Študované boli tehlové bloky štyroch modelových radov HELUZ pre obvodové murivo. Ako referenčný bol z každého modelového radu vybraný jeden alebo dvaja zástupcovia s najvyššou stavebnou šírkou. Pre každý referenčný blok, presnejšie murivo z neho postavené, bol spočítaný ukazovateľ akumulácie UTA a ďalej útlm vonkajšej teplotnej vlny na vnútornom povrchu. To isté sa stanovilo pre bloky s menšou šírkou steny, doplnenými tepelnou izoláciou presne na hodnotu tepelného odporu príslušného referenčného zástupcu.
Zaujímavé bolo už prvé zistenie, že hrúbka dodatočnej tepelnej izolácie z EPS, alebo MW, ktorou bol vyrovnaný tepelný odpor tenších tehál na úroveň referenčného zástupcu tej istej modelovej rady, zvýšila hrúbku múra cca na hrúbku referenčného zástupcu. Odchýlky boli do 2 cm. Tab. Tab. Tab. Tab. Vo [2] je ďalej definovaná relaxačná doba τ0 = d2λ/(2ρc), ktorá je pre jednovrstvovú konštrukciu polovičkou UTA. To naznačuje, že obidve veličiny popisujú to isté, teda ustálenie (relaxáciu) nového teplotného pola v konštrukcii po zmene okrajových podmienok.
Relaxácia τ0 je ve [2] definovaná aj pre viacvrstvové konštrukcie, čo umožní doplniť hodnoty UTA aj do nižšie uvedených tabuliek štúdie, kde sa popisuje viacvrstvové zateplené murivo. Jedná sa „jen” o približenie, ktoré predpokladá stacionárny režim chladnutia, kedy je v každom okamihu stena v ustálených teplotných podmienkach. Teraz si ukážme vnútorné parametre štyroch modelových radov muriva zn. HELUZ, keď ich zateplíme na úroveň tepelného odporu referenčného reprezentanta daného modelového radu rady.
Zateplením slabšej tehly na úroveň tepelného odporu najhrubšej tehly v rámci toho istého modelu vedie k tomu, že znížime akumulačnú hmotu, čo vedie k zníženiu tepelnej zotrvačnosti. To je najnápadnejšie u najtenších zateplených tehál hrúbky 250 mm. Napr. u tehly FAMILY 25 Vonkajšie zateplenie má ešte druhý, opačný efekt. Substituovaný izolant má vyšší tepelný odpor, než tehla, spomaľuje tak únik tepla von a zvyšuje tak relaxačnú dobu (a tiež UTA). U hrubších zateplených múrov môže tento efekt prevážiť. Napr. tehla FAMILY 30 2in1 so zateplením hrúbky 180 mm na hodnotu tepelného odporu tehly FAMILY 50 2in1 má hodnotu UTA o 51 hodín vyššiu.
Relaxačné doby sú z definície podľa [2] nesymetrické. Inými slovami, fázový posun a tiež amplitúda vnútornej teplotnej odozvy na vonkajšie zmeny závisí na umiestnení zateplenia. V prípade tehly FAMILY 25 2in1 s tepelnou izoláciou na vnútornej strane klesne relaxačná doba len na 13,1 h, čo reprezentuje UTA = 26,2 h. Tab. 5: Základné tepelné veličiny modelového radu HELUZ FAMILY 2in1 po zateplení na úroveň najhrubšej tehly hrúbky 500 mm. Tab. 6: Základné tepelné veličiny modelového radu HELUZ STI po zateplení na úroveň najhrubšej tehly hrúbky 490 mm. Tab. 7: Základné tepelné veličiny modelového radu HELUZ FAMILY po zateplení na úroveň najhrubšej tehly hrúbky 500 mm. Tab. 8: Základné tepelné veličiny modelového radu HELUZ PLUS po zateplení na úroveň najhrubšej tehly hrúbky 440 mm.
