Ściany domów energooszczędnych

Chronią dom przed zimnem, gorącem i hałasem, zapobiegają ucieczce ciepła na zewnątrz, to na nich opiera się cała konstrukcja budynku – ściany. Jakie materiały do ich wznoszenia wybrać, by nasz dom zasłużył na miano energooszczędnego?

Beton komórkowy, bloczki wapiennopiaskowe, pustak ceramiczny, pustak keramzytobetonowy, kształtki szalunkowe ze styropianu wypełnione betonem, bale drewniane, ściany szkieletowe, styropian, wełna mineralna, tynk cienkowarstwowy, siding, cegła klinkierowa i wiele innych — bez względu na to, jakich materiałów użyjemy i czy będzie to ściana jedno-, dwu- czy trójwarstwowa, przegrody domu energooszczędnego należy wykonać w taki sposób, aby do minimum ograniczyć straty ciepła. Miarą energooszczędności ścian każdego domu jest współczynnik przenikania ciepła, oznaczany symbolem U. Przedstawia on ilość ciepła uciekającego w ciągu 1 sekundy przez 1 mkw. ściany, gdy różnica temperatur po obu jej stronach wynosi 1oC. Wartość tego współczynnika jest uzależniona od materiału użytego do budowy, grubości ściany konstrukcyjnej, izolacji termicznej, zaprawy czy tynku zewnętrznego i wewnętrznego. Jednym słowem: od wszystkich elementów składających się na ścianę oraz, co równie istotne, od staranności wykonania prac związanych ze wznoszeniem ściany.

Nie ulega wątpliwości, iż ściany zewnętrzne, podłogi i stropy muszą chronić przed ucieczką ciepła. Im niższy współczynnik U, tym cieplejsza ściana, a co za tym idzie większa oszczędność energii. Jego wartość określa Rozporządzenie Ministra Infrastruktury w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie. Zgodnie z nim, niezależnie od rodzaju ściany, współczynnik przenikania ciepła dla ścian zewnętrznych (w przypadku pomieszczeń wewnętrznych, dla których temperatura obliczeniowa w pomieszczeniu jest wyższa od 16°C) nie może być wyższy niż 0,3 W/(m²˙K). Zalecany średni współczynnik przenikania ciepła U dla ścian domu energooszczędnego nie powinien przekraczać 0,20 W/(m²˙K), z kolei dla domów pasywnych waha się w przedziale 0,15–0,10 W/(m²˙K).

Ściany z betonu komórkowego© BRUK-BET

Raz, a dobrze…

Biorąc pod uwagę dostępne na rynku materiały budowlane, już ściana jednowarstwowa pozwala na uzyskanie powyższych parametrów. Do jej budowy należy stosować materiały o jak najniższym współczynniku przenikania ciepła.
Zaliczamy do nich m.in.:

• pustaki z ceramiki poryzowanej, np. Porotherm 50 P+W o współczynniku U=0,25 W/(m²˙K), których główną zaletą jest fakt, iż można z nich łatwo i szybko murować. Swoje właściwości termoizolacyjne zawdzięczają porom wypełnionym powietrzem, które powstają podczas wypalania materiału budowlanego. Niestety osiągany przez nie współczynnik przenikania ciepła jest za wysoki dla budynku ubiegającego się o miano energooszczędnego;
• pustaki keramzytobetonowe z wkładką styropianową, np. Fortis JS gr. 36 cm o współczynniku U=0,19 W/(m²˙K). Keramzyt uzyskiwany jest poprzez wypalenie gliny ilastej w wysokiej temperaturze, co pozwala otrzymać bardzo dobre parametry wytrzymałościowe i izolacyjne. Jest to materiał niepalny i odporny na działanie grzybów, pleśni i gryzoni. Dla pustaków keramzytobetonowych o grubości 36 cm współczynnik przenikania ciepła wynosi aż 0,38 W/(m²˙K), ale dla tych z wkładką styropianową o tej samej grubości, tj. 36 cm, zaledwie 0,19 W/(m²˙K). Ten produkt jest jednym z najlepszych na rynku pod względem izolacyjności termicznej. Wyroby z keramzytobetonu sprawdzają się równie dobrze przy wznoszeniu ścian wielowarstwowych;
• beton komórkowy, np. Ytong Energo gr. 48 cm charakteryzujący się współczynnikiem U=0,19 W/(m²˙K), dzięki swojej strukturze (pory wypełnione powietrzem), zaliczany jest do najcieplejszych materiałów konstrukcyjnych. Bloczki z betonu komórkowego są trwałe, łatwe w obróbce, a ponadto charakteryzują się znakomitą izolacyjnością akustyczną. Cechuje je także odporność na korozję chemiczną i biologiczną. Można z nich wznosić ściany nie tylko w technologii jednowarstwowej, ale także dwu- i trzywarstwowej. Beton komórkowy odznacza się średnią wytrzymałością na ściskanie oraz średnią gęstością objętościową w stanie suchym. Im mniejsza jego gęstość, tym lepsza izolacyjność, ale mniejsza wytrzymałość na ściskanie.

