Tu jesteś:
| Ściany zewnętrzne - materiały |
Ściany zewnętrzne, jakie są najlepsze?Wszystko zależy od naszych preferencji. Nie przekona się kogoś, kto jest fanatykiem ceramiki, do ścian z gazobetonu czy sylikatów.Wszystkie ściany wykonane z materiału dopuszczonego do stosowania są właściwe i zgodne z przepisami. Patrząc obiektywnie, należy wziąć pod uwagę wiele parametrów materiału, technologię produkcji, jego właściwości ekologiczne, wytrzymałościowe, akustyczne, przyszłe warunki wilgotnościowe wbudowania itp. Najbardziej przyjaznymi nam ekologicznie materiałami są drewno, silikaty oraz gazobetony białe, na bazie piasku i wapna. Ale, czy można brać pod uwagę tylko to, przecież pozostałe materiały ścienne ze swoimi parametrami mieszczą się w granicach dopuszczonych normą, jeżeli chodzi o promieniowanie. Najmniejszą promieniotwórczość mają konstrukcje wykonane z gliny suszonej w sposób naturalny („budownictwo z gliny") oraz drewno.
Wybór zawsze należy do inwestora. A co, jeżeli ktoś chce mieć ściany z ceramiki? Czy ktoś zauważył jak zachowuje się cegła złożona w sztaple np. z rozbiórki starego przedwojennego domu, a cegła dzisiejsza po okresie zimowym nie zabezpieczone przed wpływami atmosferycznymi? Dzisiejsza w dużej części rozlasuje się, spęka, prześlicznie wyglądają te wspaniałe "ślimaczki" w cegle. W cegle pełnej ładnie to widać, w tych z otworami już nie, zatracają się. Dlaczego ściany wykonane z wyrobów ceramicznych należy zabezpieczyć przynajmniej robiąc obrzutkę na okres zimowy, gdyż mróz i woda zrobi swoje w strukturze materiału? Jaka jest tego przyczyna? Ano pośpiech w produkcji, wszystko powinno mieć swoje miejsce i czas. Materiał na wyroby ceramiczne kiedyś, był sezonowany i przerabiany w pryzmach, by wszystkie reakcje zaszły jeszcze przed samym procesem produkcji. A dzisiaj, z dołu prosto do produkcji i materiał ścienny ceramiczny mamy, jaki mamy. Powiesz przesadzam, przejaskrawiam, jeżeli mam być obiektywny muszę brać pod uwagę wszystkie za i przeciw dotyczące danego materiału. Wybór w asortymencie jest bardzo duży. Czym się kierować przy wyborze materiału ceramicznego na ściany zewnętrzne? Przede wszystkim wytrzymałością i ceną. Dzisiaj w budownictwie indywidualnym buduje się z materiału ceramicznego otworowego, cegły pełnej jako materiału zasadniczego konstrukcyjnego raczej stosuje się rzadko. To przede wszystkim z uwagi na błędnie pojmowaną termoizolacyjność budynku. Gdyby brać pod uwagę inne właściwości jak akustyczne, bezwładność cieplną, opór dyfuzyjny materiał ceramiczny pełny przewyższa te z otworami.
Izolacyjność termiczną ściany uzyskuje się, poprzez warstwę izolacji termicznej, a nie poprzez zastosowanie warstwy konstrukcyjnej odpowiedniej grubości. Innymi słowy, obliczenia wytrzymałościowe decydują o doborze grubości ścian, żadne walory ciepłochronne nie powinny być brane przy doborze materiałów konstrukcyjnych.
