Wydarzenia i nowości Konstrukcje       Publikacje       Producenci Dachy skośne       Publikacje       Producenci Dachy płaskie       Publikacje       Producenci Pokrycia dachowe       Pokrycia ceramiczne             Publikacje             Producenci       Pokrycia cementowe             Publikacje             Producenci       Pokrycia blaszane             Publikacje             Producenci       Papy             Publikacje             Producenci       Gonty bitumiczne             Publikacje             Producenci       Łupek             Publikacje             Producenci       Płyty dachowe             Publikacje             Producenci       Inne             Publikacje             Producenci Dachy zielone       Publikacje       Producenci Dachy odwrócone       Publikacje       Producenci Okno w dachu       Publikacje       Producenci Folie dachowe       Publikacje       Producenci Ocieplenia dachów skośnych       Publikacje       Producenci Ocieplenia dachów płaskich       Publikacje       Producenci Akcesoria dachowe       Publikacje       Producenci Kominy       Publikacje       Producenci Rynny i odwodnienia       Publikacje       Producenci Ochrona odgromowa       Publikacje       Producenci Renowacja       Publikacje       Producenci Chemia budowlana       Publikacje       Producenci Maszyny i narzędzia       Publikacje       Producenci Obróbki blacharskie       Publikacje       Producenci Poddasza       Publikacje       Producenci Wentylacja dachów       Publikacje       Producenci Dom energooszczędny       Publikacje       Producenci Proekologiczne budowanie       Publikacje       Producenci Instrukcje Poradnik       Publikacje       Producenci Dylematy Inne TV Dachy Forum szkół Dla dekarzy       Z życia PSD       Szkolenia Budownictwo w statystykach BHP na budowie Rzeczoznawcy Organizacje branżowe Targi Wydawnictwa Konkursy i szkolenia Kontakt

  Strona główna  >>  Konstrukcje
 

 

Pobierz odtwarzacz Adobe Flash Player

Energooszczędne przegrody zewnętrzne

Konstrukcje - Energooszczędne przegrody zewnętrzne

Problem zmniejszenia strat ciepła w budynkach i uzyskania tą drogą oszczędności energii jest jak najściślej związany z efektywnością energetyczną przegród zewnętrznych. Wprawdzie drogi ucieczki ciepła z budynku wiodą także przez podłogę na gruncie oraz przez system wentylacji, to jednak dominująca część strat energii związana jest z obudową przestrzeni wewnętrznej budynków. Stąd też w budynkach energooszczędnych rola skutecznych pod tym względem przegród zewnętrznych jest niewątpliwie pierwszoplanowa.

Przegrody zewnętrzne, jako najbardziej wyeksponowane komponenty budynków, najczęściej determinują walory estetyczne obiektów architektonicznych. Odnosiło się to zawsze przede wszystkim do ścian zewnętrznych, ale teraz dotyczy częstokroć również dachów, które w architekturze modernistycznej miały pod tym względem niewątpliwie mniejsze znaczenie. Rola przegrody zewnętrznej jest dzisiaj nieco odmienna niż dawniej. Współczesna obudowa przestrzeni wewnętrznych w architekturze energooszczędnej ma nie tylko chronić budynek przed nadmiernymi stratami ciepła, lecz dodatkowo zapewniać zyski ciepła z zewnętrznych niekonwencjonalnych źródeł o charakterze odnawialnym. Takim źródłem jest słońce przesyłające energię drogą promieniowania. Postulat pozyskiwania ciepła słonecznego dla ogrzewania budynków i osiągania tym sposobem korzystniejszego bilansu energetycznego spowodował najbardziej spektakularne zmiany w rozwiązaniach technicznych i estetycznych architektury przełomu wieków. Odkrył przy tym przed architektami zupełnie nowe możliwości twórcze.


