Metody ocieplania przegród zewnętrznych

Kolejna Dyrektywa 2004/8/WE Parlamentu Europejskiego i Rady z dnia 11 lutego 2004 r. w sprawie wspierania kogeneracji w oparciu o zapotrzebowanie na ciepło użytkowe na rynku wewnętrznym energii oraz zmieniająca dyrektywę 92/42/EWG promuje zastosowanie kogeneracji (wspólne wytarzanie prądu i ciepła) jako jednej z metod oszczędzania energii oraz ograniczenia emisji gazów cieplarnianych.

W krajowych regulacjach znajdziemy implementacje tych przepisów w Prawie budowlanym oraz w Warunkach Technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie. Ostatnio istotne zmiany, zaostrzające wymagania dotyczące oszczędności energii cieplnej, zostały opublikowane w Warunkach Technicznych 2014 (Dz U z 2013 roku, poz. 926). Zmiany te w istotny sposób zwiększają obwarowania dotyczące współczynników przenikania ciepła dla przegród budowlanych. Wymagania stają się coraz bardziej restrykcyjne w kolejnych latach – 2017 i 2021.

Miary efektywności energetycznej budynku

Podstawowym warunkiem efektywności energetycznej budynku jest spełnienie podanych w Warunkach Technicznych wymagań, dotyczących odpowiedniej izolacyjności przegród rozgraniczających przestrzeń ogrzewaną budynku od powietrza zewnętrznego i znajdujących się w tym budynku przestrzeni (pomieszczeń) nieogrzewanych. Jest to warunek minimum, który dla budynków nowych powinien być spełniony zawsze. Dodatkowo dla tych budynków zostały jeszcze określone współczynniki związane z maksymalnym zużyciem energii wyrażonym w kWh/(m²·rok).

Natomiast dla istniejących budynków przebudowywanych (remontowanych) ustawa Prawo budowlane i rozporządzenie w sprawie warunków technicznych wymaga, aby przegrody, które są modernizowane, miały współczynniki przenikania ciepła zgodne z aktualnymi przepisami.

Nadmierne straty przez przegrody budowlane, takie jak: ściany, dach, strop nad nieogrzewaną piwnicą, podłoga na gruncie, eliminujemy przez wykonanie izolacji termicznej przegrody, likwidację mostków cieplnych oraz uszczelnianie spoin, szpar.

Czym ocieplać?

Typowe materiały izolacyjne to wełna mineralna (skalna i szklana), styropian (polistyren ekspandowany EPS), polistyren ekstrudowany XPS, pianka poliuretanowa, płyty wiórowo-cementowe oraz inne materiały izolacyjne do wdmuchiwania lub wsypywania.

Docieplenia budynków prawidłowo wykonane i zaimpregnowane, pozostają nietoksyczne i neutralne na działanie bakterii, pleśni, glonów, grzybów, insektów i gryzoni.

W wyniku wykonania ocieplenia ścian następuje podwyższenie temperatury otoczenia, oraz temperatury na powierzchni przegrody od strony mieszkania, co zwiększa komfort cieplny. Ocieplanie eliminuje też możliwość wykraplania się pary wodnej wewnątrz pomieszczenia.

Ściany zewnętrzne najlepiej ocieplić z zewnątrz budynku. Jest to najbardziej skuteczne i najczęściej stosowane rozwiązanie, które tworzy równomierną izolację na powierzchni przegrody, eliminuje mostki cieplne, usuwa nieszczelności w ścianach, a – co jest istotne nie angażuje użytkownika lokalu mieszkalnego. – Ocieplenie od wewnątrz jest wykonywane – sporadycznie, czasami w budynkach zabytkowych, ale rzadko we wszystkich pomieszczeniach w budynku.

Dowiedz się więcej: Docieplenie przegród budynku

Ocieplenie dachów i stropodachów polega na ułożeniu warstwy ocieplenia na stropie. W przypadku nieużytkowego poddasza izolację można wykonać z płyt lub materiałów wdmuchiwanych. Istotne jest, aby warstwa izolacyjna była zabezpieczona przed zawilgoceniem przez ułożenie folii.

