Dom energooszczędny

Optymalna granica grunbości izolacji termicznej

Podstawowym pytaniem, przed jakim staje inwestor, jest więc określenie optymalnej granicy, kiedy grubość izolacji termicznej przekłada się w sposób racjonalny na koszty eksploatacji. Czy 10 cm warstwy termoizolacyjnej jest wielkością odpowiednią, a może należy zastosować 20 cm? Z jednej strony producenci materiałów termoizolacyjnych dążą do ustalenia jak najwyższego standardu zalecanej grubości (zwiększa to ich sprzedaż), z drugiej większość inwestorów ograniczona jest wysokością posiadanego budżetu. W polskich realiach budowa domu jest zazwyczaj inwestycją wieloletnią. Większość inwestorów zaciąga w tym celu kilkudziesięcioletnie kredyty i dlatego zastosowanie odpowiednich rozwiązań, które zminimalizują koszty eksploatacji przyszłego domu jest bardzo istotne.

Czynniki związane z termoizolacją

Oprócz określenia grubości izolacji, na obniżenie kosztów związanych z utrzymaniem właściwych warunków termiczno-wilgotnościowych w budynku wpływa również wiele innych czynników. Należą do nich m.in. właściwa wentylacja, odpowiednio dobrana stolarka okienna, racjonalne proporcje powierzchni ścian zewnętrznych do kubatury i powierzchni użytkowej budynku itp.Już w trakcie wyboru projektu warto zwrócić uwagę na geometrię budynku. Chęć posiadania oryginalnie wyglądającego domu związana jest często z wyborem projektu o bardziej rozwiniętych powierzchniach ścian zewnętrznych (wykusze, załamania itp.) lub większych przeszkleniach, a więc również większej powierzchni, przez którą może „uciekać” ciepło. Pozostawienie np. otwartej klatki schodowej w domu piętrowym powoduje, że ciepło w sposób nieskrępowany przemieszcza się do góry, co wpływa na ograniczenie komfortu cieplnego pomieszczeń na parterze. Nie wszystkie rozwiązania ograniczające zapotrzebowanie energetyczne budynku są przez nas w pełni akceptowane. Moda na wysokie, otwarte przestrzenie, charakteryzujące się dużą funkcjonalnością, pomimo nieracjonalnego rozkładu temperatur wzdłuż wysokości nie przemija. Powstaje więc pytanie o inne bierne sposoby redukcji kosztów ogrzewania budynków, nie ograniczające swobody aranżacji wnętrz oraz architektury budynku.Wspomniana wcześniej grubość izolacji termicznej powinna wynikać z obliczeń przegród zewnętrznych, z uwzględnieniem występujących w nich mostków cieplnych. Stosowanie mniejszej niż 10 cm grubości styropianu lub wełny mineralnej w większości przypadków przegród jest nieracjonalne, tak jak wątpliwości budzą ściany z ociepleniem grubości 25 cm. Podobnie budowanie ścian jednowarstwowych, gdzie w miejscach glifów, wieńców i nadproży (w przypadku braku dodatkowego ocieplenia) ewidentnie mamy do czynienia z niespełnieniem wymagań dotyczących izolacyjności przegrody wydaje się niewłaściwe.

Termoizolacja budynku na przykładzie człowieka

Sposób racjonalnej termoizolacji budynku przypomina prawidłowe ubieranie się człowieka w zimie. Bezwzględnie należy pamiętać o porządnym nakryciu głowy (izolacji dachu), które w żadnym wypadku nie powinno być szczelne. Jak bardzo jest to ważne niech świadczy fakt, że natura w zasadzie tylko na głowie pozostawiła nam warstwę izolacyjną w postaci włosów. Obłość kształtu twarzy ludów północy jest przykładem racjonalnego kształtowania bryły domu. Sposób warstwowego ubierania się dotyczy również izolacji termicznej budynków. Odprowadzenie nadmiaru pary wodnej oraz prawidłowej wentylacji, np. przez usta, nos lub skórę (specjalna oddychająca bielizna) w przypadku domu jednorodzinnego powinna zapewnić wentylacja, ściany, mikroszczeliny w oknach itp. Analogii jest oczywiście znacznie więcej.Zagadnienia cieplno-wilgotnościowe zależą od wielu czynników i nie zawsze z pozoru właściwe rozwiązania (maksymalizacja grubości warstwy izolacyjnej) przynoszą pożądany efekt. Koronnym przykładem są przypadki szczelnego ocieplenia budynków (efekt termosu) wraz z wymianą okien o niewłaściwych parametrach, w wyniku czego na wewnętrznych powierzchniach ścian, przy niewłaściwych parametrach wentylacji, zaczęła pojawiać się wilgoć i w konsekwencji wystąpiło zagrzybienie. Związane to było ze znacznym wzrostem wilgotności względnej powietrza w pomieszczeniu.

