Termomodernizacja i renowacja istniejących budynków

***
W artykule przedstawiono charakterystykę prac termomodernizacyjnych, zasady ocieplenia przegród od zewnątrz i wewnątrz oraz przykłady obliczeniowe w zakresie kształtowania parametrów fizykalnych prze-gród zewnętrznych i ich złączy po dociepleniu.

Thermal modernization and renovation of existing buildings

The article presents the characteristics of thermal modernization works, the principles of insulation of partitions from the outside and inside, and calculation examples in the field of shaping the physical parameters of external partitions and their joints after thermal insulation.
***

Termomodernizacja – podstawowe wymagania i pojęcia

Aby ilość energii cieplnej potrzebnej do użytkowania budynku zgodnie z jego przeznaczeniem można było utrzymać na racjonalnie niskim poziomie, przewidziano dwie metody pozwalające spełnić wymaganie w nowo projektowanych budynkach:

• pierwsza polega na takim zaprojektowaniu przegród w budynku, aby wartości współczynników przenikania ciepła U/U_c [W/(m²·K)] przegród zewnętrznych, okien, drzwi oraz technika instalacyjna odpowiadały wymaganiom izolacyjności cieplnej, kryterium w zakresie ochrony cieplnej: U_c  ≤  U_c(max),
• druga to zaprojektowanie budynku pod kątem zapotrzebowania na nieodnawialną energię pierwotną na jednostkę powierzchni pomieszczeń o regulowanej temperaturze powietrza w budynku, lokalu mieszkalnym lub części budynku stanowiącej samodzielną całość techniczno-użytkową – EP [kWh/(m²·rok)], kryterium w zakresie oszczędności energii: EP  ≤  EP_(max).

Według rozporządzenia [1] dla budynku produkcyjnego, magazynowego i gospodarczego dopuszcza się większe wartości współczynnika U/U_c niż U_(max) oraz U_c(max), jeśli uzasadnia to rachunek efektywności ekonomicznej inwestycji, obejmujący koszt budowy i eksploatacji budynku. Ponadto w budynku mieszkalnym, zamieszkania zbiorowego, użyteczności publicznej, produkcyjnym, magazynowym i gospodarczym podłoga na gruncie w ogrzewanym pomieszczeniu powinna mieć izolację cieplną obwodową z materiału izolacyjnego w postaci warstwy o oporze cieplnym co najmniej 2,0 (m²·K)/W, przy czym opór cieplny warstw podłogowych oblicza się zgodnie z PN-EN ISO 6946:2008 [2] oraz PN-EN ISO 13370:2008 [3].

Czytaj więcej o: Trwałości i niezawodności termomodernizacji budynków

Według zmian wprowadzonych w rozporządzeniu [1] wymagania dla nowo projektowanych budynków dotyczą jednoczesnego spełnienia dwóch wymagań w zakresie współczynnika przenikania ciepła U [W/(m²·K)] – U_c  ≤  U_c(max) dla pojedynczych przegród budynku oraz wskaźnika zapotrzebowania na nieodnawialną energię pierwotną EP [kWh/(m²·rok)] – EP  ≤  EP_(max) dla całego budynku.

Wymagania minimalne, o których mowa w ust. 1 rozporządzenia [1], uznaje się za spełnione dla budynku podlegającego przebudowie – termomodernizacji, jeżeli przegrody oraz wyposażenie techniczne budynku podlegające przebudowie odpowiadają przynajmniej wymaganiom izolacyjności cieplnej określonym w załączniku nr 2 do rozporządzenia [1]. Ponadto należy pamiętać, że budynek powinien być zaprojektowany i wykonany w taki sposób, aby ograniczyć ryzyko przegrzewania budynku w okresie letnim (dotyczy przegród przezroczystych – stolarka okienna). W trakcie projektowania i wykonywania docieplenia przegród zewnętrznych budynku należy pamiętać o wyeliminowaniu zjawiska kondensacji powierzchniowej (ryzyko rozwoju pleśni), kondensacji międzywarstwowej oraz spełnić wymagania w zakresie izolacyjności akustycznej i ochronie przeciwpożarowej.

Działania energooszczędne stosowane w budynkach istniejących można podzielić na trzy podstawowe grupy (RYS. 1).

