Izolacje styropianowe - dyfuzja pary wodnej

Dzięki ogromnej porowatości i zamkniętej strukturze porów spieniony polistyren jest nie tylko świetnym materiałem izolacji cieplnej, ale również w znacznym stopniu ogranicza dyfuzję pary wodnej w głąb przegrody. Pozwala to uniknąć kondensacji wilgoci we wnętrzu przegrody i w efekcie jej zawilgocenia. Obecność szczelnej, zewnętrznej warstwy osłonowej np. z cegły klinkierowej jest w przypadku łatwo przepuszczalnej wełny mineralnej powodem wykraplania pary wodnej pod cegłą. Zastosowanie styropianu eliminuje to zjawisko, w żadnym punkcie przegrody para wodna nie osiąga stanu nasycenia i nie dochodzi do zawilgocenia materiałów.

Rozkład ciśnienia pary wodnej w przegrodzie z zamkniętą szczeliną powietrzną, izolowanej styropianem:
P_s - ciśnienie stanu nasycenia,
P - ciśnienie rzeczywiste pary wodnej.

Rozpowszechniony mit to „oddychanie ścian” - rozumiane jako przepływ pary wodnej przez ściany budynku. Styropian jest materiałem dość szczelnym pod względem dyfuzji pary wodnej i stąd pogląd o braku „oddychania” w pomieszczeniach izolowanych styropianem. Utrzymywanie odpowiedniej wilgotności powietrza w pomieszczeniu jest możliwe jedynie dzięki właściwemu działaniu wentylacji. Przekonali się o tym najlepiej mieszkańcy budynków, w których wymieniono stare, nieszczelne okna na nowe. Nie pomagają „oddychające ściany", woda ścieka po szybach, a dotychczas suche ściany pleśnieją itd. Udział ścian w wymianie wilgoci z otoczeniem jest mały i nie może być brany pod uwagę przy kształtowaniu mikroklimatu wnętrza. Powierzchniowe warstwy wszystkich przegród zapewniają natomiast wygładzanie chwilowych wahań wilgotności powietrza poprzez wchłanianie nadmiaru wilgoci i oddawanie jej z powrotem w okresie obniżonej wilgotności.

Zdolność materiałów do przepuszczania pary wodnej ma natomiast wpływ na dobór i układ warstw w przegrodzie. W przegrodzie trójwarstwowej, najczęściej stosowanej obecnie w Polsce, materiał termoizolacji jest osłonięty z obu stron murami z cegły, pustaków rożnego rodzaju itp. Jeśli materiał izolacji cieplnej łatwo przepuszcza parę wodną ("oddycha") to w miejscu styku izolacji i zewnętrznej warstwy murowej dochodzi do kondensacji pary wodnej. Zastosowanie ciągłej warstwy styropianu pozwala obniżyć dostęp pary wodnej do wnętrza przegrody i uniknąć jej zawilgocenia.

Natomiast w każdej przegrodzie, niezależnie od rodzaju materiału izolacyjnego i zastosowanego układu warstw, nieciągłe wykonanie warstwy termoizolacji lub pozostawienie szczelin na stykach płyt może powodować wykraplanie i gromadzenie się wilgoci, destrukcję materiału izolacyjnego i niszczenie przegrody.

Aktualne wymagania w zakresie ochrony cieplnej budynków

Szczegółowe wymagania związane z ochroną cieplną budynków określa Rozporządzenie Ministra Spraw Wewnętrznych i Administracji z dnia 30.09.1997 r., Dziennik Ustaw nr 132/97.

Dla budynków w zabudowie wielorodzinnej konieczne jest obliczenie wskaźnika E, określającego obliczeniowe zapotrzebowanie na energię końcową do ogrzewania budynku w standardowym sezonie grzewczym, przypadające na 1 m³ ogrzewanej kubatury budynku. Obliczeniowe wartości wskaźnika E nie mogą przekraczać podanych w rozporządzeniu wartości granicznych E₀. Dla budynków w zabudowie jednorodzinnej oraz budynków użyteczności publicznej i przemysłowej wymagania mogą być sprawdzane poprzez obliczanie i porównanie z wartością maksymalną współczynników przenikania ciepła dla każdej przegrody z osobna.

