טכנולוגיות בידוד תרמי לשיפור ביצועים, חיסכון, בריאות המשתמשים ועמידות מבנה

 סקירה זו בחסות חברת מלגול, הסקירה נכתבה על ידי ד"ר אדר' נעם אוסטרליץ וצוות SID המלווים מזה שנים רבות פרויקטים ביעוץ טכנולוגי במגוון שיטות בניה וכן מייעצים לחברות יצרניות ויבואניות.

מבוא: חשיבות הבידוד התרמי למבנה בריא, חסכוני ועמיד לאורך זמן

מבנה מבודד: השקעה קטנה – תועלות רבות 
בידוד תרמי הוא ככל הנראה התחום שבו יחס עלות-לתועלת הוא הטוב ביותר. מדובר בדרך כלל בחומרים שעלותם אינה גבוהה ופשוטים יחסית ליישום בשלבי בנייה (שלד) שמעניקים תועלות רבות לאורך כל חיי המבנה וללא כל צורך בתחזוקה שלהם. יש לשלב בידוד תרמי בשלבי הבנייה. הוספת בידוד בדיעבד תהיה כעמט תמיד יקרה ומורכבת יותר לביצוע. כמה בידוד תרמי יש להתקין?
לשאלה זו תשובה ברורה: "כמה שיותר – יותר טוב". בידוד תרמי אפקטיבי לחום וקור כאחד ולכן רלוונטי, מועיל ותורם לתפקוד האנרגטי הן למדינות חמות והן למדינות קרות, גם לקיץ וגם לחורף. 
על כן, נשאף להשיג מקסימום בידוד אפשרי בהתאם למגבלות הנדסיות ותקציביות. השקעה בבידוד תרמי צפויה לרוב להחזיר את עצמה בטווח הארוך וכן בהנאה ממבנה איכותי ובריא יותר.

 להלן ריכוז התועלות שמקנה בידוד נכון:

הסיבה העיקרית להשקעה בבידוד התרמי היא תרומתו לשיפור ה'נוחות התרמית' שחשים השוהים במבנה. כפי שהוכח במחקרים רבים, לכך יש השפעה רבה על התפקוד ועל המצב הבריאותי והנפשי של האדם. ה'נוחות התרמית' הטובה ביותר מושגת בתכנון תרמי מקצועי שמשלב בצורה נכונה בין בידוד תרמי למסה תרמית.

סיבה חשובה לא פחות לבידוד חלקי המבנה היא הפחתת השפעת מזג אוויר קר ומניעת הצטברות לחות שמתרחשת כתוצאה מעיבוי מים על משטחים קרים (קונדנסציה). לחות זו, מזיקה לרכיבי מבנה ומהווה מצע להתפתחות עובש המזיק לבריאות.

בתמונה: קיר חדר מקלחת עם עובש שהתפתח בחלקו העליון עקב עיבוי מים (קונדנסציה) הנובע מחוסר בבידוד תרמי של הקיר והתקרה. לעובש השלכות בריאותיות. צילום: יואב אשד

ההוצאה הגדולה ביותר בחשבון החשמל של משק בית היא לאקלום. כלומר, הפעלת מזגנים באופן אקטיבי הכרוך בהשקעת אנרגיה. על פי משרד האנרגיה, ההוצאה על מיזוג ואקלום במשקי הבית בישראל עומדת על 35% מצריכת החשמל של משקי הבית. מכאן, שהחשיבות לבידוד תרמי ושימור אנרגיה במבנים הופכת לנושא מרכזי בבנייה על מנת להביא לחיסכון בחימום וקירור המבנה. כיום, גם גופי התכנון מעלים את הדרישות במטרה להפחית את צריכת האנרגיה. אכיפה של תקני בידוד תרמי ושיפור התפקוד האנרגטי דוגמת ת"י 1045 ו-ת"י 5282 מבוצעת ונדרשת במסגרת התקן לבנייה ירוקה (ת"י 5281) ועל פי דרישות של הרשויות המקומיות.

בידוד זה לא רק נוחות, בריאות וחיסכון אנרגטי, בידוד חשוב גם לשמירה על רכיבי המבנה ומניעת בלאי שלהם כתוצאה מעיבוי מים. אחת ממטרותיו המרכזיות של תקן 1045 היא להבטיח שלא תהיה התפתחות של רטיבות בתוך שלד המבנה ועל גביי אלמנטים שונים בבניין. רטיבות כזו עלולה לגרום לקורוזיה (חלודה) בברזל הבניין ולהביא לנזקים ובלאי העלול במשך הזמן לפגוע ולהחליש את שלד המבנה עד למצב שאינו מותאם לעומסים ההנדסיים שתוכננו לו ולהגעה לכשל מסוכן המצריך שיקום יקר (ראה: שיקום בטון).

