Vliv konstrukčního systému HELUZ na vnitřní prostředí budov
Dosažení dobrých parametrů vnitřního prostředí budovy je zcela zásadní pro pohodu užívání budovy, protože přibližně 80 % času života strávíme uvnitř budov. Vnitřní prostředí budovy ovlivňuje zdravotní stav člověka – jeho fyzickou i psychickou stránku.
Pro návrh budovy (zejména rodinné domy) by mělo hrát splnění dobrých parametrů vnitřního prostředí hlavní roli. Jednotliví stavebníci však toto při návrhu stavby v podstatě nepoptávají. Při návrhu budovy se plní pouze nutné vlastnosti kladené na stavby vycházející z platné legislativy, zejména pod tlakem mainstreamu šetření energií na vytápění při dosažení minimální ceny nemovitosti. Jistě, má to i své pozitivní stránky, kdy např. řádně navrhnuté nízkoenergetické či pasivní domy mají parametry vnitřního prostředí – hlavně tepelněvlhkostní – na velmi dobré úrovni. Problematika vnitřního prostředí budov je velmi rozsáhlá a multioborová záležitost. Tento článek se věnuje základnímu popisu ovlivňování mikroklimatu zvoleným konstrukčním systémem budovy.
Vnitřní prostředí budovy je kromě řádného návrhu budovy ovlivněno zejména parametry vnějšího prostředí, lidskou činností uvnitř budovy, konstrukčním systémem a technickým zařízením budovy.
Na úvod je dobré uvést základní typy mikroklimatu budov: tepelněvlhkostní mikroklima, světelné, akustické, odérové, aerosolové, mikrobionální, toxické, ionizující, elektroinotvé, elektrostatické, elektromagnetické, psychické.
Konstrukční systém ovlivňuje jednotlivé druhy mikroklimatu vždy do určité míry. Obalové konstrukce oddělují vnitřní prostředí od vlivů vnějšího prostředí, uvnitř budovy odděluje jednotlivé místnosti. Jeho části jsou vždy ve velmi těsném kontaktu (pod povrchovými úpravami) s vnitřním vzduchem. Konstrukční systém ovlivňuje zejména tepelněvlhkostní a akustické mikroklima, které každý člověk vnímá velmi rychle a intenzivně (teplo – chlad, vlhký vzduch – suchý vzduch, ticho – hluk). Konstrukční systém ovlivňuje i ostatní druhy mikroklimatu (např. toxické či elektroiontové), které však člověk nedokáže zhodnotit během krátké chvíle, protože se negativní účinky na lidském organismu projevují dlouhodobě a téměř nepozorovatelně, někdy však vrcholící těžkým onemocněním.
Konstrukční systém HELUZ a tepelněvlhkostní mikroklima
Pro tepelnou pohodu uživatelů domu je nutné zajistit příznivou kombinaci teploty vzduchu a vnitřních povrchů konstrukcí a tomu odpovídající vlhkost vzduchu. Zároveň je třeba snížit tepelnou ztrátu přes vnější stěny domu a zajistit stabilní průběh teplot vzduchu i povrchových teplot konstrukcí během celého roku.
Pro dosažení nízké energetické náročnosti domu a dobré tepelné pohodě je tedy vhodné navrhovat domy s dobrou tepelněizolační obálkou budovy a dostatečnou tepelnou akumulací vnitřních konstrukcí. Je žádoucí, aby změny teplot vnitřního vzduchu a povrchu konstrukcí byly co nejvíce stabilní. Zároveň je vhodné navrhovat stínění okenních otvorů, aby bylo zejména v létě dosaženo dobré tepelné pohody. V tabulce 1 je porovnání vlastností obvodových stěn různých konstrukčních systémů.