Materiał do budowy domu

Wybierając materiał do budowy domu, należy zdawać sobie sprawę z właściwości poszczególnych produktów i porównywać nie tylko te parametry, które uwypuklają producenci, ale również te, które z racji przeprowadzonych badań laboratoryjnych i stawianych wymagań powinny znajdować się na etykiecie. Warto śledzić wydawnictwa tematyczne, w których prezentowane są różnego rodzaju nowości, np. styropian o 10-krotnie mniejszym oporze dyfuzyjnym (im mniejszy tym lepiej) w stosunku do styropianu tradycyjnego, a więc parametrze paroprzepuszczalności na poziomie muru z ceramiki.

Farba elewacyjna

Warto pamiętać również o tym, że w przypadku farby elewacyjnej, kolor nie jest najważniejszą cechą, bo zastosowanie zbyt „szczelnej” farby może przyczynić się do kumulowania wilgoci w murze, co w przypadku wełny mineralnej użytej do ocieplenia budynku może wywołać drastyczny spadek izolacyjności przegrody.Idealna przegroda zewnętrzna to przegroda ciepła, ale jednocześnie „oddychająca”. Na jakość cieplną przegród budynku wpływają warunki cieplno-wilgotnościowe użytkowania pomieszczeń. Ważny jest również stan przegród wynikający z zachodzących na ich powierzchni zjawisk związanych z przenikaniem ciepła, wilgoci oraz powietrza na skutek wpływu środowiska oraz warunków eksploatacji budynku.

Systemy ociepleniowe

Systemy ociepleniowe występują w różnych konfiguracjach. Różnice dotyczą przede wszystkim rodzaju materiału termoizolacyjnego, rodzaju wyprawy tynkarskiej oraz stosowanych powłok gruntujących oraz farb elewacyjnych. Najlepszym układem z uwagi na paroprzepuszczalność jest układ z wełną mineralną oraz tynkiem mineralnym lub silikatowym. Te dwa rodzaje tynków, jak potwierdzają to liczne badania, najlepiej „oddychają”. Zachodzi jednak pytanie, czy zbyt mała szczelność wyprawy nie będzie miała wpływu na nasiąkliwość? W rzeczywistości tak się dzieje i dlatego wiele firm stosuje farby elewacyjne, a często i specjalne grunty, np. pod tynk, które ograniczają wodochłonność, przy okazji zmniejszając paroprzepuszczalność, co jest zjawiskiem niekorzystnym. Idealnym rozwiązaniem są tzw. farby oddychające, które znacznie zmniejszają nasiąkliwość, a przy okazji pozwalają „oddychać” ścianie (odpowiednik membrany Gore-Tex). Dotychczas najczęściej stosowane rozwiązanie – styropian jako warstwa termoizolacyjna (aspekt ekonomiczny) posiadał znacznie większy opór dyfuzyjny od wełny. Przy dokładnym ułożeniu stanowił niemalże szczelną warstwę. Rozwój technologii spowodował wprowadzenie nowego rodzaju styropianu z wieloma mikrokanalikami, przez które para wodna zgromadzona w murze ma możliwość się przedostawać na zewnątrz. Należy jednak pamiętać, żeby nakładając dużo szczelniejszy tynk np. akrylowy nie „uszczelnić” takiego rozwiązania. Jak widać w wyborze systemu ociepleniowego należy zawrzeć kompromis pomiędzy poszczególnymi, oczekiwanymi przez inwestora parametrami. Nie bez znaczenia jest też wybór producenta materiałów. Znane są przypadki, kiedy teoretycznie szczelniejszy tynk silikonowy lub akrylowy dobrej firmy posiadał parametr paroprzepuszczalności na poziomie tynku mineralnego z obowiązkową farbą elewacyjną konkurencji.Niedostateczna jakość cieplna przegród budowlanych, w tym w szczególności okien, drzwi, lekkich ścian osłonowych oraz ich połączeń z innymi przegrodami, może przyczyniać się do występowania niekorzystnych zjawisk, takich jak:

