Jak powiedzieliśmy - dom to nie bunkier. Dach to nie betonowa czapa. Jest to PRZEGRODA. To pewien ustrój, który pracuje. Ta praca uzależniona jest od warunków otoczenia i polega na przewodzeniu wilgoci i temperatury. Inaczej zimą, inaczej latem. Do tego inaczej za dnia oraz w nocy.
I to są założenia o które trzeba opierać myślenie o konstruowaniu przegrody.
Trzeba pamiętać, że wełna mineralna - choć staramy się to ograniczać - nasiąka. Że z tego może powstać skroplina i wtedy wełna stanie się kawałkiem nieizolującej szmatki. Że pod dachówką mamy czasem wodę lub śnieg a czasem +80 st. Celsjusza. Że żądamy ciepła lub izolacji od tego ciepła (odpowiednio zimą i latem).
Jak to wszystko optymalnie połączyć by działało przez kilkadziesiąt lat?
Otóż jeśli myślimy o dachu stromym (skośnym) z izolacją termiczną to mamy do czynienia z ustrojem, który oprócz tego, że chroni przed opadami atmosferycznymi z zewnątrz, musi też chronić przed utratą ciepła od wewnątrz. Temu służy materiał izolacyjny, najczęściej umieszczona między krokwiami wełna mineralna. Są też izolacje nakrokwiowe, ale o tym innym razem.
Powietrze w budynku jest wilgotne. Pochodzi to z parowania w łazience czy kuchni, z oddychania, z materiałów budowlanych, z wietrzenia domu. To naprawdę duże ilości wody. To powietrze unosząc się do góry dociera w końcu do dachu. Tam wilgoć mogłaby wniknąć w wełnę. Do tego staramy się nie dopuścić gdyż spowodowałoby utratę własności termicznych w tym materiale. Dlatego pierwszą od dołu warstwą jest membrana paroszczelna.
Ta ochrona nie udaje nam się w 100%-tach i część wilgoci wnika w termoizolację. Co wtedy? No właśnie, MUSIMY pomóc jej z wełny odparować. Pomyśleć można: będzie słońce, dach się nagrzeje, wilgoć odparuje. No tak, ale pod dachówkę wiatr wdmuchnął nam krople deszczu. Dlatego wełnę z wierzchu z kolei przykrywamy drugą membraną, by ta woda spod dachówki spłynęła na dół. No ale ta wierzchnia membrana nie pozwoli wyschnąć sparowanej wełnie!
Sytuacja bez wyjścia? NIE! Tu właśnie zaczyna się zabawa z nowoczesnymi materiałami, których musimy umieć używać. Zauważmy na początek, że membrana od spodu wełny i leżąca na niej to dwa zupełnie różne materiały.
Otóż ta membrana na wierzchu musi być takim materiałem, przez który nie przecieknie WODA spod dachówki, ale który jednocześnie wypuści PARĘ z wełny mineralnej. To jest tzw. membrana paroprzepuszczalna. Niektórzy mówią "wiatroizolacja". Takie materiały są w powszechnym użyciu. Jest ich dużo, wytwarzają je różni producenci. Jak więc wybrać tą właściwą?
Wybór membrany
- Czynnikiem głównym jest opór dyfuzyjny. Mówi o tym, jaki opór stawia membrana parze wodnej. Porównuje się go do grubości warstwy powietrza - mówimy, że membrana ma taki opór dla pary wodnej jaki stawia np. 20-to centymetrowa warstwa powietrza. Im ten współczynnik (Sd) mniejszy - tym lepiej, tym łatwiej schnąć będzie nasza wełna. Najlepsze obecnie membrany mają Sd=0,005 (w metrach, czyli jak pół-centymetrowa warstwa powietrza).
I tu uwaga - zdarza się, że ta własność opisywana jest jako ilość pary przechodzącej przez 1m2 membrany w ciągu doby (tzw. paroprzepuszczalność). Nie jest to obiektywny współczynnik. Mierzy się bowiem tą ilość w różnych warunkach - różne różnice wilgotności po obu stronach membrany i różne różnice temperatur. Nie zawsze te parametry są dobrane realnie dla Polskich warunków klimatycznych. Współczynnik Sd jest natomiast wielkością obiektywną i tylko on pozwala na rzetelne porównanie. - Dodatkowo chcielibyśmy, żeby przy montażu nie rozdarła nam się ta membrana. Na budowie - wiadomo - spadnie młotek, ktoś nadepnie... Tu sprawa jest prostsza. Bada się po prostu jaki nacisk (siła) przyłożony na 5 centymetrach rozerwie membranę. Szukajmy min. 300N.
- I jeszcze najważniejsze, ale najtrudniejsze do oceny - równomierność parametrów na całej powierzchni. Chodzi o to, by nie było miejsc, w których np. paroprzepuszczalność jest niższa niż w innych punktach.
To wynika z technologii produkcji tych materiałów. Membrana składa się z min. 3 warstw. 2 włókniny i w środku film spełniający funkcje paroprzepuszczalności i wodoszczelności. Te warstwy można połączyć ze sobą poprzez miejscowe zgrzewanie (co robi większość producentów) lub poprzez połączenie elektrostatyczne, na całej powierzchni. Ta druga technologia jest bezinwazyjna, nie wpływa na własności fizyczne łączonych składników. Zgrzewanie dodatkowo osłabia też membrany mechanicznie.
