Tradiční cihla a pasivní dům?

Pasivní dům si díky kvalitní obálce udržuje tepelné zisky ze slunce, lidí a spotřebičů. Kromě vysokého komfortu, který nabízí, splňuje i náročné požadavky budoucnosti. Evropská směrnice o energetické náročnosti budov totiž předpokládá od roku 2020 pouze stavbu domů s téměř nulovou spotřebou energie. Pasivní domy tuto definici, co se týče stavebního řešení, bez problémů splňují. Jaký materiál je však pro jejich stavbu nejvhodnější?

Postavit je lze teoreticky ze všech dostupných materiálů. Měli bychom však zohlednit i vhodnost konstrukce, co do provedení, ceny a užitných vlastností. Časté jsou dotazy, jestli je vhodné použít ‘tradiční cihly’? Dle doporučení některých výrobců je ideálním řešením pro pasivní a nízkoenergetické domy použití jednovrstvého zdiva bez drahého zateplení. Jedná se pouze o reklamu nebo je tomu skutečně tak?

Pokud se jedná o jednovrstvé cihelné zdivo z děrovaných porézních tvarovek typu therm (bez výplně izolací) o tloušťce 440 – 500 mm, jedná se bohužel pouze o reklamu. Se součinitelem prostupu tepla U = 0,16 W/m²K je zdivo pro rodinný pasivní dům nedostatečné, a spadá do kategorie pro nízkoenergetické domy s potřebou tepla na vytápění kolem 30 kWh/m²a dle PHPP (Passive House Planning Package). Investoři i projektanti si často myslí, že mohou ušetřit na zdivu a po přidání izolace do střechy a podlahy se na pasivní standard dostanou. Ani po vylepšení parametrů ostatních konstrukcí z toho pasivní dům nebude a ostatně to není ani efektivní, co se týče vynaložených finančních prostředků.

Často se totiž zapomíná, že stavba je o rovnováze použitých prvků. Pro pasivní domy to platí obzvlášť, protože jejich kvalita a vysoká úspornost není dosažena pouze souborem kvalitních prvků, ale hlavně jejich optimálním spojením v konstrukci. Efektivní pasivní dům lze postavit za podobné peníze jako běžnou výstavbu, pokud se jedná o vyladěný a chytrý návrh. Stejně tak lze postavit drahý a často pouze rádoby pasivní dům, a to vše kvůli nevhodnému a nezkušenému návrhu. Právě k nalezení slabých míst a vhodných ekonomicky efektivních řešení může pomoct návrhový program PHPP vycházející z evropsky uznávané definice pasivního domu.

Jaké parametry tedy musí splňovat konstrukce stěn pro pasivní dům? Všeobecně známá U hodnota 0,15 W/m²K jako dostačující pro stěny je spíš mediální dezinterpretací než realitou. Jedná se o horní hranici doporučených hodnot, při které pasivní standard splňují pouze větší kompaktní budovy při ideálních podmínkách pozemku a orientaci. U rodinných domů se však v praxi setkáváme s nutností dosahovat hodnotu součinitele prostupu tepla u stěn v rozmezí hodnot 0,10 – 0,12 W/m²K. Jelikož pasivní dům se navrhuje na lokální podmínky, logicky nelze stanovit tepelně izolační vlastnosti striktně, ale upravují se dle potřeby, kvůli splnění hraničních požadavků, např. měrné potřeby tepla na vytápění. Pro představu jsou v obr. 1 uvedeny doporučené součinitele prostupu tepla pro nízkoenergetické a pasivní domy (hodnoty uvedené ve W/m²K).

Jak dosáhnout výše uvedených hodnot pro pasivní domy s použitím cihelného zdiva? K cíli vedou dvě různé cesty. Jednou z nich je cesta jednovrstvého zdiva, která je zatím možná pouze po vylepšení vlastností keramických tvárnic, včetně výplně dutin izolací. Druhou je sendvičová konstrukce subtilnějších bloků doplněných vnější izolací.

