Zelené střechy na hotelovém komplexu v ulici Fernanda Lopeze Arvelo, Costa Adeje, Tenerife. Foto: Jiří Hejhálek

Letní horka v ČR překračují i subtropické teploty. Proč?

Hlavní příčinou letních veder je horké sluneční záření a přirozený skleníkový efekt, realizovaný hlavně vlhkostí atmosféry, která brání sálání od sluncem rozpálené země do vesmíru. V podmínkách ČR a mírného klimatického pásma přesahuje letní oslunění budov výrazně osluněnost budov v tropickém či subtropickém pásmu.

Sluncem rozpálený venkovní povrch budov vyvolává zvýšení povrchové teploty vysoko nad teplotu okolního vzduchu, u tmavé střechy či fasády i přes 80 °C! To je zcela neslučitelné s normovou venkovní okrajovou podmínkou, tzn. teplotou venkovního vzduchu, podle které se řídí výkon domovního vytápění nebo chlazení.

Bílé stavby, jako tento hotel, jsou na ostrově Tenerife i na dalších kanárských ostrovech výrazně dominantní. Bílá je nejen symbolem čistoty, ale i účinným řešením pro udržení vnitřní teplotní stability budov. Bílá barva nesálá teplo, ani ho neabsorbuje, je teplotně nejstabilnější. Foto: Helena Hejhálková

Zajímavé výpočty

1. Intenzita a úhel dopadu slunečního záření, které dopadá na vodorovnou rovinu, střechu nebo fasádu
2. Celodenní sluneční energie dopadající na sklonitou plochu

V ČR tepleji než na ostrově Tenerife

V dalším textu si ukážeme, že lokalita na 50. stupni severní šířky (v ČR) má dostatečný, ne-li větší potenciál k výskytu horkých a parných letních dní než subtropická lokalita pod 30. rovnoběžkou (ostrov Tenerife, Španělsko). Vyplývá to z údajů celodenního oslunění na vodorovnou a čtyři svislé plochy (orientované k severu, východu, jihu a západu) pro následující lokality:

Číhošť:

Na severovýchodním okraji obce Číhošť je geografický střed území České republiky o souřadnicích 49,7438N stupňů severní šířky a 15,3387E stupňů východní délky tak, jak ho (podle Wikipedie) určil geodet Ladislav Fofonka na základě modelu z více než 3000 trojúhelníků jako těžiště plochy ohraničené státními hranicemi ČR. Nad tímto bodem byl později vztyčen kamenný pomník s deskou, na níž je znázorněna mapa ČR s vyznačením tohoto bodu. Návštěvník tu najde i kruhový dřevěný altán s informační tabulí a popisem výpočtu geografického středu. Tento střed budeme níže označovat názvem Číhošť.

Geografický střed České republiky se nachází v Číhošti. Foto: Richard Semik, Shutterstock
Tenerife:

Na jihu španělského ostrova Tenerife (Kanárské ostrovy, Španělsko) leží lázeňský areál Flamingo (Plameňák) o souřadnicích +28,079N severní šířky a –16,735E východní délky, v němž autor tohoto článku spoluvlastní jedno z obydlí, které je jeho přechodným místem pobytu.

V následujícím textu porovnáme intenzity denní osluněnosti pro obě uvedené lokality (Číhošť a Flamingo) při jasném počasí v době obou slunovratů (letním a zimním) a rovnodenností (jarní a podzimní). Zároveň budeme diskutovat vliv slunečního záření na architekturu u nás a na tomto španělském ostrově.

Zvolený přístup a jeho limity

a) Energetickou intenzitu přímého dopadajícího slunečního záření v pozemských podmínkách volíme shodnou pro obě zvolené lokality, konkrétně 1000 W/m2.

b) Do výpočtů nezahrnujeme rozptýlenou, a tudíž všesměrovou složku slunečního záření, která může být v jižních oblastech odlišná od reality v ČR; dominantní vliv přímého oslunění na celkový zářivý impakt stavebních uvedených ploch v následujících tabulkách to významně neovlivní. Čísla v tabulkách Tab. 1A až Tab. 4B níže byla stanovena s pomocí programu [1].

Výsledky

V tabulkách Tab. 1A až Tab. 4B jsou uvedeny hodnoty pro obě porovnávané lokality (Flamingo a Číhošť) a daný den. Červeně je obarvena vyšší z obou hodnot.

Tab. 1A: Celodenní oslunění přímým slunečním zářením na danou plochu v kWh/m2, která v lokalitě Flamingo v den letního slunovratu a za jasného počasí dopadne na 1 m2 plochy o jmenované orientaci.
Tab. 1B: Celodenní oslunění přímým slunečním zářením na danou plochu v kWh/m2, která v lokalitě Číhošť v den letního slunovratu a za jasného počasí dopadne na 1 m2 plochy o jmenované orientaci.
Tab. 2A: Celodenní oslunění přímým slunečním zářením na danou plochu v kWh/m2, která v lokalitě Flamingo v den podzimní rovnodennosti a za jasného počasí dopadne na 1 m2 plochy o jmenované orientaci.
Tab. 2B: Celodenní oslunění přímým slunečním zářením na danou plochu v kWh/m2, která v lokalitě Číhošť v den podzimní rovnodennosti a za jasného počasí dopadne na 1 m2 plochy o jmenované orientaci.
Tab. 3A: Celodenní oslunění přímým slunečním zářením na danou plochu v kWh/m2, která v lokalitě Flamingo v den zimního slunovratu a za jasného počasí dopadne na 1 m2 plochy o jmenované orientaci.
Tab. 3B: Celodenní oslunění přímým slunečním zářením na danou plochu v kWh/m2, která v lokalitě Číhošť a v den zimního slunovratu a za jasného počasí dopadne na 1 m2 plochy o jmenované orientaci.
Tab. 4A: Celodenní oslunění přímým slunečním zářením na danou plochu v kWh/m2, která v lokalitě Flamingo v den jarní rovnodennosti a za jasného počasí dopadne na 1 m2 plochy o jmenované orientaci.
Tab. 4B: Celodenní oslunění přímým slunečním zářením na danou plocuh v kWh/m2, která v lokalitě Číhošť v den jarní rovnodennosti a za jasného počasí dopadne na 1 m2 plochy o jmenované orientaci.