עקרונות לבחירת טכנולוגיות בידוד

המטרה בבידוד היא להשיג מעטפת רציפה ככל הניתן של החומר המבודד סביב כל חלקי המעטפת הכוללים: קירות, גג ולעיתים גם רצפה ('גישת הצידנית'- כמו צידנית המוקפת בבידוד תרמי בכל המעטפת שלה). חומר מבודד הוא כזה שיש לו מוליכות תרמית נמוכה. לבטון, אלומיניום ופלדה יש ערך מוליכות תרמית גבוה ולכן הם לא נחשבים כמובדדים אלא כמוליכים חום ויש לבודד אותם בחומרים אחרים. 

ככלל, אוויר כלוא נחשב כמבודד, לכן, חומרי בידוד בעלי ערך בידוד גבוה הם לרוב כאלו עשויים מבנה נקבוביות ובועות הכוללים חללי אוויר רבים. למשל, בטון יכול להפוך למבודד במידה ועובר תהליך הכולא בתוכו בועות חללי אוויר כמו בבלוק איטונג או בטון מוקצף. לשם המחשה, לוח פוליסטירן (קלקר) מכיל בעיקר אוויר (98% אוויר). שיטה נוספת לייצר קיר מבודד שנעשה בה שימוש בעבר כדי להשיג בידוד תרמי לקירות (עוד לפני הופעת מגוון מוצרי הבידוד), היא לבנות קיר בלוקים פנימי נוסף לפניי קיר המעטפת החיצונית של המבנה, קיר פנימי זה מכונה "קיר איזולציה" הכולא אוויר ומעניק ערך מסוים של בידוד תרמי למבנה. כיום, נעשה שימוש בחומרים מתקדמים ויעילים יותר לבידוד תרמי.

ככל שעובי שכבת הבידוד גדול יותר, כך ערך הבידוד הכולל (R-Value) גדול יותר. ניתן לחלק את טכנולוגיות הבידוד ל-5 סוגים עיקריים בהתאם למאפיינים ודרכי היישום שלהם בתהליך הבניה:

  1. בלוקים – דוגמת בלוק בטון, איטונג ואחרים בעלי ערך של בידוד תרמי (יש לטפל בגשרים תרמיים באלמנטי שלד בטון).
  2. טייחים תרמיים – מיושמים על גבי קירות מעטפת המבנה מבפנים או מבחוץ. לעיתים ניתנים ליישום גם בהתזה והחלקה.
  3. לוחות בידוד קשיחים– דוגמת פוליסטירן (קלקר), לוח צמר סלעים קשיח, זכוכית מוקצפת. 
  4. יריעות ומזרנים – בידוד ב'מזרונים' של חומר צמרירי או פולימרי (גליל צמר זכוכית, צמר פולימרי דוגמת פלציב).
  5. הקצפה, שאיבה או התזה – חומרים בעלי צפיפות נמוכה ונקבוביות הניתנים להקצפה, התזה או שאיבה (קצף פוליאוריטן, צלולוז (תאית) למילוי קירות).
 

חומרי בידוד מותקנים לרוב בין שלד המבנה לשכבת הגמר (גמר חיצוני או פנימי), קיימת השפעה הדדית בין סוג השלד, חומר הבידוד וסוג הגמר. לכן, בבחירת שיטת בידוד, יש לשקול טכנולוגיה שמשתלבת באופן מיטבי בתכנון כלל חתך אלמנט המבנה. בהתאם לכך, ההשוואה בין שיטות בידוד נעשית בין מערכות שלמות של מעטפת תרמית ויש לקחת אותה בחשבון בשלבי התכנון של המבנה וקביעת חתכי אלמנטי הבנייה ושיטת הבנייה.

מה הקשר בין בידוד תרמי לבידוד אקוסטי?

אחד הגורמים המשפיעים על איכות החיים של המשתמשים במבנה הוא איכות הבידוד האקוסטי. כאשר אנחנו בבית שלנו, או במשרד, אנחנו זקוקים לשקט ובידוד של רעשים מהסביבה ומהשכנים ואף בידוד בין חדרי הבית השונים או חללי המשרד. 

חומרי בידוד רבים הם דו שימושיים ומשיגים גם בידוד תרמי וגם בידוד אקוסטי, חומרים כאלה בעלי תועלת כפולה מכונים חומרים תרמו-אקוסטיים. על כן, מומלץ לעשות תיאום בתכנון תרמי ואקוסטי במבנה על מנת לחסוך בעלויות ולמקסם את התועלת. 

חומרי בידוד שונים משיגים מטרות שונות לבידוד, למשל:

  • חומרים צמריים המיושמים בקירות דוגמת גלילי או לוחות צמר סלעים או צמר אחר סופגים גלי קול ובכך חוסמים ומפחיתים מעבר של גלי קול דרך הקיר או התקרה. ככל שהצמר יהיה יותר כבד ודחוס, כך הבליעה של גלי הקול תהיה יותר יעילה. 
  • חומרים קשיחים דוגמת לוחות גבס, עץ וכיוב' בעלי מסה גבוהה ומאפיינים מתאימים, חוסמים מעבר אנרגיה של גלי הקול ומפחיתים מעבר שלהם דרך קיר.
  • מזרונים מוקצפים גמישים (דוגמת פלציב) המיושמים ברצפה ובין ניצבים ללוחות גבס, צנרת, מערכות מיזוג ואלמנטים שונים במבנה, יוצרים חציצה ומפחיתים מעבר וויברציה בין חלל לאלמנט קשיח (למשל בין רצפת דירה לתקרה של הדירה מתחתיה). 
 