Rodzaje przegród
Znacznej różnorodności odmian przegród zewnętrznych w architekturze odpowiada imponujący zakres problematyki z nimi związanej, odmienne wymagania fizyczno-wilgotnościowe, termoizolacyjne, akustyczne. Ze względu na usytuowanie przestrzenne przegród zewnętrznych rozróżniamy:
1) przegrody pionowe (ściany),
2) przegrody poziome lub zbliżone do poziomu (dachy płaskie),
3) przegrody nachylone.

Te ostatnie mogą pełnić funkcję dachu lub ściany, bądź też obydwie role jednocześnie. Z reguły jednak spełniają warunki techniczne właściwe dla przegród poziomych, gdyż podlegają intensywniej działającym czynnikom klimatycznym niż przegrody pionowe.
Zróżnicowane dla wymienionych rodzajów przegród są też zgodne z normą wymogi termoizolacyjne, gdyż inny jest charakter i wielkość strat ciepła dla systemów poziomych, a inny dla pionowych. Jest to przyczyną ich z reguły odmiennej struktury i sposobu wykończenia powierzchni zewnętrznych. Pewne różnice dotyczą także pożądanych parametrów akustycznych.
W odniesieniu do architektury energooszczędnej, spośród wymienionych wyżej cech szczególne znaczenie ma efektywność przegrody w warunkach oświetlenia dziennego, a przede wszystkim promieniowania słonecznego. Ze względu na możliwość przenikania promieni słonecznych rozróżniamy:
a) przegrody przepuszczające światło,
b) przegrody nie przepuszczające światła.

Podział ten dotyczy przegród stanowiących kompletne fizyczne zamknięcie przestrzeni wewnętrznej budynków. Taka jest rola przegrody zewnętrznej w klimacie umiarkowanym, jaki u nas panuje.

Przegrody przepuszczające światło
Ze względu na efekt przenikania wyróżniamy:
1) przegrody przezroczyste,
2) przegrody przeświecające (prześwietlające).

Przegrody przezroczyste
Są wykonywane w postaci pojedynczych, podwójnych lub potrójnych tafli szklanych. Mogą też istnieć w formie folii z tworzyw sztucznych. Charakteryzują się dobrą widocznością przedmiotów znajdujących się po drugiej stronie. Przegroda przezroczysta może być bezbarwna, lub też lekko zabarwiona, dzięki domieszkom w masie materiału albo poprzez naniesienie na powierzchnię warstwy kolorowej, pozwalającej na zachowanie efektu przezroczystości.

Przegrody prześwięcające (prześwietlające)
Takie przegrody występują w znacznie szerszym asortymencie niż poprzednie. Przepuszczają światło w różnym stopniu, chociaż najczęściej bardzo dobrze. Nie pozwalają na wyraźne dostrzeganie przedmiotów znajdujących się po przeciwnej stronie. Związane jest to z ich specyficzną strukturą lub charakterem powierzchni.

Przegrody nie przepuszczające światła
Do tego typu przegród zalicza się wszystkie pozostałe systemy, które nie przepuszczają światła na drugą stronę. W pewnych szczególnych przypadkach struktury systemów złożonych posiadają elementy, które przepuszczają światło w specyficzny sposób. Zachowują się wtedy jak przegrody przeświecające, doprowadzające światło od strony zewnętrznej tylko do pewnego miejsca w strukturze ściany, a nie na wskroś. Taki system jest swoistą hybrydą mającą określone cenne zalety z punktu widzenia energetycznego. Występując zawsze w połączeniu ze ścianami zewnętrznymi masywnymi tworzy ściany warstwowe z tak zwaną termoizolacją przezroczystą (TWD ? Transparente Wärmedämmung).
Grupę przegród nie przepuszczających światła cechuje największe zróżnicowanie techniczno-materiałowe, także pod względem efektów estetycznych. Obejmuje ona zarówno tradycyjne ściany masywne jednorodne, jak i współczesne ściany warstwowe typu ciężkiego i lekkiego. W większości przypadków konieczność doświetlenia pomieszczeń budynków światłem naturalnym wymusza jednakże połączenie ścian z fragmentami przezroczystymi lub co najmniej przeświecającymi. Te występują najczęściej w formie okien i drzwi przeszklonych lub otworów wypełnionych kształtkami szklanymi.
Stosowanie wymienionych rodzajów przegród przepuszczających i nie przepuszczających światła, samodzielnie lub w różnych połączeniach i w określonych wzajemnych proporcjach, związane jest z miejscowymi warunkami klimatycznymi, wzorcami kulturowymi i lokalną tradycją, charakterem funkcji, opcją konstrukcyjną, przepisami budowlanymi bądź też okresowymi preferencjami estetycznymi.

