שיפור בידוד תרמי בדירות מגורים

שיפור בידוד תרמי

1. תפקיד הבידוד התרמי
כדי להבטיח שטמפרטורת המישטח הפנימי בקירות החוץ של הדירה תשמר ברמת הנוחות המקובלת יש לבודד את הקירות החיצוניים. לבידוד התרמי תפקידים חשובים נוספים: הקטנת הסבירות להיווצרות "עיבוי" (קונדנסציה) וחסכון בצריכת האנרגיה לחימום או לקירור הדירה.

2. נוחות תרמית
בית משמש הגנה בפני תנאי אקלים קיצוניים, תפקידו להעניק למתגוררים בו תחושה של נוחות. הרגשת הנוחות תורמת להעלאת כושרנו לבצע עבודה, גופנית ורוחנית ומשפרת את תנאי המנוחה והשינה. מקובל, שאדם מרגיש נוח בסביבת לחות גבוהה, כמו בשפלת החוף, בטמפרטורה שאינה נמוכה מ 18 מעלות בחודשי החורף, ואינה עולה על 24 מעלות בקיץ. בסביבה יבשה, כמו הנגב, טמפרטורת הנוחות הסבירה מגיעה בקיץ עד 26 מעלות. המסקנה בחורף – כאשר הטמפרטורה יורדת מתחת ל"טמפרטורת הנוחות", צריך לחמם את הדירה, בעוד בקיץ, במיוחד באיזורים בהם שוררים תנאי אקלים יבשים וחמים, יש הכרח בקירור.
על הרגשת הנוחות משפיעה, מלבד הטמפרטורה בחלל החדר, גם הטמפרטורה של הקירות החיצוניים. כאשר טמפרטורת המישטח הפנימי של הקירות החיצוניים, גבוהה או נמוכה מהטמפרטורה השוררת בחדר, (בגבול של 3 מעלות למטה או למעלה) נוצרת בקירבת הקירות הרגשת אי נוחות. בקיץ הקיר "יקרין חום", בהיותו חם יותר מהאויר בדירה, בעוד בחורף תורגש "זרימת קור", משום שחום הקיר נמוך מזה שבדירה.

3. בידוד "המעטפת החיצונית"
כאשר מחממים/מקררים את הדירה, נוצר זרם חום העובר דרך "המעטפת החיצונית". מעטפת החוץ כוללת את הקירות החיצוניים, הגג והריצפה (על עמודים או על הקרקע), דהיינו רכיבים ה"עוטפים" את הדירה מכל הצדדים. זרימת החום גורמת להפסד אנרגיה המושקעת בחימום/קירור מכאן שככל שרכיבי המעטפת יהיו בעלי בידוד תרמי באיכות גבוהה יותר, כך הפסד האנרגיה נמוך יותר.
מחקרים הוכיחו, שההשקעה הכספית בבידוד תרמי באזורים בהם נדרש חימום/קירור ממושך מוחזרת תוך מספר מועט של שנים. מלבד החזר ההשקעה והחיסכון בידוד תרמי מתאים משפר את הרגשת הנוחות גם בימים בהם אין צורך לחמם או לקרר את הדירה. בידוד תרמי תקני מקצר משך הזמן בו נדרש חימום/קירור הדירה ומקטין הסבירות להתהוות העיבוי והופעת העובש.

4. גשרים תרמיים
אזורים רגישים במיוחד לתופעת העיבוי הם "גשרים תרמיים", הנמצאים בקירות החיצוניים ובתקרת הגג. הגשרים התרמיים נוצרים בחלקי המיבנה המשולבים במעטפת החיצונית בהם הבידוד התרמי קטן יותר מאשר במישטחים הסמוכים להם, לדוגמא: חגורות בטון בתקרות בקורות ועמודי בטון משולבים בקירות חוץ מבודדים.

