Akumulace tepla a fázový posun

Redakce | Úterý, 19. červenec 2016 |

Akumulovat či neakumulovat? Odborná veřejnost je rozdělena v názoru, zda by měla dřevostavba mít nad rámec vynikajících tepelně izolačních vlastností ještě vlastnost dříve stavěných obydlí z plných zdicích materiálů – akumulaci tepla do stavebních hmot. Tábor, který se staví k akumulaci záporně, operuje s názorem, že je zbytečné, aby v domě byla v případě nepřítomnosti obyvatel pobytová teplota. Avšak v případě zapomenutí otevřeného okna či v horším případě výpadku elektřiny v zimním období dojde ve stavbě bez dostatečné akumulace tepla k masivnímu tepelnému šoku...

Schopnost akumulovat teplo byla u dříve stavěných masivních staveb z kamene či plných cihel velmi důležitou vlastností. Masivní zeď s omítkou totiž bez dodatečných funkčních vrstev je na tom po tepelně izolační stránce velmi špatně – samotná zeď sice teplo akumuluje, ale propouští jej z interiéru do exteriéru a opačně. Nedá se tedy hovořit o tom, že by taková zeď plnila významně tepelně izolační funkci. Pokud však takovouto zeď opatříme z exteriéru dostatečnou vrstvou (minimálně 200 mm) tepelného izolantu, stává se původní zeď plně akumulační a funkci tepelně izolační naplno přebírá tepelná izolace. Problém je jediný – taková stěna bude mít tloušťku kolem 500 mm a tepelná setrvačnost bude v řádu dní. V dnešní době, kdy ceny energií narůstají, se stávají masivní zděné stavby prakticky outsiderem na poli energeticky úsporných staveb. Jedinou cestou pro efektivní vytváření novostaveb je využívání sendvičových konstrukcí s vloženou a dodatečnou tepelnou izolací o tloušťce 400 mm a výše.

Proč akumulovat?

Sendvičové dřevostavby se v porovnání se zděnými konstrukcemi chovají odlišně. Postrádají totiž masivní akumulační/setrvační vrstvu. Běžná dřevěná nosná konstrukce je v případě KVH materiálu cca 160 mm široká (v případě kompozitních „I“ profilů cca 400 mm) a dutina je vyplněna tepelným izolantem, z venkovní strany je oplášťována různorodými deskami a navrch vždy pro přerušení tepelného mostu vrstvou tepelného izolantu. Z vnitřní strany se na konstrukci instaluje parozábrana/parobrzda, namontuje dřevěný rošt (předstěna), který slouží pro případný rozvod elektroinstalace a instalaci dodatečné vrstvy tepelné izolace. Na rošt se instaluje finální obklad většinou ze sádrokartonových či sádrovláknitých desek.

Levněji zajisté vychází instalace pouze jedné finální vrstvy o klasické tloušťce 12 mm. Pokud se však desky použijí silnější nebo se budou instalovat ve dvou vrstvách, zajistí velmi dobrou tepelně akumulační vrstvu. Například v případě, když v zimě svítí slunce a máme dostatečně prosklené jižní plochy, je tato vrstva desek schopna do své hmoty pojmout dostatečné množství tepla, které v případě výpadku otopné soustavy či zapomenutém otevřeném okně bude předáváno chladnému vzduchu v prostoru. Tím nedojde k teplotnímu šoku, na který nedokáže žádná otopná soustava pružně reagovat – stavba má díky silné vrstvě desek dobrou tepelnou setrvačnost. Množství pohlceného tepla závisí na tloušťce dotyčné vrstvy a především na její tepelné kapacitě.

Tepelnou akumulaci jak obvodové stěny, tak i příčky (hrají velkou roli) a její vliv na teplotní stabilitu interiéru lze nejlépe vyjádřit za pomoci plošné tepelné kapacity (vztaženo na plochu stěny). Tepelná kapacita je množství tepla (joul), které bylo stěnou pohlceno/vydáno při ohřátí či ochlazení o jeden stupeň Kelvina (případně Celsia).

Tepelná akumulace nepomáhá pouze v zimě, ale i v létě je velmi vítanou vlastností, neboť v případě horkých slunných dnů se stavba tak rychle neohřeje. Například v noci je vhodné otevřít okna či spustit vzduchotechniku, chladný vzduch vnikne do stavby a postupně se jím ochladí veškeré stěny a předměty. Vrstvy, které mají vysokou tepelnou kapacitu, jsou schopny překlenout nejhorší denní období a odpolední návrat domů nemusí znamenat návrat do sauny. Někteří odborníci se přiklání i k výstavbě příček z klasických zdicích materiálů. Tepelná setrvačnost takové stavby bývá až v řádech několika dní bez nutnosti vytápění/chlazení, neboť úniky tepla obvodovou obálkou jsou minimální.

Fázový posun v řádu hodin

U tepelných izolantů nás v první řadě musí zajímat hodnota součinitele tepelné vodivosti – čím nižší hodnota, tím lepší pro naši peněženku v budoucnu. Jako druhá a neméně důležitá je tepelná kapacita zvoleného izolantu. Nejníže na žebříčku tepelné kapacity tepelných izolantů jsou lehké pásy či desky ze skelných vláken a naopak jednu z nejvyšších hodnot mají izolanty z dřevních vláken. Je tedy velmi důležité najít kompromis mezi tepelnou vodivostí a tepelnou kapacitou.

Vyšší tepelná kapacita použitého tepelného izolantu nám pomůže především při vysokých teplotách v létě. I když bude mít izolant ze skelných vláken stejnou hodnotu tepelné vodivosti jako izolant z dřevních vláken, doba, za kterou dorazí tepelný impuls z exteriéru do interiéru, bude velmi rozdílná. Fázový posun tedy udává, o kolik hodin je zpožděn průchod maximální teploty konstrukcí. Ideální doba (izolanty z dřevních vláken – celulóza) je cca 12 hodin, neboť tepelná vlna dorazí do interiéru pozdě v noci – nad ránem. Venkovní vzduch je chladnější, a tak lze stavbu ochladit větráním. Ve skladbě s druhou izolací uvedenou výše, bude čas zhruba poloviční – v době usínání bude přicházet oteplení stěn a venkovní teplota nebude ještě na přijatelné úrovni – větrání nepřinese žádnou úlevu pro plnohodnotný spánek.

Autor: Petr Houška