Gradbena fizika za sanacijo objektov

Sestavni deli zgradbe morajo biti, za pravilno izvedbo, usklajeni en z drugim. Stare zgradbe so slabo izolirane in zrakotesno zaprte. V vlažnih in mrzlih prostorih, z enojno zasteklitvijo, lahko vidimo, kako zrak kondenzira. Je pa zato v prostoru, zaradi slabo tesnjenih oken, vedno zadostna količina svežega zraka. Individualno nameščene peči dajejo podporo tej izmenjavi zraka in skozi dimnik odvajajo izrabljeni zrak iz prostora. Toplotni mostovi pri slabi toplotni izolaciji sploh ne pridejo v poštev. Stavba ima, zaradi nizkega standarda veliko porabo energije, nizko toplotno ugodje, vse skupaj pa predstavlja problem, ki je povezan z osnovami gradbene fizike in previsoke vlažnosti zraka, v zaprtih prostorih. Zaradi vsega tega, pa v takšnih prostorih ne bo prišlo do rasti plesni.

Danes je gradnja objektov veliko bolj kvalitetna. Ključni poudarek se daje na toplotno izolacijo. V takšnih zgradbah pa je veliko učinkovitejša izraba toplotne energije. Centralno ogrevanje v vseh prostorih pa skrbi za prijetnejše bivalno počutje. Vendar je potrebno že pred pričetkom gradnje uskladiti vse komponente, eno z drugo. Pri obnavljanju obstoječega objekta je potrebno pozornost nameniti kasnejšim posledicam, na primer, če bomo zamenjali samo okna, sicer ne bo v prostoru več tako mrzlo in tudi pihalo bo manj, istočasno pa ostane odvod prostorske vlage in to brez kondenzata na šipah, saj ni več izmenjave zraka skozi okenske reže. Vlaga se poslej izkazuje na hladnih in toplotno neizoliranih zunanjih zidovih. Tudi, če je zunanji zid toplotno izoliran, moramo istočasno odpraviti tudi toplotne mostove. V kolikor tega ne storimo, se bo tam, kjer so zelo nizke površinske temperature ustvarjal kondenz v obliki kapljic, ki ga bo potrebno odstraniti. Vlažne gradbene komponente so zelo dobro gojišče in hrana za plesen.

Poznavanje in upoštevanje gradbenih fizikikalnih zahtev pri sanaciji objekta, so velikokrat odločilnega pomena za dolgoročen uspeh izvedenih ukrepov.

Toplotna zaščita

Toplotne izgube nastanejo zaradi:

• Toplotne prevodnosti skozi gradbene elemente ogrevanih prostorov, pred hladnimi, neogrevanimi prostori ali zunanjimi prostori, ki se ločijo.
• Toplotne izgube pri prezračevanju, zaradi nujno potrebnega prezračevanja in zaradi nepotrebne izmenjave zraka (netesnih gradbenih elementov in nepotrebnega prezračevanja).

Toplotne izgube zaradi toplotne prevodnosti:

Izgube, zaradi toplotne prevodnosti imenujemo transmisijske toplotne izgube.

Odločilne za obseg transmisijskih toplotnih izgub so veliki in termično kvalitetno izdelani zunanji gradbeni elementi:

• Zunanji zid,
• Površina strehe,
• Okna,
• Talna plošča, pri nepodkletenih zgradbah,
• Gradbeni deli proti zemlji.

V notranjosti, med toplim in hladnim prostorom, lahko prav tako nastajajo toplotne izgube:

• Vrhnja stropna plošča,
• Stena na hišnem stopnišču,
• Kletna plošča.

Transmisijske toplotne izgube QT se lahko izračunajo s pomočjo naslednje formule: QT [kWh/a] = U-vrednost [W/m2K] • površina gradbenega dela [m2] • klimatski faktor [kKh/a]7 Enota  [kWh/a] opisuje količino energije  [kWh] v času ogrevalne sezone  [a]. Ta količina energije se lahko označi z drugo enoto, kot liter kurilnega olja ali m3 plina za izgorevanje.

• Koeficient prenosa toplote (U-vrednost)
• U-vrednost (prej znana kot k-vrednost), enota W/m²K. To kaže, kako velik je toplotni tok (v Vatih) skozi en kvadratni meter gradbenega dela, če znaša temperaturna razlika med notranjim in zunanjim prostorom 1 Kelvin. Manjša kot je U vrednost, nižje so toplotne izgube gradbene komponente.
• U-vrednost je odvisna od specifične toplotne prevodnosti Lambda (simbol: l, enota: W/mK) in debeline plasti (m) posamezne gradbene komponente (izolacijske plasti). In poleg tega, prenosa toplotne upornosti (R), odvisno z upoštevanjem notranjih in zunanjih površin gradbenih komponent.
• Tako imenovani klimatski faktor obstoječih stavb je, glede na razmerje med vsoto iz specifičnih transmisijskih toplotnih izgub HT in specifičnih zračnih toplotnih izgub HV, in znaša, za uporabno površino zgradbe AN med 66 in 82.
• Faktor 66 se izračuna:
• 185 ogrevalnih dni • 24 ur = 4.440 h • temperaturna razlika (19 - 3,3 ^oC = 15,7 K) • 9,95 (faktor za nočno znižanje) = 66.222 Kh/a ali približno 66 kKh/a.
• Določanje U-vrednosti se ugotavlja tako, da debelino posameznega materiala (v m), katere toplotna prevodnost je (lambda) (preglednica št. 1). Tako dobimo R-vrednost. Obstajajo tudi pavšalne vrednosti za komponento, za prenos toplote v zaprtih prostorih ali na prostem. * Posamezne R-vrednosti se seštejejo. Če obrnemo vsoto R-vrednosti, dobimo U-vrednost.
• Preglednica št. 1: Določanje U-vrednosti za obstoječ zunanji zid