W nowoczesnych systemach grzewczych, także wysoka bezwładność cieplna odrywa rolę negatywną. Temperatura pomieszczeń w takich budynkach jest trudno sterowalna, a niedostosowanie ogrzewania do zmiennego zapotrzebowania na ciepło w ciągu doby pociąga za sobą zwiększone zużycie energii na ogrzewanie. Biorąc to wszystko pod uwagę nie ma sensu zwiększać grubości ściany z ceramiki otworowej, gdyż i tak nie uzyskamy uniwersalnych, zadowalających nas parametrów ściany. Lepiej skupić się na współczynniku przenikania ściany poprzez zwiększenie grubości izolacji termicznej, mniejszym nawet jak normowy, opłaci się to w przyszłości na mniejszych rachunkach za media, które nie będą przecież taniały. Zawsze taniej będzie dać grubszą warstwę izolacji termicznej i większą w sumie uzyskamy korzyść. Który materiał wybrać, z tradycyjnej ceramiki, czy poryzowany, który tak naprawdę jest lepszy? Przewodność cieplna materiałów konstrukcyjnych.Pod względem przewodności cieplnej, żadne materiały konstrukcyjne nie można porównać, nawet z najgorszej jakości materiałami termoizolacyjnymi.Rozpatrywanie materiałów ściennych pod tym względem jest całkowicie nieuzasadnione. Stosunek ceny do oporu cieplnego jaki możemy uzyskać z materiałów ściennych t.zw. „ciepłych” jest 2-5 razy wyższy, niż przy zastosowania materiałów termoizolacyjnych. Współczynnik przewodzenia ciepła, zależy między innymi od gęstości objętościowej, struktury, wilgotności, temperatury. Im większa gęstość objętościowa tym większy współczynnik, a tym samym materiał "zimniejszy", ponadto w materiałach o tych samych substancjach, lecz różnych gęstościach występują różne współczynniki. Ponieważ lambda powietrza w bezruchu w temperaturze 0° C waha się w granicach 0,024 - 0,031 [W/m*K] ( w zależności od wielkości porów), co jest mniejsze od współczynnika lambda substancji stałej materiału, to wraz ze zmniejszeniem gęstości materiału i tym samym wzrostem porowatości, maleje również jego przewodność cieplna. Jeżeli pory są otwarte lub bardzo duże, w materiale następuje intensyfikacja ruchu powietrza i dlatego współczynnik lambda się zwiększa. Daje się to zauważyć w materiałach w postaci zasypek, mat i płyt o różnym uziarnieniu i zagęszczeniu włókien. W materiałach tych powietrze może swobodnie przemieszczać się miedzy strukturą materiału, zwiększając wskutek konwekcji wymianę ciepła. W materiałach o drobnych ziarnach lub włóknistej strukturze wymiana powietrza przez konwekcję i promieniowanie maleje, rośnie natomiast wpływ wymiany ciepła przez przewodzenie. Można by powiedzieć, zamknąć powietrze w pewnej strukturze i mamy świetną przegrodę budowlaną. Jaka jest zależność współczynnika labda od wilgotności materiału?Taka, że im bardziej zawilgocony materiał tym izolacyjność materiału mniejsza.Woda zamknięta w porach ma współczynnik lambda ok. 0,56 [W/(m*K)], dodatkowo wchodzi tutaj w grę dyfuzja pary wodnej, z którą połączone jest przenoszenie ciepła oraz kapilarne przemieszczanie się wilgoci. Proces ten nie przebiega jednakowo w różnych materiałach, zależne jest to od struktury i pochodzenia materiału, np. w betonach komórkowych przyjmuje się, że przyrost współczynnika ? wynosi ok.4,5% na 1% przyrostu wilgoci. Co oznacza, że zawilgocenie rzędu 10% powoduje blisko 50% spadek oporu cieplnego.
