Nowe wymagania w zakresie izolacyjności przegród budowlanych w systemach ETICS - kierunki zmian

Najważniejsze zmiany dotyczą zmniejszenia wartości współczynnika przenikania ciepła U_c dla wszystkich rodzajów budynków oraz sposobu obliczania wskaźnika EP określającego roczne zapotrzebowanie budynku na nieodnawialną energię pierwotną.

Wcześniej obowiązywały znacznie niższe wymagania w zakresie izolacyjności termicznej przegród. Wymagania te były systematycznie podnoszone na przestrzeni ostatnich 50 lat (TABELA 1).

Wymagania te odnoszą się do nowo realizowanych budynków. Nowe regulacje prawne w tym zakresie wymuszą konieczność systematycznego zwiększania izolacyjności termicznej przegród budowlanych w nowo wznoszonych budynkach.

Rozwiązania w zakresie poszanowania energii w budownictwie

Zagadnienia poszanowania energii oraz zmniejszenia energochłonności procesów produkcyjnych są bardzo ważne z punktu widzenia gospodarki narodowej oraz rozwoju kraju. Dlatego warto zwrócić uwagę na zmiany zachodzące w strukturze zużycia energii, jej cenach oraz ilości.

Efektywność energetyczna w prawodawstwie była i jest nadal kształtowana poprzez następujące dokumenty prawne:

• Dyrektywa Parlamentu Europejskiego 2006/32/WE z dnia 5 kwietnia 2006 r. w sprawie efektywności końcowego użytkowania energii i usług energetycznych - zmniejszenie zużycia energii o 9% do 2016 roku,
• Dyrektywa 2004/8/WE z 11 lutego 2004 r. w sprawie wspierania kogeneracji w oparciu o zapotrzebowanie na ciepło użytkowe na rynku wewnętrznym energii - czerwone certyfikaty,
• Dyrektywa 2002/91/WE z dnia 16 grudnia 2002 r. w sprawie charakterystyki energetycznej budynków - świadectwa energetyczne,
• Odnowiona Strategia Lizbońska,
• Narodowa Strategia Spójności na lata 2007–2013 - system dotacji,
• Ustawa Prawo energetyczne z 10 kwietnia 1997 r. z późniejszymi zmianami (DzU z 2006 r. nr 89, poz. 625, nr 104, poz. 708, nr 158, poz. 1123 i nr 170, poz. 1217) - celem polityki energetycznej państwa jest zapewnienie bezpieczeństwa energetycznego kraju, wzrostu konkurencyjności gospodarki i jej efektywności energetycznej, a także ochrony środowiska,
• Ustawa o wspieraniu termomodernizacji i remontów z 21 listopada 2008 r. (DzU z 18 grudnia 2008 r.) - premie termomodernizacyjne i remontowe,
• Europejski Pakiet Energetyczny (z dn. 9.03.2007 r.) - do 2020 roku efektywność zużycia energii (efekt: redukcja gazów cieplarnianych) ma wzrosnąć o 20%, udział odnawialnych źródeł energii w bilansie energetycznym ma sięgnąć 20%, a emisja C0₂ ma zostać ograniczona o 20%,
• Dyrektywa w sprawie efektywności energetycznej. Dyrektywa została przyjęta 25 października 2012 r. i opublikowana w Dzienniku Urzędowym UE L315/1 dnia 14 listopada 2012 r.

Nowe rozporządzenie Ministra Transportu, Budownictwa i Gospodarki Morskiej z dnia 13 sierpnia 2013 roku w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie wynika z przyjętych wcześniej regulacji prawnych i ma w efekcie przynieść wymierne oszczędności energetyczne w zakresie zużycia energii na ogrzewanie budynków. (RYS.1)

Ograniczenie kosztów ogrzewania budynków w Polsce - kierunki zmian

Ogrzewanie budynków ma ważny udział w kosztach eksploatacji budynków. Aby zapewnić odpowiedni poziom komfortu cieplnego, stosujemy zróżnicowane systemy ogrzewania. Korzystamy przy tym z odmiennych surowców energetycznych.

Aby zapewnić sobie stałą temperaturę i komfort cieplny, wcale nie musimy zużywać takich ilości energii, jak się to dzieje w chwili obecnej. Właściwie zaprojektowana i wykonana izolacja ścian umożliwi osiągniecie zakładanych korzyści zarówno finansowych, jak i środowiskowych.

