Na trhu se v dnešní době objevují různé názory ohledně zateplování novostaveb. Objevují se reklamy typu „normální je nezateplovat“ a pak tu máme zcela opačný trend, kdy se nosné konstrukce zateplují masivním zateplovacím systémem.

V tomto článku se podíváme na rozdíly mezi zateplenou a nezateplenou obvodovou stěnou a výhody či nevýhody jednotlivých variant.

Proč vůbec vznikl kontaktní zateplovací systém?

Požadavky na obvodové zdivo se v 19. a 20. století řídily výhradně statikou, takže zejména C. K. stavební řád předepisoval tloušťku zdiva z plných pálených cihel v jednotlivých podlažích obytného domu. Z toho dle materiálových vlastností také vyplývaly výsledné součinitele U pro obvodové zdivo z plných pálených cihel či kamenné zdivo apod.

První požadavky na tepelnou izolaci obvodových cihel se začínají objevovat po 2. světové válce zejména pak v 50. a 60. letech 20. století, což se pak naplno projeví za ropné krize v 70. letech 20. století. V té době dochází k objevu a první aplikaci zateplovacích systémů, což je dáno také rozvojem stavební chemie a již zmiňovanou energetickou krizí, která zpřísňuje nově zaváděné normy na zateplení obvodových stěn.

Blíže se tímto tématem zabývám v článku: https://www.kalksandstein.cz/pasivni-domy/pasivni-domy-technicke-clanky/historie-a-vyvoj-zateplovani-vapenopiskovych-staveb

Jeden z prvních zateplovacích systémů na světě vypadal takto:

A právě v tomto období dochází k rozdělení vývoje zdících materiálů. Zatímco cihlářský průmysl se vydává cestou, že vylehčuje své keramické materiály dutinami, podobným způsobem postupují výrobci pórobetonu dalším vylehčováním pórobetonu vzduchem, tak na druhou stranu výrobci Kalksandsteinu se rozhodují již tehdy, že jednotlivé funkce, které má obvodové zdivo splňovat zůstanou rozdělené. Tj. funkci statickou, akustickou, požární bude plnit zdivo, funkci tepelné izolace bude plnit zateplovací systém.

A toto rozdělení platí dodnes, i skrze rozhodnutí vápenopískového průmyslu došlo k vývoji zateplovacích systémů, které se dnes používají v různých provedeních i na jiných materiálech.

Cihlářský průmysl pokračoval ve vývoji dalšího vylehčování zdících materiálů a ve finále pak to ve 21. století došlo do té fáze, že vylehčování vzduchem nestačí a dutiny jsou vyplňovány různými materiály: polystyren, minerální vlna, perlit..

Další krok. Od kontaktního zateplovacího systému k pasivním domům.

Na konci 20. století dochází k rozvoji prvních pasivních domů. První pasivní dům byl postaven prof. Dr. Wolfgangem Feistem v roce 1990 v Darmstadtu a byly definovány standardy, za jakých je možné parametrů pasivního domu dosáhnout.

Ukázalo se, že se jedná o velmi kvalitní koncept, který je udržitelný i ve 21. století, díky kterému může dojít oproti standardní výstavbě k úsporám energií na vytápění i o 80 %. Dalším krokem jsou samozřejmě nulové, nebo plusové domy, což se postupně kolem roku 2020 stává nebo bude stávat v Evropě standardem.

Důvod je naprosto jednoduchý: V budovách pro bydlení se jen v ČR se spotřebovává cca 27% veškeré energie, kterou člověk potřebuje, je to tedy více než v dopravě nebo zdravotnictví či školství. Pokud bychom zahrnuli všechny budovy napříč obory, dostaneme se možná až k číslu 40%. A pokud máme koncept, který umožňuje tuto energii ušetřit, není sebemenší důvod to neudělat, protože to dává ekonomický smysl.

Ekonomický smysl to dává tím více, čím více se zdražují energie a čím více se ušetří životní prostředí, ale trvalo téměř 30 let, než se parametry pro pasivní domy dostávají do národních norem.

