Projektowanie budynków biurowych z wykorzystaniem nowych materiałów izolacyjnych

Cz. 2. Ściany zewnętrzne wentylowane
Projektowanie budynków biurowych z wykorzystaniem nowych materiałów termoizolacyjnych | Office builing design that utilises new heat insulating materials. Part 2: External cavity walls
Projektowanie budynków biurowych z wykorzystaniem nowych materiałów termoizolacyjnych | Office builing design that utilises new heat insulating materials. Part 2: External cavity walls
Archiwum autora

Dostępność atrakcyjnych działek pod budowę budynków biurowych stopniowo się zmniejsza. Z tego powodu każde rozwiązanie materiałowe umożliwiające zwiększenie powierzchni użytkowej dzięki zastosowaniu izolacji o lepszych parametrach powinno być wzięte pod uwagę i dokładnie przeanalizowane pod względem kosztów oraz korzyści.

W budynkach biurowych często stosowanym systemem wykonania ścian zewnętrznych są konstrukcje wentylowane z okładziną, np. z blachy, kamienia lub płyt włóknisto-cementowych (RYS. 1–2).

Tego typu przegrody zawierają punktowe mostki cieplne wynikające z konieczności stosowania konstrukcji podtrzymującej materiał izolacyjny oraz punktowe mostki konstrukcji wsporczej okładzin zewnętrznych.

Do niedawna wpływ takich miejsc był pomijany przez projektantów. Obecnie, dzięki powszechniejszemu dostępowi do kamer termowizyjnych, bardziej szczegółowo obserwuje się i analizuje zjawiska zwiększonego strumienia ciepła (FOT. 1–4).

Mostki punktowe w ścianach wentylowanych

Płyty kamienne, włóknisto-cementowe oraz okładziny z blachy stosowane jako elementy ścian zewnętrznych wentylowanych mogą być mocowane w różnych systemach. Wybór techniki zamocowania ma wpływ na wielkość i intensywność mostków termicznych, a tym samym – na izolacyjność ściany.

Czytaj cz. 1: Projektowanie budynków biurowych z wykorzystaniem nowych materiałów termoizolacyjnych

Okładziny mogą być mocowane do podłoża za pomocą elementów kotwiących wykonanych ze stali budowlanej lub nierdzewnej. Ze względu na rosnące wymagania w zakresie izolacyjności termicznej odchodzi się od stali budowlanej na rzecz stali nierdzewnej o współczynniku przewodzenia ciepła równym 15–17 W/(m·K) z przekładkami termicznymi. Obecnie testuje się również łączniki ze specjalnych tworzyw sztucznych, które najprawdopodobniej wyeliminują lub znacznie zmniejszą wpływ punktowych mostków cieplnych na izolacyjność ściany.

Najpopularniejszą metodą montażu okładzin z kamienia naturalnego jest mocowanie płyt do podłoża konstrukcyjnego za pomocą kotwi z płaskowników ze stali nierdzewnej. Zasada montażu polega na wywierceniu w podłożu otworu i osadzeniu w nim kotwy na zaprawie cementowej, na których zawiesza się płyty okładziny.

Każda płyta podpierana jest w czterech punktach rozmieszczonych na krawędziach pionowych lub poziomych płyt. Na RYS. 3–4 przedstawiono schematy mocowania elewacji z okładziną kamienną montowaną na kotwiach stalowych, a na RYS. 5 – rozkład temperatury na łączniku ze stali nierdzewnej zakotwionym w części nośnej ściany.

Określenie wpływu mostków cieplnych konstrukcji wsporczej jest przedmiotem analiz naukowych, opracowań eksperckich oraz aprobat technicznych. Na podstawie zdobytych doświadczeń można zauważyć, że trudno stworzyć katalogi punktowych mostków cieplnych.

Wachlarz dostępnych rozwiązań jest ogromny, dodatkowo zależny od izolacyjności stosowanych materiałów oraz wpływu zagadnień wytrzymałościowych na izolacyjność termiczną przegrody. Do prawidłowego oszacowania wpływu konstrukcji na parametry izolacyjne niezbędne jest określenie obciążenia od warstwy elewacyjnej, odległości od części konstrukcyjnej ściany, od sposobu mocowania oraz zastosowanych materiałów.

