Projektowanie przegród zewnętrznych w świetle

Krzysztof Pawłowski
PROJEKTOWANIE
PRZEGRÓD
ZEWNĘTRZNYCH
w świetle nowych
warunków technicznych
dotyczących budynków
WT 2013
PREZENTUJĄ
nr 2/2013
Wydanie specjalne
miesięcznika Izolacje
ISSN 2300-3944
nakład: 9,5 tys. egz.
cena: 45 zł
(w tym 5% VAT)
Krzysztof Pawłowski
Projektowanie przegród
zewnętrznych w świetle nowych
warunków technicznych
dotyczących budynków
GRUPA
Warszawa 2013
Recenzent
dr inż. Adam Ujma
Zespół redakcyjny
Anna Wrona – opracowanie
Jarosław Guzal – redaktor naczelny
Agnieszka Korzeniewska – sekretarz redakcji
Korekta
Monika Mucha
Projekt okładki
Łukasz Gawroński
© Copyright by GRUPA MEDIUM 2013
Wszelkie prawa zastrzeżone. Żadna część tej pracy nie może być powielana
czy rozpowszechniana w jakiejkolwiek formie, w jakikolwiek sposób elektroniczny
bądź mechaniczny, włącznie z fotokopiowaniem, nagrywaniem na taśmy
lub przy użyciu innych systemów bez pisemnej zgody wydawcy.
ISSN 2300-3944
Wydawca i rozpowszechnianie
Grupa MEDIUM
ul. Karczewska 18, 04-112 Warszawa
tel.: 22 512 60 60
Redakcja techniczna
Grupa Medium
Skład i łamanie
Grupa MEDIUM
Druk
Zakłady Graficzne „Taurus”
Warszawa 2013
Publikacja wydana pod patronatem miesięcznika
Spis treści
O Autorze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
Przedmowa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
Wprowadzenie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
1.Analiza wymagań prawnych w zakresie ochrony cieplno­‑wilgotnościowej budynków
oraz przegród zewnętrznych i ich złączy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.1. Dyrektywy Unii Europejskiej . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.2. Polskie normy i rozporządzenia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.2.1. Ochrona cieplna . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.2.2. Ochrona wilgotnościowa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10
10
11
11
17
2. Parametry powietrza zewnętrznego i wewnętrznego . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
3.Projektowanie cieplne zewnętrznych przegród budowlanych . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.1. Procedury obliczeniowe według normy PN-EN ISO 6946:2008 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Przykład obliczeniowy 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Przykład obliczeniowy 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Przykład obliczeniowy 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Przykład obliczeniowy 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Przykład obliczeniowy 5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Przykład obliczeniowy 6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Przykład obliczeniowy 7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Przykład obliczeniowy 8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Przykład obliczeniowy 9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Przykład obliczeniowy 10 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Przykład obliczeniowy 11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Przykład obliczeniowy 12 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Przykład obliczeniowy 13 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.2. Straty ciepła przez grunt według normy PN-EN ISO 13370:2008 . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Przykład obliczeniowy 14 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
21
22
27
29
30
32
35
37
39
41
43
45
47
50
54
57
60
4. Projektowanie złączy przegród zewnętrznych . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.1. Definicje i przykłady mostków cieplnych . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.2. Konsekwencje występowania mostków cieplnych . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.3. Obliczanie parametrów mostków cieplnych . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.4. Charakterystyka wilgotnościowa mostków cieplnych . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.5. Zasady opracowywania kart katalogowych mostków cieplnych . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Przykład obliczeniowy 15 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Przykład obliczeniowy 16 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Przykład obliczeniowy 17 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
64
64
66
68
75
77
79
81
85
Projektowanie przegród zewnętrznych...
4.6. Mostki cieplne a obligatoryjne wymagania prawne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Przykład obliczeniowy 18 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Przykład obliczeniowy 19 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Przykład obliczeniowy 20 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
89
92
94
96
5. Wybrane ściany zewnętrzne w świetle wymagań WT 2013 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
Załącznik 1 – Katalog mostków cieplnych . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
Załącznik 2 – Parametry cieplno-wilgotnościowe wybranych materiałów budowlanych . . . . . . . . . . 126
Literatura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132
Udostępniamy Państwu fragment publikacji Krzysztofa Pawłowskiego PROJEKTOWANIE PRZEGRÓD ZEWNĘTRZNYCH W ŚWIETLE NOWYCH WARUNKÓW TECHNICZNYCH DOTYCZĄCYCH
BUDYNKÓW.
Autor analizuje w niej nowe wymogi w zakresie ochrony cieplno-wilgotnościowej oraz omawia
zasady projektowania cieplnego zewnętrznych przegród budowlanych oraz ich złączy, a także
przedstawia przykłady rozwiązań ścian zewnętrznych i przeprowadza ich analizę w świetle
nowych wymagań.
Chcesz się dowiedzieć, jak projektować budynki
od 2014 r.? Książka w pełnej wersji
dostępna w Księgarni Technicznej. Zamów!
o Autorze
Krzysztof Pawłowski – dr inż., wykładowca i pracownik naukowy na Wydziale Budownictwa,
Architektury i Inżynierii Środowiska Uniwersytetu Technologiczno-Przyrodniczego w Bydgoszczy.