5. העיבוי מהו?
כאשר טמפרטורת המישטח הפנימי של המעטפת החיצונית נמוכה מטמפרטורת הדירה, עלולים אדי המים הנמצאים באויר הדירה להתעבות במגע עם הקיר או התקרה ולהפוך לטיפות מים. מדובר בטיפות המצטברות מישטחים אטומים, כמו זגוגיות חלונות ואריחי קרמיקה. במישטחים סופגים, כמו טיח פנים רגיל, נספגות הטיפות לחלקים פנימיים של הקיר. ככל שהתופעה מתמשכת – מצטברת רטיבות בתוך הקיר וזו עלולה לגרום להופעת פטריות ועובש.
מקורם של אדי המים בדירה, בלחות האויר החיצוני, בתוספת הלחות הפנימית שהיא תוצאה ישירה של אורח החיים ומשטר האיוורור בדירה הלחות הפנימית נוצרת על ידי נשימה בישול וכביסה וכמובן – חימום בעזרת תנור גז או נפט ללא ארובה וכיו"ב.

6. מושגים בבידוד תרמי:
6.1 מעבר חום
בכל מקום שבו הטמפרטורה הפנימית הרצוייה שונה מזו של הסביבה החיצונית, מתקיים "מעבר חום" העושה את דרכו מהאזור החם אל האזור הקר. מעבר החום נעשה בשלוש דרכים אפשריות: על ידי הולכה, זרימה (הסעה), או על ידי קרינה.
– הולכה – מעבר החום דרך גופים מוצקים, כמו תקרות וקירות, מותנה בהתנגדות התרמית, דהיינו, כושר הבידוד של החומרים מהם בנוי הקיר או התקרה.
– זרימה (הסעה) – מעבר החום דרך האויר, כאשר שכבת האויר הקרה עולה כלפי מעלה בעת שהיא מתחממת. אם התקרה מבודדת היטב חלק גדול מהחום ישאר בחלל החדר.
– קרינה – תנור סלילים חשמלי מעביר חום בדרך של קרינה. בקיץ השמש מחממת את הגג, כאשר הגג צבוע בלבן – חלק גדול מהחום מוקרן יוחזר – ותקרת הדירה לא תתחמם.
6.2 מוליכות תרמית סגולית
יכולת הבידוד של חומר מסויים נמדדת בעזרת נתון פיזיקלי הנקרא "מוליכות תרמית סגולית". המוליכות מבטאת את מידת יכולתו של חומר להעביר חום דרכו. ככל שערך המוליכות התרמית קטן יותר החומר מבודד טוב יותר.
המוליכות התרמית הסגולית תלוייה בצפיפות החומר שהוא פועל יוצא מגודלן, צורתן וחלוקתן של הנקבוביות הנמצאות בתוכו חשובות גם התכונות הפיזיקליות של החומר עצמו וכושר עמידותו בפני רטיבות. חומר מבודד טוב במצב יבש, במצב רטוב קטן כושר הבידוד שלו.
חומרי בנייה קלים ונקבוביים מוליכותם התרמית קטנה וכושרם לבודד טוב. לעומתם, חומרי בנייה כבדים וצפופים, כמו בטון, מוליכותם התרמית גדולה וכושרם בידודם התרמי גרוע.
בטבלה דלהלן מצוינים ערכי המוליכות התרמית הסגולית של חומרי הבנייה למיניהם:
החומר מוליכות תרמית סגולית
בטון רגיל (צמנט אם אגרגט רגיל) 2.10
אבן חול, אבן גיר 2.30
טיח סיד צמנטי (טיח פנים) 0.87
טיח צמנטי (טיח חוץ) 1.40
בטון קל נקבובי (איטונג) 0.22-0.14
זכוכית 0.80
אלומיניום 200.00
עץ לבן (ברוש, אורן, אשוח) 0.13
לוחות גבס 0.21
לבידים (דיקט וסנדוויץ) 0.15
טיח תרמי 0.16-0.085
לוחות פוליסטרין מוקצף (קל-קר) 0.04
לוחות פוליאוריתן מוקצף 0.027
צמר סלעים וצמר זכוכית 0.05
6.3 התנגדות תרמית
לצורך קביעת היכולת התרמית של שכבת חומר מסויימת החומרים מהם בנויה המעטפת החיצונית של הבנין (קירות, גגות וכד') משתמשים בערך פיזיקלי – "התנגדות תרמית". ערך זה מבטא יכולתה של שכבת חומר לעכב מעבר החום דרכה. ככל שההתנגדות התרמית גדולה יותר תהא שכבת החומר בעלת כושר בידוד טוב יותר. ההתנגדות התרמית גדלה ככל שעובי שכבת החומר גדלה והיא פוחתת ככל שהמוליכות התרמית הסגולית גדלה. על מנת להגדיל את ההתנגדות התרמית של קיר ולשפר כושרו הבידוד, יש להגדיל עובי הקיר או להקטין את ערך המוליכות, משמע – להשתמש בחומרים מבודדים שמוליכותם הסגולית קטנה ביותר.
לדוגמא התנגדות התרמית של קיר בטון, בעובי 20 סמ' היא שוות ערך להתנגדותה של שכבת "קל קר" בעובי של כ 4 מ"מ בלבד, או לוח "קל-קר בעובי 2 סמ', התנגדותו התרמית שווה לזו של קיר בטון בעובי 100 סמ'.

