בנייה ירוקה - חסכון באנרגיה

מעטפת בידוד תרמי המאפשרת בידוד חיצוני או פנימי של קירות הבית, ומחזירה את ההשקעה תוך כשנה ! במהלך מאמר זה ניגע בכל האספקטים הקשורים לחשיבות מעטפת בידוד תרמי במבנים, היישום והחיסכון הכספי הנלווה לכך.

התקן, משמעותו
החל מסוף שנות ה- 70 (בעקבות משבר האנרגיה) קיים תקן ישראלי מס` 1045 המחייב לבודד את המבנה לפי מס` פרמטרים מוגדרים. במהלך השנים התקן עבר שינויים ועדכונים בכל הקשור לדרישות התרמיות. התקן מתייחס למעטפת החיצונית של הבניין: קירות, תקרה וריצפה, ומגדיר את הדרישות המתבקשות ממרכיבי מערכת הקיר החיצוני. השפעת קיר מבודד באה לידי ביטוי ב :
  • נוחות תרמית בתוך חלל הבית, אוירה אקלימית (טמפרטורה ולחות) המשרה תחושה של עונת מעבר כמעט כל חודשי השנה.
  • כתוצאה מהנוחות התרמית מתקבל חיסכון באנרגיה (פחות שעות הפעלת מכשירים המיועדים לחימום או קירור) ובעקבות כך גם חיסכון כספי.
  • איזון הטמפרטורה בחלל הבית מונע עיבוי ופטריות.
עיבוי בקירות: כאשר מתקבל פער הגבוה מ- 4 מעלות בין טמפרטורת פני הקיר הפנימיים לבין טמפרטורת חלל הבית עלולים אדי המים להתעבות וליצור טיפות על פני המשטח הפנימיים. הטיפות הנספגות לאורך זמן בחלק הפנימי של הקיר עלולות לגרום לעובש ופטריות.
עיבוי בגשרים תרמיים: תקרות, עמודים וקורות העשויים מבטון הינם גשרים תרמיים. הבטון הינו בעל יכולת התנגדות תרמית נמוכה. לכן הוא דורש בידוד שונה מהבלוקים שהינם בעלי התנגדות תרמית גבוהה יותר. הפער בהתנגדות התרמית במפגש בין בטון ובלוק במעטפת הבניין יכול ליצור הפרש טמפרטורה הגבוה מ- 4 מעלות. בפער כזה עלולים אדי המים להתעבות לטיפות היוצרות עובש ופטריות על פני הקיר הפנימי.
 
מהי התנגדות תרמית ?
התנגדות תרמית הינה הגדרה פיסיקלית ליכולת שכבת חומר לעכב מעבר חום דרכה. ככל ששכבת החומר בעלת כושר בידוד גבוה יותר, ההתנגדות התרמית גבוהה יותר. התנגדות תרמית של שכבת חומר מסומנת באות r. התנגדות תרמית של כלל שכבות קיר מעטפת הבניין מסומנת באות R.
 

לדוגמא: קיר בטון בעובי 20 ס"מ - r=0.10
           בלוק בטון 5 חורים בעובי 22 ס"מ - r=0.40
           בלוק תאי בעובי 22 ס"מ - r=0.95
           טיח תרמי 250 (חברה מסחרית) בעובי 1 ס"מ - r=0.125
 
* הנתונים נלקחו מת"י 1045 חלק 0
 
כדי לקבל R כולל של מערכת קיר יש לעשות את החישוב הכללי של סה"כ השכבות.
 
נחזור לתקן הישראלי 1045 לבידוד תרמי של בניינים, אותו ציינתי בתחילת המאמר. תקן זה מגדיר באופן פשוט את הגורמים העיקריים המשפיעים על קביעת ההתנגדות התרמית של מעטפת קיר הבניין.
1 – סוג החומר ממנו בנויה המעטפת (בלוק, בטון וכד`).
2 – מסת החומר ממנו בנויה המעטפת (ק"ג / מ"ר).
3 – אזור האקלים בו נמצא המבנה (מיקום הישוב בארץ).
 
