Silikaty a energooszczędność

Silikaty nie należą do "ciepłych" materiałów murowych. Skąd bierze się ich popularność w budownictwie energooszczędnym i pasywnym? O czym pamiętać, żeby w pełni wykorzystać ich możliwości? W ciekawy sposób wyjaśniają nam to Robert Janiak i Wojciech Rogala, eksperci Stowarzyszenia Producentów Silikatów "Białe murowanie".

Zacznijmy od suchych faktów - silikaty, na tle innych elementów murowych, zwłaszcza betonu komórkowego, mają stosunkowo wysoką przewodność cieplną. Jak to się ma do dzisiejszej pogoni za energooszczędnością, czym mogą "wybronić się" silikaty? A może gruba warstwa ocieplenia, którą dokładamy do ściany, równoważy te różnice i parametry cieplne muru przestają mieć znaczenie, powinniśmy przestać przywiązywać do nich aż taką wagę?

RJ: Jako producent dwóch technologii murowych - bloczków z betonu komórkowego i bloczków silikatowych - nie zgodzę się z opinią, że współczynnik przewodzenia ciepła λ elementów murowych nie jest istotny. Nawet najmniejszy „uzysk” na kosztach ogrzewania moim zdaniem jest ważny. Przechodząc z pozornie mało istotnego 1m² analizowanej ściany do wszystkich ścian w budynku, później do wszystkich budynków w miejscowości, a następnie do wszystkich budynków w kraju, okazuje się, że te małe oszczędności energii grzewczej mogą być znaczące. Który materiał ścienny jest w tym kontekście bezpośrednio najlepszy, nie podlega dyskusji. Silikaty natomiast „bronią się" innymi parametrami technicznymi, jak wysoka wytrzymałość czy izolacyjność akustyczna. A wymaganą izolacyjność termiczną mogą osiągnąć poprzez nieznacznie grubszą warstwę izolacji cieplnej niż w przypadku „cieplejszych” produktów.

WR: Dobrą izolacyjność termiczną można osiągnąć na kilka sposobów. Beton komórkowy jest lżejszy, łatwiej się przycina, dlatego znajduje zastosowanie głównie w budownictwie jednorodzinnym, gdzie nie potrzeba aż tak dużej wytrzymałości jak w przypadku silikatów, a bardziej wskazane są parametry cieplne i łatwość montażu. Silikaty muruje się trudniej i dłużej niż beton komórkowy, trudniej się też np. wierci otwory w ścianach silikatowych. Pomimo tego wysokie parametry wytrzymałościowe i akustyczne czynią silikaty często bezkonkurencyjnymi w porównaniu do innych elementów murowych, a ich gorsze parametry cieplne nadrabia się dociepleniem. I to wcale nie rzutując na całkowite wymiary przegrody. Silikaty niewątpliwie mają gorsze parametry cieplne niż beton komórkowy, co w praktyce wymaga stosowania większej grubości izolacji. Z drugiej strony mają jednak większą wytrzymałość, więc teoretycznie można wznosić konstrukcje nośne o grubości 15 cm, ocieplać je grubiej i osiągnąć ścianę o tej samej grubości i parametrach cieplnych, co mur z betonu komórkowego. Przy odpowiednim doborze izolacji, zastosowanie silikatów nie wpłynie negatywnie na zużycie energii przez budynek. Co więcej, większość budynków pasywnych powstaje właśnie z silikatów, ze względu na ich dużą akumulacyjność.

(fot. materiały Stowarzyszenia Producentów Silikatów "Białe Murowanie")

No właśnie, akumulacyjność - mam wrażenie, że mamy do czynienia z dwiema szkołami budownictwa niskoenergetycznego i pasywnego. Jedna preferuje budownictwo szkieletowe i maksymalne ograniczenie czasu potrzebnego do nagrzania wnętrza (co ma skutkować mniejszymi stratami energii), a druga budownictwo murowane z elementów o wysokiej akumulacyjności, które długo po nagrzaniu oddają ciepło (również oszczędzając w ten sposób energię). Czy te dwie idee się nie kłócą? Czy idąc tym tokiem myślenia, powinniśmy zacząć projektowanie domu od doboru instalacji grzewczej, czy rozwiązań konstrukcyjnych?

