Fyzikální vlastnosti izolace ze slaměných balíků a jejich úprava pro pasivní domy

    Sláma jako stavební materiál má velmi dlouhou tradici. Ve stěnách ve formě provazců omazaných hlínou nebo jako přídavek do hliněných cihel, na střeše coby krytina. Ve formě balíků se začala používat coby nosný materiál (na nosnosti se podílí omítky) v devatenáctém krátce po zavedení lisů v Nebrasce a jinde v USA. Nezávisle se z balíků stavěly domy, coby východisko z nouze, na Ukrajině a nejspíš i jinde.

   Domy, u nichž tvoří většinu hmoty vnějších zdí balíky slámy, nejsou ale kvůli tomu nijak substandardní, právě naopak. Sláma totiž výborně tepelně izoluje. V dnešní době se balíky většinou vkládají do nosné dřevěné konstrukce, moderním trendem jsou nosné zdi z obřích balíků (s minimem otvorů, až na velkoryse prosklenou jižní stěnu).

   Stlačená sláma s objemovou hmotností nad 70 kg/m3 izoluje téměř stejně jako jiné dobré izolační materiály, obvykle udávaný materiálový koeficient slámy je λ = 0,044 W/(m.K). To je dáno tím, že většinu objemu tvoří vzduch, který je rozdělen na malé komůrky, čímž je znemožněn zářivý tok energie na vzdálenosti přes jeden milimetr, a také je velmi potlačeno proudění vzduchu. Tepelná vodivost vzduchu je malá a ani tepelná vodivost vláken není vysoká, ty navíc tvoří jen malou část objemu. U minerálních izolací je sice vodivost vláken vyšší, objemový podíl ale bývá menší. Lépe izolují materiály s jemnější strukturou, kde je volná dráha pro záření ještě menší; přitom je důležité, aby byl materiál pro záření s vlnovými délkami nad čtyři mikrometry co možná nepropustný (poměrně propustný je polyethylen a polystyren, který se dnes už zlepšuje přidáváním vloček grafitu nebo hliníku, je pak na pohled stříbřitý).

   Proudění vzduchu se v nějaké míře vyskytuje ve všech prodyšných materiálech. Při malých rozdílech teplot a tenkých vrstvách tepelný tok téměř nezvyšuje, v zimě a při tlustých vrstvách to ale už nemusí být pravda. Je to jako u oken: dvě skla dva centimetry od sebe izolují lépe, než kdyby byla jeden centimetr od sebe, ale vzdálit je na dvacet centimetrů už moc nepomůže.

   Základním opatřením, které vliv proudění vzduchu sníží, je opatření izolační vrstvy málo prodyšným povrchem. Ten má zabránit vlivům poryvů větru, i ?zkratu? proudění oblastí, která mu neklade žádný odpor. Např. izolace volně položené na podlaze půdy nemají mít nikdy volný povrch, je na ně nutno položit alespoň nějakou fólii (např. libovolnou starou mírně děravou polyetylénovou, dírky jsou potřebné, aby se pod fólií nemohl držet vlhčí vzduch; jde-li o papír, ten děravý být nemusí) a přitížit ji tak, aby byla pod ní nebyly žádné kapsy tlustší než několik milimetrů.
Pak zbývá už jen tepelná konvekce, samovolné proudění uvnitř samotného prodyšného izolačního materiálu, vyvolané různými hustotami vzduchu na chladné a teplé straně. To se vyskytuje, když je nějaká teplá oblast níže než sousední chladná.

   Kupodivu nejmenší problém nastává, když jde o vodorovnou vrstvu nad teplou místností. Tehdy totiž v homogenní izolační vrstvě může vzniknout stabilní zvrstvení, v němž teplota nahoru klesá. Aby vzduch neproudil, k tomu je potřeba, aby tzv. modifikované Rayleighovo číslo pro takovou situaci bylo menší než 40. S využitím balíků slámy je to snadné docílit, když se použijí dvě vrstvy (tedy tloušťka 80 cm), které se téměř neprodyšně oddělí (opět libovolnou, pro difuzi prostupnou či zprostupněnou fólií). Ve stěnách a v šikmých vrstvách ale taková stabilní situace nastat nemůže, proudění tam probíhá vždy, je-li venku a uvnitř různá teplota. Tomu nelze zabránit a ani to není potřeba. Jde jen o to, aby zvýšení tepelného toku vrstvou, které je tím působeno, bylo zanedbatelné.

   Vliv proudění na tepelný tok se kvantitativně vyjadřuje tzv. Nusseltovým číslem. Je-li rovno jedné, je to případ, kdy se proudění nijak tepelně neprojevuje, tepelný tok se realizuje jen zářením a vedením ve vzduchu a vedením ve vláknech. Je-li rovno dvěma, pak to znamená, že proudění snížilo tepelný odpor izolační vrstvy na polovinu. Jak ukazují americká a dánská měření, a jak také vyplývá z teorie, to je právě případ slaměných balíků v situaci, kdy je venku mráz.

   Nejde-li o to, dosáhnout parametrů stěny, které se považují za potřebné pro pasivní dům, tj. hodnoty U = 0,15 W/m2K nebo menší, není to žádný velký problém. 40 cm slámy bude mít i s konvekcí ?slušnou? hodnotu U menší než 0,25 W/m2K, a při venkovních teplotách nad pět stupňů bude klesat k oné žádoucí hranici 0,12 W/m2K.

   Pokud ale jde o to, aby i tak prodyšný izolační materiál, jako je sláma, izoloval skvěle, srovnatelně s komerčními tepelně izolačními materiály i v nejhorších podmínkách, tj. když je venku zvláště zima, pak je potřeba konvekci účinně potlačit. Samozřejmě, pokud by to nebylo moc drahé a pracné, stojí za to potlačit ji v každé aplikaci.

   K tomu se nabízejí dvě základní možnosti. Zdánlivě nejsnazší je snížit nějak prodyšnost slámy. Bohužel, bylo by potřeba ji snížit desetkrát, a to se ukazuje jako nerealizovatelné.