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 až k 80 °C! To je zcela neslučitelné s normovou venkovní okrajovou podmínkou, tzn. teplotou venkovního vzduchu, podle které se řídí výkon domovního vytápění nebo chlazení.

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 na Kanárských ostrovech

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.

Tenerife:

Na jihu španělského ostrova Tenerife leží lázeňský areál Flamingo (Plameňák) o souřadnicích +28,079N severní šířky a –16,735E východní délky, který porovnáme s Číhoští v intenzitě oslunění. Přitom se zaměříme na intenzitu oslunění obou míst v době obou slunovratů (letním a zimním) a rovnodenností (jarní a podzimní) za jasného počasí. Zároveň budeme diskutovat vliv slunečního záření na architekturu u nás a na tomto španělském ostrově.

Letní přehřívání budov aneb Praha versus Arrecife

Lanzarote je subtropický ostrov, pro který je typická místní architektura, která vsadila na bílou barvu fasád i střech domů. Nejde o rázovitost, nýbrž o inteligentní řešení…

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.

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).

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.

Téma: Letní přehřívání budov

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.

Američtí vědci vyvinuli nátěr jako účinný nástroj pasivního chlazení budov i celých měst

O tom, že bílá barva na fasádě či střechách budov „chladí“, jsme psali už mnohokrát. Jde o nepopiratelný fakt, potvrzený mnoha výzkumy i praxí. Další důkaz byl zveřejněn nedávno:…

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.

Izolace na letní přehřívání domů nestačí. Pomůže vydatné větrání, barvy a stínění

O tom, jestli se bude v létě interiér přehřívat a jak, rozhoduje intenzita oslunění domu, z ní odvozené povrchové teploty střešních, fasádních a okenních ploch plus přímé sluneční…

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: Skutečná osluněnost obou lokalit významně závisí i na oblačnosti. Je pravděpodobné, že množství hodin a dní se zataženou oblohou může v ČR významně převyšovat množství zatažených hodin a dní na ostrově Tenerife.

Poznámka 3: 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