WR: Energia w budynkach pasywnych bierze się w dużej mierze z zysków od promieniowania słonecznego. Z tego względu w budynkach pasywnych, szczególnie od strony południowej, należy zapewnić powierzchnię, która będzie zdolna do zakumulowania energii cieplnej w trakcie dnia, tak żeby móc oddawać ją nocą. Jeśli wykluczamy elementy, które akumulują zyski od promieniowania słonecznego, wówczas potrzebujemy dostarczyć więcej energii do ogrzania budynku (tak przynajmniej my to interpretujemy). Stosowanie lekkich konstrukcji ma jeszcze dodatkowe wady, szczególnie w okresie letnim. Mała bezwładność termiczna lekkiej konstrukcji sprzyja jej przegrzewaniu (co można zaobserwować np. na poddaszach z więźbą drewnianą). Żeby zapewnić podobny komfort latem, należałoby chłodzić budynek, co eliminuje rozważanie go jako budynek pasywny. Ścian konstrukcyjnych w odróżnieniu do systemu ogrzewania nie da się wymienić, z tego względu naszym zdaniem projektowanie powinno się rozpocząć od doboru rozwiązań konstrukcyjnych.

RJ: Myślę, że te dwie idee budowania domów nie kłócą się ze sobą. Często spotykamy się z sytuacją, że dwie konkurencyjne technologie mają swoje plusy i minusy, mają swoich zwolenników i przeciwników. Tak jest w przypadku porównywania budownictwa szkieletowego i masywnego. Istotne są również przekonania inwestorów oraz tradycja i „bezwładność” rynku budowlanego w Polsce. Od lat główną technologią murowania na rynku polskim są ściany masywne. Według różnych analiz popularność technologii masywnej w ścianach utrzymuje się na poziomie ponad 80% całości rynku ściennego. W takim przypadku siłą rzeczy zaczynamy projektowanie od konstrukcji, w tym przypadku murowej, a skoro tak, to stosowanie materiałów o wysokiej akumulacyjności cieplnej wydaje się być jak najbardziej pożądane.

A jak na akumulacyjność i bezwładność cieplną ścian z silikatów wpływa popularne wykańczanie ścian płytami g-k, pod którymi zawsze przecież zostaje pustka powietrzna? Czy Panowie odradzacie to rozwiązanie ze względu na obniżanie korzyści wynikających z pasywnego pozyskiwania i magazynowania energii?

WR: Akumulacyjność cieplna zależy od masy. Z tego względu dołożenie warstwy płyt g-k nie pogorszy akumulacyjności cieplnej, tj. nie spowoduje, że ściana będzie w stanie zakumulować mniej energii cieplnej. Co innego jednak, jeśli rozważamy bezwładność cieplną przegrody. Wówczas pustka powietrzna zmniejszy aktywność termiczną ściany i spowoduje, że ściana wolnej będzie pozyskiwała energię. Z tego względu gorzej będzie sprawdzała się jako element, który ma przejmować i magazynować zyski cieplne.

RJ: Mówiąc prościej - na pewno wykończenie ścian tzw. suchym tynkiem nie pogorszy ani nie polepszy akumulacyjności ściany wykonanej z silikatów. Natomiast zmieni się droga, jaką przebywa energia, aby zakumulować się w ścianie. Energia cieplna będzie przechodzić przez bariery w postaci płyty gipsowo-kartonowej i pustki powietrznej. W rezultacie ściana silikatowa znacznie wolniej będzie akumulować ciepło. A czy odradzamy? Generalnie wykańczanie ścian "suchym tynkiem" charakterystyczne jest przy wykańczaniu murów o bardzo nierównej powierzchni, której wykończenie tynkiem byłoby długotrwałe i kosztowne. Przy idealnej powierzchni murów wykonanych z bloczków silikatowych najbardziej zalecanym wykończeniem są warstwy tynkarskie.

WR: W nowych budynkach, przy ścianach murowanych zgodnie ze sztuką budowlaną, zalecamy stosowanie tradycyjnych wypraw tynkarskich, które w przypadku ścian murowanych na cienką spoinę mogą mieć mniejszą grubość. To rozwiązanie jest korzystniejsze nie tylko z wyżej wspomnianego powodu, ale również ze względu na izolacyjność akustyczną ściany, na którą wykończenie w postaci okładziny z płyt g-k wpływa negatywnie. Wykańczanie ścian tzw. "suchym tynkiem" znajduje uzasadnione zastosowanie głównie w przypadku istniejących budynków, w których ściany mają duże nierówności i nie opłaca się ich tynkować w tradycyjny sposób, lub nie jest to możliwe przez zbyt duży ciężar tynku.

