Tepelný komfort ve vápenopískovém pasivním domě

datum: 15. 2. 2017
zveřejnil: Ing. Martin Konečný
Masivní nosná konstrukce z vápenopískových cihel Kalksandstein Zapf Daigfuss přináší svým uživatelům maximální komfort ze všech možných úhlů pohledu. Na jeden takový aspekt se podíváme v následujícím článku a to je hledisko akumulace vápenopískového zdiva Kalksandstein.

U nových staveb je dnes již běžnou součástí projektové dokumentace výpočet spotřeby energií, není tedy problém dopočítat provozní náklady, návratnost investic. Jak se ale v průběhu roku dům chová z hlediska tepelného komfortu z projektové dokumentace většinou vyčíst nelze, byť je normou předepsán požadavek na nejvyšší teplotu v letním období i na pokles teploty v místnosti, tyto výpočty v dokumentaci často chybí. Přitom je zřejmé, že každá stavba se bude chovat jinak, vliv na odezvu stavby na tepelnou zátěž mají klimatické podmínky, orientace stavby a zejména prosklených výplní ke světovým stranám, způsob stínění, větrání, způsob užívání a v neposlední řadě materiálové řešení stavby. V této souvislosti se velice často řeší téma tepelné akumulace stavebních konstrukcí.

Z pohledu materiálového řešení bývají nejčastěji rozlišovány následující typy staveb:

  • masivní stavby s vysokou tepelnou kapacitou, tedy konstrukce z betonu, vápenopískových cihel, pálených cihel (prosím nezaměňovat za lehčené děrované cihly)
  • lehké stavby s malou tepelnou kapacitou, tedy např. dřevostavby, ocelové skelety s lehkým pláštěm, stavby s izolací z vnitřní strany apod.
  • stavby se střední akumulací – pórobeton, lehčené voštinové cihly, smíšené konstrukce (masivní stěny+lehké stropy apod.)

Pro jednotlivé typy staveb jsou v textech často uváděny slovní charakteristiky typu: „těžká stavba dobře akumuluje a nepřehřívá se, pomalu chladne“ nebo „lehká stavba se sice rychle ohřeje, ale po horkém dni večer rychle vychladne“ nemusí být pro člověka, který se chystá stavět dům, dostatečně vypovídající, pro bližší představu chybí číselné hodnoty. Zpracování výpočetního modelu, který by poskytl podrobnější výsledky, je nejen finančně, časově, ale i technicky neúměrně náročné, výpočetní modely jsou vždy do jisté míry zjednodušené, vstupuje do nich velké množství faktorů, které nelze předem přesně stanovit, proto ani výsledky nemusí příliš odpovídat realitě. Potřebné údaje lze ale celkem snadno získat měřením in-situ a právě takto získaná data jednoho pasivního rodinného domu s masivními konstrukcemi shrnuje následující text.

Stručný popis stavby a způsobu užívání

  • masivní vápenopísková stavba je rodinný dům, samostatně stojící
  • stavba je založena na základových pasech, tepelný most v patě zdiva přerušen pomocí speciálních vápenopískových bloků KS-ISO Kimmsteine®
  • svislá nosná konstrukce je zdivo Kalksandstein Zapf Daigfuss, tl. 175 mm s celoplošně lepeným šedým EPS tl. 300 mm
  • vodorovné nosná konstrukce jsou prefamonolitické železobetonové stropy, plochá střecha
  • okna jsou plastová Internorm s izolačními trojskly, stínění zajišťují venkovní žaluzie s automatickou regulací – v letním období jsou lamely žaluzií na osluněné straně domu naklopeny tak, aby na sklo okna nedopadaly přímé sluneční paprsky.
  • pro větrání+ohřev vody+ohřev/chlazení přiváděného vzduchu je nainstalována jednotka Nilan Compact K, s teplovodním topením a elektrokotlem. Při velmi vysokých teplotách v letním období během dne využito nucené větrání s rekuperací s malou výměnou vzduchu, v noci přirozené větrání otevřenými okny.
popis obrazku

Další údaje technické údaje:

  • Plzeňský kraj, 320 m.n.m.
  • zastavěná plocha 90m2 (8,48*10,58m)
  • 4 obyvatelé
  • průměrný součinitel prostupu tepla obálky budovy- 0,14 W/m2.K
  • celková akumulační hmota cca 170tun (≈170 MJ/K ≈47,2 kWh/K)
  • obvodová stěna UTA = 1184 hod. (ukazatel tepelné akumulace)
popis obrazku