Docieplenie przegród zewnętrznych jako podstawowy element termomodernizacji

Zastosowanie odpowiedniego materiału termoizolacyjnego pozwala na osiągnięcie niskich wartości współczynnika przenikania ciepła U/U_c [W/(m²·K)] pełnej przegrody i liniowego współczynnika przenikania ciepła Ψ [W/(m·K)] oraz minimalizację ryzyka występowania kondensacji powierzchniowej i międzywarstwowej.

Przed wyborem odpowiedniego materiału do izolacji cieplnej należy zwrócić uwagę na takie właściwości, jak:

• współczynnik przewodzenia ciepła λ [W/(m·K)],
• gęstość objętościowa,
• izolacyjność akustyczna,
• przepuszczalność pary wodnej,
• współczynnik oporu dyfuzyjnego μ [-],
• wrażliwość na czynniki biologiczne i chemiczne,
• ochronę przeciwpożarową.

Na podstawie prowadzonych obliczeń i analiz w tym zakresie zestawiono przykładowy dobór materiałów termoizolacyjnych:

• ocieplenie ścian zewnętrznych (od zewnątrz): styropian (EPS), styropian szary (grafitowy), płyty z piany fenolowej, wełna mineralna, inne innowacyjne materiały: maty aerożelowe, porogel, płytowe elementy próżniowe (VIP),
• ocieplenie stropodachów dwudzielnych i stropów nad poddaszami nieużytkowanymi: wełna celulozowa, wełna mineralna,
• ocieplenie dachów drewnianych: płyty drzewne, płyty z wełny owczej, płyty z wełny mineralnej, pianka poliuretanowa (PUR/PIR), płyty korkowe,
• ocieplenie przegród stykających się z gruntem (izolacja obwodowa), cokołów i podłóg: polistyren ekstrudowany (XPS), szkło piankowe,
• docieplenie od wewnątrz: bloczki z betonu komórkowego, płyty klimatyczne, tynki ciepłochronne (renowacyjne),
• ocieplenie z zastosowaniem materiałów termoizolacyjnych „nowej generacji”: aeorożel, porogel, izolacje refleksyjne, izolacje próżniowe VIP, izolacje transparentne, pianosilikaty.

Istnieje wiele rozwiązań materiałowych dociepleń przegród zewnętrznych istniejących budynków. Dobór materiału termoizolacyjnego i technologii wykonania nie powinien być przypadkowy, lecz oparty na podstawie analiz otrzymanych parametrów fizykalnych z uwzględnieniem parametrów powietrza zewnętrznego i wewnętrznego. Szczegółowe analizy w tym zakresie przeprowadzono m.in. w pracy [4].

Ocieplenie od wewnątrz budynków istniejących

Kolejność położenia poszczególnych warstw nie ma wpływu na izolacyjność termiczną całej przegrody, gdyż wynika on jedynie z sumy oporów cieplnych użytych materiałów. Jednak w przeciwieństwie do izolacji termicznej zewnętrznej wymaga bardziej szczegółowej analizy przegród, przede wszystkim ze względu na zjawiska wilgotnościowe (kondensacja powierzchniowa oraz międzywarstwowa). Dlatego dobór materiału izolacyjnego przy dociepleniu od wewnątrz wymaga wykonania miarodajnych obliczeń i analiz parametrów fizykalnych przegród zewnętrznych i ich złączy.

Ocieplenie przegród zewnętrznych od wewnątrz jest projektowane i wykonywane od wielu lat dla grupy budynków, które z różnych względów nie mogą lub nie powinny być ocieplone od zewnątrz. Można do nich zaliczyć:

• obiekty zabytkowe (budynki wpisane do rejestru zabytków lub objęte ochroną konserwatorską),
• obiekty o wartości architektonicznej (ciekawy charakter elewacji lub oryginalny wygląd budynku),
• obiekty z ograniczeniem praw własności (w przypadku gdy część ścian zewnętrznych znajduje się dokładnie na granicy działki),
• obiekty użytkowane czasowo (ogrzewanie czasowe w nieregularnych okresach).

Podstawową zaletą ocieplenia od wewnątrz jest zmniejszenie ilości energii niezbędnej do ogrzania pomieszczeń o żądanej temperaturze oraz skrócenia czasu nagrzewania. Należy jednak podkreślić, że warstwa izolacji cieplnej od strony wewnętrznej przegrody oddziela konstrukcję muru od środowiska wewnętrznego, co wpływa na zmniejszenie pojemności cieplnej budynku i powoduje wprowadzenie całej warstwy konstrukcyjnej w strefę przemarzania (RYS. 2–3). Na skutek niskiej temperatury otoczenia znacznie spada temperatura wewnątrz przegrody, powodując kondensację na styku warstwy konstrukcyjnej i izolacji cieplnej.

