W ostatnich latach w działaniach wielu projektantów i inwestorów budowlanych widać wyraźną tendencję do systematycznego zwiększania grubości warstwy izolatora, którą kładzie się podczas ocieplania fasad nowo wznoszonych i renowowanych budynków. Dodawanie kolejnych centymetrów nie może jednak trwać w nieskończoność. Jakie są więc granice rozsądku?
Jeszcze nie tak dawno 18-centymetrową warstwę wełny mineralnej uważano za zupełnie wystarczającą i efektywną izolację cieplną lekkich budynków szkieletowych w strefie podbiegunowej. Dziś normą są projekty uwzględniające stosowanie 40-50 cm izolatora na ścianie domu pasywnego murowanej z lekkich bloczków.
Strach przed ociepleniem (klimatu)
Począwszy od lat osiemdziesiątych XX wieku wymagania dotyczące ochrony cieplnej budynków stają się coraz bardziej restrykcyjne. Dopuszczalna niegdyś wartość 0,75 współczynnika U dla ścian zewnętrznych budynków została zredukowana do obecnego poziomu 0,30 W/m²K. Biorąc pod uwagę dynamikę wzrostu cen nośników energii, kurczenie się zasobów paliw kopalnych oraz dyskusję na temat efektu cieplarnianego, musimy się spodziewać, że wymogi względem tego parametru będą nadal zaostrzane.
Wysokie ceny ropy naftowej sprawiają co prawda, że zwrot nakładów inwestycyjnych poniesionych na izolację termiczną budynkó następuje szybciej niż kiedyś, jednak – z drugiej strony – coraz droższe są też materiały budowlane, w tym izolacyjne. A to za sprawą... wzrostu cen paliw. W ten sposób koło się zmyka. Dlatego parametrem, którego analiza ma największy sens, jest koszt wykonania 1m2 systemu ociepleniowego. Biorąc pod uwagę jednakowy koszt przygotowania podłoża i wykończenia ocieplonej elewacji (warstwa zbrojona i tynk cienkowarstwowy), koszty kompletnego ocieplenia kształtują się następująco:
Wykres 1: Cena 1 m² systemu ociepleń w zależności od grubości warstwy izolatora.
W przeliczeniu na 1 cm warstwy izolatora koszt wykonania 1 m² systemu przedstawia się zaś w ten sposób:
Wykres 2: Cena 1 m² systemu ociepleń w przeliczeniu na 1 cm w zależności od grubości warstwy izolatora.
Oznacza to, że bardziej opłacalne wydaje się w tej chwili instalowanie ociepleń możliwie jak najgrubszych. Chociaż rzeczywiste koszty takiej inwestycji będą oczywiście nieco większe, jako że należy doliczyć do nich wydatki związane z technicznymi trudnościami montażu płyt termoizolacyjnych o grubości przekraczającej 20 cm oraz z problemami w dostępności niektórych elementów galanterii dla tak dużych grubości ocieplenia (np. listwy startowe czy łączniki mechaniczne).
Trudności techniczne
Instalowanie płyt izolatora o grubości kilkudziesięciu centymetrów może być trudne z punktu widzenia technologii robót i BHP: aby zapewnić miejsce na zamontowanie warstwy, rusztowanie należy ustawić w znacznej odległości od docieplanej ściany, co powoduje znaczne zagrożenie bezpieczeństwa pracowników. Poza tym typowe rusztowanie nie jest w stanie zapewnić przestrzeni wystarczającej do transportu i obróbki tak grubych elementów.
Celem inwestycji termorenowacyjnych, których najczęstszym elementem jest zastosowanie systemów ociepleń na elewacji, jest poprawa charakterystyki energetycznej budynku, a w konsekwencji ograniczenie kosztów (finansowych i środowiskowych) eksploatacji obiektu. Udział niedostatecznie ocieplonych ścian zewnętrznych wśród ogółu strat ciepła z budynku określany jest bowiem zwykle na poziomie aż 30-40%. Straty te można dość łatwo zmniejszyć właśnie poprzez instalację systemu ociepleń.