Jednovrstvé zdivo pro pasivní domy

Zdivo z cihel splňující parametry pasivního domu bez dodatečného zateplení vytváří dojem ideálního systému (obr. 2). Tvarovky o tloušťce 500 mm, vyplněné izolací, dosahují parametrů vhodných pro pasivní domy, tedy pod 0,12 W/m²K. Kromě vynikajících tepelně izolačních parametrů výrobci slibují vysokou pevnost a akumulační vlastnosti tradiční cihly. To vše v jednom materiálu. Problémem však je, že tyto parametry jdou fyzikálně proti sobě a výsledkem snahy o jejich spojení do jednoho materiálu je kompromis. Pro vylepšení tepelně izolačních vlastností se do dnešních směsí hlín přidává 25 % pilin, které po vypálení vytvoří miniaturní póry a sníží hmotnost tvarovky. Druhou stranou mince je vyšší křehkost tvarovky, náchylnost ke vzniku trhlin a s výplní izolací klesá také akumulační schopnost zdiva.

Z pohledu tepelně izolačních vlastností jsou vyplňované cihly pro pasivní domy vhodné. Dosažení vlastností systému je však podmíněno špičkovou technologickou kázní, která je dosud v tuzemských poměrech výjimečná. Problémy nastávají hlavně v detailech, při dořezávání cihel, např. ve štítu střech (obr. 3) apod.

U jednovrstvého zdiva je současně nutné ve výpočtu podrobně zohlednit vliv tepelných mostů a vazeb. Zejména pokud je nosná a izolační vrstva rozložena v rámci celé tloušťky materiálu, projevují se výrazněji místa uložení vodorovných konstrukcí, konkrétně stropů, překladů apod. Nelze zanedbat ani rozdílné vlastnosti materiálu v horizontálním a vertikálním směru způsobené orientací dutin. Jev odborně nazývaný anizotropie způsobuje, že pokud má v horizontálním směru cihla součinitel tepelné vodivosti 0,07 W/mK, ve vertikálním směru je již skoro na dvojnásobku s hodnotou 0,13 W/mK.

Pravdou je, že výplní dutin izolací se tento jev oproti běžným cihlám výrazně potlačuje. Projevuje se to zejména v napojení obvodové stěny či příčky na základovou desku. U vnitřních stěn může přinést řešení izolace pod základovou deskou, problematický však zůstává sokl. I zde existují řešení, jak dokladuje obrázek z katalogu německého výrobce (obr. 4a, b). Na českém trhu existuje prozatím pouze jeden výrobek tohoto druhu, splňující požadavky pro pasivní domy. Jedná se o tvarovky vyplňované expandovaným polystyrenem o tloušťce 500 mm (obr. 5).

Zásadní je ovšem ochrana takového zdiva vůči vlhkosti. Výplň cihel perlitem, kterou se řešil tepelný most v patě zdiva, přinesl mnoho problémů. Vlhkostí nasáklá výplň problematicky vysychala a v důsledku mrazů docházelo k ’odstřelování’ částí cihel. Problém se přenáší i do cihel plněných izolací, zejména minerální vlnou. Z dutin běžných cihel voda bez problémů vyteče a poměrně rychle se zdivo vysouší. Pokud dojde k zatečení vody do zdiva, je velice pravděpodobné, že dojde k nasáknutí izolace vodou, i když je výplň hydrofobizovaná. Proto je nutné dodržovat doporučení výrobců a zdivo po každé směně zakrývat speciální plachtou. Kromě zakrytí zdí by mělo dojít i k ochraně ložné spáry první řady zdiva v každém poschodí (obr. 6).

I když dochází ke snížení počtu procesů oproti sendvičovým konstrukcím, celkově nevychází systém jednovrstvého zdiva levněji. Cena systému jednovrstvého zdiva, pokud vycházíme z ceníkových údajů, se pohybuje kolem 2 100 Kč/m² včetně veškerého materiálu (cihly, malty, omítky). Zejména je potřeba počítat se zvýšenou pracností u větší tloušťky tepelně izolační omítky.