V hodnocení jsou zahrnuta data z průběhu jednoho celého roku(od 1.2.2016 do 31.1.2017), vnitřní teplota měřená teplotním čidlem v prostorovém termostatu VZT jednotky, teplota vzduchu nasávaného z exteriéru měřená čidlem uvnitř VZT jednotky, hodnoty proto neodpovídají přesně venkovní teplotě, jsou ovlivněny teplotou v interiéru a rychlostí proudění vzduchu (v letním období jsou naměřené hodnoty nižší než venkovní teplota, v zimním období naopak vyšší, větší odchylka vzniká při menší rychlosti proudění vzduchu)

Zaznamenávány byly 30-ti minutové průměry teplot

popis obrazku

Z naměřených hodnot lze vyčíst následující údaje: maximální vnitřní teplota 24,9°C byla naměřena 13.9.2017 v 16 hod

popis obrazku

Vnitřní teplota se 98% času pohybovala pod 24°C, tepleji bylo v interiéru v průběhu roku jen cca 6,5 dne. Tři čtvrtiny roku byla teplota do 23°C

popis obrazku

23. 6. 2016 byla zaznamenána maximální změna interiérové teploty v průběhu jednoho dne 3,2°C (noční větrání okny)

popis obrazku

Více než ve 2/3 dnů se změna interiérové teploty pohybuje v intervalu 0–1°C, průměrná změna teploty 0,8°C
Maximální změna teploty vzduchu nasávaného do domu v průběhu dne 22,4°C (22.5.2016), průměrná změna teploty 8,3°C

popis obrazku

Vysokou akumulační schopnost vápenopískové stavby Kalksandstein lze s výhodou využít i v zimním období, kdy se sluneční energie během dne uloží do konstrukcí , v průběhu noci se pak postupně uvolňuje do vnitřního prostoru a teplota v interiéru klesá jen velmi pomalu. V ideálním případě není vůbec nutné spínat hlavní zdroj tepla- v našem případě se příkon na vytápění během slunečních zimních dnů pohybuje pod 0,5 kW, tj. občasné spínání teplovzdušného ohřevu jednotkou NilanCompact (příkon cca 0,4kW) event. přímotopné těleso v koupelně orientované k severu (příkon 0,4 kW). Pro maximální úsporu nákladů na vytápění je vhodné přizpůsobit nastavení regulace teploty a v ranních hodinách umožnit případný větší pokles teploty bez sepnutí topného zdroje, event. blokovat stínění žaluziemi a tolerovat vyšší odpolední teplotu. Pokud by byly přesnější krátkodobé předpovědi lokálního počasí (zejména oblačnosti), bylo by možné úspory i tepelný komfort ještě dále vylepšit.

Závěr:

Z výsledků vyplývá, že je vápenopískové zdivo Kalksandstein díky své vysoké tepelně akumulační kapacitě schopné výrazně utlumit výkyvy venkovních teplot, amplituda interiérových teplot je v průměru přibližně 1/10 amplitudy venkovní teploty. Velká akumulace zároveň výrazně zpomaluje nárůst interiérové teploty, kterou je tak možné i při dlouhotrvajících vysokých teplotách v letním období udržet na příjemných hodnotách. Důležitými předpoklady pro stabilní vnitřní prostředí v letním období jsou kvalitní tepelná izolace obálky budovy, důsledné stínění oken a vhodný způsob větrání – během dne, kdy je venkovní teplota vysoká, větrání omezit na minimum, naopak naplno větrat během noci a stavbu tak chladným vzduchem předchladit, aby byla během následujícího dne schopná opět pojmout přebytečné teplo.

V zimním období akumulace umožňuje lépe využívat sluneční záření a vnitřní zisky tepla a napomáhá tak snižovat náklady na vytápění. Díky pomalému poklesu teplot v interiéru lze také lépe překlenout případný výpadek v dodávce energie, ke kterému může v zimě dojít vlivem námrazy na elektrickém vedení apod. Vápenopískové zdivo Kalksandstein Zapf Daigfuss tak poskytuje obyvatelům domů vysoký standard tepelné pohody.

Autorem článku i fotografií je: Ing. Jiří Vápeník, Kalksandstein CZ s.r.o.

zpět