MATERIAŁY DO IZOLACJI CIEPLNEJ W BUDOWNICTWIE

1. Przewodzenie ciepła, a przenikanie ciepła przez przegrody materiałowe w budownictwie

Przewodzenie ciepła – zachodzi w obrębie ciała stałego (materiału budowlanego) wskutek bezpośredniego kontaktu (styku) cząstek o różnej energii wewnętrznej a więc różnej temperaturze. Współczynnik przewodzenia ciepła ƛ [W/(mK) – jest właściwością fizyczną materiału. Znając współcz. przewodzenia ciepła danego materiału i jego grubość d możemy obliczyć Opór cieplny tego materiału U=d/ƛ

Przenikanie ciepła – zjawisko to obejmuje przejmowanie ciepła z jednego ośrodka (wewnątrz), przewodzenie przez przegrodę i przejmowanie ciepła przez drugi ośrodek (zewnątrz). Ciepło przenika przez ścianę z ośrodka temp. Wyższej do ośrodka o temp. Niższej i dąży do wyrównania się.

1. Parametry przenoszenia ciepła, ƛ, R, U – ich normowe określenia i jednostki miar

ƛ [W/(mK) – współczynnik przewodzenia ciepła materiału

R [(m²K)/W) – opór cieplny płaskiej warstwy materiału

U [W/(m²K) – współczynnik przenikania ciepła (materiału lub przegrody)

1. Poprawne miano współczynnika przewodzenia ciepła W/(mK) lub przenikania ciepła W/(m²K).

2. Współczynnik ƛ dla wyrobu wyłącznie do celów izolacyjnych może mieć wartość: 0,065 czy 0,65 W(mK)

Współczynnik przewodzenia ciepła każdego materiału izolacyjnego ma wartość setnych np. 0,065 W/(mK).

1. Skale odczuwania przez człowieka komfortu cieplnego w aspekcie mikroklimatu wewnętrznego

Komfort cieplny człowieka przebywającego w pomieszczeniu oznacza stan zadowolenia z otaczającego go środowiska cieplno-wilgotnościowego. Kryterium zapewnienia komfortu cieplnego musi być uwzględnione już w fazie projektowania.

Subiektywne odczucie komfortu cieplnego wiąże się z zapewnieniem warunków neutralnych, w których organizm człowieka znajduje się w stanie równowagi termicznej z otoczeniem i nie zachodzi jego termoregulacja.  

Na równowagę wpływa aktywność fizyczna człowieka, jego ubranie oraz parametry środowiska:
- temperatura powietrza,
- średnia temperatura promieniowania,
- prędkość przepływu powietrza,
- wilgotność powietrza.

Na podstawie wartości ww. parametrów można określić: wartość wskaźnika PMV – przewidywanej oceny średniej i PPD – przewidywanego procentu osób niezadowolonych oraz odczucia człowieka wyrażone w 7-stopniowej skali wrażeń cieplnych:
„+3” – gorące,
„+2” – ciepłe,
„+1” – lekko ciepłe,
„0” – neutralne,
„-1” – lekko chłodne,
„-2” – chłodne,
„-3” – zimne

Kryterium zapewnienia komfortu cieplnego musi być uwzględnione w projektowaniu:
- budynku (koncepcja jego usytuowania, rozmieszczenia przegród przezroczystych i ew. elementów zacieniających, izolacyjność cieplna przegród, aktywność cieplna podłóg),
- systemu ogrzewania, wentylacji, chłodzenia pomieszczeń. 

Poza komfortem cieplnym w pomieszczeniach muszą być zapewnione wymagane warunki komfortu akustycznego i właściwego oświetlenia światłem dziennym i sztucznym

1. Wpływ kształtu budynku na straty ciepła.

Na straty ciepła w budynku mają wpływ m.in.:

* wielkość budynku – ogrzewana powierzchnia, kubatura(straty są wprost proporcjonalne do powierzchni przegród)

* kształt, zwartość bryły, ilość kondygnacji - im mniej skomplikowana bryła tym lepiej dla energooszczędności. Zwarta bryła to mniejsza ilość wymiany powietrza oraz mniej mostków cieplnych. Im mniejszy stosunek powierzchni przegród zewnętrznych do kubatury domu tym lepiej.