W istniejących budynkach, z lat 50. i 60., często możemy spotkać stropodach wentylowany, gdzie pomiędzy najwyższą kondygnacją budynku a dachem jest kilkunastocentymetrowa przestrzeń powietrza. W takich przypadkach najczęściej wykonujemy ocieplanie przez wdmuchanie do tej przestrzeni materiałów izolacyjnych

Ocieplenie stropu nad nieogrzewanymi piwnicami wykonuje się od strony pomieszczeń piwnicznych, poprzez instalację płyt izolacyjnych lub metodą natryskową.

Wymagania izolacyjności cieplnej i inne wymagania związane z oszczędnością energii zostały określone w Warunkach Technicznych.

Wartości współczynnika przenikania ciepła U_C ścian, dachów, stropów i stropodachów dla wszystkich rodzajów budynków – uwzględniające poprawki ze względu na pustki powietrzne w warstwie izolacji, łączniki mechaniczne przechodzące przez warstwę izolacyjną oraz opady na dach o odwróconym układzie warstw, obliczone zgodnie z Polskimi Normami dotyczącymi obliczania oporu cieplnego i współczynnika przenikania ciepła oraz przenoszenia ciepła przez grunt – nie mogą być większe niż wartości U_C(max) określone w tab. 1.

Przegroda budowlana a współczynnik λ 

Budowa przegród zewnętrznych, takich jak ściany, stropodach, podłoga na gruncie oraz okna i drzwi mają istotny wpływ na warunki panujące w pomieszczeniach. Ciepło ucieka z budynku przez przegrody budowlane. Przepływ ciepłego powietrza z pomieszczeń na zewnątrz budynku nazywamy stratami ciepła. Na wielkość strat ma wpływ głównie budowa przegrody, przez którą strumień ciepła przenika.

Jednym z ważnych parametrów charakteryzujących materiał budowlany jest współczynnik przewodzenia ciepła, oznaczany symbolem lambda λ [W/(m·K)]. Im mniejsza wartość współczynnika przewodzenia tym lepszym izolatorem jest dany materiał. Dlatego, wybierając materiał do izolacji przegród budowlanych, szukajmy materiału o jak najniższym współczynniku λ.

Współczynnik przewodzenia λ charakteryzuje materiał budowlany, a to analogicznym parametrem dla ściany, stropodachu, okna, drzwi jest współczynnik przenikania ciepła U [W/(m²·K)]

Na wielkość U największy wpływ ma użyty materiał izolacyjny – projektując dobieramy o jak najmniejszym λ, pamiętając że im grubsza izolacja, tym mniejszy współczynnik przenikania ciepła dla przegrody. Tutaj jest taka sama zasada: im niższy współczynnik U, tym lepsza izolacyjność przegrody i mniejsze straty ciepła.

Metodologię obliczania współczynnika przenikania ciepła U określa norma PN-EN ISO-6946. Współczynnik U umożliwia obliczenie ilości ciepła w jednostce czasu, przenikającego przez przegrodę budowlaną o określonych wymiarach i przy przyjęciu temperatur panujących po dwóch stronach przegrody. Straty ciepła są wprost proporcjonalne do współczynnika U, poniższy wzór opisuje tę zależność:

Q = U·S·ΔT

gdzie

Q – ilość ciepła [W]
U – współczynnik przenikania ciepła dla danej przegrody budowlanej [W/(m²·K)]
S – powierzchnia przegrody [m²]
∆T – różnica temperatur po obu stronach przegrody (temperatura wewnętrzna – temperatura zewnętrzna) [K]

Można stwierdzić, że współczynnik przenikania ciepła U dla przegród budowlanych stykających się z powietrzem zewnętrznym jest bardzo istotnym elementem przy ocenie ochrony cieplnej budynku, a na jego wielkość w znacznym stopniu wpływa użyty materiał izolacyjny, jego grubość i współczynnik przewodzenia.

Przy remoncie istniejących budynków, należy zwrócić uwagę na grubość izolacji. Zbyt gruba izolacja przy ociepleniu ścian może spowodować częściowe zacienienie okien, brak światła w pomieszczeniach, a tym samym dyskomfort mieszkańców. Najbardziej narażone są na to pomieszczenia od strony wschodniej i północnej.

