Przez przegrody zewnętrzne w budynku wykonanym w technologii tradycyjnej, przenika nawet do 70% ciepła. W celu poprawy charakterystyki energetycznej budynku, zgodnie z koncepcją budynku energooszczędnego, wszystkie elementy, w tym ściany, okna, dach i podłoga na gruncie powinny podlegać zasadzie minimalizacji strat i maksymalizacji zysków ciepła.
Miarą izolacyjności cieplnej przegród budowlanych jest charakteryzująca je wartość współczynnika przenikania ciepła U.
Wpływ współczynnika przewodzenia ciepła i grubości zastosowanej izolacji termicznej na współczynnik przenikania ciepła U przegrody
Współczynnik przenikania ciepła przegrody zależy od współczynnika przewodzenia ciepła materiałów zastosowanych do wykonania poszczególnych warstw ściany (warstwy konstrukcyjnej, izolacyjnej, wykończeniowej) λ i ich grubości, a więc zależy od całkowitego oporu cieplnego przegrody R. Im mniejszy jest współczynnik przewodzenia ciepła materiału, tym jego izolacyjność cieplna większa. W praktyce oznacza to, że aby osiągnąć oczekiwany współczynnik przenikania ciepła ściany zewnętrznej (minimalne wymagania w tym zakresie określone są w rozporządzeniu w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie, można zastosować cieńsze warstwy materiałów konstrukcyjnych i izolacyjnych o niskich współczynnikach przewodzenia ciepła lub z grubszych warstw materiałów o mniej korzystnych właściwościach.
Ponadto izolacyjność cieplna przegród zewnętrznych w budynku zależna jest od:
- prawidłowego ułożenia izolacji cieplnej – przede wszystkim jej szczelności i zachowania ciągłości w celu ograniczenia występowania mostków cieplnych;
- liczby otworów okiennych i drzwiowych i ich rozwiązania w powiązaniu z izolacją cieplną (wpływ
na izolacyjność cieplną samej stolarki zostanie omówiony w następnym podrozdziale).
Rola izolacji cieplnej w budynku polega na:
- ograniczeniu strat ciepła z budynku do otoczenia;
- utrzymaniu odpowiedniej temperatury wewnętrznych powierzchni przegród zewnętrznych, tak aby nie dopuścić do wykraplania pary wodnej i zawilgocenia przegród, a w konsekwencji uniemożliwić rozwój grzybów pleśniowych.
Izolacyjność cieplna jest jednym z głównych czynników wpływających na wielkość zapotrzebowania na ciepło do ogrzewania budynku, a co za tym idzie na koszt eksploatacji budynku. Dobrze zaizolowane przegrody zewnętrzne budynku wpływają na niskie wartości współczynnika przenikania ciepła tych przegród U, co przyczynia się do obniżenia strat energii oraz kosztów ogrzewania. Jednokrotna inwestycja w dobrą izolację cieplną oraz jej właściwe wykonanie pozwalają na oszczędności w czasie każdego okresu grzewczego przez cały okres eksploatacji budynku.
Na rynku dostępne są różnego rodzaju materiały budowlane przeznaczone do izolacji cieplnej, m.in. wełna mineralna, wełna szklana, styropian. Minimalna grubość izolacji cieplnej wynika z wymaganej przepisami techniczno-budowlanymi maksymalnej wartości współczynnika przenikania ciepła. Izolacja powinna być ciągła, mieć stałą grubość i powinna być dostosowana do rodzaju przegrody. Ponadto podłoże powinno być odpowiednio przygotowane (oczyszczone), a układane płyty izolacji cieplnej powinny się wzajemnie mijać w kolejnych warstwach ocieplenia. Co więcej miejsca połączeń przegród różnych rodzajów oraz przebicia izolacji łącznikami mechanicznym są szczególnie zagrożone powstawaniem mostków cieplnych. Jak wiadomo mostek cieplny jest jednym z najbardziej niepożądanych zjawisk w budynku. W związku z tym, połączenia izolacji termicznej przegród zewnętrznych (np. występujące w narożnikach budynku lub na stykach ściana/balkon, ściana/dach), powinny być zaprojektowane w sposób przemyślany i wykonane z dużą dbałością o szczegóły.
W przypadku np. izolowania dachu skośnego, stosuje się dwie warstwy izolacji termicznej: jedna warstwa izolacji, najczęściej wełny mineralnej, jest układana między krokwiami, a druga jest nakładana na pierwszą od strony poddasza. Ponadto w celu uniknięcia mostków termicznych istotne jest odpowiednie ułożenie izolacji wokół otworów okiennych i drzwiowych. W takim przypadku niedopuszczalne jest łączenie sąsiednich płyt w narożnikach otworu. Płyty izolacji powinny być docięte w taki sposób, aby narożnik otworu okiennego lub drzwiowego był otoczony jedną płytą izolacji.
Z kolei w przypadku płyty balkonowej istotne jest ułożenie izolacji cieplnej na całej długości płyty – zarówno od góry, jak i od boku i dołu płyty balkonowej. Odpowiednie zaizolowanie połączenia ściany zewnętrznej i płyty balkonowej pozwoli na znaczne ograniczenie strat ciepła. Możliwe jest także stosowanie tzw. łączników termoizolacyjnych pomiędzy płytą balkonową a ścianą zewnętrzną, które mają za zadanie ograniczenie mostka cieplnego przy jednoczesnym zachowaniu ciągłości zbrojenia między płytą stropową i balkonową (jednakże rozwiązanie to, ze względu na możliwości wykonania, przeznaczone jest dla nowo wznoszonych budynków).
