DLACZEGO BETONOWE ELEMENTY DOMU MAJĄ DUŻY WPŁYW NA JEGO ENERGOOSZCZĘDNOŚĆ?
8 lutego 2021

Domy murowane mają dużą bezwładność termiczną, co oznacza, że nawet podczas ostrej zimy po wyłączeniu ogrzewania – na przykład z powodu przerwy w dopływie prądu – jeszcze dość długo jest w nich ciepło. Takiej cechy nie mają domy, wykonane w technologii lekkiego szkieletu drewnianego, zwanej kanadyjską, które bez ogrzewania stygną tym szybciej, im niższa temperatura jest na zewnątrz.

Mimo to są zwolennicy takich domów, którzy co prawda zdają sobie sprawę z tego, że zimą bez ogrzewania domy „kanadyjskie” szybko się wychładzają, ale uważają za ważniejsze to, że w krótszym czasie można je ogrzać. Energia cieplna jest bowiem w takich domach potrzebna przede wszystkim do podniesienia temperatury powietrza w pomieszczeniach i nie trzeba jej za każdym razem zużywać dodatkowo na ogrzanie budowlanych elementów domu.

To oczywiście zaleta, ale tak naprawdę pożytek z tego mamy jedynie wtedy, gdy są to na przykład domy letniskowe, sporadycznie wykorzystywane też zimą. W masywnych domach całorocznych brak tej termicznej cechy budynków „lekkich” nie ma praktycznego znaczenia – wraz z nadejściem chłodnej pory roku ich ściany, stropy i schody nagrzewają się za pomocą instalacji grzewczej przeważnie tylko raz.

Dlatego w takich krajach jak Polska, w których okres zimowy – mimo postępujących zmian klimatycznych – wciąż jest wyraźnie odczuwalny w warunkach pogodowych, korzystniej jest, jeśli domy mają dużą bezwładność cieplną. Podczas wahań temperatury za oknem ma ona bowiem stabilizujący wpływ na pracę instalacji grzewczej, co oczywiście pozytywnie odbija się na wysokości rachunków za ogrzewanie domu.

Jeszcze większy – choć nie zawsze uświadamiany – jest pożytek z tego, że w ciągu dnia budynek o dużej bezwładności cieplnej pozyskuje zimą przez okna ogromne ilości energii słonecznej. Ponieważ w zimowej porze roku słońce porusza się nisko po niebie, więc jego promienie sięgają daleko w głąb domu, silnie nagrzewając jego wnętrze. Dotyczy to zwłaszcza budynków, w których od strony wschodniej, południowej i zachodniej są w ścianach wielkoformatowe przeszklenia, które coraz częściej stosowane są w architekturze domów jednorodzinnych.

Jeśli ciepło ze słońca zostanie zmagazynowane w konstrukcyjnych i wykończeniowych elementach domu, to może być go na tyle dużo, że nawet podczas sporych mrozów stają się one źródłem ciepła i potrafią na wiele godzin wyręczyć działanie instalacji grzewczej. Tak jest jednak tylko wtedy, gdy jest to budynek zbudowany z materiałów o dużej pojemności cieplnej (Fot. 1). Takie domy, będące darmowymi akumulatorami ciepła, potocznie nazywane są murowanymi, choć – jak się łatwo przekonać – w większości z nich więcej jest elementów betonowych niż murowych.

Fot. 1 – Dom z betonowymi ścianami i stropami jest bardzo dobrym akumulatorem ciepła, pochodzącego zarówno z instalacji grzewczej, jak i promieniowania słonecznego

POJEMNOŚĆ CIEPLNA RÓŻNYCH MATERIAŁÓW BUDOWLANYCH

To, ile elementy budowlane domu są w stanie zmagazynować w sobie ciepła, gdy w pomieszczeniach jest gorąco, by później – gdy temperatura powietrza się obniży – oddać go do nich z powrotem, zależy od pojemności cieplnej materiałów, z których zostały wykonane.