Nie można rozważać materiałów konstrukcyjnych w aspekcie ich ciepłochronności, bo nie do tego służą. Nawet najlepszy materiał konstrukcyjny pod względem termoizolacyjności ma współczynniki przenikania ciepła 10 x większy niż standardowy materiał termoizolacyjny. Oznacza to, że dla zapewnienia tych samych wartości współczynnika przenikania ciepła trzeba zastosować 1 m ścianę np. z gazobetonu zamiast 10 cm styropianu. Co pod względem wydatków inwestycyjnych stanowi już bardzo poważną wartość. Tak, więc przewodność cieplna materiału zależy w dużej mierze od wilgotności materiału. Wilgotność materiału w przegrodach w okresie eksploatacji budynku zależna jest przede wszystkim od wilgotności powietrza zewnętrznego i wewnętrznego, temperatury powietrza, izolacyjności przegrody, tutaj czynników decydujących głównie o możliwości kondensacji pary wodnej na wewnętrznych powierzchniach przegrody lub wewnątrz samej przegrody. Jak się ma do tego ostatniego izolacja termiczna ze styropianu w przegrodzie trójwarstwowej? Jak będzie następowało przemarzanie ściany dwuwarstwowej, trój, czy czterowarstwowej? Która z tych przegród będzie korzystniejszą, jeżeli chodzi właśnie o przemarzanie? Kondensacja pary wodnej w przegrodzie intensyfikuje się tym więcej im przegroda zimniejsza. Na zawilgocenie materiału z pewnością mają duży wpływ czynniki zewnętrzne jak opady atmosferyczne, szczególnie zacinające ukośnie deszcze, a także śnieg. Im bardziej porowata struktura faktury zewnętrznej ściany, tym czynniki te mają większy wpływ na zawilgocenie. Do czego to prowadzi, że obliczeniowy współczynnik lambda odnosi się do pewnej przyjętej wilgotności materiału, pytanie, czy zawsze materiał wbudowany ma taki sam współczynnik jak obliczeniowy. Czy zawsze zachowane są idealne warunki wilgotnościowe ściany jak przyjmowane w obliczeniach? Czy nie należałoby brać poprawki przyjmując współczynnik przenikania dla danej ściany?
Skoro powietrze jest takim dobrym izolatorem, dlaczego nie zaprząc go bardziej do pracy? Jest tylko jeden podstawowy problem, tak mały współczynnik lambda powietrze ma jak wspomniałem wcześniej w bezruchu. Natomiast w zamkniętych szczelinach powietrznych, jakie stosowane są w przegrodach budowlanych trójwarstwowych, najczęściej kilku centymetrów i wysokości kilku metrów, przeważnie wysokości kondygnacji, przewodność cieplna powietrza zwiększa się. Jest to spowodowane głównie ruchem powietrza, który występuje na skutek ogrzewania się powietrza na cieplejszej stronie ściany i ochładzania przy zimniejszej. Oprócz konwekcji wymiana ciepła następuje także przez promieniowanie na skutek różnicy temperatur powierzchni ściany ograniczających pustkę powietrzną. Przewodzenie ciepła ma najmniejszy udział w wymianie ciepła w szczelinie powietrznej. Ze wzrostem temperatury i grubości szczeliny pionowej wymiana ciepła przez konwekcję zwiększa się.
Dlatego optymalną grubością pustki powietrznej jest 3 cm, (wysokość do 4 m) zwiększanie jej grubości nie przyniesie spodziewanych wyników, czyli zwiększenie oporu cieplnego. Należy dodać, że opór cieplny pustki zwiększa się przy niższej temperaturze, dlatego szczelina powietrzna powinna być bliżej powierzchni zewnętrznej ściany. Można zwiększyć opór cieplny szczeliny powietrznej nawet dwukrotnie stosując folię aluminiową po stronie cieplejszej szczeliny. Powiesz, co na to tak modne ostatnio "oddychanie" ściany? O tym trochę dalej. Cały czas jest mowa o szczelinie nie wentylowanej, bowiem w szczelinie wentylowanej przy przepływie powietrza zewnętrznego, temperatura powietrza w szczelinie jest bliska temperatury zewnętrznej. Filtracja powietrza przez przegrody, co to takiego i czy ma jakiś wpływ na ogólny bilans cieplny? Inaczej mówiąc, wymiana powietrza między pomieszczeniami i przestrzenią zewnętrzną. Powietrze może filtrować przez niewypełnione spoiny, rysy w murze, otwarte pory w materiale nie mówiąc o nieszczelnej stolarce, wentylacji. Nas interesuje przenikanie powietrza przez ściany, które następuje pod wpływem różnicy ciśnień. Powietrze może infiltrować z zewnątrz do pomieszczeń lub eksfiltrować z pomieszczenia na zewnątrz. Infiltracja powoduje zwiększanie strat ciepła przez ściany oraz obniżania temperatury powierzchni wewnętrznej ściany, gdyż część ciepła przepływającego z pomieszczenia nagrzewa przepływające powietrze z zewnątrz. Infiltracja powietrza zewnętrznego następuje pod wpływem różnicy temperatur, a co za tym, różnicy gęstości powietrza w pomieszczeniach i na zewnątrz oraz wskutek nadciśnienia wywołanego parciem wiatru.