כמה דוגמאות המאפיינות את ה- r של חומרים שונים כבר ציינתי, כעת אסביר לגבי אזורי האקלים. ישראל מחולקת ל- 4 אזורי אקלים:
אזור א` – מישור החוף.
אזור ב` – גבעות השפלה הפנימית.
אזור ג` – הרי יהודה השומרון והגליל.
אזור ד` – עמק הירדן ואילת.
 
*בתקן 1045 חלק 10 מופיעה רשימה של כל הישובים בארץ ואזור האקלים אליו הם שייכים.
 
בטבלה הבאה ניתן לראות את ההתנגדות התרמית הדרושה לכל חלק במעטפת הבניין בצרוף כל הנתונים: סוג התשתית, המסה ואזור האקלים.

 
כדי לפשט את כל האמור לעיל, נדגים את תהליך החישוב לקיר חוץ:
 
נתון: בית בן 2 קומות
      נמצא באזור אקלים ב`.
      קירות הבטון בעובי 20 ס"מ.
      קירות הבלוקים בנויים מבלוק תרמי 5 חורים בעובי 22 ס"מ.
      טיח תרמי 250 בעובי הנדרש.
 
בטבלה אנו רואים שההתנגדות התרמית הנדרשת לקירות חוץ באזור ב`, אלמנטים סופגים שמסת הקיר שלהם הינה מעל 300 ק"ג/מ"ר הינה : R=0.5
 
אנו יודעים ש: בטון בעובי 20 ס"מ r=0.10 
                  בלוק בטון בעובי 22 ס"מ r=0.4
                  כל 1 ס"מ טיח תרמי r=0.125
 
כך ש: יישום של 2 ס"מ טיח תרמי על גבי הבלוקים ייתן - r=0.25
        יישום של 4 ס"מ טיח תרמי על גבי הבטון ייתן - r=0.5
 
הווה אומר ש: סה"כ התנגדות תרמית של מערכת קיר בלוק תרמי 5 חורים בעובי 22 ס"מ : R=0.40 + 0.25 = 0.65
                  סה"כ התנגדות תרמית של מערכת קיר בטון בעובי 20 ס"מ : 0.60 = R=0.10 + 0.50

בשתי המערכות אנו מקבלים R גבוה מהנדרש בתקן. כדי להבין את פרט הבניה הנדרש, להלן שרטוט חתך אופקי -  
 
 
פרט 1
 
המחקר
 
בשנת 2008 בדקה חברת "גולד הנדסה", יועצים למערכות בניין וחיסכון אנרגיה במבנים, עד כמה בידוד מבנה בטיח תרמי משפיע על ירידה בצריכת החשמל וכפועל יוצא משפיע גם על החיסכון הכספי. המחקר מתבסס על בית מגורים בין 2 קומות, להלן הפרטים:
  • שטח הבית - 188 מ"ר
  • נפח הבית – 566 מ"ר
  • קירות חוץ בנויים מבלוק בטון 5 חללים בעובי 22 ס"מ
  • קיר ממ"ד מבטון בעובי 25 ס"מ
  • תקרה עליונה מבטון בעובי 20 ס"מ
  • חלונות זכוכית רגילה, דלת כניסה מעץ
 
נתוני בית זה נבחנו בכל אחד מאזורי האקלים ב-3 מצבים:
1. הבית בחיפוי טיח רגיל (ללא בידוד תרמי).
2. הבית בחיפוי טיח תרמי בעובי מתאים לדרישות האזור האקלימי לפי ת"י 1045.
3. הבית בחיפוי טיח תרמי בעובי מתאים לדרישות האזור האקלימי לפי ת"י 5282 (לבניה ירוקה).
 