פעמים רבות יש לעשות שילוב של מספר חומרים ושכבות שונות על מנת להשיג את הבידוד האקוסטי הדרוש. 

בידוד אקוסטי נדרש לביצוע ויישום ומתוכנן על ידי יועץ אקוסטיקה בהתאם לת"י 1004 ונאכף לרוב בבנייה במסגרת דרישות התקן לבנייה ירוקה (ת"י 5281). בידוד אקוסטי שאינו תקין נחשב כליקוי בנייה הפוגע באיכות החיים של המשתמשים במבנה.

 

אין להזניח את הפתחים במבנה – חלונות ודלתות מבודדים לחסכון ונוחות תרמית ואקוסטית

חלונות ודלתות מהווים מעין "חורים" במעטפת המבנה המבודדת. השקעה בבידוד תרמי של חלונות ודלתות במעטפת המבנה היא מהותית וחיונית כדי להשיג מבנה טוב יותר המתפקד תרמית ואנרגטית בסטנדרט גבוה. מחקרים מראים שחלונות יכולים לגרום לאיבוד של כ- 30% מהאנרגייה במבנה (חום וקור). 

פעמים רבות, אנו רואים כיצד אנשים משקיעים בבידוד תרמי של קיר, רצפה ותקרה אבל מתקינים חלון בעל איכות בידוד נמוכה יחסית. דבר הפוגע בתפקוד וביעילות האנרגטית של המבנה כולו. חלון איכותי יבודד את המבנה בעונת הקיץ מפני החום, יסייע בשמירה על קרירות בפנים המבנה ובכך יביא לחסכון במיזוג לקירור בקיץ ולהיפך בעונת החורף. השקעה בחלונות מבודדים צפויה להחזיר את השקעתה לטווח הרחוק (תלוי פרויקט) והיא אחד ממרכיבי הבניין שאנחנו ממליצים להשקיע בהם ולתעדף אותם בהתאם, במיוחד בפרויקטים בעלי תקציב מוגבל שבהם נרצה לייצר מבנה איכותי וחסכוני ככל האפשר.

חלון שאינו מבודד תרמית באופן מספק, מהווה גשר תרמי הגורם לאיבוד אנרגיה לסביבה ומצריך השקעה מיותרת של אנרגיה לקירור וחימום המבנה. זאת בנוסף לפגיעה בנוחות המשתמש ולמשמעויות בריאותיות העלולות להיווצר כאשר יש עיבוי מים (קונדנסציה) על גביי מסגרת וזיגוג החלון. 

לסוג הפרופיל של החלון ולאיכות הזכוכית הבידודית כמו גם לציפויים שונים על זיגוג הזכוכית והצללות יש משמעות על תפקודם התרמי, אנרגטי ואקוסטי. למידע נוסף ראה סקירת חלונות.

קריטריונים לאפיון ובחירה בין מערכות בידוד:

  1. רמת הבידוד הנדרשת של כלל חתך אלמנט המבנה ובהתאם אפשרות יישום החומר להשגת הערך הנדרש. ערך ההתנגדות התרמית של החומר יחושב לפי "ערך תרמי לתכן".
  2. התאמה לשימוש ולרכיבי המבנה השונים: יש להתאים בין חומרי הבידוד לסוג השלד, הקירות והגג. למשל, גג בטון ידרוש חומרי בידוד שונים מגג רעפים. מבנה משלד פלדה ידרוש שכבות בידוד שונות מאלו של מבנה בטון. גמר חיצוני בתלייה יבשה ידרוש פעמים רבות בידוד שונה מגמר שליכט וטיח ועוד.
  3. עמידות התוצאה הסופית של המערכת לדרישות הנדסיות: עמידות ללחיצה, מניעת סידוק, אטימות לנוזלים ועוד.
  4. תקינה ואיכות המוצר: יש לבחון מערכת בידוד שכלל רכיביה מאושרים על ידי תקינה ישראלית ובינלאומית מתאימה. אותו סוג חומר מיצרנים שונים יכול להציג ביצועים שונים.
  5. עמידות אש: בהתאם לאופן השימוש במבנה ודרישות התקנים, חומרי בידוד צריכים לעמוד בדרישות שונות של עמידות באש. קיימים חומרים בעלי עמידות גבוהה לאש הודות לסוג החומר בו נעשה שימוש וכאלו שמוסיפים להם חומרים מעכבי בעירה.
  6. מחיר: יש לעשות השוואה לחתך קיר או מערכת שלמה, שתכלול: חומרי בידוד, דבקים ועוגנים נדרשים, איטום המערכת לחדירת מים לקיר, חסם אדים, ובאם נדרש רשתות וחומר גמר לקבלת קיר מוכן לגמר סופי. יש לקחת בחשבון את זמן הביצוע שמשפיע על עלות עבודה ופיגום באתר. קיימים חומרי בידוד שהעלות הישירה שלהם אולי גבוהה יותר, אבל יחסכו שכבות וזמן עבודה ובכל יכולים דווקא להוזיל את עלות הבנייה. ראה פרמטרים להשוואת עלויות בהמשך הסקירה.
  7. החברה המספקת: רצוי לבחור חומרים מחברה שמספקת מערכת שלמה ונותנת אחריות ותמיכה בביצוע של הקבלן המיישם ומספקת ייעוץ ואחריות למוצרים.  