* układ pomieszczeń i usytuowanie okien względem stron świata tzn. pomieszczenia z tej samej strefy powinny być obok siebie oraz od północy pomieszczenia, które nie potrzebują ogrzania np. kuchnia, garaż, pom. Gospodarcze. Aby ciepło rozchodziło się równomiernie pomieszczenia powinny być otwarte

* liczba i wielkość okien; powierzchnia przeszkleń.

1. Schematyczny wykres przewodzenia i przenikania ciepła przez przegrody płaskie

1. Parametry obliczania izolacyjności termicznej jednowarstwowej i wielowarstwowej ściany zewnętrznej

Praktycznie w zapomnienie przechodzą przegrody jednowarstwowe, które wykonane nawet z materiałów o lepszych parametrach termicznych będą 3 do 6 razy gorsze pod względem termoizolacyjności niż konstrukcje wielowarstwowe.

O ich jakości przesądza współczynnik U, którego wartość przedstawia ilość ciepła uciekającego w ciągu 1 s przez 1 m2 ściany, gdy różnica temperatur po obu jej stronach wynosi 1ºC. Im ten współczynnik jest mniejszy, tym lepiej, bo w identycznych warunkach przez przegrodę o niskim U ucieknie mniej ciepła. Wymagany współczynnik U dla ścian zewnętrznych wynosi aktualnie w Polsce 0,30 W/m²K.

Nie da się ukryć, że osiągnięcie dobrego współczynnika przenikania ciepła osiąga się poprzez zwiększenie ilości warstw, a zarazem grubości ścian zewnętrznych. W przypadku rozwiązania jednowarstwowego, np. z bloczków z betonu komórkowego lub pustaków ceramicznych, mówić można zazwyczaj o grubości ściany około 40 cm. Natomiast w przypadku ściany dwuwarstwowej jest ona zwykle trochę większa, z uwagi na zastosowanie warstwy nośnej, którą stanowi jakieś 18-25 cm muru z ceramiki, silikatów, keramzytobetonu czy betonu komórkowego oraz 10-20 cm warstwy ocieplenia z tynkiem cienkowarstwowym.

W odróżnieniu od nich, ciepła ściana trójwarstwowa może mieć nawet około 50-55 cm grubości, co wynika z faktu, że składa się ona z trzech zasadniczych warstw. Od wewnątrz stanowi ją nośna warstwa murowana, w środku warstwa izolacji cieplnej i na zewnątrz murowana warstwa elewacyjna, np. z cegieł niewymagających tynkowania - klinkierowych lub silikatowych.

Ponieważ współczynnik izolacyjności cieplnej U dla ścian wielowarstwowych nie może przekroczyć 0,3 W/(m²K), do ich realizacji stosuje się między innymi:

- pustaki ceramiczne U220 (gr. 25,0 cm + 12 cm styropian + 12 cm cegła klinkierowa) - U = 0,28;
- bloczki z betonu komórkowego YTONG (gr. 24,0 cm + 8 cm styropian + 12 cm bloczki beton komórkowy) - U = 0,22;
- bloki wapienno-piaskowe (zwane też silikatowymi) SILKA (gr. 18,0 cm + 12 cm styropian + 12 SILKA skalista) - U = 0,28.

Jednak to nie grubość ścian, ale ilość i jakość zastosowanych w konstrukcji ściany warstw ma znaczenie. Każda z nich spełnia bowiem określoną rolę, przesądzając o skuteczności izolacyjności cieplnej czy właśnie energooszczędności:

- warstwa nośna, wykonywana z materiałów o dużej wytrzymałości, przenosi obciążenia;
- warstwa z materiału o dobrych właściwościach izolacyjnych zapewnia izolację termiczną i akustyczną ściany;
- warstwa licowa zabezpiecza ścianę przed wpływami zewnętrznymi oraz nadaje jej estetyczny wygląd.