Powszechnie uważa się, że pojemność ta związana jest z masą (gęstością) materiału. Jest to prawda, ale tylko częściowa, ponieważ pojemność cieplna materiału zależy także od tego, jakie jest jego ciepło właściwe. Objętościowa pojemność cieplna jakiegoś materiału jest bowiem iloczynem jego masy g [w kg/m³] i ciepła właściwego c [w kJ/(kgK), czyli w kilodżulach na kilogram pomnożony przez Kelwin]. Im jest ona większa, tym więcej są w stanie zakumulować ciepła wykonane z tego materiału ściany, stropy czy schody domu.

Porównajmy zatem, jaka jest objętościowa pojemność cieplna materiałów, z których najczęściej buduje się w Polsce domy. Jej wartość określimy dla elementu o grubości 0,25 m (25 cm), przyjmując do obliczeń ich masy (gęstości) i ciepło właściwe za normą cieplną PN-EN ISO 6946.

Ściana, strop lub schody z betonu żwirowego o masie g = 2400 kg/m³ i cieple właściwym c = 0,84 kJ/(kgK) ma objętościową pojemność cieplną opc równą 0,25 x 2400 x 0,84 = 504 kJ/(m²K).

Ściana z pustaków z ceramiki poryzowanej o g = 800 i c = 0,88 ma opc = 0,25 x 800 x 0,88 = 176 kJ/(m²K).

Ściana z bloków silikatowych drążonych o g = 1500 i c = 0,88 ma opc = 0,25 x 1500 x 0,88 = 330 kJ/(m²K).

Ściana z bloczków betonu komórkowego 600 o g = 600 i c = 0,84 ma opc = 0,25 x 600 x 0,84 = 126 kJ/(m²K).

Ściana z prostokątnych bali sosnowych o g = 550 i c = 2,51 ma opc = 0,25 x 550 x 2,51 = 345 kJ/(m²K).

Jak z tego zestawienia widać elementy żelbetowe i betonowe, w porównaniu z innymi materiałami, używanymi do budowy domu, mają największe zdolności do akumulowania ciepła – zarówno tego, które zostało wytworzone przez instalację grzewczą, jak i dostarczonego przez słońce. Przykładowo żelbetowe schody i stropy monolityczne (Fot. 2) są w stanie zakumulować 4 razy więcej energii cieplnej niż mur ściany dwuwarstwowej (o takiej samej jak one objętości), wykonany z bloczków betonu komórkowego i prawie 3 razy więcej, gdy są to pustaki ceramiki poryzowanej.

Fot. 2 – Wykonane z betonu stropy monolityczne, schody na piętro i słupy konstrukcyjne są w stanie zakumulować więcej ciepła niż ściany domu

ELEMENY Z BETONU W ENERGOOSZCZĘDNYM DOMU

W murowanych domach jednorodzinnych jest bardzo dużo betonu – w większości z nich jest go nawet dużo więcej niż murów. Wykonane są z niego nie tylko fundamenty czy żelbetowe stropy i schody, ale także składające się z belek i słupów szkielety konstrukcyjne (Fot. 3), zwiększające nośność i sztywność całego budynku, a także jego odporność na nierównomierne osiadanie gruntu.

Fot. 3 – Żelbetowy szkielet konstrukcyjny nie tylko usztywnia dom i czyni go odporniejszym na nierównomierne odkształcenia gruntu, ale też zwiększa jego pojemność cieplną

Pod względem objętościowym betonu jest także dużo w domach drewnianych, zarówno w tych, wykonanych w technologii lekkiego szkieletu drewnianego, jak i z pełnych bali. Domy te są bowiem również posadowione na wyprowadzonych ponad teren działki betonowych fundamentach, a czasem także na wykonanych z betonu piwnicach (Fot. 4).

