Ocena efektywności dociepleń od strony wewnętrznej na przykładzie zabytkowego obiektu szpitalnego w Tworkach

• Autorzy: Ostańska A. , Barnat-Hunek D.

Warianty tytułu

EN

Evaluation of the effectiveness of the insulation from the inside on the example of the historical hospital building in Tworki

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Warunkiem skutecznej naprawy termicznej obiektu zabytkowego jest osuszenie zawilgoconych ścian i właściwy dobór rozwiązań technologicznych. Fizykochemiczne przyczyny uszkodzeń muru mają wpływ na jakość poprawy termicznej budynku. Różnorodność produktów renowacyjnych utrudnia podjęcie trafnej decyzji odnośnie do ich wyboru. W artykule przeprowadzono analizę cech cieplno-wilgotnościowych ściany przyziemia. W eksperymencie badawczym, uwzględniając zabytkowy charakter obiektu, przyjęto docieplenie od wewnątrz, co pokazano w dwóch wariantach technologii. Analizę materiałową oparto na pięciu przykładach rozwiązań docieplenia, która miała na celu wskazanie odpowiedniego doboru materiałów naprawczych, kompatybilnych z indywidualnymi cechami obiektu zabytkowego. W tym celu ocenie poddano następujące parametry: współczynnik przenikania ciepła u, temperaturę punktu rosy, minimalny czynnik temperaturowy na powierzchni wewnętrznej. Sprawdzono też, czy zachodzi zjawisko kondensacji międzywarstwowej w przegrodzie, w celu zapobiegania szkodliwej krytycznej wilgotności powierzchni oraz rozwój pleśni. Na podstawie przeprowadzonej analizy stwierdzono, że wszystkie rozpatrywane przegrody zaprojektowano prawidłowo, zarówno pod kątem uniknięcia rozwoju pleśni, jak i temperatury punktu rosy. Jednak że tylko dwie spośród pięciu propozycje rozwiązań dociepleń spełniają wymagania odnośnie do przewodności cieplnej przegród, przy założonej jednakowej grubości izolacji termicznej. W czterech przegrodach zaproponowanych rozwiązań materiałowych stwierdzono możliwość wystąpienia kondensacji międzywarstwowej, ale w przypadku prawidłowej wentylacji pomieszczeń kondensat zgromadzony w przegrodzie całkowicie wyparuje w miesiącach letnich. W przypadku zastosowania płyt poliuretanowych z płytą g-k i folią paroizolacyjną maksymalna ilość kondensatu występująca na powierzchniach stykowych jest prawie o 7 razy mniejsza niż w przypadku betonu komórkowego, a płyt wapienno-krzemianowych nawet o ponad 4 razy mniejsza. Spośród analizowanych wariantów (1-5) potwierdzono zasadność stosowania w obiekcie badań wariantu 1 (realizacja „na sucho”), który jako jedyny spełnia wszystkie analizowane wymogi niezbędne do prawidłowego projektowania dociepleń przegród budowlanych. Na tej podstawie stwierdzono, że wariant ten winien być rekomendowany do zastosowania w obiektach zabytkowych, gdyż daje najlepsze rezultaty poprawy cech fizykochemicznych i efekty dociepleń. Wyniki potwierdzają też efekty ekologiczne osiągnięte w wyniku efektywnego oszczędzania energii i poprawy komfortu cieplnego.

EN

Effective restoration of the thermal performance of a heritage building is conditional on the drying of damp walls and choosing the most appropriate technological solution. Physical and chemical causes of damage to walls in fluence the quality of a building’s thermal performance improvement. The variety of renovation products now available makes it difficult to choose what is most appropriate. The paper presents an analysis of the thermal and moisture properties of basement walls. Experimental research focused on thermal insulation from the inside due to the heritage character of the building, using two technological approaches. Materials analysis was based on five different thermal insulation solutions. The goal was to recommend the most appropriate choice of materials for restoration, which would be compatible with the specific character of the heritage building in question. With this goal in mind, the following parameters were assessed: the thermal transmittance coefficient u, dew point temperature, minimum temperature coefficient on internal surfaces. Tests were also carried out to determine whether interstitial condensation was taking place in walls with the aim of finding ways to prevent critically damaging dampness of surfaces and the development of moulds. The analysis undertaken found that all insulation options under study were properly designed with respect to preventing the development of moulds, as well as with respect to dew point temperature. Yet only two of the five proposed solutions met the requirements related to thermal conductivity of walls when an identical thickness of insulation was applied. In four walls subjected to testing, the possibility of interstitial condensation occurring was determined. But it was found that where there is appropriate ventilation of rooms, the accumulated water condensation evaporates completely in summer months. Application of polyurethane panels in conjunction with plasterboard and vapour barrier film reduces the maximum condensation on surface contact points by nearly seven times compared to autoclaved aerated concrete (AAC) and by four times compared to calcium-silicate panels. The analysis confirmed that option 1 (‘dry’ implementation) was the most appropriate of all the technological solutions analysed (1-5), as this was the only one to meet all the requirements deemed essential for the appropriate design of thermal insulation of building walls. On the basis of the analysis, it was concluded that this option should be recommended for use in heritage buildings as it resulted in the best improvement in physical and chemical properties and thermal insulation effectiveness. The outcomes also confirmed environmental benefits resulting from effective energy saving and improvement in thermal comfort.