První pasivní dům, který získal certifikát z PHI Darmstadt, že je opravdu pasivním domem byl postaven v České republice v roce 2009 (tedy 20 let po Německu!) a certifikován v roce 2010 firmou Kalksandstein CZ s.r.o. (odkaz).

Postavený je z vápenopískových cihel Kalksandstein Zapf Daigfuss, okna pro pasivní dům dodávala rakouská firma Internorm. Rozvoj počítačů a technologií ve 21 století umožnil velmi rychlý vývoj oken pro pasivní domy, což je základní podmínkou dosažení pasivního domu.

Jak se žije v takovém skutečném pasivním domě se dočtete v našem článku:

Pasivní domy: rozhovory s investory, #1 díl

Porovnávní vlastností jednovrstvých a dvouvrstvých konstrukcí

Jednou z podmínek pasivního domu je kvalitní celková tepelná obálka domu, kde, jak se ukazuje je nutné dosahovat součinitele U v rozmezí 0,1-0,15  W/m²K. V takovém případě vypadá současná moderní VPC obvodová konstrukce takto:

a) Typická skladba vápenopískové stěny obvodová konstrukce z velkoformátových bloků KS-QUADRO tl. 150 mm, zateplovací systém tl. 300 mm se součinitelem U = 0,11 W.m⁻².K⁻¹, která vyhovuje domům v pasivním standardu.

b) Cihla pro obvodovou stěnu nezatepleného pasivního domu, např. HELUZ FAMILY 50 2in1 broušená U včetně omítek = 0.11 W.m⁻².K⁻¹

Navyšováním požadavků na tepelnou izolaci vedly u obou přístupů k jiným výsledkům. Zatímco v případě VPC konstrukce k technické změně prakticky nedošlo: Stěna funguje stále stejně, jen je navýšená tl. tepelné izolace. Případně dochází ke stále častějšímu nasazení strojního zdění velkoformátových bloků KS-QUADRO. V případě pálených cihel docházelo k nárůstu tloušťky zdiva, k nárůstu vnitřních vylehčovacích dutin. Když ani to nestačilo, tak tyto dutiny jsou vyplňovány různými tepelnými izolanty. Zároveň došlo k poměrně zásadnímu poklesu pevnosti celého takto konstruovaného zdiva.

Ono to má svoji logiku, protože fyziku nelze oklamat. Pokud mám materiál pórovitý (tepelně izolační), tak nemůže být zároveň pevný.

Pojďme si tedy projít jednotlivé vlastnosti důležité pro obvodové zdivo ve variantě zateplené zdivo a nezateplené zdivo:

Porovnání vlastností jednoplášťových a dvouplášťových systémů

Nejdůležitějšími parametry jsou ty, které přímo vyžaduje Stavební zákon, a to jsou požadavky na statiku, akustiku, požární odolnost a tepelněizolační vlastnosti.

Statika, akustika a požární odolnost

Statika: Pevnosti plného VPC materiálu jsou řádově 3-5x vyšší než u dutinových cihel.

Akustika: Jedná se o pevnou plnou masu, kdy plošná hmotnost je tím fyzikálním parametrem, který v tomto ohledu vítězí, lehčená cihla nemůže konkurovat.

Požární odolnost: U cihel plněných polystyrenem již při teplotách mírně nad 100°C může docházet k vytékání polystyrenu z dutin, jeho vzplanutí, nemluvě o kouřových zplodinách, případně teplotní degradace jednotlivých vrstev systému dutin. Tento problém odpadá u lehčených cihel plněných vatou, která je nehořlavá. U VPC dochází k první degradaci tohoto materiálu při teplotách nad 600°C, kdy se teprve něco začíná dít s mikrostrukturní vazbou CSH fáze. Zároveň mají ale VPC cihly mnohem vyšší tepelnou kapacitu, tj. musí dojít k prohřátí celé konstrukce na oněch 600°C. To dává obrovský časový náskok této konstrukci k tomu, aby všichni bezpečně při požáru utekli a nebyli ohroženi ani kouřem ani pádem konstrukce. Opět se tedy jedná z tohoto hlediska o úplně neporovnatelné parametry. Další informace k požární odolnosti.

