2.2 Określenie środków technicznych dla budynku mieszkalnego, prowadzących do osiągnięcia oczekiwanych standardów energetycznych
2.2.1 Minimalne grubości (w zależności od materiału) i parametrów jakościowych ocieplenia poszczególnych typów przegród zewnętrznych
Osiągniecie standardu NF40 i NF15 wymaga w pierwszej kolejności zmniejszenia strat ciepła przez przenikanie przez przegrody zewnętrzne. Zgodnie z przeprowadzoną analizą, współczynniki przenikania ciepła U dla przegród powinny wynosić od 0,20 do 0,08 W/m2K. Dla uzyskania tak małych wartości U konieczne jest zastosowanie bardzo dużych grubości materiału izolacyjnego. Im mniejsza wartość współczynnika przewodzenia ciepła λ, W/mK materiału izolacyjnego tym mniejsza będzie wymagana grubość izolacji.
Stosowane w budynkach materiały izolacyjne:
- powinny odpowiadać wymaganiom zawartym w normach państwowych lub świadectwach ITB dopuszczających dany materiał do powszechnego stosowania w budownictwie,
- powinny być układane w sposób nie powodujący powstawania mostków cieplnych, szczeliny większe niż 2 mm powinny być wypełniane klinowymi wycinkami z zastosowanego materiału izolacyjnego lub pianką PUR,
- w przypadku stosowania łączników mechanicznych lub odwróconego układu warstw należy uwzględnić poprawki zgodnie z normą PN-EN ISO 6946:2008. „Komponenty budowlane i elementy budynku. Opór cieplny i współczynnik przenikania ciepła. Metoda obliczania.” Zastosowane łączniki mechaniczne powinny powodować powstanie jak najmniejszych mostków cieplnych, np. dzięki zastosowaniu trzpienia o małym współczynniku przewodzenia ciepła i zatyczek KES,
- mogą być jedynie klejone do ścian zewnętrznych w przypadku budynków niskich nienarażonych na oddziaływanie silnego wiatru. W jakich dokładnie przypadkach można zrezygnować z łączników mechanicznych, określa instrukcja ITB nr 334 [1],
- powinny być klejone w taki sposób, aby nie dochodziło do cyrkulacji powietrza pomiędzy warstwą izolacji a ścianą nośną,
- powinny być przyjazne dla środowiska naturalnego i poddawać się recyklingowi,
- układane pomiędzy, np. drewnianymi krokwiami, nie powinny powodować powstania mostków cieplnych, dlatego zaleca się układanie naprzemiennie dwóch warstw izolacji w dachach skośnych. Jednocześnie należy dążyć do zmniejszenia udziału drewna w warstwie izolacji poprzez zastosowanie, np. belek dwuteowych.
W poniższych tabelach zestawiono niezbędne dla uzyskania wymaganych parametrów izolacyjności przegród budowlanych grubości przykładowych materiałów termoizolacyjnych dla poszczególnych rodzajów przegród w zależności od przewodności cieplnej i wymaganej wartości współczynnika U. Dopuszcza się uzyskanie wymaganych parametrów izolacyjności cieplnej przegród budowlanych innymi metodami i przy użyciu innych materiałów. W każdym jednak przypadku konieczne jest potwierdzenie uzyskanych wyników poprzez zamieszczenie odpowiednich obliczeń.
Do obliczeń wykonanych zgodnie z normą z normą PN-EN ISO 6946:2008 przyjęto następujące założenia:
- ściana zewnętrzna, Rsi=0,13 m2K/W , Rse=0,04 m2K/W, opór cieplny warstw nośnych 0,20 m2K/W,
- dach, Rsi=0,10 m2K/W, Rse=0,04 m2K/W, założono 10% udział drewna w warstwie niejednorodnej z izolacją,
- stropodachdach, Rsi=0,10 m2K/W, Rse=0,04 m2K/W, opór cieplny warstw nośnych 0,20 m2K/W,
- podłoga na gruncie, Rsi=0,17 m2K/W, Rse=0,04 m2K/W, pominięto opór pozostałych warstw, bez oporu cieplnego gruntu,
- strop nad nieogrzewaną piwnicą, Rsi=0,17 m2K/W, Rse=0,17 m2K/W, opór cieplny warstw nośnych 0,20 m2K/W.
