Akumulace tepla a chladu je schopnost materiálů nebo systémů uchovávat teplo nebo chlad a následně je uvolňovat v čase, kdy je to potřeba. V praxi to znamená, že dům, zařízení nebo materiál dokáže naakumulovat teplo během dne a uvolňovat ho v noci, nebo naopak nasát chlad během noci a udržet ho přes den. Bez akumulace tepla by se teplota v interiéru rychle měnila v závislosti na vnějších podmínkách. Základem je fyzikální vlastnost materiálu zvaná tepelná kapacita - tedy schopnost pojmout a uchovat energii. Materiály s vysokou tepelnou kapacitou, jako je beton, kámen nebo voda, jsou schopné akumulovat velké množství tepla. Tyto materiály se přes den zahřívají, a když teplota okolí klesne, postupně teplo vyzařují zpět do prostoru.
Aby akumulační vrstva fungovala co nejefektivněji, bývá oddělena kvalitní tepelnou izolací, která brání nežádoucím ztrátám. Jedním z nejběžnějších příkladů je akumulační podlahové vytápění v kombinaci s betonovou mazaninou, která funguje jako zásobník tepla. Dále existují speciální akumulační kamna, která se nahřejí během levného nočního proudu a teplo pak uvolňují během dne - pro ochranu okolní stěny se u nich často používají desky za kamna. Správně navržená akumulace může výrazně snížit spotřebu energie a pomáhá lépe využít obnovitelné zdroje, jako je solární energie, a zároveň umožňuje načasovat odběr energie na dobu, kdy je levnější nebo dostupnější. To je klíčové nejen pro domácnosti, ale i pro komerční budovy, kde je stabilita vnitřního prostředí zásadní.
V moderním stavebnictví se s akumulací počítá už při návrhu domu. Například masivní zdivo nebo betonový strop slouží nejen jako konstrukční prvek, ale zároveň jako teplotní stabilizátor. V pasivních domech nebo nízkoenergetických stavbách je akumulace nezbytnou součástí systému řízení klimatu. Uvedené produkty a více informací k nim najdete v našem Obchod se stavebninami. Při stavbě akumulačních kamen či akumulačních krbů se používají různé akumulační tvarovky. Schopnosti a schopnosti předávat teplo dál do prostoru.
Obecně platí, čím vyšší akumulační schopnost, tím lépe. Pouze šamotový materiál a u některých typů krbových vložek v různých tvarech. Pro stavbu tahových akumulačních kamen se používají různé materiály, šamotových plátků, můžeme pro stavbu využít šamotové či jiné podobné systémy a šamotová topeniště doplněná kvalitními přikládacími dvířky. Nejvhodnějším materiálem pro stavbu akumulačních kamen je bezesporu materiál s vyšším obsahem magnezitu. Brunner nebo s topeništi Dynamic českého výrobce Romotop. Teplo do prostoru rychleji něž například šamotový materiál, rychlejšímu ohřevu vnějšího pláště a díky tomu rychlejšímu vytopení místnosti.
Akumulace tepla a chladu je základní vlastnost stavební konstrukce nebo stavby pojmout velké množství tepla při relativně malém přírůstku její teploty. S akumulací tepla úzce souvisí pojmy teplotní setrvačnost nebo teplotní stabilita budovy, která je vystavena střídání venkovní teploty. U těžkých zateplených staveb záleží na umístění tepelné izolace: je-li izolace umístěna na venkovní straně, dochází k významné stabilizaci vnitřní teploty. Kromě akumulace tepla je nutno brát ohled též na tepelně-izolační schopnost obálky domu. Z toho důvodu jsou přidávány nejčastěji vnější kontaktní zateplovací systémy, které mohou překrýt systémové vady konstrukce včetně tepelných mostů, a především udržují vnitřní těžké nosné zdivo na vyšší teplotě. To zvýší tepelně-akumulační potenciál obvodového zdiva a výsledkem je stabilní teplota v interiéru. Samotné zdivo podstatně více zužitkuje svůj akumulační potenciál. Naopak vnitřnímu zateplení se stavitelé spíše vyhýbají, poněvadž eliminuje tepelnou akumulaci obvodových zdí domu. Interiér chladne podstatně rychleji než v případě aplikace vnějšího zateplení. Existují však výjimky, například rekreační objekty, kde obvykle vyvstává potřeba objekt rychle vyhřát, zatímco doba vychladnutí nehraje roli.
