Obvodový plášť a akumulace tepla

Většina moderních konstrukčních prvků je využívána i při stavbě objektů v zemědělském resortu. Rozmanitost nabízených stavebních systémů lze označit jako značnou. K preferenci některého ze systémů je ovšem třeba dojít až po jeho posouzení z několika různých pohledů, rozhodujících kritérií pro výběr konkrétního řešení existuje víc. Prioritní zůstává samozřejmě podnikatelský záměr, kterému má daný objekt maximálně vyhovovat.

Pokud je stavba určena k ustájení hospodářských zvířat, je nutné vzít v úvahu především rozdíly mezi základními požadavky jednotlivých druhů a chovaných kategorií na mikroklima i pohodu ve stáji.
Objekty pro uskladnění krmiv nebo steliv budou muset mít jiné charakteristiky než stáje či některé speciální objekty.
Chladírenské či hygienicky bezpečné kapacity s řízenou atmosférou vyžadují použití izolačních materiálů s jinou kvalitou než objekty předtím jmenované.
Při projektování každé stavby ale patří mezi faktory se zásadní důležitostí úspora energií a minimalizace nákladů na provoz.

Teplota a větrání

V tomto příspěvku se budu zabývat převážně tepelně-technickými požadavky, které ovlivňuje správná volba obvodového pláště, střešní konstrukce a vnitřního technického zařízení.
Hlavní požadavky jsou kladeny na udržení stanovených teplot, na větrání a zamezení průvanu ve stájích, vlhkost a kondenzaci vodních par a rovněž osvětlení.
Pro jednotlivé objekty zemědělských staveb s různým využitím může být jedna podmínka vyhovující a pro ostatní ne. Jedná se zejména o vlhkost, teplotu a agresivní látky.
Ve stájích je nutné počítat se zvýšenou vlhkostí i vyšším množství agresivních látek. Pokud jim ale použité konstrukce a materiály dokáží odolat, je jeden z problémů vyřešen.
Opakem jsou sklady, kde je potřeba co nejvíce omezit vlhkost a usměrňovat teploty tak, aby nedocházelo ke znehodnocení uložených surovin.
V minulosti se zemědělské objekty stavěly jako zděné uzavřené budovy. Systém větrání v nich nebyl příliš dobře řešen.
Pro další využívání k ustájení a chovu zvířat musely být renovovány a vybaveny novou větrací a klimatizační technikou. Nevhodné mikroklima působí nepříznivě na zdravotní stav zvířat a dochází k poklesu parametrů jejich užitkovosti.
Dobré a kvalitní větrání stájí je proto velmi důležité. Tento požadavek se dá významně ovlivnit správným návrhem použitého systému opláštění staveb, který má velký vliv na teplotu ve stájích.
Důležitá je také volba střešního pláště – ten by měl být velmi dobře izolován, aby zamezil v zimě tepelným ztrátám a v letním období tepelným ziskům a také akumulaci tepla (stejně jako u obvodových plášťů).
Vhodná volba obvodového a střešního pláště dokáže snížit v letním období teplotu ve stájích na přijatelnou hodnotu, kterou pak lze snadněji regulovat pomocí větracích a klimatizačních jednotek. O akumulaci tepla ve stěnách a stropech se již neuvažuje.
Při volbě stavebního systému se tedy nabízí dva základní způsoby, jak lze stavbu realizovat. Buď může být objekt schopen akumulace tepla (taková je většina starších zemědělských budov), nebo je možné použít systém bez akumulace tepla.
Systémy jsou sice rozdílné, přesto mohou oba dva splnit požadavky kladené na objekty zemědělských staveb. V prvé řadě je tedy třeba zvážit, pro jaký objekt stavební systém volíme a k čemu bude sloužit. 

