termicz-nych wewnętrztermicz-nych
Dobrane przykłady spełniają warunki obowiązującego od 2014 r. maksymal-nego współczynnika przewodności ciepl-nej dla ścian równego 0,25 W/m2K.
58
Inżynier budownictwat e chn o l ogi e
Przykład 1
Ściana z izolacją wewnętrzną iQ-Therm 80
Ocieplenie przy zastosowaniu płyt ocieplenia wewnętrzne-go iQ-Therm 80. Przy ociepleniu ściany wykonanej z cegły pełnej grubości 38 cm po ociepleniu od wewnątrz war-stwą izolacji termicznej iQ-Therm 80 grubość muru wynosi 49,5 cm. Grubość 80 mm zastosowanej izolacji konieczna jest do osiągnięcia współczynnika przewodności cieplnej ściany równej 0,25 W/m2K.
Tabl. 1 Ι Konstrukcja i parametry wbudowanych materiałów
Tabl. 2 Ι Dane klimatyczne
Tabl. 3 Ι Temperatura, ciśnienie pary wodnej oraz wilgotność przegrody budowlanej
Materiał d [mm] λ [W/mK] μ w80 [m3/m3] wsat [m3/m3] Aw [kg/m2s1]
1 Tynk iQ-Top 15 0,111 12,0 0,015 0,760 0,014
2 Izolacja iQ-Therm 80 0,031 27,0 0,003 0,980 0,013
3 Klej do płyt mineralnych 5 0,187 13,0 0,058 0,688 0,003
4 Tynk wapienny 15 0,710 15,0 0,015 0,361 0,045
5 Stara ściana z cegły 380 0,842 9,0 0,015 0,340 0,245
d – grubość warstwy, λ – współczynnik przewodzenia ciepła, μ – współczynnik paroprzepuszczalności pary wodnej, w80 – współczynnik zawartości wilgoci przy wilgotności względnej powietrza 80%, wsat – współczynnik wilgotności w stanie nasyconym, Aw – współczynnik absorbcji wody
Warunki zimowe
Warunki po stronie ogrzewanej Warunki po stronie zimnej
Temperatura 12,0oC Temperatura -10oC
Wilgotność względna 70,0% Wilgotność względna 80,0%
Cykl kondensacyjny 60-dniowy.
Warunki letnie
Warunki po stronie ogrzewanej Warunki po stronie zimnej
Temperatura 12,0oC Temperatura -10oC
Wilgotność względna 70,0% Wilgotność względna 80,0%
Cykl kondensacyjny 90-dniowy.
Opór cieplny
Strona ciepła Rsi = 0,130 m• K/W Strona zimna Rse = 0,040 m• K/W
Grubość/Materiał Φ [oC] Psat [Pa] P [Pa] w [m3/m3] dc [mm] Mc [kg/m2] Warstwa powietrza
od strony ciepłej
20,0 18,8
2338 2176
935 935
1 Tynk iQ-Top 17,6 2018 903 0,007
0,008
2 Izolacja iQ-Therm -5,3 393 393 0,001
0,024 0,9 0,01
3 Klej do płyt mineralnych -5,5
-5,6 387
381 387
381 0,082
0,071 5,0 0,05
4 Tynk wapienny -9,6 268 208 0,019
0,019 15,0 0,01
5 Stara ściana z cegły -10 260 208 0,019
0,014 39,1 0,02
Warstwa powietrza od strony zimnej
Φ – temperatura, Psat – ciśnienie nasycenia pary, P – ciśnienie pary, w – ilość skroplin, dc – zwilżona szerokość warstwy, Mc – masa wilgoci Rys. 3 Ι Ściana z izolacją wewnętrzną iQ-Therm 80
t e chn o l ogi e
Tabl. 4 Ι Konstrukcja i parametry wbudowanych materiałów
Tabl. 5 Ι Dane klimatyczne
Warunki zimowe
Warunki po stronie ogrzewanej Warunki po stronie zimnej
Temperatura 20,0oC Temperatura -10oC
Wilgotność względna 50,0% Wilgotność względna 80,0%
Cykl kondensacyjny 60-dniowy.
Warunki letnie
Warunki po stronie ogrzewanej Warunki po stronie zimnej
Temperatura 12,0oC Temperatura 12oC
Wilgotność względna 70,0% Wilgotność względna 70,0%
Cykl kondensacyjny 90-dniowy.