Tepelněizolační funkce

Tepelněizolační funkce: zde jsme vybírali konstrukce, které jsou vzájemně porovnatelné v celkovém součiniteli U. Na první pohled stejná čísla se však liší v detailech.

Pokud bude potřeba součinitel U dále snížit, na straně VPC dojde k navýšení tl. tepelné izolace, kdežto na straně lehčených cihel k žádnému navýšení tloušťky již dojít nemůže, co bude dál? Zateplení? Výrobci sami argumentují, že jednou z klíčových výhod jednovrstvé konstrukce je úspora práce. Toto je nerelevantní argument, protože pro pasivní dům v oblasti Střední Evropy je parametr součinitele U=0,1 W.m⁻².K⁻¹ postačující. Pokud by bychom ale mluvili o vyšších nadmořských výškách, či Severní Evropě, je nutné tento parametr vylepšit a v tomto případě již jednovrstvá nezateplená konstrukce nemůže obstát.

Na druhý pohled se zde dostáváme do dalších záležitostí. Tepelná obálka musí být kompaktní bez tepelných mostů. V případě jednovrstvého zdiva se dostáváme do problémů s ostěními, překlady, nadpražím. Dále je obálka oslabena stropy či soklem, kde se zdivo musí předsazovat před desku a lokálně zateplit.

Další problém je ten, že součinitel tepelné vodivosti je různý ve směru vodorovném a ve směru svislém. V případě, že se jednalo o pouze dutinové cihly neplněné izolačním materiálem mluvíme o součiniteli prostupu tepla ve vodorovném směru, nicméně systém dutin prakticky v každém parapetu, pod každým zakončením zdiva, atikami či u základů vytváří tepelné mosty, kdy ve svislém směru září dutiny na snímku z termokamery jako radiátor.

Na třetí pohled se podíváme na konstrukci a průběh teplot zateplenou stěnou jako takovou:

Záměrně jsou pro porovnání vybrány konstrukce s porovnatelným, ale nižším součinitelem U= 0,36 W.m⁻².K⁻¹

Z obrázků průběhu teplot je už i u takto malého zateplení VPC konstrukce jasně vidět, že nosná konstrukce zůstává mimo kondenzační zónu, a i v případě -10°C venku je nosná konstrukce vystavena rozdílu teplot ca 3°C, kdežto jednovrstvá nezateplená nosná konstrukce (dutinové cihly či pórobeton) ze zatížena teplotním rozdílem 30°C, tj. teplotní zatížení nosné konstrukce je 10-ti násobné! To samozřejmě má vliv i na životnost.

Dalším problémem, o kterém raději ti, co doporučují nezateplovat se již nezmiňují, že u jednovrstvé konstrukce dochází uvnitř konstrukce ke kondenzaci, protože je tam nevyhnutelně kondenzační zóna. Čím je větší rozdíl teplot, tím větší kondenzace, čím větší kondenzace, tím více nasává silikátový materiál uvnitř vlhkost, čím je větší vlhkost silikátového materiálu, tím méně izoluje.

U zateplených konstrukcí může docházet k problémům s tepelnými mosty při vadném provedení zateplení, např. u realizace hmoždinek.

Na druhou stranu VPC je jeden z mála povrchů, kde je možné realizovat zateplení celoplošným lepením a tento problém se spolu s lokálními tepelnými mosty vytrácí.

U jednovrstvé konstrukce je zásadním problémem spojování jednotlivých zdících prvků: zdicí malta nemá tepelněizolační vlastnosti, tj. vznikají tepelné mosty ve spárách. Tenkovrstvé malty na bázi PUR mají naopak problémy s minimální pevností v tahu a při dotvarování zdiva mohou selhávat, opět je tím zhoršen celý parametr statiky.

Žádná cihla plněná tepelnou izolací nemůže dosáhnout tak nízkého součinitele tepelné vodivosti, jako tepelná izolace. Hodnoty budou vždy vyšší, proto je vhodnější, aby funkci tepelné izolace přebírala tepelná izolace, nikoliv její náhražka, která se fyzikálně nemůže tepelné izolaci, tj. materiálu k tepelnému izolování přiblížit.