Poniżej opisano cechy charakterystyczne wybranych materiałów termoizolacyjnych stosowanych przy ociepleniu przegród od wewnątrz.

Mineralne płyty izolacyjne są wykonane z bardzo lekkiej odmiany betonu komórkowego (ρ_ob. = 115 kg/m³) o stosunkowo niskiej wartości współczynnika przewodzenia ciepła λ_D = 0,040 W/(m·K). Ponadto charakteryzuje się on współczynnikiem oporu dyfuzyjnego μ = 3, co powoduje, że stanowi właściwą termoizolację od wewnątrz.

Płyty klimatyczne wytwarzane są z silikatu wapiennego, będącego materiałem na bazie mineralnej. Kryształki silikatu wapiennego łączą się w mikroporowaty szkielet, tworząc wyrób o wysokiej kapilarności (gęstość objętościowa ρ_ob. = 200–400 kg/m³, współczynnik przewodzenia ciepła λ_D = 0,059 W/(m·K)). Jest to materiał paroprzepuszczalny o współczynniku oporu dyfuzyjnego μ = 3–6, posiadający otwarte pory, kapilarnie aktywny, przyjazny dla środowiska naturalnego, niepalny oraz zapobiegający tworzeniu się pleśni i zagrzybienia. Wyroby można stosować w pełnym systemie, obejmującym klej, szpachlę i farby. Systemu nie powinno się łączyć z wyrobami na bazie gipsu.

Płyty z paneli próżniowych VIP składają się z rdzenia oraz powłoki w postaci szczelnej membrany, zwanej folią. Charakteryzują się niską wartością λ_D = 0,006–0,007 W/(m·K) i wysoką wartością współczynnika μ. Płyty powinny być chronione przed uszkodzeniami, wilgocią i nasłonecznieniem. Montaż powinien odbywać się w warunkach suchych. Przygotowywane są do wbudowania jako indywidualny projekt.

Tynki ciepłochronne (renowacyjne) pozwalają uzyskać znacznie lepsze właściwości termoizolacyjne budynku niż przy zastosowaniu zwykłych tynków. Zapobiegają przemarzaniu murów, a zatem mają duży udział w ograniczeniu utraty ciepła. Ich zaletami są eliminacja mostków cieplnych oraz wyprowadzanie wilgoci ze ściany. Często jest to gotowa mieszanka do ręcznego i maszynowego nakładania. Sprawdza się zarówno w pracach zewnętrznych, jak i wewnętrznych. Podstawę tynku stanowi niezwykle lekki granulat ze spienionej mączki szklanej i perlitu. Tym dwóm składnikom zawdzięcza swoje wyjątkowe właściwości termoizolacyjne [λ_D = 0,06–0,11 W/(m·K)].

Szczegółowe charakterystyki technologii ocieplenia od wewnątrz przedstawiono m.in. w pracach [5, 6].

W przypadku opracowania koncepcji projektowej ocieplenia od wewnątrz zapobiegającej wystąpieniu kondensacji należy uwzględnić warunki mikroklimatu wnętrz pomieszczeń. Dlatego zasadne staje się przeprowadzenie obliczeń i analiz w zakresie przyrostu wilgoci w ścianach ocieplonych od wewnątrz ze szczególną starannością i uwzględnieniem zmieniających się warunków eksploatacji.

Aby zapewnić prawidłowe warunki eksploatacji, należy zastosować termoizolację o bardzo wysokim współczynniku oporu dyfuzyjnego μ [–] lub dodatkową warstwę izolacji paroszczelnej od strony wewnętrznej. W ten sposób teoretycznie zostaje wyeliminowana dyfuzja pary wodnej z pomieszczeń w konstrukcję ściany.