מיקום הבידוד במבנה

בידוד תרמי במבנים נדרש בכל קיר או תקרה או גג בין הפנים לחוץ וכן בין הפנים (חלל מאוקלם) לחלל שאינו מאוקלם, דוגמת בין דירה לחניון, לחדר מדרגות למחסן או אחר.

באיור להלן, מתוך דוח תרמי שבוצע על ידי משרד אוסטרליץ אדריכלות עבור פרויקט בניין דירות בתל אביב, מובאת דוגמא לסימון קירות בקומה הדורשים חתכי ופתרונות בידוד תרמי שונים. באיור ניתן לראות קומה הכוללת ארבעה מקרים שונים לבידוד בקירות:

A – בידוד בין דירה לקיר חוץ במעטפת המבנה.

B – בידוד בין הדירה שהיא חלל מאוקלם (ממוזג) לחלל שאינו מאוקלם דוגמת חדר מדרגות ופירי אוורור.

C – בידוד תרמי-אקוסטי – לבידוד תרמי ואקוסטי של הדירה מחלל שאינו מאוקלם ורועש דוגמת פיר המעלית וכן לבידוד אקוסטי בין דירות צמודות למניעת מעבר רעש בין דירות שכנות.

D – בידוד תרמי של קיר ממ"ד חיצוני הדורש לעיתים פתרון מיוחד שעומד גם בדרישות בטיחות מיוחדות לחדרים מוגנים.

 

באיור להלן, מתוך דוח תרמי של משרד אוסטרליץ אדריכלות עבור פרויקט בניין דירות בתך אביב, ניתן לראות חתך של הבניין עם הנחיות לטיפול תרמי-אקוסטי בין הקומות השונות:

H – בידוד תרמי ברצפה של חלל מאוקלם (דירה) מעל חלל שאינו מאוקלם (מחסן, חניון וכדומה)

J – בידוד אקוסטי ברצפות בין דירות.

G – בידוד תרמי-אקוסטי במרפסות גג מעל דירות וכן בידוד תרמי בגג הקומה העליונה.

חומרי בידוד 'ירוקים' ובטוחים לשימוש - תווי תקן לבידוד ! 

 כאמור, כמעט כל חומר אוורירי ובעל נפח שישולב בקיר או גג יקנה לו בידוד תרמי ברמה מסוימת, יש לשים לב, כי חלק מחומרי הבידוד (ובמיוחד הוותיקים יותר) עלולים להכיל חומרים המזיקים לאדם. בעת בחירת חומר בידוד– ותוך דגש מיוחד לאלו שבמגע עם פנים המבנה – נעדיף לעשות שימוש במוצרים שאינם מכילים חומרים כימיים נדיפים (VOC’s) ואחרים המזיקים לבריאות האדם. כמו כן, נמנע מחומרים העלולים לשחרר עם הזמן סיבים החודרים לקנה הנשימה. עם זאת, חשוב להזהר מ-'פייק ניוז', מיתוסים והשמצות ללא ביסוס. 

בדיוק לשם כך רצוי לבחון תעודות, תקנים והוכחות שאותם תוכלו למצוא בסקירות המוצרים השונים. ב-SID, אנו מקפידים לפרסם מידע ונתונים שניתנים ככל האפשר לגיבוי באמצעות אסמכתאות ובדיקות מעבדה המצביעות על איכות ובטיחות המוצר. דוגמאות לאסמכתאות:

  • מוצרים שאינם פולטים תרכובות אורגניות נדיפות וחומרים רעילים אחרים  – תווים ובדיקות המראים כי החומר אינו פולט תרכובות מזיקות (דוגמת VOC’s) או סיבים המזיקים לנשימה. כמו כן, אישורי בטיחות ואי רעילות של המוצרים דוגמת MSDS.
  • אסמכתאות ירוקות – חומרים איכותיים ובעלי תווים ירוקים (Green Label) המבטיחים כי תנאי הייצור של המוצר ומאפייניו עומדים בדרישות להפחתת השפעות סביבתיות שליליות.
  • אסמכתאות המשקפות תועלות סביבתיות נוספות כגון: הפחתת כמות אנרגיה נצרכת ליצור החומר והמפעל המיצר, תכונות שונות שתורמות למזעור נזקי סביבה של תהליך היצור, דוחות LCA המראים את ההשפעות הסביבתיות של המוצר לאורך כל חייו דוגמת טביעת רגל פחמנית, צריכת מים, אפשרות מחזור, פסולת ועוד.
  • אסמכתאות המשקפות את איכות המוצר בהיבטים נוספים – כגון אישורים לעמידה ב- UV, לתפקוד בלחות משתנה, לתפקוד ושינוי צורה לאורך זמן, לעמידות בחום ועוד.