Materiały do ocieplania ścian elewacyjnych

Obecnie na rynku możemy znaleźć bogatą ofertę materiałów izolacyjnych. Przy ich wyborze należy kierować się współczynnikiem przewodzenia ciepła, ceną oraz specyficznymi właściwościami np. brak higroskopijności, które predysponują ich użycie w określonych warunkach. (tab. 2)

Wśród tradycyjnych materiałów izolacyjnych znajdują się styropian oraz wełna mineralna.

Styropian – czyli spieniony polistyren EPS

Styropian to porowate tworzywo sztuczne, otrzymane poprzez spienienie przy pomocy pary wodnej granulek polistyrenu. Komórki są ze sobą połączone i występują między nimi niewielkie pustki powietrzne (ich liczba i wielkość zależy od gęstości materiału), co uwidacznia się na przełomie styropianu. Jest to materiał nieodporny na działanie wielu rozpuszczalników organicznych (np. aceton czy rozpuszczalniki aromatyczne), olejów, smarów.

Jest używany do termoizolacji w postaci płyt lub luźnych granulek wtłaczanych w wolne przestrzenie ścian budowli.

W zależności od stopnia spienienia uzyskuje się styropiany o różnej gęstości. Styropiany o małej gęstości są słabe mechanicznie i łatwo ulegają zgnieceniu, o większej są twardsze i umożliwiają poprawne izolowanie niektórych elementów konstrukcyjnych narażonych na duże obciążenie (np. dachy, podłogi, elementy do formowania ścian, stropów żelbetowych).

Styropian stosowany jest często w budownictwie jako materiał do izolacji akustycznej – spełnia to zadanie jedynie w przypadku tłumienia dźwięków uderzeniowych.

Przewodność cieplna styropianu, mierzona wg normy EN 12667, wynosi od λ = 0,032 W/(m·K) (w przypadku płyty o gęstości 40 kg/m³) do λ = 0,042 W/(m·K) (przy gęstości 15 kg/m³)

Obecnie na rynku możemy spotkać styropian z dodatkiem grafitu, który charakteryzuje się lepszymi właściwościami izolacyjnymi [λ = 0,031 W/(m·K)]

Najczęściej wykorzystujemy styropian do izolacji ścian zewnętrznych metodą lekko-mokrą.

Polistyren ekstrudowany XPS

Przy innej technologii produkcji z polistyrenu otrzymuje się polistyren ekstrudowany (XPS) o odmiennych właściwościach fizyko-mechanicznych. Współczynnik przewodzenia lambda wynosi 0,032 – 0,036 W/(m·K). Materiał charakteryzuje się bardzo małą nasiąkliwością, dużą odpornością na zamrażanie, ale jest materiałem palnym.

Ze względu na jego właściwości, najczęściej stosuje się go do ocieplania:

• ścian fundamentowych,
• ścian piwnicznych,
• ścian w wilgotnych pomieszczeniach,
• płaskich dachów odwróconych,
• podłóg, które są posadowione bezpośrednio na gruncie.

Jako że polistyren ekstrudowany odznacza się małą nasiąkliwością, można korzystać z niego poniżej izolacji przeciwwodnej. Materiału tego nie należy natomiast stosować z materiałami, które zawierają rozpuszczalniki czyli takimi jak np. smoła węglowa lub lepik na zimno. Pod wpływem tych substancji polistyren ekstrudowany rozpuszcza się.

XPS – płyty z polistyrenu ekstrudowanego – produkowane są w formach o docelowych wymiarach płyt, do których wtłaczany jest granulat ulegający spienieniu. Płyty te mają więc bardziej jednorodną zamkniętą komórkową strukturę o gładkich powierzchniach. Zmniejsza to ich podatność na nasiąkanie wodą, nawet przy długotrwałym zanurzeniu.

Płyty XPS charakteryzują się znacznie większą twardością i wytrzymałością mechaniczną niż płyty EPS. Łatwo odróżnić je od zwykłego styropianu, bo są barwione.