Wspomniał Pan o ścianach murowanych na cienką spoinę. Czy jako Stowarzyszenie właśnie takie rozwiązanie polecacie? Na polskich budowach indywidualnych nadal nie jest to regułą... Jak uzasadnilibyście to jednym zdaniem? Jako Stowarzyszenie rekomendujemy murowanie z silikatów na cienkie spoiny, bo...

RJ: ...bo jest to rozwiązanie tańsze od murowania na zaprawach tradycyjnych, rozwiązanie dające mury o wyższych wytrzymałościach i rozwiązanie ograniczające do minimum potencjalne mostki termiczne występujące na spoinach.

WR: ...bo to szybsze, bardziej wytrzymałe i sprawdzone rozwiązanie. Przyśpiesza prace o ok. 10%. Dodatkowo powierzchnia spoin jest mniejsza, więc mur jest bardziej jednorodny. Cienka spoina to także mniej wilgoci technologicznej w budynku do odparowania. Co więcej, mury na zaprawie cienkowarstwowej zapewniają większą wytrzymałość na ściskanie w porównaniu do standardowo stosowanej zaprawy ogólnego przeznaczenia M5 (6,0 vs 4,85 - dla muru z bloków klasy 15), a nawet zaprawy M10 (6,0 vs 5,98 - dla muru z bloków klasy 15). Dopiero przy stosowaniu zaprawy o wytrzymałości M15 mur na zaprawie zwykłej ma większą wytrzymałość (zobacz więcej o obliczaniu wytrzymałości muru).

(fot. materiały Stowarzyszenia Producentów Silikatów "Białe Murowanie")

RJ: Również zgadzam się z twierdzeniem, że zastosowanie zaprawy cienkowarstwowej do silikatów jest tańsze i bardziej wytrzymałe. To fakt sprawdzony w praktyce i wynikający z obliczeń. Nasze doświadczenia rynkowe pokazują, że ten rodzaj zaprawy jest z roku na rok coraz bardziej popularny. Jednak jest jeszcze dużo pracy przed nami, aby taki rodzaj prac murarskich był powszechnie stosowany.

WR: Warto też wspomnieć o korzystnym wpływie stosowania cienkowarstwowej spoiny na izolacyjność akustyczną, i to szczególnie w przypadku ścian silikatowych o dużej gęstości (2000 kg/m³). Zaprawa ma wówczas mniejszą gęstość niż bloczki, dlatego może wpływać negatywnie na izolacyjność akustyczną ściany, a im spoina większa, tym bardziej potęguje ten efekt. Cienka spoina jest pod tym względem lepsza.

A jak murowanie na cienkie spoiny wpływa na szczelność ścian? To w przypadku domów energooszczędnych i pasywnych kwestia bardzo istotna. Czy wymagane są jakieś specjalne zabiegi wykończeniowe?

RJ: Murowanie na cienką spoinę nie wpływa na szczelność budynku. Nie ma żadnych specjalnych wymogów wykonawczych, które muszą być zastosowane, aby mur na cienkiej spoinie był szczelny. Co innego rodzaj zastosowanego materiału ściennego, ale może bez wchodzenia w szczegóły - im więcej w materiale ściennym szczelin, tym trudniej o szczelność muru.

WR: Murowanie na cienką spoinę nie wpływa na szczelność budynku. W praktyce jednak, jeśli dla budynku wymagana jest próba szczelności, zalecamy dodatkowo wypełnianie spoin pionowych (również zaprawą ciekowarstwową). Murowanie na cienką spoinę nie generuje dodatkowych prac wykończeniowych, wręcz przeciwnie. Przy murowaniu na cienką spoinę grubość tynku może być mniejsza, ponieważ mur jest bardziej jednorodny i dokładniej wykonany.