Konstrukcje - Energooszczędne przegrody zewnętrzne

Charakterystyka fizyczno-techniczna przegród
W budownictwie energooszczędnym przegrody zewnętrzne są podstawowymi elementami uwzględnianymi w strategii projektowej, mającej na celu osiągnięcie przez budynek niskiego zapotrzebowania na energię. Program działań w tym zakresie obejmuje trzy główne elementy:
1) minimalizację strat energii w budynku,
2) maksymalizację zysków energii ze źródeł odnawialnych,
3) optymalizację komfortu wnętrz budynków.

Realizacja powyższych postulatów jest zadaniem złożonym, a osiągnięcie każdego z celów cząstkowych rodzi nowe problemy. Niektóre z nich dotychczas nie zostały rozwiązane w sposób satysfakcjonujący.
Każdy z trzech punktów programu energooszczędnościowego znajduje swoje odniesienie również w kształtowaniu przegród zewnętrznych. Ich efektywność energetyczna jest bardzo szybko weryfikowana. Można ją z reguły dość dokładnie określić na podstawie obliczeń teoretycznych. Więcej problemów stwarzają natomiast inne aspekty techniczne przegród. Należy do nich przede wszystkim trwałość oraz charakter procesu starzenia się materiałów wyeksponowanych bezpośrednio na oddziaływanie czynników klimatycznych. Pożądany kilkudziesięcioletni okres weryfikacji ich skuteczności nie pozwolił jeszcze na w pełni wiarygodną ocenę.

Minimalizacja strat energii w budynku
Dążenie do maksymalnej redukcji strat termicznych przez przegrody stymulowało rozwój nowych technologii i materiałów pozwalających na osiągniecie tego celu. Przemiany dotyczące przegród nieprzezroczystych podążały w kierunku rozwoju ścian warstwowych i struktur dachów o coraz większej termoizolacyjności i tym samym skuteczniejszej redukcji strat ciepła z wnętrz. Tą drogą postulat ten mógł być spełniony w sposób najbardziej racjonalny. Również przegrody przezroczyste i przeświecające ulegały stałemu udoskonalaniu i uzyskiwały wyższą termoizolacyjność.
Jednym z najistotniejszych parametrów dotyczących wszystkich rodzajów przegród spełniających wymogi energetyczne była ich szczelność powietrzna. Napływ świeżego powietrza w celu wentylacyjnym nie mógł już się dokonywać, jak to było dawniej, poprzez nieszczelności w obudowie i w sposób niekontrolowany. Musiał być zapewniony za pomocą oddzielnych systemów związanych z przegrodą i zapewniających optymalną wymianę powietrza we wnętrzach w sposób pozwalający na ograniczanie strat ciepła. Ten aspekt zagadnienia stał się szczególnie aktualny wobec znacznego wzrostu udziału procentowego energii cieplnej traconej wraz z ewakuowanym z pomieszczeń powietrzem wentylacyjnym w sumarycznej wielkości strat termicznych.

