Ochrona cieplna budynku

Ochrona cieplna budynków polega między innymi na odpowiednim zaizolowaniu przegród zewnętrznych budynków. Właściwe zaizolowanie przegród zewnętrznych ma na celu umożliwienie ogrzania budynku przy racjonalnych kosztach eksploatacyjnych oraz uniknięcie kondensacji pary wodnej na wewnętrznej powierzchni przegród budowlanych.

Na rynku dostępnych jest wiele materiałów izolacyjnych, różnią się one współczynnikiem przewodności cieplnej, współczynnikiem przepuszczalności pary wodnej, wytrzymałością oraz ceną. W każdym przypadku należy świadomie wybrać rodzaj materiału izolacyjnego oraz jego grubość. Gęstość objętościowa materiałów izolacyjnych wynosi od 12 kg/m3 do około 200 kg/m3. Znaczna część objętości stanowią pory lub szczeliny wypełnione powietrzem. Najczęściej stosowanymi materiałami izolacyjnymi są styropian oraz wełna mineralna.

Styropian EPS (polistyren ekspandowany) otrzymywany jest w procesie spieniania granulek polistyrenu (spienianie przez podgrzanie granulek zazwyczaj parą wodną). Składa się z zamkniętych komórek o obłych kształtach (powstałych z granulek), wewnątrz których znajduje się pianka polistyrenowa. Komórki są ze sobą połączone i występują między nimi niewielkie pustki powietrzne (ich ilość i wielkość zależy od gęstości materiału), co uwidacznia się na przełomie styropianu.
Stosowany jest najczęściej w formie białych płyt. Występują jednak również płyty z domieszkami obniżającymi jego palność lub np. grafitu, który również obniża współczynnik przewodzenia ciepła (λD) płyty białe w ciemne kropki produkowane wyłącznie przez firmę Termo Organika lub płyty grafitowe. Grafitowe płyty posiadają najlepsze parametry izolacyjności wśród wszystkich styropianów dostępnych na rynku. Ich deklarowany współczynnik przewodzenia ciepła, znajduje się pomiędzy 0,031, a 0,033 W/mK. Producenci oferują różne rodzaje płyt w zależności od miejsca stosowania np. do izolacji ścian zewnętrznych stosowane są płyty o niskiej wytrzymałości i twardości a do izolacji podłóg o dużej wytrzymałości i twardości. Styropian o obniżonej absorpcji wilgoci może być również stosowany w miejscach gdzie występuje wilgoć.

Wełna mineralna (skalna i szklana) to materiał izolacyjny pochodzenia mineralnego, stosowana jest w zarówno w formie płyt jak i mat. Wełna szklana powstaje w wyniku topienia szkła w temperaturze około 1000°C, natomiast wełna skalna produkowana jest ze skał bazaltowych. Wełna mineralna przez duży ciężar własny, w stosunku do innych materiałów izolacyjnych, jest trudniejsza i droższa w montażu.
Płyty z wełny mineralnej różnią się izolacyjnością termiczną, ściśliwością oraz wytrzymałością. Miękkie maty stosowane są np. jako izolacja w ścianach trójwarstwowych, ponieważ warstwa izolacji jest nieobciążona. Maty o małej ściśliwości stosowane są do izolowania stropów i podłóg na gruncie.

Poliuretan (PUR) jest to materiał izolacyjny, który występuje zarówno w formie płyt, pianki natryskowej jak i wylewanej. Stosowany jest m.in. do izolacji rurociągów, ścian zewnętrznych i dachów.

Niektóre materiały izolacyjne tj. styropian, wełna mineralna czy celuloza dostępne są w postaci granulek. Umożliwia to ich wdmuchiwanie lub wsypywanie w zamknięte przestrzenie wewnątrz przegród budowlanych.

W Rozporządzeniu Ministra Infrastruktury w sprawie warunków technicznych, jakim odpowiadają budynki i ich usytuowanie podane są maksymalne wartości współczynnika przenikania ciepła U poszczególnych przegród budowlanych dla danego rodzaju budynku. W tabeli poniżej przedstawiono niektóre wymagania odnośnie współczynnika przenikania ciepła U.

