K prúdeniu tepla vzduchom dochádza hlavne pri rozdielnych teplotách vzduchu v rôznych miestach. Teplý vzduch je ľahší a stúpa nahor a sním aj unášané teplo; to je princíp prúdenia. Ak ohreje naopak slnkom rozpálená strecha vzduch pod stropom v miestnosti, prúdenie sa uplatní podstatne menej; teplý vzduch neklesá, len sa rozpína. Prúdenie sa uplatňuje len v plynoch a kvapalinách a je najviac intenzívne proti gravitácii, zatiaľ čo v smere gravitácie je najslabšie.
Vedenie tepla sa od prúdenia líši tým, že sa jedná o molekulárny mechanizmus, kedy každá individuálna molekula sa zráža s inými molekulami a odovzdáva im vlastnú (alebo odoberá ich) kinetickú, vibračnú a rotačnú energiu, bez toho aby putovala prostredím. Hovoríme tomu vedenie tepla. Tento dej sa ako jediný uplatňuje v pevných látkach (betón, tehla apod.).
Pred zahájením projektovania a výstavby by si mal investor premyslieť, čo by mal jeho dom dokázať. Tepelná izolácia by nemala dom hermeticky utesniť; obvodové múry by teda mali prepúšťať difundujúcu vodnú paru v takej miere, aby v zime nevlhli. Dom teda musí byť dobre vetraný: jednak preto, aby vo vnútri a hlavne v zime neprevýšila priestorová vlhkosť interiéru 60 % relatívnej vlhkosti (a nevlhli obvodové steny). A ďalej preto, aby sme v ňom dýchali čerstvý vzduch.
Sálanie (tepla) je veľmi silný teplo-zmenný dej, ktorý sa uplatňuje vo vákuu alebo v plynnom prostredí. V stavebníctve sa jedná o rozhodujúci mechanizmus šírenia tepla medzi budovami a prostredím, do ktorého sú zasadené. Všetky telesá obsahujú tepelné žiarenie, ktoré vypĺňa ich objem a má danú spektrálnu energetickú hustotu Planckovým zákonom (Planck's law) žiarenia. Toto žiarenie potom vystupuje z povrchu telies von; tento povrch naopak absorbuje žiarenie ostatných telies, alebo žiarenie priestoru v ktorom sa nachádza.
| hrúbka medzery | >1 dm | 1 cm | 1 mm |
| podiel sálavej zložky - ε2=1; ε2=1 | 76.0 % | 71.1 % | 19.8 % |
| podiel sálavej zložky - ε2=0.1; ε2=1 | 24.2 % | 19.8 % | 2.41 % |
| podiel sálavej zložky - ε2=0.1; ε2=0.1 | 14.3 % | 11.5 % | 1.3 % |
Príklad: povrch ľudského tela o teplote 35°C vyžaruje do okolia sálavú energiu (tepelné žiarenie) o intenzite 511 W/m2. Miestnosť, tzn. steny miestnosti o teplote 24 °C, kde človek prebýva, mu vracajú 442 W/m2. Rozdiel 69 W/m2 musí človek kompenzovať svojim metabolizmom, aby neprechladol alebo sa musí zahaliť odevom.
Zatepľovať alebo vetrať?
Pred zahájením projektovania a výstavby by si mal investor premyslieť, čo by mal jeho dom dokázať. Tepelná izolácia by nemala dom hermeticky utesniť; obvodové múry by teda mali prepúšťať difundujúcu vodnú paru v takej miere, aby v zime nevlhli. Dom teda musí byť dobre vetraný: jednak preto, aby vo vnútri a hlavne v zime neprevýšila priestorová vlhkosť interiéru 60 % relatívnej vlhkosti (a nevlhli obvodové steny). A ďalej preto, aby sme v ňom dýchali čerstvý vzduch.
Izolovať, ale aj vetrať!
Pokiaľ chceme, aby fasáda „dýchala“ (zbavovala sa vodných pár, ktoré by inak vo fasáde kondenzovali a znižovali jej životnosť), bude našou voľbou prevetrávané riešenie fasády. Obvodová konštrukcia budovy sa potom skladá z vrchného plášťa, vzduchovej medzery, minerálnej tepelnej izolácie a samotného múru. Celý princíp je založený na prúdení vzduchu v medzere. Ten sa ohreje od vonkajšej fasády, prípadne vplyvom tepelných strát vnútorného muriva a stúpa nahor. Vzduch potom unáša nielen teplo, ale aj prebytočnú vlhkosť vznikajúcu v tepelnej izolácii. Suchšia izolácia potom lepšie izoluje a navyše umožňuje, aby konštrukcia zostala dlho zdravá.
