Vplyv konštrukčného systému HELUZ na vnútorné prostredie budov

Dosiahnutie dobrých parametrov vnútorného prostredia budovy je úplne zásadné pre pohodu užívania budovy, pretože približne 80 % času života strávime vnútri budov. Vnútorné prostredie budovy ovplyvňuje zdravotný stav človeka – jeho fyzickú aj psychickú stránku.

Pre návrh budovy (najmä rodinné domy) by malo hrať splnenie dobrých parametrov vnútorného prostredia hlavnú rolu. Jednotliví stavebníci však toto pri návrhu stavby v podstate nežiadajú. Pri návrhu budovy sa plnia iba nutné vlastnosti kladené na stavby vychádzajúce z platnej legislatívy, najmä pod tlakom mainstreamu šetriť energiu na vykurovanie pri dosiahnutí minimálnej ceny nehnuteľnosti. Iste, má to aj svoje pozitívne stránky, kedy napr. riadne navrhnuté nízkoenergetické či pasívne domy majú parametre vnútorného prostredia – hlavne tepelno-vlhkostné – na veľmi dobrej úrovni. Problematika vnútorného prostredia budov je veľmi rozsiahla a multiodborová záležitosť. Tento článok sa venuje základnému popisu ovplyvňovania mikroklímy zvoleným konštrukčným systémom budovy.

Vnútorné prostredie budovy je okrem riadneho návrhu budovy ovplyvnené najmä parametrami vonkajšieho prostredia, ľudskou činnosťou vnútri budovy, konštrukčným systémom a technickým zariadením budovy.

Na úvod je dobré uviesť základné typy mikroklímy budov: tepelno-vlhkostná mikroklíma, svetelná, akustická, odorová, aerosólová, mikrobiálna, toxická, ionizujúca, elektroiónová, elektrostatická, elektromagnetická, psychická.

Konštrukčný systém ovplyvňuje jednotlivé druhy mikroklímy vždy do určitej miery. Obalové konštrukcie oddeľujú vnútorné prostredie od vplyvov vonkajšieho prostredia, vnútri budovy oddeľuje jednotlivé miestnosti. Jeho časti sú vždy vo veľmi tesnom kontakte (pod povrchovými úpravami) s vnútorným vzduchom. Konštrukčný systém ovplyvňuje najmä tepelno-vlhkostnú a akustickú mikroklímu, ktorú každý človek vníma veľmi rýchlo a intenzívne (teplo – chlad, vlhký vzduch – suchý vzduch, ticho – hluk). Konštrukčný systém ovplyvňuje aj ostatné druhy mikroklímy (napr. toxickú či elektroiónovú), ktoré však človek nedokáže zhodnotiť za krátku chvíľu, pretože sa negatívne účinky na ľudskom organizme prejavujú dlhodobo a takmer nepozorovateľne, niekedy však vrcholiace ťažkým ochorením.

Konštrukčný systém HELUZ a tepelno-vlhkostná mikroklíma

Pre tepelnú pohodu používateľov domu je nutné zaistiť priaznivú kombináciu teploty vzduchu a vnútorných povrchov konštrukcií a tomu zodpovedajúcu vlhkosť vzduchu. Zároveň treba znížiť tepelnú stratu cez vonkajšie steny domu a zaistiť stabilný priebeh teplôt vzduchu aj povrchových teplôt konštrukcií počas celého roka.

Na dosiahnutie nízkej energetickej náročnosti domu a dobrej tepelnej pohody je teda vhodné navrhovať domy s dobrou tepelnoizolačnou obálkou budovy a dostatočnou tepelnou akumuláciou vnútorných konštrukcií. Je žiaduce, aby zmeny teplôt vnútorného vzduchu a povrchu konštrukcií boli čo najviac stabilné. Zároveň je vhodné navrhovať tienenie okenných otvorov, aby bola najmä v lete dosiahnutá dobrá tepelná pohoda. V tabuľke 1 je porovnanie vlastností obvodových stien rôznych konštrukčných systémov.

Tab. 1: Porovnanie vlastností konštrukcií obvodových stien – tepelno-technické vlastnosti a plošná hmotnosť konštrukcie – ktoré majú vplyv na tepelnú mikroklímu.

