Dołącz do czytelników
Brak wyników

Budownictwo mieszkaniowe jedno- i wielorodzinne

3 marca 2019

NR 9 (Luty 2019)

Izolacja termiczna w konstrukcjach lekkich

0 181

Kilkaset lat temu budownictwo drewniane odgrywało bardzo ważną rolę na wsi i w miastach. Powszechność drewna w Europie jako głównego budulca wynikała głównie z faktu, że było ono tanim i łatwo dostępnym materiałem. Z upływem lat coraz powszechniejsze stawało się budownictwo murowane, a drewniane nabrało innego znaczenia.

 

Konstrukcje ścian drewnianych wznoszono różnymi metodami. Na całym obszarze Polski domy budowano z drewna sosnowego oraz jodłowego. Z drewna dębowego, z uwagi na jego najlepsze parametry techniczne, powstawały najbardziej narażone na destrukcję i przenoszące największe obciążenia elementy: podwaliny, legary, słupy i sochy oraz wytężone elementy konstrukcji dachowych [1].

W „Poradniku dla rzemieślników wiejskich” można znaleźć następujący podział konstrukcji ścian drewnianych [2]:

  • masywna – np. ściany wieńcowe (zrębowa),
  • szkieletowa – np. ściany słupowo-ryglowe (szachulec, mur pruski),
  • sumikowo-łątkowe.
Fot. 1. Konstrukcja szkieletowa – budynek zabytkowy
źródło: B. Ksit

W XX wieku konstrukcje lekkie szkieletowe rozpoczęły swój powrót na rynek budowlany. W ścianach typu szkieletowego (słupowo-ryglowych) szkielet drewniany przenosi obciążenia. Trzon w takiej konstrukcji tworzą: słupy, zastrzały, podwaliny, oczep i rygle [2]. Elementy drewniane muszą być ze sobą prawidłowo połączone. Dawniej drewniane elementy konstrukcyjne zespalano przy pomocy czopów, zaciosów i kołków drewnianych. Ze względu na prostotę wykonania i szerokie możliwości stosowania bardzo popularne w konstrukcjach drewnianych są łączniki trzpieniowe, do których zaliczamy: gwoździe, wkręty, śruby, sworznie i zszywki [3]. Obecnie konstrukcje drewniane łączone są z wykorzystaniem profilowanych elementów metalowych w złączu, czyli np. pierścieni, płytki kolczastej. W zależności od regionu Polski spotkać można było różne rozwiązania dotyczące wypełnienia ścian. W Polsce Zachodniej i Północnej dominowało wypełnianie konstrukcji masą słomiano-glinianą – takie konstrukcje noszą nazwę szachulca. Innym rozwiązaniem, nowocześniejszym, było wypełnianie przestrzeni konstrukcji drewnianych cegłą ceramiczną paloną lub suszoną – takie konstrukcje noszą nazwę muru pruskiego. Kolejnym przykładem konstrukcji szkieletowej są konstrukcje sumikowo-łątkowe. Charakteryzują się krótkimi belkami zwanymi sumikami, które są rozkładane horyzontalnie, a ich końce zbiegają się w odpowiednio wyrzeźbionych słupach zwanych łątkami. Dzięki takiej technologii można było budować zdecydowanie dłuższe ściany [1]. Przykład dawnych konstrukcji znajdziemy np. w skansenie w Biskupinie.

Fot. 2. Ściana wewnętrzna 
Źródło: B. Ksit
Fot. 3. Ściana zewnętrzna
Źródło: B. Ksit

II wojna światowa spowodowała, że w Polsce nastąpiła zupełna recesja w budownictwie drewnianym. Budownictwo drewniane przetrwało jedynie na terenach Podhala, ponieważ tam kultywowano wieloletnią tradycję ciesielstwa, przekazywaną z każdym następnym pokoleniem. Niestety, w innych regionach Polski drewno wykorzystywane było jedynie na konstrukcje dachowe [4].

W latach 70. XX wieku zaczęto realizować program resortowy R-105, który był częścią strategii rządowej PR-5. Jego celem było ożywienie i powrót do budownictwa drewnianego. W tamtym okresie wdrożono następujące technologie budowy domów jednorodzinnych: „Ciechanów”, DMT i TM-72 (fabryka Mikołajki) i „Domont” (fabryka w Sępólnie Krajeńskim). W ramach tych systemów powstawały domy drewniane o konstrukcji szkieletowej, oblicowane różnymi materiałami, takimi jak płyty gipsowo-kartonowe, drewnopochodne czy też płyty z trzciny pod tynk [4].

Fot. 4. Mur pruski
źródło: B. Ksit

Systemy budowania domów opartych na szkielecie drewnianym

Mateja wraz ze współpracownikami (1996) dzieli systemy budowania domów opartych na szkielecie drewnianym na trzy grupy:

  • z prefabrykowanych fragmentów przestrzennych,
  • prefabrykacja liniowa,
  • z prefabrykowanych fragmentów płaskich (ściany, stropy, dach).