Według normy DIN 4108-3 [7] zaleca się, aby wartość dyfuzyjnie równoważnej grubości warstwy powietrza s_d izolacji termicznej lub zastosowanej paroizolacji przekraczała 1500 m. Tego typu koncepcje rozwiązań zalecane są w przypadku docieplenia ścian w pomieszczeniach mokrych, w których panuje w sposób ciągły podwyższona wilgotność pomieszczeń (np. baseny kryte, pralnie). Dodatkowo dopuszcza się, według DIN 4108-3 [7], stosowanie materiałów stanowiących opór dyfuzyjny, dla których dyfuzyjnie równoważna grubość warstwy powietrza s_d zawiera się pomiędzy 0,5 m a 1500 m. Tak szerokie zróżnicowanie wielkości s_d wpływa niejednoznacznie na oceny poprawności realizowanych dociepleń.

Materiał, którego s_d wynosi powyżej 0,5 m, jest materiałem otwartym dyfuzyjnie, natomiast materiał o s_d niewiele mniejszej niż 1500 m jest określany w praktyce jako izolacja paroszczelna. W takim przypadku niezbędne staje się przeprowadzenie symulacji wilgotnościowej analizowanej przegrody budowlanej w pełnym roku jej eksploatacji. Ilość zakumulowanej wilgoci, która jest dopuszczalna w odniesieniu do tego typu koncepcji ocieplenia, musi być na takim poziomie, aby umożliwić jej wyparowanie w kierunku użytkowanego pomieszczenia lub nie powodować akumulacji w kolejnych latach. Istotne jest dodatkowo zapewnienie pełnej szczelności na niekontrolowaną infiltrację powietrza [8].

Jakość cieplna ścian zewnętrznych ocieplonych od wewnątrz – studium przypadku

Dobór materiału termoizolacyjnego do ocieplenia od wewnątrz nie powinien być przypadkowy, lecz oparty na podstawie znajomości parametrów technicznych warstw przegrody. Na wstępie, aby spełnić podstawo-we kryterium cieplne [U_c  ≤  U_c(max)], należy ustalić grubość materiału termoizolacyjnego o zróżnicowanej wartości współczynnika przewodzenia ciepła λ [W/(m·K)].

Przykład obliczeniowy 1

Obliczono współczynnik przenikania ciepła U_c [W/(m²·K)] ściany zewnętrznej z cegły pełnej grubości 25 cm i 37 cm, ocieplonej od strony wewnętrznej różnymi materiałami, zgodnie z procedurą normy PN-EN ISO 6946:2008 [2].

Do obliczenia współczynnika przenikania ciepła U_c [W/(m²·K)] przyjęto następujące założenia:

• opór przejmowania ciepła dla ściany; wartości oporu przejmowania ciepła zostały przyjęte według PN-EN ISO 6946:2008 [2] dla poziomego kierunku strumienia ciepła,
  –    opór przejmowania ciepła na zewnętrznej powierzchni przegrody: R_se = 0,04 (m²·K)/W,
  –    opór przejmowania ciepła na wewnętrznej powierzchni przegrody: R_si = 0,13 (m²·K)/W,
• wartości współczynnika przewodzenia ciepła λ [W/(m·K)] przyjęto na podstawie tablic – załącznik do pracy [9].

Wyniki obliczeń współczynnika przenikania ciepła U_c dla analizowanych rozwiązań materiałowych ściany zewnętrznej zestawiono w TABELI 1.

Istotny wpływ na wartość współczynnika przenikania ciepła przegrody budowlanej U_c [W/(m²·K)] ma wartość współczynnika przewodzenia ciepła λ [W/(m·K)] materiału izolacyjnego. W odniesieniu do jednego rodzaju izolacji może się ona wahać w znacznym przedziale w zależności od produktu, co wynika z szybkiego rozwoju rynku materiałów termoizolacyjnych oraz coraz bardziej zaawansowanych technologii produkcyjnych.

W obliczeniach różnicowano grubość warstwy izolacji cieplnej i wartość współczynnika przewodzenia ciepła materiału izolacyjnego λ [W/(m·K)]. Dodatkowo zamieszczono poziomy wymagań co do izolacyjności cieplnej U_c(max) [W/(m²·K)] według rozporządzenia [1], obowiązujące od 31.12.2020 r. (rozwiązania materiałowe ścian zewnętrznych spełniających kryterium cieplne: U_c  ≤  U_c(max) = 0,20 W/(m²·K) – zaznaczono kolorem zielonym – TABELA 1).

Oprócz znajomości izolacyjności cieplnej ścian zewnętrznych istotne staje się określenie rozkładu temperatury przy założeniu temperatury powietrza wewnętrznego t_i i zewnętrznego t_e.