Jednotlivé prvky konštrukčného systému HELUZ sa vyznačujú dobrými vlastnosťami pre každý typ konštrukcie. Tepelnoizolačné tehly sa používajú pre obvodové konštrukcie s požiadavkami na nízky súčiniteľ prestupu tepla. Na vnútornom povrchu obvodových stien sa dosahujú vysoké povrchové teploty, a to tak v ploche, ako aj v jednotlivých detailoch vďaka ucelenému systému tehlových blokov napr. na riešenie detailov napojenia okenných otvorov. Vďaka strednej objemovej hmotnosti tehál (cca 700 kg/m3) a nízkej tepelnej vodivosti sa vyznačuje murivo veľmi dobrým teplotným útlmom a fázový posunom, a teda minimálnymi zmenami teplôt vnútorných povrchov od teplotných zmien vonkajšieho vzduchu (v priebehu 24 hodín napr. aj viac ako 30 °C) a vonkajšieho povrchu napr. ohriateho od slnečného žiarenia (napr. v lete na 60 °C). Tehly pre vnútorné konštrukcie sa vyznačujú vyššou tepelnou vodivosťou a objemovou hmotnosťou, vďaka čomu majú dobrú tepelnú absorpciu a tepelnú akumuláciu, a tak prispievajú k väčšej tepelnej stabilite vnútorného prostredia. Veľký vplyv na tepelnú stabilitu vnútorného prostredia má použitie ťažkých stropných konštrukcií – stropný systém HELUZ MIAKO alebo systém z keramobetónových panelov HELUZ, ktoré majú plošnú hmotnosť cca 370 kg/m². V tabuľke 2 je uvedené porovnanie tepelno-akumulačných vlastností vybraných konštrukčných systémov. Ako vidno, aby napr. stavba z ľahkého konštrukčného systému dosiahla obdobné tepelno-akumulačné parametre ako murovaná stavba zodpovedajúca veľkosti domu HELUZ TRIUMF, museli by sme ju vybaviť obrovským akváriom s objemom vody cca 22 000 litrov, čo zodpovedá veľkosti akvária v tvare kocky so stranou dĺžky 2,8 m!

Tab. 2: Porovnanie tepelno-akumulačných vlastností konštrukčného systému

Voľba konštrukčného systému čiastočne ovplyvňuje aj vlhkostnú klímu. Optimálna relatívna vlhkosť vnútorného vzduchu je 50 % ± 10 %. Samotný tehlový črep sa vyznačuje nízkou prirodzenou vlhkosťou. Sorpčná vlhkosť tehlového črepu je pri 23 °C a 80 % relatívnej vlhkosti vzduchu okolo 0,5 % hmotnosti. Takže si tehlový črep aj pri vysokej relatívnej vlhkosti vzduchu zachováva svoje tepelno-technické vlastnosti, lebo zvýšená vlhkosť materiálov môže znateľne zvýšiť napr. tepelnú vodivosť materiálu, tým zvýšiť prestup tepla a znížiť teploty na vnútornom povrchu konštrukcií. Tu treba dávať pozor na množstvo zabudovanej vody počas stavby domu, pretože pri vysychaní konštrukcií zabývaného domu môže byť vlhkosť interiéru značne vysoká. Počas stavby je nutné chrániť konštrukčný systém proti dažďovým zrážkam, aby nedošlo k nadmernému prevlhčeniu. Vlhkostnú mikroklímu ovplyvňujú omietky, ktoré sa na murivo nanášajú. Každý typ omietky sa vyznačuje inou schopnosťou pohlcovať a uvoľňovať vzdušnú vlhkosť. Najhoršie vlastnosti pohlcovania a uvoľňovania vzdušnej vlhkosti majú bežné vápenno-cementové omietky. Lepšími vlastnosťami sa vyznačujú vápenné, sadrové, vápenno-sadrové a hlinené omietky. Dôležitá je taktiež hrúbka omietky – čím väčšia hrúbka, tým sa dosahuje väčšia schopnosť akumulovať vzdušnú vlhkosť. Maximálna efektívna hrúbka sa pohybuje okolo 3 cm. Bežne sa nanášajú omietky v hr. 15 mm, jedným z najmenej vhodných typov omietok sú tenkovrstvové, v podstate čisto cementové omietky. Omietky sa na ovplyvnení vzdušnej vlhkosti môžu čiastočne podieľať. Produkcia vlhkosti sa v bežnej domácnosti pohybuje medzi 4 – 15 kg vody/deň, podľa typu činností v dome a prítomného počtu osôb. Napr. vápenná omietka je schopná za 8 hodín pri zmene relatívnej vlhkosti z 50 % na 80 % akumulovať 100 g vlhkosti/m². Pri uvažovaní 400 m² vnútorných omietok v dome je to potom 40 kg. Toto množstvo je potom schopná omietka v priebehu 3 hodín opäť uvoľniť, ak dôjde k zmene relatívnej vlhkosti vzduchu z 80 % na 50 %. Pri reálnom užívaní domu dochádza ku skokovým zmenám relatívnej vlhkosti vzduchu v prípade vetrania oknami, inak sú zmeny relatívnej vlhkosti vzduchu pozvoľné, a teda ovplyvnenie vlhkostnej klímy omietkami je do značnej miery obmedzené. Vlhkostná klíma sa reguluje vetraním a prípadne umelým vlhčením, vhodne zvolený typ omietok je tak „dobrým pomocníkom“ pri zmiernení rýchlosti zmien vlhkostnej mikroklímy v obytných miestnostiach.

