בתנאים הקיימים בארץ, בניינים נתונים לעתים קרובות לעומסים תרמיים משמעותיים שנובעים מתנאי חוץ לא נוחים, במיוחד כשקיימות תנודות טמפרטורה רחבות בין יום ולילה ובין עונה לעונה. מצבים דינמיים אלה מחייבים קירות מעטפת בעלי שתי תכונות מנוגדות: מצד אחד, נדרש קיר בעל התנגדות תרמית גבוהה, כדי לסכל מעבר חום בלתי רצוי, ומצד שני על הקיר להיות בעל יכולת אגירה תרמית גבוהה, שתאפשר את מיתון תנודות הטמפרטורה ואת הניצול של “אנרגיה טבעית” לחימום וקירור.
פוסט זה, באדיבות ‘המדריך לבניה ביו-אקלימית בישראל’ של משרד התשתיות הלאומיות, יציג בפניך את הדרך הנכונה לחיסכון באמצעות בניית קירות מתאימים לתנאי האקלים הישראליים.
כאשר הטמפרטורה החיצונית של קיר נתון שונה בהרבה מזו שרצויה (מטעמי נוחות תרמית בתוך הבניין), מוגבר מעבר אנרגיה דרך הקיר, מבפנים החוצה בתנאים קרים, ובכיוון הפוך בתנאים חמים. ברוב המקרים הקירות מהווים חלק גדול ממעטפת הבניין ומעבר החום המוגבר דרכם עלול להוות גורם עיקרי להתחממות או התקררות החלל. לכן, חסכון באנרגיה הנדרשת כדי לשמור על תנאי נוחות קשורה ישירות ליכולת הקיר להתנגד למעבר חום. משום שמעבר החום דרך הקיר מתרחש בהולכה, התכונה שקובעת את קצב המעבר היא המוליכות התרמית של הקיר כולו, הנמצאת ביחס הפוך למקדם ההתנגדות התרמית הכוללת של כל שכבותיו.
חומרים נפוצים לבניית קירות בארץ, כגון בטון ומוצריו, מתאפיינים במוליכות תרמית גבוהה יחסית. מבלי לעבות את הקיר מעבר לטווח המקובל, ניתן להשיג שיפור משמעותי בהתנגדות שלו רק תוך שימוש בחומרי בידוד תרמי – דהיינו, חומרים בעלי מוליכות תרמית נמוכה, שמתאפיינים כחומרים “קלים” מבחינת המשקל הסגולי, הלא הוא הצפיפות שלהם. אולם בחלק גדול מאזורי הארץ, ובעיקר באלה שגבוהים וצחיחים יותר, האקלים מתאפיין במשרעת טמפרטורה גדולה במחזור היומי, ובמצב תרמי לא יציב. בחורף, למרות הטמפרטורות הנמוכות, ישנם ימים בהירים רבים וקרינת שמש בעוצמה גבוהה, ובקיץ הימים החמים מלווים בלילות קרירים ורוחות חזקות. כדי למתן את תנודות הטמפרטורה ולנצל בצורה מיטבית את מקורות האנרגיה הטמונים באקלים המקומי, נדרשת מהקיר “אינרציה תרמית” גבוהה, שתלויה באגירת חום לאורך זמן. סוג החומר שמעניק לקיר את יכולת האגירה נקרא “מסה תרמית” – דהיינו, חומר בעל קיבול חום גבוה, אשר מיושם בנפחים גדולים.
קיבול החום הנפחי של חומר קשור באופן ישיר למשקל הסגולי של החומר, כך שלחומרים צפופים כגון בטון יש קיבול חום גבוה יחסית. ספיגת חום ואגירתו קשורים גם לתכונה נוספת: חומרים “כבדים” מתאפיינים, כאמור, במוליכות תרמית גבוהה, כך שתרומתם לבידוד המעטפת עלולה להיות זניחה. לכאורה, שתי הדרישות הללו – התנגדות תרמית גבוהה וקיבול חום גבוה – מנוגדות זו לזו בכל חומר נתון.