|
Rodzaj materiału termoizolacyjnego |
Przewodność cieplna, W/mK |
Wymagana grubość izolacji dla U=0,20 W/m2K, cm |
Wymagana grubość izolacji dla U=0,15 W/m2K, cm |
Wymagana grubość izolacji dla U=0,12 W/m2K, cm |
|
Wełna mineralna |
0,045 - 0,034 |
21 - 16 |
28 - 21 |
36 - 27 |
|
Celuloza |
0,043 - 0,037 |
20 - 17 |
27 - 23 |
34 - 29 |
|
Styropian spieniany EPS |
0,042 - 0,031 |
19 - 14 |
26 - 20 |
33 - 25 |
|
Styropian ekstradowany XPS |
0,040 - 0,034 |
19 - 16 |
25 - 21 |
32 - 27 |
|
Pianka PU |
0,035 - 0,025 |
16 - 12 |
22 - 16 |
28 - 20 |
|
Rodzaj materiału termoizolacyjnego |
Przewodność cieplna, W/mK |
Wymagana grubość izolacji dla U=0,10 W/m2K, cm |
Wymagana grubość izolacji dla U=0,080 W/m2K, cm |
|
Wełna mineralna |
0,045 - 0,034 |
43 - 33 |
55 - 41 |
|
Celuloza |
0,043 - 0,037 |
41 - 36 |
52 - 45 |
|
Styropian spieniany EPS |
0,042 - 0,031 |
40 - 30 |
51 - 38 |
|
Styropian ekstradowany XPS |
0,040 - 0,034 |
39 - 33 |
49 - 41 |
|
Pianka PU |
0,035 - 0,025 |
34 - 24 |
42 - 30 |
Tabela 14. Niezbędna grubość izolacji dla dachu
|
Rodzaj materiału termoizolacyjnego |
Przewodność cieplna, W/mK |
Wymagana grubość izolacji dla U=0,15 W/m2K, cm |
Wymagana grubość izolacji dla U=0,12 W/m2K, cm |
Wymagana grubość izolacji dla U=0,10 W/m2K, cm |
Wymagana grubość izolacji dla U=0,080 W/m2K, cm |
|
Wełna mineralna |
0,045 - 0,034 |
37 - 30 |
46 - 38 |
56 - 46 |
70 - 58 |
|
Celuloza |
0,043 - 0,037 |
36 - 32 |
45 - 40 |
54 - 49 |
68 - 61 |
|
Styropian spieniany EPS |
0,042 - 0,031 |
35 - 29 |
44 - 36 |
53 - 43 |
66 - 54 |
|
Styropian ekstradowany XPS |
0,040 - 0,034 |
34 - 30 |
43 - 38 |
51 - 46 |
64 - 58 |
|
Pianka PU |
0,035 - 0,025 |
31 - 25 |
39 - 32 |
47 - 38 |
59 - 48 |
Tabela 15. Niezbędna grubość izolacji dla stropodachu
|
Rodzaj materiału termoizolacyjnego |
Przewodność cieplna, W/mK |
Wymagana grubość izolacji dla U=0,15 W/m2K, cm |
Wymagana grubość izolacji dla U=0,12 W/m2K, cm |
Wymagana grubość izolacji dla U=0,10 W/m2K, cm |
Wymagana grubość izolacji dla U=0,080 W/m2K, cm |
|
Wełna mineralna |
0,045 - 0,034 |
28 - 22 |
36 - 27 |
43 - 33 |
55 - 41 |
|
Celuloza |
0,043 - 0,037 |
27 - 23 |
34 - 30 |
42 - 36 |
52 - 45 |
|
Styropian spieniany EPS |
0,042 - 0,031 |
27 - 20 |
34 - 25 |
41 - 30 |
51 - 38 |
|
Styropian ekstradowany XPS |
0,040 - 0,034 |
25 - 22 |
32 - 27 |
39 - 33 |
49 - 41 |
|
Pianka PU |
0,035 - 0,025 |
22 - 16 |
28 - 20 |
34 - 24 |
43 - 30 |
Tabela 16. Niezbędna grubość izolacji dla podłogi na gruncie
|
Rodzaj materiału termoizolacyjnego |
Przewodność cieplna, W/mK |
Wymagana grubość izolacji dla U=0,20 W/m2K, cm |
Wymagana grubość izolacji dla U=0,15 W/m2K, cm |