• nadmierne zapotrzebowanie na energię do ogrzewania lub chłodzenia pomieszczeń,
• niedogrzewanie lub przegrzewanie, co w konsekwencji prowadzi do odczucia dyskomfortu cieplnego,
• powierzchniowa kondensacja pary wodnej na oknach, połączeniach z obudową i w miejscach najsłabszych pod względem izolacyjności cieplnej.

W celu scharakteryzowania właściwości cieplnych okien podaje się wartości:

• współczynnika przenikania ciepła U, w W/m²·K (w normach PN-EN oznaczanego U_w),
• liniowych współczynników przenikania ciepła ψ połączeń okna z obudową, np. ze ścianą w nadprożu lub z podokiennikiem, w W/m·K,
• współczynnika przepuszczalności całkowitego promieniowania słonecznego g w odniesieniu do oszklenia (przeważnie podawanego wraz ze współczynnikiem przenikania ciepła w odniesieniu do środkowej części oszklenia U_g i jego charakterystykami optycznymi),
• temperatury wewnętrznej powierzchni θ_si, w °C, przy określonych wartościach temperatury środowiska zewnętrznego i wewnętrznego lub niezależnie od tych wartości, przy użyciu bezwymiarowej temperatury f_Rsi (określanej w normach PN-EN czynnikiem lub współczynnikiem temperaturowym).

Na izolacyjność cieplną okna i jego połączeń z przegrodami budynku ma wpływ ich szczelność na przenikanie powietrza, która powinna być jak największa, z wyłączeniem miejsc, przez które przewidziano przepływ powietrza do wentylacji pomieszczeń, np. przez nawiewnik w oknie. W przypadku zastosowania nawiewnika, wymagane jest, aby jego jakość cieplna ze względu na podatność na powierzchniową kondensację pary wodnej nie obniżała jakości cieplnej okna.Aktualnie obowiązujące przepisy budowlane sformułowano, biorąc pod uwagę fakt, że typowe okna charakteryzują się gorszą jakością cieplną w porównaniu z nieprzezroczystymi przegrodami budynku (ścian) i w związku z tym są łagodniej traktowane w warunkach technicznych:

• mogą mieć kilkakrotnie gorszy współczynnik przenikania ciepła niż ściany, przy czym w bilansie cieplnym pomieszczenia ich słabsza izolacyjność cieplna jest częściowo rekompensowana tym, że przez oszklenie może docierać do pomieszczenia energia promieniowania słonecznego. Prowadzone prace oraz postęp technologiczny czołowych producentów przeszkleń spowodowały, że różnice pomiędzy współczynnikiem przenikania ciepła przez ściany oraz przez okna nie są już tak duże, jak jeszcze kilka lat temu.
• w nieklimatyzowanych pomieszczeniach przeznaczonych na stały pobyt ludzi, w tzw. warunkach obliczeniowych dopuszcza się możliwość występowania kondensacji pary wodnej na wewnętrznej powierzchni przegród przezroczystych (na powierzchni przegród nieprzezroczystych występowanie tego zjawiska jest niedopuszczalne). Jest to zjawisko bardzo niepożądane, dlatego producenci stolarki zewnętrznej poświęcają temu zagadnieniu szczególnie dużo uwagi.

Podsumowanie

Podsumowując powyższe rozważania, warto zacytować wyniki badań z zakresu strat ciepła przez elementy średniej wielkości domu jednorodzinnego według Reinmutha:

• przez okna do 28%,
• przez grunt do 7%,
• przez ściany zewnętrzne do 20%,
• przez dach do 12%,
• poprzez wentylację do 20%.

Z badań tych wyraźnie widać, że najsłabszymi miejscami, jeśli chodzi o izolacyjność, są okna (w ostatnim czasie uległo to poprawie), ściany zewnętrzne oraz wentylacja (w przypadku dużych obiektów cześć ciepła jest odzyskiwana poprzez specjalne wymienniki).