Renowacja energetyczna zawilgoconych budynków – ocieplanie od zewnątrz

Przepisy dotyczące wymogów termicznych

Wszystkie zewnętrzne elementy budynku, w tym również te zagłębione w gruncie, powinny być wykonane w sposób, który pozwoli spełnić wymagania zawarte w rozporządzeniu Ministra Infrastruktury w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie [2]. Ściany przyziemia podlegają wymaganiom dla ścian zewnętrznych – wymagania izolacyjności cieplnej obowiązujące obecnie oraz przed 1 stycznia 2021 r. przedstawia TABELA 1.

Ogromna potrzeba modernizacji termicznej zewnętrznych elementów zagłębionych w gruncie, obok rosnących wymagań dotyczących izolacyjności cieplnej zewnętrznych przegród budynku, związana jest z obserwowaną w ostatnich latach zmianą tendencji wykorzystywania pomieszczeń piwnicznych – właściciele i najemcy budynków mieszkalnych dostrzegli możliwości użytkowania wysokiej jakości wnętrz i obecnie istnieje potrzeba przeprojektowania pomieszczeń do takich rodzajów działalności jak hobby, fitness czy (szczególnie w czasie pandemii) praca zdalna, pokój gościnny lub dodatkowa łazienka [5–6].

Wymagania dotyczące pomieszczeń piwnicznych

Dotyczące izolacji termicznej wymagania z punktu widzenia fizyki budowli zależą w głównej mierze od sposobu wykorzystywania pomieszczeń piwnicznych. Ponieważ wymagania użytkowe mogą ulec zmianie, a wykonanie dodatkowej izolacji cieplnej wiąże się ze znacznymi nakładami, przy projektowaniu i wykonywaniu izolacji perymetrycznej należy uwzględnić ewentualną zmianę sposobu użytkowania pomieszczeń, względnie założyć najwyższe możliwe wymagania [5].

W przypadku ścian nieogrzewanych kondygnacji podziemnych rozporządzenie nie stawia wymagań odnośnie do minimalnej wartości współczynnika przenikania ciepła, niemniej przegroda taka powinna być zabezpieczona termicznie w taki sposób, aby zapobiegać kondensacji wgłębnej oraz powierzchniowej [5].

Możliwe są trzy warianty hydro- oraz termoizolacji zagłębionych w gruncie ścian budynku [7]:

• izolacja przeciwwilgociowa/przeciwwodna wykonana na zewnętrznej izolacji cieplnej (RYS. 1),
• izolacja termiczna od wewnątrz oraz zewnętrzna izolacja przeciwwilgociowa/przeciwwodna (RYS. 2),
• zewnętrzna izolacja termiczna wykonana na warstwie izolacji przeciwwilgociowej/przeciwwodnej (RYS. 3).

Izolowanie ścian przyziemia

Z uwagi na korzyści związane z fizyką budowli w praktyce budowlanej przy izolacji ścian przyziemia najczęściej stosuje się zewnętrzną izolację termiczną (wykonaną na warstwie hydroizolacji). W obszarze stykającym się z gruntem rozwiązanie takie określane jest jako izolacja obwodowa lub  izolacja perymetryczna (od niem. Perimeterdämmung) (FOT. 1) [5, 7]. Materiał termoizolacyjny może w tym przypadku pełnić dodatkową funkcję – chronić hydroizolację zewnętrzną elementów budynku zagłębionych w gruncie przed uszkodzeniami mechanicznymi, do których dochodzi najczęściej w momencie wypełniania wykopu [6].

Należy jednak zaznaczyć, że izolacja perymetryczna nie zastępuje uszczelnienia, a jedynie je „uzupełnia”. Nie może też być ona mylona ani utożsamiana ze środkami ochronnymi, takimi jak maty lub folie ochronne czy płyty drenażowe [5]. Izolacja perymetryczna pozwala zapewnić bezszwową oraz pozbawioną mostków cieplnych izolację termiczną części budynków zagłębionych w gruncie, która w łatwy sposób może być połączona z termoizolacją elewacji budynku.

Planując i wykonując izolację obwodową, należy spełnić kilka warunków: z jednej strony zapewnić minimalną izolację cieplną wymaganą przez krajowe przepisy budowlane, z drugiej zapewnić ochronę przed kondensacją [5].

