Gradbena fizika za sanacijo objektov

9 Avgust, 2010 / Gradnja

Danes je gradnja objektov veliko bolj kvalitetna. Ključni poudarek se daje na toplotno izolacijo. V takšnih zgradbah pa je veliko učinkovitejša izraba toplotne energije.

Sestavni deli zgradbe morajo biti, za pravilno izvedbo, usklajeni en z drugim. Stare zgradbe so slabo izolirane in zrakotesno zaprte. V vlažnih in mrzlih prostorih, z enojno zasteklitvijo, lahko vidimo, kako zrak kondenzira. Je pa zato v prostoru, zaradi slabo tesnjenih oken, vedno zadostna količina svežega zraka. Individualno nameščene peči dajejo podporo tej izmenjavi zraka in skozi dimnik odvajajo izrabljeni zrak iz prostora. Toplotni mostovi pri slabi toplotni izolaciji sploh ne pridejo v poštev. Stavba ima, zaradi nizkega standarda veliko porabo energije, nizko toplotno ugodje, vse skupaj pa predstavlja problem, ki je povezan z osnovami gradbene fizike in previsoke vlažnosti zraka, v zaprtih prostorih. Zaradi vsega tega, pa v takšnih prostorih ne bo prišlo do rasti plesni.

Danes je gradnja objektov veliko bolj kvalitetna. Ključni poudarek se daje na toplotno izolacijo. V takšnih zgradbah pa je veliko učinkovitejša izraba toplotne energije. Centralno ogrevanje v vseh prostorih pa skrbi za prijetnejše bivalno počutje. Vendar je potrebno že pred pričetkom gradnje uskladiti vse komponente, eno z drugo. Pri obnavljanju obstoječega objekta je potrebno pozornost nameniti kasnejšim posledicam, na primer, če bomo zamenjali samo okna, sicer ne bo v prostoru več tako mrzlo in tudi pihalo bo manj, istočasno pa ostane odvod prostorske vlage in to brez kondenzata na šipah, saj ni več izmenjave zraka skozi okenske reže. Vlaga se poslej izkazuje na hladnih in toplotno neizoliranih zunanjih zidovih. Tudi, če je zunanji zid toplotno izoliran, moramo istočasno odpraviti tudi toplotne mostove. V kolikor tega ne storimo, se bo tam, kjer so zelo nizke površinske temperature ustvarjal kondenz v obliki kapljic, ki ga bo potrebno odstraniti. Vlažne gradbene komponente so zelo dobro gojišče in hrana za plesen.

Poznavanje in upoštevanje gradbenih fizikikalnih zahtev pri sanaciji objekta, so velikokrat odločilnega pomena za dolgoročen uspeh izvedenih ukrepov.

Toplotna zaščita

Toplotne izgube nastanejo zaradi:

Toplotne prevodnosti skozi gradbene elemente ogrevanih prostorov, pred hladnimi, neogrevanimi

prostori ali zunanjimi prostori, ki se ločijo.

Toplotne izgube pri prezračevanju, zaradi nujno potrebnega prezračevanja in zaradi nepotrebne

izmenjave zraka (netesnih gradbenih elementov in nepotrebnega prezračevanja).

Toplotne izgube zaradi toplotne prevodnosti:

Izgube, zaradi toplotne prevodnosti imenujemo transmisijske toplotne izgube.

Odločilne za obseg transmisijskih toplotnih izgub so veliki in termično kvalitetno izdelani zunanji gradbeni elementi:

- Zunanji zid,

- Površina strehe,

- Okna,

- Talna plošča, pri nepodkletenih zgradbah,

- Gradbeni deli proti zemlji.

V notranjosti, med toplim in hladnim prostorom, lahko prav tako nastajajo toplotne izgube:

- Vrhnja stropna plošča,

- Stena na hišnem stopnišču,

- Kletna plošča.

