Akumulácia Tepla s Plnou Pálenou Tehlovou: Kľúč k Energetickej Pohode Domu

Akumulácia tepla je kľúčovým faktorom pre dosiahnutie energetickej efektívnosti a tepelnej pohody v moderných budovách. Pod pojmom akumulácia rozumieme schopnosť materiálu udržať teplo. Teplo/chlad, ktorého je v istých časoch prebytok, sa uskladní a využije v čase, kedy ho je nedostatok. V domoch postavených z dobrých akumulačných materiálov nedochádza k náhlym výkyvom teplôt. Prechody medzi teplotami sú plynulejšie. Murované stavby, hlavne z kameňa, tehál a betónu, majú obrovskú tepelno-akumulačnú schopnosť. Murované steny domu fungujú ako tepelné batérie. Kým je kúrenie zapnuté, nabíjajú sa. Keď sa kúrenie vypne a teplota v interiéri klesne pod určitú hranicu, steny začnú uvoľňovať teplo do okolia.

Hoci táto výhoda môže byť v niektorých prípadoch považovaná aj za nevýhodu - vychladnutý dom potom potrebuje veľa času na svoje vykúrenie - je akumulácia mimoriadne vhodná pre obytné budovy s trvalým bývaním. V prípade stavby víkendovej chaty si na to treba dať pozor, ak preferujeme rýchle vyhriatie.

Plná pálená tehla ako efektívny akumulátor tepla

Akumulačná stena je jednoduchá stena z plných pálených tehál. Princíp je jednoduchý: stena sa ohreje na okolitú teplotu. Ak máme v dome 23 stupňov, aj stena sa ohreje na 23 stupňov. V dobe, keď sa v kachliach nekúri, teplo domu dodáva práve táto stena. Ten istý princíp funguje aj pri obmúrovke pece, ale ešte efektívnejšie. Obmúrovka pece sa vyhreje na oveľa vyššiu teplotu, cca 60 - 100 C. Tehlové murivo má vďaka vlastnostiam páleného tehliarskeho črepu schopnosť akumulovať teplo, ktoré neskôr zo seba vydáva. Táto schopnosť tehlového muriva vplýva na vlastnosti ako teplotný útlm, tepelná zotrvačnosť a v konečnom dôsledku na tepelnú pohodu v obytnom priestore. Masívne tehlové steny nie sú citlivé na zmeny teploty vonkajšieho prostredia.

Pálená tehla je prastarý stavebný materiál, ktorý sa zrodil pred tisícročiami v miestach starovekých kultúr v strednej Ázii. Prirodný materiál s niekoľko-tisíc ročnou tradíciou sa vyrába vypálením hliny. Vyznačuje sa predovšetkým dobrými akumulačnými vlastnosťami. Tento materiál patrí v našich končinách stále k najobľúbenejším. Ľudia v ňom cítia tradíciu a majú pocit overenosti materiálu.

Praktické aspekty murovania z plných tehál

Pri murovaní z plných pálených tehál je najlepšie použiť stavebné lepidlo. Jeho konzistencia by nemala byť príliš riedka ani príliš hustá, tak aby keď doň urobíte vo vedierku brázdu, nespojí sa. Plná tehla má takú schopnosť sať vodu, že ak murujete na murovaciu maltu, vysaje vám z nej vodu skôr, než stihnete položiť ďalšiu tehlu. Nepomáha ani namáčanie tehál do vedra s vodou. A s príliš riedkou maltou sa robí o ničom. So stavebným lepidlom to ide krásne. Tehly ale treba aj tak namáčať vo vode, aby tak nesali. Špárovať sa ale so stavebným lepidlom nedá, je nutná murovacia malta alebo jemný betón. Pod prvým radom je zakladacia malta pre istotu. Pre vlastnú stavbu bola použitá plná pálená tehla značky Wienerberger (Porotherm).