Vztažný sluneční dům

Každý dům, ať už kdekoli na Zemi, je během dne osluňován s různou energetickou intenzitou shora a ze všech stran. Míra celodenního oslunění domu závisí na

  • a) umístění domu na zeměkouli,
  • b) celodenním počasí v daném místě,
  • c) tvaru, orientaci a velikosti domu.

Představme si nyní dům ve tvaru krychle o venkovní délce hran 1 m a celkové venkovní ploše 5 m2. Podstavu domu, která sousedí se zemí, neuvažujeme. Postavme tyto domy dva a každý zvlášť umístěme do lokalit Flamingo a Číhošť, vždy ale s orientací stěn ke světovým stranám (sever-východ-jih-západ).

Tab. 5: Celodenní sluneční impakt v kWh na uvedené stavby s plochou střechou v místech Flamingo a Číhošť ve dnech letního a zimního slunovratu, jakož i jarní a podzimní rovnodennosti za jasného počasí.

Vyhodnocení výsledků

Klíčová Tab. 5, která udává celkový sluneční impakt pro oba domy říká, že při umístění tohoto domu do středu České republiky (v obci Číhošť):

  • a) Zaznamená tento dům v létě za jasného počasí až o třetinu větší celodenní sluneční energetický impakt než stejný dům se stejnou orientací na ostrově Tenerife.
  • b) V době rovnodennosti a za jasného počasí zaznamená dům v Číhošti mírně větší celodenní sluneční impakt než stejný dům se stejnou orientací na ostrově Tenerife.
  • c) Pouze v zimě (kolem zimního slunovratu) je celodenní sluneční impakt domu v Čihošti o cca 30 % nižší ve srovnání se stejným domem na ostrově Tenerife.
Detailní pohled na zelené střechy na hotelovém komplexu v ulici Fernanda Lopeze Arvelo, Costa Adeje, Tenerife. Foto: Jiří Hejhálek

Závěr

Stejný a stejně orientovaný dům je kromě zimy vystaven v České republice větší expozici slunečního záření než na subtropickém ostrově Tenerife, v létě dokonce výrazně. To platí za podmínky slunného počasí. Děje se tak i přesto, že Česká republika leží mnohem severněji než subtropický ostrov. Pouze v krátkém období kolem zimního slunovratu je sluneční zářivý impakt (za jasného počasí) na dům v ČR menší než na řečeném ostrově.

Tato skutečnost je pro mnohé stavitele výzvou, aby oficiální teplovzdušnou energetiku budov, diktovanou z Německa, přinejmenším doplnili o „jižanské“ prvky protisluneční a zároveň i tepelné ochrany budov. Shrňme je do dvou bodů:

  • a) Světlé a ideálně až bílé povrchy střechy a stěn, které odrážejí sluneční i tepelné záření, takže se na slunci nepřehřívají, zároveň sálají jen minimum „svého“ tepla do okolí. Tím dochází k teplotní stabilizaci vnitřního prostředí domů v průběhu horkého dne i chladné noci.
  • b) Promyšlené řešení venkovního protislunečního stínění domu. Vedle venkovních okenních stínicích prvků (rolety, screeny, žaluzie) zmiňme také venkovní vegetaci (stromy, keře), které brání vstupu horkého slunečního záření okny do interiéru a zároveň přehřívání fasádních a střešních ploch domu. Sluncem rozpálené povrchy domu totiž zásadně a hlavně citelně mění projektovou okrajovou podmínku, totiž teplotu venkovního vzduchu.

Poznámka 1: V subtropických zeměpisných šířkách, kde leží ostrov Tenerife, jsou polední intenzity slunečního záření mírně vyšší než u nás (na 50. rovnoběžce) nebo ještě severněji. Je tomu tak proto, že čím blíže k zemským pólům se nalézáme, tím silnější vrstvou vzduchu musí sluneční paprsek před dopadem na povrch projít. Tento efekt v článku neuvažujeme.

Poznámka 2: Jiným faktorem, ovlivňujícím venkovní teplotu, je blízkost ČR k polárnímu kruhu ve srovnání s ostrovem Tenerife. Chladné, zejména severní vzdušné proudění, podporované oblačností a chladným deštěm, může u nás významně oslabit letní energetický převis slunečního záření.

Literatura a zdroje:

www.stavebnictvi3000.cz/vypocty/slunecni-zareni-ucinny-podil-sklonite-plochy-den

Autor: RNDr. Jiří Hejhálek
Foto: Viz popisky