Objekty s akumulací tepla
Základním principem zmíněných objektů je použití materiálů akumulujících tepelnou energii. Obvodové pláště jsou především z kusových staviv – zděné, z cihel, tvárnic atd., nebo také panelů. Kdysi byly takové objekty navrhovány ve velké míře a i v dnešní době jsou stále ještě hojně zastoupeny.
Od tzv. těžkých systémů se ovšem postupně upouští.
Objekty přesto mají některé výhody a patří mezi ně právě akumulace tepla. Ta se však v jistých případech může stát nevýhodou. Převážně se zmíněná nevýhoda projevuje v létě, pokud nejsou obvodové pláště dostatečně izolovány z exteriéru nebo nejsou navržené tak, aby se nepřehřívaly.
Teplo naakumulované v letním období se může stát velmi nepříjemnou zátěží a zbavit se ho je velmi těžké. Stěny objektu sálají teplo stále, i v nočních hodinách a objekty není možné kvalitně vyvětrat. Přívody vzduchu jsou často řešeny přirozeně, ale je nutno je pak pohánět ventilátory a upravovat jejich teplotu klimatizačními jednotkami.
V zimním období přispívá špatná izolace k nedostatečnému prostupu tepla konstrukcí a dochází k tepelným ztrátám objektu. Související snížení povrchových teplot konstrukce a ochlazení okolního vzduchu může být příčinou vzniku plísní a kondenzace vodních par – ať na konstrukci nebo v horším případě i uvnitř konstrukce.
U objektů, které jsou vystavěny z materiálů schopných akumulace tepla, musíme tedy dbát na správný návrh řešení, předcházející projektu. Pak budou splňovat svůj účel a přispívat k bezproblémovému provozu.
Je nutné tedy před návrhem stanovit požadované podmínky, které nám návrh ovlivní, mezi nimiž se objevuje i relativní vlhkost interiéru, exteriéru, také teploty interiéru, exteriéru, potřebný odvod a výměna vzduchu v objektu.
Nutné je stanovit pro dané podmínky teplotu rosného bodu, aby v objektu nedocházelo k nežádoucím kondenzacím vodních par v konstrukci, na konstrukci či vzniku nebezpečných plísní. Posoudit musíme zejména prostup tepla konstrukcí a povrchové teploty na konstrukci.
Vhodné je používat kusová staviva, která nejsou příliš nasákavá s kombinací vnějšího zateplení objektu, ať se jedná o kontaktní či nekontaktní. Nasákavost materiálu je při výběru poměrně důležitá, stejně jako to, jak se s vlhkostí materiál umí vypořádat.
Většina materiálů po absorpci vody ztrácí postupně svou pevnost, a tím se snižuje únosnost konstrukce, což může vést až k haváriím.
V zimním období může při nedostatečném zateplení dokonce dojít k promrzání obvodového pláště, a pokud je materiál již dost navlhlý, může voda začít v jednotlivých pórech mrznout a poškodit nosné konstrukce.
U objektů s vyšším vlhkostním zatížením je lepší volit systém zateplení nekontaktní, který umožňuje odvětrávání vlhkosti, a tím šetří stavební materiály namáhané velkou vlhkostí. Tento systém by měl v zimních obdobích zabránit tepelným ztrátám objektu, měl by vhodně akumulovat teplo, odvětrávat vodní páry, vstupující do obvodových konstrukcí převážně v zimním období.
V letních měsících chrání tepelná izolace před přehříváním objektu, zamezuje sálání horkého vzduchu do objektu a zlepšuje kvalitu mikroklimatu. Tento systém je dobře teplotně stabilní, pokud jsou stále sledovány teplotní parametry a je udržován v požadovaném teplotním rozmezí.
Pokud však nastane situace, kdy dojde k většímu poklesu teploty či ochlazení na více dnů, je složitější objekt opět uvést do požadovaného teplotního stavu. To trvá déle než u staveb bez akumulace.
Pokud se investor rozhodne pro tento systém, měl by také zohlednit rychlost výstavby: u zděných systémů je obvykle pomalejší než u montovaných. Správný návrh (předcházející projektu) samozřejmě také šetří energie na provoz objektu a tím náklady i do budoucna. 