Interesuje się zagadnieniami dotyczącymi kształtowania zewnętrznych przegród budowlanych
i ich złączy. Jest autorem i współautorem ponad 30 artykułów z zakresu budownictwa ogólnego,
fizyki budowli i materiałów budowlanych. Posiada uprawnienia do wykonywania świadectw
charakterystyki energetycznej budynków i lokali. Ponadto jest autorem i współautorem ekspertyz
budowlanych i opinii technicznych dotyczących ochrony cieplno-wilgotnościowej budynków. Prowadzi wykłady i ćwiczenia z przedmiotów: fizyka budowli, podstawy budownictwa, eksploatacja
obiektów budowlanych, geometria wykreślna, a także przedmiotów obejmujących zagadnienia
charakterystyki energetycznej budynków i lokali w ramach studiów podyplomowych i kursów.
Jest promotorem kilkudziesięciu prac dyplomowych inżynierskich i magisterskich.
Chcesz się dowiedzieć, jak projektować budynki
od 2014 r.? Książka w pełnej wersji
dostępna w Księgarni Technicznej. Zamów!
PRZEDMOWA
13 sierpnia 2013 r. opublikowano w Dzienniku Ustaw Rozporządzenie Ministra Transportu, Budownictwa i Gospodarki Morskiej z dnia 5 lipca 2013 r. zmieniające rozporządzenie w sprawie
warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie1) [1]. W tym
akcie prawnym określono m.in. niższe wartości maksymalne współczynnika przenikania ciepła UC [W/(m2·K)] dotyczące przegród zewnętrznych budynków oraz niższe wartości graniczne
wskaźnika rocznego zapotrzebowania na nieodnawialną energię pierwotną EP [kWh/(m2·rok)].
W związku z wprowadzeniem nowych, zaostrzonych wymagań izolacyjności cieplnej niezwykle ważne staje się w procesie projektowym poprawne dokonywanie szczegółowych obliczeń
i analiz, które powinny być podstawą wyboru rozwiązań konstrukcyjnych oraz izolacyjnych.
Pojawia się także potrzeba opracowania poradnika projektowego, ułatwiającego zrozumienie
podstawowych zjawisk i wspomagającego projektowanie według nowych wytycznych.
Głównym celem niniejszej publikacji jest przybliżenie najważniejszych zagadnień fizyki cieplnej budowli oraz wymogów w zakresie ochrony cieplnej budynków. W opracowaniu podjęto próbę
usystematyzowania wybranych obowiązujących przepisów prawnych i metod obliczeniowych.
Zamieszczono przykłady obliczeniowe obejmujące projektowanie termiczne przegród zewnętrznych (ścian zewnętrznych, stropodachu, podłogi na gruncie), określanie parametrów złączy budowlanych (mostków cieplnych) za pomocą programów komputerowych, sposoby uwzględniania
mostków cieplnych w stratach ciepła przez przegrody zewnętrzne oraz sprawdzenia możliwości
kondensacji wilgoci i ryzyka rozwoju pleśni na wewnętrznej powierzchni przegrody. Omówiono
również zasady opracowania kart katalogowych mostków cieplnych za pomocą programu komputerowego. W załączniku 12) zestawiono 8 przykładowych kart katalogowych opracowanych
w ramach prowadzonych badań i obliczeń.
Warto zaznaczyć, że przykłady prezentowane w poradniku nie wyczerpują wszystkich rozwiązań konstrukcyjno-materiałowych przegród zewnętrznych i ich złączy. Przedstawione procedury
pozwalają jednakże na przeprowadzenie obliczeń innych konstrukcji przegród, z uwzględnieniem
zastosowania materiałów budowlanych o korzystniejszych niż przyjęte w obliczeniach wartościach parametrów fizycznych deklarowanych przez producentów poszczególnych wyrobów.
Publikacja skierowana jest do projektantów i wykonawców budynków, a także do studentów kierunków technicznych, takich jak architektura i urbanistyka, budownictwo czy inżynieria
środowiska.
)
)
Rozporządzenie będzie dalej określane skrótem: WT 2013.
Zob. Załącznik 1 – Katalog mostków cieplnych, s. 108–125.
Wprowadzenie
Projektowanie przegród zewnętrznych w aspekcie cieplno-wilgotnościowym wymaga znajomości
zagadnień z zakresu fizyki budowli, budownictwa ogólnego oraz materiałoznawstwa. Dotyczy to
w szczególności:
» zasad przepływu ciepła przez przegrody i ich złącza w polu jednowymiarowym, dwuwymiarowym oraz trójwymiarowym,
» określania parametrów technicznych stosowanych materiałów budowlanych (m.in. wartości
współczynnika przewodzenia ciepła λ [W/(m·K)], współczynnika oporu dyfuzyjnego μ [-] na podstawie norm przedmiotowych oraz udokumentowanych danych producentów),
» określania parametrów powietrza wewnętrznego i zewnętrznego,
» zasad konstruowania przegród zewnętrznych i ich złączy zgodnie z wymaganiami konstrukcyjnymi, przeciwpożarowymi i akustycznymi.
Dzięki wiedzy na temat procesów zachodzących w materiałach lub ich komponentach można
obniżać zapotrzebowanie budynków na energię, a także dobierać wyroby budowlane pod kątem
ich oddziaływania na zdrowie i samopoczucie człowieka.