Wymagana grubość izolacji dla U=0,12 W/m2K, cm |
Wymagana grubość izolacji dla U=0,10 W/m2K, cm |
|
Wełna mineralna |
0,045 - 0,034 |
22 - 16 |
29 - 22 |
37 - 28 |
44 - 33 |
|
Celuloza |
0,043 - 0,037 |
21 - 18 |
28 - 24 |
35 - 30 |
42 - 36 |
|
Styropian spieniany EPS |
0,042 - 0,031 |
20 - 15 |
27 - 20 |
34 - 25 |
41 - 30 |
|
Styropian ekstradowany XPS |
0,040 - 0,034 |
19 - 16 |
26 - 22 |
32 - 28 |
39 - 33 |
|
Pianka PU |
0,035 - 0,025 |
17 - 12 |
23 - 16 |
28 - 20 |
34 - 24 |
|
Rodzaj materiału termoizolacyjnego |
Przewodność cieplna, W/mK |
Wymagana grubość izolacji dla U=0,20 W/m2K, cm |
Wymagana grubość izolacji dla U=0,15 W/m2K, cm |
Wymagana grubość izolacji dla U=0,12 W/m2K, cm |
Wymagana grubość izolacji dla U=0,10 W/m2K, cm |
|
Wełna mineralna |
0,045 - 0,034 |
20 - 15 |
28 - 21 |
35 - 26 |
43 - 32 |
|
Celuloza |
0,043 - 0,037 |
19 - 17 |
26 - 23 |
34 - 29 |
41 - 35 |
|
Styropian spieniany EPS |
0,042 - 0,031 |
19 - 14 |
26 - 19 |
33 - 24 |
40 - 29 |
|
Styropian ekstradowany XPS |
0,040 - 0,034 |
18 - 15 |
25 - 21 |
31 - 26 |
38 - 32 |
|
Pianka PU |
0,035 - 0,025 |
16 - 11 |
21 - 15 |
27 - 19 |
33 - 24 |
Podane w tabelach grubości izolacji są słuszne dla przyjętych założeń. W przypadku zastosowania warstwy nośnej o większym oporze cieplnym, zmniejszenia udziału drewna w warstwie niejednorodnej dachu lub zastosowania materiału izolacyjnego o innej przewodności cieplnej, wymagane grubości izolacji ulegną zmianie.
Obliczenia współczynnika przenikania ciepła dla poszczególnych przegród w celu potwierdzenia ich zgodności z powyższymi wytycznymi i warunkami przeprowadza się zgodnie z zasadami na podstawie norm PN EN 6946: 2008 z uwzględnieniem wpływu mostków cieplnych wg PN EN 14683:2008 oraz PN EN 10211-1:2008.
2.2.2 Minimalne wymogi w zakresie jakości i parametrów technicznych dla okien i drzwi
Obliczenia wykonane dla budynków mieszkalnych jednorodzinnych i wielorodzinnych wykazały, że aby osiągnąć standard NF40 konieczne jest zastosowanie okien o współczynniku UW = 1,3 - 0,8 W/m2K, a dla standardu NF15 okien o współczynniku UW = 0,8 - 0,7 W/m2K. Wartości współczynników Uw zależą od takich parametrów jak współczynnik Ug szyby, współczynnik Uf ramy, współczynnik Ψg ramki dystansowej, udziału szyby w całkowitej powierzchni okna i ilości podziałów. W celu określenia wymogów w zakresie tych współczynników wykonano obliczenia współczynnika Uw dla wybranych typów okien zgodnie z normą PN-EN ISO 10077-1:2007. Do obliczeń przyjęto, że szerokość ramy wynosi 120 mm a okna są bez podziałów. Wyniki obliczeń oraz wymogi dla poszczególnych standardów podano poniżej.