V článku je poukázané na to, že optimálnou cestou výstavby z tehlových systémov HELUZ, určených pre termoizolačné obvodové murovanie, je jednovrstvé murivo bez zateplenia. Zateplenie, okrem vyššej pracnosti a nákladov, žiadnu podstatnú hodnotu neprináša. To platí aj pre rýchlosť odozvy vnútornej povrchovej teploty obvodovej steny na zmenu vonkajšej teploty (vyjadrenú fázovým posunom) a tiež pre útlm teplotnej vlny, čo je pomer vonkajšej teplotnej amplitúdy a amplitúdy vyvolanej teplotnej vlny na vnútornej strane steny. Čím vyššia je relaxačná doba alebo UTA, tým utlmenejšia je amplitúda teplotných zmien na vnútornom povrchu, vyvolaných striedaním vonkajších teplôt. V prípade obvodových tehlových blokov s izolačnou výplňou dutín sa tento útlm blíži nekonečnu, čo znamená, že nie je už zjavný. [1] Kučera, Petr: Štúdia tepelno akumulačnej vlastnosti muriva HELUZ (ukazovateľ UTA). CSI a.s. Praha, 2015.
Často se řeší otázka, zda má smysl použiť brúsenú tehlu HELUZ STI s ohľadom na jej lepší tepelný odpor, alebo či ide v danom prípade o „veľa peňazí za málo muziky“. Pro lepšie pochopenie je dôležité pozrieť sa na vývoj tehál HELUZ a ich tepelněizolačné vlastnosti. Vývoj tehál HELUZ a tepelněizolačné vlastnosti. Vylehčené tehly a cihelné bloky s otvormi sa v ČR začali vyrábať počiatkom 70. rokov minulého storočia. Po uvoľnení trhu v 90. rokoch k nám začali prichádzať nové výrobné technológie, ktoré stimulovali aj vývoj vo firme HELUZ. Začali sa vyrábať tehly typu pero-drážka, počet priečok v cihelných blokoch sa zväčšoval. V priebehu vývoja išlo vždy o to, aby nové výrobky predovšetkým zvyšovali tepelnú izoláciu.
Po cihlách označených P+D (1998) a STI (2003) bola v roku 2009 zahájena výroba novej rady brúsených tehál pre zdivo nízkoenergetických domov bez dodatočného zateplenia s názvom HELUZ Family. Čo sa týka počtu radov otvorov, tých bolo výrobkovou radou cihel Family dosiahnuté maximum a jedinej možnej ceste, ako ešte zvýšiť tepelnoizolačné parametre, bola ich výplň izolantom. Čtvrtá generace cihel HELUZ označená Family 2in1, ktorá je na trhu od roku 2011, má žeber a řad otvorů najväčšie množstvo a všetky otvory sú vyplnené drobnými guľkami polystyrénu. Práve vyplnením otvorov cihel Family polystyrénom sa dosiahlo zvýšenie ich tepelně izolačných parametrov o 40 %. Zdivo z týchto cihel šírky 500 mm má rovnaké tepelnoizolačné vlastnosti ako 7 m hrubá zeď z klasických plných tehál alebo 36 cm polystyrénu.
HELUZ Family 2in1 a tepelná stabilita: významnou prednosťou je kombinácia nízkeho súčiniteľa tepelnej vodivosti, objemovej hmotnosti a mestskej tepelnej kapacity. Vďaka tomu sa dosahuje veľmi výhodný fázový posun - 13 hodín a extrémne vysoký teplotný útlm. Tieto veličiny majú veľký vplyv na tepelnú stabilitu v zimnom aj letnom období. Požiarna odolnosť a životnosť cihel HELUZ Family 2in1: certifikáciu nového výrobku a jeho uvedenie na trh v roku 2011 sprevádzala séria skúšok.
Podľa výsledkov testov je cihla zaradená do triedy reakcie na oheň A1. Pri skúškach plne zaplnených polystyrénom by bolo možné zaradiť do A2, avšak norma neumožňuje túto klasifikáciu pre otvorové priestory s väčším priemerom než 1 mm. Vzhľadom k tomu, že v objeme je 55-57 % polystyrénu, hmotnostne cca 1,5 % hm. polystyrénu, energia pri horení je minimálna a nevzniká veľké množstvo dymu. Podobné výsledky potvrdili aj testy požiarnej odolnosti, kedy stena z cihel HELUZ Family 2in1 vydržala viac než 90 minút.
Životnosť polystyrénu v dutinách cihel je podľa štúdie z Centra materiálového výskumu VUT Brno minimálne 80 rokov. Pri predpokladanej životnosti stavby 80 rokov a bežnom užívaní sa rozmerová zmena EPS výplne pohybuje v hodnotách niekoľkých desiatok milimetrov a je zanedbateľná. Ekologický dopad je priaznivý aj vzhľadom na nízke množstvo izolantu. Ak by sa namiesto polystyrénu použila minerálna vlna, potrebovalo by sa až 3 kg na naplnenie jednej tehly.