Rozwiązania systemowe © BRUK-BET

Cechą charakterystyczną wszystkich wymienionych materiałów konstrukcyjnych jest wysoka porowatość, a wraz z nią wyższa izolacyjność termiczna, równocześnie jednak mniejsza wytrzymałość niż materiałów o litej strukturze. Warto pamiętać, że w ścianach jednowarstwowych to izolacyjność termiczna budulca, a nie wytrzymałość, odgrywa kluczową rolę, ponieważ ściana konstrukcyjna spełnia jednocześnie funkcję izolacji termicznej. Jest to jedyny rodzaj ściany, gdzie wytrzymałość materiału konstrukcyjnego ma znaczenie drugoplanowe, gdyż, aby uzyskać parametry świadczące o energooszczędności, należy zwrócić dużą uwagę na współczynnik przenikalnia ciepła ściany.

Szczególnie w przypadku ścian jednowarstwowych uzyskanie wysokiej izolacyjności ściany jest uzależnione od staranności wykonania muru, np. od grubości spoiny (spoina cienkowarstwowa w przypadku stosowania klejów czy spoina gruba z zaprawy ciepłochronnej), ma to nieoceniony wpływ na uniknięcie powstawania mostków cieplnych.

Ten rodzaj konstrukcji ma jednak pewną przewagę nad ścianami dwu- czy trójwarstwowymi: koszty wykonania ściany jednowarstwowej są nieporównywalnie niższe niż w przypadku innych konstrukcji, krótszy jest ponadto czas budowy. Do grupy tych czynników zaliczyć należy również łatwość murowania oraz oszczędność zaprawy.

© GRUPA SILIKATY

Dwie warstwy

Technologia ściany dwuwarstwowej, złożonej z warstwy nośnej oraz termoizolacji, pozwala na zastosowanie materiałów konstrukcyjnych o dużej wytrzymałości, ale słabej izolacji termicznej. W tym przypadku wymaganą wartość współczynnika U ściany zewnętrznej można osiągnąć poprzez zastosowanie odpowiednio grubej warstwy ocieplenia. Tak wykonaną ścianę pokrywa się najczęściej tynkiem cienkowarstwowym na siatce z włókna szklanego.

Warstwę termoizolacyjną wykonuje się wówczas ze styropianu lub wełny mineralnej. W przypadku domów energooszczędnych, powszechnie stosowana jest zasada 20+20+30, co oznacza, że aby budynek mógł kandydować do miana energooszczędnego, należy ocieplić fundament 20-centymetrową warstwą styropianu, stanowiącą barierę przed chłodem przenikającym przez grunt. Ścianę zewnętrzną budynku należy zabezpieczyć również 20-centymetrową warstwą termoizolacji — ze styropianu lub wełny mineralnej, z kolei najgrubsza, bo aż 30-centymerowa warstwa izolacji termicznej, musi być użyta w przypadku dachu.

Przykładowo, ściana dwuwarstwowa, złożona z bloczków betonu komórkowego Ytong o grubości 24 cm oraz termoizolacji o grubości 20 cm, osiąga współczynnik przenikania ciepła U na poziomie zaledwie 0,14 W/(m²˙K).

Dla ścian dwuwarstwowych funkcja konstrukcyjna i termoizolacyjna zostały rozdzielone. Mur, jako warstwa nośna, jest konstrukcją odpowiadającą za przenoszenie obciążeń budynku. W tym przypadku można już dokonać wyboru materiału pod kątem wysokiej wytrzymałości, przywiązując mniejszą wagę do jego izolacyjności cieplnej, ponieważ za parametry cieplne ściany zewnętrznej odpowiada warstwa izolacji termicznej. To właśnie jej grubość i zastosowany materiał w głównej mierze odpowiadają za wartość współczynnika przenikania ciepła ściany dwuwarstwowej. Z tego też powodu stosuje się materiały niskiej przewodności cieplnej, takie jak styropian i wełna mineralna.