W celu ograniczenia strat ciepła oraz maksymalizacji zysków z promieniowania słonecznego, warto także rozważyć tzw. izolację transparentną, czyli np. system ocieplania ścian zewnętrznych wykorzystujący światło przepuszczalne płyty kapilarne wykonane z poliwęglanu, pokryte transparentnym tynkiem szklanym. Płyta taka przekazuje ciepło uzyskane z promieniowania słonecznego do masy absorpcyjnej (zabarwiona na czarno masa klejąca), znajdującej się najbliżej izolowanej ściany.
Izolacja transparentna może być stosowana jako doświetlenie wnętrza lub w połączeniu z masywną ścianą, która akumuluje ciepło i może oddawać je nawet przez 6 do 8 godzin po ustaniu promieniowania słonecznego. Z uwagi na swoją strukturę, izolacja taka najefektywniej działa w zimie, natomiast latem nie powoduje przegrzania wnętrza budynku. Dzieje się tak, ponieważ kapilary przepuszczają najwięcej promieni słonecznych, gdy kąt padania promieni względem poziomu jest mały (w zimie). Natomiast gdy kąt padania promieni słonecznych rośnie, coraz więcej promieni jest odbijanych i nie przenikają one do masy absorpcyjnej.
Ocieplanie ściany od zewnątrz jest rozwiązaniem najbardziej powszechnym i poprawnym z punktu widzenia fizyki budowli. Zdarza się jednak, że np. z uwagi na zabytkowy charakter budynku (por. podrozdział 4.1.3), wykonanie izolacji termicznej na elewacji nie jest rozwiązaniem pożądanym. W takich przypadkach, gdy chcemy poprawić izolacyjność cieplną ścian zewnętrznych, możliwe jest zastosowanie ocieplenia od strony wewnętrznej.
Zaletą tego rozwiązania jest możliwość zachowania oryginalnego wyglądu elewacji oraz poprawa charakterystyki energetycznej pojedynczego pomieszczenia lub lokalu w budynku, w którym nie zaplanowano kompleksowej termomodernizacji.
Należy się liczyć przy tym, że niestarannie wykonane ocieplenie od wewnątrz może wiązać się z zawilgoceniem ścian i przyczynić się do rozwoju grzybów pleśniowych. Ponadto mur zewnętrzny, który przy tradycyjnych rozwiązaniach znajduje się w strefie ogrzewanej i może zapewniać akumulację ciepła i stabilizować temperaturę w pomieszczeniu, przy ociepleniu od wewnątrz jest narażony na przemarzanie i związaną z tym degradację wynikającą z działania opadów atmosferycznych i niskich temperatur.
Przy ocieplaniu od wewnątrz, najbardziej istotnym parametrem wyrobów zastosowanych do izolacji termicznej jest ich opór dyfuzyjny, a więc zdolność do przepuszczania pary wodnej. Zasadniczo wyróżnia się dwa rozwiązania przy ocieplaniu od wewnątrz:
- metodę ocieplenia ze szczelną barierą paroizolacyjną od strony wnętrza (z zastosowaniem wyrobów o dużym oporze dyfuzyjnym),
- metodę z wykorzystaniem wyrobów paroprzepuszczalnych (z zastosowaniem wyrobów o małym oporze dyfuzyjnym).
W pierwszym z wymienionych rozwiązań na ścianie układa się warstwę izolacji termicznej na ruszcie drewnianym lub metalowym, najczęściej stosując wełnę mineralną lub płyty z pianki poliuretanowej, następnie przykrywa się ją folią paroizolacyjną aby stworzyć szczelną warstwę uniemożliwiającą przedostanie się wilgoci pochodzącej z pomieszczenia do warstwy izolacji i jej późniejsze wykroplenie na styku z zimnym murem. Kolejną warstwę stanowi tynk lub płyty kartonowo gipsowe oraz wykończenie. Trzeba pamiętać, że przy zastosowaniu tego rozwiązania należy zwrócić szczególną uwagę na sprawne działanie wentylacji, najlepiej mechanicznej, która zapewni odprowadzanie pary wodnej i utrzymanie właściwego poziomu wilgotności w pomieszczeniu. Druga metoda zakłada stosowanie materiałów pozwalających na swobodny przepływ pary wodnej, czyli np. płyt z silikatu wapiennego lub betonu komórkowego. Materiały te mają strukturę porowatą i zdolność do pochłaniania pary wodnej z pomieszczenia i równomiernego rozmieszczenia jej na całej swojej powierzchni, a następnie oddawania zakumulowanej pary wodnej, gdy wilgotność w pomieszczeniu spada. Istotną cechą tych wyrobów jest ich niepalność oraz właściwości antygrzybiczne związane z ich wysokim współczynnikiem pH (równym ok. 10).
Przy zastosowaniu ocieplania od wewnątrz zawsze należy wykonać analizę wilgotnościową pomieszczenia oraz przeanalizować wielkość ewentualnej kondensacji wewnątrz muru oraz możliwości odparowania zgromadzonej wody, aby w sposób prawidłowy dobrać technologię do potrzeb użytkowników i warunków użytkowania budynku.
Przykład zastosowania izolacji transparentnej