Obowiązujące wcześniej wymagania, zawarte w polskiej normie PN-91/B-02020, zostały zaostrzone, szczególnie w przypadku przegród dla budownictwa jednorodzinnego. Np.: maksymalna wartość współczynnika przenikania ciepła dla ścian warstwowych została obniżona z 0,55 do 0,30 W/(m²K).

Wartość U_max dla wszystkich rodzajów stropów i stropodachów zewnętrznych w budynkach ogrzewanych powyżej temperatury +16°C i niezależnie od kierunku przepływu ciepła wynosi 0,30 W/(m²K). Dla stropów nad piwnicami nieogrzewanymi i zamkniętymi przestrzeniami podpodłogowymi wartość ta wynosi 0,60 W/(m²K).

W budynkach możliwe jest również utrzymywanie zróżnicowanych temperatur w poszczególnych częściach lub pomieszczeniach, stąd też zachodzi potrzeba izolowania ścian i stropów pomiędzy tymi strefami. Przy różnicy temperatur większej od 16 K współczynnik przenikania ciepła dla stropu nie powinien przekraczać 1,00 W/m²K, przy różnicy w przedziale od 8 do 16 K: 1,40 W/m²K, przy mniejszych różnicach temperatur izolowanie cieplne nie jest konieczne.

W przypadku podłóg na gruncie wymagania ochrony cieplnej dotyczą ich minimalnego oporu cieplnego, a nie współczynnika przenikania ciepła. Dla budynku mieszkalnego (temperatura we wnętrzu wyższa od 16°C) minimalny opór cieplny podłogi na gruncie w strefie pierwszej i drugiej wynosi 1,5 m²K/W. Jeśli podłoga na gruncie jest zagłębiona poniżej 0,6 m od poziomu terenu nie stawia się jej żadnych wymagań izolacyjności cieplnej.

Zgodnie z Rozporządzeniem Ministra Spraw Wewnętrznych i Administracji z dnia 30 września 1997 r., zmieniającym rozporządzenie w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie:

§ 328. Budynek i jego instalacje grzewcze, wentylacyjne i klimatyzacyjne powinny być zaprojektowane i wykonane w taki sposób, aby ilość energii cieplnej, potrzebnej do użytkowania budynku zgodnie z jego przeznaczeniem, można było utrzymać na racjonalnie niskim poziomie.

§ 329.1. Dla budynku mieszkalnego wielorodzinnego i zamieszkania zbiorowego wymagania określone w § 328 uznaje się za spełnione, jeżeli wartość wskaźnika E, określającego obliczeniowe zapotrzebowanie na energię końcową (ciepło) do ogrzewania budynku w sezonie grzewczym, wyrażone ilością energii przypadającej w ciągu roku na 1 m³ kubatury ogrzewanej części budynku, jest mniejsza od wartości granicznej E₀.

§ 329.2. Dla budynku mieszkalnego w zabudowie jednorodzinnej wymagania określone w § 328 uznaje się za spełnione, jeżeli:

• wartość wskaźnika E, o którym mowa w ust.1, jest mniejsza od wartości granicznej E₀, lub

• przegrody zewnętrzne odpowiadają wymaganiom izolacyjności cieplnej lub innym wymaganiom związanym z oszczędnością energii, określonym w załączniku do rozporządzenia.

§ 329.3. Dla budynku użyteczności publicznej i budynku przemysłowego wymagania określone w § 328 uznaje się za spełnione, jeżeli przegrody zewnętrzne odpowiadają wymaganiom izolacyjności cieplnej lub innym wymaganiom związanym z oszczędnością energii, określonym w załączniku do rozporządzenia.

