Tepelně-vlhkostní chování hliněných konstrukcí

Abstract

Tato diplomová práce se zabývá tepelným a vlhkostním chováním hliněných konstrukcí v kontextu udržitelného a nízkoenergetického stavebnictví. S rostoucím zájmem o ekologické materiály a pasivní stavební techniky nabízejí hliněné materiály – jako je nepálená hlína, dusaná hlína a směsi jílu se slámou – významné environmentální a hygrotermální výhody. Jejich chování v podmínkách střední Evropy však vyžaduje hlubší vědeckou analýzu pro účely návrhu a praktického využití. Pomocí softwaru WUFI bylo modelováno a vyhodnoceno šest skladeb obvodových stěn z hlediska tepelné prostupnosti, rozložení relativní vlhkosti, vývoje obsahu vlhkosti a rizika vzniku plísní. Mezi zkoumanými případy byly jak tradiční, tak modernizované varianty hliněných stěn, a pro srovnání také běžná skladba z pórobetonu. Simulace probíhaly v ročním cyklu s využitím reálných klimatických podmínek specifických pro Českou republiku. Výsledky poukazují na výbornou schopnost nepálené hlíny a směsí se slámou pufrovat vlhkost a regulovat vnitřní mikroklima. Ačkoliv je pro splnění moderních požadavků na součinitel prostupu tepla nezbytné přidání tepelné izolace, některé varianty hliněných stěn – zejména v kombinaci s hliněnými omítkami – vykazují srovnatelný výkon s průmyslovými alternativami. Práce se rovněž věnuje významu difúzně otevřených vrstev, prevenci vzniku plísní a důležitosti vnitřního povrchového chování. Kromě numerických simulací se práce zaměřuje i na konstrukční, požárně-bezpečnostní a akustické vlastnosti hliněných materiálů a jejich environmentální přínosy. Závěry této práce potvrzují vhodnost hliněných konstrukcí pro současnou udržitelnou architekturu a navrhují směr budoucího výzkumu v oblasti statického návrhu, biologické bezpečnosti a prefabrikace přírodních materiálů.

This thesis explores the thermal and moisture performance of earthen wall constructions in the context of sustainable and low-energy building design. With growing interest in ecological materials and passive construction techniques, earthen materials—such as adobe, rammed earth, and straw-clay composites—offer significant environmental and hygrothermal advantages. However, their behavior under Central European climatic conditions requires deeper scientific analysis to inform design decisions and construction practices. Using WUFI software, six wall assemblies were modeled and evaluated based on thermal performance, relative humidity distribution, moisture content evolution, and risk of mold development. The case studies include both traditional and modernized variants of earthen walls, as well as a conventional aerated concrete wall for comparison. The simulations assessed performance across annual climatic cycles and under realistic boundary conditions specific to the Czech Republic. The results highlight the strong moisture-buffering capabilities of unbaked clay and straw-based composites, as well as their ability to regulate indoor humidity and temperature variations. While thermal insulation is essential for meeting modern U-value requirements, certain earthen configurations—especially when combined with internal and external clay plasters—demonstrate comparable performance to industrial alternatives. The study also discusses the role of diffusion-open layers, mold prevention thresholds, and the significance of internal surface behavior. Beyond simulation, the thesis evaluates the construction, fire safety, acoustic performance, and environmental benefits of earthen materials. The findings support the viability of earthen structures for contemporary sustainable architecture and identify opportunities for further research in structural modeling, microbiological safety, and material prefabrication.