Akumulační materiály brání v létě přehřívání stavby, v zimě vnitřní povrchy naopak sálají teplo a klima uvnitř je podstatně méně náchylné k větrání či provozním výpadkům topidel. Vyváženost tepelně-akumulačních vlastností konstrukce s jejími tepelně-izolačními parametry však každopádně přispívá k udržení zdravého vnitřního klimatu budovy. Kritická místnost, pro kterou tyto parametry určujeme, je ta, která má nejvyšší celkový součinitel prostupu tepla ze všech místností a při tom nepříznivou orientaci. Pro akumulaci tepla není vhodné použití vnitřní tepelné izolace. Zvýšit akumulační schopnosti interiéru je nutné zejména u dřevostaveb. Tepelnou kapacitu stavební konstrukce využijeme při výpočtu stupně využití tepelných zisků nebo při výpočtu přerušovaného vytápění.
Typy a ukazatele akumulace
Vliv stavební konstrukce na tepelnou stabilitu místností lze posoudit na základě výpočtu bilance referenční místnosti. Referenční místnost je v tomto případě místností rohovou umístěnou v typickém patře budovy s podlahovou plochou 24 m2. Obvodové konstrukce mají tepelný odpor obvodových stěn 2,0 m2.K.W-1. Strop a podlaha je provedena z železobetonu. Příklady akumulačních materiálů a konstrukcí zahrnují plné cihly, betonové konstrukce, kámen a vápenopískové bloky. Doba poklesu teploty po vypnutí otopného systému je u cihelného zdiva dvoj až trojnásobná oproti lehké konstrukci. Těžké materiály mají výhodu v lepší vzduchotěsnosti a stabilitě vnitřní teploty, absorbují sálavé teplo a pomáhají udržovat pohodlí i bez zapnutí technických zařízení.
UTE - ukazatel tepelné akumulace a relaxační doba τ0 popsují akumulační schopnost vícevrstvých konstrukcí. Čím větší hodnota UTA nebo τ0, tím více tepla materiál pojme. Vápenopískové bloky nabízejí výbornou tepelnou akumulaci a jsou vhodné i pro pasivní a nízkoenergetické objekty. Obvodové konstrukce jsou ohřívány jak zvenčí sluncem a v menší míře teplým venkovním vzduchem, tak i z interiéru prostřednictvím prostorového sálání. Část tepla je akumulována v konstrukčních materiálech, a jejich množství závisí na tepelné jímavosti a na intenzitě přestupu tepla.
Pasivní akumulací budov lze dosáhnout až 15% úspory tepla oproti jiným budovám. U těžkých zateplených staveb je důležité umístění tepelné izolace a volba vnějšího zateplení pro dosažení stability vnitřní teploty a maximalizaci akumulace v obvodovém zdivu. Někdy je vhodné kombinovat masivní zdivo s masivní střechou pro využití plného akumulačního potenciálu budovy. Příkladem je also Malta, kde se typické stavby z vápenopískových bloků a cihel vyznačují dobrou tepelnou akumulací a stabilitou i při extrémních podmínkách.