Pasivní dům ze sendvičové konstrukce

Díky masivní propagaci jednovrstvého zdiva, jako ideální volby pro úsporný dům, se bohužel často zapomíná na sendvičový systém, který má mnoho výhod a je ověřený praxí z nízkoenergetického stavění. Pro pasivní dům je v takovém případě efektivní konstrukce s pevnou subtilní nosnou konstrukcí do 25 cm s přidanou izolací minimálně 25 cm. Tím lze dosáhnout U hodnotu stěny na úrovni 0,11 W/m²K. Systém má výhody akumulačního zdiva, tepelně izolační obálka bez problémů eliminuje technologické nedostatky zdiva i oslabená místa překladů a stropních konstrukcí. Na obr. 7a vidíme jeden ze způsobů řešení paty zdiva v sendvičovém systému. Jde o nevhodnou variantu bez oddělení tepelného mostu. Naopak obr. 7b znázorňuje vhodnější řešení s izolací pod základovou deskou.

Co však s jistotou nelze doporučit, jako efektivní systém pro pasivní domy, jsou tepelně izolační cihly s tloušťkou nad 40 cm s přidanou izolací. Jednak je systém asi o více než třetinu dražší, hlavně však na dosažení stejného součinitele prostupu tepla je potřebná tloušťka stěny přes 60 cm. Rozdíl v užitné ploše je v takovém případě nezanedbatelný. Při obvodu domu asi 40 m, ubírá konstrukce stěny až 6 m² užitné plochy. Při průměrné ceně 25 000 Kč/m² užitné plochy je v takovém případě klient znevýhodněn společně s vyšší cenou zdiva řádově o statisíce korun.

Za zmínku určitě stojí i větší problémy se vzduchotěsností cihelného zdiva, což dokladuje i statistika měření z Asociace Blower Door CZ. Průvzdušnost cihelného zdiva je v průměru o 30 % vyšší než u ostatních konstrukčních systémů. V grafu na obr. 8 jsou uvedeny jako smíšené stavby, kde jsou i budovy z vápenopískových cihel, které statistiku vylepšují. Hlavní problémy způsobují zejména instalace, které jsou zasekávány do zdiva. Aby nedocházelo k propojení dutin, je nutné všechny drážky precizně vyplnit sádrou a elektroinstalační krabice osazovat do sádrového lůžka. Problematické jsou i zasekávané otvory například pro elektrický rozvaděč, podomítkový sanitární systém. Bez jejich vyplnění stavebním lepidlem nebo omítkou jsou zdrojem závažných netěsností.

Systém sendvičového zdiva o tloušťce 25 cm s přidanou izolací 25 cm polystyrenu s přídavkem grafitu stojí včetně materiálu (cihly, malty, lepidla, izolace, omítky) kolem 1 600 Kč/m². Nižší cenu materiálu oproti jednovrstvému zdivu kompenzuje vyšší pracnost a počet pracovních úkonů.

Závěrem

Pálené keramické cihly jsou historicky prověřený materiál, který je při respektování problematických míst vhodný i pro pasivní domy. Často se doporučuje jednovrstvé zdivo, které se však bohužel spíš odklání od svého tradičního účelu nosné konstrukce k izolačnímu materiálu s potlačením původních výhod. Na druhé straně je jisté, že materiály splňující náročné požadavky evropské směrnice o energetické náročnosti budov, se budou používat stále častěji. Lze tudíž očekávat, že díky otevřenému trhu přirozeně vykrystalizuje nejvhodnější použití cihelného zdiva. Je možné, že za pár let zase zažije comeback masivní tvarovka, zabezpečující s tloušťkou pod 20 cm dostatečnou nosnou funkci a akumulaci, ke které bude z vnější strany aplikována vysoce účinná izolační vrstva.

Ing. Juraj Hazucha
Centrum pasivního domu