W pracy A. Byrdego [1] omówiono zagadnienia osłabienia izolacji termicznej ściany z okładziną kamienną. Korekta współczynnika przenikania ciepła, obliczona metodą MES wynosiła ΔU = 0,033 W/(m²·K). W aprobacie technicznej ITB AT-15-9158/2013 [2] wykonano obliczenia wsporczej dla konstrukcji systemowej elewacji wykonywanych z okładzin włóknisto-cementowych izolowanych wełną o różnych parametrach współczynnika przewodzenia ciepła. Wyniki zamieszczono w TABELI 1.

Warto zobaczyć

Izolacyjne panele próżniowe BAUDER - BauderVIP TE

Wszystko o izolowaniu przewodów instalacji grzewczej

W przypadku konstrukcji bez podkładek termoizolacyjnych dodatek ze względu na mostki punktowe waha się od 0,1 W/(m²·K) do 0,13 W/(m²·K), a średnia wartość ΔU = 0,12 W/(m²·K), natomiast w konstrukcji z przekładką – od 0,07 W/(m²·K) do 0,09 W/(m2·K), średnio ΔU = 0,08 W/(m²·K).

Obliczenia wpływu mostków cieplnych na izolacyjność termiczną wykonano także w odniesieniu do ściany izolowanej pianką rezolową. Przy grubości izolacji termicznej 12 cm i 14 cm dodatek na łączniki punkowe wyniósł ΔU = 0,07–0,08 W/(m²·K). Do dalszych obliczeń przyjęto poprawkę DU = 0,07 W/(m²·K) dla wszystkich rodzajów izolacji termicznej.

ABSTRAKT

W drugiej części artykułu o projektowaniu budynków biurowych z wykorzystaniem nowych materiałów termoizolacyjnych przedstawiono analizę kosztów i grubości ocieplenia ścian wentylowanych w odniesieniu do powierzchni biurowych zgodnie z wymaganiami izolacyjności cieplnej, które zaczną obowiązywać od 2017 r. i od 2021 r. Porównano izolacyjność systemów z zastosowaniem włóknistych materiałów izolacyjnych oraz systemów z pianką rezolową. Pokazano możliwość zwrotu nakładów poniesionych na droższe materiały izolacyjne dzięki wykorzystaniu dodatkowej powierzchni użytkowej.

The second part of the article on office building design that utilises new thermal insulation materials presents an analysis of costs and thickness of thermal insulation of cavity walls as regards office space, in accordance with the requirements concerning thermal performance, which will become applicable from 2017 and 2021 respectively. The article also compares thermal performance of systems utilising fibrous insulating materials and systems utilising resol foam. Moreover, the article presents the possibility of obtaining return on investment in the purchase of more expensive insulating materials, owing to the utilisation of additional floor space.

Spełnienie wymagań na 2017 r.

Do analiz przyjęto konstrukcję ściany składającą się z tynku gipsowego gr. 1 cm, żelbetu gr. 20 cm lub silikatu gr. 24 cm, izolacji z włóknistych materiałów izolacyjnych (WMI) o λ = 0,042 W/(m·K) oraz λ = 0,036 W/(m·K) lub pianki rezolowej (PR) o λ = 0,02 W/(m·K), pozwalającej spełnić wymagania prawne w zakresie izolacji termicznej w 2017 r. według Rozporządzenia Ministra Transportu, Budownictwa i Gospodarki Morskiej z dnia 5 lipca 2013 r. zmieniającego rozporządzenie w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie [3].

W przypadku WMI przewidziano mocowanie płyt za pomocą sześciu łączników stalowych ze stali nierdzewnej na 1 m² ściany oraz połączenia warstwy osłonowej z konstrukcją ścian za pomocą łączników ze stali nierdzewnej. Określenie izolacyjności i grubości ścian zamieszono w TABELACH 2–3.

W TABELI 4 przedstawiono dane do analizy energetycznej budynku biurowego wykonanego z żelbetu izolowanego włóknistymi materiałami izolacyjnymi (WMI) lub pianką rezolową (PR).

Przy zastosowaniu pianki rezolowej powierzchnia użytkowa będzie zwiększona o 133,92 m², co stanowi wzrost o ok. 2,5% powierzchni użytkowej uzyskanej przy stosowaniu WMI o λ = 0,042 W/(m·K) i ok. 1,8% powierzchni użytkowej przy ociepleniu WMI o λ = 0,036 W/(m·K). Iloraz powierzchni użytkowej do powierzchni zabudowy jest najwyższy w konstrukcji z izolacją z pianki rezolowej.