Prevetrávaná fasáda s minerálnou izoláciou je zaujímavou alternatívou ku klasickému polystyrénovému zatepleniu domu bez vetranej medzery. Pokiaľ v zime vznikne v tomto obvodovom murive, kontaktne zatepleným polystyrénom, rosný bod, je to na rozhraní nosného múru a EPS izolácie.
U vetraných fasád vzniká prípadný rosný bod tesne pod vonkajším povrchom minerálnej izolácie; Nosné murivo je tak udržiavané v suchu a prípadnú vlhkosť v izolácii ľahko odstráni vetraná medzera. To výborne zamedzuje vzniku plesní a výrazne prispieva k dlhej životnosti stavby. Tento systém je využívaný predovšetkým u fasád drevostavieb a administratívnych objektov, veľmi efektívne je tiež využívaný v prípade rekonštrukcií starších budov, ktoré vykazujú vyššiu vlhkosť. Dodajme, že vzduch tu nefunguje ako izolant, ale ako prostriedok k vysušovaniu minerálnej tepelnej izolácie. V začiatkoch zatepľovania (90. roky minulého storočia) to bolo jediné, ale veľmi prepracované riešenie, ktoré dodnes predstavuje nadštandard.
Strešná ventilačná medzera
Tá trochu pripomína medzeru v odvetrávaných fasádach. Strešná vetraná medzera je medzi krytinou a poistnou hydroizoláciou a zabezpečuje jednak odvetranie vodných pár, difundujúcich skrz hlavný tepelnoizolačný plášť strechy z obytného priestoru. Zároveň odvetráva aj vlhkosť, ktorá do medzery vniká netesnou strešnou krytinou. Pokiaľ je systém navrhnutý dobre (správna výška medzery, vhodné dimenzie prívodných a odvodných prieduchov), zabezpečuje funkčnú a suchú strechu vrátane jej hlavného tepelnoizolačného plášťa. Vzduchová medzera tiež umožňuje účinný odtok vody po poistnej hydroizolácii. Je tak zamedzená degradácia strechy, jej vzhľadu, vzniku plesní a pod.
Vzduch ako aktívny izolant
Ale čo keď potrebujeme, aby vzduchová medzera aktívne napomohla vyššej izolácii budovy? Vzduch je vo svojej podstate izolant a pokiaľ ním máme izolovať teplo, musíme:
1) zabezpečiť, aby v medzere neprúdil, alebo len málo,
2) potlačiť sálavú zložku, ktorá za bežných okolností, viď tab. 1, predstavuje až 95 % strát tepla.
Čo sa týka potlačenia prúdenia v medzere, uvádza sa, že by hrúbka nemala presiahnuť 50 mm alebo je potrebné ju rozdeliť na úzke komory. Avšak prúdenie tu musí byť zachované, ak má vetraná medzera vôbec plniť svoju funkciu, tj. vetrať. Oveľa účinnejšie je zamerať sa na výdatnú sálavú zložku.
Reflexné vetrané medzery
To nás privádza k využitiu rovnakého princípu s akým pracujú izolačné okná. Na vnútornú plochu jedného zo skiel okenného dvojskla sa použije priehľadné odrazivé (nízkoemisívne) pokovovanie alebo sa medzi sklá vloží nízkoemisívna priehľadná fólia. To vedie k podstatnému zlepšeniu tepelnoizolačných vlastností skla, pričom si zasklenie zachová pôvodnú hmotnosť. Nízko-emisívnym a pritom priehľadným pokovovaním zásadne potlačíme sálavý tepelný tok oknom a získame výrazne lepší izolačný efekt, než pri použití argónovej alebo kryptónovej medzisklenej výplne.
Ak sa vrátime ku streche a jej tepelnoizolačnej funkcii, vetranú vzduchovú medzeru zásadne vylepšíme tým, keď použijeme reflexnú poistnú hydroizoláciu a použijeme svetlú alebo žiarivo bielu strešnú krytinu (najlepšie z lícovej a rubovej strany), tak ako sa už aplikuje napr. v Amerike, Kanade a južanských krajinách.