Zastosowanie płyt XPS jest podobne jak płyt EPS, jednak z uwagi m.in. na właściwości, np. twardość – są znacznie droższe niż EPS.

Wełna mineralna

Wełna mineralna (wełna kamienna) – materiał izolacyjny pochodzenia mineralnego. Używana jest w budownictwie do izolacji termicznych i akustycznych ścian zewnętrznych i wewnętrznych, stropów i podłóg, dachów i stropodachów oraz ciągów instalacyjnych, także jako rdzeń izolacyjno-konstrukcyjny budowlanych płyt warstwowych.

Do wytwarzania wełny mineralnej używa się: kamienia bazaltowego, dolomitu albo kruszywa wapiennego. Materiały topi się w wysokiej temperaturze, przez co następuje proces rozwłóknienia. Do powstałych włókien dodaje się specjalną żywicę i formuje konkretne już produkty: płyty, maty, otuliny lub luźny granulat. Włókna poddaje się również procesowi hydrofobizacji. W wyniku tego procesu produkty z wełny mineralnej nie chłoną wody. Gęstość, w zależności od wyrobu, waha się od 20 kg/m³ – dla wełny mineralnej w postaci granulatu (luzem) do 180 kg/m³ dla najtwardszych płyt.

Wełna mineralna jest materiałem niepalnym, wymóg jej zastosowania, jako systemu ocieplającego występuje w budynkach powyżej 25 m wysokości.

Specjalnie wykończone płyty z wełny mineralnej stosuje się w garażach, jako ocieplenie stropu pomiędzy nieogrzewanym garażem a częścią ogrzewaną budynku.

Wełna mineralna niski współczynnik przewodności cieplnej (λ). Wynosi on od ok. 0,034 do 0,050 W/(m·K). Jest uzależniony przede wszystkim od splątania włókien (technologii produkcji) i od gęstości własnej.

Właściwości wełny mineralnej:

Zalety:

• izolacyjność termiczna (niski współczynnik przewodzenia ciepła),
• niepalność i ognioodporność,
• zdolność pochłaniania dźwięków,
• stabilność kształtu i wymiaru,
• sprężystość i wytrzymałość mechaniczna,
• odporność biologiczna i chemiczna,
• wodoodporność i paroprzepuszczalność.

Wady:

• higroskopijność i nasiąkliwość,
• większy ciężar własny od innych materiałów izolujących (większy koszt montażu),

Płyta warstwowa z rdzeniem poliuretanowym PUR lub PIR

Płyta wypełniona sztywną pianką poliuretanową PUR lub pianką poliizocyjanurową PIR charakteryzuje się bardzo dobrymi właściwościami izolacyjnymi. Współczynnik przewodzenia λ waha się od 0,020 do 0,025 W/(m·K)

Pianka PUR w trakcie spieniania wypełnia dobrze wszystkie przestrzenie, co daje izolację o jednolitej warstwie bez mostków cieplnych. Posiada zdolność do dyfuzji pary wodnej, jest odporna na środowisko agresywne. Jest nieodporna na działanie rozpuszczalników, wysokiej temperatury oraz długotrwałe działanie promieni UV.

Pianka najczęściej jest stosowana do izolacji ścian zewnętrznych i dachów, od wewnątrz stropów piwnic.

Pianka PIR charakteryzuje się jeszcze lepszymi właściwościami izolacyjnymi – współczynnik przewodzenia λ = 0,0185 W/(m·K). Materiał ma bardzo dobrą wytrzymałość na ściskanie i rozciąganie, zachowuje swój kształt nawet przy dużych zmianach temperatury. Ma dobre właściwości uszczelniające. Jest nieodporny na rozpuszczalniki oraz na działanie promieni UV.

Pianki PIR lub PUR najczęściej są stosowane do izolacji ścian zewnętrznych i dachów oraz stropów piwnic.

Gotowe płyty wypełnione rdzeniem z pianki PIR lub PUR są wykorzystywane do budowy hal magazynowych.

