Oszukana fizyka
W domu spędzamy około połowy życia. Dom to ograniczona ścianami, podłogą i dachem przestrzeń. W języku fachowców to przegrody budowlane. Dzieli się je na wewnętrzne i zewnętrzne. Te pierwsze, porządkują funkcjonalnie przestrzeń, czasami są tez elementem konstrukcji domu. Zewnętrzne stanowią główny element konstrukcji domu. Osłaniają przed wpływami klimatycznymi; opadami, nadmiernym ciepłem, zimnem oraz stanowią barierę dla hałasu. W naszym klimacie muszą stawić się, opór ucieczce ciepła. To pierwszy, podstawowy element oszczędności energii cieplnej w ogrzewaniu domu.
I tutaj dotykamy złożoności problemu dobrej izolacji cieplnej. Czy przegroda ma być jednorodna, jednowarstwowa z „ciepłego” materiału ceramicznego, a może dwu-trzy warstwowa; niezbędny rdzeń konstrukcyjny z pełnej cegły ceramicznej, silikatowej, betonu i ciągła bez mostków na spoinach izolacja termiczna. Izolacja z wełny mineralnej, czy ze styropianu. A czy taka ściana będzie cieplejsza, czy oddycha? Wszystko zależy od naszych preferencji, mody, uprzedzeń czy też ‘typowego’ projektu. Dzisiaj dominuje w budownictwie indywidualnym materiał ceramiczny otworowy, poryzowany, pod różnymi nazwami i markami. Głównym, moim zdaniem, powodem tego jest źle pojmowana izolacyjność cieplna domu. Biorąc pod uwagę inne aspekty; akustykę, bezwładność cieplną, opór dyfuzyjny, mostki cieplne, stosunek cen, to ściana pełna (cegła, silikat, beton) jest znacznie lepsza. Nieporozumieniem jest stosowanie popularnych „ciepłych” pustaków (jakkolwiek zwanych), jako materiał konstrukcyjny przegrody. Konstrukcja ma wyłącznie służyć przeniesieniu obciążeń i zapewnić statykę budynku przy minimalnej grubości danego materiału. To obliczenia wytrzymałościowe powinny o tym decydować, a nie ‘zalety’ ciepłochronne. Podraża to znacznie koszty stanu surowego, a Itak nie uzyskamy zadawalających nas parametrów izolacyjności przegrody-ściany. Właściwie skonstruowana przegroda wpływa istotnie na koszty budowy i eksploatacji oraz komfort i zdrowie. Niezależnie od rozwiązań konstrukcyjnych kapitalnie odgrywa, jakość wykonywanych robót. Dlatego im mniej spoin technologicznych tym mniej miejsc często źle wykonanych. Lepiej się skupić na współczynniku przenikania ciepła U [W/( m2K)] stosując zwiększoną grubość materiału termoizolacyjnego. To zapewni znacznie mniejsze rachunki za energię, przy mniejszych nakładach, która będzie z roku na rok droższa. Analizując koszty, stosunek ceny materiału ściennego zapewniającego ten sam współczynnik przenikania ciepła U do materiału termoizolacyjnego, to jest on prawie trzy krotnie wyższy.
Innym niebranym pod uwagę czynnikiem obniżającym izolacyjność materiałów porowatych jest zawilgocenie. Im wyższy stopień zawilgocenia, tym mniejsza zdolność do ochrony cieplnej. Różni się to oczywiście od rodzaju materiału, ale można bez przesady przyjąć, że zawilgocenie na poziomie 1 % to 3 % do 5 % przyrostu współczynnika oporu cieplnego. Oznacza to, że zawilgocona ściana na poziomie 10% powoduje nawet 50 % spadek oporu cieplnego przegrody, co oznacza pogorszenie współczynnika przenikania ciepła o około 40 % do czasu wysuszenia ściany. Między innymi, dlatego po wprowadzeniu się do nowego domu zużywamy więcej energii na cele grzewcze, musimy usunąć wilgoć. Ale w czasie eksploatacji też doprowadzamy wilgoć do ścian. Wilgotność materiału w przegrodach zależy od wilgotności i temperatury wewnątrz i zewnątrz przegrody, opadów atmosferycznych. Im bardziej porowata struktura, tym te czynniki mają większy bezpośredni wpływ na wzrost wilgotności, obniżenie izolacyjności. Częstym argumentem za stosowaniem materiałów ceramicznych otworowych jest pustka powietrza, która po zamknięciu ma tworzyć świetną izolację.
