DANE OGÓLNE Wartość użytkowa i koszt wykonania budynków mieszkalnych i in­wentarskich zależne są od rodzaju materiałów budowlanych oraz spo­sobu ich zastosowania do wykonania budynku. O wartościach ciepl­nych budynku, tj. jego ścian, stropów i podłóg, decydują głównie wartości termoizolacyjne materiałów budowlanych użyte do ich wy­konania. Każdy materiał budowlany ma inną zdolność przewodzenia ciepła, która jest zależna od gęstości objętościowej (dawniej zwanej ciężarem objętościowym), a ta z kolei od porowatości danego materiału (tabl. 11-1). Materiały ciężkie o zwartej strukturze lepiej przewodzą ciepło niż materiały lekkie i porowate. Jednocześnie materiały ciężkie o zwartej strukturze odznaczają się tym, że są mniej nasiąkliwe i więcej aku-mulują w sobie ciepła niż materiały lekkie i porowate. Przy doborze materiałów budowlanych i konstrukcji elementu bu­dynku należy pamiętać również o tym, że w miarę stopnia zwiększa­nia zawilgocenia materiału budowlanego maleje jego wartość termo­izolacyjna. Jest to wynikiem tego, że woda przedostająca się do ma­teriału — zwłaszcza porowatego — wypiera cząsteczki powietrza i ga­zu, wypełniając te miejsca, a to powoduje zwiększenie objętości ma­teriału i tym samym zwiększenie jego przewodności cieplnej. Zawilgocenie materiałów budowlanych powstaje na skutek nie­właściwego ich składowania, wchłaniania wilgoci z zapraw murar­skich i z powietrza, szczególnie z powietrza wewnętrznego, przesy­conego parą wodną. Para wodna w pomieszczeniach dla ludzi i zwie­rząt stale wytwarza się: w pomieszczeniach mieszkalnych na skutek oddychania ludzi, go­towania, mycia, kąpieli i prania, w pomieszczeniach dla zwierząt na skutek oddychania zwierząt, parowania kału, moczu i wilgotnej karmy. Z tych względów materiały budowlane powinny być przed wbu­dowaniem składowane w miejscu przewiewnym, na suchym podłożu, i zabezpieczone przed opadami atmosferycznymi Szczególną uwagę należy zwrócić na prawidłowe składowanie płyt izolacyjnych, zasy­pek ocieplających, bloczków betonu komórkowego i innych materia­łów porowatych. Rodzaj kamienia Miejscowość Województwo Gęstość objętościowa w stanie suchym kg/m» Wapień Gościeradów tarnobrzeskie 1300 Wapień Fajsławice lubelskie 1400 Wapień Janowiec lubelskie 1400 Opoka wapienna Kazimierz Dolny lubelskie 1500 Opoka wapienna Piaski Lubelskie lubelskie 1500 Opoka wapienna Biskupice lubelskie 1500 Wapień Janików kieleckie 1500 Wapień Pińczów kieleckie 1700 Wapień Hucice łódzkie 1800 Wapień Działoszyn łódzkie 1900 Mur z cegły cera­micznej pełnej dla porównania 1800 Gęstość objętościowa (ciężar) kamieni wapiennych w różnych rejonach kraju (podanych na rys. 11-1) Rys. 11-2. Zdolność przepuszczalna cie­pła przez materiał przy różnej jego grubości W — strona wewnętrzna, z — strona ze­wnętrzna ściany Rys. 11-3. Zdolność izolacyjna ściany przy uwzględnieniu oporów cieplnych przy przepływie ciepła przez ścianę r4 opór ciepła przy jego napływie na ścianę, Re — opór ciepła przy jego odpły­wie ze ściany, R — opór ciepła w jedno­rodnej warstwie ściany, W — strona we­wnętrzna, z — strona zewnętrzna ściany Przy doborze materiałów budowlanych i rodzaju konstrukcji ele­mentów budynku należy mieć na uwadze to, że z ogrzewanych po­mieszczeń ciepło stale przepływa w zimie na zewnątrz budynku, a w lecie odwrotnie, co powoduje ochładzanie pomieszczeń tym większe, im mniejszą ciepłochronność mają przegrody zewnętrzne budynku (rys. 11-1 i 11-2). Takie samo zjawisko przepływu ciepła występuje z pomieszczenia ogrzewanego do nie ogrzewanego. Przepływ ciepła następuje przez przekazywanie energii cieplnej wewnątrz warstwy materiału od jednej cząsteczki do drugiej, stano­wiącej jego strukturę. Jest on tym większy, im materiał ma większą gęstość objętościową, czyli mniejszą