Porovnanie akumulačných schopností rôznych stavebných materiálov

Schopnosť materiálu akumulovať teplo rastie s jeho hmotnosťou, naopak tepelnoizolačné vlastnosti klesajú. Z uvedeného výplýva, že kilogram dreva má 2.5x vyššiu tepelnú kapacitu ako betón. Betón je teda 5 krát ťažší ako drevo a vďaka tomu dokáže objemovo prijať 2 krát viac tepla ako drevo. Najviac tepla dokáže do seba prijať voda. Za ideálnu "bezúdržbovú" tepelnú batériu považujem betónový strop. Zatiaľ nemáme homogénny materiál, ktorý by bol vo všetkých parametroch ideálny. Väčšinou materiály, ktoré majú dobré tepelnoizolačné vlastnosti, majú slabú akumuláciu tepla a naopak.

Pozrime sa na porovnanie niektorých bežných stavebných materiálov z hľadiska ich akumulačných a izolačných vlastností:

Tehla ako stavebný materiál prešla za posledných 50 rokov prevratným vývojom, z hľadiska tepelno-izolačných vlastností i technologických výhod. „Klasická“ plná pálená tehla sa vytvorením vnútornej štruktúry dutín zmenila v tehlu „dierovanú“. Produkt vypaľovania hliny - keramický črep - sa tým vyľahčil a celkové zväčšenie tvarovky prinieslo úsporu pracovného času i materiálu. Vytvorením uzavretých vzduchových komôr sa podarilo zvýšiť tepelný odpor tehly, no naopak, stratila skvelé akumulačné schopnosti plnej pálenej tehly. Súčastní výrobcovia dodávajú stavebníkom nielen tehly, ale komplexný stavebný systém na výrobu celej hrubej stavby z pálených materiálov. Takto je možné vytvoriť obvodové, vnútorné nosné i deliace steny, keramické preklady i keramické montované stropy.

Tepelná pohoda v lete a fázový posun

Pre kvalitu bývania je dôležité, aby v dome počas leta prudko nekolísali teploty a neprehrieval sa. To, že dom dobre zaizolujeme akoukoľvek tepelnou izoláciou s porovnateľným tepelným odporom, funguje výborne v zime. V zime sa v dome kúri a vykurovací systém dokáže flexibilne reagovať. Ak je von „menej zima“, kúri menej. Ak je zima väčšia, prikúri viac. Za predpokladu, že v dome nechceme klímu a chladenie, situácia sa v lete zmení. Vnútri domu nemáme teda flexibilný systém, ktorý reaguje na výkyvy teplôt v exteriéri. Cez deň teplota vonku stúpa aj cez 30 stupňov a v noci zase klesá… Klíma by toto samozrejme riešila, ale nepovažujem to za zdravé a ani ekonomické riešenie.

Z veličín, ktoré sa používajú v stavebnej fyzike, má najlepšiu vypovedaciu schopnosť fázový posun teplotného kmitu. Ten vyjadruje čas, za ktorý prejde amplitúda teplotného kmitu z jednej strany konštrukcie na druhú. Popisuje teda dynamické správanie sa konštrukcie. Predstavte si, že ráno zasvieti na stenu slnko a bude na ňu „pražiť“ celý deň. Stena sa zahrieva a prenáša postupne teplo do interiéru. V momente, keď sa dostane toto teplo do domu, dom sa začne prehrievať. Preto čím neskôr stena takto prepustí teplo dovnútra, tým lepšie. Ideálny stav je taký, že teplu trvá táto cesta konštrukciou tak dlho, až sa skončí deň. Potom príde večer a vzduch sa vonku začne schladzovať. Keďže teplo ide vždy do chladu, jeho tok sa otočí v stene a pôjde naspäť von. Do domu sa teda ani nedostane. Pre dosiahnutie dlhého fázového posunu je teda dôležité teplo niekde zdržať - uložiť do hmoty, aby neprešlo do interiéru. Pre dlhý fázový posun sú preto podstatné akumulačné schopnosti izolácií. Udržanie chladu v dome vďaka fázovému posunu funguje vtedy, ak v noci klesne v exteriéri teplota vzduchu podstatne nižšie, ako je požadovaná teplota v interiéri. Problém je, že s postupujúcou klimatickou krízou sa už viac-menej nedá spoliehať iba na ťažké tepelné izolácie a fázový posun.