Opór cieplny
Strona ciepła Rsi = 0,130 m• K/W Strona zimna Rse = 0,040 m• K/W Zbiorcze wyniki obliczeń
Współczynnik przenikania ciepła konstrukcji zawilgoconej U = 0,296W/(m2K) Współczynnik przenikania cieplnej konstrukcji suchej U = 0,295W/(m2K) Opór cieplny konstrukcji R = 3,215m2 K/W Ilość kondensatu na koniec okresu kondensacji
(na podstawie normy iQ-Lator Standard) Mc = 0,091 kg/m2
Czas schnięcia tev = 19,35 d
DIN 4108-2 tab. 3,1 + 11 (opór cieplny) R ≥ 1,2 m2K/w
spełnia wymagania
DIN 4108-3 4.2.1.c (pojemność wody) Mc ≤ 1,0kg/m2
spełnia wymagania
Czas schnięcia latem tev < 90 d spełnia wymagania
Z wykresów można odczytać zawilgocenie ocieplanej ścia-ny ~0,018 m3/m3, ponadto skondensowaną wilgoć w izolacji w stopniu 0,003 m3/m3. Występuje znikoma ilość skondenso-wanej pary wodnej w warstwie ocieplanego muru oraz izolacji.
Przykład 2
Ściana z izolacją YTONG-Multipor
Ściana z izolacją wewnętrzną wykonaną YTONG-Multi-por grubości 150 mm. Według obliczeń jest to grubość izolacji zapewniająca współczynnik przewodności cieplnej 0,25 W/m2K. W tym przypadku grubość całkowita ocieplanej ściany wynosi 58 cm. Przy tak zaprojektowanym ociepleniu od wewnątrz wilgotność ściany jest zbliżona do wilgotności ściany przy ociepleniu izolacją iQ-Therm 80. Większa jest jednak ilość wilgoci w warstwie izolacyjnej oraz ilość kondensatu na styku kleju z płytą izolacyjną. Rozkład wykresu temperatury jest podobny do w przypadku izolacji w przykładzie 1.
Materiał d [mm] λ [W/mK] μ w80 [m3/m3] wsat [m3/m3] Aw [kg/m2s1]
1 Tynk iQ-Top 15 0,111 12,0 0,015 0,760 0,014
2 YTONG-Multipor 150 0,105 3,0 0,043 0,854 0,061
3 Klej do płyt mineralnych 5 0,187 13,0 0,058 0,688 0,003
4 Tynk wapienny 15 0,800 15,0 0,053 0,220 0,033
5 Stara ściana z cegły 380 0,842 9,0 0,015 0,340 0,245
6 Tynk cementowo-wapienny 15 0,800 15,0 0,053 0,220 0,033
d – grubość warstwy, λ – współczynnik przewodzenia ciepła, μ – współczynnik paroprzepuszczalności pary wodnej, w80 – współczynnik zawartości wilgoci przy wilgotności względnej powietrza 80%, wsat – współczynnik wilgotności w stanie nasyconym, Aw – współczynnik absorbcji wody
Rys. 4 Ι Temperatura i profil wilgotności ocieplanej ściany
Rys. 5 Ι Ściana z izolacja wewnętrzną YTONG-Multipor
60
Inżynier budownictwat e chn o l ogi e
Tabl. 6 Ι Temperatura, ciśnienie pary wodnej oraz wilgotność przegrody budowlanej
Grubość/Materiał Φ [oC] Psat [Pa] P [Pa] w [m3/m3] dc [mm] Mc [kg/m2] Warstwa powietrza
od strony ciepłej
20,0 18,2
2338 2095
1169 1169
1 Tynk iQ-Top 16,4 1867 1117 0,010
0,010
2 YTONG-Multipor -2,6 494 494 0,031
0,106 10,2 0,37
3 Klej do płyt mineralnych -2,9 482 482 0,111
0,076 5,0 0,15
4 Tynk wapienny -3,1 472 472 0,065
0,064 15,0 0,02
5 Stara ściana z cegły -9,2 279 273 0,020
0,017 64,2 0,11
6 Tynk
cementowo--wapienny -9,5 273 208 0,062 15,0 0,01
Warstwa powietrza
od strony zimnej -10 260 208 0,048
Φ – temperatura, Psat – ciśnienie nasycenia pary, P – ciśnienie pary, w – ilość skroplin, dc – zwilżona szerokość warstwy, Mc – masa wilgoci
Zbiorcze wyniki obliczeń
Współczynnik przenikania ciepła konstrukcji zawilgoconej U = 0,452W/(m2 K) Współczynnik przenikania cieplnej konstrukcji suchej U = 0,445W/(m2 K)
Opór cieplny konstrukcji R = 2,079m2 K/W
Ilość kondensatu na koniec okresu kondensacji
(na podstawie normy iQ-Lator Standard) Mc = 0,651kg/m2
Czas schnięcia tev = 52,46 d