Do najważniejszych zaliczamy:

• obniżenie nakładów związanych z eksploatacją budynku (zmniejszenie nakładów finansowych ponoszonych na zapewnienie właściwych warunków cieplnych w pomieszczeniach),
• podwyższenie wartości rynkowej budynku poprzez podwyższenie standardu użytkowego i estetycznego,
• obniżenie ogólnych kosztów eksploatacji i konserwacji,
• zmniejszenie emisji szkodliwych substancji chemicznych (m.in. CO₂, SO₂) do środowiska.

Na podstawie przywołanych powyżej danych oraz wskazanych kierunków działań technicznych i prawnych można wskazać, że w najbliższej przyszłości rozwiązania dotyczące izolacji termicznej ścian będą zmierzały w kierunku tzw. domów energooszczędnych lub domów pasywnych.

Wskazane powyżej regulacje europejskie w najbliższej perspektywie będą wymuszały konieczność:

• poprawy izolacyjności termicznej przegród budowlanych budynków, w celu redukcji użycia energii, w tym zwłaszcza na cele grzewcze,
• ograniczenia użycia najtańszego i najbardziej popularnego nośnika energii w Polsce, czyli węgla, oraz zastąpienia go alternatywnymi, odnawialnymi nośnikami, co wiąże się również z określonymi inwestycjami, w tym także w gospodarstwach domowych,
• dbałości o właściwe projektowanie i wykonywanie obiektów w zakresie m.in. wysokiej izolacyjności przegród budowlanych, przy zakładanym, niskim poziomie zużycia energii na cele grzewcze (właściwa izolacyjność przegród, elementów stolarki budowlanej, prooszczędnościowe rozwiązania w zakresie instalacji wentylacyjnych i grzewczych itp.),
• paszporty energetyczne w najbliższym czasie będą w istotny sposób wpływały na kształtowanie końcowej wartości budynku.

Zachodzi więc potrzeba podjęcia powszechnych działań zmierzających do zmiany istniejącego stanu, mających na celu obniżenie zużycia energii i kosztów ogrzewania budynków zarówno nowobudowanych, jak i istniejących. Jest to szczególnie ważne w sytuacji Polski o silnie obciążonym środowisku przyrodniczym.

Jakość energetyczna budynku

Zgodnie z dyrektywą EPBD, każdy nowy budynek będzie miał nadaną określoną klasę energetyczną. W skład oceny klasy energetycznej wchodzi poziom zużycia energii do celów: ogrzewania, chłodzenia, wentylacji, podgrzania wody i oświetlenia. Najwięcej energii wydatkuje się na ogrzewanie budynków, stąd tak ważne jest określenie jakości cieplnej.

Jakość energetyczną budynku charakteryzują wskaźniki (zwykle oznaczane literą "E" z odpowiednimi indeksami), których wartości otrzymuje się po podzieleniu przez kubaturę lub powierzchnię pomieszczeń rozpatrywanego budynku, energii netto, brutto (dostarczonej) lub energii pierwotnej koniecznej do zapewnienia wymaganego poziomu ogrzewania, chłodzenia, wentylacji pomieszczeń, podgrzania wody i oświetlenia w budynku, w rozpatrywanym czasie (zwykle przedział czasowy dotyczy roku).

Na ich podstawie jest możliwe sformułowanie oceny jakości energetycznej budynku przez przyporządkowanie klasy energetycznej: A, B, C, D, E, F, G. Budynek klasy A charakteryzuje się najwyższą jakością energetyczną, czyli jest najbardziej energooszczędny (najmniej energochłonny).

W budynkach mieszkalnych najwięcej energii zużywa się na ogrzewanie pomieszczeń (około 60%), stąd największe znaczenie ma jakość cieplna budynku, którą charakteryzują:

• wskaźnik sezonowego zapotrzebowania na ciepło odnoszący się do energii netto (ciepło) do ogrzewania pomieszczeń [kWh/(m²·a)],
• wskaźnik zapotrzebowania na ciepło do ogrzewania pomieszczeń, niezależny od długości sezonu ogrzewania budynku, odniesiony do jednego "stopniodnia" [kWh/(m²·Kd)],
• moc cieplna potrzebna do ogrzania pomieszczenia (lub pomieszczeń), w [kW] lub odniesiona do powierzchni pomieszczeń ogrzewanych [W/m²],
• współczynnik strat ciepła H budynku, współczynnik łącznych strat ciepła w wyniku przenikania przez obudowę (HT) i wentylacji pomieszczeń (Hv) [W/K].

