W dość powszechnej opinii domy drewniane, w przeciwieństwie do murowanych, nie trzymają ciepła i po wyłączeniu ogrzewania szybko się wychładzają. Jest to jednak prawda tylko w stosunku do domów wykonanych w technologii lekkiego szkieletu drewnianego, popularnie nazywanych „kanadyjczykami”. Te, które są wybudowane z litych drewnianych bali, wcale się tak nie zachowują.
Dla porządku powiedzmy, że wprawdzie szkieletowe domy kanadyjskie (Fot. 1), zwłaszcza te z drewnianą podłogą parteru, nie akumulują ciepła w takim stopniu jak murowane, ale też łatwo i szybko można je ogrzać, co dla wielu osób może być dużą zaletą. Ogrzewa się w nich bowiem przede wszystkim powietrze, a jego temperatura ma największe znaczenie dla komfortu (albo dyskomfortu) cieplnego mieszkańców.
Brak zdolności akumulowania ciepła nie dotyczy jednak domów zbudowanych z litych (Fot. 2), grubych bali drewnianych, które – choć może się to wydać wielu osobom zaskakujące – pod tym względem zachowują się podobnie jak murowane, a czasem nawet lepiej.
Akumulacja ciepła
Można by oczywiście zadać pytanie, dlaczego w Polsce dla większości osób budujących dom, jest takie ważne, by trzymał ciepło? Jest tak dlatego, że w budynkach, które mają dużą pojemność cieplną, można łatwiej i mniejszym kosztem zapewnić komfort termiczny, gdyż akumulują one także ciepło bytowe i słoneczne.
Nowoczesne urządzenia grzewcze potrafią wprawdzie stabilnie ogrzewać dom, gdyż zazwyczaj wyposażone są w regulatory pogodowe, które uruchamiają je lub wyłączają z odpowiednim wyprzedzeniem w stosunku do spadku lub wzrostu temperatury otoczenia. Potrzebują one jednak do tego prądu elektrycznego, zasilającego instalację sterującą, a przecież przerwy w jego dostawach się zdarzają…
Tymczasem zimą dom o dużej pojemności cieplnej, w którym przestało działać ogrzewanie, jest w stanie nawet przez kilka dni utrzymać w pomieszczeniach całkiem znośną temperaturę.
By jednak tak było, dom musi się najpierw nagrzać. Przeciwnicy akumulacyjności cieplnej domów uważają to za marnotrawstwo. Tymczasem sezon grzewczy trwa w Polsce prawie 7 miesięcy, a takie nagrzewanie ścian i stropów odbywa się zazwyczaj jedynie na jego początku. W całkowitym bilansie kosztów ogrzewania domu przez zimne miesiące, te początkowe „straty” nie mają więc większego znaczenia. W dodatku są one pozorne, jeśli uwzględni się oszczędności na ogrzewaniu domu, który ma zdolność akumulowania ciepła.
Nie należy też zapominać, że w dom o dużej pojemności cieplnej wolniej nagrzewa się latem, a to z kolei oznacza mniejsze wydatki na jego chłodzenie.
Pojemność cieplna drewna
Przyjęło się uważać, że pojemność cieplna materiałów, w tym także budowlanych, zależy od ich masy. Jest to oczywiście prawda, z tym że nie jest to jedyny parametr, który ma wpływ na stopień, w jakim elementy domu – przede wszystkim jego ściany i stropy – akumulują ciepło. Równie ważne jest bowiem tutaj ich ciepło właściwe.
Dla mieszkańców najistotniejsze znaczenie ma objętościowa pojemność cieplna, gdyż to ona decyduje o tym, ile ciepła może być zakumulowane w ścianach i stropach. Jej wartość jest iloczynem ciepła właściwego danego materiału i jego masy. Może się zatem okazać, że największej zdolności wcale nie musi mieć materiał najcięższy, jeśli znajdą się inne lżejsze, które mają większe ciepło właściwe.
Sprawdźmy to na przykładzie ścian zewnętrznych o grubości 25 cm, przyjmując dla różnych materiałów wartości masy (gęstości) i ciepła właściwego, podane w normie cieplnej (w odniesieniu do konkretnych produktów te wartości mogą być oczywiście nieco inne).