Tabela 18. Wyznaczenie wymagań dla okien lub drzwi balkonowych o współczynniku Uw < 1,3 W/m2K|
Szerokość okna, m |
Wysokość okna, m |
Współczynnik Uf ramy, W/m2K |
Współczynnik Ug szyby W/m2K |
Liniowy współczynnik przenikania ciepła |
Udział szyby |
Współczynnik Uw całego okna, W/m2K |
|
0,88 |
1,48 |
1,30 |
1,0 |
0,04 |
0,61 |
1,23 |
|
0,57 |
1,48 |
1,30 |
1,0 |
0,04 |
0,49 |
1,30 |
|
0,88 |
2,30 |
1,30 |
1,0 |
0,04 |
0,65 |
1,21 |
|
1,18 |
1,48 |
1,30 |
1,0 |
0,04 |
0,67 |
1,20 |
|
0,88 |
0,88 |
1,30 |
1,0 |
0,04 |
0,53 |
1,27 |
Tabela 19. Wymagane parametry techniczne dla okien lub drzwi balkonowych o współczynniku Uw < 1,3 W/m2K
|
Parametr techniczny |
Wartość |
|
Współczynnik przenikania ciepła ramy okiennej Uf, W/m2K |
< 1,3 |
|
Współczynnik przenikania ciepła szklenia Ug, W/m2K |
< 1,0 |
|
Współczynnik przepuszczalności całkowitego promieniowania słonecznego g szyby |
> 0,60 |
|
Współczynnik liniowej straty ciepła ramki dystansowej W/mK |
< 0,04 |
Tabela 20. Wyznaczenie wymagań dla okien lub drzwi balkonowych o współczynniku Uw < 1,0 W/m2K
|
Szerokość okna, m |
Wysokość okna, m |
Współczynnik Uf ramy, W/m2K |
Współczynnik Ug szyby W/m2K |
Liniowy współczynnik przenikania ciepła |
Udział szyby |
Współczynnik Uw całego okna, W/m2K |
|
0,88 |
1,48 |
1,10 |
0,60 |
0,04 |
0,61 |
0,91 |
|
0,57 |
1,48 |
1,10 |
0,60 |
0,04 |
0,49 |
1,01 |
|
0,88 |
2,30 |
1,10 |
0,60 |
0,04 |
0,65 |
0,88 |
|
1,18 |
1,48 |
1,10 |
0,60 |
0,04 |
0,67 |
0,87 |
|
0,88 |
0,88 |
1,10 |
0,60 |
0,04 |
0,53 |
0,97 |
Tabela 21. Wymagane parametry techniczne dla okien lub drzwi balkonowych o współczynniku Uw < 1,0 W/m2K
|
Parametr techniczny |
Wartość |
|
Współczynnik przenikania ciepła ramy okiennej Uf, W/m2K |
< 1,10 |
|
Współczynnik przenikania ciepła szklenia Ug, W/m2K |
< 0,60 |
|
Współczynnik przepuszczalności całkowitego promieniowania słonecznego g szyby |
> 0,50 |
|
Współczynnik liniowej straty ciepła ramki dystansowej Ψg, W/mK |
< 0,04 |
Tabela 22. Wyznaczenie wymagań dla okien lub drzwi balkonowych o współczynniku Uw < 0,80 W/m2K
|
Szerokość okna, m |
Wysokość okna, m |
Współczynnik Uf ramy, W/m2K |
Współczynnik Ug szyby, W/m2K |
Liniowy współczynnik przenikania ciepła |
Udział szyby |
Współczynnik Uw całego okna, W/m2K |
|
0,88 |
1,48 |
0,8 |
0,60 |
0,03 |
0,61 |
0,76 |
|
0,57 |
1,48 |
0,8 |
0,60 |
0,03 |
0,49 |
0,81 |
|
0,88 |
2,30 |
0,8 |
0,60 |
0,03 |
0,65 |
0,75 |
|
1,18 |
1,48 |
0,8 |
0,60 |
0,03 |
0,67 |
0,74 |
|
0,88 |
0,88 |
0,8 |
0,60 |
0,03 |
0,53 |
0,79 |
Tabela 23. Wymagane parametry techniczne dla okien lub drzwi balkonowych o współczynniku Uw < 0,80 W/m2K
|
Parametr techniczny |
Wartość |
|
Współczynnik przenikania ciepła ramy okiennej Uf, W/m2K |
< 0,80 |
|
Współczynnik przenikania ciepła szklenia Ug, W/m2K |
< 0,60 |
|
Współczynnik przepuszczalności całkowitego promieniowania słonecznego g szyby |
> 0,50 |
|
Współczynnik liniowej straty ciepła ramki dystansowej Ψg, W/mK |
< 0,03 |
Tabela 24. Wyznaczenie wymagań dla okien lub drzwi balkonowych o współczynniku Uw < 0,70 W/m2K
|
Szerokość okna, m |
Wysokość okna, m |
Współczynnik Uf ramy, W/m2K |