Riadené vetranie
V prípade novostavieb nízkoenergetických a hlavne pasívnych domov sa dá väčšinou spoľahnúť na dokonalú izoláciu objektu. To prináša úsporu energií, ktoré by užívatelia inak využili na vykurovanie. Pokiaľ však neprebieha časté a intenzívne vetranie, tvorí sa v utesnených interiéroch vlhkosť, ktorá negatívne ovplyvňuje či už stavbu, tak aj zdravie obyvateľov. Predovšetkým sa však v nevetraných miestnostiach akumuluje nezdravé množstvo plynu CO2.
Z tohto dôvodu je často v cene bytov zahrnutý už systém rekuperácie. Jedná sa o riadené vetranie, kedy je znečistený vlhký vzduch zvnútra vyháňaný von, pričom prostredníctvom výmenníku v rekuperačnej jednotke odovzdáva teplo vzduchu čerstvému, priháňanému zvonku. Zároveň prebieha filtrácia privádzaného vzduchu. Rekuperačné technológie sa tak stávajú pľúcami moderných domácností. Je vhodné využívať rekuperačnú jednotku aj vtedy, pokiaľ je v prevádzke klimatizácia, ktorá nemá integrovanú funkciu vetrania. Klasická klimatizácia sama o sebe totiž len chladí vzduch a nerieši jeho výmenu. Normy preto uvádzajú, aby vzduchotesnosť miestnosti, v ktorej je chladiaca jednotka využívaná, bola veľmi malá.
Vzduch v spolupráci s tieniacou technikou
Vzdušný priestor medzi vonkajšou, tzn. predokennou exteriérovou tieniacou technikou a oknom je tiež považovaný za účinný izolačný prvok. Za ideálny variant sú považované napríklad screenové rolety alebo vonkajšie žalúzie. Optimálne potom je, pokiaľ je tieniaca technika upevnená na vodiacich lištách tak, aby bolo garantované permanentné napnutie látky a bola zachovaná konštantná vzdialenosť od okna. Vzniknutá medzera medzi oknom a tienením účinne znižuje množstvo tepla, ktoré uniká oknom z interiéru.
V lete, počas dňa, nás naopak tieniaca technika chráni pred prílivom veľmi horúceho slnečného žiarenia, ktoré jednoducho a rýchlo ohreje interiér na nepríjemne vysokú teplotu. Efekt tieniacich predmetov (rolety, žalúzie, screeny ap.) sa podstatne zlepší, ak sú biele alebo strieborné, tzn. nízkoemisívne (nesálavé alebo reflexné). Tieniaca technika je tiež veľmi často podceňovaná.
Záver
Vzduch sám o sebe nie je tepelný vodič, je priehľadný pre tepelné žiarenie, ktorému prakticky nekladie žiadne prekážky. Tak ako vzduchom veľmi ľahko prechádza slnečné žiarenie, rovnako ľahko ním prejde aj neviditeľné tepelné žiarenie od stavebných a iných povrchov. Preto ho nemôžeme pokladať za tepelný izolant.
Vzduch je možné považovať za izolant vtedy, keď mu neumožníme, aby sa pohyboval a keď zabránime tomu, aby ním prestupovali obrovské sálavé (žiarivé) toky tepla. To je v prípade relatívne tenkých vzduchových medzier, ktoré bránia prúdeniu vzduchu (= transportu jeho hmoty) a nízkoemisívnych (odrazivých či reflexných) ohraničujúcich stien medzier, ktoré (či už sú horúce) nesálajú tepelné žiarenie. Vzduchové medzery preto majú v stavebníctve veľký význam a plnia rôzne funkcie. Umožňujú odvetranie a vysúšanie stavieb a konštrukcii.
Predovšetkým si treba uvedomiť, že vzduch je nevyhnutný pre život. Bez vzduchu by ľudstvo zahynulo do niekoľkých minút. Menej sa už vie o tom, že čerstvý vzduch nie je vždy samozrejmosťou, hlavne nie v tesných novostavbách, kde má tesnosť brániť únikom a stratám tepla. Stavby, v ktorých ľudia žijú a pracujú, by mali v prvom rade riešiť dodávku čerstvého vzduchu (napr. s využitím rekuperačného vetrania) až potom riešiť ostatné domové služby, napr. tepelnú izoláciu.
