Dołącz do czytelników
Brak wyników

Budownictwo mieszkaniowe jedno- i wielorodzinne , Otwarty dostęp

18 lipca 2018

NR 4 (Kwiecień 2018)

Materiały izolacyjne i energooszczędne
Technologie budowy ścian – cz. I

0 62

W poprzednim numerze omówiono tematykę mostków cieplnych. Przedstawione w artykule przykłady pokazały, że projektowanie miejsc narażonych na ich występowanie jest często kompromisem pomiędzy zagadnieniami cieplno-wilgotnościowymi a innymi wymaganiami – konstrukcyjnymi, wykonawczymi, pożarowymi, ekonomicznymi itp. Podobny problem dotyczy zewnętrznych przegród budowlanych w ogóle.
 

Jak się bowiem okazuje, nie zawsze stosowanie materiału lub technologii o jak najlepszej izolacyjności cieplnej jest najkorzystniejszym rozwiązaniem. Nie zawsze jest ono możliwe ze względu na ograniczenia poszczególnych technologii, nie zawsze jest opłacalne, ale też nie zawsze jest rozwiązaniem najbardziej ekologicznym – biorąc pod uwagę cały cykl życia budynku. Dobór optymalnych rozwiązań materiałowych jest zagadnieniem złożonym. 

Jedną z podstawowych funkcji zewnętrznej powłoki budynku jest ochrona wnętrza budynku przed niekorzystnymi warunkami atmosferycznymi, tak aby umożliwić zapewnienie komfortu cieplnego użytkownikom bądź mieszkańcom budynku. W tym celu konieczne jest zapewnienie odpowiedniej temperatury powietrza we wnętrzu, przy jednoczesnym dążeniu do maksymalnego obniżenia kosztów ogrzewania. Aby to osiągnąć, należy minimalizować straty ciepła, wśród których znaczną część stanowią straty przez przenikanie przez przegrody zewnętrzne. Z tego punktu widzenia najistotniejszym parametrem charakteryzującym ściany zewnętrzne jest izolacyjność cieplna.

Izolacyjność cieplna

Wielkością używaną do jej określania jest współczynnik przenikania ciepła przegrody U[W/(m2 × K)]. Oblicza się go, biorąc pod uwagę przewodność cieplną poszczególnych materiałów, z których przegroda jest zbudowana, grubość ich warstw oraz opory przejmowania ciepła zewnętrznej i wewnętrznej powierzchni przegrody. Współczynnik przenikania ciepła jest obliczany jako odwrotność oporu cieplnego:

\(U =  1/R\)

gdzie:
\(U\) – współczynnik przenikania ciepła przegrody,
\(R\) – całkowity opór cieplny przegrody.

Opór cieplny dla przegród jednorodnych oblicza się przy wykorzystaniu wzoru:

\(R= ∑ di/λi + Rsi+ Rse\)

gdzie:
\(di\) – grubość warstwy,
\(λi \) – współczynnik przewodzenia ciepła materiału,
\(Rsi \) – opór przejmowania ciepła na wewnętrznej powierzchni przegrody,
\(Rse\) – opór przejmowania ciepła na zewnętrznej powierzchni przegrody.

W praktyce, szczególnie w przypadku ścian o budowie masywnej (murowanych), o współczynniku przenikania ciepła przegrody w największym stopniu decyduje materiał zastosowany w warstwie izolacyjnej. Z kolei warstwy konstrukcyjne zyskują nieco bardziej istotny wpływa na izolacyjność cieplną ściany, jeżeli do ich budowy stosowane są niektóre spośród lekkich materiałów konstrukcyjnych, takie jak bloczki z betonu komórkowego (np. Ytong, niektóre systemy osiągają współczynnik przewodzenia ciepła λ rzędu 0,09W/(m × K), umożliwiając budowę ścian bez dodatkowej warstwy izolacji). Konstrukcja istotnie wpływa także na izolacyjność cieplną w przypadku ścian o konstrukcji szkieletowej – są one przegrodami niejednorodnymi i w ich przypadku duże znaczenie ma udział elementów konstrukcyjnych w powierzchni przegrody.

