הצעה לרוויזיה של ת"י 1045: בדוד תרמי של בניניים

אייל קצנשטיין

1. כללי

העלייה המתמדת ברמת החיים הכללית במדינת ישראל הביאה עמה גם עלייה משמעותית באיכות החיים כפי שבאה לידי ביטוי בנוחות התרמית בבתי מגורים, במקומות העבודה ובמקומות הבילוי.

אלא שהקניית תנאי הנוחות התרמית, המצריכה קירור בקיץ וחימום בחורף, מחייבת שימוש רב באנרגיה, על כל ההיבטים הכלכליים והאקולוגיים המשתמעים מכך.

סביר להניח כי בשנים הקרובות, יחד עם המשך הבנייה למגורים ולשימושים ציבוריים, ילך ויגבר גם השימוש באנרגיה לאקלום המבנה.

למדינת ישראל מספר רב של סיבות לצמצום צריכת האנרגיה, ביניהן ניתן למנות את הצורך בשיפור איכות הסביבה, הקטנת התלות בייבוא דלקים, עמידה במחויבות בינל"א להפחתת הפליטה של גזי החממה בשיעור של כ 5%, הפניית משאבים לאומיים ממשק האנרגיה לדרישות אחרות וכו'.

מובן מאליו כי כל חיסכון בצריכת האנרגיה פירושו גם הפחתה בשיעור הפליטה של גזים מזהמים, גזי חממה וכו'.

מאחר ואקלום המבנים הנו מרכיב נכבד בצריכת האנרגיה בארץ, הרי כל חיסכון בצריכת אנרגיה למטרה זו הנו משמעותי. יתרה מכך, שיפור הבידוד התרמי של מבנים היא אחת הדרכים הפשוטות ביותר והמהירות ביותר לביצוע חיסכון זה.

בנוסף לכך, החיסכון עשוי לתרום להקטנת הצורך בהקמת תחנות אנרגיה חדשות, המהוות הוצאה לאומית לא מבוטלת (כולנו כבר מכירים את התרעות חברת החשמל על צריכת שיא של חשמל בימי הקיץ החמים ביותר או בימי החורף הקרים ביותר).

שיפור הבידוד התרמי פירושו על כן:

• שיפור בנוחות האקלימית ואיכות החיים של הפרט.
• חסכון כספי ניכר בהוצאות אחזקת הבית.
• חיסכון לאומי משמעותי בהוצאות לקניית דלקים.
• תרומה חשובה לאיכות הסביבה ברמה הלאומית והעולמית.
• הקטנת ההוצאה הלאומית לבניית תחנות כח נוספות לאספקת אנרגיה.
• הקטנת התלות הלאומית בייבוא דלקים.

ת"י 1045 עשה בזמנו צעד נכבד ביותר בכל הקשור לחובת הבידוד התרמי של המבנים במדינת ישראל, אך עם השנים נמצא כי יש מקום להתאים את דרישות התקן למציאות בה משתמשים בהרבה יותר אנרגיה. בנוסף, בימינו גם עולה ההבנה בדבר המשמעות הכרוכה בשימוש באנרגיה זו.

בשנים האחרונות פורסם תקן ישראלי 5282, המאפשר דירוג בניינים לפי צריכת האנרגיה שלהם. חסכון בצריכת האנרגיה, ע"י שיפור הבידוד התרמי, יכול להעלות את הדרגה האנרגטית של המבנה מהדרגה הבסיסית לזאת שמעליה (כמוגדר בתקן), שמשמעותה גם עליית ערך הדירה/בניין. לצערנו, תקן זה אינו מוכר ואינו בא לידי ביטוי במציאות היום-יומית.

כל אלה מדגישים את הצורך ברוויזיה מתאימה של ת"י 1045 על כל חלקיו ואת הצורך בשידרוג דרישות הבידוד של המבנים השונים.

2. נתוני חיסכון בצריכת אנרגיה עם שיפור הבידוד התרמי

 מחקרים ודוחות בדיקה מהארץ ומהעולם מוכיחים באופן חד משמעי כי שיפור הבידוד התרמי במבנים תורם רבות הן לאיכות החיים (תחושת נוחות) והן לחיסכון באנרגיה.