Teraz niespodzianka - warto wiedzieć którą membranę wybrać, bo cenowo rożnią się głównie w zależności od odporności na rozerwanie. Najważniejsze merytorycznie parametry akurat nie są drogie! Rzecz więc w tym by wybrać model wyprodukowany we właściwej technologii i o odpowiedniej wytrzymałości. To ostatnie zależy od sposobu planowanego montażu, kąta dachu i rodzaju pokrycia. Okazuje się, że często wystarczają membrany co najwyżej średnie cenowo!
Czy wszystko ma wady - rozwiązania optymalne
Dach jest jedyną przegrodą "miękką". Brak tu cegieł czy twardych spoin. Z tego względu wszystkie procesy dotyczące każdej przegrody zachodzą tu wyjątkowo intensywnie.
Co w naszym dachu będzie się działo, na ile sposobów on pracuje?
- CIEPŁO wygenerowane przez promieniowanie słoneczne
- CIEPŁO (lub ZIMNO) pochodzące z kontaktu - przenikanie energii z powietrza, opadów itp.
- WODA (jej postać ciekła i stała) - deszcz, śnieg
- PARA (postać gazowa wody), pochodzi głównie z budynku - oddychanie mieszkańców, gotowanie potraw, kąpiel, wilgoć technologiczna z budynku, wnoszona z zewnątrz
- WIATR powoduje wychładzanie, transportuje parę i kropelki wody czy śniegu wgłąb ustroju.
To wszystko dzieje się w naszym dachu jednocześnie. Przenikanie odbywa się w tym samym czasie i z zewnątrz do wewnątrz i odwrotnie.
Na dodatek kierunki zachodzenia poszczególnych procesów zmieniają się w ciągu roku i w ciągu dnia, czasem nawet bardzo gwałtownie.
Na domiar złego niektórym z tych procesów chcemy pozwolić zachodzić, wręcz je zintensyfikować (np. ucieczkę energii cieplnej latem z nagrzanego wnętrza) a innym nie, i to nawet w najmniejszym stopniu!
Kiedy dach ma być szczelny a kiedy przepuszczalny, w którą stronę i dla którego procesu? Jak to osiągnąć komponując go z termoizolacji, różnych pokryć, membran itd?
Przecież skutki są bardzo poważne - przemarzanie, nadmierne nagrzewanie wnętrza, skraplanie pary w domu lub w dachu prowadzące do zacieków lub uszkodzenia termoizolacji bądź rozwoju grzybów atakujacych drewno więźby i dalej mury (bez przecieku w dachu powstają w domu plamy!), właściwe zaciekanie, kumulacja oblodzenia na dachu niszcząca pokrycia i rynny, zsuwanie się śniegu, powstawanie sopli i wiele innych.
Dlatego dobra budowa dachu wymaga dokładnego zrozumienia jego fizyki.
Uff, i jak to teraz okiełznać?
Do panowania nad tym wszystkim służy system termoregulacji. W każdym domu składa się on z części pasywnej i aktywnej, która musi wykonywać tym większą pracę i gorzej skonstruowana jest ta pierwsza.
Otóż aktywna to co najmniej ogrzewanie. Czasem też klimatyzacja, coraz częściej również rekuperacja.
Część pasywna to termoizolacja dachu (i ścian), membrany paroprzepuszczalne i paroszczelne lub papa, krycie zasadnicze itd.
Praca części aktywnej kosztuje i to słono, ale pozwala względnie szybko reagować zgodnie z potrzebami komfortu mieszkańców. Tendencja w kosztach energii jest jednak niestety mocno zwyżkowa.
Część pasywna to jedynie nakład w trakcie inwestycji. No, chyba że ulegnie zniszczeniu w trakcie eksploatacji, ale to już głównie zależy od nas samych.
Spróbujmy więc zrobić tak, by efekt osiągnąć pasywnie!
Z pomocą przychodzi fakt, że chcąc ciepło zatrzymać w domu lub też je z niego usunąć w istocie zawsze dążymy do tego samego stanu - OPTIMUM TEMPERATUROWO-WILGOTNOŚCIOWEGO!
/wykres/
Dzięki temu możemy tak dobrać materiały, by zapewniały jak największą stabilność energetyczną budynku - tzw. bezwładność cieplną.
Zależy to od grubości, własności, doboru warstw i różnych materiałów izolacyjnych. Podstawową jednak sprawą jest wysoka pojemność cieplna całej przegrody.
A jeśli pojemność cieplna to tylko drewno - jest materiałem o największym cieple włąściwym wśród wszystkich budowlanych. Dokładniej mowa tu o materiałach pochodnych - produkowanych z włókna drzewnego. Popularne wełny mineralne czy styropian nie znajdą tu już zastosowania.
/krótki opis materiałów i link/
Nie dość, że efekt otrzymujemy w sposób pasywny (bez kosztów) to dodatkowo oszczędzamy na kosztach eksploatacji aktywnej części systemu termoregulacji. Bierze się to stąd, że mając bardziej stabilną temperaturę we wnętrzu piec czy klimatyzator pracuje stabilniej - włącza się rzadziej, praca jest bardziej stabilna.
Podobnie jak jadąc samochodem staramy się jak najmniej przyspieszać i zwalniać, tak samo i piec dogrzewając co chwilę szybko spadającą temperaturę zużywa więcej opału niż utrzymując ten sam jej poziom przy pracy bardziej wyrównanej. Osiągnęliśmy to właśnie dzięki zapewnieniu budynkowi DUŻEJ BEZWŁADNOŚCI CIEPLNEJ.
Ponadto przekonasz się, że przy odpowiednio skonstruowanej części pasywnej klimatyzator staje się zbędny całkowicie.