YTONG - Kompletné stavebné riešenie od pivnice po strechu
vyhľadávanie
Dnes je 8.12.

Žiarivá architektúra budov

Zverejnené: 20. 2. 2019

Oficiálne stavebné tepelné výpočty sú postavené na vzduchu a jeho teplotách. Avšak hlavným nositeľom energie je horúce Slnko a studený vietor – dva sálavé energetické zdroje pôsobiace spoza skleníkovej atmosféry. Keď ich zapojíme do energetických výpočtov, získame pravdivejšie výsledky a otvorí sa nám nový, pestrý a úžasný svete žiarivej architektúry budov.

Tepelné žiarenie, alebo sálanie – je všade. Každá plocha ho sála do svojho okolia a zároveň prijíma sálanie od plôch z okolia. Intenzita, s ktorou plocha sála, závisí na jej okamžitej povrchovej teplote podľa známeho Stefanov – Boltzmannovho zákona:

kde σ = 5,67•10–8 je Stefanova-Boltzmannova konštanta a θ je povrchová teplota v °C.

Žiarenie nie je len neviditeľná a nehmotná energia, preskakujúca vo forme akýchsi lúčov medzi telesami, ako učia rôzne „hlúpe“ učebnice. Tepelné žiarenie hlavne vypĺňa priestor, podobne ako vzduch. Navyše je aj pod povrchom a vo vnútri telies, čo sa prejavuje pri sálaní z ich povrchu. Keď majú steny, strop a podlaha povrchovú teplotu 25 °C, je miestnosť automaticky vyplnená tepelným žiarením teploty 25 °C.

Problém guľatej pečiatky

Chlapa s pečiatkou tepelného audítora žiadne žiarenie nezaujíma. Úradný predpis, založený na rovniciach (2) a (3) nižšie v článku, hovorí, že straty tepla riadi vonkajší vzduch. Ten v zime ochladzuje vonkajšie povrchy strechy, fasády a okien až o 20 °C pod bod mrazu aj viac, čo výrazne berie teplo z interiéru, kde by mala byť teplota minimálne 20 °C.

Leto audítor potom hodí za hlavu: Letný vonkajší vzduch stúpne len výnimočne a na krátko nad 30 °C, čo každý hravo prežije...

Realita

Skutočnosť je úplne iná, vonkajšie povrchy majú teplotu okolitého vzduchu len náhodne. Povrchové teploty na budovách totiž riadi hlavne horúce Slnko a ľadový vesmír, tienený skleníkovou atmosférou v sálavej teplote až −60 °C. Vzduch tieto zdroje tepla či chladu len slabo koriguje. Nasledujúce príklady sa vzťahujú k nášmu vydavateľskému domu:

Dňa 3. januára 2019 o 9 hodine ráno, hlásil vonkajší teplomer teplotu vzduchu –0,7 °C. Pritom bola povrchová teplota na fasáde domu –6,5 °C, povrchová teplota na vonkajšej strane okna –10,5 °C. Všetky povrchové teploty pritom mali byť (podľa normy) tesne pod 0 °C. Sálavá teplota oblačnej oblohy pritom bola –21,5 °C. Dňa 13. augusta 2018 krátko po obede hlásil vonkajší teplomer teplotu 35 °C. Bol horúci letný deň. Na oslnenej juhozápadnej fasáde boli povrchové teploty od +50 °C (svetlá fasáda) až +76,2 °C (tmavý sokel). Len neoslnené plochy sa v tomto okamžiku blížili k teplote vzduchu.

Podobných meraní je veľa a všetky hovoria, že vonkajšie povrchové teploty vzduch neriadi a tým ani energetiku budov.

Vegetácia a vodné plochy – prírodný stabilizátor teploty

Hlúpa stavebná fyzika prehliada nielen žiarenie, ale aj výparné či kondenzačné teplo. Pri tvorbe rosy a námrazy sa uvoľňuje veľké množstvo tepla, ktoré pred svitaním brzdí pokles vonkajšej teploty. Naopak denné odparovanie vody z vodných plôch alebo vegetácie pohltí veľa tepla a brzdí tak rast vonkajšej teploty.

Biele strechy a fasády domov na jednej strane odrážajú priame aj rozptýlené slnečné žiarenie a dlhovlnné tepelné žiarenie a na druhej strane teplo nesálajú. Predstavujú tak dobrý spôsob, ako stabilizovať vnútornú teplotu bielych domov počas horúcich letných dní a chladných nocí. (foto Helena Hejhálková)
Biele strechy a fasády domov na jednej strane odrážajú priame aj rozptýlené slnečné žiarenie a dlhovlnné tepelné žiarenie a na druhej strane teplo nesálajú. Predstavujú tak dobrý spôsob, ako stabilizovať vnútornú teplotu bielych domov počas horúcich letných dní a chladných nocí. (foto Helena Hejhálková)

Biele strechy a architektúra

V lete Slnko rozpáli fasádnu alebo strešnú plochu až k 85 °C. To je úplne iná okrajová podmienka, než akú dáva teplota vonkajšieho vzduchu, ktorá sa dosádza do normy a ktorá málokedy presiahne 35 °C. Inými slovami, pri navrhovanej vnútornej teplote 27 °C prepúšťa slnkom rozpálená strecha do domu (85–27)/(35–27) = 7,25× viac tepla, než udáva norma!