אנו נביא במסמך זה מספר דוגמאות כבסיס להצעתנו להחמרה בדרישות ת"י 1045 בכל הקשור לבידוד התרמי של המבנה, כפי שהדבר מתבטא בערכי ההתנגדות התרמית המינימלית של אלמנטי מעטפת המבנה.

*           *           *

במחקר עב הכרס ורב ההיקף "תפקוד תרמי של בניינים ופיתוח קווים מנחים לתכנון מודע לאנרגיה" שנעשה בשנת 2002 ע"י שביב, קפלוטו, ויזאורו מהפקולטה לארכיטקטורה בטכניון, ובקר וורשבסקי מהמכון הלאומי לחקר הבניה בטכניון (בהזמנת משרד התשתיות הלאומיות) נבחנה בין השאר צריכת האנרגיה השנתית של בנייני מגורים באזורי האקלים השונים בארץ. הצריכה נבחנה כפונקציה של עובי שכבת הבידוד התרמי שעל פני קירות/גג המבנה, כאשר הדרישות הנוכחיות של ת"י 1045 מהווים את נקודת ההשוואה לרמת צריכת האנרגיה השנתית.

רצופים בזאת ממצאי הבדיקה, המתייחסים לאקלים ת"א (אזור אקלימי א'- רצועת החוף), ולאקלים ירושלים (אזור אקלימי ג'- אזור ההר). התוצאות הניתנות בזה בצורה גרפית מתייחסות לבידוד הקירות בקומה העליונה ובקומה האמצעית וכן לבידוד הגג (ראה נספח א').

לצורך החישובים השוו החוקרים את צריכת האנרגיה של מבנים שרמת הבידוד התרמי שלהם מתאימה לדרישות הבסיסיות של ת"י 1045 (במושגים של U- המוליכות התרמית הכוללת של הקיר או הגג),

למבנים שערך ה-U שלהם קטן עקב תוספת של שכבת בידוד תרמי.

לצורך החישובים השתמשו החוקרים במערכת בידוד תרמי עשויה מפוליאורטן מוקצף (בעל מקדם הולכה תרמית של 0.03 וט למ' ל C°, לפי נתוני ת"י 1045).

התוצאות מראות בצורה ברורה כי הגדלת עובי שכבת הבידוד התרמי מקטינה בצורה משמעותית את צריכת האנרגיה השנתית.

החיסכון הגיע לרמות של 20% בקומה האמצעית באזור א' (מצריכה של כ-50 קוט"ש למ"ר ברמת הבידוד הבסיסית ועד ל-40 קוט"ש למ"ר ברמת בידוד משופרת) ,בקומת גג באזור ג' הגיע החיסכון עד לכ 40% (מצריכה של כ-90 לצריכה של כ-60 קוט"ש, בהתאמה).

מאחר ותלות צריכת האנרגיה בעובי שכבת הבידוד הנה אסימפתוטית ולא ליניארית, מביאים החוקרים בהמלצות התכנון שלהם גם את רמת הבידוד האופטימלית (מעבר לדרישות הנוכחיות של ת"י 1045) לחיסכון מרבי בצריכת האנרגיה.

נתוני המחקר עצמו בהצגתם הגרפית (פרק 6) מצורפים בנספח א.

הטבלה שלהלן מציגה את הטווח האופטימלי ברמת הבידוד התרמי במונחים של עובי שכבת הבידוד (של פוליאורטן מוקצף) וברמת ההתנגדות התרמית הכוללת של האלמנט, כפי שחושבה על ידינו.

כל החישובים בטבלה מבוססים על נתוני הקווים המנחים שבמחקר הנ"ל תוך שימוש בנתון   λ=0.03W/m °C עבור פוליאורטן מוקצף.

טבלה 1: טווח מומלץ ברמת הבידוד התרמי על פי נתוני המחקר

* ההתנגדות התרמית היא בערכים של    m²°C/W

הערה: ההמלצות המתייחסות לקירות בקומת הגג זהות לאלה של הקירות בקומה האמצעית, ולכן לא מובאות בנפרד בטבלה.