Jednotlivé prvky konstrukčního systému HELUZ se vyznačují dobrými vlastnostmi pro každý typ konstrukce. Tepelněizolační cihly se používají pro obvodové konstrukce s požadavky na nízký součinitel prostupu tepla. Na vnitřním povrchu obvodových stěn je dosahováno vysokých povrchových teplot a to jak v ploše, tak i v jednotlivých detailech kvůli ucelenému systému cihelných bloků např. pro řešení detailů napojení okenních otvorů. Díky střední objemové hmotnosti cihel (cca 700 kg/m3) a nízké tepelné vodivosti se vyznačuje zdivo velmi dobrým teplotním útlumem a fázový posunem, a tedy minimálními změnami teplot vnitřních povrchů od teplotních změn vnějšího vzduchu (během 24 hodin např. i více jak 30 °C) a vnějšího povrchu např. ohřátého do slunečního záření (např. v létě na 60 °C). Cihly pro vnitřní konstrukce se vyznačují vyšší tepelnou vodivostí a objemovou hmotností, díky tomu mají dobrou tepelnou přijímavost a tepelnou akumulaci, a tak přispívají k větší tepelné stabilitě vnitřního prostředí. Velký vliv na tepelnou stabilitu vnitřního prostředí má použití těžkých stropních konstrukcí – stropní systém HELUZ MIAKO nebo systém z keramobetonových panelů HELUZ, které mají plošnou hmotnost cca 370 kg/m2. V tabulce 2 je uvedeno porovnání tepelněakumulačních vlastností vybraných konstrukčních systémů. Jak je vidět, aby např. stavba z lehkého konstrukčního systému dosáhla obdobných tepelněakumulačních parametrů jako zděná stavba odpovídající velikosti domu HELUZ TRIUMF, museli bychom jí vybavit obrovským akváriem o objemu vody cca 22 000 litrů, to odpovídá velikosti akvária o tvaru krychle se stranou délky 2,8 m!
| Typ konstrukce | U – návrhová hodnota součinitele prostupu tepla | Tloušťka konstrukce bez povrchových vrstev | Plošná hmotnost konstrukce bez povrchových vrstev | |||
|---|---|---|---|---|---|---|
| W/(m2.K) | mm | kg/m2 | ||||
| HELUZ Family 44 | 0,19 | 100 % | 440 | 100 % | 230 | 100 % |
| HELUZ Family 44 2in1 | 0,14 | 74 % | 440 | 100 % | 230 | 100 % |
| PÓROBETON P2-350 | 0,19 | 100 % | 450 | 102 % | 158 | 68 % |
| PÓROBETON P2-350 | 0,23 | 121 % | 375 | 85 % | 131 | 57 % |
| Obvodová stěna lehkého typu | 0,15 | 79 % | 350 | 80 % | 60 | 26 % |
| Obvodová stěna lehkého typu | 0,18 | 95 % | 300 | 68 % | 50 | 22 % |
| Vápenopískové zdivo tl. 175 mm s kontaktním zateplením tl. 200 mm | 0,18 | 95 % | 375 | 85 % | 319 | 139 % |
| Vápenopískové zdivo tl. 175 mm s kontaktním zateplením tl. 260 mm | 0,14 | 74 % | 435 | 99 % | 320 | 139 % |
Tab. 1: Porovnání vlastností konstrukcí obvodových stěn – tepelnětechnické vlastnosti a plošná hmotnost konstrukce – které mají vliv na tepelné mikroklima.
| Celková hmotnost konstrukčního systému odpovídající rozměrům domu HELUZ Triumf | Energie potřebná pro ohřátí konstrukcí o 1 °C | Ekvivalent k množství vody potřebné k ohřátí o 1 °C | |
|---|---|---|---|
| kg | J | l | |
| 126 540 | 100 % | 126 540 000 | 30 273 |
| 126 540 | 100 % | 126 540 000 | 30 273 |
| 77 683 | 61 % | 77 682 500 | 18 584 |
| 71 251 | 56 % | 71 251 250 | 17 046 |
| 34 248 | 27 % | 34 247 500 | 8 193 |
| 31 798 | 25 % | 31 797 500 | 7 607 |
| 165 728 | 131 % | 165 727 750 | 39 648 |
| 166 022 | 131 % | 166 021 750 | 39 718 |
Tab. 2: Porovnání tepelněakumulačních vlastností konstrukčního systému