Transmisijske toplotne izgube QT se lahko izračunajo s pomočjo naslednje formule:

QT [kWh/a] = U-vrednost [W/m²K] • površina gradbenega dela [m²] • klimatski faktor [kKh/a]⁷

Enota [kWh/a] opisuje količino energije [kWh] v času ogrevalne sezone [a].

Ta količina energije se lahko označi z drugo enoto, kot liter kurilnega olja ali m³ plina za izgorevanje.

Koeficient prenosa toplote (U-vrednost)

U-vrednost (prej znana kot k-vrednost), enota W/m²K. To kaže, kako velik je toplotni tok (v Vatih) skozi en kvadratni meter gradbenega dela, če znaša temperaturna razlika med notranjim in zunanjim prostorom 1 Kelvin. Manjša kot je U vrednost, nižje so toplotne izgube gradbene komponente.

U-vrednost je odvisna od specifične toplotne prevodnosti Lambda (simbol: l, enota: W/mK) in debeline plasti (m) posamezne gradbene komponente (izolacijske plasti). In poleg tega, prenosa toplotne upornosti (R), odvisno z upoštevanjem notranjih in zunanjih površin gradbenih komponent.

Tako imenovani klimatski faktor obstoječih stavb je, glede na razmerje med vsoto iz specifičnih transmisijskih toplotnih izgub HT in specifičnih zračnih toplotnih izgub HV, in znaša, za uporabno površino zgradbe AN med 66 in 82.

Faktor 66 se izračuna:

185 ogrevalnih dni • 24 ur = 4.440 h • temperaturna razlika (19 - 3,3 ^oC = 15,7 K) • 9,95 (faktor za nočno znižanje) = 66.222 Kh/a ali približno 66 kKh/a.

Določanje U-vrednosti se ugotavlja tako, da debelino posameznega materiala (v m), katere toplotna prevodnost je (lambda) (preglednica št. 1). Tako dobimo R-vrednost. Obstajajo tudi pavšalne vrednosti za komponento, za prenos toplote v zaprtih prostorih ali na prostem. * Posamezne R-vrednosti se seštejejo. Če obrnemo vsoto R-vrednosti, dobimo U-vrednost.

Preglednica št. 1: Določanje U-vrednosti za obstoječ zunanji zid

Prizidek, zunanji zid	l	R	U-vrednost
Rsi*		0,130
0,020 m omet, oplesk	0,870	0,023
0,240 m lahki beton HBL 0,9 kg/m³	0,440	0,545
0,030 m omet, oplesk	0,870	0,034
Rse*		0,040
Vmesni seštevek		0,773
U-vrednost gradbenega dela [W/m²K]		1/R	1,29
*Rsi = vrednost za notranjo toplotno prehodnost Rse = vrednost za zunanjo toplotno prehodnost. Naštete vrednosti za različne vrste gradbenih materialov so povzete po DIN EN ISO 6946.

U-vrednosti in debeline toplotne izolacije

Pred sanacijo objekta je potrebno ugotoviti za kolikšno debelino je nujno potrebno povečati dodatno toplotno izolacijo, posameznih gradbenih elementov, da bo primerno današnjim zahtevam. Strokovnjak pri tem ugotavlja potrebno debelino izolacijskega materiala na milimeter natančno. Glede na to, da lahko nabavimo izolacijski material po relativno ugodnih cenah in v številnih dimenzijah, je odločitev vsekakor olajšana.

Pri naknadnem nanosu izolacije se ne smemo orientirati na minimalne standardne zahteve, temveč po gradbeno tehničnih možnostih za popolno izrabo. Cene so, v primerjavi z raznimi sanacijskimi ukrepi, relativno nizke in z veliko energijsko varčnostjo, zaradi toplotne izolacije zunanjih zidov, so prihranki zelo veliki in se povrnejo že v nekaj letih oziroma zelo hitro.