W procesie projektowania obiektów budowlanych niezbędna jest ponadto znajomość przepisów prawnych w zakresie ochrony cieplno-wilgotnościowej budynków, przegród zewnętrznych i ich złączy. Podstawowym zagadnieniem jest tutaj odpowiedni dobór grubości i miejsca
zastosowania izolacji cieplnej. Istotny wpływ ma także wartość współczynnika przewodzenia
ciepła λ [W/(m·K)] materiału izolacyjnego. W odniesieniu do jednego rodzaju izolacji może się
ona wahać w znacznym przedziale w zależności od produktu, co wynika z szybkiego rozwoju
rynku materiałów termoizolacyjnych oraz coraz bardziej zaawansowanych technologii produkcyjnych. Na RYS. 1–2 zilustrowano wpływ wartości współczynnika przewodzenia ciepła λ [W/(m·K)]
na wartość współczynnika przenikania ciepła przegrody budowlanej U [W/(m2·K)] na podstawie
wyników uzyskanych w odniesieniu do dwóch przykładowych rozwiązań konstrukcyjnych ściany
zewnętrznej. W obliczeniach różnicowano grubość warstwy izolacji cieplnej i wartość współczynnika przewodzenia ciepła materiału izolacyjnego λ [W/(m·K)]. Dodatkowo zamieszczono poziomy
wymagań co do izolacyjności cieplnej UC (max) [W/(m2·K)] według WT 2013 [1], z uwzględnieniem
daty ich obowiązywania.
Podczas projektowania przegród zewnętrznych należy także pamiętać o uwzględnieniu
dodatkowych strat ciepła spowodowanych występowaniem mostków cieplnych. Te tzw. słabe
miejsca powstają wskutek zmian geometrii przegrody, wad projektowych lub niestarannego
wykonania. Pomijanie ich wpływu w obliczeniach jest jednym z głównych błędów. Szczególne
znaczenie ma zwłaszcza poprawne zaprojektowanie złączy przegród zewnętrznych w zakresie
zminimalizowania strat ciepła oraz wyeliminowania ryzyka kondensacji pary wodnej i ryzyka
Projektowanie przegród zewnętrznych...
1
UC(max) = 0,30 do 31.12.2013 r.
Wymagania wg WT 2013
UC(max) = 0,25 od 1.01.2014 r.
0,25
UC(max) = 0,23 od 1.01.2017 r.
UC(max) = 0,20 od 1.01.2021 r.
0,20
λ=
λ=
0,15
λ=
λ=
0,0
40
0,0
35
0,0
3
0
0,0
25
λ = 0,020
0,10
0,05
0,10
0,12
0,15
0,20
0,25
0,30
Grubość warstwy izolacji cieplnej d [m]
2
UC(max) = 0,30 do 31.12.2013 r.
0,30
Współczynnik przenikania ciepła U [W/(m2·K)]
Współczynnik przenikania ciepła U [W/(m2·K)]
0,30
Wymagania wg WT 2013
UC(max) = 0,25 od 1.01.2014 r.
0,25
UC(max) = 0,23 od 1.01.2017 r.
0,20
λ=
λ=
0,15
λ=
λ=
0,10
0,05
UC(max) = 0,20 od 1.01.2021 r.
λ=
0,10
0,12
0,15
0,
0,0
04
0
35
0,0
30
0,0
25
0,02
0
0,20
0,25
0,30
Grubość warstwy izolacji cieplnej d [m]
Wpływ wartości współczynnika przewodzenia ciepła materiału izolacyjnego λ [W/(m·K)] na wartość współczynnika
przenikania ciepła U [W/(m2·K)] w odniesieniu do ściany dwuwarstwowej (1) i trójwarstwowej (2); rys.: archiwum autora
RYS. 1–2.
rozwoju pleśni na wewnętrznej powierzchni przegrody. Odpowiednia, szczegółowa analiza
pozwala uniknąć błędów wykonawczych i realizacyjnych, a dokładne obliczenia parametrów
mostków cieplnych są niezbędne m.in. do poprawnego wykonywania charakterystyk energetycznych budynków i lokali.
Wprowadzenie
Niestety, w wielu przypadkach dokładna analiza stanu cieplnego budynku nie jest możliwa,
ponieważ brakuje szczegółowych kart katalogowych wielu często stosowanych rozwiązań materiałowych. Zasadne jest więc opracowanie wytycznych projektowych w zakresie kształtowania
parametrów cieplno-wilgotnościowych złączy budowlanych. Przy czym projektowanie tych fragmentów z wykorzystaniem programów komputerowych wymaga znajomości zasad modelowania,
przyjmowania warunków brzegowych oraz określania parametrów cieplno-wilgotnościowych
materiałów budowlanych.
Warto zaznaczyć, że prezentowane w niniejszym poradniku zasady projektowania przegród
zewnętrznych w zakresie kryterium cieplnego nie są wystarczające. Ważne jest również sprawdzenie kryterium wilgotnościowego (możliwości kondensacji wilgoci i ryzyka rozwoju pleśni na wewnętrznej powierzchni przegrody, w szczególności w miejscu mostka cieplnego oraz możliwości
występowania kondensacji międzywarstwowej pary wodnej).