Konstrukcje - Energooszczędne przegrody zewnętrzne
Konstrukcje - Energooszczędne przegrody zewnętrzne

Maksymalizacja zysków energii ze źródeł odnawialnych
Ten postulat w odniesieniu do przegród zewnętrznych może być spełniony przez zastosowanie przegród przezroczystych i przeświecających. Jedynie w ich przypadku intensywnie przenikająca do wnętrz budynków energia promieniowania słonecznego może być wykorzystywana w celach grzewczych. Przegrody nie przepuszczające światła tej cechy nie posiadają. Efekt szklarniowy związany z przegrodami przeszklonymi potęguje ich skuteczność i jest integralną termiczną częścią biernego (pasywnego) systemu ogrzewania słonecznego budynków.
Niektóre inne metody pozyskiwania energii ze źródeł niekonwencjonalnych w budynkach, jak na przykład aktywne systemy ogrzewania słonecznego, również są z reguły związane z przegrodami zewnętrznymi. Kolektory słoneczne i ogniwa fotowoltaiczne powinny znajdować się w optymalnej pozycji przestrzennej dla maksymalnego pozyskiwania energii z promieniowania słonecznego. Konstrukcyjnie zintegrowane z przegrodami determinują ich ustawienie względem słońca.

Optymalizacja komfortu wnętrz budynków
Komfort wnętrz pomieszczeń budynków jest związany z przegrodami zewnętrznymi w sposób najbardziej kompleksowy. Z tego względu należy mu poświęcić więcej uwagi.
Mnogość parametrów mikroklimatu wewnętrznego, które są ze sobą dodatkowo często powiązane i wzajemnie uzależnione, a także istniejące w budynkach zagrożenie zdrowia, a nawet życia użytkowników sprawiają, że jest to problematyka bardzo rozbudowana i niełatwa do opanowania przez architektów, a także i innych specjalistów w tej dziedzinie.

Temperatura wnętrza
Przegrody zewnętrzne są jednym z podstawowych elementów budynku, decydujących o temperaturze powietrza w pomieszczeniach. Są częścią systemu jej regulacji. Jest to związane z ich zdolnością do magazynowania ciepła, jego przewodzenia i emisji. Czynnikiem regulacji temperatury wnętrz jest również przepuszczalność promieniowania słonecznego przez przegrody przezroczyste i przeświecające. O stabilizacji termicznej pomieszczeń decyduje w znaczący sposób pojemność cieplna przegród zewnętrznych i wewnętrznych. Masywne ściany akumulacyjne oddają ciepło do wnętrza lub je z niego odbierają i pochłaniają. W przypadku lekkich ścian warstwowych i przegród przeszklonych procesy te nie występują.

Temperatura powierzchni przegród
Struktura i materiał przegród powinny zapewniać niemal jednakową temperaturę na całej jej powierzchni. Dopuszcza się różnice max. 4°C pomiędzy jej poszczególnymi fragmentami. Zróżnicowanie temperatury wewnętrznej powierzchni przegrody i temperatury powietrza we wnętrzu pomieszczenia nie powinno przekraczać 2°C. Zachowaniu tego warunku sprzyja unikanie w strukturze ścian mostków termicznych, wokół których powstają strefy wychłodzenia powierzchniowego. Ten wymóg jest ściśle związany z architekturą energooszczędną, a konieczność jego przestrzegania nabiera coraz większego znaczenia.