מה שנדרש אם כך, במצב תרמי דינמי כמו בישראל, הוא שילוב של שני סוגי חומר שעונים על שתי הדרישות האנרגטיות: בידוד תרמי ומסה תרמית. ביחד, הבידוד והמסה מאפשרים צמצום של משרעת הטמפרטורה במשך היום, וכן יצירת פער זמן בין שינוי הטמפרטורה מחוץ למבנה לבין השפעתו בתוך המבנה. ישנה חשיבות עליונה למיקום היחסי של סוגי החומר בחתך הקיר: כדי שהמסה תווסת את האקלים הפנימי של הבניין, וגם תהיה מבודדת מעומסי האקלים החיצוניים, היא חייבת להיות בצד הפנימי של הקיר. משמעותו של היחס הבסיסי הזה היא בכך שהבניין ישמור על טמפרטורה יחסית קבועה למרות שינויים כגון הפסקה פתאומית בחימום או בקירור. כמו כן, המסה מאפשרת את ניצולם של שינויים מחזוריים בעונות השונות, במסגרת התפקוד של הבניין כולו.
בחורף ניתן לאגור חום בתוך המסה בשעות היום באמצעות קליטה ישירה של קרינת שמש, או הפעלת מערכת החימום באותן שעות, כאשר צריכת החשמל הארצית אינה בשיאה. בשעות הלילה הקרות יותר, הבידוד מונע הפסדי חום כלפי חוץ והחלל הפנימי מחומם על ידי המסה החמה. בקיץ, בשעות הלילה הקרירות יחסית, מסלקים חום מהמסה באמצעות אוורור מפולש. המסה הקרירה סופגת עודפי חום מהחלל הפנימי בשעות החמות, כאשר הבידוד מונע ממנה להתחמם.
להשפעה המשולבת של בידוד ומסה תרמית יש משמעות שונה באזורים שונים, ובהתאם להפעלת הבניין. במישור החוף, למשל, תנודות הטמפרטורה הן יחסית מתונות, עומס החום בקיץ מתפרס על יותר שעות ביממה, וקרינת השמש בחורף מוגבלת בשל ריבוי עננות. במבנים ציבוריים כגון אולמות התכנסות שמאוכלסים לפרקי זמן קצרים (ועיקר עומס החום בנסיבות אלה הוא פנימי), בולטים יותר היתרונות של חומרים בעלי צפיפות בינונית כגון בטון תאי, שמספקים התנגדות תרמית סבירה יחסית לקיר מסיבי לא מבודד, וקיבול חום סביר יחסית לקיר מבודד לא מסיבי, כמו לדוגמה, בבניה קלה, כאשר הקיר בנוי משלד עץ או מפלדה.
הניצול של “חומרי הביניים” מוגבל בכך שהם בדרך כלל מהווים חומר מילוי בלבד וחלק ניכר מהקיר מורכב מאלמנטים קונסטרוקטיביים כמו עמודים, קורות, חגורות וכו’, זאת אומרת מבטון יצוק. ב”גשרים התרמיים” האלה יש צורך בבידוד תרמי נוסף בצדו החיצוני של הבטון.
חומרי הבידוד האופייניים בארץ, כגון פוליסטירן מוקצף, אינם עמידים כאשר הם חשופים לתנאי חוץ, ולכן יש חשיבות מיוחדת לשכבת קיר נוספת – חיפוי חיצוני. מעבר לתפקידיהם הקשורים להגנה מכנית ומראה חיצוני של הבניין, לחומרי הציפוי יש תפקיד תרמי מרכזי: בליעה והחזרה של קרינת השמש תלויות בגוון ובחספוס של הגימור החיצוני.
לכן אנו ממליצים: יש להתייחס לקירות החיצוניים של הבניין כמערכת רב-שכבתית, שעונה על הדרישות הדינמיות של האקלים המקומי בכל עונות השנה. לכן חתך הקיר יהיה מורכב מחומרים שנותנים מענה על הצורך באגירת חום פנימית, התנגדות תרמית, וגימור חיצוני. בהתאם לאזור אקלימי ואופן הפעלת הבניין, ייקבעו הסוגים, הכמויות ומיקומם היחסי של המסה התרמית, חומרי הבידוד וחומרי הגמר. עקרונותיהם של היחסים בין חומרים בקיר רב-שכבתי חלים על כל המעטפת החשופה לתנאי חוץ, ובמיוחד על גג מגן. זו הסיבה שכחלק חיוני של קירות רב-שכבתיים ושל גג מגן, חומרים שמפחיתים כניסה או יציאה של חום דרך המעטפת הנם חיוניים לחסכון.
אלו הם רוב הפרטים שחשוב לשים לב אליהם בתכנון קיר. לפרטים נוספים, למידע מהימן ולתכנון ירוק אמיתי מתקשרים אלינו למספר 1-700-701-075 או ממלאים פרטים למעלה משמאל ונחזור אליך בהקדם.
הטבה ירוקה: פגישה ראשונה עם מלווה מוסמך לבניה ירוקה – ללא תשלום.