Skraplanie się pary wodnej wewnątrz przegrody

Izolacyjność cieplna wiąże się ściśle z drugim ważnym zagadnieniem cieplno-wilgotnościowym, jakim jest skraplanie się pary wodnej wewnątrz przegrody. Jest to zjawisko niebezpieczne, gdyż jej nagromadzenie może prowadzić do rozwoju pleśni i grzybów. Ryzyko skraplania się pary wodnej zależy od miejsca wystąpienia punktu rosy, czyli temperatury, w której para wodna zawarta w powietrzu osiąga stan nasycenia (wilgotność względną równą 100%). Poniżej temperatury punktu rosy para wodna staje się przesycona i skrapla się. Istotny jest zatem rozkład temperatur w przekroju przegrody. Jeżeli punkt rosy wystąpi wewnątrz przegrody, to zawarta w powietrzu wewnątrz pomieszczenia para wodna skropli się w przegrodzie. Aby temu zapobiec, należy dążyć do eliminacji możliwości wystąpienia punktu rosy wewnątrz przegrody, co osiąga się m.in. dzięki dobrej izolacji cieplnej. Przy zastosowaniu izolacji cieplnej ścian z użyciem większości współcześnie stosowanych materiałów izolacyjnych po stronie zewnętrznej ryzyko to jest ograniczone, gdyż rozkład temperatur jest korzystny – zewnętrzna izolacja cieplna skutecznie chroni warstwę konstrukcyjną przed niską temperaturą i skraplaniem pary wodnej. Wyjątkiem są tu jednak detale, takie jak narożniki, styk ściany ze stropem czy miejsca montażu stolarki okiennej i drzwiowej, które są narażone na występowanie mostków cieplnych, co zostało już omówione w poprzednim artykule. Zdecydowanie większe ryzyko kondensacji pary wodnej w ścianie występuje przy stosowaniu izolacji od wewnątrz, dlatego też do tych celów używa się innego rodzaju materiałów izolacyjnych (np. systemu Multipor z lekkiego betonu komórkowego, który zostanie omówiony w drugiej części artykułu), charakteryzujących się dobrą przepuszczalnością pary wodnej i tym samym zapewniających możliwość odparowania nadmiaru pary wodnej z przegrody. Są to tak zwane ściany dyfuzyjnie otwarte (w odróżnieniu od przegród dyfuzyjnie zamkniętych, nieprzepuszczających pary wodnej).

Inne funkcje zewnętrznych przegród budynku

Izolacyjność cieplna i zagadnienia cieplno-wilgotnościowe są ważnymi, ale nie jedynymi kryteriami, jakie musi spełniać ściana zewnętrzna budynku. Przegrody zewnętrzne budynku pełnią też szereg innych funkcji i dlatego muszą odpowiadać również wymaganiom dotyczącym takich zagadnień jak:

  • zagadnienia konstrukcyjne – w przypadku ścian masywnych (murowanych) mamy na myśli przede wszystkim ich nośność, która zależy od wytrzymałości materiału na ściskanie,
  • odporność pożarowa – jest to bardzo ważna kwestia ograniczająca użycie niektórych materiałów, dotycząca konieczności stosowania na elewacji materiałów niepalnych o odpowiedniej odporności ogniowej, m.in. powyżej 25 m wysokości (§ 216. ust. 8 rozporządzenia Ministra Infrastruktury w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie: „W budynku, na wysokości powyżej 25 m od poziomu terenu, okładzina elewacyjna i jej zamocowanie mechaniczne, a także izolacja cieplna ściany zewnętrznej, powinny być wykonane z materiałów niepalnych”) lub też w przypadku podziału budynku na strefy pożarowe, gdzie mamy do czynienia z wymaganym wysunięciem ścianki ogniowej przed lico elewacji, bądź zastosowania niepalnego...

Artykuł jest dostępny dla zalogowanych użytkowników w ramach Otwartego Dostępu.

Załóż konto lub zaloguj się.
Czeka na Ciebie pakiet inspirujących materiałów pokazowych.
Załóż konto Zaloguj się

Przypisy