Tab. 3: Expedičná vlhkosť stavebného materiálu a sorpčná vlhkosť (= prirodzená vlhkosť stavebného materiálu v bežných podmienkach užívania stavby)

Obr. 1: Graf priebehu teplôt a relatívnej vlhkosti vzduchu sledovanej v experimentálnom dome HELUZ Triumf (spracoval Ing. Viktor Zwiener Ph.D., Atelier DEK). Vnútorné teploty sú veľmi stabilné na rozdiel od vonkajšej teploty. Relatívna vlhkosť vnútorného vzduchu sa pozvoľna znižuje. To je dané vplyvom núteného vetrania a znižujúcim sa obsahom absolútnej vlhkosti vzduchu (teplý vzduch obsahuje väčšie množstvo vlhkosti než veľmi chladný vzduch – v zime) a taktiež tým, že dom nie je trvale obývaný a chýbajú zdroje vlhkosti.

Tepelno-vlhkostná mikroklíma súvisí aj s mikrobiálnou klímou. Nízke povrchové teploty a vysoká vlhkosť vzduchu alebo stavebných materiálov vedú k vzniku plesní. V prípade dosiahnutia vysokých povrchových teplôt konštrukcií a optimálnej relatívnej vlhkosti vzduchu sa významne obmedzuje rast plesní a produkcia spór, ktoré majú negatívny vplyv na ľudské zdravie. Zároveň vyššie pH omietok môže viesť k potlačeniu rastu plesní, vyššími pH sa vyznačujú najmä vápenné omietky.

Akustická mikroklíma a konštrukčný systém HELUZ

Človek si potrebuje počas každého dňa odpočinúť, znížiť nervovú záťaž. Hlučné prostredie ľudský organizmus nepríjemne zaťažuje a dlhodobé účinky hlučného prostredia vedú k poruchám sluchu a psychickým ochoreniam. Dom z murovacieho systému HELUZ sa vyznačuje dobrými akustickými vlastnosťami. Je potrebné zamedziť prenikaniu hluku z vonkajšieho prostredia, obmedziť prenos zvuku vzduchom medzi jednotlivými miestnosťami a taktiež potlačiť prenos stupajového zvuku cez stropné konštrukcie. Na komplexné hodnotenie akustického komfortu domu je možné využiť metodiku akustického štítkovania podľa medzinárodnej metodiky COST implementovanej do českých štandardov. Hodnotením akustického štandardu na základe merania prešiel aj experimentálny pasívny dom HELUZ Triumf. Obvodové konštrukcie domu sú z tehál HELUZ Family 50 2in1, vnútorné nosné konštrukcie sú z tehál HELUZ PLUS 25 a vnútorné priečky sú z tehál HELUZ 11,5. Stropná konštrukcia nad 1. NP je zo systému HELUZ MIAKO a nosná časť strešnej konštrukcie je z keramobetónových panelov HELUZ. Hodnotenie dopadlo s konečným výsledkom zatriedenia objektu B – veľmi tiché prostredie. Toto hodnotenie potvrdzuje vhodnosť tehlového systému na dosiahnutie príjemného akustického komfortu.

Obr. 2: Akustický štítok budovy experimentálneho pasívneho domu HELUZ TRIUMF s hodnotením B – veľmi tiché prostredie.

Toxická mikroklíma

Z niektorých stavebných materiálov sa môžu uvoľňovať škodlivé látky, ktoré nevidíme a ani necítime. Môžu to byť prchavé látky (označované VOC) najčastejšie z náterových hmôt, z umelých hmôt alebo umelých spojív, najčastejšie ide o aldehydy. Najčastejším zástupcom týchto látok býva formaldehyd, ktorý sa môže pri bežných teplotách uvoľňovať napr. z lepidiel používaných na glejenie drevotrieskových dosiek (OSB) alebo napr. z minerálnych izolácií či z nábytku. V ČR sa požiadavky na toxické látky riadia príslušnými právnymi predpismi. V súčasnosti sa môžeme stretnúť s výrobkami bezformaldehydovými, ktoré sú označované rôznymi „ekologickými“ značkami. Napr. vo Francúzsku platí nariadenie o označovaní vybraných výrobkov informáciou o množstve prchavých látok.