Współczynnik Ug szyby W/m2K |
Liniowy współczynnik przenikania ciepła Ψg |
Udział szyby |
Współczynnik Uw całego okna, W/m2K |
|
0,88 |
1,48 |
0,7 |
0,5 |
0,03 |
0,61 |
0,66 |
|
0,57 |
1,48 |
0,7 |
0,5 |
0,03 |
0,49 |
0,71 |
|
0,88 |
2,30 |
0,7 |
0,5 |
0,03 |
0,65 |
0,65 |
|
1,18 |
1,48 |
0,7 |
0,5 |
0,03 |
0,67 |
0,64 |
|
0,88 |
0,88 |
0,7 |
0,5 |
0,03 |
0,53 |
0,69 |
Tabela 25. Wymagane parametry techniczne dla okien lub drzwi balkonowych o współczynniku Uw < 0,70 W/m2K
|
Parametr techniczny |
Wartość |
|
Współczynnik przenikania ciepła ramy okiennej Uf, W/m2K |
< 0,70 |
|
Współczynnik przenikania ciepła szklenia Ug, W/m2K |
< 0,50 |
|
Współczynnik przepuszczalności całkowitego promieniowania słonecznego g szyby |
> 0,50 |
|
Współczynnik liniowej straty ciepła ramki dystansowej Ψg, W/mK |
< 0,03 |
Osiągnięciu niskiej wartości współczynnika Uw sprzyjają okna charakteryzujące się dużym udziałem szyby w całkowitej powierzchni okna, np. nieotwieralne. Stosując okna nieotwieralne należy pamiętać o względach bezpieczeństwa, konieczności przewietrzania pomieszczeń w okresie letnim (w każdym pomieszczeniu powinno być co najmniej jedno otwierane okno) i możliwości mycia od strony zewnętrznej.
Dla osiągnięcia wartości współczynnika liniowej straty ciepła < 0,04 W/mK lub < 0,03 W/mK konieczne jest zastosowanie specjalnych konstrukcji ramek dystansowych oraz głębsze osadzenie szyby w profilu okiennym. W oknach w budynkach o standardzie NF40 i NF15 należy stosować ciepłe ramki dystansowe, np. Swisspacer V, TGI-Wave, Thermix, Superspacer TriSeal, TPS, ChromaTec Ultra [2].
Okna w budynkach NF40 i NF15 powinny spełnić następujące dodatkowe wymagania:
- szczelności powietrznej - współczynnik infiltracji powietrza dla otwieranych okien i drzwi balkonowych powinien wynosić nie więcej niż 0,3 m3/(mhdaPa2/3). Z uwagi na zastosowanie wentylacji nawiewno-wywiewnej z odzyskiem ciepła okna nie mogą być wyposażone w nawiewniki,
- połączenia okien z ościeżami należy projektować i wykonywać pod kątem osiągnięcia ich całkowitej szczelności na przenikanie powietrza,
- montażu, w taki sposób aby zminimalizować mostki cieplne na połączeniu ościeżnica-ościeże. Należy stosować „ciepły montaż okien” czyli w warstwie izolacji. Przykłady poprawnego montażu podano w rozdziale dotyczącym mostków cieplnych,
- wielkość zysków ciepła od słońca ma kluczowe znaczenie dla bilansu energetycznego budynku. Zastosowany rodzaj szyb powinien charakteryzować się możliwie wysokim współczynnikiem g przepuszczalności energii promieniowania słonecznego. W przypadku szyb podwójnych g > 0,60, a dla szyb potrójnych g > 0,50,
- wyposażenia w elementy zacieniające co dotyczy okien skierowanych na kierunki od wschodniego przez południowy do zachodniego i wszystkich okien dachowych. Elementy zacieniające nie powinny ograniczać dostępu promieniowania słonecznego w okresie zimy.
W zależności o standardu, lokalizacji i rodzaju budynku współczynnika Ud dla drzwi z ramą powinien wynosić od 0,70 do 1,50 W/m2K. Nie należy montować dobrych drzwi w złej ramie, ponieważ doprowadzi to do zwiększenia strat ciepła.
