Jaka jest wymagana grubość bali ???

W latach 1980 – 1982 Narodowe Biuro ds. Standardów (National Bureau of Standards) (w skrócie NBS) na zlecenie Departamentu Mieszkalnictwa i Rozwoju Miast (Department of Housing and Urban Development – HUD) oraz Departamentu Energii (Department of Energy – DOE) przeprowadziło badania dotyczące izolacyjności cieplnej ścian z litych bali drewnianych.

Na terenie NBS, 20 mil na północ od Waszyngtonu, D.C., postawiono dwa identyczne budynki o wymiarach 20 x 20 stóp o różnej konstrukcji ścian zewnętrznych. Podczas badania, w budynkach utrzymywano temperaturę wewnętrzną na tym samym poziomie i zmierzono zużycie energii.

NBS porównało zużycie energii w budynkach – jeden z litych bali drewnianych grubości 7 cali (ok. 18 cm) o nominalnej wartości R-10, drugi w szkielecie drewnianym wypełnionym izolacją z włókna szklanego grub. 3 1/2 cala (ok. 9 cm) i nominalnej wartości R-12.

Badanie NBS wykazało również, że:

• W okresie letniego chłodzenia budynek z bali zużył 24% mniej energii na schładzanie.
• W okresie wiosennego ogrzewania budynek z bali faktycznie zużył 46% mniej energii cieplnej.
• Podczas 14-tygodniowego okresu ogrzewania zimowego budynek z bali i budynek szkieletowy zużyły taką samą ilość energii cieplnej.

NBS zakończył testu stwierdzeniem, że pojemność cieplna ścian z litych bali drewnianych gwarantuje duże  oszczędności energii w budownictwie mieszkaniowym.

Temat ten jest zupełnie obcy w naszym kraju.

Izolacyjność cieplną ścian zewnętrznych oblicza się na podstawie współczynnika przewodzenia ciepła ʎ (lambda) dla danego materiału. W naszym kraju współczynnik lambda dla drewna, w poprzek włókien,wynosi 0,16 W/mK.

Dla polskich wymagań przy tych samych grubościach bali 204 i 182 mm współczynniki U wynosiłyby adekwatnie – 0,69 i 0,76 W/m²K. To pogorszenie obliczeniowej izolacyjności cieplnej o ok. 22%.

Jakiej grubości bale w naszym kraju spełniają wymagania izolacyjności cieplnej ???

Aktualne przepisy w zakresie izolacyjności cieplnej dla ścian zewnętrznych wymagają współczynnika U ≤ 0,23 W/m²K.

Uwzględniając krajową wartość współczynnika lambda dla drewna w poprzek włókien – ʎ = 0,16 W/mK, grubość bala prostokątnego na ściany zewnętrzne powinna wynosić minimum 68 cm, co dla bali okrągłych daje średnicę minimum 76 cm.

Od 01 stycznia 2021 r. wymagania w zakresie współczynnika U dla ścian zewnętrznych będą wynosić ≤ 0,20 W/m²K. Po tym okresie ściany z bali prostokątnych z drewna litego lub klejonego, bez dodatkowej izolacji cieplnej będą musiały posiadać grubość powyżej 78 cm, co dla bali okrągłych daje średnicę 88 cm.

Jak z powyższe wynika, powszechnie obowiązujące przepisy w zakresie izolacyjności cieplnej ścian i metody obliczania współczynnika przenikania ciepła U dla ścian zewnętrznych, eliminują ściany z litych bali drewnianych, bez dodatkowej warstwy ocieplenia, z budownictwa mieszkaniowego.

Jest to o tyle ważne, gdyż aktualne przepisy wymagają by budynek spełniał przynajmniej minimalne wymagania tak w zakresie wskaźnika EP jak i izolacyjności cieplnej przegród.

Wskaźnik EP wyraża wielkość rocznego zapotrzebowania na nieodnawialną energię pierwotną niezbędną do zaspokajania potrzeb związanych z użytkowaniem budynku, odniesioną do 1 m2 powierzchni użytkowej, podaną w kWh/(m²rok).