Zaskakujące podobieństwa
Przeanalizujmy zatem zależności współczynnika U ścian od grubości warstwy izolatora, na przykładzie najbardziej popularnych rozwiązań materiałowych konstrukcji murowych, biorąc pod uwagę z jednej strony mury jednowarstwowe z betonu komórkowego klasy 700 o grubościach od 24 do 48 cm, i z cegły pełnej (25 cm do 63 cm), z drugiej zaś układ trójwarstwowy z cegły kratówki (25 cm + 5 cm izolacji + 12 cm):
Wykres 3: Zależność współczynnika U ściany dwuwarstwowej (mur z cegły pełnej o grubości d plus system ociepleń ETICS) od grubości muru i izolatora.
Wykres 4: Zależność współczynnika U ściany dwuwarstwowej (mur z betonu komórkowego klasy 700 o grubości d plus system ociepleń ETICS) od grubości muru i izolatora.
Wykres 5: Zależność współczynnika U ściany trójwarstwowej z cegły kratówki (25 cm + 5 cm EPS + 12 cm) z dodatkowym ociepleniem ETICS od grubości izolatora.
Na wszystkich powyższych wykresach można zauważyć, że przy grubości ocieplenia 30 cm i więcej, różnice w budowie samej ściany poddawanej ocieplaniu przestają mieć większe znaczenie: bardzo zbliżone wartości współczynnika U uzyskuje się np. dla 25 cm cegły ceramicznej pełnej (0,125 W/m²K) i 48 cm betonu komórkowego (0,107 W/m²K). Zaobserwować można także tendencję do tego, że po osiągnięciu określonej wartości grubości izolatora, jej dalsze zwiększanie nie wpływa już znacząco na dalszą redukcję współczynnika przenikania ciepła.
Na poniższych diagramach przedstawiono zależności zmiany współczynnika U od jednostkowej zmiany grubości izolatora (o 1 cm) przy przedstawionych wcześniej wariantach rodzaju podłoża i grubości systemu ociepleń:
Wykres 6: Wpływ jednostkowego przyrostu grubości warstwy izolacji termicznej (o 1 cm) na redukcję wartości współczynnika U ściany dwuwarstwowej (mur z cegły pełnej o grubości d plus system ociepleń ETICS) w zależności od grubości muru i izolatora.
Wykres 7: Wpływ jednostkowego przyrostu grubości warstwy izolacji termicznej (o 1 cm) na redukcję wartości współczynnika U ściany dwuwarstwowej (mur z betonu komórkowego klasy 700 o grubości d plus system ociepleń ETICS) w zależności od grubości muru i izolatora.
Wykres 8: Wpływ jednostkowego przyrostu grubości warstwy izolacji termicznej (o 1 cm) na redukcję wartości współczynnika U ściany trójwarstwowej z cegły kratówki (25cm + 5cm EPS + 12cm z dodatkowym ociepleniem ETICS) w zależności od grubości muru i izolatora.
Wynika z tego, że – przykładowo – każdy centymetr izolatora zainstalowany w formie pierwszych 5 cm warstwy na nieocieplonej ścianie spowoduje redukcję wartości współczynnika przenikania ciepła mniej więcej porównywalną do efektu, jaki daje zwiększenie grubości warstwy izolatora o 10 cm z 20 cm do 30 cm.
W poszukiwaniu aprobaty
W Polsce do niedawna granica grubości warstwy materiału izolacji termicznej (styropianu lub wełny mineralnej) w systemach ociepleń określona była na 20 cm, co wynikało z klasyfikacji ogniowych stanowiących podstawę do udzielenia Aprobaty Technicznej przez Instytut Techniki Budowlanej. Ostatnio jednak producenci zaczęli uzyskiwać pozwolenia na systemy przekraczające tę wartość.
Badania Zakładu Badań Ogniowych ITB przeprowadzone na zlecenie jednego z członków Stowarzyszenia na rzecz Systemów Ociepleń pokazują, że dziś można uzyskać pozytywną klasyfikację nawet w przypadku 50-centymetrowej grubości ocieplenia ze styropianu.
W chwili obecnej głównym dokumentem regulującym kwestie związane z docieplaniem obiektów i wyznaczającym standardy w tym zakresie jest Europejska Dyrektywa w sprawie Charakterystyki Energetycznej Budynków (EPBD), która weszła w życie 16 grudnia 2002 roku i miała zostać włączona w ustawodawstwo krajów członkowskich Unii Europejskiej w 2006 roku. Jej cel to poprawa ogólnej efektywności energetycznej obiektów nowobudowanych i już istniejących (szczególnie dużych), będących w trakcie gruntownej modernizacji.
