Všimol som si, že keď prichádzajú relatívne zlé časy v spoločnosti, alebo keď sa aspoň tieto časy zhoršujú z hľadiska spoločensko-ekonomického hľadiska, tak ľudia začínajú hľadať v stavebníctve „zázračné“ metódy výstavby, ktoré by ich spasili.
Neskôr, keď sa doba v spoločnosti stabilizuje, ľudia sa opäť vrátia k takzvaným klasickým metódam výstavby, ktoré síce často nie sú o nič lepšie ako tie „zázračné“ metódy, ale je to pre mňa vždy znak toho, že ľudia už sú v kľude.
Doba, kedy ľudia začínajú hľadať už spomínané zázračné metódy práce, prišla (pozn.: článok je písaný 23. 8. 2024). A práve posledného pol roka sa na mňa ľudia, ako vždy v zlých dobách, obracajú s otázkami na rôzne „zázračné“ alebo takzvané „prírodné“ materiály. Samozrejme, že nemyslia materiály na základy alebo strechu, ale výlučne myslia vždy len na steny. Ako som už písal v iných článkoch: ako keby dom pozostával len zo stien… Ale touto témou sa teraz nebudem zaoberať.
Keďže za posledný týždeň som dostal trikrát otázku na konopný betón (hempcrete), po značnom upokojení som sa rozhodol niečo k tomu napísať.
Čo je to konopný betón?
V tomto krátkom úvode ale asi najskôr napíšem, čo je to konopný betón. Veľmi zjednodušene ide o zmes posekaných stoniek z konope, zmiešaných s vápnom a vodou. Prípadne sa používa modifikované vápno a iné prísady na zlepšenie mechanických vlastností. Vápno sa „zahasí“ a stvrdne. Posekané stonky z konope (pazderie) uviaznu v stuhnutom vápne. Stonky vytvoria určitú mriežku, čím sa zvýši pevnosť inak slabého vápna. Stonky toto stuhnuté vápno (niečo ako sadra) tiež prevzdušňujú. Podľa pomeru stoniek a vápna sa mení hustota výslednej zmesi, ale tým aj jej lambda, tepelná kapacita, nasiakavosť, difúzia a vlastne všetky vlastnosti.
V podstate sadrokartón má veľmi podobné zloženie, a tiež hlinená omietka. Len v hlinenej omietke je namiesto vápna íl alebo íl s pieskom a prísadami. Podobne sa kedysi robili aj nepálené tehly z hliny a posekanej slamy.
Ak si všimneme, či už ide o sadru, vápno alebo hlinu, sú to všetko zemité materiály v rôznej forme. Mohli by sme povedať ľudovo, že ide o rôzne formy hliny. Tak by som to asi povedal malému dieťaťu a nebol by som ďaleko od pravdy.
Osobne si myslím, že keby sme do zmesi vápna alebo modifikovaného vápna nepoužili pazderie z konope, ale obyčajnú slamu, výsledok by bol veľmi podobný.
O čo nám vlastne pri tvarniciach na murovanie ide?
- Požadovaná pevnosť
- To vieme dosiahnuť s hlinou, vápnom, konope, slamou atď. História nám ukazuje, že je to tak.
- Regulácia vlhkosti (v prípade „prírodných“ materiálov)
- To dokážu všetky spomínané „hliny“.
- Dokonalá rozložiteľnosť (tie prírodné)
- To tiež dokážu všetky spomínané hliny.
- Nízka tepelná vodivosť
- Toto však nie je úplne pravda. Ale povedzme, že laik sa o to snaží. Túto vlastnosť vie zabezpečiť aj konopné pazderie, ale aj slamové.
- Iné vlastnosti
Z tohto pohľadu nevidím žiadnu extra výhodu v použití konope. Až na to, že predajcovia majú v rukách zase niečo „zázračné“, „bombastické“, s čím môžu zahmývať a manipulovať kupujúceho.
Zahraničné vedecké zdroje
Aby to však nevyzeralo, že som si to všetko vymyslel, najskôr prikladám niekoľko serióznych článkov (dúfam, že odkazy budú fungovať aj o X rokov).
- Tento článok sa zaoberá skôr mechanickými vlastnosťami konopného betónu vzhľadom k tepelnej vodivosti: Average compression strength, tensile strength, Young’s modulus, density, and water absorption
- Druhý článok sa zaoberá presne tým, čo som pôvodne hľadal, a to zmenou tepelnej kapacity vzhľadom na hustotu a tepelnú vodivosť. Autor vedeckého článku buď správne tušil, alebo ho správne napadlo zamerať sa na mernú tepelnú kapacitu: PCM Modified Gypsum Hempcrete with Increased Heat Capacity for Nearly Zero Energy Buildings
Ak by články z nejakého dôvodu zmizli, uvediem pár obrázkov/grafov/tabuliek z tých článkov, ktoré nebudem teraz špeciálne popisovať, aby článok nebol moc dlhý.
- Tento obrázok hovorí o tom, kde sa dá použiť konopný betón a aké by mal mať asi vlastnosti.
Ďalší obrázok nám ukazuje zmenu vlastností so zmenou teploty. Som mimochodom rád, že toto sa udáva, len je smutné, že to ľudia nežiadajú aj pri ostatných stavebných materiáloch. Nuž, ale nevedia, že vlastnosti sa s teplotou menia. A ten polystyrén, ktorý sme si kúpili a na obale je napísané tepelná vodivosť = 0,035 W/m.K, platí len pri teplote 0°C a pri vlhkosti 0%.