7. חומרי בידוד
7.1 סוגי החומרים המקובלים
חומרי הבידוד מצטיינים בכך, שלמרות עוביים הקטן יחסית (סנטימטרים אחדים) התנגדותם למעבר חום דרכם גדולה. אחוז חללי האויר הכלואים בחומר מבודד עשוי להגיע ל % 95 מנפחו, והם מקנים לחומר משקל סגולי נמוך.
את החומרים המבודדים ניתן לסווג לשתי קבוצות עיקריות:
א. חומרים פולימריים או מינרליים – לקבוצה זו שייכים, הפוליסטרין המוקצף ("קל-קר"), וצמר הסלעים. המוליכות התרמית הסגולית של חומרים בקבוצה זו נמצאת בגבולות שבין 0.05-0.03 והשימוש בהם מאפשר להגיע להתנגדות תרמית גבוהה – בעובי מזערי של 2-3 סמ' בלבד. חומרי הבידוד בקבוצה זו מועדפים במיוחד כאשר רוצים לשפר הבידוד התרמי באופן משמעותי מבלי להוסיף עובי גדול לרכיבים קיימים במעטפת הבנין.
ב. חומרים על בסיס צמנט או סיד – בקבוצה זו נכללים טיח תרמי, בטון מוקצף (בטקל) ופלטות איטונג. המוליכות התרמית הסגולית של חומרים אלה נעה בגבולות 0.3-0.1; כלומר, כדי להגיע לתוצאות בידוד שוות לאלו שבקבוצה הראשונה, נדרש עובי גדול יותר מכך, השימוש בחומרים מקבוצה זו נעשה במקומות בהם אין צורך ברמת בידוד גבוהה וכאשר ניתן להוסיף עובי לרכיבים הקיימים.
7.2 חומרי הבידוד המיישמים בארץ
א. לוחות פוליסטרין מוקצף – "קל-קר". מדובר בחומרים העשוי מבועות פוליסטירן דחוסות ומנופחות פי 40 מהרגיל. בעזרת תהליך הקצפה מתקבלים לוחות בצפיפויות שונות, ככל שגדלה הצפיפות, קטנה חדירותו של החומר למעבר מים. מאחר והחומר אינו חזק מבחינה מכנית ורגיש לקרינת השמש אין להשתמש בו כציפוי חוץ, ללא הגנה נוספת. חומר ה"קלקר" נוח לשימוש קל לניסור, לחיתוך ולסימרור. מוליכותו התרמית נמוכה והוא מחזיק מעמד בטמפרטורה עד 80 מעלות.
החומר משווק בצורת לוחות וגם בתפזורת. בבועות פוליסטירן פזורות ניתן להשתמש למילוי חללים בקירות כפולים. צבעו לבן ובצורתו הרגילה הוא חומר דליק ופולט גזים רעילים. משווק גם סוג מיוחד "כבה מעצמו", שאינו ממשיך בבעירה אם נפסק מקור האש. העובי המקובל לשימוש בלוחות: 2-5 סמ'.
ב. פוליאוריתן מוקצף – דומה בתכונותיו לפוליסטירן ומשווק בארץ בשתי צורות: לוחות כמו ה"קל-קר". וחומר הניתן להתזה על מישטח קיר או גג.
צבעו של החומר צהוב כתום והוא אטום למים החומר יציב ועמיד בטמפרטורה שבין 40 מעלות ועד 150 מעלות. לאחר ההתזה החומר תופח על פני המשטח ויוצר שכבת קצף. הקצף מתקשה ותוך דקות מתחזק כך שניתן אפילו לדרוך עליו.