Ponieważ sektor budowlany jest odpowiedzialny za około 40% całkowitego zużycia energii w Europie, dyrektywa EPBD jest dla Unii Europejskiej ważnym krokiem na drodze do osiągnięcia poziomu zużycia energii wymaganego przez Protokół z Kioto. UE zobowiązała się wszak zredukować emisję dwutlenku węgla do 2010 roku o 8 % w stosunku do poziomu z roku 1990.
Wpływ dyrektywy EPBD został przeanalizowany w opracowaniach wykonanych na zlecenie stowarzyszenia Eurima (Europejskie Stowarzyszenie Wytwórców Dociepleń) dotyczących potencjalnych oszczędności finansowych, opłacalności inwestycji oraz redukcji emisji CO2. Zostały one zrealizowane przez instytut Ecofys, w oparciu o model energetyczny europejskiego sektora budowlanego BEAM (Built Environment Analysis Model).
Wnioski
Jeden z owych raportów, bazujący na prognozach „World Energy Outlook 2006” opracowanych przez Międzynarodową Agencję Energii (IEA), uwzględniając przewidywane wzrosty cen nośników energii do roku 2035, proponuje obniżenie wartości współczynnika U dla ścian w naszym kraju do poziomu 0,18-0,19 W/m²K dla budynków nowowznoszonych oraz poddawanych termmodernizacji, z założeniem dobrego wykorzystania trwałości systemu ociepleń.
Na podstawie tych danych można stwierdzić, że rozsądna granica grubości systemu oscyluje wokół 20 cm, z wyłączeniem miejsc występowania szczególnie intensywnych strumieni cieplnych. Przy tej grubości warstwy izolatora wartość współczynnika U jest z reguły niższa od 0,18 W/m²K, co przy obecnie obowiązujących wymaganiach na poziomie 0,30 W/m²K, wydaje się rozwiązaniem dość perspektywicznym. Dalsza redukcja energochłonności budynków powinna się odbywać nie poprzez ciągłe pogrubianie warstw izolacji, ale za sprawą ograniczania negatywnego wpływu pozostałych czynników oddziaływujących na charakterystykę energetyczną.
Powyższy artykuł został zredagowany na podstawie publikacji będącej własnością Stowarzyszenia Systemów Ociepleń.
Źródło: http://www.systemyocieplen.pl/
Jeszcze nie tak dawno 18-centymetrową warstwę wełny mineralnej uważano za zupełnie wystarczającą i efektywną izolację cieplną lekkich budynków szkieletowych w strefie podbiegunowej. Dziś normą są projekty uwzględniające stosowanie 40-50 cm izolatora na ścianie domu pasywnego murowanej z lekkich bloczków.
Strach przed ociepleniem (klimatu)
Począwszy od lat osiemdziesiątych XX wieku wymagania dotyczące ochrony cieplnej budynków stają się coraz bardziej restrykcyjne. Dopuszczalna niegdyś wartość 0,75 współczynnika U dla ścian zewnętrznych budynków została zredukowana do obecnego poziomu 0,30 W/m²K. Biorąc pod uwagę dynamikę wzrostu cen nośników energii, kurczenie się zasobów paliw kopalnych oraz dyskusję na temat efektu cieplarnianego, musimy się spodziewać, że wymogi względem tego parametru będą nadal zaostrzane.
Wysokie ceny ropy naftowej sprawiają co prawda, że zwrot nakładów inwestycyjnych poniesionych na izolację termiczną budynkó następuje szybciej niż kiedyś, jednak – z drugiej strony – coraz droższe są też materiały budowlane, w tym izolacyjne. A to za sprawą... wzrostu cen paliw. W ten sposób koło się zmyka. Dlatego parametrem, którego analiza ma największy sens, jest koszt wykonania 1m2 systemu ociepleniowego. Biorąc pod uwagę jednakowy koszt przygotowania podłoża i wykończenia ocieplonej elewacji (warstwa zbrojona i tynk cienkowarstwowy), koszty kompletnego ocieplenia kształtują się następująco:
Wykres 1: Cena 1 m² systemu ociepleń w zależności od grubości warstwy izolatora.
W przeliczeniu na 1 cm warstwy izolatora koszt wykonania 1 m² systemu przedstawia się zaś w ten sposób:
Wykres 2: Cena 1 m² systemu ociepleń w przeliczeniu na 1 cm w zależności od grubości warstwy izolatora.