DIN 4108-2 tab. 3,1+11 (opór cieplny) R ≥ 1,2m2K/w spełnia wymagania DIN 4108-3 4.2.1.c (pojemność wody) Mc ≤ 1,0kg/m2 spełnia wymagania Czas schnięcia latem tev < 90 d spełnia wymagania
Analizowane w artykule izolacje są proste w wykonaniu oraz zapewnia-ją odpowiedni komfort ocieplanych pomieszczeń. Należy jednak zwrócić uwagę, że wykonanie izolacji termicz-nej bez zadbania o prawidłową i sku-teczną wentylację jest działaniem niewłaściwym, ponieważ przy każdym
Rys. 6 Ι Temperatura i profil wilgotności ocieplanej ściany
rodzaju izolacji, również izolacji wyko-nanej od strony zewnętrznej ściany, trzeba zadbać o usunięcie powsta-łej na przegrodzie wewnętrznej pary wodnej. Na przykład w ścianie bu-dynku z cegły budowlanej grubości 38 cm ocieplonej od zewnątrz 16--centymetrową warstwą styropianu
gromadzi się 0,01 m3/m3 wilgoci. Tę wilgoć należy usunąć z pomieszcze-nia i jeśli się tego nie wykona (szcze-gólnie w pomieszczeniach o małej kubaturze oraz dużej emisji wilgo-ci), pojawią się ujemne skutki braku działania wentylacji w następujących miejscach: przy podłodze, w naro-żach ścian oraz pod stropem (głów-nie ścian zewnętrznych osłonowych).
Rzadziej natomiast opisane zjawiska występują w budynkach starych i wy-sokich, w których powszechnie była stosowana wentylacja grawitacyjna (jeżeli działa poprawnie).
Podane dwa pierwsze przykłady ocie-plenia ścian budynków od wewnątrz są godne polecenia i bezpieczne.
Wykonuje się także ocieplenia od we-wnątrz za pomocą płyt perlitowych.
Rozwiązanie to jednak – ze względu na duże koszty – jest obecnie bardzo mało rozpowszechnione, ale w przy-padku obniżenia kosztów produkcji materiału na pewno znajdzie szerokie zastosowanie przy wykonywaniu izola-cji termicznych od wewnątrz. Obecnie perlit najczęściej znajduje zastosowa-nie jako tynk termiczny oraz zasypka stropowa lub perlitobeton.
Należy zwrócić uwagę na fakt, że przez ściany zewnętrzne dyfunduje
t e chn o l ogi e
tylko 1–3% wilgoci, natomiast 97%
wilgoci jest usuwane z pomieszczenia przez wentylację. Dlatego też przy projektowaniu ociepleń budynków na-leży zwracać uwagę nawet na drobne elementy, takie jak farby o dużym opo-rze dyfuzyjnym, gdyż mimo że popo-rzez przegrody budowlane dyfunduje mała ilość wilgoci, to jednak ta wilgoć może się przyczynić do powstania dużych strat w substancji budowlanej. Jak wskazano, 97% wilgoci jest usuwa-ne z pomieszczenia przez wentyla-cję. W dobie globalnych oszczędności energii, niskich współczynników prze-wodności cieplnej, które to współ-czynniki będą zmniejszane w kolejnych latach, należy zwrócić szczególną uwagę na odzysk ciepła usuwanego z pomieszczenia przez wentylację.
Nie jest to jednak tematem tego artykułu.
Oprócz wymienionych izolacji za po-mocą płyt iQ-Therm oraz YTONG--Multipor sprawdziłem również inne
sposoby wykonania izolacji ścian od wewnątrz przy użyciu wełny mineral-nej i styropianu. Analizowałem nastę-pujące warianty:
■ ściana ocieplana + wełna mineralna + folia + płyty G-K,
■ ściana ocieplana + wełna mineralna + płyty G-K,
■ ściana ocieplana + pustka powietrz-na + wełpowietrz-na mineralpowietrz-na + płyty G-K,
■ ściana ocieplana + pustka powietrz-na + wełpowietrz-na mineralpowietrz-na + płyty G-K,
■ ściana ocieplana + styropian + folia + płyty G-K,
■ ściana ocieplana + styropian + płyty G-K,
■ ściana ocieplana + pustka powietrz-na + styropian + folia + płyty G-K,
■ ściana ocieplana + pustka powietrz-na + styropian + płyty G-K.