Obr. 3: Značka pre povinné označenie výrobkov používané vo Francúzsku pre výrobky ovplyvňujúce vnútorné prostredie budovy

Tehly sú vyrábané z prírodných materiálov a sú pálené pri cca 900 °C. Takže žiadne prchavé látky neobsahujú. Iné to je v prípade tehál plnených izolantom. Napr. pri tehlách HELUZ Family 2in1 plnených expandovaným polystyrénom bolo na prvom mieste overenie zdravotnej neškodnosti, a to Štátnym zdravotným ústavom ČR a taktiež rakúskou spoločnosťou pre vnútorné prostredie InnenRaum. Na základe zistených meraní bolo konštatované, že tehly HELUZ Family 2in1 vyhovujú použitiu pre konštrukcie vnútri budov.

Obr. 4: Osvedčenie od Štátneho zdravotného ústavu ČR pre tehly HELUZ Family 2in1

Elektroiónová mikroklíma

Zaujímavou mikroklímou ovplyvňujúcou psychický stav človeka je tzv. elektroiónová klíma. Vo vzduchu sa nachádzajú ióny s kladným nábojom a záporným nábojom. Čím viac iónov so záporným nábojom sa v okolitom vzduchu okolo človeka nachádza, tým je klíma priaznivejšia. Veľké množstvo záporných iónov napríklad okolo vodopádov, fontán, v lese.

Podľa práce prof. Jokla „Mikroklíma v interiéri budov s rôznou materiálno-technickou základňou“ je preukázateľný optimálny vplyv tehlového muriva tak v prípade odorovej, ako aj elektroiónovej mikroklímy. Najmä počet negatívnych ľahkých aeroiónov je vyšší v tehlovej budove oproti budove s ľahkým obvodovým plášťom, a to rozdielom približne 230 iónov/cm³. Len pripomeňme, že optimálny počet negatívnych aeroiónov v dýchacej zóne človeka je 1250 ± 250 /cm³. Zmienený rozdiel je teda pomerne značný.

Záver

Konštrukčný systém ovplyvňuje mikroklímu podstatným spôsobom. V súčasnosti sa pri používaných konštrukčných systémoch, najmä s obvodovými konštrukciami s nízkou hodnotou súčiniteľa prestupu tepla, dosahujú dobré hodnoty tepelno-vlhkostnej mikroklímy. Treba brať vyšší ohľad na ďalšie zložky mikroklímy, ktoré ovplyvňujú pohodu užívania domu a ľudské zdravie v dlhodobom horizonte. Niekedy predstavované moderné konštrukčné systémy ľahkého typu z glejených dosiek, vyplnených izoláciami s formaldehydovými spojivami, nemajú so zdravou mikroklímou veľa spoločné. Murovaný systém z pálených tehál je jedným z najvýhodnejších konštrukčných systémov s výhodnými parametrami nemajúci na mikroklímu vnútri budov negatívne účinky, a preto je medzi ľuďmi dlhodobo toľko obľúbený.

Použité zdroje
Interná mikroklíma v bytových domoch, doc. Ing. Vladimír Jelínek, Cs.C, Ing. Vladimíra Linhartová, www.tzb-info.cz, 27.10.2014
TZB-Vzduchotechnika Základy mikroklímy budov, Doc. Jiří Hirš, CsC., Ing. Olga Rubinová, Ph.D., Brno 2005
Mikroklíma v interiéri budov s rôznou materiálno-technickou základňou, prof. Ing. Miloslav Jokl, DrSc., Praha 2009
Vzťah vlhkostnej a energetickej bilancie stavby, Bronislav Bechnik, www.tzb-info.cz; 26.3.2004
http://www.eurofins.com/france-voc
Qualitative and quantitative assessment of interior moisture buffering
by enclosures, Hans Janssen, Staf Roels, Energy and Buildings 41 (2009) 382 – 394, Elsevier
Influence of finishing coatings on hygroscopic moisture buffering
in building elements, N.M.M. Ramos, J.M.P.Q. Delgado, V.P. de Freitas, Construction and Building Materials 24 (2010) 2590–2597, Elsevier

Technický list Maxit Pluscalc, Franken Maxit s. r. o.