Do charakteryzowania jakości cieplnej obudowy budynku stosuje się:

• współczynnik strat ciepła przez przenikanie HT [W/K],
• współczynniki przenikania ciepła przegród U (ścian, stropów, połaci dachowych, okien, drzwi) [W/(m²·K)],
• liniowe współczynniki przenikania ciepła ψ (ew. punktowe χ) węzłów konstrukcyjnych znajdujących się w obudowie [W/(m·K)].

Do oceny jakości cieplnej budynku jest konieczne określenie:

• charakterystyk optycznych i przepuszczalność promieniowania słonecznego elementów przezroczystych obudowy budynku,
• szczelności obudowy (i jej poszczególnych elementów, np. okien, lekkich ścian osłonowych) na przenikanie powietrza.

Ponadto jakość cieplną obudowy charakteryzuje rozkład (pole temperatury) i najniższa wartość temperatury wewnętrznej powierzchni przegród w [ºC] (lub określana bezwymiarowo, oznaczana f_Rsi). Utrzymanie wymaganych wartości temperatury wewnętrznych powierzchni przegród jest ważne z uwagi na konieczność zapewnienia komfortu cieplnego w pomieszczeniach i ochronę przed zanieczyszczeniem i degradacją w efekcie występowania powierzchniowej kondensacji pary wodnej.

Kształtowanie wyższej izolacyjności termicznej ścian w aspekcie wymagań nowego rozporządzenia

Przytoczona powyżej regulacja prawna z 5.07.2013 r. wprowadziła począwszy od 1.01.2014 r., i będzie nadal sukcesywnie wprowadzać w dalszej perspektywie aż do roku 2021, nowe wymagania w zakresie izolacyjności, m.in. ścian zewnętrznych budynków.

Powyższe wymagania jednoznacznie wskazują na konieczność, teraz i w niedalekiej perspektywie, poprawy izolacyjności termicznej ścian zewnętrznych poprzez:

• systematyczne zwiększanie grubości izolacji termicznej w przypadku realizacji prac w oparciu o tradycyjne, popularne obecnie materiały typu płyty EPS lub płyty z wełny mineralnej w celu osiągnięcia wymaganej wartości współczynnika przenikania ciepła U,
• zastosowanie materiałów termoizolacyjnych o niższych wartościach współczynnika przewodzenia ciepła w stosunku do powszechnie stosowanych dzisiaj w wykonawstwie materiałów w celu jak powyżej, lecz przy zapewnieniu mniejszej grubości warstwy termoizolacji.

W odniesieniu do pierwszego z rozwiązań, dostosowanie grubości izolacji termicznej przegrody do nowych wymagań będzie wymagało systematycznego zwiększania jej grubości.

W TABELI 2 i na RYS 2 przedstawiono zakres, w jakim na przestrzeni najbliższych 6 lat zwiększy się wymagana grubość izolacji termicznej ze styropianu lub wełny mineralnej. Przyjęto w tym wypadku dla obu materiałów ten sam współczynnik przewodzenia ciepła.

Jak wyraźnie widać, musimy się liczyć w stosunkowo bliskiej przyszłości ze stosowaniem materiałów izolacyjnych grubości ok. 18 cm. Przykładowo w roku 2013 średnia grubość materiału izolacyjnego montowanego na elewacjach ocieplanych przy użyciu systemów ETICS w Niemczech wynosiła 12,6 cm (w 2003 roku: 9 cm).

Ze zmianą grubości zwiększa się również ciężar stosowanych materiałów izolacyjnych. I o ile jest to mniej istotne w przypadku styropianu, w przypadku którego 1 m² ocieplenia po wprowadzeniu wymaganej wartości U = 0,2 W/(m²·K) grubości przykładowo 18 cm wyniesie 2,3 kg, to w przypadku wełny mineralnej wzrośnie do 14,7 kg. (TABELA 3 i RYS. 3)

Zmiana grubości ocieplenia wymusi konieczność stosowania dłuższych łączników, zaś wzrost masy warstwy izolacyjnej w istotnym stopniu wpłynie na wielkość i umiejscowienie siły zginającej oraz wartość momentu (RYS. 4 i RYS. 5-6). W oczywisty sposób wiąże się to z podwyższeniem wymagań wykonawczych na etapie klejenia płyt i montażu łączników, jak i wymagań dla samych łączników.