1. Objaśnij określenia „punkt rosy”.

Zawartość wilgoci w powietrzu i wykraplanie wody kondensacyjnej
Temperatura i zmiany wilgotności powietrza są ściśle ze sobą powiązane i wzajemnie oddziaływają na siebie. Od wielkości i wzajemnego stosunku obu tych parametrów uzależniony jest kolejny czynnik czyli "punkt rosy". W zależności od temperatury zmienia się ilość wilgoci, jaka może zostać przejęta przez powietrze. 1 m3 powietrza o temperaturze 20°C może pomieścić 8,65 g wody. Odpowiada to wilgotności 50%. Woda kondensacyjna wykrapla się z powietrza w momencie, gdy następuje jego ochłodzenie. Spadek temperatury nie pozwala na dalsze pochłanianie wody.
"Punkt rosy" jest to temperatura, przy której z powietrza o oznaczonej temperaturze wyjściowej i określonej wilgotności, następuje wytrącanie się kropel wody. Powietrze o tej temperaturze nie jest w stanie więcej jej zmieścić. Np. 20°C i wilgotność powietrza 50% - co to oznacza? To jest tyle co 50% z maksymalnej ilości wody, jaka może się zmieścić w 1 m3 powietrza w określonych warunkach termicznych. Ich spadek do 9,3°C spowoduje, że powietrze będzie nasycone w 100%. W związku z tym nie będzie mogło pochłonąć już więcej wilgoci. Ponadto dalsze obniżanie spowoduje wykraplanie się wody na powierzchniach o temperaturze zbliżonej do tej, w jakiej następuje nasycenie 100%. Jest to tak zwana temperatura punktu rosy. Zjawisko to powoduje w konstrukcji budynku największe straty.

Tabela 1. Temperatury punktu rosy powietrza przy różnym jego nawilżeniu.

Temperatura powietrza	Temperatura punktu rosy w °C przy wilgotności powietrza w % od
w °C	30
30	10,5
29	9,7
28	8,8
27	8,0
26	7,1
25	6,2
24	5,4
23	4,5
22	3,6
21	2,8
20	1,9
19	1,0
18	0,2

Kondensacja powierzchniowa pary wodnej jest to zjawisko polegające na skraplaniu (kondensacji) pary wodnej na powierzchni przegrody od strony cieplejszej.

Kondensacja pary wodnej na powierzchni wewnętrznej może wystąpić, jeżeli powierzchnia przegrody ma temperaturę niższą od temperatury punktu rosy powietrza znajdującego się przy przeszkodzie. To czy taka sytuacja będzie miała miejsce zależy głównie od:

• czynników wewnątrz pomieszczenia:

  • temperatury wewnętrznej

  • wilgotności powietrza czyli ciśnienia cząstkowego pary

  • ruchu powietrza w pomieszczeniu

• budowy przegrody:

  • izolacyjność cieplna

• czynników na zewnątrz

  • temperatury zewnętrznej

  • ruchu powietrza na zewnątrz (wiatru).

W budownictwie wymaga się na ogół, aby projektować i wykonywać przegrody budowlane (stropodachy, dachy, ściany itp.), tak aby nie dochodziło do skraplania się pary wodnej na powierzchni wewnętrznej przegrody. Taka sytuacja prowadzi bowiem do problemów eksploatacyjnych, w tym między innymi do:

• zawilgoceniu przegrody lub jej elementów

• powstawania zagrzybienia

• utraty izolacyjności cieplnej ściany a tym samym nasilenie zjawiska zawilgocenia a w okresie zimy przemarzania

• niszczenia ściany, a w szczególności jej powierzchni

• w skrajnych sytuacjach, zalewania pomieszczeń.

1. Wymienić obowiązujące „wymagania podstawowe” dotyczące obiektów budowlanych.

11 . W domach jednorodzinnych najmniejsze straty ciepła są

- do gruntu i wynoszą 5%

12. Podstawowe parametry klimatu zewnętrznego w analizie cieplno-energetycznej budynku są:

• temperatura powietrza i jej amplituda roczna,

• wilgotność względna powietrza,

• średnia temperatura roczna gruntu,

• oddziaływanie promieniowania słonecznego,

• oddziaływanie wiatru.

13. Podstawowe dokumenty regulacji prawnych i technicznych w aspekcie oszczędności energii i izolacyjności cieplnej przegród budowlanych to:

A. Międzynarodowe

· Dyrektywa 89/106/EWG – Rady Wspólnot Europejskich, dotycząca wyrobów budowlanych.