Vykurovanie na tuhé palivo a akumulácia

Často sa spomínajú nevýhody kúrenia na tuhé palivo: prehriaty vzduch alebo nerovnomerná teplota v dome, či časté nakladanie a nutnosť vstávať v noci. Moja skúsenosť je taká, že pri kvalitných liatinových kachliach stačí naložiť 2x za 24 hodín - ráno a večer. Teplota v dome je viac-menej rovnomerná a kolísa v rozmedzí 21 - 24 stupňov, čo nijako nekazí komfort a pohodu. S kachľami je nutné naučiť sa pracovať, nemajú automatiku ani tlačidlo on/off. Ale je to aj o cene za kúrenie - ročne sa dá ušetriť na kúrení aj 1000 eur v porovnaní s elektrikou. A pozerať sa do ohníka je príjemnejšie ako pozerať sa na vypínač.

Vzduch v dome nie je prehriaty. Je pravda, že v tesnej blízkosti kachlí má vzduch aj 300 C, no to je aj výhoda. Všetok vzduch, ktorý obmýva povrch kachlí, sa dezinfikuje. Teplota vzduchu prúdiaceho od kachlí sa prudko znižuje a nijak nenarúša pohodlie. Zároveň kachle spotrebúvavajú pri horení vzduch a tak sú schopné vymeniť v priebehu jedného dňa všetok vzduch v dome.

Regulátor komínového ťahu stabilizuje podtlak v komíne, hlavne za nepriaznivého počasia, keď je víchrica, poryvy vetra, ale aj vtedy, ak by sa nedopatrením príliš rozhorelo palivo. Slúži ako bezpečnostný prvok, ktorý nedovolí, aby sa ťah v komíne zvýšil nad nastavenú hodnotu. Vďaka regulátoru komínového ťahu horí palivo rovnomerne a bezpečne. Bez regulátora komínového ťahu dochádza hlavne pri poryvoch vetra k "zabafkaniu" dymu z pece do miestnosti, pretože pri poryve vetra sa prudko zvýši ťah v komíne, drevo sa rozhorí, vzápätí sa ťah prudko zníži a pec vyfúkne dym do miestnosti. Tieto nepríjemnosti rieši regulátor komínového ťahu.

Moderné a experimentálne akumulačné systémy

Úvahy o tom, ako by sa dalo dosiahnuť, aby v dome bola vždy príjemná teplota bez potreby kúrenia v zime a chladenia v lete, viedli k rozvoju rôznych akumulačných systémov. Ide o stavby, ktoré pracujú s teplom aj vlhkosťou v zaujímavom uzavretom kolobehu.

Jedným z takýchto riešení je Lokálny akumulátor tepla. Tento zemný akumulátor funguje na báze teploty Zeme, ktorá sa časom ustáli na okolo 13 až 17°C pod stavbou. Úspora síce nespôsobí úplne nulové náklady na kúrenie alebo ohrev teplej úžitkovej vody, ale aj v zime zabezpečí tepelnému čerpadlu COP podobne ako v lete. A to stačí.

Ďalší variant je Sezónny akumulátor tepla, ktorý pracuje so sezónnym teplom a dokáže presunúť teplo z leta do zimy, čím sa stavba stáva z hľadiska kúrenia úplne sebestačnou. Tento sezónny akumulátor pracuje s uloženými energiami rádovo v stovkách až tisícoch kWh, čím sa stáva plnohodnotnou sezónnou batériou tepla. Dnešná verzia je takmer s nulovým príplatkom a je až prehnane funkčná, takže je stále nutné ho vylaďovať. Niekedy sa v tomto prevedení akumulátora môže stať, že v lete je stavba moc chladná a treba ju zámerne zohrievať vzduchom z exteriéru, a v zime môže byť až moc tepla a treba ju chladiť chladným vonkajším vzduchom ventilačkami. Najnovšie stavby už budú mať všetky osvedčené komponenty spolu, a systém bude mať možnosť ladenia tokov tepla a tepelnej a teplotnej zotrvačnosti. Takže najnovšie stavby budú využívať princípy lokálneho aj sezónneho zemného akumulátora tepla.

Ďalšie dôležité vlastnosti tehál

Prioritnou vlastnosťou tehly, ktorá sa nezmenila ani počas stáročí, je fakt, že sa jedná o prírodný materiál. Základnými surovinami na jej výrobu sú špeciálna ílovitá hlina, piesok a voda - jednoduché, no zároveň geniálne zloženie, ktoré je prospešné tak ľudskému zdraviu, ako i životnému prostrediu. Ide o plne ekologický materiál, ktorý je v prípade potreby možné recyklovať.