Alternatywą, jak wskazano już wcześniej, jest stosowanie materiałów izolacyjnych o istotnie niższych wartościach współczynnika przewodzenia ciepła, co pozwoli na ograniczenie grubości izolacji termicznej, przy zachowaniu wymaganej wartości współczynnika przenikania ciepła U.

Alternatywne materiały izolacyjne o niższych wartościach współczynnika przewodzenia ciepła

Styropian i wełna mineralna stanowią prawie 95% materiałów izolacyjnych stosowanych przy instalacji systemów ETICS w całej Europie, na rynku szacowanym w 2013 roku na ok. 160-174 Mm². (RYS. 7)

Udział wełny mineralnej jest istotnie wyższy w krajach bałkańskich (wełna mineralna: 25%, styropian: 60%) niż średnia dla całej Europy: wełna mineralna: 11-12%, styropian: 82–83%.

W naszym regionie proporcje te są podobne: wełna mineralna: 12%, styropian: 84%. Pozostałe ok. 4% stanowią alternatywne materiały izolacyjne, jak: XPS, płyty fenolowe, poliuretanowe, płyty z wełny drzewnej itp.

Popularność wełny mineralnej i styropianu wynika z wielu czynników, wśród których należy wymienić m.in. korzystne relacje ceny do izolacyjności termicznej, powszechna dostępność tego typu materiałów na rynku, wieloletnie pozytywne doświadczenia w stosowaniu oraz doświadczenie wykonawców w aplikacji.

Kierunek obniżenia grubości izolacji termicznej przy zachowaniu tych samych wartości współczynnika przenikania ciepła U dla ściany wydaje się być racjonalną alternatywą. Stąd też niektórzy producenci koncentrują się obecnie na wdrożeniu alternatywnych materiałów termoizolacyjnych do zewnętrznych systemów ociepleń ETICS.

Formalnie takie możliwości dała ostatnia nowelizacja ETAG 004, która nie definiuje ściśle, jak to miało miejsce wcześniej w przypadku wełny mineralnej i styropianu, rodzajów termoizolacji w systemie ETICS, ale dopuszcza stosowanie różnego typu materiałów, stawiając wymaganie zgodności z dokumentem odniesienia (hEN, ETA lub CUAP).

W celu kształtowania coraz to wyższych wymagań w zakresie zmniejszania współczynnika przenikania ciepła U przy kształtowaniu przegród zewnętrznych winny być uwzględniane nowe jakościowo materiały, które umożliwią nam zmniejszenie tego współczynnika bez nadmiernego zwiększania grubości izolacji termicznej, co wpływałoby niekorzystnie m.in. na ograniczenie ilości światła wewnątrz pomieszczeń (wzrost grubości ościeży).

Wśród dostępnych dzisiaj materiałowi izolacyjnych do wykonywania systemów ETICS należałoby wskazać m.in. (RYS. 8 i RYS. 9):