חשוב לציין כי במחקר המקביל, המתייחס לבנייני משרדים (משנת 2004) מצאו החוקרים כי בהתחשב בקריטריונים אנרגטיים, עובי שכבת הבידוד התרמי הרצויה (בנתונים של פוליסטירן מוקצף) היא 10 ס"מ , אולם בקריטריונים כלכליים העובי המומלץ הוא 5 ס"מ. בהמשך מחקרם השתמשו החוקרים ברמת בידוד זו (5 ס"מ של XPS) בכל החישובים האנרגטיים למבני המשרדים.

לטעמנו יש מקום לשקול המלצות אלה בשנית לאור נתוני צריכת אנרגיה בפועל, שכן עלולה להיות נטיה לבזבז יותר אנרגיה בעבודה, בהם שוהים במשך מרבית שעות היום ואין המשתמש משלם ישירות את החשבון, לעומת האנרגיה הנצרכת בבית המגורים (בו שוהים פחות שעות ועשויים להיות מודעים יותר לביזבוז אנרגיה).

*           *           *

בבדיקה שנעשתה ע"י אינג' רוזה גולדין  מ"גולד הנדסה" (מערכות בנין וחסכון אנרגיה במבנים) בשנת 2009 ערכה הבודקת השוואה בין צריכת האנרגיה של דירת מגורים אמצעית ועליונה המבודדות על פי הדרישות הנוכחיות של ת"י 1045 ובין צריכת האנרגיה של דירות בעלות בידוד "משופר". רמת השיפור מתבטאת בשדרוג הדרישה לרמה המיוצגת על ידי אזור אקלימי אחד קיצוני יותר (דהיינו יישום הדרישות של אזור ג 'לאזור ב', של אזור ד' לאזור ג').

המסקנה מדו"ח בדיקה זו הינה כי שדרוג דרישת התקן עבור רמת הבידוד (כמוסבר לעיל) יכולה להתבטא בחיסכון בצריכת האנרגיה בשיעורים שבין כ 9% (עבור דירה באזור ב') ועד כ 15% (עבור דירה עליונה באזור ג').

הדו"ח המפורט של אינג' גולדין מצורף בזה (נספח ב').

*           *           *

גם המסמך שפורסם לאחרונה (שנת 2010) ע"י האגף לניהול משאבי תשתית במשרד התשתיות הלאומיות ושכותרתו "עצות מעשיות לבחירת מכשיר החימום הדירתי ולהערכת צריכת האנרגיה" מכיל נתונים המצביעים בבירור על החיסכון הניכר בצריכת האנרגיה הנדרשת לחימום דירתי,כאשר הדירה מבודדת (ברמה הבסיסית).

 המסמך מצורף כנספח ג'.

טבלה 4 שלהלן מרכזת כמה נתונים לדוגמא ומחשבת את החיסכון השנתי בצריכת האנרגיה בצריכת האנרגיה עבור דירה מבודדת בגודל של 100 מ"ר.

טבלה 4: חסכון שנתי מוערך בצריכת אנרגיה לחימום הדירה

מובן כי כל שיפור ברמת הבידוד התרמי של הדירה מוסיפה לחסכון האנרגטי (וגם הכספי) הן ברמת הפרט והן ברמה הלאומית.

3. חישובים כלכליים לדוגמא

מובן כי לכל שיפור ברמת הבידוד התרמי של המבנה, המתבטא בתוספת של חומר בידוד, יש גם משמעות  כלכלית  בתוספת לעלויות  הבניה. אולם ניתן להראות כי העלות הנוספת הנגרמת עקב תוספת העובי של שכבת הבידוד היא קטנה (אם לא לומר זניחה) יחסית לעלויות הכוללות של הבנייה.

מכאן שהחמרת דרישות הבידוד יסבו למשק חיסכון ניכר.

הטבלה שלהלן מביאה דוגמא לעלויות ממוצאות של מערכת בידוד תרמי המבוססת על שכבת פוליאורטן מוקצף מותז (על פי נתוני השוק).