DOŁĄCZ DO NEWSLETTERA – kliknij tutaj »

Przy zastosowaniu pianki rezolowej wartość współczynnika przenikania ciepła ściany wynosi U = 0,228 W/(m²·K), koszty budowy wzrosną o 259  588 zł, co stanowi 48 zł/m² p.u. Szczegółowe dane przedstawiono w TABELACH 5–6.

Czas zwrotu poniesionych zwiększonych nakładów na wykonanie izolacji termicznej pianką rezolową nastąpi po ok. SPBT = 2,68 lat. Zmniejszenie grubości izolacji termicznej ma wpływ na koszty konstrukcji wsporczej warstwy osłonowej, czego nie uwzględniono w przeprowadzonej analizie.

Należy dodatkowo zaznaczyć, że im grubsza izolacja termiczna, tym konstrukcja musi być odpowiednio większa, co przekłada się na wielkość mostków punktowych.

Spełnienie wymagań na 2021 r.

Do analiz przyjęto konstrukcję ściany składającą się z tynku gipsowego gr. 1 cm, żelbetu gr. 20 cm lub silikatu gr. 24 cm, izolacji z włóknistych materiałów izolacyjnych (WMI) o wartości współczynnika przewodzenia ciepła λ = 0,042 W/(m·K) oraz λ = 0,036 W/(m·K) lub pianki rezolowej (PR) o λ = 0,02 W/(m·K) pozywające spełnić wymagania prawne w zakresie izolacji termicznej w 2021 r.

W przypadku WMI przewidziano mocowanie płyt za pomocą sześciu łączników stalowych ze stali nierdzewnej na 1 m² ściany oraz połączenia warstwy osłonowej z konstrukcją ścian za pomocą łączników ze stali nierdzewnej. Określenie izolacyjności i grubości ścian zamieszono w TABELI 7.

Grubość muru przy izolacji WMI jest większa odpowiednio o 18 cm przy λ = 0,042 W/(m·K) i 15 cm przy λ = 0,036 W/(m·K). W TABELI 8 przedstawiono dane do analizy energetycznej budynku biurowego wykonanego z żelbetu izolowanego włóknistymi materiałami izolacyjnymi (WMI) lub pianką rezolową (PR).

Przy zastosowaniu pianki rezolowej powierzchnia użytkowa zwiększy się o 150,42 m², co stanowi wzrost o ok. 2,86% powierzchni użytkowej uzyskanej przy stosowaniu WMI o λ = 0,042 W/(m·K) i ok. 1,8% powierzchni użytkowej przy ociepleniu WMI o λ = 0,036 W/(m·K). Iloraz powierzchni użytkowej do powierzchni zabudowy jest najwyższy przy izolacji z pianki rezolowej.

Przy zastosowaniu pianki rezolowej wartość współczynnika przenikania ciepła wynosi U = 0,228 W/(m²·K). Koszty budowy wzrosną o 259  588 zł, co stanowi 48 zł/m² p.u. Szczegółowe dane przedstawiono w TABELACH 9–10.

Czas zwrotu poniesionych zwiększonych nakładów na wykonanie izolacji termicznej pianką rezolową nastąpi po ok. SPBT = 2,2 lat. Zmniejszenie grubości izolacji termicznej ma wpływ na koszty konstrukcji wsporczej warstwy osłonowej, czego nie uwzględniono w przeprowadzonej analizie.

POBIERZ E-BOOK [bezpłatnie]
warunki techniczne
Warunki techniczne, jakim powinny odpowiadać budynki
– stan na 2014 r.

Podobnie jak w poprzednich obliczeniach, można stwierdzić, że zastosowanie pianki rezolowej o bardzo dobrych parametrach izolacyjnych w budynkach biurowych jest uzasadnione ekonomicznie.

Podsumowanie

W analizowanych przypadkach dzięki zastosowaniu pianki rezolowej o wartości współczynnika przewodzenia ciepła l = 0,02 W/(m·K) można uzyskać zwiększenie powierzchni biurowej. Rozwiązania tego typu są uzasadnione ekonomicznie w sytuacji, gdy powierzchnia zabudowy jest ograniczona.