Lp Rodzaj przegrody i temperatura w pomieszczeniu Współczynnik przenikania ciepła
UC(max) [W/(m2K)]
od 1 stycznia 2014 r. od 1 stycznia 2017 r. od 1 stycznia 2021*) r.
1 Ściany zewnętrzne:
a) przy ti> 16oC 0,25 0,23 0,20
b) przy 8oC tioC 0,45 0,45 0,45
c) przy tioC 0,90 0,90 0,90
2 Ściany wewnętrzne:
a) przy ∆ti> 8oC oraz oddzielające pomieszczenia ogrzewane od klatek schodowych i korytarzy 1,00 1,00 1,00
b) przy ∆tioC bez wymagań bez wymagań bez wymagań
c) oddzielające pomieszczenia ogrzewane od nieogrzewanych 0,30 0,30 0,30
3 Ściany przyległe do szczelin dylatacyjnych o szerokości:
a) do 5 cm, trwale zamkniętych i wypełnionych izolacją cieplną na głębokości co najmniej 20 cm 1,00 1,00 1,00
b) powyżej 5 cm, niezależnie od przyjętego sposobu zamknięcia i zaizolowania szczeliny 0,70 0,70 0,70
4 Ściany nieogrzewanych kondygnacji podziemnych bez wymagań bez wymagań bez wymagań
5 Dachy, stropodachy i stropy pod nieogrzewanymi poddaszami lub nad przejazdami:
a) przy ti> 16oC 0,20 0,18 0,15
b) przy 8oC tioC 0,30 0,30 0,30
c) przy tioC 0,70 0,70 0,70
6 Podłogi na gruncie:
a) przy ti> 16oC 0,30 0,30 0,30
b) przy 8oC tioC 1,20 1,20 1,20
c) przy tioC 1,50 1,50 1,50
7 Stropy nad pomieszczeniami nieogrzewanymi i zamkniętymi przestrzeniami podpodłogowymi:
a) przy ti> 16oC 0,25 0,25 0,25
b) przy 8oC tioC 0,30 0,30 0,30
c) przy tioC 1,00 1,00 1,00
8 Stropy nad ogrzewanymi pomieszczeniami podziemnymi i stropy międzykondygnacyjne:
a) przy ∆ti> 8oC 1,00 1,00 1,00
b) przy ∆tioC bez wymagań bez wymagań bez wymagań
c) oddzielające pomieszczenia ogrzewane od nieogrzewanych 0,25 0,25 0,25

*) Od 1 stycznia 2019 r. - w przypadku budynków zajmowanych przez władze publiczne oraz będących ich własnością.

Współczynnik przenikania ciepła U a koszty ogrzewania
Jeżeli budynek ma dobrze zaizolowane wszystkie przegrody zewnętrzne to współczynniki przenikania ciepła tych przegród U są relatywnie małe. Powoduje to obniżenie strat energii oraz kosztów ogrzewania. Jednokrotna inwestycja w dobrą izolację ciepła pozwala zaoszczędzić na kosztach ogrzewania w czasie każdej zimy przez cały okres eksploatacji budynku.

Mostki Cieplne

Mostki ciepła występują w miejscach, w których występuje zwiększenie przepływu ciepła, a więc straty są większe niż przez daną przegrodę zewnętrzną dobrze zaizolowaną.

Intensyfikacja przepływu ciepła może następować na skutek zmiany wymiarów geometrycznych przegrody lub zastosowania materiałów o różnej przewodności cieplnej w pewnej części przegrody. Występowania mostków cieplnych tych rodzajów nie sposób uniknąć. Przecież w każdym budynku mieszkalnym muszą być okna. Występują też połączenia ścian, stropów, ale błędnych rozwiązań detali konstrukcyjnych należy koniecznie unikać! Na przykład należy zachować ciągłość izolacji termicznej przy połączeniu ściany zewnętrznej i dachu lub ściany zewnętrznej i stropu. Oprócz mostków ciepła wynikających z błędów projektowych mogą wystąpić także mostki ciepła, których powodem są błędy wykonawcze.

Występują one w miejscach gdzie „zapomniano” o izolacji termicznej, zastosowano izolację termiczną o zbyt małej grubości lub zaizolowano dany element w nieprawidłowy sposób. Im budynek ma bardziej skomplikowaną bryłę tym występuje w nim więcej mostków termicznych np. wszelkiego rodzaju załamania, naroża itd. W budynkach o prostej i zwartej bryle jest znacznie mniej miejsc narażonych na powstanie mostków termicznych.