טבלה 2: עלויות ממוצעות של מערכת בידוד תרמי

להלן שני חישובים לדוגמא לחסכון הכלכלי האפשרי עקב השיפור ברמת הבידוד התרמי הבסיסית.

החישובים מתבססים על ההנחות הבאות:

• שטח הדירה – 100 מ"ר
• שטח הקירות – 100 מ"ר
• עלות ק"וטש – 0.5 שקל (נכון ל 2009)
• משך חיי המבנה – 50 שנה

טבלה 3 : חסכון כספי צפוי עקב שיפור הבידוד התרמי

הערה: חישובים אלה הנם בחזקת הערכה גסה בלבד, ואינם מתיימרים לכלול את כל הפרמטרים המדויקים הנדרשים לחישוב מעין זה.

אין ספק כי בחישוב כוללני של עלות מחזור חיים (LCCׂ) החיסכון בעלויות עקב הירידה בצריכת  האנרגיה עולה בשיעור ניכר על "ההפסד" שבהשקעה הראשונית הגדולה יותר.

כמו כן יש להניח כי שיפור בבידוד התרמי של הדירה יעלה את דירוגה האנרגטי על פי ת"י 5282 לדרגה גבוהה ואפילו גבוהה מאד, מה שגם יעלה את ערך הדירה בכללותה.

4 .הצעת שדרוג לדרישות ערכי הבידוד התרמי של ת"י 1045

 בהתאם לנאמר ומוסבר בסעיפים הקודמים של מסמך זה, אנו מציעים להחמיר ולשדרג את דרישות הבידוד התרמי המצויות בת"י 1045, על פי הקווים המנחים ונתוני צריכת האנרגיה הניתנים במחקר המפורט הנזכר בסעיף 2 לעיל.

הטבלה שלהן מביאה כמה המלצות בסיסיות לשינוי בערכי ההתנגדות התרמית האופיינית של אלמנטי מבנה לפי אזורי האקלים. הטבלה אינה מתייחסת לכל האלמנטים המפורטים בת"י 1045 חלק 1 טבלה 1, כי אם לכמה אלמנטים אופייניים במבנה, בבניה שאינה בניה קלה.

ההמלצות לשידרוג מתבססות על עובי הבידוד האופטימלי הממוצע כפי שצוין בסעיף 2 לעיל.

ההמלצות כפי שניתנות בטבלה 4  הנן כאמור בחזקת דוגמא וכיוון מומלץ לשדרוג. היישום המדויק של רמות השדרוג לכל האלמנטים ולכל סוגי הבנייה צריכים כמובן להיעשות ע"י המומחים המתאימים, כמקובל בהכנת תקן.

 טבלה 4: דוגמא לדרישות מומלצות לערכי התנגדות תרמית אופינית (ׁr) מינימלית

של קיר חוץ ותקרה עליונה

כל הערכים בטבלה, הם ביחידות של w/c°m² 

*           *           *

לסיכום : שדרוג הבידוד התרמי הינו אחד הצעדים המיידייים והפשוטים ביותר בהם ניתן לנקוט על מנת להתאים את התקינה לתנאי המחיה הנוכחיים, כמו גם לאלה הצפויים במדינה מפותחת בשנים הקרובות.

אומנם שינוי זה כרוך בהשקעה חד-פעמית בזמן הבניה, אך היא זניחה בהתחשב בתועלת אשר תצמח ממנה לאורך שנים ארוכות.

כפי שידוע לכל, היתרונות הטמונים בשיפור הבידוד התרמי הכוללים בתוכם חיסכון כלכלי ברמת הפרט והמדינה, וגם תרומה ניכרת לסביבה יוכלו להשפיע לטובה על כולנו, ועל הדורות הבאים במיוחד.

נספח א' – "תפקוד תרמי של בניינים ופיתוח קווים מנחים לתכנון מודע לאנרגיה"

נספח ב' – הדוח של אינג' גולדין

נספח ג' – המלצות משרד התשתיות

מדינת ישראל

משרד התשתיות הלאומיות

אגף ניהול משאבי תשתית

צרור עצות מעשיות לבחירת מכשיר החימום הדירתי ולהערכת צריכת האנרגיה

מרבית האנשים מרגישים בנוח, כאשר הטמפרטורה בסביבה בה הם נמצאים היא בין 18 ל- 20 מעלות צלזיוס. בתקופת החורף שוררת רוב הזמן טמפרטורה נמוכה יותר מתחום הנוחות האמור, ולפיכך יש לחמם את הבית כדי להרגיש בנוח.