Skoro już mówimy o szczelności, to mam pytanie o montaż stolarki otworowej. Wiadomo, że to właśnie w strefach wokół źle zamontowanych okien i drzwi pojawia się najwięcej nieszczelności i tamtędy ucieka nam z domu najwięcej ciepła. Silikaty są bez wątpienia materiałem mocnym, radzą sobie z naprężeniami wywoływanymi przez pracujące okna czy bramy garażowe. Nie ma tu potrzeby wygładzania ościeży, a co więcej - do gładkiej powierzchni muru łatwiej przykleić taśmy uszczelniające. Czy można pokusić się o stwierdzenie, że mur z silikatów, ze względu na równe powierzchnie i wysoką wytrzymałość, zmniejsza ryzyko fuszerki i ułatwia prawidłowy montaż stolarki, co daje mu przewagę nad innymi rodzajami ścian?

RJ: Każda gładka płaszczyzna jest powierzchnią łatwiejszą w obróbce. Stąd przewaga muru wykonanego z bardzo dokładnych elementów silikatowych nad murem wykonanym na przykład ze szczelinowych pustaków ceramicznych, gdzie do wyrównania powierzchni wymagana jest zawsze zewnętrzna warstwa tynkarska. W kontekście stabilności należy również zwrócić uwagę na problemy związane z mocowaniem, z osadzaniem jakichkolwiek kołków rozporowych. W ścianach wymurowanych z pustaków szczelinowych każde wiercenie czy kucie powoduje naruszenie kruchej, wewnętrznej struktury delikatnych ścianek. Silikaty pomimo wewnętrznych drążeń daje sobie radę w tej kwestii zdecydowanie lepiej.

(fot. KMR)

WR: Oczywiście przez kontrolowany proces produkcji, w którym nie ma wypalania, co powoduje dużą dokładność wymiarową, zastosowanie silikatów może przyczynić się do większej szczelności w okolicy otworów okiennych. Uważam jednak, że w praktyce, dzięki łatwości przycinania, o wiele łatwiej wyprowadzić otwór w ścianie z betonu komórkowego. Ściany silikatowe sprawdzają się za to doskonale tam, gdzie mocowane są duże przeszklenia, które wymagają wytrzymałego podłoża do mocowania ciężkich elementów. Warto natomiast podkreślić jeszcze to, że ściany z bloków silikatowych nie mają zbyt wiele otworów przelotowych, dlatego w okolicy parapetu ściana nie jest dodatkowo wychładzana.

A jak w kontekscie tej ważnej szczelności zapatrują się Panowie na mit o oddychaniu ścian? Silikaty, zresztą tak jak każdy inny stosowany dzisiaj materiał murowy, są miej lub bardziej przepuszczalne dla pary wodnej, ale nie oszukujmy się – wymiana powietrza przez ściany to… 1-3% naszych codziennych potrzeb. Do tego dyfuzyjność całej ściany zależy przecież głównie od warstw do niej dokładanych. Tynki cementowo-wapienne stanowią dość szczelną barierę paroizolacyjną od wewnątrz. Styropian, którym większość z nas ociepla ściany, zamyka je z drugiej strony. Czy zamiast debatować o paroprzepuszczalności surowych murów, nie lepiej skupić się na zagadnieniach poprawnej wentylacji pomieszczeń? W domach pasywnych zagadnienie to jest już oswojone, w tradycyjnych - nawet aspirujących do energooszczędnych - to nadal kwestia zupełnie nieuregulowana.

RJ: Zdecydowanie potwierdzam tę opinię. Z praktycznego punktu widzenia dyfuzyjność pary wodnej materiałów ściennych nie ma żadnego znaczenia w wymianie wentylacyjnej powietrza wewnętrznego. Za komfort życia mieszkańców w kontekście powietrza odpowiada tylko wentylacja - jej brak, jej sprawność, jej rodzaj. Paroprzepuszczalność materiałów murowych można rozważać jedynie w kontekście „zdrowia” samej przegrody ściennej. Co się dzieje z parą wodą, która będzie dyfundować przez ścianę? Czy nie zatrzyma się w środku przegrody, co może prowadzić do zawilgoceń i w konsekwencji pogorszenia izolacyjności cieplnej przegrody a w skrajnych przypadkach do rozwoju groźnych mikroorganizmów?