§ 329.4. Wartości graniczne E₀ wskaźnika sezonowego zapotrzebowania na ciepło do ogrzewania budynku, w zależności od współczynnika kształtu budynku A/V, dla budynków mieszkalnych i zamieszkania zbiorowego wynoszą:

• E₀ = 29 kWh/(m³ rok) przy A/V
  0,20,

• E₀ = 26,6 + 12 A/V kWh/(m³ rok) przy 0,20 < A/V < 0,90,

• E₀ = 37,4 kWh/(m³ rok) przy A/V 0,90,

gdzie:

A jest sumą pól powierzchni wszystkich ścian zewnętrznych (wraz z oknami i drzwiami balkonowymi), dachów i stropodachów, podłóg na gruncie lub stropów nad piwnicą nie ogrzewaną, stropów nad przejazdami, oddzielającymi część ogrzewaną budynku od powietrza zewnętrznego, liczonych po obrysie zewnętrznym,

V jest kubaturą ogrzewanej części budynku, obliczoną zgodnie z Polską Normą dotyczącą zasad obliczania kubatury budynków, powiększoną o kubaturę ogrzewanych pomieszczeń na poddaszu użytkowym lub w piwnicy i pomniejszoną o kubaturę wydzielonych klatek schodowych, szybów wind, otwartych wnęk, loggii i galerii.

§ 329.5. Wskaźnik sezonowego zapotrzebowania na ciepło do ogrzewania budynku mieszkalnego i zamieszkania zbiorowego E, o którym mowa w ust. 1, oblicza się zgodnie z Polską Normą dotyczącą obliczania sezonowego zapotrzebowania na ciepło do ogrzewania budynków mieszkalnych.

Załącznik do rozporządzenia Ministra Spraw Wewnętrznych i Administracji
z dnia 30 września 1997 r. (poz. 878)

Budynek mieszkalny w zabudowie jednorodzinnej

Lp.	Rodzaj przegrody i temperatura w pomieszczeniu	Umax [W/m^2K)]
1	Ściany zewnętrzne (stykające się z powietrzem zewnętrznym)
		a) przy Ti > 16°C:
		- budowie warstwowej* z izolacją z materiału o współczynniku przewodzenia ciepła 0,05 W/mK,	0,30
		- pozostałe,	0,50
		b) przy Ti 16°C (niezależnie od rodzaju ściany)	0,80
2	Ściany piwnic nieogrzewanych	bez wymagań
3	Stropodachy i stropy pod nieogrzewanymi poddaszami lub nad przejazdami:
		a) przy Ti > 16°C	0,30
		b) przy 8°C < Ti 16°C	0,50
4	Stropy nad piwnicami nieogrzewanymi i zamkniętymi przestrzeniami podpodłogowymi	0,60
5	Stropy nad piwnicami ogrzewanymi	bez wymagań
6	Ściany wewnętrzne oddzielające pomieszczenieogrzewane od nieogrzewanego	1,00
Ti - temperatura obliczeniowa w pomieszczeniu według Polskiej Normy * - tynk zewnętrzny i wewnętrzny nie jest uznawany jako warstwa

Budynek użyteczności publicznej

Lp.	Rodzaj przegrody i temperatura w pomieszczeniu	Umax [W/m^2K)]
1	Ściany zewnętrzne (stykające się z powietrzem zewnętrznym)
		a) przy Ti > 16°C
		- pełne	0,45
		- z otworami okiennymi i drzwiowymi	0,55
		- ze wspornikami balkonu, przenikającymi ścianę	0,65
		b) przy Ti 16°C (niezależnie od rodzaju ściany)	0,70
2	Ściany wewnętrzne między pomieszczeniami ogrzewanymi a klatkami schodowymi lub korytarzami	3,00*
3	Ściany przylegające do szczelin dylatacyjnych o szerokości:
		a) do 5 cm, trwale zamkniętych i wypełnionych izolacją cieplną na głębokość co najmniej 20 cm	3,00
		b) powyżej 5 cm, niezależnie od przyjętego sposobu zamknięcia i zaizolowania szczeliny	1,00
4	Ściany piwnic nieogrzewanych	bez wymagań
5	Stropodachy i stropy po nieogrzewanymi poddaszami lub nad przejazdami:
		- przy Ti > 16°C	0,30
		- przy 8°C < Ti 16°C	0,50
6	Stropy nad piwnicami nieogrzewanymi i zamkniętymi przestrzeniami podpodłogowymi	0,60
7	Stropy nad piwnicami ogrzewanymi	bez wymagań
* Jeżeli przy drzwiach wejściowych do budynku nie ma przedsionka, to wartość współczynnika U ściany wewnętrznej przy klatce schodowej na parterze nie powinna być większa niż 1,0 W/(m^2K).