Tymczasem według „Alaska Log Building Construction Guide” wydane przez Alaska Housing Finance Corporation bale o średnicy powyżej 13 cali (ok. 33 cm) nie wymagają dodatkowej warstwy ocieplenia.

Również podczas pobytu na Syberii można stwierdzić, że tam domy stawiane są z bali o średnicy grubości 24 – 30 cm.

     

Może zatem warto wrócić do wymagań minimalnych stawiany budynkom sprzed 31 grudnia 2013 r. ???

Według obowiązujących do 31 grudnia 2013 r. warunków technicznych, budynek powinien spełniać wymóg wskaźnika EP, gdy przegrody zewnętrzne budynku zostały odpowiednio docieplone, tj. – spełniały wymóg wysokości współczynnika U lub gdy zaprojektowano ogrzewanie budynku paliwem o małej zawartości energii pierwotnej, czyli wykorzystując źródła odnawialne.

Przy braku, wymaganej izolacyjności cieplnej ścian zewnętrznych, dla osiągnięcia wymaganej wartości współczynnika EP, wartość tę można było nadrobić dobrą izolacyjnością podsadzki, okien oraz dachu, a także zastosowaniem niekonwencjonalnych systemów grzewczych – kolektorów słonecznych, ogniw fotoelektrycznych czy pomp ciepła.

Jak widać w nowych warunkach technicznych zamieniono „lub” na „i”, co oznacza, że budynek musi spełniać wymagania tak w zakresie wartości wskaźnika EP oraz w zakresie izolacyjności cieplnej wszystkich przegród zewnętrznych budynku.

Obliczana tradycyjnie izolacyjność cieplna ścian z bali, bez uwzględnienia pojemności cieplnej drewna, ma wpływ (obniża) na wartość współczynnika EP (KWh/m²rok) określającego roczne obliczeniowe zapotrzebowanie na nieodnawialną energię pierwotną do ogrzewania, wentylacji, chłodzenia oraz przygotowania ciepłej wody użytkowej, co w zasadzie eliminuje domy z litych bali drewnianych bez dodatkowej warstwy ocieplenia, z budownictwa mieszkaniowego.

Jak zatem budować domy z litych bali drewnianych bez dodatkowej warstwy izolacji cieplnej ???

W wielu krajach, np. w Finlandii, opracowano specjalne warunki techniczne dla domów z bali, określając wymagania izolacyjności dla poszczególnych elementów budynku, tak by ściana z bali była ścianą z bali, a nie pokryta dodatkową warstwą izolacji cieplnej i płytą gipsowo-kartonową.

• ściana zewnętrzna – 0,17 W/m²K
• ściana z bali, min. 180 mm – 0,40 W/m²K
• dach, stropodach – 0,09 W/m²K
• podłoga nad przestrzenią wentylowaną – 0,17 W/m²K
• podłoga na gruncie – 0,16 W/m²K
• okna, drzwi zewnętrzne – 1,0 W/m²K
• okna dachowe – 1,0 W/m²K

Wartość odniesienia dla szybkości przecieku powietrza q₅₀ wynosi 2,0 m³/h m². Wzorce termiczne rozwiązania projektowego są obliczane na podstawie wartości współczynnika U konstrukcji i wykorzystując jako liczbę przecieków powietrza q₅₀ = 4,0 m³/h m².

Podsumowanie

Biorąc pod uwagą, aktualne, krajowe wymagania w zakresie izolacyjności cieplnej przegród, według których ściana z bali prostokątnych powinna posiadać grubość min. 680 mm , a z bali okrągłych 760 mm, konieczne jest opracowanie, wzorem innych krajów,  wymagań projektowych dla domów z bali, tak by domy z bali były domami z bali bez dodatkowych izolacji cieplnych na ścianach.

Wojciech Nitka, wrzesień 2017 r.