Prizidek, zunanji zid	l	R	U-vrednost
Rsi*		0,130
0,020 m omet, oplesk	0,870	0,023
0,240 m lahki beton HBL 0,9 kg/m3	0,440	0,545
0,030 m omet, oplesk	0,870	0,034
Rse*		0,040
Vmesni seštevek		0,773
U-vrednost gradbenega dela [W/m2K]		1/R	1,29
*Rsi = vrednost za notranjo toplotno prehodnost   Rse = vrednost za zunanjo toplotno prehodnost.   Naštete vrednosti za različne vrste gradbenih materialov so   povzete po DIN EN ISO 6946.

• U-vrednosti in debeline toplotne izolacije
• Pred sanacijo objekta je potrebno ugotoviti za kolikšno debelino je nujno potrebno povečati dodatno toplotno izolacijo, posameznih gradbenih elementov, da bo primerno današnjim zahtevam. Strokovnjak pri tem ugotavlja potrebno debelino izolacijskega materiala na milimeter natančno. Glede na to, da lahko nabavimo izolacijski material  po relativno ugodnih cenah in v številnih dimenzijah, je odločitev vsekakor olajšana.
• Pri naknadnem nanosu izolacije se ne smemo orientirati na minimalne standardne zahteve, temveč po gradbeno tehničnih možnostih za popolno izrabo. Cene  so, v primerjavi z raznimi sanacijskimi ukrepi, relativno nizke in z veliko energijsko varčnostjo, zaradi toplotne izolacije zunanjih zidov, so prihranki zelo veliki in se povrnejo že v nekaj letih oziroma zelo hitro.

Določanje debeline toplotne izolacije

Na splošno lahko obstoječe zunanje zidove ali strešne površine, z notranje strani obdelamo z ometom oziroma izolacijski učinek ostane neupoštevan. Potrebna dodatna debelina toplotne izolacije se lahko ugotovi zelo hitro, vsekakor je lahko tudi samo približno določena, kar lahko na hitro ugotovimo z naslednjo formulo:

                   4                                                                           4

U = -----------------------       ali obratno   d_{Toplotna izolacija}  [v cm] = ----

       d_{Toplotna izolacija [v cm]}                                                                                             U

Formula velja za izolacijski material, toplotne prevodnosti l 0,04 W / mK. Če je toplotna prevodnost izolacije z druge skupine, kot so l 0,03 W / mK, potem v formuli številko 4 nadomestimo s  številko "3"

Na primer: Zunanji zid debeline 36,5 cm iz opeke in obojestransko ometan, lahko izvedemo z zunanjo izolacijo iz celuloze, nato prekrijemo s ploščami iz vlaknastega cementa, l  = 0,04. Prizadevamo si za dosego U-vrednosti okoli 0,25 W/m²K, kar pomeni za nizko energijski standard.

Potrebna debelina izolacije znaša:

                                           4

d_{Toplotna izolacija}   [v cm]   =   --------     =   16 cm

                                         0,25

V kolikor so upoštevani le podatki v skladu s § 9 EnEV potrebni za U-vrednost 0,35 W / mK, zadostuje izolacija iz naslednje formule:

                                             4

d_{Toplotna izolacija} [v cm]    =    --------     =   računsko 11,4 cm, se izbere debelina izolacije 12 cm

                                          0,35

S pomočjo formule lahko vidimo, da s podvojeno toplotno izolacijo, prepolovimo U-vrednost (s tem tudi transmisijske toplotne izgube).

• Toplotno izolacijski materiali
• Toplotne izgube lahko najbolj učinkovito zmanjšamo z vgradnjo toplotno izolacijskih materialov. Na trgu gradbenih materialov, je na razpolago široka paleta različnih vrst izolacijskih materialov. Razlikujejo se po učinkovitosti izolacije in so velikokrat specialno izdelani, za različne načine vgradnje.          
• V preglednici št. 2 so prikazani podatki o tehnični in ekološki primernosti izolacijskih materialov, odvisno od gradbene situacije.
• Preglednica št. 2: Tehnična in ekološka primernost izolacijskih materialov