Volba konstrukčního systému částečně ovlivňuje i vlhkostní klima. Optimální relativní vlhkost vnitřního vzduchu je 50 % ± 10 %. Samotný cihelný střep se vyznačuje nízkou přirozenou vlhkostí. Sorpční vlhkost cihelného střepu je při 23 °C a 80 % relativní vlhkosti vzduchu kolem 0,5 % hmotnosti. Takže si cihelný střep i při vysoké relativní vlhkosti vzduchu zachovává svoje tepelnětechnické vlastnosti, neboť zvýšená vlhkost materiálů může znatelně zvýšit např. tepelnou vodivost materiálu, tím výšit prostup tepla a snížit teploty na vnitřním povrchu konstrukcí. Zde je třeba dávat pozor na množství zabudované vody během stavby domu, protože při vysychání konstrukcí zabydleného domu může být vlhkost interiéru značně vysoká. Během stavby je nutné chránit konstrukční systém proti dešťovým srážkám, aby nedošlo k nadměrnému provlhčení. Vlhkostní mikroklima ovlivňují omítky, které se na zdivo nanáší. Každý typ omítky se vyznačuje jinou schopností pohlcovat a uvolňovat vzdušnou vlhkost. Nejhorší vlastnosti pohlcování a uvolňování vzdušné vlhkosti mají běžné vápenocementové omítky. Lepšími vlastnostmi se vyznačují vápenné, sádrové, vápenosádrové a hliněné omítky. Důležitá je také tloušťka omítky, čím větší tloušťka, tím je dosaženo větší schopnosti akumulace vzdušné vlhkosti. Maximální efektivní tloušťka se pohybuje kolem 3 cm. Běžně se nanášejí omítky v tl. 15 mm, jedním z nejméně vhodných typů omítek jsou tenkovrstvé v podstatě čistě cementové omítky. Vliv omítek se na ovlivnění vzdušné vlhkosti může částečně podílet. Produkce vlhkosti se v běžné domácnosti pohybuje mezi 4–15 kg vody/den, dle typu činností v domě a přítomného počtu osob. Např. vápenná omítka je schopná za 8 hodin při změně relativní vlhkosti z 50 % na 80 % akumulovat 100 g vlhkosti/m2. Při uvažování 400 m2 vnitřních omítek v domě je to pak 40 kg. Toto množství je pak schopná omítka během 3 hodin opět uvolnit, pokud dojde ke změně relativní vlhkosti vzduchu z 80 % na 50 %. Při reálném užívání domu dochází ke skokovým změnám relativní vlhkosti vzduchu v případě větrání okny, jinak jsou změny relativní vlhkosti vzduchu pozvolné, a tedy ovlivnění vlhkostního klimatu omítkami je do značné míry omezené. Vlhkostní klima se reguluje větráním a případně umělým vlhčením, vhodně zvolený typ omítek je tak „dobrým pomocníkem“ pro zmírnění rychlosti změn vlhkostního mikroklimatu v obytných místnostech.
| Expediční vlhkost zdicích prvků | Sorpční vlhkost stavebních materiálů | |
|---|---|---|
| % hmotnosti | % hmotnosti | |
| Pálené cihly | < 1 % | < 1 % |
| Pórobeton P2-350 | cca 50 % | 4,5–6 % |
Tab. 3: Expediční vlhkost stavebního materiálu a sorpční vlhkost (= přirozené vlhkost stavebního materiálu v běžných podmínkách užívání stavby)
Obr. 1: Graf průběhu teplot a relativní vlhkosti vzduchu sledované v experimentálním domě HELUZ Triumf (zpracoval Ing. Viktor Zwiener Ph.D., Atelier DEK). Vnitřní teploty jsou velmi stabilní na rozdíl od vnější teploty. Relativní vlhkost vnitřního vzduchu se pozvolna snižuje. To je dáno vlivem nuceného větrání a snižujícím se obsahem absolutní vlhkosti vzduchu (teplý vzduch obsahuje větší množství vlhkosti než velmi chladný vzduch – v zimě) a také tím, že dům není trvale obydlen a chybí zdroje vlhkosti.
Tepelněvlhkostní mikroklima souvisí i s mikrobionálním klimatem. Nízké povrchové teploty a vysoká vlhkost vzduchu nebo stavebních materiálů vedou ke vzniku plísní. V případě dosažení vysokých povrchových teplot konstrukcí a optimální relativní vlhkosti vzduchu se významně omezuje růst plísní a produkci spórů, které mají negativní vliv na lidské zdraví. Zároveň vyšší pH omítek může vést k potlačení růstu plísní, vyššími pH se vyznačují zejména vápenné omítky.
Akustické mikroklima a konstrukční systém HELUZ
Obr. 2: Akustický štítek budovy experimentálního pasivního domu HELUZ TRIUMF s hodnocením B – velmi tiché prostředí.
