Tepelné úspory v cihlových domech

Kouzlo bytového domu spočívá i v tom, že každý byt sousedí kromě venkovního prostředí i s vytápěným obytným prostorem sousedů. To dává výhodu lepšího fungování tohoto bytu z pohledu spotřeby energie na vytápění nebo letního chlazení ve srovnání s přízemním rodinným domem (bungalovem) o stejné podlahové ploše.

Nejde přitom o malé úspory. Při průměrné lednové venkovní teplotě –0,06 °C (podle referenčního klimatického roku pro lokalitu Hradec Králové–Kluky), dále teplotě zeminy pod obytným prostorem +7 °C a konečně při vnitřní domovní teplotě 20 °C je celoměsíční lednová spotřeba tepla u bungalovu 884 kWh, zatímco byt v bytovém domě, obklopený ze čtyř stran (z šesti) sousedními byty, jen 161 kWh/měs/byt.

K těmto číslům jsme došli po dosazení součinitelů prostupu tepla vnější stěny U = 0,25 W/(m²·K), podlahy přilehlé k zemině U = 0,3 W/(m²·K) a ploché střechy U = 0,16 W/(m²·K) do vzorce pro celoměsíční prostup tepla konstrukcí:

kde θ_E = –0,06 °C je průměrná lednová venkovní teplota v referenčním roku a v případě podlahy pak θ_E = +7 °C, což je teplota zeminy pod domem. Dále θ_I = 20 °C je vnitřní teplota, A je ochlazovaná plocha a součin 24·31 h je počet hodin v lednu.

Vnější objem bytové jednotky, ať už v bytovém domě nebo bungalovu, je 10 × 10 × 5 m = 300 m³, jeho vnější obálka má plochu 320 m².

Bytový dům má rozměry 50 × 10 × 5 m, obsahuje 5 bytů, takže na jeden byt o ploše obálky 320 m² připadá v průměru 70 m² venkovní plochy bytového domu, necelých 22 %. Poloviční bytový dům o rozměrech 50 × 10 × 5 m s 25 byty má tento podíl necelých 24 %.

Výsledky zimního energetického chování této bytové jednotky nebo bungalovu s plochou střechou ukazuje tab. 1.

Jedno průčelí tohoto bytového domu míří k jihu, druhé k severu, každý byt je ohraničen oběma průčelími. Číselné označení bytů v tab. 1 reprezentuje toto jejich umístění:

1. Přízemní byt ohraničený štítovou stěnou a dvěma sousedy.
2. Byt pod střechou ohraničený štítovou stěnou a dvěma sousedy.
3. Přízemní byt ohraničený třemi sousedy.
4. Byt pod střechou ohraničený třemi sousedy.
5. Byt ohraničený štítovou stěnou a třemi sousedy.
6. Byt ohraničený čtyřmi sousedy.

Doplňme ještě, že byt v bytovém domě má zateplené (na doporučené úrovni normy) ty stěny, podlahu a strop, které zároveň tvoří i obálku bytového domu. Bungalov má takto zateplené všechny obálkové konstrukce (podlahu, střechu a obvodové stěny).

Energetická náročnost bytu v bytovém a rodinném domě
Ochlazovaná obvodová konstrukce
Poloha bytu	Podlaha	Strop	Průčelí	Štít
Byt v bytovém domě
1	Ano	Ne	Ano	Ano	559
2	Ne	Ano	Ano	Ano	507
3	Ano	Ne	Ano	Ne	469
4	Ne	Ano	Ano	Ne	418
5	Ne	Ne	Ano	Ano	269
6	Ne	Ne	Ano	Ne	179
Byt v Bungalovu
B	Ano	Ano	Ano	Ano	1 192

Tab. 1: Energetická ztráta za měsíc leden při průměrné lednové teplotě –0,06 °C podle referenčního klimatického roku v Hradci Králové – Kluky pro bytovou jednotku o vnějších rozměrech 10 × 10 × 3 m, která je vsazena buď do bytového domu, kde sdílí obálkové konstrukce se sousedními byty, nebo stojí samostatně jako bungalov. Průčelí bytového domu míří k jihu a severu.

Kde jsou okna?

Čtenář si jistě všiml, že náš modelový byt nemá okna. Okna v tomto modelu neuvažujeme, protože jejich energetická bilance se v zimě v průměru blíží k nule. Píšeme o tom v [1]. Přesněji u jižních oken je většinou kladná, u severních mírně záporná. Vyplývá to nejen z výpočtů, ale také ze zahraničních studií i z měření. Počítat ztráty oknem skrze součinitel U_W a zároveň přehlížet tepelné zisky okna v důsledku vstupujícího přímého nebo difúzního slunečního záření zbytečně zhoršuje, oproti skutečnosti, energetickou bilanci domu.