• płyty izolacyjne z polistyrenu (EPS) wytwarzane w postaci prostopadłościanów o zdefiniowanych parametrach geometrycznych,
• płyty izolacyjne z polistyrenu o kształtowanych obrzeżach,
• płyty izolacyjne z polistyrenu grafitowego,
• płyty izolacyjne warstwowe z polistyrenu,
• płyty izolacyjne z ekstradowanej pianki polistyrenowej (XPS),
• płyty izolacyjne typu Nanopor o współczynniku λ = 0,032 W/(m·K), gęstości min. 15 kg/m³ i klasie odporności ogniowej E,
• płyty Founda z utwardzanego EPS, ryflowane z doklejaną warstwą fizeliny technicznej o współczynniku λ = 0,034 W/(m·K),
• płyty EKO-Panel - płyty warstwowe: sklejka – EPS + sklejka o współczynniku λ = 0,037 W/(m·K), klasie odporności ogniowej według PN-EN 13501-2: B-2, s2,d0;
• płyty lamelowe z wełny skalnej Fasrock LL (Rockwool) o współczynniku przewodzenia ciepła λ = 0,041 W/(m·K),
• dwugęstościowe płyty ze skalnej wełny mineralnej do izolacji termicznej w systemach ETICS: FrontRock Max E (Rockwool) o współczynniku przewodzenia ciepła λ = 0,036 W/(m·K),
• płyty fenolowe wykonywane z pianki na bazie żywic fenolowych, obustronnie pokryte cienką tkaniną techniczną o współczynniku przewodzenia ciepła λ = 0,021 W/(m·K), niepalne,
• płyty z pianki poliuretanowej o współczynniku przewodzenia ciepła: λ = 0,023 W/(m·K),
• płyty PIR (np. Vapotherm XR EcoTherm) są nowym materiałem izolacyjnym wytwarzanym na bazie poliuretanów, współczynnik przewodzenia ciepła: λ = 0,023 W/(m·K),
• płyty ze szkła piankowego (Foamglass) - niepalne, klasa odporności ogniowej A-1,s1,d0, współczynnik przewodzenia ciepła: λ = 0,038 W/(m·K),
• płyty wielowarstwowe typu HERA (Heratekta M3. Heraklith BM, Tektalan C-HA). Pierwszy rodzaj: wełna-EPS-wełna o współczynniku λ = 0,023 W/(m·K). Drugi rodzaj: warstwowa z wełny drzewnej o λ = 0,901 W/(m·K). Trzeci rodzaj: wielowarstwowa płyta na bazie włókniny szklanej, wełny mineralnej, wełny drzewnej z cementem jako środkiem wiążącym, λ = 0,78 W/(m·K),
• płyty izolacyjne na bazie włókien (Fibreboards) o wpółczynniku przewodzenia ciepła λ = 0,901 W/(m·K),
• płyty korkowe grubości 2-32 cm o współczynniku przewodzenia ciepła λ = 0,037 W/(m·K),
• płyty Vacuum - izolacja próżniowa: materiał izolacyjny zamknięty jest w opakowanie próżniowe z grubej folii aluminiowej o współczynniku przewodzenia ciepła λ = 0,001-0,004 W/(m·K).

Część z materiałów termoizolacyjnych wymienionych powyżej ma potencjalne możliwości zaistnienia wśród rozwiązań dedykowanych systemom ETICS. Jednak tego typu działania każdorazowo wymagają przeprowadzenia długich testów laboratoryjnych i próbnych aplikacji poligonowych.

Wśród rozwiązań dostępnych już dzisiaj na rynku, które zostały wdrożone w mniejszym lub większym stopniu w praktyce lub trwają nad nimi prace rozwojowe, znajdują się płyty izolacyjne fenolowe (rezolowe), płyty poliuretanowe PUR oraz płyty poliizocyjanurowe PIR.

Materiały poliuretanowe (PUR, PIR) są polimerycznymi materiałami chemoutwardzalnymi i znane są od końca lat 30. ubiegłego stulecia. Technologia otrzymywania poliuretanów zachodzi według mechanizmów specyficznej reakcji addycji pomiędzy grupami izocyjanianowymi i grupą hydroksylową, dając poliuretan.

Pianki PIR stanowią udoskonaloną wersję pianek PUR, wykazując się znacznie większą odpornością na bezpośrednie oddziaływanie ognia.

Z kolei żywice fenolowo-formaldehydowe otrzymuje się przez polimeryzację, kondensację difenoli lub mieszaniny difenoli z aldehydem, najczęściej formaldehydem. W zależności od warunków kondensacji otrzymuje się żywice nowolakowe (nowolaki) lub żywice rezolowe (rezole). Na bazie tych ostatnich są produkowane pianki rezolowe.

Materiały te charakteryzują się drobnokomórkową strukturą z czego ok. 90% stanowią komórki zamknięte, dzięki czemu praktycznie nie występuje pobór wody kondensacyjnej. Wykazują się wysoką twardością oraz wytrzymałością mechaniczną.

Izolacje tego typu są produkowane m.in. w formie płyt z rdzeniem ze sztywnej pianki i obustronnymi okładzinami elastycznymi z folii aluminiowej, papieru lub laminatu kompozytowego, włókna szklanego, bituminowanego włókna szklanego itp. Znajdują one dzisiaj zastosowanie do izolacji dachów oraz posadzek. W zakresie izolacji termicznej ścian, w murach warstwowych oraz niekiedy w syste-mach ETICS.