ניקוד לבידוד בתקן בניה ירוקה ת"י 5281 

תחום בידוד המבנה הוא אחד מהנושאים המרכזיים ביותר בתקן בניה ירוקה ת"י 5281. בהיותו קובע גם את התפקוד התרמי והאנרגטי של המבנה, הנוחות ורווחת המשתמש וגם משפיע על קיים המבנה ואיכותו לשנים רבות. משום כך, התקן לבנייה ירוקה מעניק ניקוד רב יחסית לנושא הבידוד התרמי של מבנים במישרין ובעקיפין על ידי הערכת התפקוד הכולל של המבנה. 

להלן רשימה של מספר סעיפים עיקריים בעלי פוטנציאל להשגת ניקוד לבנייה ירוקה בפרויקט העושה שימוש בשיטות וחומרי בנייה מתקדמים וירוקים יותר*:

סעיף בתקן

תיאור

אפשרות ניקוד

1.1.4

דירוג אנרגטי לפי ת"י 5282 – שיפור הביצועים האנרגטיים של המבנה כולו.

עמידה בדרישות סף של ת"י 1045 – בידוד תרמי של בניינים

שילוב חתכי קיר ואלמנטי מבנה בעלי איכות תרמית משופרת, הודות לשליטה מלאה בחתך התרמי. דבר הקובע ומהותי לקביעת התפקוד התרמי אנרגטי של חללי המבנה ודירוג המבנה כולו.

פרק 4

פרק החומרים – חומרי הגלם מהם נבנה המבנה מחזיקים באישורים שונים היכולים לזכות בניקוד לבנייה ירוקה (תלוי מוצר)

כגון: חומרים שפגיעתם בסביבה פחותה (כגון תו ירוק), חומרים ממוחזרים, מקור אחראי, דוח LCA, ייצור מקומי.

5.2

איכות אוויר פנים מבנית ומניעת קרינה מרכיבי בניין (ת"י 5098)

שילוב מוצרים וחומרים מתקדמים שאינם עשויים בטון, אינם פולטים קרינה רדיואקטבית וכן בעלי אישורים שאינם פולטים תרכובות אורגניות נדיפות לאוויר (תרכובות המסכנות את בריאות השוהים במבנה (VOC’s)).

5.8

איכות אקוסטית – מעבר רעש

שילוב בידודים תרמיים ואקוסטיים המעניקים ערכי בידוד גבוהים ומעלים את איכות המבנה והתפקוד האקוסטי שלו. 

 

*הערה: ההכרה בכלל הניקוד היא תלוית הפרויקט, השיטה והחומרים שעושים בהם שימוש בפועל. הבקשה לניקוד תוגש על ידי יועץ בנייה ירוקה ומתן הניקוד בפועל כפוף לשיקול דעת מכון ההתעדה לתקינה ירוקה, הטבלה להלן הינה המלצה והצגת פוטנציאל בלבד.

תכנון מוקפד ומפורט של טכנולוגית הבידוד בשלב התכנון

כאמור, כמה שיותר בידוד תרמי הוא טוב יותר לשיפור התפקוד האנרגטי של המבנה, לחסכון ונוחות בכל עונות השנה ולכן זה אינטרס מובהק של כל מי שעושה שימוש בדירה, משרד או נכס כלשהו, לבצע את מקסימום הבידוד שהוא יכול במסגרת התקציב והאפשרויות.

אנחנו עדים לכך שבפרוייקטי בנייה, עקב שיקולים תקציביים וחוסר מודעות, קיימת גישה של "מינימום הבידוד הנדרש לעמידה בתקן", לדעתנו, גישה זו מוטעית ביסודה. כיום, המצב מתחיל להשתנות ורבים מכירים בכך שבידוד איכותי יותר נותן תמורה רבה ביחס להשקעה קטנה יחסית בעלויות. בנוסף לכך, התמורה לתכנון קפדני של בידוד תרמי בשלב מוקדם, התאמתו לשיטת הביצוע של השלד והגמר צפויים לחסוך בעלויות הבנייה בשלב הביצוע תוך הימנעות מפתרונות יקרים של שיפור בידוד בדיעבד.