Z początkiem lat dziewięćdziesiątych XX wieku w Polsce budownictwo szkieletowe nabrało całkiem nowego znaczenia. Firmy specjalizujące się w tym systemie dążą cały czas do maksymalnego skrócenia czasu ich wykonania tak, aby budować więcej i szybciej. Pojawia się zatem termin prefabrykacji drewnianej – „systemowe budownictwo drewniane”.

W zależności od stopnia sprefabrykowania elementów rozróżnia się trzy rodzaje lekkich budynków szkieletowych z drewna:

  • system żebrowy, tzw. budownictwo kanadyjskie – są to lekkie budynki szkieletowe z drewna, wykonywane na placu budowy z poszczególnych liniowych elementów składowych,
  • system płytowy, tzw. budownictwo szwedzkie lub fińskie – budynki są montowane na placu budowy z prefabrykatów płytowych,
  • budynki montowane z przestrzennych modułów wielkowymiarowych, których konstrukcja wykonana jest ze sztywnych pionowych i poziomych ram drewnianych, połączonych u producenta w jedną całość.

Powszechnie stosowane są różne określenia dotyczące budynków w szkielecie drewnianym:

  • system kanadyjski,
  • system amerykański,
  • system skandynawski,
  • system szwedzki,
  • system niemiecki.

Wszystkie te systemy opierają się na szkieletowej konstrukcji drewnianej. Jednak w każdym z nich konstrukcja szkieletu, a także układ warstw ściany zewnętrznej wykonywane są w nieco inny sposób.

Systemy amerykański i kanadyjski są bardzo zbliżone do siebie. Jedyna różnica między nimi polega na tym, że system kanadyjski wymiarowany jest w jednostkach metrycznych (centymetrach), a system amerykański w jednostkach imperialnych (calach).

Rys. 1. Współczynnik przenikania ciepła
dla ściany szkieletowej z zastosowaniem różnych materiałów termoizolacyjnych
Źródło: B. Kowalczyk

W systemach tych konstrukcja ściany, stropów i dachów oparta jest na elementach o grubości 38 mm (1 i 2 cala). Domy kanadyjskie montuje się w większości na placu budowy lub przywożone są jak domy prefabrykowane – modułowe.

W systemie skandynawskim (zwanym również szwedzkim) konstrukcję ścian stanowią słupy nośne o grubości 45 mm i złożonej konstrukcji (zwykle o szerokości większej niż 23 cm). Ściany wypełniane są warstwą wełny mineralnej lub izolacją na bazie celulozy. System ten charakteryzuje się ograniczoną liczbą słupków w ścianie zewnętrznej, stąd nie stosuje się nadproży nad poszczególnymi słupami, a deskę pełniącą funkcję nadproży mocuje się pod oczepem na całym obwodzie budynku.

Rys. 2. Budynek o konstrukcji szkieletowej-analiza z programu soldis
źródło: B. Ksit

Konstrukcja domu w systemie niemieckim jest konstrukcją ciężką w stosunku do systemów kanadyjskiego czy skandynawskiego. W systemie niemieckim konstrukcja ściany, stropów i dachów oparta jest na elementach o grubości 60 mm. Na konstrukcję ściany stosuje się elementy z drewna litego o szerokości 160 mm. Konstrukcja ściany zewnętrznej wypełniona jest materiałem izolacyjnym.

Materiały stosowane w budownictwie szkieletowym do izolacji cieplnej

Autorzy opracowań budownictwa szkieletowego opisują wiele materiałów do izolacji cieplnej, które znalazły swoje zastosowanie w energooszczędnym budownictwie szkieletowym.

Najpopularniejszymi materiałami stosowanymi w budownictwie szkieletowym są:

  • wełna mineralna szklana – A,
  • wełna mineralna skalna – B,
  • wełna drzewna – C,
  • płyty pilśniowe porowate – D,
  • wyroby na bazie konopi – E,
  • włókna celulozowe – F,
  • perlit ekspandowany – G,
  • szkło piankowe – H,
  • kompozyt wapienno-konopny – I,
  • izolacja Isowood – J,
  • polistyren – K,
  • pianka poliuretanowa – L.

Wełnę mineralną szklaną otrzymuje się z piasku kwarcowego i stłuczki szklanej w wysokiej temperaturze, rzędu 1000ºC, wskutek czego taki wyrób ulega rozwłóknieniu. Wełnę szklaną produkuje się w postaci mat i płyt o równoległym przebiegu włókien.

Wełna mineralna skalna jest wyrobem naturalnym i nieorganicznym. Produkuje się ją ze skał: bazaltowych, kruszywa wapiennego, dolomitu, gabro, margli, andezytu i żużli wielkopiecowych. Na wymienione powyżej minerały działa się bardzo wysoką temperaturą, rzędu 1400ºC....

Pozostałe 70% treści dostępne jest tylko dla Prenumeratorów.

Co zyskasz, kupując prenumeratę?
  • 6 wydań magazynu "Forum Nowoczesnego Budownictwa"
  • Dostęp do wszystkich archiwalnych artykułów w wersji online
  • ...i wiele więcej!
Sprawdź

Przypisy