O dvou málo známých aplikacích betonu
Komfort a úspory díky tepelné setrvačnosti budov
Beton je jako konstrukční materiál jistě dobře známý. U obytných budov ale má nedobrou pověst vinou toho, že panelové domy jsou obvykle považovány za méně hodnotné.
Pověst panelových domů se může velmi zlepšit, budou-li velmi dobře opraveny. První vlaštovkou jsou v tomto směru paneláky v Novém Lískovci v Brně, které dostaly dobrý tepelný plášť. Pro budoucnost je vhodné uvažovat i o možnosti doplnit do interiérů vnitřní tepelné a zvukové izolace, pro oddělení ložnic a bytů. Je jisté, že nedostatky panelových domů, které jsou příčinou jejich nedobré reputace, lze odstranit a vytvořit v nich bydlení nejvyšší kvality.
U důkladně izolovaných budov (s tloušťkou vnější izolační vrstvy přes 20 cm) má beton velkou výhodu: je ze stavebních materiálů, pomineme-li kovy, nejlépe tepelně vodivý, a má nadto i nejvyšší objemovou hmotnost (stejně dobré vlastnosti by mělo jen zdivo z vyvřelých hornin, žuly nebo čediče). U jednostranného „tepelného využití" (vnější zeď, zvenčí tepelně izolovaná) je při užití betonu v denním cyklu plně funkční vrstva až 10 cm tlustá, u vnitřních zdí pak se dobře využívá tepelná kapacita až 20 cm tlusté vrstvy. Méně vodivé materiály tolik tepla v denním cyklu pojmout a vydat nedokáží. Betonu se z nich vzdáleně blíží jen nepálená hlína (jako tlustá omítka nebo jako materiál příček).
Mít v interiéru povrchy z betonu (stěny, strop, podlahy) má několik výhod.
První je, že u dobře izolovaného domu odpadá potřeba jakékoliv složité regulace vytápění (a vůbec není potřeba samostatné chlazení). Topit lze pořád stejně, jen občas upravit jeho výkon ručně, nebo naopak lze topit (např. levným dřevem) jen občas, když se k tomu dostaneme. Velká tepelná setrvačnost interiéru zajistí, že teplota nevybočí z příjemného rozmezí. Dokonce může stačit topit jen o víkendu...
Druhá se týká spotřeby energie. Důkladně izolovaný dům se v zimě při slunném počasí dostatečně vytápí okny. Je-li ale lehký, např. jen dřevěné konstrukce vyplněné izolací, může v něm být po pár slunných dnech tak horko, že je nutno jej ochladit vyvětráním. U domu s betonovými stěnami to nenastane, solární zisky se plně využijí, aby překlenuly pár dalších dní beze slunce. Rozhodně tehdy, když uživatelé bytu snesou vzrůst jeho teploty řekněme z oblíbených 21 stupňů na 23 stupňů. Při stejné tepelné izolaci může beton snížit spotřebu alespoň o pět procent.
Pro komfort je ale ještě významnější odolnost proti letnímu přehřátí. V období, kdy noční venkovní teploty klesají alespoň ke dvaceti stupňům, je snadné díky tepelné vodivosti betonu vychladit obydlí intenzivním větráním, aby bylo příjemné i přes den. Dokonce i při užití mechanického větrání s přívodem zemním potrubím přináší beton výhody, totiž jistotu, že bude snadné překlenout i týden či čtrnáct dní s extrémními vedry. Pro budoucnost, kdy musíme počítat s oteplením klimatu, je volba betonu pro interiéry prozíravá.
Jen u budov s velkými vnitřními zisky (kanceláře plné lidí a počítačů) může být potřeba ještě nějaké další chlazení. Beton umožňuje je zhotovit levné, účinné a komfortní. To se dělá pomocí masivních stropů, které se chladí např. jen studniční vodou (stačí do nich umístit řídkou síť hadic). I malý průběžný chladicí výkon zajistí, že přes den zůstane strop chladný, příjemně „sálající" na ty, kdo pod ním pracují. Je to mnohem příjemnější než průvan působený klimatizací.
Aby se beton jako materiál vyrovnávající vnitřní teploty plně uplatnil, nesmí být „pokažen" žádnou méně vodivou vrstvou na svém povrchu. Je škoda jej od interiéru oddělit jakýmkoliv „ztraceným bedněním", pokud to samo není z hutného, dobře vodivého betonu. Zejména pro stavbu nosných stěn je důležité, aby se stalo běžné betonování do normálního bednění, případně se vrátily technologie panelové - ne ovšem panelů sendvičových, ale z hutného betonu. Je důležité, aby stěny nebyly tlustší, než je staticky nezbytné a tepelně vhodné - obvodové zdi tedy pokud možno ne tlustší než 12 cm, vnitřní rozhodně ne více než 20 cm. Větší tloušťky zbytečně zabírají místo, které je mnohem lépe věnovat (u obvodových stěn) tlustší izolaci.
Utěsněná budova s tlustými vnějšími izolacemi a betonovým interiérem poskytuje nejkomfortnější bydlení a je uživatelsky velmi nenáročná, tj. bude dobře sloužit každému, aniž by se zvláště věnoval její obsluze v mrazech či vedrech. Cihelné nebo zcela lehké budovy takový komfort bez užití komplikovanější techniky neposkytují.
Použití betonu pro dosažení maximálního komfortu a úsporného provozu má demonstrovat i Centrum modelových projektů pro venkov, které hodláme příští rok stavět v Hostětíně. (Podrobnější informaci jsou obsaženy v publikaci "Pasivní domy - rakouské zkušenosti a české začátky, Veronica, červen 2004).
Betonové věže
Jiným, zatím málo známým použitím betonu je konstrukce vysokých věží větrných turbín.
Dnešní „standard" jsou věže ocelové, válcové či mírně kónické. Jejich nevýhody jsou dvě: jednak je není snadné dopravit na některé lokality (hlavně při délkách nad 80 m), např. vzhledem k poloměru zatáček, a jednak kmitají na poměrně vysokých frekvencích, srovnatelných s tempem otáčení propelerů.
Velcí výrobci proto už mají v nabídce věže betonové. Ty se skládají na místě z prefabrikovaných dílů opatřených otvory. Po sestavení věže se do otvorů umístí lana, napnou a zalijí betonem. Je to technologie obdobná konstrukci některých mostů.
Betonové věže mají vlastních kmity mnohem pomalejší, než jsou rázy působené lopatkami turbíny. Zejména pro výšky nad sto metrů (dnes jsou běžné např. výšky 115 m) je to velmi výhodné. Je též možné a vhodné je stavět s většími průměry, takže se do jejich paty snadno vleze např. transformátor.
U velkých věží jde ovšem o velké objemy a hmotnosti betonu. Je proto vhodné vyrábět díly nepříliš daleko od místa stavby, nevozit je přes celou Evropu. Pro uplatnění ve střední Evropě (Rakousku, Maďarsku, brzo snad i na Slovensku a u nás) by mohlo být zajímavé je vyrábět přímo zde.
Životnost věží se udává konzervativně na dvacet let, po skončení životnosti se předpokládá jejich rozdrcení a použití materiálu při stavbě silnic.
(Pro úplnost zmiňme ještě jeden druh věží, zatím futuristický: s výškou jednoho kilometru a s patou průměru ke dvěma stům metrů. Jde o projekt solárních termických elektráren využívajících vztlaku horkého vzduchu, první taková elektrárna by se měla stavět snad už v tomto desetiletí v Austrálii. U nich jde o stovky tisíc krychlových metrů betonu...)
Yvonna Gaillyová, Jan Hollan, červenec 2004