· Rozporządzenie Nr 305/2011 – Parlamentu Europejskiego i Rady (EU), ustanawiające

warunki wprowadzania do obrotu wyrobów budowlanych, zastępujące

z dniem 1.VII.2013 Dyrektywę 89/106/EWG.

· Dyrektywa 2002/92/WE – Parlamentu Europejskiego i Rady (EU), w sprawie charakterystyki

energetycznej budynków.

B. Krajowe

· Ustawa z dnia 7 lipca 1994 r. – „Prawo budowlane”.

· Ustawa z dnia 16 kwietnia 2004 r. o wyrobach budowlanych.

· Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 15 stycznia 2002 r. w sprawie szczegółowego

zakresu i formy audytu energetycznego.

· Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 6 listopada 2008 r. w sprawie metodologii obliczania charakterystyki energetycznej budynku i lokalu mieszkalnego lub części budynku stanowiącej samodzielną całość techniczno-użytkową oraz sposobu sporządzania wzorów świadectw i ich charakterystyki energetycznej.

· Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12.IV.2002 w sprawie warunków technicznych jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie.

14. Rekcja na ogień materiałów / wyrobów termoizolacyjnych z surowców skalnych

– niepalne klasa A1 lub A2

15. Rodzaje wełny mineralnej w aspekcie pochodzenia surowcowego to :

- skalna i szklana MW

16. Wełna mineralna skalna, a wełna mineralna szklana :

Obie wełny posiadają podobne parametry techniczne z wyjątkiem reakcji na ogień .

Wełna szklana ulega degradacji w temperaturze 600^oC po 10 min. a skalna powyżej 1000^oC i 120 min.

17. Zastosowanie granulatu z wełny mineralnej

jest w izolacjach termicznych stropodachów wentylowanych luźno zasypanych. rp=30kg/m³ i I=0,043 W/(m^.K)

18. Temperatura spiekania włókien wełny mineralnej skalnej

wynosi > 700^oC

19. Które z skał stanowią surowiec w produkcji wełny mineralnej skalnej :

granit, gabro, bazalt wapień

20. Podstawowe rodzaje tworzyw sztucznych do produkcji termoizolacyjnych wyrobów budowlanych to:

polistyren, poliuretan oraz pianka fenolowa. Tworzywami sztucznymi nazywa się materiały, które składają się z polimeru (żywicy) oraz dodatków w postaci:

(a) wypełniaczy,

(b) stabilizatorów.

(c) zmiękczaczy lub plastyfikatorów,

(d) środków barwiących,

(e) środków smarujących,

(f) środków zmniejszających palność.

Polimer pochodzi od greckiego słowa „polymeros” oznaczającego wielkie części. Polimery są materiałami organicznymi pochodzącymi z przeróbki ropy naftowej, gazu lub węgla kamiennego.

21. Materiały termoizolacyjne z tworzywa polistyrenowego

• styropian

• styrodur

22. Istota i rozróżnienie styropianu (EPS) i styroduru (XPS)

Styropian (EPS – Expanded PolyStyrene) charakterystyka:

• samogasnący

• w postaci dużych granulek o gęstości pozornej rp = 10 ÷ 45 kg/m3.

• wyrobami ze styropianu są płaskie płyty i specjalne kształtki.

• Produkowany w procesie końcowego spieniania, ekspandowania.

Styrodur (XPS – EXstruded PolyStyrene) charakterystyka:

• Zawiera związki antypirenów

• jednorodna, twardniejąca pianka

• sztywny materiał o strukturze porowatej

• formowany w postaci płaskich, jednorodnych płyt

Różnice.

Właściwości płyt styrodurowych (XPS) są analogiczne do płyt styropianowych (EPS), zwłaszcza w zakresie izolacyjności termicznej, wobec zbliżonych cech fizycznych i mechanicznych tych materiałów. W styrodurze nie występuje osłabienie poszczególnych komórek w porowatej strukturze tego materiału, stąd korzystniejsze są, w porównaniu ze styropianem, właściwości mechaniczne, a także mniejsza nasiąkliwość wagowa wodą, nawet przy długotrwałym i całkowitym zanurzeniu. Natomiast większa twardość płyt styrodurowych w porównaniu z płytami styropianowymi powoduje, że wykazują gorszą izolacyjność akustyczną na dźwięki materiałowe.