Budowa nadproża © BRUK-BET

Wznoszenie ściany dwuwarstwowej jest szybkie, ale też znacznie łatwiejsze, ze względu na możliwość ukrycia wszelkich wad powstałych podczas wznoszenia ściany konstrukcyjnej budynku. W tym celu używa się najczęściej tradycyjnych pustaków z ceramiki poryzowanej lub tradycyjnych pustaków ceramicznych. Mimo niskiej izolacyjności, posiadają one dużą pojemność cieplną, dlatego dobrze sprawdzają się jako materiał ścian warstwowych. Ściany dwuwarstwowe z powodzeniem można budować również z bloczków keramzytobetonowych oraz betonu komórkowego, a dodatkowo silikatów, które ze względu na swą zwartą strukturę nie nadają się do konstruowania ścian jednowarstwowych. Charakteryzują się jednak wysoką wytrzymałością, dlatego są odpowiednie jako materiał konstrukcyjny ścian dwu- i trójwarstwowych.

Do trzech razy sztuka

Najbardziej złożona ściana trójwarstwowa posiada dodatkową warstwę w postaci ściany osłonowej grubości 8–12 cm z cegły klinkierowej, bloczków wapienno-piaskowych lub cementowych. Najczęściej są to materiały takie same jak materiał, z którego zbudowana została ściana nośna budynku.

W przypadku tego rodzaju muru, do budowy ściany konstrukcyjnej wystarczające są materiały o grubości 18–30 cm, o odpowiednio wysokiej wytrzymałości, analogicznie jak dla ścian dwuwarstwowych. Ze względu na dodatkowe stosowanie izolacji termicznej oraz ściany osłonowej, nie musi ona posiadać wysokiej izolacyjności cieplnej. Właśnie z tego powodu zarówno w przypadku ścian dwu-, jak i trójwarstwowych zastosowanie znajdują silikaty.

Warstwa termoizolacji, ułożona między ścianą konstrukcyjną a osłonową, wykonana z wełny mineralnej lub styropianu pozwala wyeliminować mostki termiczne, przyczyniając się w ten sposób do poprawy parametrów współczynnika przenikania ciepła.

To właśnie ściany trójwarstwowe powszechnie uważane są za najlepsze pod względem uzyskiwania najniższego współczynnika przewodzenia ciepła. Każda z warstw takiego muru spełnia określoną funkcję:

Docieplanie nadproża © WIENERBERGER

• warstwa nośna najczęściej o grubość 18–20 cm (maksymalnie 30 cm) zapewnia wytrzymałość, szczelność, izolacyjność akustyczną i co najistotniejsze — akumulacyjność ciepła, jednocześnie może być wykonana z dowolnego materiału konstrukcyjnego;
• warstwa izolacji wykonywana jest z wełny mineralnej lub styropianu, zapewnia ona izolacyjność cieplną przegrody, a dodatkowo eliminuje mostki termiczne. Nie należy przy tym zapominać o konieczności stosowania pustki powietrznej, służącej do odprowadzania pary wodnej, skraplającej się wewnątrz ściany;
• warstwa osłonowa, o grubości w granicach 8–12 cm, nadaje elewacji estetyczny wygląd, trwałość oraz wpływa na zwiększenie izolacyjności akustycznej i termicznej.

artykuł pochodzi z kwartalnika
Kreator Projekty wydanie 04/2013
więcej o kwartalniku czytaj na
Kreator Projekty.pl

Biorąc pod uwagę dostępne obecnie materiały i technologie stosowane w budownictwie, osiągnięcie współczynnika U w przedziale 0,15– 0,20 W/(m²˙K) nie stanowi dużego problemu. Dlatego warto zainwestować w materiały pozwalające osiągnąć ten cel oraz zadbać o szczegóły wykonawcze. Nie zapominajmy o tym, że zmniejszenie współczynnika przenikania ciepła U o każde 0,01 W/(m²˙K) wpływa na obniżenie rachunków za ogrzewanie.

Anita Kordala