Riešenie ponúka žiarivo biela strecha alebo fasáda, dobre známa z niektorých južných krajín. Biely náter odráža slnečné žiarenie; odraz je skôr difúzny, nie ako zrkadlá, ale do všetkých strán. Pri emisivite bieleho náteru ε = 0,1 klesne teplota strechy na 54 °C tj. o 31 °C! To je už poznať!

Zimné biele strechy

Biela povrchová úprava fasád a striech sa uplatní aj v zime. Pod chladnou nočnou oblohou v sálavej teplote –60 °C, často „posilnenej” o ľadový vzduch, prichádza ku slovu ďalšia vlastnosť bieleho povrchu, spriahnutá s vysokou odrazivosťou tepelného žiarenia. A síce, že biele povrchy nesálajú teplo. Presnejšie: biely povrch o emisivite ε = 0,1 sála len desatinu toho, čo povrch tmavý.

Tento princíp majstrovsky aplikuje príroda v zime: hrubá, žiarivo biela snehová pokrývka na streche domov ponúka totiž vynikajúcu tepelnú izoláciu.

Dodatok: hlavné sálavé zdroje

Obloha a vesmír. Vďaka skleníkovej atmosfére a oblačnosti nemáme nad hlavou ľadový vesmír o teplote –270 °C, ale príjemnú sálavo polopriepustnú prikrývku, ktorá vytvára výškový teplotný gradient atmosféry ≈ 5 °C/km a oblohu, ktorej sálavá teplota, pozorovaná zo Zeme, dosahuje za jasných zimných nocí najnižších hodnôt do cca –60 °C. V lete približne –20 °C. Najvyššiu sálavú teplotu, blížiacu sa teplote vzduchu, má obloha počas hmly.

Keby nebolo Slnka, Zem by aj cez skleníkovú atmosféru rýchlo chladla až k teplote vesmíru (–270 °C). Slnko žiari pri jasnej oblohe na zemský povrch (pri kolmom dopade napr. na strechu) s intenzitou až 1100 W/m2. Ďalší príspevok o intenzite približne100 W/m2 má rozptýlené slnečné žiarenie, ktoré má „všadesmerový“ charakter a meriame ho pod jasnou aj zamračenou dennou oblohou.

Úradný predpis

Keď je vonku teplota vzduchu θE, a vo vnútri θI, potom vonkajšia povrchová teplota θPE podľa normy STN EN ISO 6946 je

a prechod tepla konštrukciou I je

kde U je súčiniteľ prechodu tepla stenami, strechou apod. číslo rE = 0,04 m2K/W je tzv. zmluvný odpor pri prestupe tepla medzi vonkajším vzduchom a priľahlým povrchom. Ten zabezpečuje, že θPE → θE.

Záver

Ak chceme skutočne riešiť tepelnú ochranu a energetickú spotrebu budov, musíme rozumieť prírode. K tomu prispieva tento článok. Najdôležitejším teplozmenným médiom v prírode je tepelné žiarenie, nie vzduch. Bielou, nízkoemisívnou úpravou striech a fasád významne znížime letné denné prehrievanie, ako aj zimné nočné ochladzovanie domov. Bohatá vegetácia potom stabilizuje teplotu v okolí domu prostredníctvom tieňa a výparného/kondenzačného tepla vody.

Autor: RNDr. Jiří Hejhálek
Foto: Helena Hejhálková,shutterstock
reklama

Nové

Pomocou 3D modelov fasádnych prvkov zhmotňujeme predstavy zákazníka a zjednodušujeme proces výroby

Pomocou 3D modelov fasádnych prvkov zhmotňujeme predstavy zákazníka a zjednodušujeme proces výroby

Zverejnené 5.12. Spoločnosť Ruukki je známa inováciami a snahou o neustále zlepšovanie služieb. Ako jeden z mála výrobcov fasádnych systémov vytvára pre zákazníkov 3D vizualizácie detailov. Vďaka nim si lepšie predstavia, ako bude vyzerať ich budova s fasádnymi… ísť na článok

Modrá je dobrá: šesť dôvodov pre interiér v modrých odtieňoch

Modrá je dobrá: šesť dôvodov pre interiér v modrých odtieňoch

Zverejnené 8.12. Pravdou je, že modrá farba nie je v interiéroch tak obľúbená a používaná ako farby neutrálne. Ale nie je to škoda? Modrá je predsa symbolom čistoty a jemnosti. A na ľudskú psychiku majú jej odtiene veľmi pozitívny vplyv. Máme pre vás šesť dôvodov,… ísť na článok

Fasáda bez prasklín? Bez kvalitnej sieťky sa nezaobídete

Fasáda bez prasklín? Bez kvalitnej sieťky sa nezaobídete

Zverejnené 7.12. Kvalitné sklovláknité mriežky sú veľmi dôležitou súčasťou každej fasády. Mriežka svojimi vlastnosťami zabezpečuje najmä prenášanie ťahových napätí v omietke , ktoré vznikajú pri náhlych teplotných zmenách pôsobením atmosferických vplyvov. Vystužuje… ísť na článok

reklama