משך תקופת החימום וההספק הנדרש ממכשיר החימום תלויים בגורמים הבאים:

האזור האקלימי:

ישראל מחולקת לארבעה אזורי אקלים, השונים זה מזה בדרישות החימום:

• איזור א' – רצועת החוף.
• אזור ב' – משעור החוף והשפלה.
• אזור ג' – אזור הרי הגולן, הגליל, הנגב, יהודה, ירושלים .
• אזור ד' – בקעות הירדן, החולה, הכינרת, בית שאן והערבה.

תכונות הבית :

• שטח הדירה או החדר.
• אופי – דירה בבית רב קומתי או בית בודד.
• מיקום הדירה בבניין.
• בידוד הרצפה, הקירות והגג.
• איטום הדלתות החיצוניות והחלונות.
• מבנה הדירה: מיקום החדרים, המעברים והפתחים (דלתות וחלונות).

אופי הפעילות בבית:

• שעות המצאות בני הבית בבית.
• מקומות הפעילות בבית.

העדפות הדיירים:

• שעות ההסקה.
• סוג מכשיר ההסקה.
• מיקום המכשירים להסקה.

משך תקופת החימום

מספר הימים והשעות לחימום בממוצע בשנה מובאים בטבלה להלן:

ההספק הנדרש לחימום מטר ריבוע אחד משטח החדר או הדירה

בלוח להלן מופיע ההספק הנדרש לחימום של מטר ריבוע אחד משטח החדר או הדירה, בהתאם לאזור האקלימי, מיקום הדירה בבניין ותכונות הבידוד והאיטום שלה. בכל משבצת מופיעים שני  מספרים: זה שמימין מראה את ההספק בוואטים וזה שמשמאלו – בסוגריים – מראה את ההספק בקילו-קלוריות לשעה. כפילת המספר במשבצת הלוח, המתאימה לדירתך, בשטח החדר או הדירה תיתן את ההספק הנדרש ממכשיר ההסקה לאותו חדר או לכל הדירה, בהתאם.

הערה: יש להתייחס לנתונים שבטבלה כיציגים. מבנה הדירה ומידת חשיפתה לרוחות ולשמש ישפיעו על ההספק הנדרש בפועל.

חישוב הספק החימום הנדרש

הספק מכשירי החימום, המצויים בשוק, מסומן בשתי צורות:

• מכשירי חימום חשמליים מסומן ההספק ביחידות של ואטים (W) או בקילוואטים (KW); קילוואט אחד שווה לאלף ואטים.
• במכשירים המוסקים בדלק (נפט, סולר או גז) מסומן ההספק ביחידות של קילו-קלוריות לשעה (בקיצור קק"ל\שעה – Kcal/hr).

הערה: ניתן לעבור מצורה אחת לשנייה ע"י כפילת ההספק בוואטים ב- 0.86, כתוצאה מכך נקבל הספק בקילו-קלוריות לשעה. בהסברים שבהמשך נשתמש בשתי הצורות, בהתאם לסוג המכשיר.

 דוגמה מס' 1:

מהו הספק מכשיר החימום הנדרש לחדר בשטח 20 מטרים רבועים, בדירה עליונה מבודדת ברצועת החוף, שחלונותיה אטומים?

דרך החישוב: מלוח מס' 1. ההספק הנדרש למטר ריבוע אחד של דירה כזו הוא 70 ואט או 60 קילו-קלוריות לשעה (קק"ל/שעה).,

מכאן שלחדר נדרש מכשיר חימום חשמלי שהספקו:

20 X 70 = 1,400 ואט

או מזגן, שהספקו:

20 X 60 = 1,200 קק"ל/שעה (4,800 Btu/hr)

לחדר כזה יתאים למשל תנור חשמלי שהספקו הנקוב 1,500 או 2,000 ואט, או מזגן, שהספקו הנקוב לפחות 5,000 Btu/hr.