Fot. 4 – Nawet w domach z drewnianych bali fundamenty lub piwnice wykonane są z akumulującego ciepło betonu

Dla parametrów energetycznych budynku duża ilość elementów betonowych jest sytuacją bardzo korzystną. Nagrzane elementy z betonu, zarówno te konstrukcyjne, jak i na przykład stosunkowo grube podkłady pod posadzki, ułożone na przewodach ogrzewania podłogowego (Fot. 5), bardzo powoli oddają ciepło do wnętrza domu. Zdecydowanie opóźnia to wyziębianie znajdujących się w nim pomieszczeń – później też włącza się instalacja grzewcza, by utrzymać w domu oczekiwaną przez mieszkańców temperaturę.

Fot. 5 – Wylewki betonowe, zwłaszcza te grubsze, układane na ogrzewaniu podłogowym, także mają wpływ na zwiększenie bezwładności cieplnej domu

Duża akumulacyjność elementów z betonu jest korzystna także podczas upalnego lata. Wprawdzie o tej porze roku słońce „wędruje” wysoko po niebie, więc nagrzewa wnętrza w dużo mniejszym stopniu niż zimą. Jednak zdarzają się takie dni, kiedy wysoka temperatura we wnętrzu domu może być uciążliwa dla mieszkańców. Dobrze jest więc, jeśli wtedy wykonane z betonu elementu zakumulują część ciepła z wnętrza domu, by uczynić w nim klimat bardziej przyjazny dla mieszkańców. Ważne też, że pobraną energię cieplną nagrzane elementy betonowe oddadzą do otoczenia chłodną nocą, podczas której temperatura nawet w sierpniu bywa niższa od dziennej o kilkanaście stopni.

Na popularność betonu, jako materiału do budowy domów, ma oczywiście wpływ nie tylko jego duża akumulacyjność cieplna, dzięki której mniejsze są koszty zarówno ogrzewania ich zimą, ale i chłodzenia – podczas letnich upałów. Równie ważne – a może nawet ważniejsze – są duża nośność, sztywność i trwałość wykonanych z betonu elementów konstrukcyjnych i wykończeniowych domu, a także jego niepalność, odporność na zawilgocenie i brak emisji szkodliwych dla zdrowia związków chemicznych.

BETON Z PEWNEGO CEMENTU

Nie ma raczej badań, które oceniałyby, czy beton przygotowany z mieszanek cementowo-popiołowych tak samo dobrze akumuluje ciepło jak ten, w którym spoiwem jest pewny cement, wyprodukowany w cementowni. Lepiej jednak tego nie sprawdzać we własnym domu…

Przede wszystkim dlatego, że mieszanki cementowo-popiołowe nie spełniają wymagań normy cementowej. Nie ma zatem gwarancji, że elementy betonowe, wykonane z przygotowanej z nich mieszanki betonowej, będą miały odpowiednią nośność i trwałość. W dodatku w razie jakichkolwiek problemów z takim „niepewnym” betonem, nie da się go zareklamować. Wytwórca uprzedza bowiem kupującego, umieszczając na workach z jego produktem informację, że jest w nich mieszanka cementowo-popiołowa.

Dlatego budując dom warto z bardzo wielu powodów – także energetycznych – zadbać o to, by wszystkie jego betonowe i żelbetowe elementy zostały wykonane wyłącznie z mieszanki przygotowanej z pewnego cementu, pochodzącego z cementowni (zobacz: Dlaczego na budowie domu warto używać tylko prawdziwego cementu?).

Materiał promocyjny Stowarzyszenie Producentów Cementu

www.polskicement.pl        www.pewnycement.pl

 

 

 


Zobacz filmy

DOBRY BETON DO BUDOWY DOMU

Zobacz także
Elementy ze świeżego drewna podczas wysychania pozbywają się znajdującej się w nich wilgoci do otoczenia,...
Fot. Fakro
Każdej zimy tęsknimy za latem i upalnymi dniami, ale kiedy nadchodzą, często mamy ich dosyć. Powodem...
Wśród okien oferowanych przez firmę SOKÓŁKA OKNA I DRZWI, czołowego producenta stolarki drewnianej, są...
Fot. Vaillant
Nie wystarczy zainstalować bezobsługowe urządzenie grzewcze, na przykład pompę ciepła czy kocioł...