Sluneční architektura cihlových domů

Naší snahou je také efektivně pracovat se slunečním zářením. Podívejme se, jaká energie dopadá v podobě slunečního záření v létě i v zimě na byt v bytovém domě nebo na samostatný bungalov (o stejné velikosti) za slunného počasí.

Diskuse výsledků

Zajímavé je zjištění, že za jeden až 2,5 slunných zimních dnů doručí slunce na venkovní obálku bytu v bytovém domě tolik energie, jaké jsou jeho celoměsíční energetické ztráty.

V případě vnitřního bytu, který je ochlazován jen průčelími, a také v případě bungalovu dopadne na jejich venkovní povrchy za jediný slunný zimní den více energie, než činí jejich celoměsíční energetické ztráty! Je to obrovská výzva, jak tuto energii využít.

Do energetického slunečního impaktu nezapočítáváme difúzní (rozptýlené) sluneční záření, které, když je slunce pod mrakem, má nezanedbatelnou intenzitu cca 100 W/m².

Sluneční záření, přímé i rozptýlené, které na dům dopadá, se zčásti od něho odrazí, část je jím pohlcena a v případě oken asi polovina slunečního záření projde přímo do budovy a bytu. Tam je pak vydatným zdrojem světla a také tepla.

Největší část dopadajícího slunečního záření budova pohltí. Pro energetiku budovy má tento fakt zásadní význam. Pohlcené záření zvýší povrchovou teplotu osluněných povrchů a to pak podstatně změní okrajovou podmínku, totiž venkovní (povrchovou) teplotu z průměrné lednové teploty vzduchu (–0,06 °C) až na 45 °C. Zatímco úřední výpočet s razítkem vykazuje v zimě nepřetržitou ztrátu, tak ve skutečnosti sluncem ohřátá fasáda, střecha a okna sníží ztrátový tok tepla ven, nebo dokonce změní jeho směr a začnou budovu vytápět.

Vliv tepelné akumulace

Cihlové domy jsou velmi vhodné nejen pro řízení jejich energetické náročnosti, ale také pro docílení příjemného a stabilního vnitřního prostředí.

Příkladem vhodného cihlového zdicího materiálu je přesná broušená cihla Porotherm 50 T Profi s integrovanou tepelnou izolací ve svých dutinách. Touto cihlou můžeme vyzdít obvodové stěny bytového i rodinného domu, aniž bychom následně museli ještě dům balit do venkovní vrstvy dodatečné tepelné izolace.

Porotherm 50 T Profi nabízí domy s vysokou tepelnou izolací a zároveň i s vysokou tepelnou akumulací. Je ideální, když obě tyto komplementární tepelné veličiny účinkují spolu. Akumulace znamená, že těžký cihlový materiál, aby se ohřál jen o několik °C, pojme obrovské množství energie (= tepla). Tímto teplem pak dlouho zásobuje interiér domu a stabilizuje jeho teplotu. Speciálně v cihle integrovaná tepelná izolace znemožňuje rychlý únik tepla ven, čili do chladného prostředí.

Z historie víme, že když neumíme zapojit oba komplementy (izolaci a akumulaci), přicházejí ke slovu stavby s velmi těžkými a silnými zdmi, které nahrazují izolaci a úniky tepla velkou zásobou akumulovaného tepla. Připomíná to postup, kdy do vědra shromažďujeme dešťovou vodu, aby v době sucha bylo čím zalévat.

Opačné řešení, lehké stavby z tepelné izolace a bez akumulační hmoty, se v minulosti neujalo, což trvá v podstatě doteď. Vysoce izolovaný a velmi lehký dům sice energii neztrácí, ale žádnou ani nemá, a proto je teplotně nestabilní.

Závěr

Prostředí, ve kterém žijeme a stavíme domy, je plné zářivé energie. Mluvíme-li o bytech v bytových domech, mají před bungalovy nesporné energetické výhody. V zimě spotřebují k vytápění o dost méně energie, v létě se zas méně přehřívají. Příkladem je slunný lednový den z tab. 2, který doručí energetický balík až 1,18 GWh na byt nebo 1,33 GWh na bungalov (za ca 5 700 Kč/den, resp. 6 420 Kč/den v ceně elektřiny). Naučíme-li se s touto energií pracovat, snížíme nejen energetickou spotřebu bytu či domu, ale začneme se přibližovat k energetické svobodě na úrovni jednotlivce.

	Zima	Léto
	kWh/den
Byt 1	250	305
Byt 2	398	1 180
Byt 3	198	145
Byt 4	347	1 020
Byt 5	250	305
Byt 6	198	145
Bungalov	450	1 339

Tab. 2: Sluneční zářivá energie, která za plnně slunného lednového dne dopadá na rozdílně umístěné byty v bytovém domě a rozměrově stejný byt v bungalovu.

Literatura a zdroje:

[1] Hejhálek, Jiří: Skutečná energetická bilance oken v Hradci Králové, Stavebnictví a interiér květen 2017, www.stavebnictvi3000.cz.