Další parametry k porovnání: akumulace, vzduchotěsnost, ekologie, životnost a ekonomika

Akumulace

Akumulace je funkcí hmotnosti, objemové hmotnosti nebo plošné hmotnosti stejně jako akustika. Zde jednoznačně vyhrává vysoká hmota VPC konstrukce, na základě které je akumulace vyšší než u dutinové cihly ca 3-4x. Akumulace je důležitým parametrem pro vnitřní mikroklima jak z hlediska přehřívání v létě, tak z hlediska energetických úspor v zimě. Akumulace dokáže lépe pracovat s výkyvy teploty, ale také vnitřními či solárními zisky. Z výpočtů PHPP jasně vyplývá, že rozdíl mezi vysokou a nízkou akumulací zděných konstrukcí lze uspořit ca 2% energie na vytápění. A to není málo vhledem k tomu, že se jedná o parametr doživotní.

Pro akumulaci je také důležitá masa z interiéru. Do změn teploty v reálném čase zasahuje zejména ca 10 cm hmoty ze strany interiéru. Je tedy velkým rozdílem, jestli akumulace probíhá do obvodového nosného rámečku cihly nebo do 10 cm masy.

Vzduchotěsnost

U vzduchotěsnosti je důležitá vzduchotěsná rovina (vnitřní nebo vnější omítka, případně lepidlo pod zateplovacím systémem). Samotnou vzduchotěsnost zajišťuje tato vzduchotěsná rovina, ale do konstrukce jako takové pak vstupuje mnoho prostupů – např. provádění elektroinstalací, které tuto vzduchotěsnou vrstvu narušují. U provádění elektroinstalací v dutinových cihlách, nebo jiných vzduchem plněných materiálech dochází k výraznému zhoršení vzduchotěsnosti. Je to jeden z problémů a základních požadavků pasivního domu na dosažení vzduchotěsnosti n₅₀=0,6 h^-1. U VPC konstrukce tento problém není, naopak zde jsou měřeny hodnoty velmi nízké. Z naší zkušenosti se průměrně dostáváme na hodnotu kolem n₅₀=0,25 h^-1 přičemž výjimkou nejsou ani hodnoty pod n₅₀=0,1 h^-1Viz např.: https://www.kalksandstein.cz/uvod/novinky/rekordni-blower-door

Takto nízká vzduchotěsnost znamená další dodatečnou úsporu tepla na vytápění ve výši 10%, a to není málo. Obtížné dosahování tohoto základního parametru pasivního domu je jedním z důvodů, proč se jednovrstvé konstrukce používají pro pasivní domy v SRN velmi málo.

Ekologie, životnost:

Ekologie a recyklace při bourání moderních budov se v SRN velmi řeší. V ČR se zatím o tento problém moc nezajímáme.

Nezanedbatelným faktem je to, že cihly plněné polystyrenem je obtížné recyklovat. Naopak zdivo zateplené polystyrenem lze snadno opravit kompletní rekonstrukcí zateplovací vrstvy, obě vrstvy lze při bourání oddělit a zvlášť recyklovat, ale protože VPC zdivo má vyšší životnost, spíše dojde k rekonstrukci fasády, vč. zateplení, kdežto u jednovrstvého zdiva při poškození tepelné obálky rekonstrukce není prakticky možná. Tyto argumenty nám vypovídají také o životnosti obou konstrukcí.