Wysokie parametry w zakresie izolacyjności termicznej (współczynnik przewodzenia ciepła λ = 0,021–0,027 W/(m·K)) sprawiają, że płyty rezolowe oraz PUR/PIR mogą stać się w tym zakresie potencjalnym konkurentem w stosunku do używanych dzisiaj powszechnie materiałów izolacyjnych stosowanych w systemach ETICS.

Zastosowanie tego typu płyt jako izolacji termicznej pozwala na ograniczenie jej grubości o nawet ok. 50%, co ma szczególne znaczenie w przypadku budownictwa pasywnego, budynków realizowanych w ograniczonych przestrzeniach, gdzie konieczne jest zachowanie wymaganych odległości lub linii zabudowy, do obudowy ościeży itp.

Zastosowanie praktyczne płyt rezolowych odbywa się na podstawie, nielicznych na razie, europejskich ocen technicznych i lokalnych dokumentów aprobacyjnych. Systemy te mają klasę reakcji na ogień B.

O ile jednak realizacje systemów ociepleń budynków na bazie pianek rezolowych stopniowo zyskują na popularności, o tyle zastosowanie płyt PUR/PIR ma jeszcze charakter jednostkowy i nie jest jeszcze objęty aprobatami lub ocenami technicznymi. Istotnym ograniczeniem w szerszym stosowaniu płyt rezolowych jest z jednej strony ich wysoka cena (kilkukrotnie razy wyższa niż EPS) oraz częściowo ograniczenia wynikajace z wymaganych przeciwpożarowych.

Płyty izolacyjne typu PUR/PIR jako składowe zewnętrznych systemów izolacji termicznej budynków będą być może stanowić takie rozwiązanie w przyszłości, ale wcześniej wymagane jest spełnienie wymagań technicznych i formalnych w zakresie kompatybilności współpracy z pozostałymi elementami systemu ETICS.

Dom energooszczędny jako kierunek na przyszłość - wymagania w zakresie izolacji ścian zewnętrznych

Dom energooszczędny to taki, do którego ogrzania potrzeba <70 kWh/(m²·K). Uzyskanie tak niskiego wskaźnika zużycia energii jest możliwe dzięki zastosowaniu kompleksowych rozwiązań budowlanych i instalacyjnych oraz wykorzystaniu odpowiednich materiałów.

Wszystkie przegrody zewnętrzne muszą skutecznie chronić przed ucieczką ciepła. Największe możliwości w zredukowaniu jego strat daje zwiększenie izolacyjności ścian. Dzięki poprawieniu jej ze standardowej na zalecaną dla domu energooszczędnego utrata ciepła przez ściany może być mniejsza aż o 40%.

W domu energooszczędnym średni współczynnik przenikania ciepła przez przegrody zewnętrzne nie może być większy niż 0,2 W/(m²·K), przy czym przyjmuje się, że dla ścian powinien on wynosić 0,15 W/(m²·K).

Ograniczenie strat ciepła jest możliwe dzięki zwiększeniu ich izolacji termicznej. Jest to najłatwiejsze do przeprowadzenia w ścianach, w których izolacja termiczna stanowi odrębną część ich konstrukcji (tzw. ściany dwuwarstwowe).

Odpowiednią wartość współczynnika przenikania ciepła U (nie większą niż 0,15 W/(m²·K)) można uzyskać dzięki zastosowaniu warstwy izolacji termicznej grubości 20 cm z materiału o wysokich właściwościach izolacyjnych. Jego współczynnik przewodzenia ciepła powinien wynosić co najwyżej 0,036 W/(m²·K).

Na rynku dostępne są różne materiały termoizolacyjne, które spełniają taki wymóg, także wśród najpopularniejszych - styropianu i wełny, na których oparta izolacja termiczna jest najbardziej uzasadniona ekonomicznie - tak wynika z analiz ekonomicznych i doświadczeń krajów, w których standard domu energooszczędnego powszechnie obowiązuje, na przykład w krajach skandynawskich.

Newralgiczne miejsca na elewacji budynków - mostki termiczne

Koniecznie powinniśmy zadbać o wyeliminowanie miejsc, przez które może uciekać ciepło – mostków termicznych. W przeciwnym razie trzeba liczyć się z utratą nawet 30% energii dostarczanej do ogrzewania budynku. (RYS. 10)

Zapotrzebowanie na energię w budynku zależy m.in. od:

• bryły budynku i jej zwartości,
• izolacyjności termicznej przegród budowlanych,
• wpływu mostków termicznych,
• wielkości strumienia powietrza wentylacyjnego,
• szczelności powietrznej obudowy,
• układu funkcjonalno-użytkowego,
• wyposażenia technicznego budynku,
• orientacji względem stron świata,
• elementów otoczenia budynku,
• lokalnych warunków klimatycznych,
• zachowań jego użytkowników.