Słowa kluczowe

PL

cechy cieplno-wilgotnościowe; docieplenia obiektów zabytkowych; kondensacja międzywarstwowa; punkt rosy

EN

thermal and moisture properties; thermal insulation of heritage buildings; interstitial condensation; dew point

• Wydawca: Zarząd Główny Stowarzyszenia Konserwatorów Zabytków
• Czasopismo: Wiadomości Konserwatorskie
• Rocznik: 2014
• Tom: Nr 37
• Strony: 22--34
• Opis fizyczny: Bibliogr. 34 poz., tab., rys.

Twórcy

autor

Ostańska A.

• Katedra Architektury, Urbanistyki i Planowania Przestrzennego, Wydział Budownictwa i Architektury, Politechnika Lubelska, ul. Nadbystrzycka nr 40, 20-618 Lublin, Polska

autor

Barnat-Hunek D.

• Katedra Budownictwa Ogólnego, Wydział Budownictwa i Architektury, Politechnika Lubelska, ul. Nadbystrzycka nr 40, 20-618 Lublin, Polska

Bibliografia

• [1] Efektywność wykorzystania energii w latach 1997–2007, Główny Urząd Statystyczny, Warszawa 2009.
• [2] Krajowy Plan Działań dotyczący efektywności energetycznej (EEAP), Warszawa 2007.
• [3] Dylewski R., Adamczyk J., Economic and environmental benefits of thermal insulation of building external walls, Building and Environment, 46, 2011:2615-2623, DOI:10.1016/j.buildenv.2011.06.023
• [4] Dylewski R., Adamczyk J., Economic and ecological indicators for thermal insulatingbuilding investment, Energy and Buildings, 54, 2012:88-95, DOI: 10.1016/j.enbuild.2012.07.021
• [5] Anastaselos D., Giama E., Papadopoulos A.M., An assessment tool for the energy, economic and environmental evaluation of thermal insulation solutions, Energy and Buildings, 41, 2009:1165-1171. DOI: /10.1016/j.enbuild.2009.06.003
• [6] Ozel M., Cost analysis for optimum thicknesses and environmental impacts ofdifferent insulation materials, Energy and Buildings, 49, 2012:552-559. DOI: 10.1016/j.enbuild.2012.03.002
• [7] Zabalza Bribian I., Valero Capilla A., Aranda Uson A., Life cycle assessment of building materials: comparative analysis of energy and environmental impacts and evaluation of the eco-efficiency improvement potential, Building and Environment, 46, 2011:1133-1140. DOI:10.1016/j.buildenv. 2010.12.002
• [8] Van Ooteghem K., Xu L., The life-cycle assessment of a single--storey retail building in Canada, Building and Environment, 49, 2012:212-226. DOI:10.1016/j.buildenv.2011.09.028
• [9] Szkarłat K., Mróz K.T., Wpływ systemów zarządzania budynkiem (BMS) na charakterystykę energetyczną budynku, Energy and Buildings, 39 (8), 2010.
• [10] Dylewski R., Adamczyk J., Ecological indicators of construction investment, Scientific Journals Maritime University of Szczecin, 27 (99), 2011:47-51.
• [11] Liu, Y., Wang, Y., Wang, D., Liu, J., Effect of moisture transfer on internal surface temperature, Energy and Buildings, 60, 2013:83-91. DOI: 10.1016/j.enbuild.2013.01.019
• [12] Kumaran, M.K., Lackey, J.C., Normandin, N., van Reenen,D., Vapor permeances,air permeances, and water absorption coefficients of building membranes, Journal of Testing and Evaluation, 2006:241-245.
• [13] Teodosiu, R., Integrated moisture (including condensation) – Energy-air flow model within enclosures. Experimental validation, Building and Environment, 61, 2013:197-209. DOI:10.1016/j.buildenv. 2012.12.011
• [14] Rana, R., Kusy, B., Jurdak, R.,Wall, J., Hu, W., Feasibility analysis of using humidex as an indoor thermal comfort predictor, Energy and Buildings, 64, 2013:17-25. DOI: 10.1016/j.enbuild.2013.04.019