תרשים זרימה לקבלת החלטות לבחירת שיטת בידוד

מילון מונחים

נוחות תרמית במבנה

תחושת הנוחות התרמית היא סובייקטיבית, כל אדם חש נוחות תרמית שונה ואישית המושפעת גם מפעילות גופנית ולבוש. אולם, מרבית האנשים צפויים להרגיש נוחות תרמית בטווח הטמפרטורות של בין 20 ל- 25 מעלות צלזיוס. כאשר גוף האדם נמצא באיזון מבחינת ייצור חום הגוף ופיזורו לסביבה ללא צורך בהשקעת מאמץ בחימום או קירור של הגוף.
מעל ערך זה האדם צפוי להרגיש תחושת אי נוחות עקב חום המלווה בהזעה (מנגנון הגוף לקירור עצמי) ומתחת לערך זה האדם צפוי לחוש אי נוחות עקב קור המלווה ברעד (מנגנון הגוף לחימום עצמי). גורמים סביבתיים המשפיעים על הנוחות התרמית הם: טמפרטורה, קרינת חום, לחות, רוח (תנועת אוויר). כלל הגורמים האלו משולבים באופן מורכב זה עם זה כדי לייצר תחושת נוחות תרמית בפנים המבנה. 
אחת המטרות של בנייה ירוקה בכלל ושל התקן הישראלי לבנייה ירוקה בפרט 5281, היא להשיג מבנה בעל נוחות תרמית גבוהה באופן פסיבי ככל האפשר תוך מזעור הצורך בשימוש באמצעים אנרגטיים לאקלום החלל, זאת על מנת להשיג את הנוחות התרמית הדרושה תוך מזעור שימוש במשאבים נוספים.
קיימים תקנים בינלאומיים לקביעת תנאי סביבת פנים המבנה במטרה להשיג נוחות תרמית, דוגמת Ashrae 55 (תקן אמריקאי), ISO 7730 (בינלאומי), EN 16789-1 (אירופאי).

מסה תרמית

בידוד תרמי בין המבנה לסביבה החיצונית בשילוב מסה תרמית פנימית ותכנון חכם של הצללות, יכול לשפר את הנוחות התרמית במבנה ולסייע לחסכון באנרגיה לחימום וקירור. 

בבנייה ירוקה, שילוב נכון של מסה תרמית הסופחת חום בזמן שרוצים מבנה קריר ומשחררת את החום בזמן הרצוי, יכול להשיג חסכון של עשרות אחוזים הודות לתפקוד מעולה של המבנה. באותו אופן, שימוש שגוי במסה תרמית ובידוד תרמי, צפוי להזיק למבנה ולגרור צריכת אנרגיה מוגברת.

דוגמא למסה תרמית בעלת השפעה חיובית: באקלים מדברי וחם כמו בישראל, למסה תרמית בשימוש נכון קיים יתרון משמעותי, למשל, במבנה בעל קירות מבודדים ומוצלים ורצפת בטון, ניתן לפתוח חלונות בלילה ולאפשר קירור של המבנה, הקירות והרצפה. במהלך היום, כאשר חם, מומלץ לסגור חלונות ולהנות מקרירות הרצפה והקירות המהווים מסה תרמית, סופגים חום בתוך המבנה ובכך מסייעים לקירור שלו.

דוגמא למסה תרמית בעלת השפעה שלילית באקלים הישראלי החם: גג בטון בגוון כהה חשוף לשמש צפוי לספוג ולאגור חום רב מקרינת השמש בשעות היום ולפלוט את החום כלפיי פנים דווקא בשעות הערב כאשר הטמפרטורה בסביבה החיצונית יורדת. דירה מתחת לגג כזה, צפויה לסבול מחום בשעות הערב והלילה הגורר צורך בהפעלת מזגן לקירור והשקעת אנרגיה מבוזבזת לאקלום החלל. פתרון אפשרי לשיפור בעיה זו הוא בדמות הלבנת הגג או חיפוי והצללה של הגג באמצעים אחרים אשר יביאו מידית להפחתת טמפרטורה בפנים המבנה. במדינות קרות או בימי חורף קרים עם קרינת שמש חורפית, אפקט זה יכול דווקא להיות חיובי, לחמם את הבית ולחסוך אנרגית חימום (חימום פסיבי).  

התנגדות תרמית - R-value (Thermal Resistance)

 מעטפת בעלת ערך בידוד תרמי גבוה, משפרת בידוד תרמי במבנה ומסייעת לחיסכון אנרגטי. זאת על ידי הפחתת עלויות צריכת אנרגיה לחימום המבנה בחורף, והפחתת עלויות לקירור שלו בקיץ. ככלל, מעטפת מבודדת היטב מסייעת לשיפור הנוחות התרמית במבנה. עבור מוצר כגון בידוד תרמי, נהוג להציג ערך R עבור מטר. עבור, קיר ואלמנט במבנה, ניתן לסכום מספר שכבות התורמות לבידוד התרמי ולהציג ערך R כולל.

הולכה תרמית U-value , λ

למשל למתכות מוליכות תרמית גבוהה פי 1000 מזו של שעם או עץ. לאלומיניום יש מוליכות תרמית של כ- 237 Wm*K  לעומת כ- 0.2 Wm*K לעץ וכ- 0.12 Wm*K ל- PVC. משום כך, פרופילי חלונות עשויים PVC או עץ, נחשבים למבודדים יותר מטבעם בהשוואה לחלונות אלומיניום ללא נתק תרמי. ראה סקירת חלונות.

לפוליסטירן (קלקר), מוליכות תרמית של כ- 0.034 Wm*K ולכן נחשב כחומר בידוד טוב יחסית בשימוש נרחב בבנייה הודות גם למחירו האטרקטיבי יחסית.

מקדם מוליכות תרמית לתכן

בבדיקות מעבדה החומרים נמדדים בתנאי ממעבדה מאוד מדויקים ומוגדרים ולכן ערכי המוליכות התרמית המתקבלים במעבדה הם לרוב גבוהים יותר ממה שמתרחש בפועל ביישום בבניינים בשטח. על כן, חלה חובה לעשות שימוש בערך מוליכות תרמית לתכן בלבד לכל החישובים הנעשים להערכת תפקוד מבנים.