Wilgotność względna i ruch powietrza
Obydwa te zjawiska są ze sobą ściśle powiązane. Utrzymanie wewnątrz pomieszczeń optymalnej wilgotności względnej w zakresie od 40% do 60% zależy, między innymi, od przepływu powietrza. Intensywność jego wymiany, bądź w ogóle możliwość jej zaistnienia tam, gdzie brakuje systemu wentylacji mechanicznej, związana jest zazwyczaj ze skutecznością wentylacji grawitacyjnej budynków. Rola przegród zewnętrznych jest w takich przypadkach niebagatelna, gdyż z nimi zintegrowane są zwykle urządzenia nawiewu lub wywiewu powietrza.
Istotna jest też zdolność przegrody do przepuszczania powietrza i pary wodnej w obydwu kierunkach. W wielu przypadkach nadmierna szczelność przegród uniemożliwia przepływ przez nie powietrza i pary. Przyczynia się to niejednokrotnie do wzrostu wilgotności względnej w pomieszczeniach wtedy, gdy system wentylacji jest niewystarczająco skuteczny. To jeden z większych problemów budownictwa współczesnego. Prowadzone badania zmierzają do opracowania nowych rozwiązań technicznych dla przegród zewnętrznych, które umożliwiałyby kontrolowany przepływ powietrza i pary w sposób zapewniający należyte parametry mikroklimatu wnętrz. Jedną z takich idei jest system ścian z tak zwaną termoizolacją dynamiczną.
Przepuszczanie powietrza i pary przez przegrody na całej ich powierzchni ułatwia i wzmaga wentylację wnętrz. Utrudnione jest wtedy tworzenie się w nich zastoisk skażonego powietrza w strefach narożnych wnętrz. Powstają one często nawet przy pozornie sprawnie działających systemach wentylacji zasadniczej. Przenikanie powietrza przez ściany jednorodne wykonane z konwencjonalnych materiałów budowlanych jest zjawiskiem naturalnym. W przypadku współczesnych ścian warstwowych uzyskać można podobny efekt poprzez pominięcie w nich warstw nie przepuszczających lub słabo przepuszczających powietrze. Przegrody przezroczyste i przeświecające są pod tym względem nieskuteczne. Nie przepuszczają powietrza bez stosownych urządzeń wentylacyjnych z nimi zintegrowanych.

Intensywność oświetlenia naturalnego
Penetracja światła naturalnego do pomieszczeń budynku jest możliwa za pośrednictwem przegród przezroczystych i prześwietlających. O ilości światła we wnętrzu decyduje, między innymi, wielkość powierzchni przegrody i stopień przepuszczalności światła, a także jej nachylenie. Architektura współczesna pod tym względem zapewnia użytkownikom znacznie lepszy komfort niż dawniej.

Równomierność oświetlenia naturalnego
Równomierność oświetlenia naturalnego zależna jest od kształtu i głębokości pomieszczenia, a także od obecności lub absencji specjalnych urządzeń współpracujących z przegrodami zewnętrznymi przezroczystymi. Służą one zapewnieniu równego rozkładu światła naturalnego w pomieszczeniach i likwidacji zjawiska oślepiania ich użytkowników światłem.

Izolacyjność akustyczna
Przegrody zewnętrzne powinny cechować się pewną minimalną izolacyjnością akustyczną. Z reguły zawiera się ona w granicach od 50 dB do 75 dB. Materiały użyte w konstrukcjach elewacji i dachów budynków odbijają fale dźwiękowe bądź też je absorbują i przekształcają w energię cieplną.
Przegrody cienkie i sztywne ulegają rezonansowi i mogą zachowywać się w sposób niepożądany wzmacniając, a nie tłumiąc fale dźwiękowe. Niezwykle istotna jest struktura przegród. Jej charakter również decyduje o właściwościach akustycznych ścian i dachów.

Emisyjność substancji szkodliwych
Wobec problemów z zapewnieniem odpowiedniej wymiany powietrza, szczególnego znaczenia nabiera zagadnienie potencjalnej emisji przez przegrody substancji gazowych szkodliwych dla zdrowia użytkowników i skażenia nimi powietrza wewnętrznego. Zagrożenia takie w budynkach istnieją w warunkach normalnej eksploatacji. Należy jednakże brać pod uwagę sytuacje ekstremalne, jakie mogą się wydarzyć. W warunkach rozprzestrzeniającego się pożaru niektóre materiały przegród mogą wydzielać niezwykle toksyczne gazy. Zwracają na to uwagę przepisy przeciwpożarowe ograniczające możliwość posługiwania się nimi.