Czynniki, na które możemy mieć bezpośredni wpływ przy projektowaniu lub wykonawstwie systemu ociepleń, zostały podkreślone powyżej.

Racjonalne pod względem ochrony cieplnej jest następujące rozwiązanie przegród zewnętrznych: warstwa izolacji termicznej budynku jest ciągła i ma stałą grubość na całej powierzchni fasady, jak również nie występuje przebicie materiałami o wysokiej przewodności cieplnej.

W rzeczywistości jednak przy projektowaniu i wykonywaniu warstwy izolacji termicznej istnieje potrzeba jej przebicia łącznikami, które pozwalają na właściwe mocowanie tejże izolacji do konstrukcji oraz przenoszenie obciążeń wynikających z ciężaru systemu ociepleniowego oraz parcia i ssania wiatru oddziaływującego na powierzchnię fasad.

W miejscach lokalizacji takich łączników występuje:

• wzrost gęstości strumienia cieplnego,
• obniżenie temperatury powierzchni wewnętrznej.

Te same efekty występują również w narożach budynków w wyniku większej powierzchni odpływu ciepła na zewnątrz niż jego napływu od wewnątrz. (RYS. 11-12)

Miejsca w obudowie zewnętrznej budynku, w których występują wyżej wymienione czynniki, nazywają się mostkami termicznymi. Ich wpływ na straty ciepła w przypadku złych rozwiązań detali budowlanych (łączniki o wysokiej przewodności termicznej, niewłaściwie wykonane ocieplenie narożników, wypełnienie przestrzeni pomiędzy płytami termoizolacyjnymi materiałem o dużej przewodności termicznej) może być bardzo duży. (RYS. 13-16 i 17-18)

Wyraźniej to zjawisko będzie występowało w przypadku materiałów o wysokiej izolacyjności termicznej i mniejszej grubości.

Na wewnętrznej powierzchni mostków termicznych często występuje kondensacja pary wodnej i rozwijają się grzyby rozkładu pleśniowego, zwłaszcza przy podwyższonej wilgotności powietrza w pomieszczeniach, co może mieć miejsca w budynkach o szczelnej stolarce okiennej wyposażonych jedynie w grawitacyjną instalację wentylacyjną.

Z kolei mostki liniowe uwzględnia się w obliczeniach strat ciepła i charakterystyk cieplnych przegród, wykorzystując liniowe współczynniki przenikania ciepła mostków liniowych. Liniowy współczynnik przenikania ciepła mostka liniowego pomnożony przez różnicę wewnętrznej i zewnętrznej temperatury jest równy dodatkowemu strumieniowi ciepła na jednostkę długości mostka.

Wpływ mostków uwzględnia się w obliczeniach współczynnika ciepła lub w obliczaniu współczynnika strat ciepła przez przenikanie.

Wymagania w zakresie ochrony pożarowej obiektów: status i kierunki kształtowania wymagań na przyszłość

Zgodnie z obowiązującym aktualnie Rozporządzeniem Ministra Transportu, Budownictwa i Gospodarki Morskiej z 5 lipca 2013 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie, budynek i urządzenia w nim związane powinny być zaprojektowane i wykonane w sposób zapewniający w razie pożaru (Dział VI, rozdział I, §207.1):

• nośność konstrukcji przez czas wynikający z rozporządzenia,
• ograniczenie rozprzestrzeniania się ognia i dymu w budynku,
• ograniczenie rozprzestrzeniania się pożaru na sąsiednie budynki,
• możliwość ewakuacji ludzi (…).

W zakresie bezpieczeństwa pożarowego dla ścian zewnętrznych budynków wysokich i wysokościowych przedmiotowe rozporządzenie w §216 w pkt 6 i pkt. 13 definiuje wymagania odnośnie możliwości zastosowania różnych materiałów izolacyjnych.

Inaczej wygląda sytuacja w tym zakresie w niektórych krajach unijnych, w tym Republice Czeskiej, Niemczech i Belgii.

