Tehla – technicky vyspelý materiál

Na veľkých stavebných veľtrhoch v Prahe a v Brne uskutočnila redakcia časopisu Stavebníctvo a interiér medzi návštevníkmi prieskum, z akých materiálov by si dnes postavili dom. Na výber mali tehlové, pórobetónové a ďalšie systémy ťažkého muriva, ďalej zruby a drevostavby. Takmer polovica respondentov a predovšetkým ženy by si slobodne vybrali drevostavbu.

Aj letmý pohľad na česká a moravská staveniska hovorí, že drevostavby v skutočnosti ani zďaleka netvoria polovicu všetkých nových rodinných a bytových domov. Samotní dodávatelia drevostavieb uvádzajú dve, najviac päť percent. Čo sa odohráva v hlavách drobných stavebníkov, že ich prvotný záujem o drevenú stavbu nakoniec vyústi do stavby tehlového domu?

Tehla - súčasť kultúry ľudstva a každej osobnosti

História nás učí, že pri výstavbe Bagdadu bol použitý stavebný materiál z trosiek starovekého Babylonu a ak je to pravda, určite nechýbali ani pálené tehly. Stavebný materiál, ktorý ani za niekoľko tisíc rokov nestráca svoju kvalitu a užitočnosť, fascinuje každú ľudskú bytosť.

• Tehly boli v starovekom Babylone použité okrem iného na vnútorné hradby, ktoré boli postavené z nepálených tehál a skladali sa z dvoch múrov. Hrúbka vnútorného múru bola 6,5 m. Hrúbka vonkajšieho múru, ktorá stála o 7 m ďalej, bola približne 3,5 m. Tieto múry boli posilnené obrannými vežami, ktoré ich mali spevniť aj konštrukčne. Vo vzdialenosti asi 20 m pred vonkajším múrom bolo akési nábrežie postavené z pálených tehál spojených asfaltom. Toľko hovoria historické pramene v podaní Wikipedie (http://cs.wikipedia.org/wiki/Babylon). Ak boli stupňovité veže (zikkurat) naozaj pozostatkom biblickej Babylonskej veže, tak boli tehly použité aj na jednej z najhonosnejších a najmohutnejších stavieb v celej histórii sveta.
• Aj dnešné tehlové stavby bývajú často spojované s pojmy honosný, významný, veľkolepý apod. Preto veľa stavebníkov a investorov volí pre svoj dom tehlu, ktorá možná najviac dodáva stavbe značku isté noblesy a veľkoleposti.
• Ďalší dôvod pre tehlovú stavbu má korene v prirodzenej túžbe ľudí vyjadrovať pomocou vecí, ktorými sa obklopujú, svoje postoje a dávať najavo určité spoločenské začlenenie. Preto napr. mnohí ľudia na verejnosti chodia v kožených topánkach a jazdia v luxusnejšom automobile, aj keď by ich tenisky v stánkovom predaji alebo auto nižšej kategórie či z druhej ruky prišli lacnejšie.
• Luxusnejšie veci väčšinou tiež prinášajú svojmu majiteľovi vyšší komfort, úžitok a bezpečnosť, čo sa pri rozhodovaní, z čoho stavať dôkladne zvažuje. Tehlové stavby aj v tomto ohľade vychádzajú priaznivo. V Čechách aj na Morave sa málokto zmieri napr. s predstavou, že sa dá zvonka vlámať pomocou páčidla do obývačky, kuchyne či spálne, alebo streľbou z pištole ako to občas vidíme v amerických filmoch. Tehlová stavba mu v tomto dáva dostatočnú istotu.
• V neposlednom rade má budúci majiteľ novostavby často oprávnený pocit, že predovšetkým tehlová stavba si ako jedna z mála uchová reálnu hodnotu peňazí z doby, keď boli vložené do výstavby alebo ju dokonca aj po päťdesiatich či sto rokoch zvýši.

Nízkoenergetické stavby z tehál

Občasný čitateľ livingových časopisov alebo účastník seminárov a prednášok o modernom, tzv. ekologickom bývaní môže mať dojem, že tehla je konzervatívny materiál žijúci z minulosti, ktorý - pokiaľ ide o nové alebo inovatívne riešenie - len robí miesto pre nové systémy. Napr. už spomenutým drevostavbám, s ktorými sa údajne dá bez problémov a vyšších nákladov postaviť nízkoenergetický alebo pasívny dom.

Drevostavbám sa nedá uprieť pionierstvo alebo dokonca prvenstvo v docielení vysokej tepelnej ochrany stavieb. Vysoká štandardná tepelná ochrana je jedným z dvoch podstatných kladov, ktorými sa drevostavby vyznačujú oproti tehlovým stavbám. Druhou je vysoký podiel prefabrikácie výstavby drevostavieb, keď sú vo vyššej miere eliminované nedostatky vyplývajúce z nepozornej práce stavebných robotníkov.

Pre laika môže v tieni zviditeľňovania tzv. ekologických stavieb ostať fakt, že aj z tehál možno navrhnúť nielen tepelne úspornú alebo nízkoenergetickú stavbu, ale aj pasívny dom. Tehliari svojim zákazníkom často radia, a to platí o všetkých stavebných systémoch, aby si vopred zrátali, či sa im ich úsilie a investície do návrhu a hlavne výstavby pasívnej stavby v rozumnej dobe vráti na úsporách energie, vyššom komforte, lepšej úžitkovej hodnote atď. Je to veľmi korektný prístup, a že takto ľudia naozaj uvažujú, dokladá aj fakt, že počet realizovaných pasívnych domov sa v republike ráta stále na prstoch.