Regulácia vlhkosti a zdravé prostredie

Z prírodného zloženia tehly vyplýva aj jej ďalšia dôležitá vlastnosť, a tou je nasiakavosť. Zjednodušene povedané, tehla dokáže vlahu nasať a zároveň ju aj prirodzene vypustiť. Umožňuje tým optimálnu difúziu vodných pár, čo je zo zdravotného hľadiska pre obytný priestor veľmi dôležité, keďže sa tým zabraňuje vzniku plesní. Príjemná bytová klíma je v značnej miere závislá od obsahu vodnej pary vo vzduchu a teplôt vnútorných povrchov. Nepriaznivá kombinácia týchto dvoch veličín môže viesť k nepríjemnému javu kondenzácie vodných pár v kritických detailoch a pri dlhodobejšom pôsobení vedie k vzniku plesní. Preto by stena mala umožňovať difúziu vodných pár a tým regulovať vlhkosť. Tehly s vyľahčeným črepom majú vďaka svojej vnútornej štruktúre túto vlastnosť veľmi priaznivú.

Akustické vlastnosti

Tehliarsky črep je tiež mimoriadny zvukový izolant. Pri obvodových stenách sa problémy s akustikou v bežnom prostredí nezvyknú vyskytovať. Tam sa skôr treba sústrediť na kvalitné okná a dvere, ktoré bývajú najslabším článkom. Preto je dôležitejšie sa sústrediť skôr na vnútorné priečky - či už medzibytové, alebo bežné priečky deliace miestnosti. Pri záujme o akustické vlastnosti materiálu si treba všímať Index vzduchovej nepriezvučnosti Rw. Jeho hodnota je udaná v decibeloch (dB). Požiadavky na akustické vlastnosti priečok určuje norma STN 73 0532. Medzibytové priečky musia spĺňať hodnotu R’w = 52dB. Hodnota 52 dB určuje koľko decibelov dokáže stena pohltiť, samozrejme za predpokladu jej celistvosti.

Rádioaktivita

Každá surovina na výrobu stavebných látok pochádzajúca z prírodných zdrojov vykazuje určitú mieru prirodzenej rádioaktivity. Tehla vykazuje obsah prírodných rádionuklidov hlboko pod prípustnou hranicou 120Bq/m3. Z hľadiska nežiaduceho vplyvu na zdravie človeka je však najnebezpečnejší plynný radón 222Rn, ktorý vzniká ako produkt rozpadu rádia.

Energetická hospodárnosť budov a normy

Posledné roky sa nároky na energetickú hospodárnosť budov neustále zvyšujú. To priamo ovplyvňuje aj obalové konštrukcie domu. Od 1.1.2013 vstúpila do platnosti nová revidovaná Tepelnotechnická norma STN 73 0540-2:2012, podľa ktorej sa od tohto dátumu musia stavať iba nízkoenergetické nové rodinné domy (max. 81,4kWh/m2 za rok na vykurovanie). Tým sa sprísnili aj požiadavky na obalové konštrukcie. Súčiniteľ prestupu tepla “U” obvodovej steny bol stanovený na 0,32W/m2.K. Od 1.1.2016 sa museli stavať iba ultranízkoenergetické nové rodinné domy (max. 40,7kWh/m2 za rok na vykurovanie). Požiadavka na súčiniteľ prestupu tepla “U” obvodovej steny sa sprísnil na 0,22W/m2.K. Od 1.1.2021 sa musia stavať nové rodinné domy s takmer nulovou spotrebou energie (max. 20,4 kWh/m2 za rok na vykurovanie). Hodnota požadovaného súčiniteľa prestupu tepla “U” sa upravila na 0,15W/m2.K.

Pozrime sa ako tento parameter zvládajú rôzne murivá, resp. konštrukčné systémy. Systémy sú zoradené podľa hodnôt U (súčiniteľa prestupu tepla). Čím nižšia hodnota, tým lepšie izoluje. Potrebné si je však všímať aj hrúbky stien.

tags: #plna #tehla #akumulacia