Chcesz się dowiedzieć, jak projektować budynki
od 2014 r.? Książka w pełnej wersji
dostępna w Księgarni Technicznej. Zamów!
10
1. Analiza wymagań prawnych w zakresie
ochrony cieplno­‑wilgotnościowej
budynków oraz przegród zewnętrznych
i ich złączy
Z powodu rosnących kosztów energii oraz wpływu spalania surowców energetycznych na środowisko zwraca się szczególną uwagę na problem racjonalnego zużycia energii wykorzystywanej w trakcie eksploatacji budynków. Zużycie energii na cele mieszkalne wynosi w Europie
ok. 26% całkowitej ilości wyprodukowanej energii. W Polsce wartość ta jest większa i wynosi
ok. 32%.
Od kilkunastu lat przepisy prawne związane z procesami projektowania, wznoszenia i eksploatacji budynków wymuszają stosowanie takich rozwiązań technologicznych i organizacyjnych,
dzięki którym nowo wznoszone budynki zużywają w trakcie eksploatacji coraz mniej energii
na ogrzewanie, wentylację i przygotowanie ciepłej wody użytkowej. Podstawą prawną zmian
wprowadzanych w Polsce są postanowienia dyrektyw Unii Europejskiej.
1.1. Dyrektywy Unii Europejskiej
W krajach Unii Europejskiej zmiany wymagań dotyczących ochrony cieplnej budynków wprowadzane są pod wpływem postanowień dwóch dyrektyw unijnych:
» CPD – Dyrektywy Rady 89/106/EWG z dnia 21 grudnia 1988 r. w sprawie zbliżenia przepisów ustawowych, wykonawczych i administracyjnych Państw Członkowskich odnoszących się
do wyrobów budowlanych [2],
» EPBD – Dyrektywy Parlamentu Europejskiego i Rady 2002/91/WE z dnia 16 grudnia 2002 r.
w sprawie charakterystyki energetycznej budynków [3].
Dyrektywa CPD [2] jest podstawowym dokumentem dotyczącym wyrobów budowlanych
i budownictwa. Zawiera ocenę przydatności wyrobów budowlanych do stosowania, czyli spełnienia ich funkcji w prawidłowo zaprojektowanych i wykonanych budynkach. Do wymagań
podstawowych zaliczono: nośność i stateczność, bezpieczeństwo pożarowe, higienę i zdrowie, bezpieczeństwo użytkowania, ochronę przed hałasem, oszczędność energii oraz ochronę
cieplną.
Dyrektywa EPBD [3] zobowiązuje natomiast wszystkie kraje członkowskie do poprawy
jakości energetycznej budynków, stosowania systemów opartych na niekonwencjonalnych
źródłach energii, przeprowadzania kontroli energetycznej instalacji grzewczo-klimatyzacyjnych
Analiza wymagań prawnych w zakresie ochrony cieplno­‑wilgotnościowej budynków...
i ­egzekwowania obowiązku posiadania przez budynki świadectw energetycznych. Brak takiego
certyfikatu uniemożliwia sprzedaż lub wynajem budynków już istniejących oraz oddanie nowego
budynku do użytkowania.
W kolejnych zmianach, wprowadzonych Dyrektywą Parlamentu Europejskiego i Rady
2010/31/EU z dnia 19 maja 2010 r. w sprawie charakterystyki energetycznej budynków [4]
(nowelizacją dyrektywy 2002/91/WE [3]), podwyższono wymagania w zakresie ochrony
cieplnej. W dokumencie tym pojawia się pojęcie budynku o zerowym zużyciu energii korzystającego ze źródeł odnawialnych, wytwarzanych na miejscu lub w jego otoczeniu.
Od 31 grudnia 2020 r. wszystkie nowo projektowane budynki oraz te poddawane termomodernizacji mają być projektowane w standardzie budynków „o niemal zerowym zużyciu
energii”. W odniesieniu do obiektów użyteczności publicznej postanowienia te wejdą w życie
już 31 grudnia 2018 r.
1.2. polskiE normY i rozporządzenia
W Polsce podstawowe wymagania dotyczące budynków zawarto w ustawie Prawo budowlane [5].
Zgodnie z art. 5.1.: „Obiekt budowlany wraz ze związanymi z nim urządzeniami budowlanymi
należy, biorąc pod uwagę przewidywany okres użytkowania, projektować i budować w sposób
określony w przepisach, w tym techniczno-budowlanych, oraz zgodnie z zasadami wiedzy technicznej, zapewniając:
1) spełnienie wymagań podstawowych dotyczących:
a) bezpieczeństwa konstrukcji,
b)bezpieczeństwa pożarowego,
c) bezpieczeństwa użytkowania,
d)odpowiednich warunków higienicznych i zdrowotnych oraz ochrony środowiska,
e) ochrony przed hałasem i drganiami,
f) odpowiedniej charakterystyki energetycznej budynku oraz racjonalnego użytkowania
energii (…)”.
1.2.1. OCHRONA CIEPLNA
Warunki ochrony cieplnej obowiązujące do końca 2008 r. były dalekie od optimum ekonomicznego, czyli od maksymalnych korzyści z przeprowadzonych inwestycji i oszczędności kosztów
zużycia energii. Prowadzono więc prace nad przepisami dotyczącymi standardu energetycznego
budynków i metodologii obliczania charakterystyki energetycznej oraz nad zmianą rozporządzenia w sprawie warunków technicznych. Działania te zakończyły się podpisaniem przez Ministra
Infrastruktury w dniu 6 listopada 2008 r. rozporządzenia zmieniającego rozporządzenie w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie [6], oraz
ostatecznie – opublikowaniem WT 2013 [1].