Oznacza to, że bardziej opłacalne wydaje się w tej chwili instalowanie ociepleń możliwie jak najgrubszych. Chociaż rzeczywiste koszty takiej inwestycji będą oczywiście nieco większe, jako że należy doliczyć do nich wydatki związane z technicznymi trudnościami montażu płyt termoizolacyjnych o grubości przekraczającej 20 cm oraz z problemami w dostępności niektórych elementów galanterii dla tak dużych grubości ocieplenia (np. listwy startowe czy łączniki mechaniczne).
Trudności techniczne
Instalowanie płyt izolatora o grubości kilkudziesięciu centymetrów może być trudne z punktu widzenia technologii robót i BHP: aby zapewnić miejsce na zamontowanie warstwy, rusztowanie należy ustawić w znacznej odległości od docieplanej ściany, co powoduje znaczne zagrożenie bezpieczeństwa pracowników. Poza tym typowe rusztowanie nie jest w stanie zapewnić przestrzeni wystarczającej do transportu i obróbki tak grubych elementów.
Celem inwestycji termorenowacyjnych, których najczęstszym elementem jest zastosowanie systemów ociepleń na elewacji, jest poprawa charakterystyki energetycznej budynku, a w konsekwencji ograniczenie kosztów (finansowych i środowiskowych) eksploatacji obiektu. Udział niedostatecznie ocieplonych ścian zewnętrznych wśród ogółu strat ciepła z budynku określany jest bowiem zwykle na poziomie aż 30-40%. Straty te można dość łatwo zmniejszyć właśnie poprzez instalację systemu ociepleń.
Zaskakujące podobieństwa
Przeanalizujmy zatem zależności współczynnika U ścian od grubości warstwy izolatora, na przykładzie najbardziej popularnych rozwiązań materiałowych konstrukcji murowych, biorąc pod uwagę z jednej strony mury jednowarstwowe z betonu komórkowego klasy 700 o grubościach od 24 do 48 cm, i z cegły pełnej (25 cm do 63 cm), z drugiej zaś układ trójwarstwowy z cegły kratówki (25 cm + 5 cm izolacji + 12 cm):
Wykres 3: Zależność współczynnika U ściany dwuwarstwowej (mur z cegły pełnej o grubości d plus system ociepleń ETICS) od grubości muru i izolatora.
Wykres 4: Zależność współczynnika U ściany dwuwarstwowej (mur z betonu komórkowego klasy 700 o grubości d plus system ociepleń ETICS) od grubości muru i izolatora.
Wykres 5: Zależność współczynnika U ściany trójwarstwowej z cegły kratówki (25 cm + 5 cm EPS + 12 cm) z dodatkowym ociepleniem ETICS od grubości izolatora.
Na wszystkich powyższych wykresach można zauważyć, że przy grubości ocieplenia 30 cm i więcej, różnice w budowie samej ściany poddawanej ocieplaniu przestają mieć większe znaczenie: bardzo zbliżone wartości współczynnika U uzyskuje się np. dla 25 cm cegły ceramicznej pełnej (0,125 W/m²K) i 48 cm betonu komórkowego (0,107 W/m²K). Zaobserwować można także tendencję do tego, że po osiągnięciu określonej wartości grubości izolatora, jej dalsze zwiększanie nie wpływa już znacząco na dalszą redukcję współczynnika przenikania ciepła.
Na poniższych diagramach przedstawiono zależności zmiany współczynnika U od jednostkowej zmiany grubości izolatora (o 1 cm) przy przedstawionych wcześniej wariantach rodzaju podłoża i grubości systemu ociepleń:
Wykres 6: Wpływ jednostkowego przyrostu grubości warstwy izolacji termicznej (o 1 cm) na redukcję wartości współczynnika U ściany dwuwarstwowej (mur z cegły pełnej o grubości d plus system ociepleń ETICS) w zależności od grubości muru i izolatora.
Wykres 7: Wpływ jednostkowego przyrostu grubości warstwy izolacji termicznej (o 1 cm) na redukcję wartości współczynnika U ściany dwuwarstwowej (mur z betonu komórkowego klasy 700 o grubości d plus system ociepleń ETICS) w zależności od grubości muru i izolatora.
