Zrównoważone budownictwo w odniesieniu do złożonych systemów izolacji cieplnych

*****
W artykule wymieniono najważniejsze założenia Europejskiego Zielonego Ładu oraz europejskiej dyrektywy w sprawie charakterystyki energetycznej budynków 2002/91/EC. W skrócie opisano rynek systemów ETICS oraz kwestie deklaracji środowiskowych wyrobów budowlanych.

Sustainable building with regard to complex thermal insulation systems

The article lists the most important assumptions of the European Green Deal and the European Directive on the energy performance of buildings 2002/91/EC. The market of ETICS systems and the issues of environmental declarations of construction products are briefly described.
*****

Obecnie istotnym wyzwaniem społecznym jest ograniczenie zużycia energii i emisji substancji szkodliwych dla zdrowia ludzi oraz zagrażających klimatowi i różnorodności biologicznej. Budynki odpowiadają za 40% całkowitego zużycia energii w UE, natomiast w wyniku zapotrzebowania na energię, odpowiadają również za 36% emisji gazów cieplarnianych w postaci CO₂ [2–5]. Ocenia się, że 75% budynków w państwach członkowskich jest nieefektywnych energetycznie, a roczny wskaźnik renowacji budynków wynosi zaledwie od 0,4% do 1,2% dziś [3]. Zatem nie jest możliwe osiągnięcie celu określonego w Europejskim Zielonym Ładzie w 2050 r. bez zwielokrotnienia tego wskaźnika.

Konieczne jest więc rozpoczęcie renowacji budynków, zarówno publicznych, jak i prywatnych, na bardziej masową skalę. Zarazem zwiększenie efektywności energetycznej budynków jest kluczowe dla transformacji energetycznej Unii Europejskiej. Bardziej zrównoważona budowa i użytkowanie budynków w UE pozwoliłoby zmniejszyć o 42% końcowe zużycie energii, około 35% emisji gazów cieplarnianych i ponad 50% wszystkich wydobywanych materiałów [3].

Czytaj też: System ETICS – dokumentacja projektowa prac ociepleniowych

Istniejąca obecnie polityka promuje efektywność energetyczną i wykorzystanie energii odnawialnej w budynkach, czego odzwierciedleniem jest europejska dyrektywa w sprawie charakterystyki energetycznej budynków 2002/91/EC (EPBD) [6]. Dokument wprowadza m.in. pojęcie budynku o niemal zerowym zużyciu energii (NZEB). Dyrektywa ta ma na celu poprawę charakterystyki energetycznej budynków w Unii Europejskiej z uwzględnieniem warunków klimatycznych i lokalnych. Wdrożenie określonych w Dyrektywie przepisów oznacza mniejsze zużycie energii w trakcie procesów obejmujących ogrzewanie i chłodzenie, oświetlenie czy obsługa urządzeń.

Należy tu zaznaczyć, że poza energią eksploatacyjną, całkowita energia cyklu życia budynku obejmuje również energię wbudowaną, czyli energię zawartą w materiałach budowlanych podczas wszystkich procesów produkcji, budowy na miejscu, ostatecznej rozbiórki i utylizacji.

Rozporządzenie (UE) nr 305/2011 [7] ustanawiające zharmonizowane warunki wprowadzania do obrotu wyrobów budowlanych (CPR) wprowadziło szereg regulacji obejmujących warunki i bezpieczeństwo ich stosowania. Obejmuje ono szereg wymagań podstawowych dotyczących wyrobów budowlanych oraz budynków:

• odporność mechaniczna i stabilność,
• bezpieczeństwo w przypadku pożaru,
• higiena, zdrowie i środowisko,
• bezpieczeństwo użytkowania,
• ochrona przed hałasem,
• oszczędność energii i zatrzymywanie ciepła.