Energochłonność przegród
Kompleksowe ujęcie zagadnień energetycznych w architekturze energooszczędnej obejmuje wiele aspektów. Oprócz energii użytej do budowy obiektów i ich eksploatacji do końcowego momentu sprawności technicznej rozważa się również energię potrzebną do ich rozbiórki i utylizacji materiałów budowlanych. Analizy w tym zakresie odnoszą się nie tylko do przyszłych etapów egzystencji budynków i ich komponentów, ale sięgają daleko wstecz, do okresu przed ich montażem. Uwzględnia się bowiem również energię zużytą do pozyskiwania surowców i ich transportu do miejsca przeróbki, produkcji materiałów i elementów budowlanych oraz transportu na miejsce budowy.

Te wszystkie etapy kompleksowego procesu związane są ze zużyciem odpowiedniej ilości energii zwanej pierwotną. W dalszej kolejności uwzględnia się tak zwaną energię wtórną wydatkowaną na produkcję parku maszynowego i narzędzi służących wytworzeniu poszczególnych zastosowanych w projektowanym budynku elementów i materiałów. Każdemu materiałowi budowlanemu jest przypisywana określona wielkość zużytej energii w tym złożonym procesie. Dotyczy to również materiałów, z których wykonywane są przegrody przeszklone. Przy tak szeroko ujętym pojęciu energochłonności, wszystkie systemy przegród zewnętrznych znacznie się między sobą pod tym względem różnią.
W ramach filozofii energooszczdnościowej preferowane są technologie związane z przegrodami o niskiej energochłonności pierwotnej. Energochłonność wybranej technologii jest związana z kosztami jej zakupu. Wskazuje się jednakże na potrzebę uwzględniania także kosztów dodatkowych o charakterze pośrednim, ujętych w spojrzeniu holistycznym. Odnosi się to do kosztów środowiskowych przy eksploatacji konwencjonalnych, nieodnawialnych źródeł energii i jej skutków dla środowiska naturalnego. Nie istnieją nadal bodźce ekonomiczne zachęcające do kompleksowej oceny technologii budowlanych pod tym względem przy dokonywaniu ich wyboru.
Podejmując zagadnienie związane z architekturą energooszczędną nie sposób tych wszystkich problemów pominąć. Logika działań w tym zakresie powinna polegać na wyborze technologii o niskiej wartości tego szczególnego parametru. Dlatego w warunkach obecnej praktyki projektowej istotna jest kwalifikacja materiałów i ocena technologii pod względem ich energochłonności. Dokonuje się tego poprzez porównanie przypisanych im wartości wyrażonych w kWh/m3. Energochłonność szkła sytuuje się na średnim poziomie. Nie powinna budzić w związku z tym większych wątpliwości zasadność stosowania tego materiału.
Szkło w przegrodach przeszklonych stanowi zazwyczaj wypełnienie powierzchniowe pól utworzonych przez elementy konstrukcyjne, wykonywane z różnych materiałów. Warto zauważyć, że spośród typowych materiałów przegród przeszklonych najkorzystniejsze pod względem energochłonności są systemy drewniane. Nieporównanie bardziej energochłonne są tworzywa sztuczne, a za najmniej korzystne uznać należy konstrukcje aluminiowe.

W ocenie każdego rozważanego materiału budowlanego energochłonność jest tylko jednym z wielu kryteriów. Niska jej wartość w przypadku drewna idzie w parze z jego niekorzystnymi cechami. Przy uwzględnieniu tego faktu ocena ogólnego bilansu energochłonności systemu ulec może poważnym modyfikacjom. Wzrostu energochłonności należy również oczekiwać przy zwiększonym stopniu kompleksowości systemów przeszkleń i uzupełnianiu ich nieraz bardzo energochłonnymi urządzeniami wspomagającymi.

prof. dr hab. inż. arch. Wacław Celadyn


 
 
do góry







Nasze portale



Partnerzy

  Kontakt