Vlastnosti slaměných balíků - tepelná izolace

Jednou z podstatných výhod slaměných balíku jsou jejich vynikající tepelně-izolační vlastnosti. V konstrukcích staveb je proto lze užívat jako adekvátní náhradu za běžné izolační materiály.

 

Teplo se v budovách, respektive v konstrukcích, přenáší třemi způsoby.

• Kondukce (vedení) probíhá předáváním energie mezi částicemi, ať už v jednom stejnorodém prostředí nebo mezi různýrm materiály. Sáhnete-Ii rukou na teplá kamna, dochází k přenosu tepla vedením - částice na povrchu kamen rozkmitávají částice na vaší dlani. Stejným způsobem se přenáší teplo v relativně stejnorodých materiálech - rychleji v kovech, pomaleji pak například v plastech.

• Konvekce (proudění) přenáší teplo pohybem kapaliny nebo plynu, čímž jsou různě rozkmitané částice přenášeny na jiná místa. Proudění teplého vzduchu nad topením vzhůru je typickým příkladem.

• Posledním způsobem je radiace (sálání), kdy teplé těleso vysílá infračervené záření o vlnové délce 0)-10 um, které se dobře šíří vzduchem, nejlépe však ve vakuu, kde tepelnému záření nestojí nic v cestě.

Základní hodnotou určující tepelnou vodi­vost materiálu, resp. kondukci, je A [W/mK] - součinitel tepelné vodivosti. Díky němu lze vypočítat i konečný tepelný odpor stěny R [m2K/W] nebo dnes již pou­žívanější součinitel prostupu tepla U [W/m2K]. Tento součinitel dokáže na první pohled zoh led nit fakt, že s další přidávanou izolací nerostou tepelně izo­lační schopnosti konstrukce lineárně. 

(Kde d je tloušťka konstrukce v metrech, RSi odpor při přestupu tepla na vnitřní straně konstrukce v m2K/W a Rse odpor při přestupu tepla na vnější straně konstrukce v m2K/W.)

Čím nižší je hodnota lambda, tím lepší má daný materiál tepelně-izolační vlastnosti. U sla­měných balíku závisí především na jejich hustotě, vlhkosti a pozici vuči tepelnému toku. Vždy je třeba mít na paměti, že hod­nota tepelné vodivosti materiálu udávaná výrobci nebo laboratořemi je měřena v ideálních a stálých podmínkách, zatímco když je materiál zabudován ve stavbě, hodnota A se dynamicky mění podle akuálních okrajových podmínek. V praxi je potřeba počítat spíše s horšími, tedy výpočtoVými hodnotami!

Hustota malých balíkll se pohybuje při­bližně mezi 70 a 130 kg/m3. Z mnoha provedených zkoušek vyplývá, že pro běž­nou pšeničnou slámu je optimální hustota okolo 90 kg/m3. Lehčí balíky obsahují více mezer mezi vlákny, což způsobuje ztráty tepla konvekcí, hustší balíky zase příliš mnoho vláken, což odebírá prostor uza­vřenému vzduchu, který se na izolačních vlastnostech podílí zásadním způsobem. Budeme-Ii postupně zvyšovat hustotu, dostaneme se na 380 kg/m3, jež mají například slámokartony (lambda = 0,102 WjmK). Při dalším navyšování hustoty se budeme blížit izolačním vlastnostem dřeva.

Pro pšeničné slámové balíky s měrnou hmotností 90 kg/m3 (průměrná hustota malých balíku) se lambda = 0,045 W/mK. Tuto hodnotu potvrzuje také Institut FIW v Mnichově.

Do testů nebývá zahrnut vliv konvekce. Výzkum provedený dánským institutem pro stavební technologie (J. M. Andersen, B. M. Andersen, 2004) však měřením na omítnuté slaměné stěně  (U=0,21 W/m2K) ukázal o 47% vyšší prostup tepla, než jaký byl původně určený výpočtem ( U=0,15 W/m2K) ze změřených tepelných vodivostí a tlouštěk vrstev. Rozdílný způsob testování a především rozdílná hustota balíků vysvětluje, pročjiné zkoušky prováděné v USA dosahují horšího parametru lambda. McCabe z University of Arizona uvádí, že u balíků pšeničné slámy o hustotě 133 kg/m3 postavených na výšku se lambda = 0,048 W/mK (s připočtením 20% přirážky kvůli vlhkosti lambda = 0,057 W/mK), u balíků na šířku se lambda = 0,060 W/mK (s připočtením 20% přirážky kvůli vlhkosti lambda = 0,072 W/mK). Laboratoře Sandia v Albuquerque udávají hodnotu lambda = 0,054 W/mK (s připočtením 20% přirážky kvůli vlhkosti lambda = 0,065 W/mK).

Obr.: RD Dětřichovec - foto Jan Márton

Vlhkost vždy působí negativně na izolační schopnosti materiálů, včetně slámy. její vliv můžeme odvozovat z výše uvedených vlhkostních přirážek.

Pozice stébel vůči tepelnému toku má  vliv na tepelnou vodivost materiálu. Její hodnota je nižší, jde-li tepelný tok kolmo na stébla. V tabulce níže lze porovnat tepelně-izolační vlastnosti dvou skladeb stěn (Minke, 2005). Jsou-li balíky ve stěně položeny na výšku, jejich lambda = 0,0450 W/mK, jsou-li na šířku, lze počítat s lambda = 0,060 W/mK. tyto výsledky jsou však v klimatických podmínkách ČR velmi optimistické, proto se při výpočtech doporučuji držet německého závazného předpisu pro tepelně-technické posuzování konstrukcí z balíktl slámy (Allgemeine bauaufsichtliche Zulassung für Baustrohballen). Ten od r. 2006 oficiálně povoluje provádět tepelně-technické výpočty s hodnotami součinitele tepelné vodivosti lambda = 0,080 W/mK ve směru rovnoběžném se stébly lambda = 0,052 W/mK ve směru na stébla kolmém. 

V praxi však velmi záleží na složení balíku, kde se směr slaměných stébel odvíjí od použitého typu balíkovacího stroje. Obvykle stébla leží kolmo na vázací pro­vázky. Co se balíků přebalíkovaných z velkých kol týká, nepřevládá žádný směr stébel. Ta bývají mimoto poškozená. V tomto směru nebyly zkoušky prováděny, záleží-li nám tedy na izolačních vlast­nostech, je zde třeba počítat s horším součinitelem lambda.

Celkové dimenzování a návrh izolačních vlastností jednotlivých konstrukcí ve stavbě závisí na směru tepelného toku. Směrem dolů, podlahou, bude nižší než střechou, protože teplý vzduch stoupá vzhůru. Stropem prostupuje přibližně 42 % tepelné energie, stěnou přibližně 32 % a konečně podlahou cca 26 %. Tepelné ztráty okny a dveřmi v jednotlivých konstrukcích jsou pak přibližně o řád vyšší (u hodnot nízko­energetických a pasivních domů, kde se Ustěny pohybuje kolem 0,1 W/(m2K) a U_oknaokolo 0,75 W/m2K).

Autor textu:
Ing. arch. Jan Márton
s přispěním architektů a stavitelů

Čerpáno z publikace: Stavby ze slaměných balíků, vydáno vlastním nákladem, www.stavbyzeslamy.cz