Przykład obliczeniowy 2

Określono rozkład temperatur w dwuwarstwowej ścianie zewnętrznej z ociepleniem usytuowanym od zewnątrz i wewnątrz (RYS. 4–5, TABELE 2–3).

Do określenia rozkładu temperatur w ścianie zewnętrznej przyjęto następujące założenia:

• temperatura obliczeniowa zewnętrzna (Toruń – III strefa klimatyczna: t_e = –20°C),
• temperatura obliczeniowa wewnętrzna (pomieszczenia przeznaczone do przebywania ludzi bez okryć zewnętrznych niewykonujących w sposób ciągły pracy fizycznej – pokoje mieszkalne, przedpokoje, kuchnie, korytarze:  t_i = 20°C),
• opory przejmowania ciepła dla ściany: – opór przejmowania ciepła na zewnętrznej powierzchni przegrody: R_se = 0,04 (m²·K)/W, – opór przejmowania ciepła na wewnętrznej powierzchni przegrody: R_si = 0,25 (m²·K)/W.

W TABELACH 4–5 zestawiono wyniki obliczeń. Należy podkreślić, że ocieplenie ściany zewnętrznej od wewnątrz powoduje, że jej warstwa konstrukcyjna (beton komórkowy) znajduje się w strefie przemarzania (t  < 0). Takie zjawisko może spowodować zmianę parametrów technicznych i fizykalnych (cieplno-wilgotnościowych) analizowanej przegrody.

Kształtowanie parametrów fizykalnych złączy przegród po ociepleniu

Budynek stanowi zbiór przegród budowlanych i ich złączy o indywidualnym charakterze fizykalnym i poddany jest oddziaływaniu środowiska zewnętrznego i wewnętrznego. W wielu przypadkach analiza przegród i złączy budowlanych w aspekcie konstrukcyjno-materiałowym i technologii wykonania nie budzi zastrzeżeń na etapie projektowania. Natomiast znajomość ich parametrów fizykalnych, związanych z wymianą ciepła i wilgoci, pozwala na uniknięcie wielu wad korozyjnych i fizykalnych.

Przykład obliczeniowy 3

Kształtowanie układów materiałowych połączenia ściany zewnętrznej ze stropem w przekroju przez wieniec w aspekcie cieplno-wilgotnościowym.

Do obliczeń, przy zastosowaniu programu komputerowego ­TRISCO-KOBRU 86 [10], przyjęto następujące rozwiązania materiałowe i założenia:

• podłoga pływająca:
  - tynk gipsowy gr. 1 cm – λ = 0,40 W/(m·K),
  - strop żelbetowy gr. 14 cm – λ = 1,70 W/(m·K),
  - folia budowlana,
  - wełna mineralna twarda gr. 5 cm – λ = 0,04 W/(m·K),
  - folia budowlana, pas dylatacji obwodowej – λ = 0,1035 W/(m·K),
  - wylewka cementowa gr. 3 cm – λ = 1,00 W/(m·K),
  - parkiet drewniany gr. 1cm – λ = 0,18 W/(m·K),
• ściana zewnętrzna dwuwarstwowa:
  - tynk gipsowy gr. 1 cm – λ = 0,40 W/(m·K),
  - bloczki wapienno-piaskowe gr. 24 cm – λ = 0,56 W/(m·K),
  - płyty z pianki poliuretanowej PIR gr. 10, 12, 15 cm – λ = 0,022 W/(m·K),
  - tynk cienkowarstwowy gr. 0,5 cm – λ = 0,76 W/(m·K);
  - ściana rozpatrywana jest z ociepleniem od zewnątrz (RYS. 6–8) oraz z ociepleniem od wewnątrz (RYS. 9–14),

• modelowanie złączy wykonano zgodnie z zasadami przedstawionymi w PN-EN ISO 10211:2008 [11],
• opory przejmowania ciepła (R_si, R_se) przyjęto zgodnie z PN-EN ISO 6946 [2] przy obliczeniach strumieni cieplnych oraz wg PN-EN ISO 13788 [12] przy obliczeniach rozkładu temperatur i czynnika temperaturowego ƒ_Rsi,
• temperatura powietrza wewnętrznego t_i = 20°C (pokój dzienny), temperatura powietrza zewnętrznego t_e = –20°C (III strefa),
• wartości współczynnika przewodzenia ciepła materiałów budowlanych λ [W/(m·K)] przyjęto na podstawie tablic w pracy [9].