Wartości współczynnika przenikania ciepła U okien, drzwi balkonowych i drzwi zewnętrznych nie mogą być większe niż wartości U_max określone w tabelkach:

Budynek mieszkalny w zabudowie jednorodzinnej

Lp.	Okna, drzwi balkonowe i drzwi zewnętrzne	Umax [W/m^2K)]
1	Okna ( w tym połaciowe), drzwi balkonowe i powierzchnie przezroczyste nieotwierane w pomieszczeniach o Ti=20°C:
		- w I, II i III strefie klimatycznej	2,6
		- w IV i V strefie klimatycznej	2,0
2	Okna w ścianach oddzielających pomieszczenieogrzewane od nieogrzewanych	4,0
3	Okna pomieszczeń piwnicznych i poddaszy nieogrzewanych oraz nad klatkami schodowymi nieogrzewanymi	bez wymagań
4	Drzwi zewnętrzne wejściowe do budynków	2,6

Budynek użyteczności publicznej

Lp.	Okna, drzwi balkonowe, świetliki i drzwi zewnętrzne	Umax [W/m^2K)]
1	Okna i drzwi balkonowe:
		a) przy Ti = 20°C	2,3
		b) przy Ti < 20°C	bez wymagań
2	Okna i drzwi balkonowe w pomieszczeniach o szczególnych wymaganiach higienicznych (pomieszczenia przeznaczone na stały pobyt ludzi w szpitalach, żłobkach i przedszkolach)	2,3
3	Okna pomieszczeń piwnicznych i poddaszy nieogrzewanych oraz świetliki nad klatkami schodowymi nieogrzewanymi	bez wymagań
4	Drzwi zewnętrzne wejściowe do budynków	2,6

Inne wymagania związane z oszczędnością energii

• w budynku mieszkalnym w zabudowie jednorodzinnej pole powierzchni A₀, wyrażone w m², okien oraz przegród szklanych i przeźroczystych, o współczynniku przenikania ciepła nie mniejszym niż 2,0 W/(m²K) nie może być większe niż wartość A_max obliczona wg wzoru:

A_0max = 0,15A_z + 0,03A_w,

gdzie:

A_z - jest sumą pól powierzchni rzutu poziomego wszystkich kondygnacji nadziemnych (w zewnętrznym obrysie budynku) w pasie o szerokości 5 m wzdłuż ścian zewnętrznych,

A_w - jest sumą pól powierzchni pozostałej części rzutu poziomego wszystkich kondygnacji po odjęciu A_z .

• opór cieplny nieprzeźroczystych przegród zewnętrznych powinien umożliwiać, przy obliczeniowych temperaturach zewnętrznych, utrzymanie na wewnętrznej powierzchni przegrody temperatury co najmniej o 1°C wyższej od temperatury punktu rosy powietrza w pomieszczeniu,

• przegrody nieprzeźroczyste oraz ich złącza powinny być wykonywane pod kątem uzyskania całkowitej szczelności na przenikanie powietrza,

• dla okien i drzwi balkonowych w pomieszczeniach, w których napływ powietrza wentylacyjnego odbywa się przez nawiewniki okienne, współczynnik infiltracji powietrza powinien wynosić nie więcej niż 0,3 m³/(m. h daPa^2/3), w pozostałych przypadkach powyżej 0,5 lecz nie więcej niż 1,0 m³/(m. h daPa^2/3).

---