Malta HELUZ SIDI
vyhľadávanie
Dnes je 12.8.

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

Vonkajšie žalúzie – svetlo, energetika a vnútorná klíma vo vašich rukách

Vonkajšie žalúzie – svetlo, energetika a vnútorná klíma vo vašich rukách

Aktualizované 10.8. Vonkajšie žalúzie sú vysoko účinnou tieniacou technikou. Ich obľuba je na vzostupe a stávajú sa neodmysliteľným doplnkom moderných stavieb. Používajú sa tam, kde chceme dosiahnuť čo najväčšiu energetickú úspornosť budov, regulovať si vnútornú klímu… ísť na článok

Krása dreva v drobných záhradných projektoch

Krása dreva v drobných záhradných projektoch

Zverejnené 7.8. Ľudstvo má po tisícročia drevo späté s príjemnými pocitmi. Kde praská, tam je teplo. Kde rastie, tam je možné postaviť príbytky, vyrobiť pracovné nástroje. Stačí na drevo položiť dlaň, pocítite mäkkosť a hrejivosť. Drevo je bez preháňania umeleckým… ísť na článok

Tichý génius: pohon Becker EVO, vďaka ktorému nie sú automatizované rolety takmer počuť a sú flexibilné ako nikdy predtým

Tichý génius: pohon Becker EVO, vďaka ktorému nie sú automatizované rolety takmer počuť a sú flexibilné ako nikdy predtým

Zverejnené 12.8. Znalci už dlho vedia, že pohony roliet od firmy Becker sú mimoriadne tiché. Avšak aj napriek tomu vyvstáva otázka: Nedalo by sa to ešte tichšie? Experti z Hesenska na ňu odpovedali a ako výsledok svojho výskumu prezentovali novú generáciu drôtových… ísť na článok

reklama