Vliv konstrukčního systému HELUZ na vnitřní prostředí budov

Dosažení dobrých parametrů vnitřního prostředí je zcela zásadní pro pohodu užívání budov, protože přibližně 80 % času života strávíme v interiérech. Vnitřní prostředí budovy ovlivňuje zdravotní stav člověka – jeho fyzickou i psychickou stránku. Pro návrh budovy (zejména rodinného domu) by mělo hrát splnění dobrých parametrů vnitřního prostředí hlavní roli. Problematika vnitřního prostředí budov je velmi rozsáhlá a multioborová záležitost. Tento článek se věnuje základnímu popisu ovlivňování mikroklimatu zvoleným konstrukčním systémem budovy.

Jednotliví stavebníci se při návrhu stavby o kvalitu vnitřního prostředí v podstatě nezajímají. Při návrhu budovy se plní pouze nutné požadavky kladené na stavby, vycházející z platné legislativy, zejména pod tlakem mainstreamu na šetření energií na vytápění při dosažení minimální ceny nemovitosti. Jistě, má to i své pozitivní stránky, např. řádně navržené nízkoenergetické či pasivní domy mají parametry vnitřního prostředí (hlavně tepelně-vlhkostní) na velmi dobré úrovni. 

Vnitřní prostředí je kromě správného 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: tepelně-vlhkostní mikroklima, světelné, akustické, odérové, aerosolové, mikrobionální, toxické, ionizující, elektrointové, elektrostatické, elektromagnetické, psychické.

Konstrukční systém ovlivňuje jednotlivé druhy mikroklimatu vždy do určité míry – jako obalové konstrukce odděluje vnitřní prostředí od vlivů vnějšího prostředí, jako příčky uvnitř budovy odděluje jednotlivé místnosti. Jeho části jsou vždy ve velmi těsném kontaktu (pod povrchovými úpravami) s vnitřním vzduchem. Konstrukční systém ovlivňuje zejména tepelně-vlhkostní 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 vrcholí těžkým onemocněním.

Konstrukční systém HELUZ a tepelně-vlhkostní 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 pohody je tedy vhodné navrhovat domy s dobrou tepelněizolační obálkou a dostatečnou tepelnou akumulací vnitřních konstrukcí. Je žádoucí, aby teploty vnitřního vzduchu a povrchu konstrukcí byly co nejstabilnější. 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. 

Tabulka 1: Porovnání vlastností konstrukcí obvodových stěn (tepelnětechnických vlastností a plošné hmotnosti konstrukce), které mají vliv na tepelné mikroklima

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, díky 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 zdivo vyznačuje velmi dobrým teplotním útlumem a fázovým posunem, a tedy minimálními změnami teplot vnitřních povrchů vlivem teplotních změn vnějšího vzduchu (během 24 hodin např. i více než 30 °C) a vnějšího povrchu např. ohřátého od 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 jímavost a tepelnou akumulaci, a tak přispívají k větší tepelné stabilitě vnitřního prostředí. Velký vliv na tepelnou stabilitu vnitřního prostředí má použití těžkých stropních konstrukcí – např. stropního systému HELUZ MIAKO nebo systému z keramobetonových panelů HELUZ, které mají plošnou hmotnost cca 370 kg/m². V tabulce 2 je uvedeno porovnání tepelněakumulačních vlastností vybraných materiálů. Jak je vidět, aby např. stavba z lehkého konstrukčního systému dosáhla obdobných tepelněakumulačních parametrů jako zděná stavba odpovídající velikosti domu HELUZ TRIUMF, museli bychom ji vybavit obrovským akváriem o objemu vody cca 22 000 litrů, což odpovídá velikosti krychle se stranou délky 2,8 m. 

Tabulka 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, a tím zvýšit 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 také omítky, které se na zdivo nanášejí. Každý typ omítky se vyznačuje jinou schopností pohlcovat a uvolňovat vzdušnou vlhkost. Nejhorší vlastnosti co do 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 je tloušťka, tím větší schopnosti akumulace vzdušné vlhkosti je dosaženo. Maximální efektivní tloušťka se pohybuje kolem 30 mm. Běžně se nanášejí omítky v tl. 15 mm, jedním z nejméně vhodných typů omítek jsou tenkovrstvé, v podstatě čistě cementové omítky. Produkce vlhkosti se v běžné domácnosti pohybuje mezi 4 a 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 omítka schopna během tří 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 ovlivnění vlhkostního klimatu omítkami je tedy 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.

Tabulka 3: Expediční vlhkost stavebního materiálu a sorpční vlhkost (= přirozené vlhkost -stavebního materiálu v běžných podmínkách užívání stavby)

Tepelně-vlhkostní 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 produkce spór, 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
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 nosná část střešní konstrukce je z keramobetonových panelů HELUZ. Hodnocení dopadlo s konečným výsledkem zatřídění 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) především z nátěrových hmot, z umělých hmot nebo umělých pojiv, nejčastěji se jedná o aldehydy. Nejběžnějším 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 izolací 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.

Cihly jsou vyráběny z přírodních materiálů a jsou pálené při cca 900 °C, takže žádné těkavé látky neobsahují. Např. u cihel HELUZ Family 2in1 plněných expandovaným polystyrenem bylo na prvním místě ověření 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. 

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 či kašen nebo 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 u elektroiontového mikroklimatu. Zejména počet negativních lehkých aeroiontů je vyšší u cihelné budovy oproti budově s lehkým obvodovým pláštěm, rozdíl činí přibližně 230 iontů/cm³. Jen připomeňme, že optimální počet negativních aeroiontů v dýchací zóně člověka je 1250 ±250 na 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 tepelně-vlhkostního 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 nejvhodnějších konstrukčních systémů s výhodnými parametry, který nemá na mikroklima uvnitř budov negativní účinky, a proto je mezi lidmi dlouhodobě tolik oblíbený.

PAVEL HEINRICH

Ing. Pavel Heinrich je produktovým a technickým specialistou firmy Heluz cihlářský průmysl, v. o. s.

Použité zdroje:
1) JELÍNEK Vladimír, Vladimíra LINHARTOVÁ. Interní mikroklima v bytových domech [online, cit. 27. 10. 2014]. Dostupné z www.tzb-info.cz.
2) HIRŠ Jiří, Olga RUBINOVÁ. TZB – Vzduchotechnika. Základy mikroklimatu budov. Brno: 2005.
3) JOKL Miloslav. Mikroklima v interiéru budov s různou materiálně-technickou základnou. Praha: 2009.
4) BECHNIK Bronislav. Vztah vlhkostní a energetiké bilance stavby [online, cit. 26. 3. 2004]. Dostupné z www.tzb-info.cz.
5) http://www.eurofins.com/france-voc.
6) JANSSEN Hans, Staf ROELS. Qualitative and quantitative assessment of interior moisture buffering by enclosures. Energy and Buildings. 41 (2009), 382–394, Elsevier.
7) RAMOS N. M. M., J. M. P. Q. DELGADO, V. P. de FREITAS. Influence of finishing coatings on hygroscopic moisture buffering in building elements. Construction and Building Materials. 24 (2010) 2590–2597. Elsevier.
8) Technický list Maxit Pluscalc, Franken Maxit, s. r. o.