• [15] Koniorczyk M., Grymin W., Konca P., Gawin D., Transport i krystalizacja soli podczas wysychania materiałów budowlanych, Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej, Budownictwo i Inżynieria Środowiska, 59 (3/12/III), 2012:25-32. [16] Homod, R.Z., Sahari, K.S.M., Energy savings by smart utilization of mechanical and natural ventilation for hybrid residential building model in passive climate, Energy and Buildings,60, 2013:310-329. DOI: 10.1016/j.enbuild.2012.10.034
• [17] Suchorab Z.,Barnat-Hunek D., Sobczuk H.,Influence of moisture on heat conductivity coefficient of aerated concrete, Ecological Chemistry and Engineering, S 18, 2011:111-120.
• [18] Garbalińska H., Bochenek M., Wpływ podciągania kapilarnego na przewodność cieplnąbetonu komórkowego, Inżynieria i Budownictwo, 5, 2013:260-262.
• [19] Dyląg M. and Bień M., Negatywne zjawiska związane z obecnością grzybów w pomieszczeniach zamkniętych (In Polish), Mikol. Lek., 13(1), 2006:49-54.
• [20] Ababutain I.M., Influence of some environmental factors on thegrowth of Aspergillus niger and Cladosporium sphaerospermum, American Journal of Applied Sciences,10, 2013:159-163. DOI:10.3844/ajassp.2013.159.163
• [21] Johansson, P., Svensson, T.,Ekstrand-Tobin, A., Validation of critical moisture conditions for mold in building materials, Building and Environment, 62, 2013:201-209. DOI: 10.1016/j.buildenv.2013.01.012
• [22] Johansson, P., Bok, G., Ekstrand-Tobin, A., The effect of cyclic moisture and temperature on mould growth on wood compared to steady state conditions, Building and Environment, 65, 2013:178-184. DOI: 10.1016/j.buildenv.2013.04.004
• [23] Thelandersson, S., Isaksson, T., Mould resistance design (MRD) model for evaluation of risk for microbial growth under varying climate conditions, Building and Environment, 65, 2013:18-25. DOI: 10.1016/ j.buildenv.2013.03.016
• [24] Takada, S., Matsushita, T., Modelling of evaporation of moisture from the skin, eyes and respiratory tract, to evaluate dryness sensations in areas of low humidity, Journal of Building Physics, 36 (4), 2013:422-437. DOI:10.1177/1744259112473951
• [25] Ostańska A., Ekspertyza techniczna budynku Pawilon nr V dla potrzeb projektu modernizacji obiektu w ramach rewitalizacji Szpitala Tworkowskiego, 2007.
• [26] Barnat-Hunek D., Karwacka A., Stankiewicz K., Kowalczyk A., Analiza cieplno-wilgotnościowa przegród zewnętrznych ocieplonych od strony wewnętrznej, Energy-saving and ecological materials, installations and technologies in construction. Brest-Odessa-Simferopol-Biała Podlaska, Wydawnictwo PSW JPII, Biała Podlaska 2012, 9-18.
• [27] Murza-Mucha M., Szpital Tworkowski – Ekspertyza Architektoniczna, Pracownia Architektoniczna GRAFFITI, 2007.
• [28] Haszczewski H., Ratajski T., Opinia techniczna konstrukcyjno-budowlana – Pawilon nr V na terenie Szpitala Psychiatrycznego Z.O.Z. w Tworkach, Pracownia Projektowa Spółdzielni Mieszkaniowej: EKSPERYMENT, 1985.
• [29] Markblatt 2-9-04/D Sanierputzsysteme. Instrukcja WTA.
• [30] Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie, Dz.U. 2002 nr 75, poz. 690.
• [31] PN-EN ISO 13788:2003 Cieplno-wilgotnościowe właściwości komponentów budowlanych i elementów budynku. Temperatura powierzchni wewnętrznej konieczna do uniknięcia krytycznej wilgotności powierzchni i kondensacja międzywarstwowa. Metody obliczania.
• [32] PN–EN 12524:2003 Materiały i wyroby budowlane. Właściwości cieplno-wilgotnościowe – Tabelaryczne wartości obliczeniowe.
• [33] PN-EN ISO 6946:2008 Komponenty budowlane i elementy budynku. Opór cieplny i współczynnik przenikania ciepła – Metoda obliczania.
• [34] Suchorab Z., Barnat-Hunek D., Badania podciągania kapilarnego wody przez płyty wapienno-krzemianowe z wykorzystaniem technik reflektometrycznych TDR, Materiały Budowlane, 6(2011).