porowatość. Ten przepływ energii cieplnej nie może być zatrzymany, ale może być zwolniony do mini­mum, jeżeli do wykonania przegród zewnętrznych budynku zostaną użyte materiały o jak najmniejszej gęstości objętościowej, odznacza­jące się małą zdolnością przewodzenia ciepła. Zdolność przepływu ciepła różnych materiałów określona jest wiel­kością liczbową współczynnika przewodzenia ciepła, którego jednostką miary jest wyrażenie W/(m-°C). Współczynnik ten, oznaczony literą l (lambda), określa ilość ciepła w watach (W) przechodzącego w ciągu jednej godziny przez 1 m2 jednorodnej warstwy materiału grubości 1 m przy różnicy temperatur wewnętrznej i zewnętrznej wynoszą­cej 1°C. Wielkość tego współczynnika dla różnych materiałów została ustalona laboratoryjnie i jest podana w tabl. 11-2. O wartości ciepłochronnej materiału decyduje nie tylko jego prze­wodnictwo cieplne, ale także opór cieplny R, jaki dany materiał sta­wia przepływowi ciepła, określa on wartość izolacyjną materiału (rys. 11-3). Jest on określony stosunkiem grubości jednolitej warstwy ma­teriału do współczynnika przewodzenia ciepła materiału. Ustala się go Tablica 11-2 Współczynniki przewodzenia ciepła X materiałów budowlanych oraz orientacyjne ich wartości ciepłochronne w porównaniu z murem z cegły ceramiczne) pełnej na zaprawie cementowo-wapiennej Lp. Nazwa materiału Gęstość obję­tościowa w sta­nie suchym kg/m» Współczynnik przewo­dzenia ciepła W/(m • °C) Wartości ciepłochronne w porównaniu z mu­rem z cegły ceramicz­nej w pomieszczeniu w pomieszczeniu średnio wilgot- średnio wilgot- wilgotnym nym wilgotnym nym 1 2 3 4 5 6 7 1 Mur z cegły cera­micznej pełnej na zaprawie cemento­wo-wapiennej, z obustronnym tyn­kiem (dla celów porównawczych) 1800 0,78 0,92 1,00 1,00 2 Betony Żelbet 2500 1,70 1,80 0,45 0,51 Beton z kruszywa kamiennego 2400 1,50 1,70 0,52 0,54 Beton z kruszywa wapiennego 1400 0,60 0,70 1,30 1,32 Beton z żużla pa- leniskowego 1800 0,85 0,95 0,92 0,96 Beton z żużla pa- leniskowego 1200 0,50 0,56 1,56 1,64 Ściana z bloczków z betonu komórko- wego na zaprawie cementowo-wapien- nej bez tynku ze spoinami o grub. do 1,5 cm 700 0,35 0,40 2,22 2,30 600 0,30 0,35 2,60 2,62 Trocinobeton 1000 0,40 0,48 1,92 1,91 800 0,30 0,40 2,60 2,30 Wiórobeton 800 0,30 0,35 2,60 2,62 3 Drewno i ma­teriały drewno­podobne Sosna i świerk w poprzek włókien 550 0,16 0,20 4,87 4,60 Sklejka 600 0,16 0,20 4,87 4,60 Płyty pilśniowe po- rowate 300 0,05 0,06 15,60 15,33 Płyty pilśniowe twarde 1000 0,18 0,21 4,33 4,34 Polepa z gliny i tro- cin 800 0,30 0,40 2,60 2,25 Piasek suchy jako zasypka 1600 0,55 0,65 1,42 1.41 4 Kamienie i mu­ry Marmur, granit 2800 3,50 3,70 0,22 — Piaskowiec 2400 2,20 2,40 0,32 —• Wapień zwykły — ciężki 2000 1,15 1,40 0,68 — ll 2 3 I 4 5 6 7 Wapień porowaty 1400 0,64 0,76 1,21 Mur z kamienia ła- • manego z zawartoś- cią 35% zaprawy przy gęstości ob- jętościowej kamie- nia 2800 kg/m3 2400 2,55 2,75 0,30 — Mur z kamienia po- rowatego o gęstości objętościowej 1600 kg/m3 i 30% zaprawy cemento- wo-wapiennej 1700 0,92 1,15 0,84 — 5 Mury z cegły Mur z cegły cera- micznej pełnej na zaprawie cemento- wo-wapiennej z obustronnym tyn- kiem 1800 0,78 0,92 1,00 1,00 Mur z cegły dziu- rawki na zaprawie cementowo-wa- piennej z obustron- nym tynkiem 1400 0,64 0,72 1,22 1,27 Mur z cegły kra- tówki na zaprawie cementowo-wa- piennej z obustron- nym tynkiem 1300 0,57 0,64 1,34 1,44 Mur z cegły szcze- linówki na zaprawie cementowo-wapien- nej z obustronnym tynkiem (cegła 28 x x 28 x 14 cm) 1150 0,52 0,58 1,50 1,58 Mur z cegły wa- pienno-piaskowej pełnej 1900 1,00 1,10 0,78 0,83 Mur z cegły wa- pienno-piaskowej drążonej 1600 0,80 0,90 0,98 1,02 wg wzoru R = —■ A , gdzie: d — • grubość warstwy materiałowej poda- Tablica 11-2 cd. na w metrach, l — współczynnik