Wykres 8: Wpływ jednostkowego przyrostu grubości warstwy izolacji termicznej (o 1 cm) na redukcję wartości współczynnika U ściany trójwarstwowej z cegły kratówki (25cm + 5cm EPS + 12cm z dodatkowym ociepleniem ETICS) w zależności od grubości muru i izolatora.Wynika z tego, że – przykładowo – każdy centymetr izolatora zainstalowany w formie pierwszych 5 cm warstwy na nieocieplonej ścianie spowoduje redukcję wartości współczynnika przenikania ciepła mniej więcej porównywalną do efektu, jaki daje zwiększenie grubości warstwy izolatora o 10 cm z 20 cm do 30 cm.
W poszukiwaniu aprobaty
W Polsce do niedawna granica grubości warstwy materiału izolacji termicznej (styropianu lub wełny mineralnej) w systemach ociepleń określona była na 20 cm, co wynikało z klasyfikacji ogniowych stanowiących podstawę do udzielenia Aprobaty Technicznej przez Instytut Techniki Budowlanej. Ostatnio jednak producenci zaczęli uzyskiwać pozwolenia na systemy przekraczające tę wartość.
Badania Zakładu Badań Ogniowych ITB przeprowadzone na zlecenie jednego z członków Stowarzyszenia na rzecz Systemów Ociepleń pokazują, że dziś można uzyskać pozytywną klasyfikację nawet w przypadku 50-centymetrowej grubości ocieplenia ze styropianu.
W chwili obecnej głównym dokumentem regulującym kwestie związane z docieplaniem obiektów i wyznaczającym standardy w tym zakresie jest Europejska Dyrektywa w sprawie Charakterystyki Energetycznej Budynków (EPBD), która weszła w życie 16 grudnia 2002 roku i miała zostać włączona w ustawodawstwo krajów członkowskich Unii Europejskiej w 2006 roku. Jej cel to poprawa ogólnej efektywności energetycznej obiektów nowobudowanych i już istniejących (szczególnie dużych), będących w trakcie gruntownej modernizacji.
Ponieważ sektor budowlany jest odpowiedzialny za około 40% całkowitego zużycia energii w Europie, dyrektywa EPBD jest dla Unii Europejskiej ważnym krokiem na drodze do osiągnięcia poziomu zużycia energii wymaganego przez Protokół z Kioto. UE zobowiązała się wszak zredukować emisję dwutlenku węgla do 2010 roku o 8 % w stosunku do poziomu z roku 1990.
Wpływ dyrektywy EPBD został przeanalizowany w opracowaniach wykonanych na zlecenie stowarzyszenia Eurima (Europejskie Stowarzyszenie Wytwórców Dociepleń) dotyczących potencjalnych oszczędności finansowych, opłacalności inwestycji oraz redukcji emisji CO2. Zostały one zrealizowane przez instytut Ecofys, w oparciu o model energetyczny europejskiego sektora budowlanego BEAM (Built Environment Analysis Model).
Wnioski
Jeden z owych raportów, bazujący na prognozach „World Energy Outlook 2006” opracowanych przez Międzynarodową Agencję Energii (IEA), uwzględniając przewidywane wzrosty cen nośników energii do roku 2035, proponuje obniżenie wartości współczynnika U dla ścian w naszym kraju do poziomu 0,18-0,19 W/m²K dla budynków nowowznoszonych oraz poddawanych termmodernizacji, z założeniem dobrego wykorzystania trwałości systemu ociepleń.
Na podstawie tych danych można stwierdzić, że rozsądna granica grubości systemu oscyluje wokół 20 cm, z wyłączeniem miejsc występowania szczególnie intensywnych strumieni cieplnych. Przy tej grubości warstwy izolatora wartość współczynnika U jest z reguły niższa od 0,18 W/m²K, co przy obecnie obowiązujących wymaganiach na poziomie 0,30 W/m²K, wydaje się rozwiązaniem dość perspektywicznym. Dalsza redukcja energochłonności budynków powinna się odbywać nie poprzez ciągłe pogrubianie warstw izolacji, ale za sprawą ograniczania negatywnego wpływu pozostałych czynników oddziaływujących na charakterystykę energetyczną.
Powyższy artykuł został zredagowany na podstawie publikacji będącej własnością Stowarzyszenia Systemów Ociepleń.
Źródło: http://www.systemyocieplen.pl/