Objekty bez akumulace tepla

Tyto objekty jsou vystavěny z materiálů, které neakumulují teplo.
Převážně se provádějí jako stavby montované, kdy základem jsou lehké a zároveň dobře izolující prvky. Základním nosným materiálem je obvykle ocel nebo dřevo.
Možností kombinací těchto nosných systémů z oceli a dřeva je velké množství, z nichž nejčastěji používané jsou v dnešní době dřevěné sendvičové panely, sendvičové panely z hmot na bázi dřeva, různé ocelové opláštění (ať skládané postupně nebo z kazetových profilů), kazetové profily nebo sendvičové panely na bázi plastů.
Různé panely a profily se ještě vzájemně liší typem použité izolace, výběr je opět pestrý, od minerálních tepelných izolací až po polyuretanové pěny. Možností provedení je mnoho, široká nabídka barev a povrchových úprav je pro investory velmi lákavá, navíc povrchové úpravy některých typů panelů jsou snadno udržovatelné a často také existuje možnost omývání.
Uvedená pestrost nabídky představuje hlavní důvod, proč se investoři velmi často přiklánějí k volbě takových systémů.
Hlavní rozdíl proti již dříve popsaným systémům je ovšem v akumulaci tepla.
Tyto objekty neakumulují teplo. Pro některé je to výhoda, pro některé naopak. Pro správně navržený objekt je neakumulace tepla materiály výhodou.
Podmínky prostupu tepla konstrukcemi a tepelné ztráty objektu vycházejí obvykle příznivěji než u systémů s akumulací v porovnáním s celkovou tloušťkou obvodové konstrukce. Podmínka tepelné stability musí být také splněna – to ale nebude problém, protože takové objekty mívají obvykle velmi nízké tepelné ztráty.
Z neakumulace tepla tedy vyplývají další výhody. V letním období není objekt ohrožen nadměrným přehříváním a v zimním období díky vhodně navržené skladbě dobře reguluje tepelné ztráty. Odpadají zde problémy s vlivem chladných stěn, takže není třeba příliš řešit kondenzaci vodních par na stěnách a vznik plísní. Tyto podmínky je ovšem nutné ověřit výpočtem.
Pokud je objekt udržován v teplotách předepsaných normami, jeho provoz je bez problémů. Při poklesu teploty nebo „odstavení“ objektu na nějakou dobu je třeba sledovat povrchové teploty, tak jako u objektů s akumulací (aby se zamezilo vzniku plísní apod.).
Uvedení objektu zpět do normálního stavu trvá podstatně kratší dobu než u objektu s akumulací tepla. Ušetříme tím náklady na energie.
Materiály používané pro nosné a někdy i pro výplňové konstrukce jsou ale více náchylné na vlhkost – zejména pokud se jedná o nosné prvky ze dřeva, z prvků na bázi dřevních hmot nebo z oceli.
Zde je nutné dbát na navržení vhodných a kvalitních parozábran a hydroizolací, jinak by mohlo dojít ke kondenzaci vodních par uvnitř obvodového pláště a znehodnocení nosných prvků. V případě ocelových prvků může docházet ke kondenzaci vodních par přímo na daném prvku, což způsobuje korozi a postupné snižování jeho funkčnosti.
Pokud by došlo k nadměrné korozi vlivem špatného návrhu nebo nedodržení předepsaných zásad při postupu výstavby, může být v nejhorším případě ohrožena stabilita objektu.
U dřevěných prvků hrozí nebezpečí navlhnutí. Dřevěné prvky se do konstrukce umísťují tehdy, když dosahují relativní vlhkosti kolem 12 až 15 % . Dřevo je schopné opětovně vodu přijímat a uvolňovat. Tyto procesy trvají různě dlouho, rychleji bude voda absorbována. Pokud dojde k takové chybě v uzavřeném obvodovém plášti, sníží se tím pevnost dřeva a dochází ke snížení únosnosti nosných prvků. To se může projevit v krajním případě až ohrožením stability objektu.
Se stoupající relativní vlhkostí se zvyšuje také možnost napadení dřeva dřevokaznými houbami, plísní či hmyzem. Opět je tedy možné oslabení pevnosti dřeva. Proto je nutná stálá kontrola celkového provedení a dodržování zásad, které stanovil projektant výpočtem.
Přednostmi montovaných systémů je celá řada variant, které nabízejí. Jedná se především o nejnovější používané pohyblivé systémy, umožňující otevřít v letních měsících celý prostor a zpříjemnit tak zvířatům jejich ustájení.
Různě přemístitelné a pohyblivé systémy jsou velmi promyšlené a důkladně navržené. Je možné je kombinovat s velkými prosvětlenými plochami, různě posouvat, natáčet či zcela odstranit.
Projektant je při dnešní nabídce stavebních a konstrukčních prvků schopen vyprojektovat téměř vše.
Velkou výhodou je rovněž rychlost výstavby – při použití montovaných systémů totiž odpadá mokrý technologický proces a úspora času se samozřejmě odráží ve výši nákladů.
Správným a vhodným návrhem bychom tedy neměli udělat krok vedle a objekt by měl svůj účel maximálně splňovat.

Závěr

Je na každém investorovi, aby zhodnotil, který z daných systémů je pro něj lepší a výhodnější.
Popsané systémy mají své výhody i nevýhody. Při volbě ale nemůžeme v žádném případě brát jako jediné kritérium výši nákladů nutných na výstavbu a provoz objektu. Pokud se bude jednat konkrétně o stáje, musíme současně zajistit podmínky pro dosažení optimální užitkovosti i pohody (welfare) chovaných zvířat.
Vhodná kombinace základních kritérií výběru je potom předpokladem konečného úspěchu v podnikání.

Klíčové informace

- Objekty s akumulací nebo bez akumulace tepla představují dva základní typy staveb v resortu zemědělství. Oba mají svá pozitiva a negativa.
- Volba obvodového pláště, střešní konstrukce a vnitřního technického zařízení má zásadní vliv na tepelně-technické parametry objektu.
- Vybraný systém by měl optimálně vyhovovat jak požadavkům na ekonomiku (náklady na výstavbu objektu a provozní náklady), tak podmínkám pro zajištění maximální užitkovosti a pohody ustájených zvířat.

Ing. Barbora Kopecká,
Vysoká škola báňská – Technická univerzita Ostrava,
Fakulta stavební,
katedra konstrukcí