przewodności cieplnej, wzięty z tabl. 11-2. Znając opory cieplne poszczególnych warstw materiałowych w ścianie i opory przyjmowania ciepła przy jego napływie z powietrza na powierzchni przegrody i przy odpływie z powierzchni przegrody do powietrza, można ustalić wartość współczynnika przenikania ciepła określającego wartość ciepłochronną przegrody zewnętrznej składają­cej się z wielu warstw materiałowych wg wzoru _ 1 fc~ Ri + R1 + R2 + Rn + Re gdzie: Rt — liczba stała = 0,12, oznaczająca opór ciepła przy jego napły­wie z powietrza do przegrody, Rys. 11-4. Grubość warstw najczęściej stosowanych materiałów budowlanych, potrzebna do uzyskania tej samej war­tości ciepłochronnej, jaką ma mur z cegły ceramicznej pełnej grubości 2 cegieł (51 cm) Re — liczba stała = 0,05, oznaczająca opór ciepła przy jego odpły­wie z powierzchni przegrody do powietrza zewnętrznego, Rx + R2 + Rn = H—— + -^L . w którym to wzorze dl9 d2 Xi X2 %n i dn oznaczają grubości poszczególnych warstw materiałów w me­trach, a X19 X2 i X3 wartości współczynników przewodzenia ciepła danej warstwy materiałowej wzięte z tabl. 11-2. Uproszczony sposób obliczenia współczynnika przenikania ciepła k został podany w podrozdziale 12.2. Dobierając materiały budowlane do budowy zaplanowanych obiek­tów należy mieć na uwadze poza wyżej podanymi cechami fizyczny­mi możliwość nabycia materiałów w odpowiednich terminach, aby wykonanie obiektu nie przeciągało się latami. Przy obecnym deficycie materiałów budowlanych produkowanych przemysłowo, a zwłaszcza materiałów izolacyjnych, można do budowy wykorzystać materiały budowlane produkcji gospodarczej, materiały miejscowe i surowce odpadkowe, które w wielu przypadkach mają wartości termoizolacyjne i użytkowe nie gorsze niż materiały produk­cji przemysłowej. Stosując materiały miejscowe i surowce odpadkowe, uzyskuje się następujące korzyści: UO-J 1.50 | v \ 70-HOOcm — uniezależnia się od urzędowego przydziału materiałów budowla­nych; — obniża koszt budowy w wyniku mniejszych na ogół kosztów za­kupu i transportu materiałów i surowców miejscowych. Materiały produkcji gospodarczej, surowce miejscowe i odpadko­we powszechnie były stosowane do wykonania budynków przed woj­ną i w pierwszych latach po wojnie w gospodarstwach zniszczonych przez działania wojenne. Umożliwiło to odbudowę tych gospodarstw w ciągu 2 do 3 lat i przywrócenie im pełnej produktywności oraz po­lepszenie warunków bytowych ludności. Budynki te zdały egzamin i są użytkowane do dziś. Przy obecnym deficycie materiałów budowlanych produkcji prze­mysłowej dalszy i szybki rozwój budownictwa w osiedlach wiejskich uzależniony będzie od szerszego i umiejętnego wykorzystania mate­riałów miejscowych i odpadkowych oraz nabrania pełnego zaufania do tych materiałów. Pod względem wartości termoizolacyjnych materiały budowlane można podzielić na 3 podstawowe grupy: materiały „zimne", o gęstości objętościowej większej niż 1800 kg/m3, nie przewyższającej gęstości objętościowej muru z pełnej cegły ce­ramicznej; materiały średnio „ciepłe", o gęstości objętościowej od 600 do 1800 kg/m3, które mogą być użyte do wykonania konstrukcji noś­nej dla oparcia stropów; — materiały „ciepłe", zaliczane do materiałów o gęstości objętościo­wej-do 600 kg/m3, stosowane do ocieplenia ścian wykonanych z ma­teriałów średnio „ciepłych" oraz do ocieplenia stropów i podłóg. Wartości ciepłochronne niektórych materiałów budowlanych zosta­ły podane na rys. 11-4. Pod względem pochodzenia materiały można podzielić na następu­jące grupy: materiały miejscowe pochodzenia mineralnego, surowce odpadowe, materiały produkcji przemysłowej — ścienne i stropowe, materiały termoizolacyjne pochodzenia miejscowego, materiały pro­dukcji przemysłowej i materiały uzyskiwane z odpadów przemysło­wych.