23. Podstawowe rodzaje wyrobów budowlanych ze styropianu

• wyrobami ze styropianu są płaskie płyty i specjalne kształtki.

24. Przykładowe zastosowania w budownictwie termoizolacyjnej pianki poliuretanowej (PUR)

• Główne zastosowanie: do warstw izolacji cieplnej ścian zewnętrznych, dachów i podłóg. Nie zaleca się stosowania w izolacjach przemysłowych i izolacjach akustycznych.

• Specjalne zastosowanie pianki poliuretanowej dotyczy remontów uszkodzonych i/lub przemarzających dachów, stropodachów pełnych oraz stropodachów entylowanych. Remont w takich przypadkach polega na natryskiwaniu pianki poliuretanowej metodą hydrodynamiczną. Stanowi ona docieplenie, uszczelnienie i powłokę zewnętrzną dachu.

25. Warunki użycia pianki poliuretanowej (PUR) do naprawy/konserwacji połaci dachowych

Piankę poliuretanową na otwartej przestrzeni zewnętrznej (np. dachy) należy zabezpieczać powłoką antyrefleksyjną przed niekorzystnym oddziaływaniem promieniowania UV. W tym celu stosuje się najczęściej farbę na bazie aluminium lub tzw. silikogumę.

26. Rodzaje termoizolacyjnych materiałów budowlanych z surowców drzewnych

• Wełna drzewna

• Maty, wojłok, płyty z włókien drzewnych

• Wyroby z korka naturalnego

27. Szkło piankowe (CG) w zastosowaniach do izolacji cieplnych

Produkowany w postaci Sztywnych płyt. Czasem w okładzinie papy lub foli metalowej, papier,

tektura, folia z tworzywa sztucznego lub podobne materiały, na jednej lub obu powierzchniach.Rdzeń może składać się z jednego arkusza lub wielu arkuszy spojonych

fabrycznie za pomocą lepiszcza. Lepiszczem odpowiednim do połączeń i okładzin jest asfalt.

28. Czy skrót ABK oraz AAC dotyczy nazwy tego samego czy różnych materiałów budowlanych?

• ABK (Autoklawizowany Beton Komórkowy) po angielsku: AAC (Autoclaved Aerated Concrete).

To jest ten sam materiał.

29. Proces produkcji wyrobów z ABK

ABK ma strukturę gąbczastą. Jest wytwarzany z użyciem zaprawy wapiennej lub cementowej, albo z zaprawy, w której spoiwem jest tzw. mlewo (powstałe ze wspólnego przemiału mieszaniny wapna, cementu i suchego piasku). Zaprawy te, z dodatkiem drobnoziarnistego wypełniacza (najczęściej w postaci przemielonego piasku kwarcowego lub paleniskowego popiołu lotnego), wody, środka porotwórczego (najczęściej proszek lub pasta aluminiowa) oraz środków powierzchniowo czynnych – już jako półpłynna masa, transportowana jest do odpowiednich form stalowych, w których następuje jej wyrośnięcie (spulchnienie) i wstępne dojrzewanie betonu. Kolejnymi etapami jest proces krojenia spulchnionej masy betonu na elementy o żądanych wymiarach, a następnie autoklawizacja stanowiąca ostateczne utwardzanie betonu nasyconą parą wodną o ciśnieniu 1,1 ÷ 1,3 MPa i temperaturze 180 ÷ 200°C. Około 12 h proces autoklawizacji powoduje, że beton komórkowy uzyskuje założoną gęstość objętościową, wytrzymałość i mrozoodporność oraz zapewnia wyrobom z ABK satysfakcjonującą trwałość w czasie. Końcowymi etapami procesu produkcyjnego wyrobów z ABK jest ich pakietowanie, paletowanie, ewentualne foliowanie i spinanie. Tak magazynowane wyroby przygotowane są do ekspedycji.