Določanje debeline toplotne izolacije

Na splošno lahko obstoječe zunanje zidove ali strešne površine, z notranje strani obdelamo z ometom oziroma izolacijski učinek ostane neupoštevan. Potrebna dodatna debelina toplotne izolacije se lahko ugotovi zelo hitro, vsekakor je lahko tudi samo približno določena, kar lahko na hitro ugotovimo z naslednjo formulo:

4 4

U = ----------------------- ali obratno d_{Toplotna izolacija}[v cm] = ----

d_{Toplotna izolacija [v cm]} U

Formula velja za izolacijski material, toplotne prevodnosti l 0,04 W / mK. Če je toplotna prevodnost izolacije z druge skupine, kot so l 0,03 W / mK, potem v formuli številko 4 nadomestimo s številko "3"

Na primer: Zunanji zid debeline 36,5 cm iz opeke in obojestransko ometan, lahko izvedemo z zunanjo izolacijo iz celuloze, nato prekrijemo s ploščami iz vlaknastega cementa, l = 0,04. Prizadevamo si za dosego U-vrednosti okoli 0,25 W/m²K, kar pomeni za nizko energijski standard.

Potrebna debelina izolacije znaša:

d_{Toplotna izolacija}[v cm] = --------= 16 cm

0,25

V kolikor so upoštevani le podatki v skladu s § 9 EnEV potrebni za U-vrednost 0,35 W / mK, zadostuje izolacija iz naslednje formule:

d_{Toplotna izolacija}[v cm] = --------= računsko 11,4 cm, se izbere debelina izolacije 12 cm

0,35

S pomočjo formule lahko vidimo, da s podvojeno toplotno izolacijo, prepolovimo U-vrednost (s tem tudi transmisijske toplotne izgube).

Toplotno izolacijski materiali

Toplotne izgube lahko najbolj učinkovito zmanjšamo z vgradnjo toplotno izolacijskih materialov. Na trgu gradbenih materialov, je na razpolago široka paleta različnih vrst izolacijskih materialov. Razlikujejo se po učinkovitosti izolacije in so velikokrat specialno izdelani, za različne načine vgradnje.

V preglednici št. 2 so prikazani podatki o tehnični in ekološki primernosti izolacijskih materialov, odvisno od gradbene situacije.

Preglednica št. 2: Tehnična in ekološka primernost izolacijskih materialov

	Drevo/ovčja volna, lan, konoplja	Plošče iz kalcijevega silikata	Plošče iz lesnih vlaken	kokosovo vlakno mat	Plošče iz korka	Mineralno vlakno	Perlit	Polistirol poliuretan	Penasto steklo	Celuloza
Toplotna prevodnost	+	-	+	(+)	+	+	(+)	-	-	+
Nagnjena streha	(+)	+	(+)	(+)	+	+	+	-	+	(+)
Ravna -nagnjena streha, prezračevana od zadaj > 5^o	(+)	+	(+)	(+)	+	+	+	-	+	(+)
Zunanji zid WDVS	-	+	(+)	-	+	+	-	+/-	-	-
Zunanji zid dvovrstni	-	-	-	-	(+)	+	+	+/-	-	-
Peritmeter, izolacija (na zemlji)	-	-	-	-	-	-	-	+/-	+	-
Lahke predelne stene	+	-	+	+	(+)	+	-	-	-	+
Lesena kritina, bruna	+	-	+	+	(+)	-	+	-	-	+
Izolacija pod estrihom	-	(+)	+	+	-	(+)	+	(+)	(+)	-
Notranja izolacija	(+)	+	(+)	(+)	(+)	(+)	(+)	(+)	(+)	(+)
Stanovanjske predelne stene	(+)	(+)	+	-	-	+	-	-	-	+
+ Tehnično ustrezno in okoljsko priporočljivo (+) Odvisno od modela, na primer, da obstajajo tehnične omejitve in so ekološko priporočljive - Tehnično neprimerno +/- Tehnično primerno, toda iz ekološke ali druge osnove ni smiselno

Najpogosteje uporabljeni izolacijski materiali okoli 60 % tržnega deleža, so izdelani iz mineralne volne, sledijo materiali iz izolacijske pene (polistiren, poliuretan, s približno 35 % deležem).