Porovnanie konopného betónu a klasického betónu
V tomto článku sa budem venovať porovnaniu hlavných parametrov, a cien sa dotknem len okrajovo, lebo priznávam, že ceny presne neovládam. Viem len to, že konopný betón je pomerne drahý, avšak predajca obhajuje vyššiu cenu tým, že jeho vlastnosti sú hviezdne.
Tak sa na ne pozrime.
V nasledujúcom budem vysvetľovať tabuľku nižšie. V prvom priblížení sa najskôr zorientujem v tabuľke:
- Modrá elipsa: názov vrstiev steny
- Červená elipsa: základné vlastnosti materiálov použitých v modeli
- Zelená elipsa: vypočítané hodnoty
V úvode vysvetlím, aké parametre som sledoval a prečo.
- Asi každý, kto začína s výstavbou domu, sa zaujíma o tepelnoizolačné vlastnosti. Takže ako prvá hodnota je tepelný odpor. Uvedený je v časti zelenej elipsy ako prvý a je úplne na spodku v červenej bunke. Snažil som sa namodelovať steny s približne podobným tepelným odporom, aby bolo porovnanie seriózne a v duchu normy STN 730540 porovnateľné, keďže táto norma sa zaoberá iba tepelným odporom. Jeho hodnotu som stanovil na R = približne 10 m²·K/W.
- Druhá hodnota, s ktorou operujú predajcovia, je takzvaný „fázový posun teplotného kmitu“, a je uvedená v žltej bunke. Fázový posun nám v podstate hovorí, ako dlho stena odoláva prehrievaniu v lete. Tento údaj je teoretický a výpočty sa rôznia. Neexistuje na výpočet tejto hodnoty ujasnený názor. Pri odvodení vzorca sa napríklad neberie do úvahy niečo, čo by som špeciálne pri konopnom betóne vyzdvihol, a to je skupenské teplo pri odparovaní voľnej vody v stene alebo v omietke, ktoré má významnejší vplyv ako samotný údaj fázového posunu teplotného kmitu.Ale iba čisto poznaním veľkosti tejto veličiny nevieme presne povedať, či sa stavba prehreje alebo nie. Mali by sme hodnotiť aj amplitúdu tejto vlny, lenže to v bežných podmienkach nevieme. Naznačuje však istý smer. Udáva sa v hodinách. A tým sa myslí, koľko hodín trvá, kým sa teplotná vlna z fasády dostane do interiéru a naopak. Cez deň putuje teplotná vlna z fasády do interiéru, lebo je poháňaná nižšou teplotou v interiéri, a večer, keď sa teploty otočia, tak že vonku je chladnejšie, sa smer vlny otočí smerom vonku. Vychádzame z predpokladu, že teploty medzi dňom a nocou sú normálne. Ak by sme však stenu z vnútra ochladili v noci nejakým „zázrakom“, napríklad vyparovaním vody z omietky alebo v tomto prípade vápna, tak sa situácia nebude riadiť úplne presne tým, čo sme si vypočítali. Ale o tom neskôr.
- Tretia hodnota, ktorá mňa vždy zaujíma, je teplota na hranici medzi stenou a tepelnou izoláciou. Je uvedená v modrej bunke. Táto teplota ma zaujíma z toho hľadiska, aby som posúdil, či je možné, aby na tejto hranici nastala kondenzácia alebo plesnenie. Na hranici materiálov môže nastať situácia, že tam bude nejaká medzera a ak vzniknú podmienky pre plesnenie, tak v tej medzere pleseň vznikne.
- Uložená energia v m² steny je štvrtá hodnota. Je v tmavosivej bunke. Jednotku som zvolil Wh/m²·K, teda koľko watt hodín energie sa zmestí do 1 m² steny pri zmene teploty o 1 kelvin alebo stupeň Celzia. Táto hodnota je zaujímavá hlavne v lete, keď chceme využiť chladenie interiéru alebo v zime, keď chceme využiť nasvietenie steny slnkom. Tak tu zistíme, koľko energie vieme do steny uložiť na to, čo plánujeme urobiť.
- A poslednú hodnotu, ktorú som sledoval, je teplotná zotrvačnosť. Je na konci v oranžovej bunke. Jej hodnota nám hovorí to, ako dlho by trvalo vyrovnanie teplôt medzi interiérom a exteriérom, keby sme prestali do interiéru dodávať v zime teplo alebo v lete chladiť. Čiže táto hodnota je pre mňa osobne logickejšia ako napríklad fázový posun, lebo v sebe zahŕňa aj akumuláciu tepla a zaoberá sa priamo teplotou a nie len presunom teoretickej tepelnej vlny, o ktorej toho v zásade nič viac nevieme.
Tento parameter je však zaujímavý hlavne v zime, kedy nám môže pomôcť prekonať najmrazivejšie obdobie zimy tým, že stena funguje ako nejaký akumulátor tepla, ktorý počas najhoršieho obdobia použijeme na zníženie tepla na kúrenie. Ja som ho prepočítal na dni, lebo sekúnd by to bolo moc. Pri tomto parametri využívame to, že sa nám menia ročné obdobia z teplého na chladné a naopak. Ak by sa teplota na Zemi nemenila, tak tento parameter by bol pre nás absolútne irelevantný.