Przy okazji ostatniej nowelizacji zostało wprowadzone kolejne, siódme wymaganie podstawowe dotyczące zrównoważonego rozwoju. Zgodnie z nim obiekty budowlane należy projektować, budować i rozbierać w taki sposób, aby zapewnić zrównoważone wykorzystanie zasobów naturalnych, a w szczególności zapewnić ponowne wykorzystanie i możliwość recyklingu obiektów budowlanych, materiałów i części po rozbiórce, stosowanie w obiektach budowlanych surowców i materiałów wtórnych przyjaznych dla środowiska. Niemniej jednak, pomimo ogromnej wagi zagadnienia, zdefiniowane siódme wymaganie podstawowe w CPR, nie stanowi jeszcze kryterium podlegającym obowiązkowej ocenie przed wprowadzeniem wyrobu budowlanego na rynek Unii Europejskiej.

Zarówno wymagania, jak i świadomość społeczna dotycząca oszczędności energii oraz izolacyjności cieplnej jest coraz większa. Wprowadzenie w 2014 r. zmiany do rozporządzenia Ministra Infrastruktury dotyczących warunków technicznych, jakim powinny podlegać budynki i ich usytuowanie, obejmowały sukcesywne zaostrzanie wymagań w zakresie wartości współczynnika przenikania ciepła, w tym dla ścian zewnętrznych. Zmiany zakładały następujące kroki:

• od 2014 r. spadek współczynnika U z wartości 0,3 W/(m²·K) do 0,25 W/(m²·K),
• w 2017 r. w ramach drugiego etapu zmian obniżono współczynnik U do 0,23 W/(m²·K),
• zaś od 2021 r. współczynnik U nie może przekroczyć 0,2 W/(m²·K).

Zmiany te miały istotne znaczenie, szczególnie biorąc pod uwagę fakt, że jeszcze kilkanaście lat temu polskie budynki miały najwyższe średnie zużycie energii cieplnej sięgające 63% powyżej średniej europejskiej [3, 8].

Najczęściej stosowaną metodą podnoszenia izolacji termicznej budynków w budynkach w krajach UE jest stosowanie złożonych systemów izolacji termicznej ścian zewnętrznych budynków (ETICS). Zastosowanie ETICS poprawia efektywność energetyczną zarówno nowych, jak i istniejących budynków i jest kluczowe w zakresie oszczędności energii. Systemy ETICS są zestawem wyrobów, co oznacza, że składają się z określonych komponentów nakładanych bezpośrednio na elewację przy zastosowaniu określonej technologii. Trzeba zaznaczyć, że polski rynek ETICS, szacowany na około 40 mln m² rocznie, jest jednym z najwyższych w Europie [3, 9].

Jednym z najważniejszych aspektów związanych z wyborem określonego systemu ETICS, pełniącej również funkcję elewacji budynku, jest wybór materiału izolacyjnego będącego jej podstawowym składnikiem. W Polsce, podobnie jak w innych krajach Wspólnoty, powszechnie stosuje się jako materiał izolacyjny płyty styropianowe (EPS) lub z wełny mineralnej (MW). W Europie Środkowej udział instalowanych na ścianach ETICS z EPS wynosi około 84%, natomiast w przypadku MW jest to około 12%. W innych regionach Europy udział EPS wynosi od 60% do 88%, a MW od 9% do 25% [9].

Systemy z EPS i MW mogą być stosowane zarówno na nowo wznoszonych budynkach, jak i tych poddawanych modernizacji termicznej. Parametry finansowe i właściwości termoizolacyjne są zazwyczaj głównymi kryteriami wyboru określonego typu materiału izolacyjnego. Jednakże należy również wziąć pod uwagę wpływ na środowisko. Zewnętrzne systemy izolacji cieplnej budynków ETICS są już dobrze zbadane pod względem technologicznym, termicznym i ekonomicznym. Natomiast wpływ różnych typów systemów na środowisko i zdrowie ludności jest aktualnie przedmiotem wielu badań [2, 3, 5, 10, 11]. Pozwoli to na podejmowanie decyzji w celu znalezienia najlepszych (najefektywniejszych) rozwiązań nie tylko z uwzględnieniem aspektów termiczno-technicznych czy ekonomicznych, ale również zdrowotnych i środowiskowych.