Ściana betonowa zbrojona ma masę g = 2400 kg/m³ i ciepło właściwe c = 0,84 kJ/(kgK) [kilodżuli na kilogram razy Kelwin]. Jej objętościowa pojemność cieplna będzie zatem równa opc = 0,25 x 2400 x 0,84 = 504 kJ/(m²K).
Ściana z pustaków ceramicznych o g = 1100 i c = 0,88. Jej opc = 0,25 x 1100 x 0,88 = 242 kJ/(m²K).
Ściana z bloków silikatowych drążonych o g = 1600 i c = 0,88. Jej opc = 0,25 x 1600 x 0,88 = 352 kJ/(m²K).
Ściana z betonu komórkowego (600) na zaprawie klejowej o g = 600 i c = 0,84. Jej opc = 0,25 x 600 x 0,84 = 126 kJ/(m²K).
Ściana z bali sosnowych o g = 500 i c = 2,51. Jej opc = 0,25 x 500 x 2,51 = 314 kJ/(m²K).
Jak z tego widać ściana z drewnianych bali o średniej grubości 25 cm pod względem pojemności cieplnej przegrywa wprawdzie wyraźnie z żelbetową (którą rzadko się spotyka w domach jednorodzinnych) i tylko nieznacznie z silikatową.
Jest jednak wyraźnie lepsza od popularnych ścian z bloczków betonu komórkowego oraz pustaków ceramicznych. Tak więc twierdzenie, że domy z drewnianych bali (Fot. 3) nie akumulują ciepła tak dobrze, jak murowane z żelbetowymi stropami, trzeba uznać za nieprawdziwe i nie poparte żadnymi dowodami.
Na pewno nie trzeba przekonywać o tym mieszkańców mroźnych rejonów Finlandii, których drewniane domy mają ściany z bali o grubości mniejszej niż 25 cm (czyli niespełniającej wyśrubowanych, europejskich współczynników przenikania ciepła), a pomimo to jest w nich ciepło. Być może dzieje się tak dlatego, że – jak pokazują badania kanadyjskie – izolacyjność termiczna drewna nie ma wartości stałej, lecz rośnie wraz ze spadkiem temperatury otoczenia, co zimą jest zjawiskiem szczególnie korzystnym pod względem energetycznym.
Potwierdzają to również badania amerykańskie przeprowadzone na Alasce, z których wynika, że w okresie największych mrozów domy z drewnianych bali – w porównaniu z budynkami wykonanymi w innych technologiach – zużywały najmniej energii na ogrzewanie.
Na takie wyniki ma wpływ z pewnością także to, że nagrzane słońcem jednowarstwowe ściany z bali – dzięki dużej bezwładności cieplnej drewna – po zmroku część ciepła przekazują nadal do pomieszczenia, a część – od strony zewnętrznej – bardzo powoli oddają do otoczenia. Wszystko to zdecydowanie opóźnia wyziębianie pomieszczeń w domu, a co za tym idzie – uruchomienie instalacji grzewczej.
Potwierdzają to doświadczenia z użytkowania domów z bali. Wynika z nich, że takie budynki zużywają na ogrzewanie (podobnie jak i na chłodzenie) mniej energii niż powinny według obliczeń teoretycznych, przy przyjęciu współczynnika przenikania ciepła U, obliczonego w taki sam sposób jak dla przegród murowanych z ociepleniem i bez. Pewnie dlatego w wielu krajach, które mają unormowania w zakresie budownictwa domów z bali, przyjmuje się, że domy z bali okrągłych o średnicy 25 cm (10 cali) i prostokątnych o grubości 15 cm (6 cali), spełniają wymagania w zakresie ochrony cieplnej budynków.
Niestety w polskich przepisach budowlanych domy wykonywane z litych bali drewnianych (Fot. 4) nie mają jeszcze oddzielnego unormowania. A szkoda…
Tekst i zdjęcia: Wojciech Nitka www.budujzdrewna.pl