W WT 2013 [1] przewidziano dwie metody pozwalające spełnić w nowo projektowanych
i przebudowywanych budynkach wymaganie dotyczące utrzymania na racjonalnie niskim
poziomie ilości energii cieplnej potrzebnej do użytkowania budynku zgodnie z jego przeznaczeniem:
11
Projektowanie przegród zewnętrznych...
»
12
pierwsza polega na takim zaprojektowaniu przegród w budynku, by wartości współczynnika
przenikania ciepła U [W/(m2·K)] przegród zewnętrznych, okien i drzwi oraz technika instalacyjna
odpowiadały wymaganiom izolacyjności cieplnej;
» druga to zaprojektowanie budynku pod kątem zapotrzebowania na nieodnawialną energię
pierwotną na jednostkę powierzchni pomieszczeń o regulowanej temperaturze powietrza w budynku, lokalu mieszkalnym lub części budynku stanowiącej samodzielną całość techniczno­‑użytkową – EP [kWh/(m2·rok)].
Należy podkreślić, że wymagane jest jednoczesne spełnienie obu wymagań – w zakresie
współczynnika przenikania ciepła U [W/(m2·K)] w odniesieniu do pojedynczych przegród budynku
oraz wskaźnika zapotrzebowania na nieodnawialną energię pierwotną EP [kWh/(m2·rok)] całego
budynku.
W WT 2013 [1] wprowadzono inne wartości maksymalne współczynnika przenikania
ciepła UC (max) oraz zaostrzono wymagania cząstkowe dotyczące izolacyjności cieplnej ścian zewnętrznych, dachów, podłóg oraz okien i drzwi. Ponadto w nowych wymaganiach przestał mieć
znaczenie typ przegrody (wielo- czy jednowarstwowa) oraz przeznaczenie obiektu (mieszkalny,
użyteczności publicznej, magazynowy, gospodarczy itp.).
W tabeli 1 zestawiono wartości maksymalne współczynnika przenikania ciepła ścian, podłóg
na gruncie, stropów, dachów i stropodachów zgodnie z załącznikiem do WT 2013 [1], a w tabeli 2
– wartości okien, drzwi balkonowych i zewnętrznych.
Dopuszcza się większe wartości współczynnika U niż UC(max) oraz U(max) określone
w tabelach 1–2 w odniesieniu do budynków produkcyjnych, magazynowych i gospodarczych,
jeśli jest to uzasadnione rachunkiem efektywności ekonomicznej inwestycji, obejmującym koszt
budowy i eksploatacji budynku. Ponadto w budynkach mieszkalnych, zamieszkania zbiorowego,
użyteczności publicznej, produkcyjnych, magazynowych i gospodarczych podłoga na gruncie
w pomieszczeniu ogrzewanym powinna mieć izolację cieplną obwodową z materiału izolacyjnego
w postaci warstwy o oporze cieplnym co najmniej 2,0 (m2·K)/W, obliczonym zgodnie z normami
PN-EN ISO 6946:2008 [7] oraz PN-EN ISO 13370:2008 [8]. Określono także wymagania co
do izolacji cieplnej przewodów rozdzielczych instalacji c.o. i c.w.u. oraz dodatkowe wymagania
dotyczące okien (pkt 2 załącznika do WT 2013 [1]).
Maksymalne wartości wskaźnika EP [kWh/(m2·rok)], określającego roczne obliczeniowe zapotrzebowanie na nieodnawialną energię pierwotną do ogrzewania, wentylacji, chłodzenia, przygotowania ciepłej wody użytkowej oraz oświetlenia wbudowanego, oblicza się według wzoru:
EP = EPH + W + ΔEPC + ΔEPL [kWh/(m2·rok)]
gdzie:
EPH + W – maksymalna wartość wskaźnika EP na potrzeby ogrzewania, wentylacji oraz przygotowania ciepłej wody użytkowej, określana zgodnie z tabelą 3 [kWh/(m2·rok)],
ΔEPC – cząstkowa maksymalna wartość wskaźnika EP na potrzeby chłodzenia, określana
zgodnie z tabelą 4 [kWh/(m2·rok)],
ΔEPL – cząstkowa maksymalna wartość wskaźnika EP na potrzeby oświetlenia, określana
zgodnie z tabelą 4 [kWh/(m2·rok)].
W przypadku budynków o różnych funkcjach użytkowych maksymalne wartości wskaźnika EP
określającego roczne obliczeniowe zapotrzebowanie budynku na nieodnawialną energię ­pierwotną
Analiza wymagań prawnych w zakresie ochrony cieplno­‑wilgotnościowej budynków...
Rodzaj przegrody
i temperatura w pomieszczeniu
Ściany
zewnętrzne
Ściany
wewnętrzne
Ściany przyległe
do szczelin
dylatacyjnych
o szer.