Izolacja termiczna ścian zewnętrznych odgrywa kluczową rolę w oszczędności energii w budynkach. Ważna jest nie tylko znajomość charakterystyki ETICS w zakresie wymienionych wcześniej pierwszych sześciu podstawowych wymagań zgodnie z CPR, ale konieczna jest wiedza o szeroko pojętym zrównoważonym rozwoju w zakresie stosowania złożonych systemów izolacji cieplnych.

Aby określić wpływ wyrobu budowlanego na środowisko, jego producent może opracować Deklarację Środowiskową Produktu (EPD). Deklaracje te są świadectwem oceny oddziaływania produktu na środowisko na poszczególnych etapach jego wytwarzania i cyklu życia: od pozyskania materiałów, poprzez produkcję, transport, montaż, użytkowanie, aż do utylizacji i recyklingu. Uwzględniają one wydobycie surowców, zużycie energii, zużycie wody i emisje oraz ilość produkowanych odpadów w przeliczeniu na jednostkę produkowanego wyrobu.

Deklaracje środowiskowe typu III EPD są tworzone w oparciu o normę ISO 14025 [12]. EPD są stosowane w budownictwie do przeprowadzania oceny cyklu życia wyrobu budowlanego zgodnie z normą EN 15804 [13]. Na chwilę obecną dokumenty EPD nie są powszechnie stosowane, ponieważ nie są jeszcze wymagane przez prawo, a stanowią jedynie dobrowolny dokument. Niemniej jednak dają szereg korzyści – przedsiębiorca posiadający deklaracje środowiskowe III typu EPD na swoje wyroby informuje rynek, że jego firma jest odpowiedzialna i proekologiczna. Natomiast produkty z EPD dają przewagę na rynku, gdyż są wykorzystywane do budowy obiektów z certyfikatem zrównoważonego budownictwa (systemy DGNB, LEED, BREEAM).

W Polsce Deklaracje Środowiskowe Produktu wydaje m.in. Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Ceramiki i Materiałów Budowlanych i ich liczba z każdym rokiem wzrasta. Należy zaznaczyć, że w perspektywie kilku lat wpływ na środowisko może być częścią obowiązkowej oceny i weryfikacji stałości właściwości użytkowych materiałów budowlanych poprzez wprowadzenie wymagań zgodnie z CPR w dokumentach zharmonizowanych. Dotyczy to również złożonych systemów izolacji cieplnej.

Aktualnie projektowanie i budowa budynków bez oceny jego długoterminowego wpływu (poprzez pełny cykl życia) na środowisko naturalne są nadal prawnie dozwolone. Zastosowanie rozwiązań o podwyższonych parametrach izolacji cieplnej dla przegród zewnętrznych spowoduje zwiększenie grubości izolacji w budynkach. Tym samym udział tych materiałów w cyklu życia oddziaływania budynków na środowisko będzie miał jeszcze bardziej decydujące znaczenie.

Produkcja materiałów budowlanych, budowa czy renowacja budynków wymaga znacznych nakładów energii i zasobów mineralnych. Konieczne jest dalsze wzmocnienie polityki efektywnego wykorzystania zasobów, która uwzględnia szerszy zakres oddziaływania na środowisko w całym cyklu życia budynków i infrastruktury. Redukcja tych oddziaływań środowiskowych polega na optymalizacji procesu instalacji, stosowaniu prostszych i mniej oddziałujących na środowisko, w całym cyklu produkcyjno-użytkowym, materiałów budowlanych. Ponadto należy zoptymalizować grubość stosowanego materiału izolacyjnego, również poprzez zastosowanie wyrobu o lepszych parametrach izolacyjnych bez naruszania wymagań cieplnych budynku.

Zastosowanie innowacyjnych surowców, w tym materiałów pochodzących z recyklingu lub tych samych materiałów, ale produkowanych z wykorzystaniem innowacyjnej technologii, pozwoli na dalszy rozwój systemów ETICS, jednocześnie obniżając wpływ na środowisko naturalne. Odnosi się to do aspektu trwałości, jak i oszczędności energii w całym okresie eksploatacji systemów ETICS.