V akreditovanej laboratóri CSI Praha bol porovnávaný prenikanie vodnej pary medzi HELUZ Family bez izolácie a HELUZ Family 2in1. Dlhodobé testovanie ukázalo, že množstvo kondenzátu bolo veľmi malé, u cihel s integrovanou izoláciou ešte nižšie než u bežných cihel. To súvisí aj s vyššou izolačnou prevodnosťou a spoločným šírením tepla a vlhkosti. Zvláštnosťou bolo aj pozorovanie vysychania ciest plne plnených polystyrénom, ktoré ukázalo, že cihly 2in1 zmoklé na stavbe vyschnú za približne 51 dní na 1,0 % hmotnostnej vlhkosti; nasáknuté vodou z podlahovej dosky vyschnú za 46 dní na 1,8 % hmotnosti. Extrémny test ukázal pokles vlhkosti na 2,0 % hm. počas 3,4 roka.
Porovnanie tepelného odporu ukazuje, že moderné brúsené tehly HELUZ, najmä Family 2in1, dosahujú veľmi dobré tepelnoizolačné parametre aj bez dodatočného zateplenia alebo s menšou vrstvou izolácie. Integrácia polystyrénu priamo do tehál významne zvyšuje ich tepelný odpor. Súhrnná tabuľka a ilustratívne údaje naznačujú, že HELUZ Family 2in1 s hrúbkou 500 mm bez zateplenia dosahuje veľmi nízky U, zatiaľ čo klasické brúsene TECH otras parametre sú vyššie.
- HELUZ broušená 40 s 10 cm polystyrénu: U približne 0.18-0.20 W/m²K
- HELUZ broušená 30 s 15 cm polystyrénu: U približne 0.15-0.17 W/m²K
- HELUZ Family 2in1 50 bez zateplenia: U približne 0.11-0.13 W/m²K
- HELUZ Family 2in1 40 bez zateplenia: U približne 0.14-0.16 W/m²K
Autorka uzatvára, že optimálna cesta výstavby z HELUZ systému pre termoizolačné obvodové murivo je jednovrstvé murivo bez zateplenia. Zateplenie nielenže neprináša významné hodnoty, ale tiež znižuje rýchlosť odozvy vnútornej teploty (fázový posun) a útlm teplotnej vlny. V prípade obvodových tehlových blokov s izoláciou dutín sa útlm približuje nekonečnu, čo znamená, že pri zmene vonkajšej teploty nasleduje aj vnútorná teplota s výrazným oneskorením. [1] Kučera, Petr: Štúdia tepelno akumulačnej vlastnosti muriva HELUZ (ukazovateľ UTA). CSI a.s. Praha, 2015.
Heluz - Zlatá medaile na veletrhu IBF 2012 za cihlu Heluz Family 2in1
RNDr. Šedý pripomína v texte aj praktické otázky výberu materiálov, napríklad či má zmysel použiť HELUZ STI pred možným vyšším tepelným odporom, a ako vývoj cihel HELUZ ovplyvňuje ich tepelnú vodivosť. Dôležitou súčasťou sú aj skúšky životnosti polystyrénu a jeho vysychavanie z dutín cihel. Všeobecne platí, že čím vyššie je množstvo zateplenia, tým viac sa mení difúzny proces a vlhkosť vo vnútri muriva.
Podstatné zhrnutie poznatkov
- Uvedené modelové rady HELUZ FAMILY, STI, PLUS a 2in1 vykazujú rozdiely v UTA a v útlme vonkajšej teplotnej vlny na vnútornom povrchu.
- Dodatočné zateplenie tenších tehál zvyšuje hrúbku múra na približne hrúbku referenčného zástupcu, pričom odchýlky do 2 cm.
- Relaxácia τ0 a UTA spolu opisujú ustálenie nového teplotného poľa, pričom jednovrstvové murivo má polovičnú hodnotu UTA uvedenú v tabuľkách.
- Pri jednovrstvových murivách HELUZ bez zateplenia je odporúčanie smerom k jednovrstvému murivu bez zateplenia ako optimálnej cesty výstavby.
Poznámka: text obsahuje opisy experimentov a parametrov, ktoré sa líšia v závislosti na konkrétnych typoch tehál a tloušťkach, pričom uvedené hodnoty sú orientačné a môžu sa líšiť podľa výrobkov a skúšobných podmienok.