Velmi často odpůrci zateplování uvádí, že nezateplené zdivo je pouze omítáno a omítka má delší životnost než zateplovací systém. Toto tvrzení bylo populární v době, kdy zateplovací systémy skutečně existovaly pouhých 10-20-30 let. Nicméně dnes víme, že zateplovací systémy jsou v provozu bez přestání již 60-70 let a stále jsou funkční, tj. jejich životnost se jeví jako shodná nebo lepší než jsou samotné vnější omítky. A to ještě musíme u těch nejstarších zateplovacích systémů přihlédnout k tomu, že před 70 lety nebyla rozvinuta tak dobře stavební chemie, která dnes životnost zateplovacích systémů ještě dále navyšuje. Blíže již ve zmiňovaném článku:

https://www.kalksandstein.cz/pasivni-domy/pasivni-domy-technicke-clanky/historie-a-vyvoj-zateplovani-vapenopiskovych-staveb

Cena

Peníze jsou důležité až pouze v první řadě, v našem článku uvádíme úplně nakonec. Ti, co nechtějí zateplovat, právě zde uvádějí, že zateplení je drahé, jedná se o náročnou práci, další pracovní operaci.

Co se týká ceny, je ale potřeba počítat vše dohromady, nikoliv vybrat pouze část a tou argumentovat.

Takže pokud se pustíme do srovnání, tak zjistíme, že u porovnávaných konstrukcí bude VPC+zteplení přibližně za stejnou cenu jako zdivo jednovrstvé plněné polystyrenem či vatou. Celková cena práce bude s vysokou pravděpodobností vyšší u varianty VPC se zateplením, pokud se použije ruční zdění. Pokud se VPC bude zdít strojně, tak za zdění KS-QUADRO, které je 4x rychlejší bude také cena práce ¼ ceny ručního zdění cihel. V takovém případě lze úspěšně pochybovat, je-li celková cena práce vč. zateplení dražší než práce při provádění jednovrstvého zdiva.

Provádění detailů: tj. tepelných mostů – překlady, věnce, parapety, založení zdiva, elektroinstalace, prostupy, vzduchotěsná vrstva – jednoznačně je dražší u jednovrstvé konstrukce. Omítky vnitřní i vnější počítejme, že v obou variantách budou porovnatelné.

Velmi významným parametrem je však podlahová vytápěná plocha. Ta bude u VPC+zateplení vyšší o několik procent, tj. celá nemovitost může být o několik procent menší. Celková cena celé stavby díky nižšímu obestavěnému prostoru bude nižší, celkové tepelné ztráty rovněž. Toto jsou nejvýznamnější položky, kterými se obvykle projektant nezabývá, protože je investor nepožaduje.

Úspora na podlahové ploše je finanční gamechanger, bez kterého porovnání nemá smysl dělat.

Nebudeme se pouštět do detailů, ale jen náznak:

Pokud 1 m² podlahové plochy bytu stojí 100.000,- Kč, znamená to, že pouhý 1 mm tl. stěny navíc stojí 100 Kč na každý 1 m délky takové stěny. Jinými slovy, pokud při této ceně bytu je tl. obvodové stěny o 50 mm menší jako náš příklad na začátku, tak tu máme úsporu 5000,- Kč na každý bm obvodové stěny domu v každém podlaží.

Tj. u rodinného domu půdorysu 10x10m to je 40 bm, pokud to jsou 2 NP, tak to dělá orientačně 400.000,- Kč rozdílu. To je bez úspor na vytápění či příček.

O takovou částku by tedy musela být dražší práce na variantě obvodové stěny se zateplením, abychom se dostali na porovnatelné hodnoty. Zanedbat finanční přínos sníženého obestavěného prostoru, či navýšení podlahové plochy je naprosto hrubou chybou, která se běžně děje.

Závěr

Vyhodnocení cenového porovnání ponecháme na čtenáři. Ani u ostatních vlastností, které se porovnávaly jsme se nepouštěli do detailů a čísel, pouze jsme položili argumenty, které by měly být zohledněny. Pokud se na nás obrátíte s připomínkami, či požadavky na rozvinutí některých aspektů a porovnání, můžeme se příště pustit do dalších hlubších detailů nebo výpočtů, které byly v tuto chvíli nad rámec rozsahu tohoto už tak dlouhého článku.

---

Použité prameny a literatura

www.kalksandstein.cz
www.zapf-daigfuss.de
www.kalksandstein.de

20.2.2024
Autor: Ing. Martin Konečný
Organizace Kalksandstein CZ s.r.o., vápenopískové cihly Zapf Daigfuss