Czas zwrotu poniesionych zwiększonych nakładów na inwestycje nie przekracza 4 lat. Rentowność zainwestowanych środków wynosi około 25% rocznie. W TABELI 11 przedstawiono możliwości uzyskania dodatkowej powierzchni dzięki zastosowaniu materiałów o lepszych parametrach izolacyjnych.

Korzyściami wynikającymi ze stosowania pianki rezolowej powinni zainteresować się m.in. deweloperzy wznoszący budynki wielorodzinne na działkach o bardzo korzystnej lokalizacji. Koszt takich działek jest stosunkowo wysoki, dlatego warto rozważyć rozwiązania materiałowe pozwalające zwiększyć powierzchnię użytkową. Z wykonanej analizy wynika, że zabieg ten jest opłacalny przy marży przekraczającej 2000–2500 zł/m² p.u.

LITERATURA

1. A. Byrdy, „Punktowe mostki termiczne w ścianach z okładziną z kamienia naturalnego”, materiały konferencyjne Energodom 2014.
2. Aprobata techniczna ITB AT-15-9158/2013.
3. Rozporządzenie Ministra Transportu, Budownictwa i Gospodarki Morskiej z dnia 5 lipca 2013 r. zmieniające rozporządzenie w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (DzU z 2013 r., poz. 926).
4. A. Byrdy, „Okładziny kamienne stosowane do wykonywania zewnętrznych elewacyjnych”, „IZOLACJE”, nr 6/2007, s. 68–70.
5. Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady 2010/31/UE z dnia 19 maja 2010 r. w sprawie charakterystyki energetycznej budynków (DzUrz L 153 z 18.06.2010 s. 13–35).
6. PN-EN ISO 6946:2008, „Komponenty budowlane i elementy budynku. Opór cieplny i współczynnik przenikania ciepła. Metoda obliczeń”.
7. PN-EN ISO 10211:2008, „Mostki cieplne w budynkach. Strumienie ciepła i temperatury powierzchni. Obliczenia szczegółowe”.
8. Rozporządzenie Ministra Transportu, Budownictwa i Gospodarki Morskiej z dnia 25 kwietnia 2012 r. w sprawie szczegółowego zakresu i formy projektu budowlanego (DzU 2012 nr 0 poz. 462).
9. PN-EN ISO 13790:2009, „Energetyczne właściwości użytkowe budynków. Obliczanie zużycia energii do ogrzewania i chłodzenia”.
10. PN-EN ISO 13370:2001, „Właściwości cieplne budynków. Wymiana ciepła przez grunt. Metody obliczania”.
11. PN-EN 12831:2006 „Instalacje ogrzewcze w budynkach. Metoda obliczania projektowego obciążenia cieplnego”.
12. PN-EN ISO 13789:2008, „Cieplne właściwości użytkowe budynków. Współczynniki przenoszenia ciepła przez przenikanie i wentylację. Metoda obliczania”.
13. PN-EN ISO 10077-1:2007, „Cieplne właściwości użytkowe okien, drzwi i żaluzji. Obliczanie współczynnika przenikania ciepła”.
14. PN-83/B-03430/Az3:2000, „Wentylacja w budynkach mieszkalnych zamieszkania zbiorowego i użyteczności publicznej”.
15. PN-EN 13829:2002, „Właściwości cieplne budynków. Określanie przepuszczalności powietrznej budynków. Metoda pomiaru ciśnieniowego z użyciem wentylatora”.
16. PN-EN ISO 9836:1997, „Właściwości użytkowe w budownictwie. Określanie i obliczanie wskaźników powierzchniowych i kubaturowych”.
17. PN-EN ISO 10456:2004, „Materiały i wyroby budowlane. Procedury określania deklarowanych i obliczeniowych wartości cieplnych”.
18. Aprobata techniczna ITB AT-15-9158/2013.

Artykuł pochodzi z: miesięcznika IZOLACJE 1/2015

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie


Wybierz najlepszy materiał do ociepleń »


Czym różnią się materiały do izolacji poszczególnych elementów budynku? ZOBACZ »


Poznaj sposoby izolacji dachu płaskiego »

Jak wykonać ocieplenie w systemie ETICS?