Na podstawie badań ogniowych, prowadzonych na ścianach wielkopowierzchniowych z otworami, zdefiniowano cztery etapy oddziaływania ognia na nadproże okienne ocieplone materiałami o klasie reakcji na ogień >A2 (RYS. 19-22), przy znacznych grubościach izolacji termicznej:

• etap I (RYS. 19): płomień wydobywa się na zewnątrz, bezpośrednie oddziaływanie na nadproże i elewację budynku,
• etap II (RYS. 20): pod wpływem oddziaływania temperatury następuje wytopienie ­materiału izolacyjnego, który gromadzi się na dolnej powierzchni systemu w strefie nadproża,
• etap III (RYS. 21): wzrasta ciśnienie gazów, który wydostaje się na zewnątrz, komponenty organiczne tynku zaczynają się palić, warstwa zbrojąca systemu ulega deformacji,
• etap IV (RYS. 22): następuje rozszczelnienie systemu, ogień wnika pod warstwę zbrojącą, skapują krople stopionego materiału izolacyjnego.

Uwzględniając dzisiaj używaną grubość styropianu oraz wykazane podstawy do dalszego wzrostu tej grubości, niektóre kraje członkowskie wprowadziły wymóg stosowania na budynkach mieszkalnych wielorodzinnych i w sektorze budownictwa publicznego następujących rozwiązań:

• wykonywanie ociepleń elewacji budynków na bazie systemów ETICS z klasyfikacją ogniową max A-2,s1,
• w przypadku elewacji które są ocieplane przy użyciu systemu ETICS o klasyfikacji ogniowej B-1,s1 zastosowanie dodatkowych barier ogniowych na elewacji według RYS. 23 wykonanych np. z pasów wełny mineralnej. Przykładowo takie regulacje na terenie Republiki Czeskiej zostały wprowadzone w 2012 roku.

Podobnie lokalne wymagania obowiązujące na terytoriach Republiki Czeskiej, Słowacji, Litwy, Łotwy i Estonii wymagają, aby na wielorodzinnych budynkach mieszkalnych oraz budynkach publicznych były stosowane systemy o klasie emisji dymu na poziomie s1 według EN 13501-1.

W przypadku systematycznego zwiększania grubości materiałów termoizolacyjnych montowanych w ramach systemów ETICS o klasie reakcji na ogień >A2 tego typu lub podobne wymagania mogą zacząć obowiązywać w dłuższej perspektywie czasowej na terenie całej UE.

Podsumowanie

Stosowanie alternatywnych materiałów izolacyjnych w systemach ETICS już dzisiaj jest możliwe w pewnym zakresie, z czasem będzie zyskiwało na popularności.

Jednakże o tempie wdrożeń tego typu rozwiązań zapewne zadecydują przede wszystkim wskaźniki cenowe, które dzisiaj przemawiają na korzyść stosowanych powszechnie materiałów, jednakże należy się liczyć z tym, że liczne aktualnie prowadzone prace badawcze w wielu ośrodkach naukowych i rozwojowych w Europie pozwolą na przestrzeni najbliższych lat na stopniowe upowszechnianie rozwiązań dających w efekcie niższe koszty ogrzewania budynków (domy energooszczędne).

Problematyka wyższej izolacyjności przegród budowlanych od strony prawnej dotyczy nowo realizowanych budynków, ale trzeba jednak nie zapominać o dużej ilości obiektów, które z perspektywy dzisiejszych, a nie przyszłych wymagań, nie spełniają już tych kryteriów.

W długiej perspektywie nie należy się spodziewać obniżenia kosztów energii, wręcz przeciwnie - jej koszty będą systematycznie wzrastać. Dlatego w najbliższych latach coraz popularniejsze staną się realizacje ociepleń wykonywanych na już wcześniej zainstalowanych systemach ETICS, których celem będzie dalszy wzrost izolacyjności przegród.

Rynek dociepleń wtórnych może być interesującym obszarem dla wielu producentów, mających już dzisiaj gotowe rozwiązania techniczne, posiadające stosowne dokumenty odniesienia.

Mając na uwadze stale rosnące ceny energii, co za tym idzie - kosztów utrzymania budynków, należy spodziewać się dalszego rozwoju nowych rozwiązań w tym zakresie - systemów ociepleń dających możliwość czasowej akumulacji energii oraz zastosowania powłok termorefleksyjnych, ograniczających straty ciepła w okresie zimowym, które zapewnią jednocześnie wyższy komfort termiczny latem.

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!