מוליכות תרמית לתכן, מתבססת על המוליכות התרמית המדודה בבדיקות מעבדה ומשקללת שלושה פרמטרים נוספים המשקפים את תנאי החומר בתנאי שטח: גורם הטמפרטורה, גורם ההתיישנות, גורם הרטיבות. ערך המוליכות התרמית לתכן לרוב מחמיר יותר מהמוליכות התרמית המדודה ומשקף בדיוק גבוהה יותר את התנאים והתפקוד של הבידוד בפועל.

תקן 1045

תקן 1045 קובע דרישות מינימום הכרחיות לביצוע. בהתאם למאפייני הפרויקט ודרישות הלקוח, מומלץ לרוב לשפר את הבידוד מעבר לדרישות התקן על מנת להנות ממבנה איכותי ומבודד החוסך יותר אנרגיה לאקלום המבנה בטווח הארוך. כיום, היישום בפועל של התקן נאכף לרוב במסגרת ת"י 5281 (התקן לבנייה ירוקה).

גשר תרמי?

בעונת הקיץ בישראל, גשר תרמי יגרום להחדרה מוגברת של חום למבנה ואיבוד אנרגיה הדרושה לאקלום וקירור המבנה.

בעונת החורף, כאשר הסביבה החיצונית קרה יותר, גשר תרמי צפוי לגרום לאובדן חום מוגבר כלפיי הסביבה החיצונית בנקודות אלו שיהיו קרות יותר בפנים המבנה. כמו כן, גשר תרמי צפוי להביא להיווצרות "קונדנסציה" (עיבוי מים – ראה הסבר בהמשך) והתפתחות עובש שיש לו השלכות בריאותיות על השוהים במבנה.

אחד הכלים לבחון תפקוד אנרגטי של מבנים הוא באמצעות סימולציה תרמית (ראה ערך בהמשך).

עיבוי מים, נקודת הטל וקונדנסציה

מאיפה באה הלחות במבנה ואיך נוצרת קונדנסציה (עיבוי מים)? כיצד חסם אדים וטיפול בגשר תרמי מאריכים את חיי המבנה ומונעים קונדנסציה?

בדומה לכוס קרה שמוציאים מהמקרר ומצטברים עליה מים בצידה החיצוני. תופעה זו מכונה "קונדסציה" או בעברית "עיבוי". נסביר להלן:

עיבוי מים יכול להיווצר על כל אלמנט קר, בין אם זה קיר שאינו מבודד (גשר תרמי) או אף בתוך קירות המבנה. הלחות מסוגלת לחדור דרך הקיר (כאשר אין שכבה של חסם אדים), הלחות עוברת דרך שכבת בידוד כדוגמת צמר סלעים ויכולה להגיע לצד הקר של שכבת הבידוד התרמי (המצוי בצד החיצוני של הבידוד בחתך הקיר בתקופת החורף), דבר הגורם לטמפרטורה של האוויר לרדת. מתחת לטמפרטורה ותכולת לחות מסוימת, האויר כבר לא יכול להחזיק את אותה כמות של אדי המים והלחות העודפת מצטברת על גביי האלמנטים הקרים (דגומת על גביי אלמנטים של חלון, מתכת, קיר, שכבות הבידוד הקרות וכדומה). שלב זה, בו מתחיל עיבוי מים מאוויר על גבי אלמנט כלשהו, נקרא "נקודת הטל" והיא משתנה כתלות בתכולת הלחות והטמפרטורה בחלל המבנה. לדוגמא, כאשר נקודת הטל היא ב-18 מעלות צלזיוס, כל אלמנט מבנה כמו זכוכית חלון או קיר שהטמפרטורה שלו יורדת אל מתחת ל- 18 מעלות בזמן נתון, יביא להתעבות מים (בהינתן אחוז לחות מתאים בחלל). מים יישארו על האלמנט כל עוד התנאים לקונדנסציה יישמרו עד לשינוי טמפרטורה או אחוז לחות בפנים המבנה. נוכחות קבועה כזאת של מים עלולה לגרום לקורוזיה בפלדה, להתפתחות רטיבות ועובש בקירות ומביאה לנזק בריאותי ובלאי של רכיבי מבנה.

חסם אדים בשילוב בידוד תרמי איכותי בדגש על טיפול ובידוד גשרי קור, תורמת לבידוד המבנה, מפחיתה את ההסתברות להיווצרות קונדנסציה בחלקי מבנה פנימיים ובכך מפחיתה סיכוי לקורוזיה ובלאי. באופן כזה, ניתן להאריך את תוחלת החיים של המבנה ולהימנע מהתפתחות עובש ופטריות בפנים הקיר.