Aspekty użytkowe oraz trwałość systemu ETICS oceniana jest na podstawie wytycznych EAD 040083-00-0404 [14] (wcześniej ETAG 004), EAD 040287-00-0404 (wykończenie okładzinami) [15] oraz EAD 040089-00-0404 (system szkieletowy) [16] i w zakresie obowiązkowym obejmuje, poza badaniami identyfikacyjnymi poszczególnych komponentów systemu, badania wodochłonności (podciągania kapilarnego), wodoszczelności, oporu dyfuzyjnego, udarności, przyczepności warstwy wierzchniej oraz reakcji na ogień i w żaden sposób nie referując do wymagań zrównoważonego budownictwa.

Literatura

1. Komisja Europejska, „Europejski Zielony Ład” („The European Green Deal”), Bruksela 2019.
2. M. Kraus, K. Žáková, J. Žák, „Economic-Environmental and Technological Assessment of ETICS”, EasyChair Preprint, No 3425.
3. J. Sierra-Pérez, J. Boschmonart-Rives, X. Gabarrell, „Comparative combinations of façade-building systems and thermal insulation materials for different climatic conditions: an environmental assessment”, „The Journal of Cleaner Production” 2016, 113, 102–113.
4. Komisja Europejska, „Energy Performance of Buildings Directive”, available online: https://ec.europa.eu/energy/topics/energy-e_ciency/energy-e_cient-buildings/energy-performance-buildings-directive_en).
5. J. Michalak, S. Czernik, M. Marcinek, B. Michałowski, „Environmental burdens of External Thermal Insulation Systems. Expanded Polystyrene vs. Mineral Wool: Case Study from Poland”, „Sunstability” 2020, 12, 4532.
6. Komisja Europejska, „Energy Performance of Buildings Directive 2010/31/EU (EPBD)”, Bruksela 2010.
7. „Construction Products Regulation (CPR)”, https://single-market-economy.ec.europa.eu/sectors/construction/construction-products-regulation-cpr_en
8. R. Pasker, „The European ETICS market. Do ETICS sufficiently contribute to meet political objectives?”, In Proceedings of the 4th European ETICS Forum; Warsaw, 5th October 2017, European Association for External Thermal Insulation Composite Systems (EAE), Baden-Baden, Germany, 2017.
9. C.A. Balaras, K. Droutsa, E. Dascalaki, S. Kontoyiannidis, „Heating energy consumption and resulting environmental impact of European apartment buildings”, „Energy and Buildings” 2005, 37, 429–442.
10. J.D. Silvestre, A.M.P. Castelo, J.B.C. Silva, M.D. Pinheiro, „Retrofitting a Building’s Envelope: Sustainability Performance of ETICS with ICB or EPS”, „Applied Sciences” 2019, 9, 1285.
11. B. Michałowski, M. Marcinek, J. Tomaszewska, S. Czernik, M. Piasecki, R. Geryło, J. Michalak, „Influence of Rendering Type on the Environmental Characteristics of Expanded Polystyrene-Based External Thermal Insulation Composite System”, „Buildings” 2020, 10, 47.
12. PN-EN ISO 14025:2010, „Etykiety i deklaracje środowiskowe – Deklaracje środowiskowe III typu – Zasady i procedury”.
13. PN-EN 15804+A2:2020, „Zrównoważenie obiektów budowlanych – Deklaracje środowiskowe wyrobu – Podstawowe zasady kategoryzacji wyrobów budowlanych”.
14. EAD 040083-00-0404, „External Thermal Insulation Composite Systems (ETICS) with renderings”.
15. EAD 040287-00-0404, „Kits for external thermal insulation composite system (ETICS) with panels as thermal insulation and discontinuous claddings as exterior skin”.
16. EAD 040089-00-0404, „External Thermal Insulation Composite Systems with renderings for the use on timber frame buildings”.