Jaki materiał zastosować na dachu płaskim, zielonym, odwróconym, a jak na dachu pokrytym wcześniej papą termozgrzewalną?
czytaj dalej »

W przypadku budynków istniejących należy dokładnie sprawdzić jakość... czytaj dalej »

Uzyskaj tytuł mgr. inż. i uprawnienia budowlane!


Wiedza i umiejętności praktyczne zdobyte podczas studiów drugiego stopnia... ZOBACZ »


Jak zapewnić dobrą wibroakustykę budynku?

Rewolucja na rynku termoizolacji?

Zapewnienie dobrej wibroakustyki dla budynku to coraz częściej wyzwanie dla świadomych i wymagających klientów. czytaj dalej » Utrzymanie odpowiedniej temperatury wewnątrz obiektu, położonego w wymagającej strefie... czytaj dalej »

Fakty i mity na temat szarego styropianu »

Od kilku lat rośnie popyt na styropiany szare. W Niemczech i Szwajcarii większość spr...  czytaj dalej »


Na czym polegają prace uszczelniające?

Wszystko o izolacji instalacji klimatyzacyjnych i wentylacyjnych »

Prace uszczelniające mają na celu odcięcie niebezpiecznych materiałów, substancji lub po prostu... czytaj dalej » Produkty przeznaczone do instalacji klimatyzacyjnych i wentylacyjnych, jak i... czytaj dalej »

Chemia budowlana - porady ekspertów »


Masz wątpliwości i pytania jak rozwiązać Twój problem techniczny? Dobierz stosowną technologię do Twoich potrzeb... ZOBACZ »


Czego użyć do izolacji dachu?

Czym ocieplić piwnicę lub garaż?

Rozwiązaniem, które zapewnia optymalne zaizolowanie są... czytaj dalej » Izolacja stropów nad garażami podziemnymi musi spełniać wysokie wymagania akustyczne, cieplne i przeciwpożarowe... czytaj dalej »

Malowanie kafli krok po kroku »


Malowanie kafli to wciąż mało popularny sposób zmiany wystroju wnętrza... ZOBACZ »


Co warto wiedzieć o systemach natryskowych?

Jak zabezpieczyć budynek przed wilgocią?

Budynek ocieplony pianką jest szczelny akustycznie a przede wszystkim...
czytaj dalej »

Wilgoć pojawiająca się w budynku i związana z nią pleśń szkodzą naszemu zdrowiu, powodują wyższe rachunki za ogrzewanie i niszczą mury. czytaj dalej »

Planujesz wymianę dachu? Sprawdź »


Dzięki lekkości dachówek nie ma potrzeby wzmacniania Twojej starej struktury dachowej. W niektórych przypadkach jest nawet... ZOBACZ »


Elewacja, która wygląda jak drewno, marmur czy kamień »

Szukasz pomysłu na wykończenie elewacji? Sprawdź

Ładna fasada stanowi wizerunek budynku. Estetyczny wygląd elewacji często...
czytaj dalej »

Tynki cienkowarstwowe tworzą ochronno-dekoracyjną zewnętrzną warstwę o wysokiej odporności na... czytaj dalej »

Ekspert Budowlany - zlecenia

Dodaj komentarz
Nie jesteś zalogowany - zaloguj się lub załóż konto. Dzięki temu uzysksz możliwość obserwowania swoich komentarzy oraz dostęp do treści i możliwości dostępnych tylko dla zarejestrowanych użytkowników portalu Izolacje.com.pl... dowiedz się więcej »
7/8/2020

Aktualny numer:

Izolacje 7/8/2020
W miesięczniku m.in.:
  • - Tarasy wentylowane
  • - Zastosowanie kruszyw lekkich
Zobacz szczegóły
Flowcrete Polska Sp. z o.o. Flowcrete Polska Sp. z o.o.
Flowcrete Polska Sp. z o.o. Jesteśmy producentem i dystrybutorem materiałów do wykonywania bezspoinowch posadzek żywicznych -...
Dlaczego warto zadbać o balkon i taras?

Dlaczego warto zadbać o balkon i taras?

Trudno wyobrazić sobie nowoczesny dom bez jego wizytówki, czyli balkonu lub tarasu. Elementy te stanowią dodatkową powierzchnię, która pozwala na chwilę oddechu na...
Dom Wydawniczy MEDIUM Rzetelna Firma
Copyright @ 2004-2012 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
realizacja i CMS: omnia.pl

.