 דוגמה מס' 2:

מהו הספק מערכת החימום הנדרש לדירה אמצעית, שאינה מבודדת ואינה אטומה בירושלים, אם שטחה 80 מטרים רבועים?

דרך החישוב: מלוח מס' 1, ההספק הנדרש למטר ריבוע אחד הוא 110 ואט או 95 קק"ל/שעה. מכאן הספק מערכת ההסקה:

80 X 110 = 8,800 ואט

או 80 X 95 = 7,600 קק"ל/שעה

לכן לדירה כזו ניתן לבחור, למשל:

• 3 תנורים חשמליים, בהספק 3 קילוואט (3,000 ואט) כל אחד, או
• מזגן מתועל, בהספק 32,000 Btu/hr, או
• תנור ארובה, מוסק בסולר או נפט, בהספק 8,000 קילו-קלוריות לשעה.

בחירת מכשיר החימום

לאחר שחישבנו את ההספק הנדרש לחימום, ניתן לבחור את המכשיר. בבחירת המכשיר יש להתייחס לתכונותיו, למחירו (כולל התקנה) ולהוצאות הפעלתו השוטפת.

הערה: לחדרי רחצה נדרשים תנורים חשמליים מיוחדים ואין להשתמש בהם בתנורים מסוג אחר.

כיצד לחסוך בהוצאות החימום?

כדי לחסוך בהוצאות החימום יש לפעול בשלושה תחומים:

• בידוד תרמי ואיטום הדירה.
• הפעלה מתאימה של התנורים.
• תחזוקה נכונה של התנורים.

בידוד תרמי ואיטום הדירה

• בידוד תרמי של הקירות, התקרה (בקומה עליונה או בבית בודד) והרצפה (בקומה תחתונה) בדירה שאינה מבודדת, יכול לחסוך עד 30% מהוצאות החימום.
• איטום חלונות ופתחים חיצוניים בסרטי ובפסי אטימה יכול לחסוך עד 20% מהוצאות החימום.
• שים לב: אין לאטום דירות או חדרים כאשר מופעלים בהם תנורים בעלי להבה פתוחה – מחשש להצטברות של גזים רעילים.
• דוגמה :
• אומדן עלות ההסקה של דירה בשטח 100 מ"ר בקומה עליונה באזור ההר המוסקת באמצעות מערכת הסקה מרכזית בגפ"מ  לא מבודדת וללא איטום חלונות ודלתות הוא 8,095 ₪ לעונה.
• במידה ואותה הדירה תהיה רק מבודדת אומדן העלות ההסקה יהיה 5573 ₪ לעונה, חיסכון של כ-30% ואם אותה דירה היא מבודדת וגם קיים איטום חלונות ודלתות אומדן עלות ההסקה הוא רק 4047 ₪ לעונה, חיסכון של 50% .

 הפעלה נאותה של התנורים

• יש למקם את מכשירי החימום כך שיבטיחו פיזור חום נאות באזור הרצוי.
• רצוי למקם תנורים רחוק מחלונות ומקירות, למניעת איבוד חום דרכם.
• כדאי להשתמש בתרמוסטט או בברז הוויסות לקבלת דרגת חום הרצויה.
• בשימוש מכשיר חימום שאין בו להבה פתוחה, יש לסגור ולאטום את החלונות והדלתות, ככל שניתן.
• התאם את אופן ההפעלה לסוג וגודל התנור, לדוגמה:
• × תנור ארובה, רצוי להפעיל לתקופות של מספר שעות רצופות.
• × מפזרי חום חשמליים ותנורי גז ניידים לחימום מהיר ניתנים להפעלה יעילה גם לזמנים קצרים.

תחזוקה נכונה של תנורי החימום

כדי להבטיח פעולה חסכנית ובטוחה של תנורי החימום, יש לבודקם תקופתית בהתאם להנחיות היצרן.

יעוץ והדרכה

יעוץ טלפוני : 1-800-22-33-77