Najczęściej stosowane materiały termoizolacyjne

Jako materiały termoizolacyjne poniżej poziomu gruntu najczęściej stosowane są [5, 7–8]:

• szkło piankowe (CG),
• płyty z twardego polistyrenu ekstrudowanego (XPS),
• sztywna pianka poliuretanowa.

Wykorzystywane są w tym celu również płyty styropianowe (EPS), jednakże pod warunkiem, iż mają one dopuszczenia do takiego zastosowania [9]. Płyty izolacji termicznej mogą opcjonalnie posiadać dodatkową warstwę hydrofobową oraz specjalnie ukształtowaną powierzchnię zewnętrzną (np. rowki lub elementy dystansowe umożliwiające drenaż) [5].

Szkło piankowe otrzymywane jest z roztopionego szkła z dodatkiem domieszek pianotwórczych (np. węgla lub węglanu wapnia). Jest to materiał nieprzezroczysty, niepalny oraz odporny na korozję biologiczną i chemiczną. Dostępne jest ono w dwóch odmianach:

• szkła piankowego białego, o otwartej strukturze i podatnego na nasiąkliwość [ρ_ob.  =  240–300 kg/m³, λ_D  =  0,038–0,042 W/(m·K)],
• oraz szkła piankowego czarnego, o porowatości zamkniętej, co skutkuje wysokim oporem dyfuzyjnym oraz niską nasiąkliwością [ρ_ob.  =  100 kg/m3, λ_D  =  0,038 W/(m·K)] [8].

Polistyren ekstrudowany (XPS) to sztywna piana charakteryzująca się znaczącą wytrzymałością na ściskanie oraz odpornością na wilgoć. Współczynnik przewodzenia ciepła λ_D płyt z polistyrenu ekstrudowanego zależy od ich grubości i wynosi od 0,035 do 0,036 W/(m·K) [8].

Płyty z poliuretanu (PUR) i poliizocyjanuratu (PIR) to twarde płyty piankowe, niepalne i odporne termicznie. Charakteryzują się znacznie niższymi wartościami współczynnika przewodzenia ciepła niż inne materiały termoizolacyjne [λ_D  =  0,020–0,023 W/(m·K)]. Występują w postaci pianek o porach otwartych (spienionych na budowie) oraz zamkniętych (płyty z osłoną lub bez osłony) [8].

Przewodność cieplna materiałów stosowanych do wykonywania izolacji perymetrycznych
Parametr ten mieści się najczęściej w granicach 0,030–0,050 W/(m·K). Z przewodnictwa cieplnego materiału wynika bezpośrednio grubość zastosowanej warstwy ocieplającej (TABELA 2).

Materiały termoizolacyjne do wykonywania ociepleń obwodowych powinny przede wszystkim wykazywać się wysoką odpornością na zawilgocenie. Dotyczy to nasiąkliwości zarówno przy bezpośrednim kontakcie z wilgocią i wodą w gruncie, jak i na skutek dyfuzji pary wodnej.

Z nasiąkliwością nierozłącznie związana jest też odporność na cykle zamarzania i rozmarzania, która odgrywa znaczącą rolę nie tylko w przypadku izolacji poniżej poziomu gruntu, ale i strefy cokołowej budynku.

Materiały takie jak polistyren ekstrudowany (XPS) oraz szkło piankowe charakteryzują się nasiąkliwością zbliżoną do zera, również w przypadku wody działającej pod ciśnieniem, w przypadku głębokiego posadowienia budynku oraz obecności wód gruntowych.

Zwiększona nasiąkliwość polistyrenu ekspandowanego (EPS) oraz płyt z pianki poliuretanowej (PUR) nie pozostaje bez wpływu na ich właściwości termoizolacyjne i postrzegana jest jako główna wada tych materiałów. Wyrobów tych nie należy zatem stosować w obszarach narażonych na długotrwałe lub stałe obciążenie wodą pod ciśnieniem.

Nasiąkliwość poszczególnych materiałów termoizolacyjnych przedstawia TABELA 3.