Wyniki obliczeń parametrów cieplno-wilgotnościowych zestawiono w TABELACH 6–7.

Parametry fizykalne połączenia ściany zewnętrznej ze stropem w przekroju przez wieniec zależą od układu warstw materiałowych złącza. Istotne znaczenie ma odpowiednia izolacja cieplna wieńca stropowego. Niewłaściwe kształtowanie układu warstw materiałowych (brak izolacji cieplnej lub brak jej ciągłości) powoduje zwiększone straty ciepła w postaci strumienia cieplnego Φ [W] i liniowego współczynnika przenikania ciepła Ψ [W/(m·K)] oraz obniżenie temperatury na wewnętrznej powierzchni przegrody w miejscu mostka cieplnego – co może prowadzić do ryzyka występowania kondensacji na wewnętrznej powierzchni przegrody (TABELA 6).

Posługiwanie się tylko wartościami orientacyjnymi parametrów fizykalnych wg PN-EN ISO 14683:2008 [13] jest nieuzasadnione i niedopuszczalne. Poprawne ukształtowanie układu warstw materiałowych, w oparciu o szczegółowe i miarodajne obliczenia numeryczne, powoduje minimalizację strat ciepła przez złącze oraz ryzyko występowania kondensacji powierzchniowej (ryzyka rozwoju pleśni).

W przypadku analizy połączenia ściany zewnętrznej (ocieplonej od wewnątrz) ze stropem w przekroju przez wieniec (RYS. 9–14) zauważa się znaczące straty ciepła w postaci liniowego współczynnika przenikania ciepła Ψ_i [W/(m·K)] oraz obniżenie temperatury na wewnętrznej powierzchni przegrody w miejscu mostka cieplnego t_min. [°C] (TABELA 7).

Aby poprawić parametry fizykalne analizowanych złączy (RYS. 9, 12) proponuje się zastosowanie dodatkowej warstwy izolacji cieplnej pod stropem.

Rozwiązanie materiałowe ocieplenia przegród budynku od strony wewnętrznej zależy od następujących czynników:

• eksploatacja pomieszczeń,
• rodzaj materiału konstrukcyjnego ścian oraz materiału użytego do ocieplenia,
• technologia zamocowania dodatkowej termoizolacji.

Usprawnienia instalacji w budynku jako przykład działań termomodernizacyjnych

Określając energochłonność budynku, należy uwzględnić także sprawności systemów instalacyjnych budynku wynikające z:

• regulacji i wykorzystania ciepła w przestrzeni ogrzewanej (η_H,e),
• przesyłu ciepła ze źródła ciepła do przestrzeni ogrzewanej (η_H,d),
• akumulacji ciepła w elementach pojemnościowych systemu ogrzewania (η_H,s),
• wytwarzania ciepła z nośnika energii lub energii dostarczanych do źródła ciepła (η_H,g).

Instalacja grzewcza w budynku musi spełniać wymagania przepisów techniczno-budowlanych, a także powinna uwzględniać wiedzę techniczną z zakresu rozwiązań energooszczędnych. Projektowany system powinien być systemem wysokosprawnym. Należy zaplanować wysokosprawne źródła ciepła, dołożyć wszelkich starań w celu obniżenia strat na przesyle czynnika grzewczego oraz, jeśli występuje zbiornik akumulacyjny, straty na akumulacji powinny być minimalne, a także optymalnie dobrać elementy odpowiedzialne za regulację i wykorzystanie ciepła.

Maksymalne możliwe sprawności można uzyskać według [14] m.in. poprzez stosowanie kotłów kondensacyjnych, pomp ciepła o wysokim współczynniku efektywności (COP), odpowiednie prowadzenie przewodów rozprowadzających czynnik grzejny (zwarta instalacja) oraz ich właściwą izolację cieplną, odpowiednią izolację zbiorników buforowych oraz dobrane do specyfiki ich pracy i użytkowania sterowanie ładowaniem i rozładowaniem, niskotemperaturowe systemy grzejne płaszczyznowe, grzejnikowe lub mieszane, stosowanie wysokosprawnych pomp pomocniczych charakteryzujących się niskim poborem mocy (skutkujące małym zużyciem energii pomocniczej).