התקשותו המהירה של החומר מאפשרת התזתו ללא קושי על פני שטחים אנכיים וגם על התקרה. הדבקות החומר מצויינת על פני כל מישטח, כמו מתכת, בטון, עץ ואספלט. אין צורך בהכנות מוקדמות מלבד ניקוי המישטח. בשיטת ההתזה נוצר מישטח רצוף ללא תפרים, ניתן להגיע לכל מקום ולהמנע מ"גשרי קור" ומהפסד חום.
העובי המקובל לשימוש הוא 2-3 סמ'. החומר אינו עמיד בפני קרינת השמש ולכן, כאשר משתמשים בו שימוש חיצוני (קירות/גגות) יש לצפותו בשכבה מגינה.
זהו חומר דליק הפולט גזים רעילים בשעת שריפה!
ג. צמר סלעים – חומר מינרלי המיוצר מסלעי בזלת גרוסים, העוברים תהליך חיתוך ועיבוד לסיבים דקים מאוד, אינו דליק, לא פולט גזים ואינו נתקף עי' חרקים ובקטריות. חסרונו של החומר בכך שהוא מאבד את תכונות הבידוד עקב ספיגת רטיבות.
החומר משווק במזרנים עטופים בפוליאתילן, יריעות פי.וי.סי, או אלומיניום, שנועדים לבידוד גגות רעפים באמצעות הוספת דבק בלתי דליק, ניתן לקבל לוחות קשיחים וקשיחים למחצה – במשקל מרחבי נמוך ביותר. עטיפת החומר בפוליאתילן או נייר אלומיניום, יוצרת מחסום אדים. לבידוד קירות, יש להעדיף את הסוג הקשיח, המונע שקיעת החומר במרוצת הזמן. העובי המומלץ 5-2.5 סמ'.
ד. צמר זכוכית – דומה בתכונותיו ובשימושיו לצמר סלעים.
ה. טיח תרמי – מורכב ממלט צמנטי כחומר בסיס, בתוספת כדורי פוליסטירן מוקצף או אגרגטים קלים אחרים, המקנים לו נקבוביות גבוהה. חללי אויר רבים מקטינים במידה ניכרת את המוליכות התרמית של התערובת. עקב חוזקו המכני הנמוך וכושר ספיגתו הגבוה למים החומר דורש הגנה חיצונית. הטיח התרמי משווק באריזות (שקים) סגורות עם הוראות שימוש מטעם היצרן. החומר משווק כמערכת שלמה של טיח, הכוללת בתוכה שכבת יסוד על גבי התשתית הקיימת, שכבת טיח תרמי בעובי דרוש ושכבת גימור חזקה. העובי הכולל המקובל לשימוש 3-5 סמ'.
ו. איטונג – תערובת דלילה של סיד, חול ואבקת אלומיניום. התגובה הכימית בין הסיד לבין אבקת האלומיניום גורמת להיווצרות בועות גז, כך שהתערובת הנוצרת היא נקבובית. האיטונג משווק בצורת בלוקים ופלטות בחוזק מכני סביר.
האיטונג בעל ספיגות מים גבוהה מאד ומכאן שדרושה לו שכבת הגנה אוטמת, במיוחד כשהוא מיושם בקירות חיצוניים.