0,25
0,23
0,20
8°C ≤ ti < 16°C
0,45
0,45
0,45
ti < 8°C
0,90
0,90
0,90
Δti ≥ 8°C oraz oddzielające
pomieszczenia ogrzewane
od klatek schodowych
i korytarzy
1,00
1,00
1,00
Δti < 8°C
Stropy nad ogrzewanymi kondygnacjami podziemnymi i stropy
międzykondygnacyjne
bez wymagań bez wymagań
bez wymagań
oddzielające
pomieszczenie ogrzewane
od nieogrzewanego
0,30
0,30
0,30
5 cm, trwale zamkniętych
i wypełnionych izolacją
cieplną na głębokości co
najmniej 20 cm
1,00
1,00
1,00
powyżej 5 cm, niezależnie
od przyjętego sposobu
zamknięcia i zaizolowania
szczeliny
0,70
0,70
0,70
bez
wymagań
bez
wymagań
bez
wymagań
ti ≥ 16°C
0,20
0,18
0,15
8°C ≤ ti < 16°C
0,30
0,30
0,30
ti < 8°C
0,70
0,70
0,70
ti ≥ 16°C
0,30
0,30
0,30
Podłogi na gruncie 8°C ≤ ti < 16°C
Stropy nad pomieszczeniami
nieogrzewanymi
i zamkniętymi
przestrzeniami
podłogowymi
od
od
od
1.01.2014 r. 1.01.2017 r. 1.01.2021 r.*)
ti ≥ 16°C
Ściany nieogrzewanych kondygnacji
podziemnych
Dachy, stropodachy i stropy pod
nieogrzewanymi
poddaszami lub
nad przejazdami
Współczynnik przenikania ciepła UC (max)
[W/(m2·K)]
1,20
1,20
1,20
ti < 8°C
1,50
1,50
1,50
ti ≥ 16°C
0,25
0,25
0,25
8°C ≤ ti < 16°C
0,30
0,30
0,30
ti < 8°C
1,00
1,00
1,00
Δti ≥ 8°C
1,00
1,00
1,00
Δti < 8°C
bez
wymagań
bez
wymagań
bez
wymagań
0,25
0,25
0,25
oddzielające
pomieszczenie ogrzewane
od nieogrzewanego
Wartości współczynnika przenikania ciepła UC (max) w odniesieniu do ścian, podłóg na gruncie, stropów, dachów
i stropodachów według WT 2013 [1]
Tabela 1.
ti – temperatura obliczeniowa ogrzewanego pomieszczenia
*) Od 1.01.2019 r. w przypadku budynków zajmowanych przez władze publiczne oraz będących ich własnością
13
Projektowanie przegród zewnętrznych...
Współczynnik przenikania ciepła U(max)
[W/(m2·K)]
Rodzaj przegrody
i temperatura w pomieszczeniu
od
od
od
1.01.2014 r. 1.01.2017 r. 1.01.2021 r.*)
Okna
(z wyjątkiem okien ti ≥ 16°C
połaciowych),
drzwi balkonowe
i powierzchnie
ti < 16°C
przezroczyste
nieotwieralne
Okna połaciowe
14
Okna w ścianach
wewnętrznych
1,3
1,1
0,9
1,8
1,6
1,4
ti ≥ 16°C
1,5
1,3
1,1
ti < 16°C
1,8
1,6
1,4
Δti ≥ 8°C
1,5
1,3
1,1
Δti < 8°C
bez
wymagań
bez
wymagań
bez
wymagań
1,5
1,3
1,1
1,7
1,5
1,3
bez
wymagań
bez
wymagań
bez
wymagań
oddzielające
pomieszczenie ogrzewane
od nieogrzewanego
Drzwi w przegrodach zewnętrznych lub
w przegrodach między pomieszczeniami
ogrzewanymi i nieogrzewanymi
Okna i drzwi zewnętrzne w przegrodach
zewnętrznych pomieszczeń nieogrzewanych
Wartości współczynnika przenikania ciepła U(max) w odniesieniu do okien, drzwi balkonowych i zewnętrznych
według WT 2013 [1]
Tabela 2.
ti – temperatura obliczeniowa ogrzewanego pomieszczenia
*) Od 1.01.2019 r. w przypadku budynków zajmowanych przez władze publiczne oraz będących ich własnością
Maksymalne wartości wskaźnika EPH + W
[kWh/(m2·rok)]
Rodzaj budynku
Budynek
mieszkalny
od
1.01.2014 r.
od
1.01.2017 r.
od
1.01.2021 r.*)
jednorodzinny
120
95
70
wielorodzinny
105
85
65
95
85
75
390
290
190
65
60
45
110
90
70
Budynek zamieszkania zbiorowego
Budynek
użyteczności
publicznej
opieki zdrowotnej
pozostałe
Budynek gospodarczy,
magazynowy i produkcyjny
Tabela 3.
Maksymalne wartości wskaźnika EPH + W według WT 2013 [1]
*) Od 1.01.2019 r. w przypadku budynków zajmowanych przez władze publiczne oraz będących ich własnością
Analiza wymagań prawnych w zakresie ochrony cieplno­‑wilgotnościowej budynków...
