Dom energooszczędny bez mostków termicznych - zasady projektowania i budowy domu energooszczędnego

Dom energooszczędny można zbudować w różnych technologiach. Nie jest narzucony także rodzaj materiałów budowlanych. Ważne jest natomiast, aby w projekcie domu enerooszczędnego uwzględnić materiały izolacyjne o określonych parametrach. Dom energooszczędny powinien być przede wszystkim tak zaprojektowany, aby wyeliminowć w nim mostki termiczne.

Projekt domu energooszczędnego – technologia budowy

Dom energooszczędny można zaprojektować w różnych technologiach. Dla przykładu, w projektach konkursu „Muratora” „Energooszczędny Dom Dostępny” przeważały różne warianty ściany dwuwarstwowej. W grę wchodzą wszystkie popularne materiały na ściany, a także systemy prefabrykowane, systemy ścienne styropianowo-betonowe. Alternatywą jest konstrukcja szkieletowa, która pozwala na dobre ocieplenie domu przy niezbyt grubych ścianach. Może to być zarówno szkielet drewniany, jak i stalowy. Warto zwrócić uwagę na możliwość wykorzystania materiałów izolacyjnych o dobrych parametrach, a niewielkiej grubości.

Fundamenty

Korzystnym rozwiązaniem jest posadowienie domu na płycie fundamentowej i bez podpiwniczenia. Płytę fundamentową wykonuje się na warstwach grubej, kilkudziesięciocentymetrowej izolacji (na przykład z polistyrenu XPS) stosunkowo płytko, ocieplając jej krawędź po obwodzie. Osiągnięcie dobrego efektu energetycznego możliwe jest również przy tradycyjnym fundamentowaniu, pod warunkiem ocieplenia ścian fundamentowych od zewnątrz do głębokości przemarzania i dobrego ocieplenia płyty posadzkowej. W tym przypadku zaleca się zastosowanie ciepłego bloczka między ścianami fundamentowymi a konstrukcyjnymi nad ziemią.

Przykładowe rozwiązania ścian i fundamentów - dom energooszczędny

Zobacz galerię 2 zdjęcia

Autor: brak danych

Ściana dwuwarstwowa

Zobacz galerię 2 zdjęcia

Autor: brak danych

Ściana dwuwarstwowa

Przegrody

W budynku energooszczędnym trzeba przede wszystkim ograniczyć przenikanie ciepła przez przegrody zewnętrzne – podłogę na gruncie, ściany, dach. Materiał, z którego zostaną zbudowane, nie ma takiego znaczenia jak ten, którego użyjemy do ich ocieplenia. Szczególnie starannie trzeba zaprojektować miejsca narażone na powstawanie mostków cieplnych, między innymi połączenia płyt balkonowych ze stropem, wieńce i nadproża, ościeża otworów okiennych i drzwiowych. Przyjmuje się, że straty ciepła przez przenikanie będą na zadowalająco niskim poziomie, jeśli współczynnik przenikania ciepła U przegród nieprzezroczystych będzie wynosił od 0,20 do 0,08 W/(m²·K). Aby uzyskać taką wartość U, ściany należy zaizolować grubą warstwą materiału izolacyjnego, tym grubszą, im większa będzie wartość współczynnika przewodzenia ciepła i tego materiału. Wymagane parametry izolacyjności cieplnej przegród budowlanych można uzyskać rozmaitymi metodami i przy użyciu różnych materiałów. Zawsze jednak konieczne jest potwierdzenie otrzymanych wyników przez wykonanie odpowiednich obliczeń.

Współczynnik U przegród a grubość izolacji na przykładzie popularnych materiałów izolacyjnych

Grubość ocieplenia zależy od rodzaju materiału izolacyjnego (jego współczynnika przewodzenia ciepła), a także od tego, jaki jest opór cieplny muru, stropu lub dachu. W tabelach zebrano przykłady grubości popularnych materiałów izolacyjnych, które pozwolą osiągnąć planowane U przegrody, gdy parametry warstwy nośnej są następujące:

• ściana zewnętrzna: Rsi = 0,13 (m²·K)/W, Rse = 0,04 (m²·K)/W, opór cieplny warstw nośnych 0,20 (m²·K)/W;
• dach: Rsi = 0,10 (m²·K)/W, Rse = 0,04 (m²·K)/W, 10% udziału drewna w warstwie niejednorodnej z izolacją;
• stropodach: Rsi = 0,10 (m²·K)/W, Rse = 0,04 (m²·K)/W, opór cieplny warstw nośnych 0,20 (m²·K)/W;
• podłoga na gruncie: Rsi = 0,17 (m²·K)/W, Rse = 0,04 (m²·K)/W, pominięto opór pozostałych warstw, bez oporu cieplnego gruntu;
• strop nad nieogrzewaną piwnicą: Rsi = 0,17 (m²·K)/W, Rse = 0,17 (m²·K)/W, opór cieplny warstw nośnych 0,20 (m²·K)/W. Jeśli opór cieplny warstwy nośnej będzie większy niż przyjęty do obliczeń, zmniejszy się udział drewna w warstwie niejednorodnej dachu lub materiał izolacyjny do ocieplenia budynku będzie miał inną przewodność cieplną, zmieni się też wymagana grubość izolacji.