אזור האקלים
צריכת החשמל ע"י מערכת מיזוג אוויר במהלך שנה בבית הבנוי בהתאם לדרישות ( קו"ש / שנה )
הוצאות החשמל ע"י מערכת מיזוג אוויר במהלך שנה בבית הבנוי בהתאם לדרישות ( ₪ / שנה )
 
בית ללא תוספת טיח תרמי
לפי
ת"י 1045
לפי
ת"י 5282
בית ללא תוספת
טיח תרמי
לפי
ת"י 1045
לפי
ת"י 5282
א`
10,160
8,440
6,160
5,160
4,290
3,130
ב`
12,040
9,310
7,180
6,120
4,740
3,650
ג`
13,460
9,590
7,310
6,845
4,880
3,720
ד`
18,585
10,450
9,330
9,450
5,320
4,740
* המחיר לקוו"ש הינו 0.5086 ₪ כולל מע"מ, (נכון ל- 1.4.2008) 
 
אזור האקלים
מצב הבית
(השוואת האופציות שונות)
חיסכון האנרגיה
 ( % )
א`
הבית הבנוי לפי דרישות התקן ת"י 1045 לעומת הבית הבנוי ללא תוספת מערכת טיח תרמי
16.9
א`
הבית הבנוי בהתאם לדרישות התקן ת"י 5282 לעומת הבית הבנוי לפי ת"י 1045
27.0
א`
הבית הבנוי לפי דרישות התקן ת"י 5282 לעומת הבית הבנוי ללא תוספת מערכת טיח תרמי
39.4
ב`
הבית הבנוי לפי דרישות התקן ת"י 1045 לעומת הבית הבנוי ללא תוספת מערכת טיח תרמי
22.6
ב`
הבית הבנוי בהתאם לדרישות התקן ת"י 5282 לעומת הבית הבנוי לפי ת"י 1045
22.8
ב`
הבית הבנוי לפי דרישות התקן ת"י 5282 לעומת הבית הבנוי ללא תוספת מערכת טיח תרמי
40.3
ג`
הבית הבנוי לפי דרישות התקן ת"י 1045 לעומת הבית הבנוי ללא תוספת מערכת טיח תרמי
28.8
ג`
הבית הבנוי בהתאם לדרישות התקן ת"י 5282 לעומת הבית הבנוי לפי ת"י 1045
23.8
ג`
הבית הבנוי לפי דרישות התקן ת"י 5282 לעומת הבית הבנוי ללא תוספת מערכת טיח תרמי
45.7
ד`
הבית הבנוי לפי דרישות התקן ת"י 1045 לעומת הבית הבנוי ללא תוספת מערכת טיח תרמי
43.8
ד`
הבית הבנוי בהתאם לדרישות התקן ת"י 5282 לעומת הבית הבנוי לפי ת"י 1045
10.7
ד`
הבית הבנוי לפי דרישות התקן ת"י 5282 לעומת הבית הבנוי ללא תוספת מערכת טיח תרמי
49.8
 
תקן ישראלי 5281 וטבלאות 5282
התייחסתי בכמה מקומות במאמר לת"י 5281, תקן זה מתייחס ל-"בניינים שפגיעתם בסביבה פחותה" (בניינים ירוקים) ות"י המשלים שלו הינו תקן 5282 המתייחס ל"דרוג בניינים לפי צריכת אנרגיה: דירות בבנייני מגורים".
 
תקן 5282 מתבסס על ת"י 1045 חלקים 0, 1 ו-10 המדברים על בידוד תרמי במבנים, בתי מגורים לפי חלוקת אזורי אקלים. וכמובן ת"י 1068 המתייחס לחלונות המבנה. בתקן זה בא לידי ביטוי שינוי מהותי בגישה. כבר אין התייחסות רק להתנגדות התרמית של מערכת הקיר, אלא יש התייחסות למושג ה- U שבוחן את היעילות האנרגטית של כלל נפח הדירה ו/ או המבנה. על נושא זה ארחיב במאמר נפרד.
 
 
לסיכום
  • מעטפת טיח תרמי משמעותית ביותר באזורים ב`, ג` ו-ד`
  • השפעת הבידוד התרמי החיצוני באה לידי ביטוי בכמה גורמים
  • מעטפת בידוד אחידה הקושרת את חלקי המבנה ליחידה אחת ללא סדקים
  • מעטפת נושמת המאפשרת מעבר אדים
  • מערכת טיח תרמי חוסכת אנרגיה, ועקב כך חוסכת בעלויות הוצאת החשמל של מערכת מיזוג האוויר בעונות בהן צריך להפעיל חימום או קירור