Wartości wskaźników ΔEPC i ΔEPL [kWh/(m2·rok)]
Rodzaj budynku*
Budynek
mieszkalny
)
jednorodzinny
wielorodzinny
Budynek zamieszkania zbiorowego
Budynek
użyteczności
publicznej
opieki zdrowotnej
pozostałe
Budynek gospodarczy,
magazynowy i produkcyjny
Tabela 4.
od
1.01.2014 r.
od
1.01.2017 r.
od
1.01.2021 r.**)
ΔEPC = 10·Af,C/Af
ΔEPL = 0
ΔEPC = 10·Af,C/Af
ΔEPL = 0
ΔEPC = 5·Af,C/Af
ΔEPL = 0
ΔEPC = 25·Af,C/Af
ΔEPC = 25·Af,C/Af
ΔEPC = 25·Af,C/Af
dla t0 < 2500
ΔEPL = 50
dla t0 < 2500
ΔEPL = 50
dla t0 < 2500
ΔEPL = 25
dla t0 ≥ 2500
ΔEPL = 100
dla t0 ≥ 2500
ΔEPL = 100
dla t0 ≥ 2500
ΔEPL = 50
Wartości wskaźników ΔEPC i ΔEPL według WT 2013 [1]
15
Af – powierzchnia użytkowa ogrzewana budynku [m2]
Af,C – powierzchnia użytkowa chłodzona budynku [m2]
t0 – czas działania oświetlenia wbudowanego
*) Jeżeli budynek ma instalację chłodzenia, w przeciwnym razie ΔEPC = 0; jeżeli w budynku należy uwzględnić oświetlenie
wbudowane, w przeciwnym razie ΔEPL = 0
**) Od 1.01.2019 r. w przypadku budynków zajmowanych przez władze publiczne oraz będących ich własnością
do ogrzewania, wentylacji, chłodzenia, przygotowania ciepłej wody użytkowej i oświetlenia wbudowanego w ciągu roku należy wyznaczać według wzoru:
EPm= ∑i (EPi·Af,i)/∑i Af,i [kWh/(m2·rok)]
gdzie:
EPi – maksymalna wartość wskaźnika EP określającego roczne obliczeniowe zapotrzebowanie na nieodnawialną energię pierwotną do ogrzewania, wentylacji, przygotowania ciepłej
wody użytkowej, chłodzenia oraz oświetlenia wbudowanego w odniesieniu do części budynku
o jednolitej funkcji użytkowej o powierzchni Af,i [kWh/(m2·rok)], obliczona zgodnie ze wzorem
EP = EPH + W + ΔEPC + ΔEPL [kWh/(m2·rok)], przy uwzględnieniu cząstkowych wskaźników
wartości EP,
Af,i – powierzchnia użytkowa ogrzewana (chłodzona) części budynku o jednolitej funkcji
użytkowej [m2].
Na rys. 3 przedstawiono zmiany wymagań w zakresie ochrony cieplnej budynków oraz
przegród budowlanych. W tabeli 5 zestawiono natomiast maksymalne wartości współczynnika
przenikania ciepła Umax (dawniej kmax) od 1957 r.
Rodzaj
przegrody
Wartość maksymalna współczynnika przenikania ciepła w latach
1957
1964
1974
1982
1991
2009
2014–2021
Ściany
zewnętrzne
1,16
1,16
1,16
0,75
0,55
0,30
0,25–0,20
Dachy,
stropodachy
0,87
0,87
0,70
0,45
0,30
0,25
0,20–0,15
Tabela 5.
Zmiany maksymalnych wartości współczynnika przenikania ciepła w odniesieniu do budynków mieszkalnych
Projektowanie przegród zewnętrznych...
1992–1997
1997–1998
16
1998–2008
PN-91/B-02020 [9]
Obliczanie wartości współczynnika przenikania ciepła k
pojedynczych przegród budowlanych i porównanie z wartościami
maksymalnymi kmax
Zmiana
PN-91/B-02020 [9]
Obliczanie współczynnika przenikania ciepła k pojedynczych
przegród budowlanych i porównanie z wartościami
maksymalnymi kmax; zaostrzenie wartości maksymalnych
do 0,30 W/(m2·K) w odniesieniu do budynków mieszkalnych
oraz 0,45 W/(m2·K) w odniesieniu do budynków użyteczności
publicznej
Rozporządzenie MSWiA z dnia
30 września 1997 r. [10]
Rozporządzenie MI
z dnia 12 kwietnia 2002 r. [11]
Metoda obliczania współczynnika przenikania U [W/(m2·K)]
PN-99/B-02025
z 1998, 1999, 2001 [15]
Metoda obliczania wskaźnika E [kWh/(m3·a)]
Określenie wartości maksymalnych współczynnika przenikania
ciepła U, np. ścian zewnętrznych Umax = 0,30 W/(m2·K)
Określenie wartości maksymalnych wskaźnika EP [kWh/(m2·rok]
w zależności od A/V
PN-EN ISO 6946:2008 [7]
Metoda obliczania współczynnika przenikania ciepła
U [W/(m2·K)]
Rozporządzenie MI z dnia
6 listopada 2008 r. w sprawie
metodologii [16]
Metoda obliczania wskaźnika EP [kWh/(m2·rok)]
PN-EN ISO 13790:2008 [17]
Metoda obliczania wskaźnika EP [kWh/(m2·rok)]
PN-EN 15217:2008 [18]
Charakterystyka energetyczna budynków
Dyrektywa PE i RE 2010/31/UE
w sprawie charakterystyki
energetycznej budynków [4]
Budynki prawie zeroenergetyczne
Rozporządzenie MTBiGM
z 5 lipca 2013 r.