Pianka Fenolowa PF

Charakteryzuje się bardzo dobrymi właściwościami izolacyjnymi – λ waha się od 0,021 do 0,024 W/(m·K) – wysoką wytrzymałością na ściskanie, dobrą ochroną przeciwpożarową (nie topi się, jest trudno zapalny oraz odporny na działanie płomienia). Nie chłonie wilgoci, jest odporna na dyfuzję pary wodnej.

Pianka fenolowa znajduje zastosowanie przy izolacji dachów zarówno płaskich, jak i skośnych, ścian zewnętrznych, murów szczelinowych, podłóg, tarasów.

Szkło komórkowe CG

Materiał o stosunkowo wysokim współczynniku lambda λ= 0,038-0,048 W/(m·K), bardzo dobrej wytrzymałości na ściskanie, odporny na czynniki biologiczne i chemiczne. Czynniki zewnętrzne nie powodują deformacji. Materiał wodoszczelny i niepalny.

Używany do izolacji fundamentów, ścian, stropów, czasami jako samodzielna ściana, stanowiąca przegrodę ogniową.

Aerożel

Aerożel to sztywna piana o małej gęstości. Ma bardzo dobre właściwości izolacyjne – λ= 0,012-0,018 W/(m·K), jednak materiał jest kruchy. Najczęściej wykorzystywany do wykonania mat izolujących instalacje. Jeden centymetr aerożelu zastępuje trzy centymetry tradycyjnej izolacji wykonanej z pianki polietylenowej.

Płyta typu VIP – Vacum Insulation Panel

Płyty są wykonane z mikrokrzemionki zamkniętej w próżniowej osłonie. Materiał jest odporny na uderzenia. Najczęściej występuje w postaci płyt grubości 20–60 mm.

Zalety:

• możliwość znacznej redukcji grubości warstwy izolacji,
• wysokie wartości oporu cieplnego,
• mały ciężar właściwy,
• bardzo niska wartość współczynnika przewodzenia ciepła λ, a tym samym bardzo dobre właściwości termoizolacyjne,
• możliwość osiągnięcia wartości współczynnika przenikania ciepła U < 0,10 [W/(m²·K)].

Wady:

• wysoka cena w porównaniu z tradycyjnymi izolacjami,
• montaż wymagający przeszkolonej ekipy wykonawczej,
• krótsza żywotność w stosunku do tradycyjnych izolacji,
• brak możliwości jakiejkolwiek obróbki mechanicznej paneli na budowie – wymagane bardzo dokładne wykonanie planu montażu przed zamówieniem materiału,
• łatwość uszkodzenia w trakcie montażu.

Materiał a cena izolacji

Przy planowaniu ocieplenia należy również zastanowić się nad ekonomicznym aspektem jego wykonania. Często za lepszymi właściwościami izolacyjnymi – poza cieńszą warstwą izolacji – idzie wyższa cena materiału. Tak więc należy zwrócić na to uwagę, aby wybrać materiał optymalny kosztowo.

Cena styropianu jest podawana najczęściej w m³ materiału. Zakładając więc wykonanie izolacji o konkretnej grubości np. 1 cm, możemy obliczyć, który producent zaoferuje rozwiązanie najkorzystniejsze ekonomicznie.

W_k – współczynnik kosztowy jednostkowego oporu cieplnego [W/(m²·K)]

Wk= λ · C/d,

gdzie

C – cena materiału w [m³]
d – grubość izolacji w [m]
λ – współczynnik przewodzenia materiału [W/(m·K)]

Dla zarządcy i administratora najważniejsze, przy ocenie ochrony cieplnej budynku, są wymagania stawiane dla ścian oraz dachów i sprawdzenie, na ile budynek odbiega od obecnie obowiązujących wymogów – oczywiście w momencie, gdy nie były w nim realizowane żadne prace związane z termomodernizacją.

Wykres oraz tab. 3 pokazują, jak zmieniały się wymagania dotyczące izolacyjności ścian w poszczególnych latach i jaki był średni współczynnik zużycia ciepła z 1 m² budynku w skali roku.

Zaprezentowane dane pozwalają bez problemu znaleźć odpowiedź na pytanie, czy, jak i czym ocieplać budynek.

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!