Wartość wskaźnika rocznego zapotrzebowania na nieodnawialną energię pierwotną (EP) określa efektywność całkowitą budynku i służy do sprawdzenia kryterium w zakresie oszczędności energii według rozporządzenia [1]: EP  ≤  EP_(max). Dotyczy energii zawartej w źródłach, w tym paliwach i nośnikach, niezbędnej do pokrycia zapotrzebowania na energię końcową, z uwzględnieniem dodatkowych nakładów na dostarczenie tej energii do granicy budynku.

Wartość współczynnika nakładu nieodnawialnej energii pierwotnej na wytworzenie i dostarczenie nośnika energii lub energii dla systemów technicznych w_i przyjmuje się na podstawie danych udostępnionych przez dostawcę tego nośnika energii lub energii. Uzyskanie niskich wartości wskazuje na nieznaczne zapotrzebowanie i tym samym wysoką efektywność energetyczną budynku. Wprowadzenie odnawialnych źródeł energii (OZE) powoduje możliwość wprowadzenia do obliczeń wskaźnika w_i poniżej 1, a w konsekwencji uzyskanie niskiej wartości wskaźnika EP. Na stronach internetowych niektórzy dostawcy ciepła zamieszczają wartości wskaźnika nakładu nieodnawialnej energii pierwotnej. W przypadku braku takich danych przyjmuje się wartości współczynnika wi określone w rozporządzeniu [15].

Podjęte działania termomodernizacyjne w budynkach istniejących powinny być przeprowadzane na podstawie szczegółowej analizy ich stanu technicznego i cieplnego. Natomiast ocenę jakości prac związanych z dociepleniem przegród zewnętrznych należy przeprowadzać na podstawie badań termowizyjnych. Wyniki i analizy w tym zakresie dla osiedla na Górnym Śląsku zaprezentowano w pracy [16].

Istnieje potrzeba prowadzenia obliczeń i analiz dotyczących podejmowanych działań energooszczędnych na etapie ich projektowania, wykonawstwa oraz eksploatacji budynków.

Podsumowanie i wnioski

Dobór działań termomodernizacyjnych w istniejących budynkach jest procesem złożonym, obejmującym m.in. zagadnienia materiałów budowlanych, fizyki budowli oraz instalacji budowlanych. Jakość cieplna obudowy budynku jest oceniana przez określenie wartości współczynników U_c, które wykorzystywane są do dalszych obliczeń w zakresie analizy cieplno-wilgotnościowej przegród i całego budynku (np. współczynnik strat ciepła przez przenikanie H_tr [W/K], zapotrzebowanie na energię użytkową EU).

Należy także podkreślić, że przy dociepleniu przegród zewnętrznych i ich złączy trzeba uwzględniać kryteria w zakresie:

• izolacyjności cieplnej,
• kondensacji powierzchniowej i międzywarstwowej,
• izolacyjności akustycznej,
• ochrony przeciwpożarowej,
• nośności i trwałości konstrukcji.

Niektóre układy warstw materiałowych spełniają wymagania w zakresie izolacyjności cieplnej [U_c  ≤  U_c(max)], jednak po przeprowadzeniu analizy w zakresie wymagań wilgotnościowych, akustycznych lub przeciwpożarowych usytuowanie warstwy izolacji cieplnej w dowolnym położeniu przegrody jest niedopuszczalne.

Istotne staje się także miarodajne określenie parametrów fizykalnych (cieplno-wilgotnościowych) złączy budowlanych, których wartości zależą od usytuowania i grubości materiału termoizolacyjnego (TABELE 6–7) oraz położenia stolarki okiennej w ścianie zewnętrznej. Posługiwanie się wartościami przybliżonymi i orientacyjnymi, np. w oparciu o PN-EN ISO 14683:2008 [13], jest nieuzasadnione, ponieważ nie uwzględniają zmiany układów materiałowych oraz rodzaju i grubości izolacji cieplnej.

Szczegółowe obliczenia i analizy w zakresie ocieplenia elementów obudowy budynków istniejących przedstawiono m.in. w pracach [17, 18].