(WT 2013) [1]
Rys. 3.
Określenie maksymalnych wartości wskaźnika E [kWh/(m3·a)]
w zależności od A/V
PN-EN ISO 6946
z 1998, 1999, 2004 [12–14]
Rozporządzenie MI
z dnia 6 listopada
2008 r. w sprawie warunków
technicznych [6]
2008–2013
Określenie maksymalnych wartości współczynnika przenikania
ciepła U, np. ścian warstwowych Umax = 0,30 W/(m2·K)
Zmiany wartości maksymalnych współczynnika przenikania
ciepła U [W/(m2·K)] przegród zewnętrznych
Zmiany wartości maksymalnych wskaźnika EP [kWh/(m2·rok)]
w odniesieniu do różnych budynków
Rys historyczny wymagań w zakresie ochrony cieplnej budynków; rys.: archiwum autora
Zmiany wprowadzone w rozporządzeniu WT 2013 [1] będą skutkować zwiększeniem grubości
powszechnie stosowanych izolacji cieplnych (styropianu i wełny mineralnej) oraz częstszym wykorzystaniem nowych materiałów, m.in. płyt z poliizocyjanuratu (PIR-u) czy płyt rezolowych3).
)
Szczegółowe obliczenia i analizy dotyczące spełnienia wymagań przedstawiono w rozdziałach 3.1 oraz 5.
Analiza wymagań prawnych w zakresie ochrony cieplno­‑wilgotnościowej budynków...
1.2.2. OCHRONA WILGOTNOŚCIOWA
Sprawdzenie warunku ochrony wilgotnościowej – ryzyka występowania kondensacji na wewnętrznej powierzchni przegrody oraz kondensacji międzywarstwowej – wynika z §321.1. Rozporządzenia Ministra Infrastruktury z dnia 6 listopada 2008 r. zmieniającego rozporządzenie
w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie [6],
oraz z zapisów WT 2013 [1]:
„Na wewnętrznej powierzchni nieprzezroczystej przegrody zewnętrznej nie może występować
kondensacja pary wodnej umożliwiająca rozwój grzybów pleśniowych.
2. We wnętrzu przegrody, o której mowa w ust. 1, nie może występować narastające w kolejnych latach zawilgocenie spowodowane kondensacją pary wodnej.
3. Warunki określone w ust. 1 i 2 uważa się za spełnione, jeśli przegrody odpowiadają wymaganiom określonym w pkt 2.2. załącznika nr 2 do rozporządzenia” [6].
Warunki spełnienia wymagań dotyczących powierzchniowej kondensacji pary wodnej przedstawiono w załączniku do WT 2013 [1]:
„2.2.1. W celu zachowania warunku, o którym mowa w §321 ust. 1. rozporządzenia,
w odniesieniu do przegród zewnętrznych budynków mieszkalnych, zamieszkania zbiorowego,
użyteczności publicznej i produkcyjnych, magazynowych i gospodarczych rozwiązania przegród
zewnętrznych i ich węzłów konstrukcyjnych powinny charakteryzować się współczynnikiem temperaturowym fRsi o wartości nie mniejszej niż wymagana wartość krytyczna, obliczona zgodnie
z polską normą dotyczącą obliczania temperatury powierzchni wewnętrznej koniecznej do uniknięcia krytycznej wilgotności powierzchni i kondensacji międzywarstwowej.
2.2.2. Wymaganą wartość krytyczną współczynnika temperaturowego fRsi w pomieszczeniach
ogrzewanych do temperatury co najmniej 20°C w budynkach mieszkalnych, zamieszkania zbiorowego i użyteczności publicznej należy określać według rozdziału 5 polskiej normy, o której mowa
w pkt 2.2.1., przy założeniu, że średnia miesięczna wartość wilgotności względnej powietrza
wewnętrznego jest równa j = 50%, przy czym dopuszcza się przyjmowanie wymaganej wartości
tego współczynnika równej 0,72.
2.2.3. Wartość współczynnika temperaturowego charakteryzującego zastosowane rozwiązanie konstrukcyjno-materiałowe należy obliczać:
1) dla przegrody – według polskiej normy (PN-EN ISO 13788:2003 [19]);
2) dla mostków cieplnych przy zastosowaniu przestrzennego modelu przegrody – według
polskiej normy dotyczącej obliczania strumieni cieplnych i temperatury powierzchni (PN-EN ISO
10211:2008 [20]).
2.2.4. Sprawdzenie warunku, o którym mowa w §321 ust. 1 i 2 rozporządzenia, należy
przeprowadzić według rozdziału 5 i 6 polskiej normy (PN-EN ISO 13788:2003 [19]).
2.2.5. Dopuszcza się kondensację pary wodnej, o której mowa w §321 ust. 2 rozporządzenia,
wewnątrz przegrody w okresie zimowym, o ile struktura przegrody umożliwi wyparowanie kondensatu w okresie letnim i nie nastąpi przy tym degradacja materiałów budowlanych przegrody
na skutek tej kondensacji” [1].
Chcesz się dowiedzieć, jak projektować budynki od 2014 r.?
Książka w pełnej wersji dostępna w Księgarni Technicznej. Zamów!
17