Jest tylko mały problem. Powietrze rzeczywiście jest dobrym izolatorem, ale musi być w bezruchu. Natomiast w zamkniętych szczelinach wysokości kondygnacji przewodność cieplna zwiększa się. Wywołane jest to ruchem konwekcyjnym powietrza, który występuje na skutek ogrzewania powietrza na ciepłej stronie – wewnętrznej przegrody i jego ochładzanie po stronie zimnej – zewnętrznej. Oprócz konwekcji następuje tez wymiana ciepła przez promieniowanie na skutek różnicy temperatur powierzchni ścian zamykających tą pustkę powietrzną. Wraz ze wzrostem temperatury wymiana ciepła przez konwekcję wzrasta. Tak, więc jeśli powietrze nie jest w bezruchu wcale nie jest dobrym izolatorem. Wręcz przeciwnie powoduje ochłodzenie powierzchni wewnętrznej przegrody – ściany.
I jeszcze jedno, normowy współczynnik przenikania ciepła U dla ściany jednowarstwowej, jest znacznie większy niż dla ścian warstwowych. Dlaczego?
Czyżby, dlatego, by nie budować absurdalnie grubych ścian (zbędnych ze względów wytrzymałościowo - konstrukcyjnych), a co ze zwiększonymi rachunkami za energię cieplną. Ściana budowana zgodnie z normą musi być odpowiednio gruba (zależnie od oporu cieplnego materiału), aby była porównywalna ze ścianą z warstwą termoizolacyjną. Ściana taka zawsze będzie na straconej pozycji w stosunku do konstrukcji z materiału pełnego i dobrze zaizolowanego.
Tak doszliśmy do mitu – „oddychających” ścian. Mit pojawił się równocześnie z chwilą uszczelnienia domów. Powszechnie stosowana wentylacja grawitacyjna przestała działać, a winę przypisano izolacji ścian. Przecież zastanówmy się, skoro chcemy „oddychającej” ściany sami sobie zaprzeczamy, że przegroda ma stanowić skuteczną zaporę przed ucieczką ciepła. Oddychająca ściana okazała się dobrym chwytem marketingowym. Nawet najlepiej „oddychający” materiał ma paro przepuszczalność na poziomie 3 % - 5 %. To znikomy udział w usuwaniu wilgoci z domu. Rodzina 3-4 osobowa może rocznie ‘wyprodukować’ prawie 3000 kg pary wodnej. Dlatego temu celowi powinna służyć sprawnie działająca wentylacja. Wentylacja grawitacyjna zależna od różnicy ciśnień i temperatur działa mało sprawnie lub częściej przy szczelnej stolarce wcale. Dlatego standardem nowoczesnego, (ale nie z nazwy) zdrowego, komfortowego domu powinna być wentylacja mechaniczna, a w wypadku domu energooszczędnego wręcz mechaniczna z odzyskiem ciepła – rekuperacją.
Sumując, wszystko czemuś służy i powinno służyć zgodnie z przeznaczeniem:
- konstrukcja ściany do przenoszenia obciążeń i statyki budowli
- izolacja cieplna do ochrony cieplnej
- wentylacja ma sprawnie usuwać wilgoć i zapewnić świeże powietrze
Lekceważenie praw fizyki to powszechny i zarazem największy błąd inwestorów.