Długotrwałe wchłanianie wody przez dyfuzję w przypadku płyt izolacyjnych z polistyrenu ekstrudowanego uregulowane zostało w normie PN-EN 13164 [10], a w przypadku płyt izolacyjnych ze styropianu w normie PN-EN 13163 [11].

Odporność na ściskanie i na działanie innych czynników

Cechą równie istotną co przewodność cieplna jest wytrzymałość na ściskanie. Najlepszymi parametrami charakteryzują się płyty z polistyrenu ekstrudowanego oraz szkło piankowe (płyty XPS powinny mieć wytrzymałość na ściskanie nie mniejszą niż 0,3 N/mm², natomiast materiały izolacyjne wykonane ze szkła piankowego co najmniej 0,4 N/mm² [5]). Płyty poliuretanowe oraz styropianowe wykazują niższą wytrzymałość. Dlatego też nie zaleca się ich stosowania przy większych głębokościach posadowienia.

Obok wytrzymałości na ściskanie istotna jest odkształcalność materiału termoizolacyjnego pod wpływem długotrwałego obciążenia, określana często jako pełzanie lub płynięcie.

Nie bez znaczenia pozostają również takie właściwości mechaniczne jak wytrzymałość na zginanie oraz na obciążenie punktowe, jak również na przerastanie korzeni.

Długoletnia trwałość izolacji obwodowej perymetrycznej wykonanej z polistyrenu ekstrudowanego lub szkła piankowego została potwierdzona dziesięcioleciami doświadczeń [5, 7]. Szkło piankowe jest odporne na gnicie, działanie zarówno kwasów humusowych, bakterii, szkodników, jak i grzybów pleśniowych. Również twarde pianki polistyrenowe – EPS oraz XPS – są odporne na działanie większości kwasów, soli i innych substancji agresywnych dla betonu. Są one jednak wrażliwe na działanie rozpuszczalników. Zarówno styropian, jak i polistyren ekstrudowany są odporne na kwasy humusowe, bakterie oraz grzyby pleśniowe. Nie tworzą również korzystnych warunków do gnieżdżenia się insektów.

Projektowanie izolacji obwodowej

Aby prawidłowo zaprojektować oraz wykonać izolację obwodową budynku, należy uwzględnić takie parametry jak:

• rodzaj gruntu,
• naprężenia gruntu związane z obecnością innych obiektów budowlanych,
• obciążenie wilgocią i/lub wodą (wilgotność gruntu, niespiętrzająca się/spiętrzająca się woda infiltracyjna, woda gruntowa),
• rodzaj hydroizolacji.

Ciśnienie wywierane na izolację perymetryczną zależy od rodzaju gruntu oraz głębokości posadowienia budynku. Przyjmuje się, że obciążenie ścian kondygnacji podziemnej od gruntu wzrasta o ok. 10–12 kN/m² na każdy dodatkowy metr głębokości posadowienia [7].

W przypadku słabo przepuszczalnych, spoistych gruntów na skutek opadów atmosferycznych może dochodzić do spiętrzania się wody infiltracyjnej. Związane z tym zjawiskiem ciśnienie hydrostatyczne może zostać zniwelowane dzięki zainstalowaniu opaski drenującej. W obszarze występowania wód gruntowych należy stosować materiały termoizolacyjne odporne na działanie ciśnienia hydrostatycznego bez dodatkowych zabiegów osłonowych.

Klejenie płyt ochronnych lub termoizolacyjnych

Pionową hydroizolację elementów stykających się z gruntem oraz izolację perymetryczną należy z zasady traktować jako jeden element – nie oznacza to jednak (jak czasem można zaobserwować w praktyce), że płyty izolacji termicznej układa się na jeszcze świeżej warstwie uszczelniającej [5]. Płyty termoizolacyjne należy kleić do wyschniętej i/lub związanej hydroizolacji przy zastosowaniu kleju systemowego lub masy uszczelniającej (polimerowej masy grubowarstwowej lub dwukomponentowej masy polimerowo-bitumicznej).

W praktyce klej nakładany jest najczęściej punktowo, pasmami lub całopowierzchniowo – rzadziej tzw. metodą „buttering-floating”. W tym ostatnim przypadku klej nakłada się na całą powierzchnię, zarówno na podłoże, jak i na płyty termoizolacyjne.