Člověk si potřebuje během každého dne odpočinout, snížit nervovou zátěž. Hlučné prostředí lidský organismus nepříjemně zatěžuje a dlouhodobé účinky hlučného prostředí vedou k poruchám sluchu a psychickým onemocněním. Dům ze zdicího systému HELUZ se vyznačuje dobrými akustickými vlastnostmi. Je potřeba zamezit pronikání hluku z vnějšího prostředí, omezit přenos zvuku vzduchem mezi jednotlivými místnostmi a také potlačit přenos kročejového zvuku přes stropní konstrukce. Pro komplexní hodnocení akustického komfortu domu lze využít metodiky akustického štítkování dle mezinárodní metodiky COST implementované do českých standardů. Hodnocením akustického standardu na základě měření prošel i experimentální pasivní dům HELUZ Triumf. Obvodové konstrukce domu jsou z cihel HELUZ Family 50 2in1, vnitřní nosné konstrukce jsou z cihel HELUZ PLUS 25 a vnitřní příčky jsou z cihel HELUZ 11,5. Stropní konstrukce nad 1.NP je ze systému HELUZ MIAKO a nosnou část střešní konstrukce je z keramobetonových panelů HELUZ. Hodnocení dopadlo s konečným výsledkem zatříděné objektu B – velmi tiché prostředí. Toto hodnocení potvrzuje vhodnost cihelného systému pro dosažení příjemného akustického komfortu.
Toxické mikroklima
Z některých stavebních materiálů se mohou uvolňovat škodlivé látky, které nevidíme a ani necítíme. Můžou to být těkavé látky (označované VOC) nejčastěji z nátěrových hmot, z umělých hmot nebo umělých pojiv, nejčastěji se jedná o aldehydy. Nejčastějším zástupcem těchto látek bývá formaldehyd, který se může za běžných teplot uvolňovat např. z lepidel používaných pro klížení dřevotřískových desek (OSB) nebo např. z minerálních izolacích či z nábytku. V ČR se požadavky na toxické látky řídí příslušnými právními předpisy. V současné době se můžeme setkat s výrobky bezformaldehydovými, které jsou označovány různými „ekologickými“ značkami. Např. ve Francii platí nařízení o značkování vybraných výrobků s informací o množství těkavých látek.
Obr. 3: Značka pro povinné označení výrobků používané ve Francii pro výrobky ovlivňující vnitřní prostředí budovy
Cihly jsou vyráběny z přírodních materiálů a jsou pálené při cca 900 °C. Takže žádné těkavé látky neobsahují. Jiné to je u cihel plněných izolantem. Např. u cihel HELUZ Family 2in1 plněných expandovaným polystyrenem bylo na prvním místě ověřené zdravotní nezávadnosti a to Státním zdravotním ústavem ČR a také rakouskou společností pro vnitřní prostředí InnenRaum. Na základě zjištěných měření bylo konstatováno, že cihly HELUZ Family 2in1 vyhovují použití pro konstrukce uvnitř budov.
Obr. 4: Osvědčení od Státního zdravotního ústavu ČR pro cihly HELUZ Family 2in1
Elektroiontové mikroklima
Zajímavým mikroklimatem ovlivňující psychický stav člověka je tzv. elektroiontové klima. Ve vzduchu se nachází ionty s kladným nábojem a záporným nábojem. Čím více iontů se záporným nábojem se v okolním vzduchu kolem člověka nachází, tím je klima příznivější. Velké množství záporných iontů je třeba kolem vodopádů, kašen, v lese.
Podle práce prof. Jokla „Mikroklima v interiéru budov s různou materiálně-technickou základnou“ je prokazatelný optimální vliv cihelného zdiva jak u odérového tak i elektroiontového mikroklimatu. Zejména počet negativních lehkých aeroiontů je vyšší u cihelné budovy oproti budově s lehkým obvodovým pláštěm a to rozdílem přibližně 230 iontů/cm3. Jen připomeňme, že optimální počet negativních aeroiontů v dýchací zóně člověka je 1 250 ± 250/cm3. Zmíněný rozdíl je tedy poměrně značný.
Závěr
Konstrukční systém ovlivňuje mikroklima podstatným způsobem. V současné době se u používaných konstrukčních systémů, zejména s obvodovými konstrukcemi s nízkou hodnotou součinitele prostupu tepla dosahuje dobrých hodnot tepelněvlhkostního mikroklimatu. Je třeba brát vyšší ohled na další složky mikroklimatu, které ovlivňují pohodu užívání domu a lidské zdraví v dlouhodobém horizontu. Někdy představované moderní konstrukční systémy lehkého typu z klížených desek, vyplněných izolacemi s formaldehydovými pojivy, nemají se zdravým mikroklimatem mnoho společného. Zděný systém z pálených cihel je jedním z nejvýhodnějších konstrukčních systémů s výhodnými parametry nemající na mikroklima uvnitř budov negativní účinky, a proto je mezi lidmi dlouhodobě tolik oblíbený.
Společnost HELUZ cihlářský průmysl v.o.s. patří mezi tři největší výrobce zdících systémů na našem trhu, jako jediná je ryze česká. Zákazníkům nabízí kompletní cihelný systém pro hrubou stavbu.