דוגמא לעיבוי מים (קונדנסציה) על גביי קיר במפגש קיר-תקרה שבו יש גשר תרמי. תמונה: ויקימדיה

תקן 5282

ת"י 5282 חלק 1 – דירוג בניינים לפי צריכת אנרגיה: בנייני מגורים. תקן זה דן בשיטות לדירוג יחידות דיור ובנייני מגורים לפי צריכת האנרגיה הנדרשת לאקלום דירה.

ת"י 5282 חלק 2 – דירוג בניינים לפי צריכת אנרגיה: בנייני משרדים. תקן זה דן בשיטות לדירוג משרדים וחלקי בניינים שייעודם משרדים לפי צריכת האנרגיה הנדרשת לאקלום הבניין ולהארתו.

חובת הצגת דירוג אנרגטי לדירות חדשות בישראל.

תקנות מקורות אנרגיה (הצגת דירוג אנרגטי ליחידת דיור) תש"ף 2020 קובעות כי בעת מכירת דירה (לגביה התקבל היתר בניה מתאריך 17.12.2023) על היזם חלה חובה להציג לרוכש את דירוגה האנרגטי של הדירה, ממש בדומה לדירוג אנרגטי של מכשירי חשמל. ככל שהדירוג האנרגטי של הדירה גבוה יותר, כך החיסכון באנרגייה ובכסף לדיירים יהיה גדול יותר ויהיה צורך בפחות אנרגיה לאקלום הדירה.

התקן לבנייה ירוקה ותקן 5282:

עמידה בת"י 5282 לדירוג אנרגטי מהווה תנאי סף בת"י 5281 לבנייה ירוקה. כפי שקיים דירוג אנרגטי לכל דירה ודירה, קיים דירוג לבניין כולו שנקבע בסימולציה אנרגטית ושקלול הדירוג של כלל הדירות בפרויקט. 

 כדי שבניין חדש יוכל להיות מדורג כבניין ירוק לפי ת"י 5281 הוא חייב לעמוד בדרגה C לפחות בת"י 5282 (פרט לייעודים מסויימים המפורטים בתקן). סעיף 1.1.4 בת"י 5281 (גרסת 2016) קובע את הדרישה לדירוג אנרגטי ואת הניקוד המתאים. ככל שהדרגה לפי ת"י 5282 גבוהה יותר, מקבל הבניין ניקוד גבוה יותר בסעיף זה. כמו כן. קובע התקן דירוג אנרגטי מזערי מחייב עבור כל אחת מהדרגות. בטבלה להלן מוצגים תנאי הסף לדירוג בניין חדש כבניין ירוק בת"י 5281, ודוגמאות למדרג הניקוד המוענק  בבנייני מגורים ובנייני משרדים חדשים:

דוגמא לתווית דירוג אנרגטי של דירה על פי ת"י 5282
סימולציה תרמית-אנרגטית

סימולציה תרמית ממוחשבת היא תהליך בדיקת התפקוד התרמי והאנרגטי של מבנה שלם, חללים ספציפיים או אלמנט מבנה (למשל פרופיל של חלון). הבדיקה נעשית באמצעות תוכנה המריצה מודלים מתמטיים כדי לחקור ולחזות את ההתנהגות של מערכות תרמיות במצבים שונים. באמצעות סימולציות כאלה, ניתן לראות איך מערכת/מבנה יגיבו לשינויי בטמפרטורה חיצונית למבנה, הוספת מערכות מיזוג ואקלום, יכולת בידוד ועוד. תהליך זה מאפשר לאדריכלים ומהנדסים חיזוי התנהגות של מבנים בסביבות שונות על מודל ממוחשב (בד"כ תלת ממדי) של המבנה וללא צורך בניסויים פיזיים

איור מסימולציה תרמית שבוצעה במשרד אוסטרליץ אדריכלות. באיור זה ניתן לראות אלמנט הצללת בניין בקיר מסך עשוי אלומיניום, אלמנט זה נבחן במצב ללא נתק תרמי ולכן צפוי לאבד אנרגייה לסביבה. בעונת החורף, אלמנט זה צפוי להתקרר מעבר לסף המקובל בת"י 1045 עבור נקודת הטל דבר המביא לאובדן אנרגייה לאקלום החלל וחשש לעיבוי מים על פרופיל החלון הפנימי.

בידוד נפחי

אחת משיטות הבידוד הנפוצות היא מיולי נפח של אלמנט מבנה, כגון קיר או תקרה, בחומר מבודד. החומר כלוא ומוגן על ידי שכבות חיצוניות של האלמנט העשויות לוחות גבס, קורות עץ וכיו"ב ואלו שומרות על הבידוד מוגן בתוך הנפח. בין חומרי הבידוד הנפחי הנפוצים הם צמר זכוכית, צמר סלעים, צמר פלסטי לבן, צלולוז בהתזה ופוליאורטן מוקצף.

אתר זה עושה שימוש בקובצי cookies, לרבות קובצי cookies של צד שלישי, עבור שיפור הפונקציונליות, שיפור חוויית הגלישה, ניתוח התנהגות גולשים (web analytics) ושיווק ממוקד. המשך גלישה באתר זה מבלי לשנות את הגדרת קובצי ה-cookies של הדפדפן, מהווה אישור לשימוש שלנו בקובצי cookies.