Występowanie mostków ciepła powoduje zwiększenie zużycia ciepłą na ogrzewanie budynku a tym samym zwiększenie kosztów eksploatacyjnych. W miejscach, w których wewnętrzna powierzchnia przegrody ma niższą temperaturę niż pozostała część tej przegrody i nie wyższą niż temperatura punktu rosy, może wykraplać się para wodna, mogą występować plamy, rozwijać się grzyby pleśniowe.

Jest oczywiste, że w budynkach energooszczędnych należy stosować rozwiązania konstrukcyjne zmniejszające lub eliminujące mostki ciepła.

Mostki ciepła występują najczęściej:

  • na połączeniu przegród zewnętrznych np. ściany zewnętrznej i dachu lub ściany zewnętrznej i stropu,
  • w narożach budynku, bowiem na powierzchnię wewnętrzną przypada zwiększona powierzchnia zewnętrzna, która odprowadza ciepło,
  • na połączeniu okien i drzwi ze ścianą, ze względu na różny kształt elementów trudno jest tak dobrze zaizolować to połączenie jak resztę ściany,
  • w nadprożach nad oknami i drzwiami, występują w nich elementy żelbetowe lub stalowe, dlatego wymagają większego izolowania niż reszta ściany,
  • na połączeniu płyt balkonowych ze stropem żelbetowym, często przerwana jest w tym miejscu izolacja.

Coraz częściej do sprawdzenia poprawności wykonania izolacji przegród zewnętrznych stosuje się zdjęcia termowizyjne (termogramy). Wykonywane są one kamerą termowizyjną i umożliwiają wykrycie miejsc, w których następuje intensywniejszy przepływ ciepła, czyli wykrywane są słabe punkty w izolacji termicznej budynku np. miejsca, w których nie ma zachowanej ciągłości izolacji lub grubość izolacji termicznej jest niewystarczająca.

Szczelność budynku

W budynkach energooszczędnych niezwykle istotne jest racjonalne ograniczenie ilości przepływającego powietrza tak, aby doprowadzić tylko jego wymaganą ze względów fizjologicznych i higienicznych ilość, równocześnie ograniczając ilość ciepła niezbędnego do podgrzania do wymaganej temperatury. Nie da się tego osiągnąć bez zastosowania wentylacji mechanicznej oraz zachowania odpowiedniej szczelności budynku. Dodatkową zaletą jest uniezależnienie od warunków zewnętrznych. Wentylacja mechaniczna umożliwia przepływ powietrza wentylacyjnego w pożądany sposób i pożądanej ilości, a także, przy odpowiednim zaprojektowaniu, pozwala na odzyskiwanie ciepła z powietrza usuwanego z pomieszczeń.

Świeże powietrze doprowadzane jest do pomieszczeń poprzez nawiewniki lub kratki nawiewne o regulowanym przepływie. Powietrze usuwane jest przez kratki wyciągowe. Przepływ powietrza przez nieszczelności okien i drzwi powinien być ograniczony do minimum.

W celu zapewnienia szczelności budynku należy odpowiednio zaprojektować elementy konstrukcyjne narażone na nieszczelności. Konieczne jest również ich wykonanie zgodnie z projektem.

Miejsca narażone na nieszczelności:

  • połączenia ścian zewnętrznych z oknami i drzwiami,
  • połączenia ścian zewnętrznych ze stropami i dachem,
  • niedokładnie wykonane połączenia elementów ceramicznych lub betonowych w ścianach osłonowych,
  • przejścia instalacji (eklektycznych, telefonicznych itd.) przez przegrody zewnętrzne.

Ze względu na mogące wystąpić nieszczelności lekkie ściany osłonowe na całej ich powierzchni pokrywa się materiałami szczelnymi tj. folie lub płyty.

Przed wykonaniem prac wykończeniowych, aby możliwe było wykonanie ewentualnych poprawek należy wykonać próbę szczelności. W wybudowanych budynkach wykonuję się to badanie metodą ciśnieniową. Próba szczelności polega na zmierzeniu ilości powietrza przepływającego przez budynek przy różnicy ciśnienia wewnątrz i na zewnątrz budynku wynoszącej 50 Pascali. Do wytworzenia wymaganej różnicy ciśnienia stosuje się odpowiednio zamontowany w otworze wejściowym (tzn. tam gdzie zamontowane będą drzwi wejściowe) wentylator. Otwory zewnętrzne (okna, inne drzwi) powinny być zamknięte, a otwory wentylacyjne powinny być zaślepione, kominki otwarte powinny być oczyszczone z popiołu, syfony wodne w instalacji kanalizacyjnej powinny być napełnione lub zaślepione, itp.