30. Beton komórkowy do budowy ścian w Polsce stosuje się od roku 1952 czy 1962

Rozwój produkcji ABK w Polsce rozpoczął się w roku 1952 od zakupienia licencji technologicznej firm szwedzkich (Ytong i Siporex)

31. W wyniku dodatku do mieszanki betonu komórkowego proszku aluminiowego uzyskuje się komórki wypełnione tlenem czy wodorem

- wodorem

32. Ogólny podział technologicznych metod Złożonych systemów zewnętrznej termoizolacji ścian (ETICS)

ETICS - Bezpoinowe metody termoizolacji ścian

• metody tzw. „mokre” polegające na przytwierdzaniu płyt izolacyjnych do podłoża za pomocą kleju i/lub łączników mechanicznych, a następnie pokrycie płyt bezspoinową warstwą zabezpieczającą i fakturową,

• „suchym montażu” polegające na bezpośrednim mocowaniu płyt izolacyjnych

do podłoża przy użyciu łączników mechanicznych i/lub specjalnych rusztów metalowych

(rzadziej drewnianych) z okładziną elewacyjna; innym wariantem tej metody jest

warstwowy układ ściany z odpowiednią obmurówką elewacyjną.

33. ETICS-BSO struktura i zasady technologii wykonywania robót budowlanych

Bezspoinowy System Ocieplania (BSO).

Zasada BSO polega na przyklejaniu do podłoża płyt izolacyjnych i ewentualne ich przymocowanie łącznikami mechanicznymi, a następnie nałożenie na całej powierzchni płyt bezspoinowej warstwy zaprawy/masy klejącej, zbrojonej siatką z włókien szklanych. Ostatnią, zewnętrzną warstwą tego układu ociepleniowego jest pocieniona wyprawa tynkarska.

34. Ocieplenie lub docieplenie elementów obudowy obiektów budowlanych

• docieplenia ścian zewnętrznych istniejącego budynku, jeżeli właściwości termoizolacyjne tych ścian nie odpowiadają aktualnym wymaganiom formalnym i użytkowym,

• ocieplania ścian zewnętrznych nowoprojektowanego budynku, jeżeli przewiduje się
  system izolacji termicznej na określonym podłożu (np. beton zwykły „in situ”, mur z cegły ceramicznej, mur z ABK, itp.).

35. Usytuowanie warstwy termoizolacyjnej w docieplaniu ścian zewnętrznych.

• Ściany zewnętrzne

• Ściany zewnętrzne o budowie szczelinowej

• Mostki cieplne

• Słupy żelbetowe w ścianach szczelinowych

36. Czy wysokość ocieplania budynku wełną mineralną lub styropianem jest ograniczona czy bez ograniczeń?

• Ograniczeniem są wymogi przeciwpożarowe

• Przy ocieplaniu domów powyżej pewnej wysokości nie używa się już styropianu tylko wełny mineralnej.

37. ETICS – termoizolacja ścian metodami „suchego montażu”

„suchym montażu” polegające na bezpośrednim mocowaniu płyt izolacyjnych do podłoża przy użyciu łączników mechanicznych i/lub specjalnych rusztów metalowych (rzadziej drewnianych) z okładziną elewacyjna; innym wariantem tej metody jest warstwowy układ ściany z odpowiednią obmurówką elewacyjną.

38. Płyty warstwowe z okładzinami z blach trapezowych mogą mieć rdzeń z betonu komórkowego lub pianki poliuretanowej

Płyta warstwowa z okładzinami z blachy trapezowej i pianki poliuretanowej.

1. Termoizolacja. 2. Blacha trapezowa. 3. Pokrycie dachu wg P.T. architektury.
4. Obróbka indywidualna. 5. Obróbka indywidualna gr. 1 mm. 6. Obróbki indywidualne.
7. Nit stalowy (co ~300 mm). 8. Impregnowana uszczelka PU lub pianka montażowa.
9. Orynnowanie wg projektu branżowego. 10. Uszczelka samoprzylepna PU 4x20.

39. Maksymalna grubość spoin z ciepłochronnych zapraw murarskich powinna wynosić nie więcej niż: 7mm czy 15mm.

• 15mm

40. Pozyskiwanie ciepła w budynku z promieniowania słonecznego.

• Projektowanie przeszklonych okien, najlepiej po stronie południowej budynku

• Kolektory słoneczne

• Projektowanie elementów akumulujących ciepło słoneczne

• Stosowanie termosyfonowych ścian kolektorowych.

• Ściana Tromba

• Przegrody z izolacją transparentną

• Układy fotowoltaiczne