Aplikace v praxi: krby, krbové vložky a akumulační prvky
Akumulace tepla v krbech a krbových vložkách zvyšuje efektivitu vytápění a snižuje potřebu častého přikládání. Akumulační prvky v obestavbě krbu umožňují teplo vyprodukované krbovou vložkou pojmout a později ho zpět uvolňovat do interiéru. Díky tomu lze dosáhnout delší kontinuitu tepla po vyhasnutí ohně a méně časté obsluhy topeniště. Přitom je vhodné vybírat krbové vložky a obestavby s ohledem na velikost prostoru a požadovaný rozsah vytápění. Pro pasivní domy a nízkoenergetické objekty jsou akumulační prvky v obestavbě klíčové, protože podporují stabilní teplotu bez nutnosti nepřetržitého provozu topidel.
Stavba krbu často zahrnuje použití tepelně-izolačních desek a obestavby s akumulačními prvky. Někdy bývá popisováno, že obestavby teplovzdušných nebo teplovodních krbů se dnes staví z kalcium-silikátových či vermikulitových desek; jejich vlastnosti umožňují rychlou a levnou realizaci. Důležitá je volba vhodných materiálů pro zadní stěnu krbové komory a následná omítka. Akumulace v krbových obestavbách zabraňuje přetápění interiéru a umožňuje pohodlné využití tepla po vyhasnutí krbu.
Vliv materiálů na tepelnou akumulaci je možno hodnotit i podle jejich hustoty a tepelně-izolačních charakteristik. Vápenopískové bloky, plné cihly a betonové konstrukce nabízejí výbornou tepelnou akumulaci a stabilitu vnitřní teploty, zatímco lehké konstrukce s malou akumulací tepla postupně teplotu interiéru ovlivňují méně. Výběr materiálů pro akumulaci je tak důležitý pro dosažení optimálního pasivního výkonu budovy a pro odolnost vůči letním přehřátím.
Slunce je největším a nejlepším zdrojem tepelné energie. Při navrhování pasivních domů je důležité mít velké jihovýchodové a jižní prosklení a konkrétně nízké hodnoty U, vysoké hodnoty g a dobré světelné propustnosti. Energie, která dopadá v zimě, je často větší než okamžité tepelné ztráty a je nutné ji akumulovat do akumulačních konstrukcí. Interiéry by měly být navrženy tak, aby akumulovaná energie byla využívána po západu slunce, a tím se zvyšuje tepelná setrvačnost prostředí.
Energetický zisk může být dosažen prostřednictvím přímého slunečního záření, které zahřeje akumulační stěnu a následně teplota interiéru stoupá díky sálavému přenosu. Podlaha u prosklených ploch by měla mít dobrou tepelnou vodivost, ideálně dlažbu; parkety či koberec mohou snižovat teplotní efekt. Vnitřní akumulační konstrukce předávají energii tehdy, když je rozdíl teplot mezi povrchem a vzduchem. Vnější stínění, například exteriérové rolety s reflexní úpravou, může výrazně snížit přehřívání a zároveň zlepšit izolaci v zimních měsících.
V souvislosti s výběrem zdících materiálů pro pasivní domy je důležité nejen jejich tepelná izolace, ale i akustická ochrana, ochrana proti vlhkosti, difuzní odpor, pevnost v tlaku, požární odolnost a zdravotní nezávadnost. Vyváženost tepelně-akumulačních vlastností konstrukce a tepelně-izolačních parametrů významně přispívá k udržení zdravého vnitřního klimatu. Akumulační materiály tak přinášejí výhody v letních i zimních měsících a umožňují efektivní využití energií z obnovitelných zdrojů.
Krátká rekapitulace významných pojmů a ukazatelů
- tepelná kapacita - schopnost pojmout a uchovat energii
- UTA - ukazatel tepelné akumulace
- relaxační doba τ0 - akumulační schopnost vícevrstvých konstrukcí
- hmotnost konstrukce ovlivňuje akumulaci - těžké materiály > lepší setrvačnost
- tlaková a tepelná izolace - vliv na stabilitu vnitřní teploty
- Trombeho stěna - pasivní systém využívající masivní jihovýchodní stěny
- akumulační prvky v krbech - prodlužují teplo po vyhasnutí
tags: #akumulacni #stavebni #material