Mając na myśli "oddychanie" ścian przeważnie mówi się o przepuszczalności pary wodnej. Przecież przez ściany para wodna uchodzi w granicach do 3% nawet przez te uchodzące za bardzo "oddychające". Jeżeli jednak w liczbach bezwzględnych ilość produkowanej pary wodnej w pomieszczeniach dla dwuosobowej rodziny wynosi około 2,5 tony rocznie, to już nie można jej bagatelizować.
Wentylacja sterowana elektronicznie z odzyskiem ciepła, jeżeli nie to przynajmniej przymykami na kratkach i czerpniach po to by zmniejszyć straty ciepła wtedy gdy nas nie ma, lub po prostu zachodzi taka potrzeba. Kondensacja pary wodnej w przegrodzie, czy warto zwracać na to uwagę?Projektując ściany zewnętrzne, zwiększając ich izolacyjność, myślimy by stworzyć jak najlepszy komfort swojego lokum, który oznacza zatrzymywanie niekorzystnych oddziaływań zewnętrznych, ograniczenie strat ciepła z pomieszczeń, ustabilizowaną stateczność przegrody, a tym samym pomieszczeń. Kondensacja pary wodnej powierzchniowa następuje tym bardziej, im powierzchnia ściany zimniejsza, zbliżona, do temperatury punktu rosy a wilgotność względna i temperatura pomieszczenia większa. Bowiem na wielkość zawilgocenia przegród przez kondensację wewnętrzną wpływają, temperatura i wilgotność względna otaczającego powietrza, rodzaj i układ materiałów w przegrodzie. Proces dyfuzji i kondensacji pary wodnej w ścianie zależny jest od różnicy ciśnienia cząstkowego pary wodnej w pomieszczeniu i na zewnątrz. Im większa jest ta różnica, tym zjawisko to przebiega intensywniej. Zależy także od właściwości materiałów i układu ściany np. w jednorodnej ścianie z cegły pełnej, z lekkiego betonu, kondensacja przebiega, gdy są bardziej niesprzyjające warunki wilgotnościowe i temperaturowe pomieszczenia, tutaj wyższe. W ścianach warstwowych kondensacja zależy ponadto od oporów dyfuzyjnych materiałów. Weźmy może dla przykładu pod uwagę mur jednowarstwowy wykonany z pustaków ceramicznych na spoiny pionowe bez zaprawy. Załóżmy spoiny poziome z zaprawy ciepłochronnej o współczynniku ? zbliżonym do współczynnika pustaka ściany. W wykonaniu szybszy od tego ze spoinami na zaprawie, tak między innymi reklamowany. Czy należy brać pod uwagę filtrację powietrza w takim murze? Powietrze jako dobry izolator zgoda, ale czy to powietrze zamknięte w spoinie pionowej znajduje się w bezruchu? Jeżeli nie, nie jest wcale dobrym izolatorem. Wręcz przeciwnie powoduje oziębianie warstwy wewnętrznej ściany.