Okna

Współczynnik U okna zależy nie tylko od zastosowanych materiałów budowlanych i konstrukcji, lecz także od jego rozmiarów i kształtu. Najlepsze parametry cieplne może mieć szyba, a największe straty ciepła są na styku szyby i ramy. Dlatego warto zwracać uwagę na udział szyby i ramy w całkowitej powierzchni okna. W przypadku okien o różnych rozmiarach, mimo takiej samej szerokości ramy (12 cm) i identycznych parametrów cząstkowych (Ug = 1,0 W/(m²·K), Uf = 1,3 W/(m²·K), Ψ_g = 0,04 W/(m·K)), współczynnik U całego okna będzie się różnił. Małe okno 60 x 60 cm, w którym udział szyby wynosi 36%, będzie miało Uw = 1,35 W/(m²·K). W oknie tarasowym o wymiarach 180 x 230 cm udział szyby wynosi aż 78%, co skutkuje lepszym współczynnikiem całego okna Uw = 1,14 W/(m²·K).

Jak osiągnąć wymagane U okien i drzwi
Aby okno mogło osiągnąć wymagany współczynnik U, powinno mieć liniowy współczynnik przenikania ciepła Ψ_g równy 0,04 lub 0,03 W/(m·K). Zapewnią go ramki dystansowe o specjalnej konstrukcji i szyby głębiej osadzone w profilu. Okna w budynkach o standardzie NF40 i NF15 muszą mieć tak zwane ciepłe ramki dystansowe (na przykład Swisspacer V, TGI-Wave, Thermix, Superspacer TriSeal, TPS, ChromaTec Ultra) oraz spełniać następujące dodatkowe wymagania:

• okna muszą być szczelne; współczynnik infiltracji powietrza otwieranych okien i drzwi balkonowych nie może być większy niż 0,3 m³/(m·h ·daPa2/3), a ze względu na wymóg instalowania w budynkach NF15 wentylacji nawiewno-wywiewnej z odzyskiem ciepła nie może być w nich nawiewników;
• szyby powinny mieć możliwie wysoki współczynnik przepuszczalności energii promieniowania słonecznego g (g ≥ 0,60 dla szyb podwójnych i g ≥ 0,50 – dla potrójnych), ponieważ wielkość zysków ciepła od słońca ma kluczowe znaczenie dla bilansu energetycznego budynku.

Eliminacja mostków cieplnych

W konstrukcji budynku są miejsca, w których wymiana ciepła jest zazwyczaj większa niż przez regularną część przegrody. Tam, gdzie w związku z kształtem budynku powierzchnia przegrody od strony zewnętrznej jest inna (większa lub mniejsza) niż od wewnętrznej, występują mostki geometryczne. W miejscach, w których warstwa izolacji jest cieńsza lub przerwana albo konstrukcja przegrody niejednorodna, występują mostki konstrukcyjne. Mogą być liniowe – o jednakowym przekroju poprzecznym w jednym kierunku - lub punktowe, o niejednakowym przekroju, spowodowane na przykład przez kotwy w przegrodach wielowarstwowych.
Zasady projektowania domów wolnych od mostków cieplnych są następujące:

• warstwa izolacji powinna w sposób ciągły i nieprzerwany otaczać całą ogrzewaną część budynku;
• nie powinna mieć ona przerw, przebić ani miejsc o mniejszej grubości;
• jeżeli przebicie jest konieczne, współczynnik przewodzenia ciepła λ materiału przebijającego w obszarze warstwy izolacji powinien być jak najniższy;
• połączenia przegród powinny być zaizolowane w sposób ciągły i nieprzerwany (na przykład warstwa izolacji dachu musi się na całej długości łączyć z izolacją ściany zewnętrznej);
• należy unikać komplikowania brył, dążyć do ograniczenia trudnych do zaizolowania krawędzi (na przykład lukarn);
• powinno się stosować rozwiązania sprzyjające zachowaniu ciągłości izolacji (na przykład posadowienie na płycie fundamentowej oraz samonośne balkony i klatki schodowe).

Zapewnienie szczelności przegród

Niekontrolowane przenikanie powietrza do wewnątrz może być przyczyną lokalnych przeciągów i zwiększenia strat ciepła na podgrzanie powietrza infiltrującego. Z kolei przenikanie ciepłego, wilgotnego powietrza na zewnątrz przez szczeliny oraz pęknięcia w przegrodach budynku może powodować kondensację pary wodnej między jej warstwami i w ten sposób pogarszać jej trwałość i izolacyjność cieplną. Takie dodatkowe straty ciepła przez nieszczelną obudowę pogarszają charakterystykę energetyczną budynku, zwłaszcza takiego o niskim zapotrzebowaniu na energię. Dlatego przegrody zewnętrzne nieprzezroczyste, złącza między przegrodami i częściami przegród oraz połączenia okien z ościeżami należy projektować w taki sposób, aby były całkowicie odporne na przenikanie powietrza, a montaż otwieranych okien i drzwi balkonowych był szczelny.