Tehly znižujú domový skleníkový jav

Dnešné úsilie o výstavbu bytových a rodinných domov s minimálnou spotrebou energie vedie k niektorým novým problémom. Jeden taký môže byť nazývaný domovým skleníkovým efektom, ktorý vo vysoko tepelne izolujúcich stavbách môže nadobudnúť nepríjemných rozmerov.

[1] je uvedené, že fasádnym či strešným oknom prejde do interiéru za jeden slnečný letný deň cez 3,7 kWh/(m²·deň) tepelnej energie len prostredníctvom krátkovlnnej zložky slnečného tepelného žiarenia s dĺžkou vlny od 0,8 ?m do 2,4 ?m. Toto žiarenie veľmi snadno vniká oknami do vnútra, tu zohreje vnútorné plochy, no potom už nemá ľahkú možnosť unikať von. Ním zohriaté povrchy telies, prípadne vzduch v interiéru sálajú dlhovlnné tepelné žiarenie o dĺžke vlny ca 9,5 ?m, ktoré sklá okien ani steny neprepúšťajú. Teplo z tohto žiarenia môže unikať von len pomaly len cez tepelno-izolačnú bariéru obvodových konštrukcií.

Čím väčšia je tepelná izolácia budovy, tým je únik pomalší a domový skleníkový efekt väčší. Ukážme si to na príklade:

Majme dom s celkovou plochou ohraničujúcich konštrukciu domu A = 400 m², na ktorom sú umiestnené strešné a fasádne okna so súčiniteľom prechodu tepla U_w = 1,2 W/(m²K) o celkovej ploche 20 m². Nech je za slnečného letného dňa priemerná hodnota slnečného tepelného zisku okennou plochou 2,5 kWh/(m²·deň), spolu pre všetky okna to je 50 kWh/deň.

(Postup výpočtu: Plocha okna 20 m² × Priemerný denný účinný podiel šikmej plochy okien 0,232 × Intenzita sln. Žiarenia 1 kW × Tepelná IČ zložka sln. žiarenia 0,45 × 24 h/deň = 50 kWh/deň).

Sledujme, ako sa v takýchto podmienkach bude správať dom s vysokým (zlým) priemerným súčiniteľom prechodu budovy U_em = 0,5 W/(m²·K) a s nízkym (výborným) priemerným súčiniteľom U_em = 0,28 W/(m²·K), keď jeho konštrukcie majú vysokú alebo naopak nízku schopnosť akumulovať teplo. Vysoká tepelná akumulácia je realizovaná akumulačnou hmotnosťou konštrukcií 100 ton, nízka potom 20 ton. Nech je naďalej priemerná vonkajšia denná teplota 20 °C a konečne počiatočná priemerná vnútorná teplota 20 °C.

Energetická bilančná rovnica má tvar

kde
N – počet dní od začiatku experimentu,
t – ustálená teplota v budove v °C,
U_em – priemerný súčiniteľ prechodu budovy v W/(m²K),
A – celková plocha ohraničujúcich konštrukcií domu v m²,
C – špecifické teplo akumulujúcich konštrukcií v kWh/(t·K),
M – hmotnosť akumulujúcich konštrukcií v tonách.

Keď odhadneme špecifickú tepelnú kapacitu akumulujúcej hmoty na 1000 J/(kg·K) = 0,27778 kWh/(t·K), už snadno dorátame hľadanú teplotu t po N-dňoch. Výsledky sú v grafe na obr. 1 lebo v tab. 1.

Obr. 1: Rast dennej vnútornej teploty v dome s malou a vysokou tepelne akumulujúcou hmotou a s vysokým alebo nízkym priemerným súčiniteľom prechodu tepla pri stávajúcom slnečnom tepelnom 50 kWh/deň zisku všetkými oknami. Priemerná vonkajšia teplota je 20 °C. Modrá krivka: nízka akumulácia, malá tepelná izolácia. Tyrkysová krivka: vysoká akumulácia, nízka izolácia. Lososová krivka: vysoká akumulácia, vysoká tepelná izolácia. Červená krivka: nízka akumulácia, vysoká tepelná izolácia.

Tabuľka aj graf ukazujú, že tehlová, vysoko akumulujúca, stavba preklenie zhruba týždeň horúčavy pri jasnej slnečnej oblohe, zatiaľ čo ľahké, neakumulujúce možno tak tri dni. Vysoko tepelne akumulujúce stavby, ako sú práve tehlové, sa pri dlhšej expozícii priamym slnkom (tzn. veľa slnečných dní po sebe) zohrievajú znateľne pomalšie.

Ďalší poznatok je, že vysoká tepelná izolácia stavby zvyšuje vnútornú ustálenú teplotu (po mnohých dňoch expozície slnkom) o veľa viacej, ako je tomu u starých, nedostatočne izolovaných stavieb. Bezpochyby u ľahkých stavieb nastáva toto zvýšenie na 32 °C a viac veľmi rýchlo. Pre navrhovanie domov s nízkou energetickou spotrebou je preto najlepšie riešenie vôbec nepustiť oknami slnečné tepelné žiarenie dovnútra, tzn. odcloniť okna orientované k slnku predokennou roletou. Všetci významní tehliari dnes ponúkajú nosný preklad so schránkou pre nadokennú roletu so zabudovaním do obvodového muriva. Okna je popritom vhodné navrhnúť tak, aby v danú dennú dobu zostala vždy časť okien mimo dosah priameho slnka, aby mohla plniť funkciu osvetlenia, zatiaľ čo oslnená okna sú chránená predokennou roletou. Pre nízkoenergetický a pasívny dom sú z pohľadu letných tepelných ziskov predokenné rolety nevyhnutnosťou.

Literatúra a zdroje:

[1] Hejhálek, J.: Střecha, střešní okna a architektura z pohledu energie. Stavebnictví a interiér č. 1/2008, str. 24.