Efektivnost izolacijskih materialov je podana s toplotno prevodnostjo, l - vrednost (W/mK). Ta vrednost je toplotna moč v (W), ki je v stanju dinamičnega ravnovesja po 1m² površine in se prenaša z 1 m debeline plasti, pri temperaturni razliki 1 Kelvin. Manjša kot je vrednost l, toliko učinkovitejša je toplotna izolacija. Toplotna učinkovitost izolacijskega materiala običajno znaša med 0,025 in 0,040 W/mK. Vrednosti l se lahko povzamejo po preglednici št. 3 (23).

Preglednica št. 3: Vrednost l za izolacijske materiale

Proizvod	_R[W/mK]	Območje uporabe	Ovrednotenje
Bombaž, v kolutu, raztresen	0,040	Streha: Vmesna varčna izolacija Stena: Izolacija pri večslojni steni med leseno konstrukcijo Strop: Filc kot zvočna izolacija in koprena kot votlinska izolacija, v razsutem stanju in vpihana v votline (streha, stena).	toplotna in dobra zvočna izolacija, sredi poletja dobra toplotna zaščita, dobra uravnava vlage
Ekspandirani perlit, raztresen a) toplotna izolacija b) zvočna izolacija	a) 0,045 - 0,050 - b) 0,060 - 0,073	Streha, strop,stene: Zapolnjene votline, izravnava z zasutjem na tleh s specialno oblogo	Srednje dobre toplotno izolacijske lastnosti, dobra toplotna zaščita v poletju, dobra zvočna izolacija, paziti na odpornost proti usedanju
Lan in konoplja, v kolutih in ploščah	0,040 0,045	Streha: Toplotna izolacija med strešnimi šperovci Stene: Izolacija nameščena v večslojne stene in med leseno konstrukcijo Strop: Klobučevina kot izolacijski material in koprena za zatesnitev votlin	Dobre toplotno izolacijske lastnosti, dobra zvočna izolacija, toplotna zaščita proti vročini v poletju, odpornost proti vlagi
Izolacijske plošče iz lesnih vlaken a) porozne b) Bitumen Parafin Latex	0,040 - 0,060	Streha: strešna izolacija pritrjena z žeblji (dolgotrajno) Strop: Obloga s ploščami Stene: Oblaganje s ploščami večslojne stene, na zunanji strani obloga z veznimi ploščami, pritrjevanje z žeblji b) Pod streho in za fasado pritrjevanje s plastičnimi vložki in vijaki	Srednje dobre toplotne izolacijske sposobnosti, dobra zaščita pri poletnem pregrevanju, dobra zvočna zaščita in odpornost proti vlagi
Lesna volna- lahke gradbene plošče	0,093	Stene, stropovi: večinoma samo v povezavi kot podlaga za omete pri stropovih in kot akustične plošče pod stropovi	zelo majhne toplotne izolacijske lastnosti, zelo dobra toplotna zaščita proti pregrevanju v poletnem obdobju, dobra odpornost proti vlagi in dobra zvočna zaščita, plošče za omet

V devetdesetih letih prejšnjega stoletja so trendi pokazali, da je tudi pri razvoju oblikovanja grajenega okolja pomemben trajnostni pristop, ob poudarjeni skrbi za okolje in človeka. Področje toplotnoizolacijskih materialov je, z vidika vključevanja tako imenovanih ekoloških materialov v zgradbo, še posebej zanimivo, saj se na tržišču pojavlja vse več novih alternativnih izolacijskih materialov, da se lahko zadosti težnjam po okolju prijazni gradnji.

Gradbena fizika za sanacijo objektov

Preberite še: