Domy z bali – izolacyjność cieplna cz. 2

Obliczanie izolacyjności cieplnej przegrody z drewna w oparciu jedynie o współczynniki przewodności cieplnej λ bez uwzględnienia innych właściwości drewna, nie odzwierciedla prawdziwych właściwości izolacyjnych drewna.

Rozwiązaniem mogą się okazać działania zachodnioeuropejskich instytucji, które w ramach swoich badań planują ustalić dla drewna suchego współczynnik przewodności cieplnej λ w wysokości 0,105 W/mK. Przy takim współczynniku średnia grubość zewnętrznej ściany z bali mogłaby wynosić minimum 41 cm lub średnica bali 47 cm. Ponadto instytucje te oceniają budownictwo domów z bali jako budownictwo z ograniczonymi mostkami termicznymi, co w konsekwencji ogranicza teoretyczne zużycie energii o około 20%. Jednak nadal operowanie samym współczynnikiem przewodności cieplnej, bez uwzględnienia właściwości drewna, nie przyniesie oczekiwanych skutków.

W Polsce doświadczenia w zakresie izolacyjności cieplnej ścian z bali ograniczają się do tradycji Podhala i chat góralskich, których ściany wznoszono z płazów grubości 16 lub 18 cm, bez dodatkowej warstwy izolacji cieplnej i domy te przez długie lata w pełni sprawdzały się i sprawdzają pod względem zapewnienia komfortu cieplnego ich mieszkańcom.

Według obecnie obowiązujących w Polsce wymagań w zakresie izolacyjności ścian zewnętrznych budynków jednorodzinnych – U < 0,25 W/m K – na ściany zewnętrzne z bali drewnianych należy stosować elementy drewniane o średniej grubości powyżej 62 cm, czyli o średnicy bali co najmniej 71 cm.

Zmusza również do poważnej weryfikacji krajowych przepisów dotyczących spełniania minimalnych wymagań w zakresie wartość wskaźnika EP dla całego budynku – poniżej 120 kWh/(m² • rok), przy równoczesnych wymaganiach dotyczących izolacyjności cieplnej przegród zewnętrznych, na przykład ścian zewnętrznych przy ti ≥ 16^oC U_cmax = 0,25 W/m²K.

W roku 1980 w USA na zlecenie Departamentu Budownictwa i Rozwoju Urbanistycznego (Housing and Urban Development) oraz Departamentu Energii (Department of Energy) przeprowadzono badania mające na celu stwierdzenie wpływu pojemności cieplnej konstrukcji ścian na wielkość zużycia energii w poszczególnych budynkach.

Narodowe Biuro Standardów (National Bureau of Standards, NBS) postawiło niedaleko Waszyngtonu sześć budynków o wymiarach 20′ x 20′ (6,10 x 6,10 m), a każdy z nich był identyczny z wyjątkiem konstrukcji ścian zewnętrznych. W budynkach utrzymywany był ten sam poziom temperatury przez 28-tygodniowy okres badawczy na przełomie 1981 i 1982 roku, a technicy NBS dokładnie rejestrowali zużycie energii w każdym z budynków.

Badane budynki charakteryzowały się następującymi cechami:

1 – izolowany szkielet drewniany, o oporze R-12 (krajowe U = 0,47 W/m²K) (bez masy) – z zewnętrzną oblicówką drewnianą 5/8″ (5,8 cali to 1,6 cm), słupkami ścian 2 x 4″ (3,8 x 8,9 cm), izolacją z wełny szklanej 3 1/2V (8,9 cm), paroizolacją i płytą g/k 1/2″ (1,25 cm), całkowita grubość ściany – 11,8 cm

2 – nieizolowany dom drewniany szkieletowy, o oporze R-4 (krajowe U = 1,42 W/m²K) (bez masy) jak powyżej, lecz bez izolacji z wełny szklanej. Całkowita grubość ściany – 8,9 cm

3 – izolowany dom murowany, o oporze R-14 (krajowe U = 0,40 W/m²K) (wraz z masą zewnętrzną) z oblicówką z cegły 4″ (10,2 cm), betonowych bloczków 4″ (10,2 cm), izolacją styropianową 2″ (5,1 cm), paroizolacją, rusztem i płytą g/k 1/2″ (1,25 cm), całkowita grubość ściany – 29,8 cm

4 – niezaizolowany dom murowany, o oporze R-5 (krajowe U = 1,13 W/m²K) (z masą zewnętrzną) z bloczków betonowych 8″ (20,3 cm), rusztem, paroizolacją i płytą g/k 1/2″ (1,25 cm), bez styropianu, całkowita grubość ściany – 24,6 cm

5 – dom z bali, o oporze R-10 (krajowe U = 0,56 W/m²K) (z własną masą), z pełnych prostokątnych bali łączonych na pióro i wpust, 7″ (17,8 cm) bez żadnej dodatkowej izolacji, bez paroizolacji i wewnętrznej płyty g/k, całkowita grubość ściany – 17,8 cm

6 – izolowany dom murowany, o oporze R-12 (krajowe U = 0,47 W/m²K) (z masą wewnętrzną) z cegły 4″ (10,2 cm), luźnego wypełnienia izolacją perlitową 3 1/2″ (8,9 cm), bloczków betonowych 8″ (20,3 cm) i tynków wewnętrznych 1/2″ (1,3 mm), całkowita grubość ściany – 40,7 cm

Po trwającym 28 tygodni badaniu stwierdzono:

– dom z bali (5), o oporze R-10 (krajowe U = 0,56 W/m²K) podczas 3-tygodniowego okresu wiosennego grzewczego zużył 46% mniej energii grzewczej niż izolowany dom drewniany szkieletowy (1) o oporze R-12 (krajowe U = 0,47 W/m²K)

– dom z bali podczas 11-tygodniowego okresu letniego schładzania zużył 24% mniej energii do schładzania niż izolowany dom drewniany szkieletowy (1)

– dom z bali (5), izolowany dom drewniany szkieletowy (1) i izolowany dom murowany (6) podczas 14-tygodniowego okresu zimowego grzewczego zużyły podobną ilości energii grzewczej

Wyniki pokazują, że dom o ścianach wykonanych z bali o izolacyjności cieplnej mniejszej o około 20% zużył mniej energii zarówno do ogrzania, jak i do schładzania niż budynek o typowej drewnianej konstrukcji szkieletowej, uznawanej dotychczas za konstrukcję energooszczędną, jednocześnie w okresie zimowym dom z bali zużył podobną ilość energii co dom o murowanych, warstwowych ścianach zewnętrznych.