By powietrze zamknięte w spoinie pionowej takiego muru spełniało rolę dobrego izolatora muszą być szczelne wyprawy tynkarskie, tak zewnętrzne jak i wewnętrzne. Mówiliśmy wcześniej, że moda jest na "oddychanie" ścian, czyli eksfiltrację powietrza. Jak by nie patrzeć, kłócą się preferencje, z jednej strony chcielibyśmy mieć szczelną ciepłą lekka ścianę, z drugiej by ta ściana była jak najbardziej dla nas przyjazna pod względem fizjologicznym? Proszę wziąć pod uwagę jeszcze jedno, normowy współczynnik przenikania U [W/(m2*K)] dla ściany jednowarstwowej jest znacznie większy niż dla ścian warstwowych. By ściana była zgodnie z normą musi być odpowiedniej grubości w zależności od współczynnika lambda materiału. Dlaczego tak jest, inwestor budujący ściany jednowarstwowe, jeżeli trzyma się tylko ściśle normy, nie bierze poprawki na filtrację powietrza, zwiększenie wilgotności w trakcie eksploatacji, przemarzanie, będzie zawsze na przegranej pozycji z tym, który ma ściany złożone szczególnie dwuwarstwowe?
Dlaczego współczynnik ten jest niekorzystny dla ścian jednowarstwowych w stosunku do innych? Czyżby z powodu zbyt wysokich współczynników ? materiałów ściennych, by nie budować zbyt grubych ścian, zwiększono normę? Przecież, mając ścianę jednowarstwową ściśle zgodnie z normą, należy liczyć się z większymi rachunkami za media i nie tylko! Ściana taka z góry jest na straconej pozycji w stosunku do innych konstrukcji, jeżeli chodzi o izolacyjność w stosunku do kosztu jednostkowego. W jeszcze większym stopniu dotyczy to materiałów ceramicznych poryzowanych na zamki pionowe bez zaprawy. Zgoda powietrze zamknięte w strukturze materiału będzie spełniało w miarę dobrze rolę izolatora, pod warunkiem, że wilgotność struktury materiału będzie w normie. Im mniejsza komórka, w której zamknięte jest powietrze, tym lepiej spełnia ono swoje zadanie tym mniejszy współczynnik lambda Należy zadać sobie pytanie, czy przez cały okres eksploatacji ściany będą w idealnych laboratoryjnych warunkach? Czy współczynnik przenikania U [W/(m2*K)] dla takiej ściany będzie zawsze jednakowy? Która ze ścian będzie najbardziej narażona na zawilgocenie pochodzące od wpływów atmosferycznych, u nas w kraju przeważa róża wiatrów zachodnich? Ściana ma chronić od czynników zewnętrznych, opadów, wiatru, mrozu a także zbyt dużego nasłonecznienia. Materiał poryzowany ze swoją strukturą jest bardziej narażony na zawilgocenie, jak pustak ceramiczny "zwykły" a co to oznacza pisałem wyżej. Czy tynk cienkowarstwowy na takiej ścianie będzie spełniał dobrze rolę zabezpieczającą przed wpływami atmosferycznymi? Czy ściana jednowarstwowa z wyrobów poryzowanych w dłuższym okresie eksploatacyjnym będzie spełniała dobrze swoją założoną rolę? Im bardziej porowaty materiał, tym bardziej podatny na zawilgocenie, kapilarne podciąganie wilgoci. A jak z bezwładnością cieplną takiej ściany? Przegrody z materiałów ciężkich jak np. beton, cegła pełna, są przegrodami o stosunkowo wysokim współczynniku przyswajania ciepła, amplitudy wahań temperatury są stosunkowo niewielkie. Oznacza to, że im bardziej pełna struktura materiału, tym bezwładność cieplna większa, wolniej traci akumulowane ciepło, ale i wolniej się nagrzewa, co jest korzystne np. w ścianach od strony południowej w upalne dni, a mało korzystne w zimę. Czy można powiedzieć, że przegroda z materiałów ceramicznych poryzowanych, pustaków "zwykłych" ceramicznych są ścianami monolitycznymi?
|
