70
Profesjonalista profesjonaliście
Nasza cywilizacja dojrzała już do racjonalnego zużywania energii
przy wzrastających potrzebach komfortu korzystania ze zbudowanych
obiektów. Stan prawny zaostrza wiele wymagań dla budownictwa –
oprócz bezpieczeństwa ważne jest zdrowie, ekologia i oszczędzanie
energii. Podwyższanie wymagań dotyczących izolacyjności przegród
budowlanych wymusza zwiększanie grubości warstwy termoizolacji,
co jednak coraz bardziej zbliża się do bariery realności i opłacalności
takiego rozwiązania. Ograniczeniami mogą być wymiary lub koszty,
które mimo pewnej oszczędności energii nie zwrócą się w przewidy-
wanym czasie użytkowania. Nowe supermateriały do izolacji ciep-
lnej są zazwyczaj bardzo kosztowne i nie wszędzie mogą być użyte.
Pozostaje więc jeszcze wnikliwsze stosowanie zasad fizyki budowli,
aby coraz większe wymagania spełniać poprzez optymalnie dobrane
koszty projektowanego rozwiązania. Jednym z przykładów może być
wykorzystywanie do darmowego ogrzewania budynku energii słonecz-
nej występującej w przyrodzie w nieograniczonej ilości. Można ją jed-
nak skutecznie pozyskiwać tylko przez część doby i w różnym stopniu
w określonej porze roku, wymaga więc magazynowania, co również
kosztuje. Zwrócono zatem uwagę na naturalne właściwości magazy-
nowania ciepła przez materiały budowlane.
Akumulacyjnością cieplną materiałów ściennych nazywa się ich zdol-
ność do pobierania i gromadzenia ciepła, a następnie oddawania go
w sposób powtarzalny. Parametr ten określa się poprzez podanie, ile
jednostek cieplnych (np. kJ, kcal) można zmagazynować, a później
pobrać przy określonej zmianie temperatury dla danych elementów
lub zespołu elementów (ściana, strop lub cały budynek).
Z pojęciem akumulacyjności cieplnej ściśle wiążą się takie właściwo-
ści fizyczne, jak:
• ciepło właściwe materiału c
p
– ilość ciepła potrzebna do zmiany
temperatury jednostkowej masy (lub objętości) ciała o jeden stopień,
podawane w J/(kg·K),
• gęstość materiału
ρ
– podawana w kg/m
3
,
• stateczność cieplna obiektu – to pojęcie umowne – określa czas,
w jakim obiekt jest w stanie utrzymać temperaturę wewnętrzną
w określonym przedziale mimo zmian warunków dostarczania
i utraty ciepła; cecha ta dotyczy nie tylko konstrukcji budynku, lecz
także ciepła dodatkowego, m.in. bytowego (związanego z mieszkań-
cami) bądź pochodzącego od urządzeń wewnętrznych (oświetlenie,
sprzęt AGD).
Akumulowanie ciepła w materiałach budowlanych może się odby-
wać w sposób użyteczny lub nieużyteczny. Zależy to od umiejscowie-
nia materiału w konstrukcji budynku, a dokładnie – od położenia
względem warstwy izolującej cieplnie. Wszystkie materiały znajdujące
się przy niej od strony wnętrza obiektu zatrzymują i oddają ciepło do
wnętrza budynku, natomiast te ułożone na zewnątrz od termoizolacji,
nawet jeżeli w ciągu dnia zmagazynują dużo energii cieplnej, i tak
w nocy oddają ją do otoczenia. Niewielkim wspomaganiem oszczę-
dzania ciepła jest ich tzw. histereza cieplna (tj. opóźnienie w reakcji na
czynnik zewnętrzny), która zmniejsza ekstremalny atak mrozu w naj-
zimniejszej części doby.
x x x
Wartości akumulacyjności cieplnej różnych
materiałów ściennych
Jak wynika z wyżej przedstawionych definicji, akumulacyjność ciep-
lna materiałów budowlanych, zawężona na potrzeby tej publikacji
tylko do materiałów ściennych, ściśle wiąże się z naturalnymi właś-
ciwościami materiału, takimi jak ciepło właściwe czy gęstość. Mimo
to pojawiają się problemy z jednoznacznym wyznaczeniem wartości
tych parametrów – istnieją różne metody badawcze, lecz nie dają one
takich samych wyników. Przyjęto więc pewną standaryzację procedur
określania właściwości cieplnych materiałów budowlanych.
Na potrzeby niniejszego artykułu posłużono się normą międzynaro-
dową PN-EN ISO 10456:2009 (wersja polska) „Materiały i wyroby
budowlane. Właściwości cieplno-wilgotnościowe. Tabelaryczne war-
tości obliczeniowe i procedury określania deklarowanych i obliczenio-
wych wartości cieplnych”.
Z tabeli 1 i 2 wynika, że ciepło właściwe wielu popularnych materia-
łów jest bardzo podobne lub porównywalne. W związku z tym bardzo
duże znaczenie dla akumulacyjności ściany ma gęstość materiału,
która przybiera duże rozpiętości – od 10 do 2400 kg/m
3
.
Akumulacyjność cieplna
materiałów ściennych
mgr inż. Józef Macech
Stowarzyszenie Producentów Silikatów
„Białe murowanie”
fot. Shutterstock
Fot. 1. Akumulacyjność ścian budynku zależy głównie od parametrów fizycznych mate-
riałów zastosowanych do ich wzniesienia
fot. Stowarzyszenie Producentów Silikatów
Fot. 2. Bloczek silikatowy drążony 6 NFD P+W