WR: Ja spojrzałbym jednak z innego punktu widzenia. Z pewnością na jakość powietrza wewnątrz budynku znacznie większy wpływ ma poprawne użytkowanie i wentylacja obiektu niż zastosowanie paroprzepuszczalnego materiału ściennego. Niemniej jednak paroprzepuszczalność materiału ściennego nie jest bez znaczenia. Paroprzepuszczalne przegrody są w stanie regulować wilgotność wnętrz, poprzez pochłanianie nadmiaru wilgoci i oddawanie jej wtedy, kiedy powietrze wewnątrz jest suche. Jeśli rozważamy ściany wykończone styropianem, nie możemy mówić o ich paroprzepuszczalności. Niemniej jednak nie oznacza to, że nie regulują wilgotności wnętrz. Już w trakcie budowy powstaje sporo wilgoci technologicznej (murowanie, tynkowanie). Jeśli materiał nie będzie paroprzepuszczalny, nie będzie możliwości jej odparowania. Tutaj nie oprę się pochwaleniu silikatów, których dodatkową zaletą jest zawartość wapna. Nawet jeśli zajdą korzystne warunki do rozwoju grzybów pleśniowych, wapno będzie utrudniało ich rozwój. Nie bez powodu kiedyś „bielono” ściany wapnem. Oczywiście, tak jak Pani wspomniała, jest to możliwe tylko pod warunkiem poprawnego wykończenia powierzchni ścian. Ściany z silikatów pozostają „oddychające” (co oczywiście nie oznacza przepuszczania powietrza, tylko wymianę pary wodnej) jedynie przy wykończeniu ich paroprzepuszczalnymi materiałami.

RJ: Chciałbym jeszcze podkreślić, że nie należy mylić szczelności powietrznej budynku z dyfuzją pary wodnej przez przegrody. Szczelność powietrzna to brak w skorupie budynku jakichkolwiek nieszczelności, które powodują np. napływ zimnego powietrza albo odpływ ciepłego. Natomiast dyfuzja pary wodnej przez przegrody występuje przez całą powierzchnię ścian.

WR: Do osiągnięcia zdrowych warunków higieniczno-zdrowotnych konieczne jest spełnienie obu warunków – zastosowanie odpowiednich materiałów i poprawna eksploatacja budynku.

Ostatnie pytanie dotyczy piwnicy. Ostatnio, jeśli już ktoś się na nią decyduje, to często buduje ją właśnie z silikatów. Czy ma to związek z ich wytrzymałością albo z poprawą bilansu energetycznego (w porównaniu z tradycyjnymi bloczkami betonowymi albo ścianami żelbetowymi) czy w grę wchodzą raczej walory użytkowe tego materiału, choćby wyeliminowanie "stęchłego" zapachu wilgoci właściwej betonowi?

WR: Proszę sobie wyobrazić, że siedzimy przy oknie. Nawet jeśli temperatura wewnętrzna jest wysoka, nie odczuwamy komfortu cieplnego, ponieważ energia wypromieniowywana jest w kierunku zimnego okna. Podobnie jest przy zimnych ścianach betonowych w piwnicy. Silikaty są 2-3 razy cieplejsze od betonu. Z tego względu nie ma wrażenia zimnej i mokrej ściany, jak w przypadku ściany betonowej w piwnicy. Dodatkowo ściany betonowe nie są paroprzepusczalne (µ = ok. 130), więc zawartość wilgoci w powietrzu nie jest regulowana. Silikaty - jak już wspominaliśmy - są pod względem regulacji wilgotności znacznie lepsze.

RJ: Dla samej stabilności budynku i jego parametrów cieplnych różnice pomiędzy silikatami a zwykłymi bloczkami betonowymi są pomijalne. Moim zdaniem różnice pojawiają się w momencie rozpatrywania walorów estetycznych ścian piwnicznych. Ściany wykonane z bloczków silikatowych mają idealnie gładką powierzchnię. Mogą pozostać nieotynkowane, zwłaszcza przy zachowaniu staranności podczas wykonywania spoin. Stąd tego rodzaju ściany są bardzo popularne w krajach Europy zachodniej gdzie powierzchnie piwniczne wykorzystywane są jako przestrzenie do ciągłego przebywania.

Dziękuję za rozmowę.

Robert Janiak - ekspert Stowarzyszenia Producentów Silikatów "Białe Murowanie", Product Manager H+H Polska;
Wojciech Rogala - ekspert Stowarzyszenia Producentów Silikatów "Białe Murowanie", Product Manager Xella Polska.

ZOBACZ WIĘCEJ O DZIAŁALNOŚCI STOWARZYSZENIA