8. התקן הישראלי לבידוד תרמי במבני מגורים
תקן ישראלי 1045 מגדיר הדרישות המינימליות לבידוד תרמי של רכיבי המעטפת החיצונית בבנין, במטרה להבטיח נוחות תרמית, תוך צמצום סכנת העיבוי והגדלת החסכון באנרגיה.
דרישות התקן מותאמות לאזורי אקלים שונים כאשר התקן מחלק את הארץ לארבעה אזורים:
אזור א' – מישור החוף.
אזור ב' – השפלה והנגב הצפוני.
אזור ג' – ההר.
אזור ד' – בקעת הירדן והערבה.
התקן מחמיר בהדרגה בדרישותיו לבידוד תרמי מאזור א' לאזור ד'. תקן ישראלי 1045 פורסם לראשונה בשנת 1979 מתוך מגמה לחסוך בהוצאות שימוש באנרגיה מידי מספר שנים נערכת רוויזיה בתקן והדרישות התרמיות משתכללות.

9. שיפור הבידוד התרמי של קירות חיצוניים
9.1 יש להתאים את שיטת הבידוד לאופי הקיר.
א. קיר בטון או קיר בלוקים
האפשרויות המומלצות לשיפור הבידוד התרמי:
א. הוספת טיח תרמי חיצוני בעובי ממוצע של 3-5 סמ' כולל ציפוי אטים כנגד חדירת מים.
ב. הוספת טיח תרמי פנימי בעובי ממוצע של 4-3 סמ', בתוספת שכבת גמר "שליכט" וצביעה בסיד סינטטי עם ערב נגד עובש.
ג. הוספת שכבת בידוד חיצונית, כגון פוליאוריטן מוקצף או "קל קר", בעובי 2-4 סמ' וציפוי עמיד.
ד. הוספת שכבת בידוד פנימית עשוייה "קל קר" או צמר סלעים בעובי 3-2.5 סמ', עם ציפוי לוחות גבס משוריין וגמר בסיד סינטטי עם ערב נגד עובש.
ב. קיר איטונג
קיר עשוי בלוקי איטונג בעובי 22 סמ', בנויים, עם שלד קונסטרוקציה מבטון מזויין, וטיח משני הצדדים בעובי ממוצע של כל 2 סמ' מכל צד.
שיטת בנייה זו מתאימה מבחינה תרמית לרוב אזורי הארץ אך יש להוסיף בכל האזורים בידוד במקומות בהם נוצרים "גשרי קור" – עמודים, קורות וחגורות מבטון מזויין.
ג. קיר כפול – (בניה ירושלמית)
קיר אבן בנוי עם גב בטון, בעובי כולל של 35-28 סמ' עם חלל בידוד פנימי בעובי 3 סמ'; בלוקי בטון בעובי 5-4 סמ' וטיח פנים רגיל בעובי 2 סמ' בממוצע.
ניתן להוסיף גם שכבת בידוד פנימית עשוייה "קל קר", פוליאוריתן וכד', בעובי 3-2.5 סמ', עם ציפוי לוחות גבס משוריין וגמר בסיד סינטטי עם ערב נגד עובש. יתאים לרוב אזורי הארץ.
9.2 יישום הבידוד בצד הפנימי או החיצוני
קיימים יתרונות וחסרונות לכל שיטה המצויניים להלן:
א. טיפול בצד הפנימי של הקיר
שיפור הבידוד נעשה באמצעות הוספת שכבת חומר מבודד בצד הפנימי או החיצוני של המעטפת. עובי השכבה וטיב החומר נקבעים לפי דרגת הבידוד הרצוייה.
היות ומרבית חומרי הבידוד שבשימוש מתאפיינים ברכות מסויימת ונעדרים חוזק מכני, יש לצפותם בשכבה מגינה שתמנע גם חדירת מים (רטיבות). כלפי פנים הדירה שכבת הגמר של הקיר אמורה להיות משטח "סופג" כדי למנוע חדירת אדים או הווצרות עיבוי בתוך הקיר לצורך כך יש להתקין מחסום אדים.
מחסומי אדים עשויים מנייר אלומיניום או מיריעות פוליאתילן (ניילון), ומותקנים בצד הפנימי של הקיר שהוא כיוון חדירתם של אדי המים.
ב. הטיפול בצד החיצוני של הקיר
יתרונות בידוד המעטפת מצידה החיצוני:
א. שיפור הבידוד התרמי מאפשר גם בו זמנית שיפוץ כללי של חזית הבנין.
ב. מניעת הווצרותם של "גשרים תרמיים".
ג. צמצום הפרעות וחוסר נוחות לדיירים.
ד. אין צמצום של החללים הפנימיים.
הטיפול בצד החיצוני של הקיר כרוך בקבלת הסכמת כל הדיירים. כמו כן, נגרמות הוצאות נוספות בגין הקמת פיגומים חיצוניים, והצורך בשימוש בחומרי גמר עמידים בפני רטיבות וקרינת השמש. בעוד הטיפול בצד הפנימי ניתן להעשות בשיטת "עשה זאת בעצמך", הרי הטיפול בקיר חיצוני דורש ידע ויכולת ביצוע של קבלן מומחה, כאשר לרשותו עומד גם הציוד המתאים.

אודות הכותב:
יגאל ברגמן מומחה בבקרת איכות בענף הבניה,בביקורת ואיתור ליקויי בניה.
מהנדס ראשי במיל"ב-מכון ישראלי לביקורת בניה. אתר מידע מקיף בנושא ליקויי בניה

מקור המאמר: www.Articles.co.il – מאמרים לשימוש חופשי