Całokształt działań termomodernizacyjnych budynków powinien obejmować także usprawnienie lub wymianę elementów instalacji szczególnie centralnego ogrzewania i przygotowania ciepłej wody użytkowej oraz wprowadzenie odnawialnych źródeł energii (OZE). Takie kompleksowe podejście do dostosowania budynków do wymagań w zakresie oszczędności energii [EP  ≤  EP_(max)] i ochrony cieplnej budynków [U_c ≤ U_C(max)] sprawia, że wartość wskaźnika zapotrzebowania budynku na energię pierwotną (EP) jest stosunkowa niska, a emisja CO₂ (E_CO2) do atmosfery jest maksymalnie ograniczona.

Literatura

 1. Rozporządzenie Ministra Infrastruktury i Budownictwa z dnia 14 listopada 2017 r. zmieniające rozporządzenie w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (DzU z 2017 r., poz. 2285).
 2. PN-EN ISO 6946:2008, „Komponenty budowlane i elementy budynku. Opór cieplny i współczynnik przenikania ciepła. Metoda obliczania”.
 3. PN-EN ISO 13370:2008, „Cieplne właściwości użytkowe budynków. Wymiana ciepła przez grunt. Metoda obliczania”.
 4. K. Pawłowski, „Termomodernizacja budynków z uwzględnieniem wymagań cieplno-wilgotnościowych od 1 stycznia 2021 r.”, „IZOLACJE” 2/2020 (s. 19–30).
 5. R. Wójcik, „Docieplenie budynków od wewnątrz”, Grupa MEDIUM, Warszawa 2018.
 6. K. Pawłowski, „Ocieplenie przegród od wewnątrz z uwzględnieniem wymagań cieplno-wilgotnościowych od 1 stycznia 2021 r.”, „IZOLACJE” 6/2020, (s. 32–41).
 7. DIN 4108-3, „Wärmeschutz und Energie-Einsparung in Gebäuden. Teil 3: Klimabedingter Feuchteschutz. Anforderungen, Berechnungsverfahren und Hinweise für Planung und Ausfrührung”.
 8. B. Orlik-Kożdzoń, P. Krause, T. Steidl, „Rozwiązania materiałowe w ociepleniach od wewnątrz”, „IZOLACJE” 11/12/2015, s. 30–34.
 9. K. Pawłowski, „Projektowanie przegród zewnętrznych w świetle aktualnych warunków technicznych dotyczących budynków. Obliczenia cieplno-wilgotnościowe przegród zewnętrznych i ich złączy”, Grupa MEDIUM, Warszawa 2016.
10. Program komputerowy TRISCO-KOBRU 86.
11. PN-EN ISO 10211:2008, „Mostki cieplne w budynkach. Strumienie ciepła i temperatury powierzchni. Obliczenia szczegółowe”.
12. PN-EN ISO 13788:2003, „Cieplno-wilgotnościowe właściwości komponentów budowlanych i elementów budynku. Temperatura powierzchni wewnętrznej umożliwiająca uniknięcie krytycznej wilgotności powierzchni wewnętrznej kondensacji. Metody obliczania”.
13. PN-EN ISO 14683:2008, „Mostki cieplne w budynkach. Liniowy współczynnik przenikania ciepła. Metody uproszczone i wartości orientacyjne”.
14. „Poradnik w zakresie poprawy charakterystyki energetycznej budynków”, Ministerstwo Infrastruktury i Budownictwa, Warszawa 2016.
15. Rozporządzenie Ministra Inwestycji i Rozwoju z dnia 6 września 2019 r. zmieniające rozporządzenie w sprawie metodologii wyznaczania charakterystyki energetycznej budynku lub części budynku oraz świadectw charakterystyki energetycznej (DzU z 2019 r., poz. 1829).
16. A. Ostańska, „Increasing The Energy Efficiency of Dwelling Houses: Case Study of Residentia; Quarter in Upper Silesia, Poland”, „Budownictwo i Architektura” 18(1)/2019, s. 23–32.
17. M. Wesołowska, K. Pawłowski, „Aspekty związane z dostosowaniem obiektów istniejących do standardów budownictwa energooszczędnego”, praca wydana w ramach projektu finansowanego ze środków funduszy norweskich i środków krajowych, Agencja Reklamowa TOP, Włocławek 2016.
18. M. Wesołowska, P. Szczepaniak, K. Pawłowski, A. Kaczmarek, „Zagadnienia fizykalne w termomodernizacji i remontach obiektów budowlanych”, Wydawnictwa Uczelniane Uniwersytetu Technologiczno-Przyrodniczego w Bydgoszczy, Bydgoszcz 2019.