	Drevo/ovčja volna, lan, konoplja	Plošče iz kalcijevega silikata	Plošče iz lesnih vlaken	kokosovo vlakno mat	Plošče iz korka	Mineralno vlakno	Perlit	Polistirol poliuretan	Penasto steklo	Celuloza
Toplotna prevodnost	+	-	+	(+)	+	+	(+)	-	-	+
Nagnjena streha	(+)	+	(+)	(+)	+	+	+	-	+	(+)
Ravna -nagnjena streha, prezračevana od  zadaj > 5o	(+)	+	(+)	(+)	+	+	+	-	+	(+)
Zunanji zid WDVS	-	+	(+)	-	+	+	-	+/-	-	-
Zunanji zid dvovrstni	-	-	-	-	(+)	+	+	+/-	-	-
Peritmeter, izolacija (na zemlji)	-	-	-	-	-	-	-	+/-	+	-
Lahke predelne stene	+	-	+	+	(+)	+	-	-	-	+
Lesena kritina, bruna	+	-	+	+	(+)	-	+	-	-	+
Izolacija pod estrihom	-	(+)	+	+	-	(+)	+	(+)	(+)	-
Notranja izolacija	(+)	+	(+)	(+)	(+)	(+)	(+)	(+)	(+)	(+)
Stanovanjske predelne stene	(+)	(+)	+	-	-	+	-	-	-	+
+   Tehnično ustrezno in okoljsko priporočljivo (+) Odvisno od modela, na primer, da obstajajo tehnične omejitve in so ekološko priporočljive   -   Tehnično neprimerno +/- Tehnično primerno, toda iz ekološke ali druge osnove ni smiselno

• Najpogosteje uporabljeni izolacijski materiali okoli 60 % tržnega deleža, so izdelani iz mineralne volne, sledijo materiali iz izolacijske pene (polistiren, poliuretan, s približno 35 % deležem).       
• Efektivnost izolacijskih materialov je podana s toplotno prevodnostjo, l - vrednost (W/mK). Ta vrednost je toplotna moč v (W), ki je v stanju dinamičnega ravnovesja po 1m² površine in se prenaša z 1 m debeline plasti, pri temperaturni razliki 1 Kelvin. Manjša kot je vrednost l, toliko učinkovitejša je toplotna izolacija. Toplotna učinkovitost izolacijskega materiala običajno znaša med 0,025 in 0,040 W/mK. Vrednosti l se lahko povzamejo po preglednici št. 3 (23).
• Preglednica št. 3: Vrednost l za izolacijske materiale

Proizvod	R[W/mK]	Območje uporabe	Ovrednotenje
Bombaž, v kolutu, raztresen	0,040	Streha: Vmesna varčna izolacija Stena: Izolacija pri večslojni steni med leseno konstrukcijo  Strop: Filc kot zvočna izolacija in koprena kot votlinska izolacija, v razsutem stanju in vpihana v votline (streha, stena).	toplotna in dobra zvočna izolacija, sredi poletja dobra toplotna zaščita, dobra uravnava  vlage
Ekspandirani perlit, raztresen a)  toplotna        izolacija b) zvočna        izolacija	a)  0,045 -      0,050 - b)  0,060 -      0,073	Streha, strop,stene: Zapolnjene votline, izravnava z zasutjem na tleh s specialno oblogo	Srednje dobre toplotno izolacijske lastnosti, dobra toplotna zaščita v poletju, dobra zvočna izolacija, paziti na odpornost proti usedanju
Lan in konoplja, v kolutih in ploščah	0,040      0,045	Streha: Toplotna izolacija med strešnimi šperovci Stene: Izolacija nameščena v večslojne stene in med leseno konstrukcijo Strop: Klobučevina kot izolacijski material in koprena za zatesnitev votlin	Dobre toplotno izolacijske lastnosti, dobra zvočna izolacija, toplotna zaščita proti vročini v poletju, odpornost proti vlagi
Izolacijske plošče iz lesnih vlaken a) porozne b) Bitumen     Parafin     Latex	0,040 -     0,060	Streha: strešna izolacija pritrjena z žeblji             (dolgotrajno) Strop:  Obloga s ploščami Stene: Oblaganje s ploščami večslojne stene, na             zunanji strani obloga z veznimi ploščami,              pritrjevanje z žeblji b)  Pod streho in za fasado pritrjevanje s                  plastičnimi vložki in vijaki	Srednje dobre toplotne izolacijske sposobnosti, dobra zaščita pri poletnem pregrevanju, dobra zvočna zaščita in odpornost proti vlagi
Lesna volna- lahke gradbene plošče	0,093	Stene, stropovi: večinoma samo v povezavi kot podlaga za omete pri stropovih in kot akustične plošče pod stropovi	zelo majhne toplotne izolacijske lastnosti, zelo dobra toplotna zaščita proti pregrevanju v poletnem obdobju, dobra odpornost proti vlagi in dobra zvočna zaščita, plošče za omet

• V devetdesetih letih prejšnjega stoletja so trendi pokazali, da je tudi pri razvoju oblikovanja grajenega okolja pomemben trajnostni pristop, ob poudarjeni skrbi za okolje in človeka. Področje toplotnoizolacijskih materialov je, z vidika vključevanja tako imenovanih ekoloških materialov v zgradbo, še posebej zanimivo, saj se na tržišču pojavlja vse več novih alternativnih izolacijskih materialov, da se lahko zadosti težnjam po okolju prijazni gradnji.