze systému VELOX, řekněme nějakých 5 a více let starých, a soustředí se na optiku fasády. Nechť totéž učiní u stejně starých realizací běžných kontaktních zateplení s tenkou minerální omítkou. Vyhodnocení akomentář si může udělat sám.
Obr. 3. Odezva vnitřní povrchové teploty na přerušení dodávky tepla při harmonickém průběhu venkovní teploty s periodou 24 hodin a amplitudou 10 °C při střední teplotě -15 °C pro konstrukci VELOX. Konstrukce s menší schopností tepelné akumulace a menším tepelným odporem mají pokles teploty rychlejší, někdy i výrazně. Legenda: modrá křivka - průběh vnitřní povrchové teploty, červená křivka - průběh venkovní teploty
Teplotní setrvačnost
V [1] bylo řečeno, že systém VELOX využívá pro akumulaci tepelné energie prakticky celé nosné betonové vrstvy. Je to dáno tím, že celá tato vrstva je při ustálených teplotních podmínkách na teplotě vnitřního vzduchu a při vypnutí topení může celá betonová vrstva ohřívat chladnoucí vnitřní vzduch. Na obr. 2a a 2b je ukázáno, jak reaguje vnitřní povrchová teplota konstrukce VELOX na cyklickou(harmonickou) teplotní změnu vnějšího prostředí s periodou 24 hodin a amplitudou 10 °C. Předpokládá se, že otopná soustava dodává konstantní tepelný příkon, transport tepla se děje jen přes zdivo a uvnitř nejsou žádné akumulující předměty. Potom amplituda vnitřní povrchové teploty je pouhých 0,132 °C, což v praxi znamená, že vnitřní teplota je prakticky konstantní. Jen pro úplnost dodejme, že vnitřní teplota dosáhne maxima za 11:30 hodin po maximu venkovní teploty. Techničtější terminologií to znamená, že teplotní útlum konstrukce VELOX při daných podmínkách je d = 10:0,132 = 75 a fázové zpoždění teplotního kmitu je j = 360×·11,5/24 = 172,5°. Výpočet byl proveden řešením jednorozměrné rovnice pro vedení tepla metodou sítí.
Zdaleka ne každá obvodová konstrukce má takové akumulační vlastnosti, jako VELOX. V [2] je uveden extrémní (v praxi snad nikdy nerealizovaný) příklad tepelně izolované zdi, kdy při jinak stejných podmínkách osciluje teoreticky vnitřní povrchová teplota s o málo menší amplitudou než venkovní. Reálné konstrukce, např. např. lehké stěny obložené zevnitř sádrokartonem, vykazují odezvu mnohem hladší (s menší amplitudou) a ještě lepší jsou v tomto směru známé jednovrstvé konstrukce. Silně akumulující obvodové stěny, zejména vícevrstvé s vnější tepelnou izolací (VELOX), ukazují podstatné výhody hlavně při přerušování dodávek tepla (viz obr. 3).
Literatura, zdroje a odkazy:
[1] Šikl Roman; Hejhálek Jiří: Proč stavební systém VELOX nepotřebuje výjimku. Stavebnictví a interiér, 12/2004, Proč stavební systém VELOX nepotřebuje výjimku.
[2] Hejhálek Jiří: Rigitherm pro bezpečné vnitřní zateplení, Stavebnictví a interiér, 12/2004, Rigitherm pro bezpečné vnitřní zateplení.
[3] Rochla M.: Stavební tabulky, páté přepracované vydání, SNTL, Praha 1987.