Przytoczyłem te warianty, które cza-sami są stosowane przy ociepleniach budynków od wewnątrz. Po przepro-wadzonej analizie z pomocą
dostęp-nego oprogramowania zauważyłem, że najlepsze rozwiązania przypomina-ją ocieplenia dachu z szalówką zaizo-lowaną papą izolacyjną, dla której wy-magane jest wykonanie przestrzeni wentylacyjnej między spodnią częścią szalówki a izolacją termiczną. Waż-ne jest jednak, tak jak w przypadku dachu, żeby umożliwić przepływ po-wietrza w przerwie między ocieplaną przegrodą a wykonanym ociepleniem.
W przypadku dachu jest to oczywiste i powszechnie stosowane. Należy się zastanowić, jak zrealizować ten cel w przypadku ocieplanej ściany. Je-dynym z możliwych rozwiązań jest wentylowanie pustki na zewnątrz bu-dynku lub do środka pomieszczenia.
Przy wentylowaniu przerwy pomiędzy ścianą a warstwą izolacji należy za-pewnić swobodny przepływ powie-trza, który odbierze nadmiar wilgoci i nie dopuści do zbytniego zawilgo-cenia ocieplanej ściany oraz izolacji termicznej wykonanej od wewnątrz.
REKLAMA
62
Inżynier budownictwat e chn o l ogi e
Możliwe jest zapewnienie tego przez doprowadzenie powietrza zewnętrz-nego do przerwy między przegrodami i usunięcie go również na zewnątrz obiektu. Podobnie postępuje się przy ocieplaniu ścian od zewnątrz z okła-dzinami wykonanymi z materiałów klinkierowych i kamiennych. W oma-wianym przypadku w dużym uprosz-czeniu funkcję okładziny będzie speł-niać ocieplana ściana.
Zagadnieniem technicznym jest za-pewnienie dostatecznego dopływu i odpływu powietrza warstwy wenty-lowanej. Często warunki nie pozwolą na to ze względu na charakter elewa-cji. Wtedy do wentylowania tej prze-strzeni należy użyć powietrza we-wnętrznego. W tym przypadku należy się liczyć z dużymi stratami energii lub wykluczyć wentylację grawita-cyjną i zminimalizować utratę ciepła z wentylowanego pomieszczenia. Idea jest słuszna, lecz nieraz są to koszty
przerastające możliwości inwestora.
Niejednokrotnie alternatywnym roz-wiązaniem jest zastosowanie tańsze-go systemu ogrzewania (np. pompy ciepła) i zapewnienie sprawnej niczym nieograniczonej wentylacji zamiast rozbudowanego systemu odzysku cie-pła z wentylacji oraz drogiego syste-mu ogrzewania.
Oczywiście idealnym rozwiązaniem byłoby zastosowanie tańszego sys-temu ogrzewania oraz wykonanie wentylacji mechanicznej, powodu-jącej recyrkulację powietrza, która oczywiście nie odzyskuje ciepła, lecz jest inną formą transportu ener-gii. Stosowanie recyrkulacji będzie sprzyjało oszczędności energii przez zmniejszenie ilości świeżego powie-trza dostarczanego do pomieszcze-nia w stosunku do całkowitego stru-mienia powietrza wymaganego dla celów grzewczych lub chłodniczych.
Jest to najprostsze rozwiązanie
optymalizujące system wentylacyj-no-klimatyzacyjny. Warunkiem po-wodzenia jest otrzymanie przez in-westorów realnej pomocy w postaci dopłat do inwestycji sięgających do nowych rozwiązań oszczędzających energię. Z mojego doświadczenia wy-nika, że pomoc taka, oprócz kredytu bankowego, jest niedostępna dla in-westora indywidualnego, zwłaszcza na terenie małych miejscowości.
Podsumowanie
Spostrzeżenia są skierowane do osób zajmujących się praktycznie proble-mem ocieplania budynków od we-wnątrz. Należy jednak pamiętać, iż do każdego rozwiązania podchodzić trze-ba indywidualnie, wykonując projekt izolacji wraz ze sprawdzeniem proce-su transportu wilgoci przez przyjęte warstwy ścian zewnętrznych oraz sposobem usunięcia nadmiaru wilgoci z pomieszczenia.