Klej najlepiej nakładać na płytę pionowo, a samą płytę układać na ścianie w kierunku poziomym. Jeżeli klej nakładany jest na płytę w kierunku pionowym, aby zapewnić odpowiednią przyczepność na całej powierzchni, płytę należy ułożyć na ścianie w kierunku poziomym. Klejenia płyt izolacji obwodowej nie należy wykonywać w okresie silnego nasłonecznienia (prace należy prowadzić wcześnie rano lub po południu).

Do klejenia płyt termoizolacyjnych do warstwy hydroizolacji są również stosowane specjalne kleje (pianki) poliuretanowe. Taki klej nakłada się na uszczelnioną ścianę lub na płyty termoizolacyjne pionowymi pasmami o rozstawie ok. 25 cm [5].

W przypadku występowania wilgotności gruntu oraz niespiętrzającej się wody infiltracyjnej płyty termoizolacyjne układa się „mijankowo” (należy unikać spoin krzyżowych) tak, aby ściśle przylegały do podłoża.

Warstwę termoizolacyjną należy tak zaplanować i wykonać, aby unikać względnie minimalizować mostki termiczne. W tym celu zaleca się stosowanie płyt termoizolacyjnych o fazowanych krawędziach. Płyty należy mocować do warstwy uszczelniającej przy zastosowaniu odpowiedniego kleju, nakładanego punktowo lub pasmami (TABELA 4).

Płyty ze szkła piankowego należy mocować do podłoża, pokrywając całopowierzchniowo odpowiednim klejem bitumicznym (dotyczy to również mocowania poszczególnych płyt między sobą). Szkło piankowe w strefie przemarzania należy dodatkowo pokryć mrozoodporną warstwą uszczelniającą (np. masą bitumiczną) grubości min. 2 mm [5].

Postępowanie w przypadku pojawienia się ciśnienia hydrostatycznego

Największe obciążenia dla obszaru stykającego się z gruntem, a tym samym dla izolacji obwodowej, występują w przypadku obciążenia spiętrzającą się wodą infiltracyjną oraz wodą gruntową. W przeciwieństwie do wszystkich innych przypadków, woda wywiera ciśnienie hydrostatyczne działające ze wszystkich stron w sposób ciągły lub przez długi czas. W obszarze wody napierającej oprócz parcia gruntu należy zatem uwzględnić również ciśnienie hydrostatyczne zależne od głębokości zanurzenia. Ponadto w obszarze styku płyt termoizolacyjnych ciśnienie hydrostatyczne wody może oddziaływać na izolację perymetryczną wieloosiowo (dopuszczalne obciążenia ściskające określone dla materiałów termoizolacyjnych dotyczą zasadniczo jedynie obciążeń jednoosiowych) [5].

Płyty termoizolacyjne w obszarze spiętrzającej się wody infiltracyjnej oraz czasowego lub stałego występowania wód gruntowych należy układać ściśle, jednowarstwowo, klejąc je całopowierzchniowo do warstwy izolacji wodochronnej (TABELA 4).

W przypadku wykonania izolacji obwodowej z płyt styropianowych lub poliuretanowych w gruncie słabo przepuszczalnym, wymagane jest wykonanie opaski drenującej [7]. Zastrzeżenie to nie dotyczy płyt z polistyrenu ekstrudowanego oraz szkła piankowego, które mogą być ponadto stosowane w obszarze występowania wód gruntowych. Należy jednak pamiętać, że płyty z polistyrenu ekstrudowanego, w przeciwieństwie do szkła piankowego, przepuszczają parę wodną, ​​dlatego należy zwrócić szczególną uwagę, aby były one przyklejone do podłoża na całej powierzchni, co pozwala zapobiec migracji wilgoci od tyłu, która prowadziłaby do wnikania wilgoci w płyty izolacyjne oraz pogorszenia izolacyjności termicznej. W takiej sytuacji zaleca się klejenie całopowierzchniowe metodą „buttering-floating”. W przypadku obciążenia wodą pod ciśnieniem nie należy stosować klejów poliuretanowych [5].

Pierwsza warstwa płyt izolacji obwodowej powinna być oparta na odsadzce fundamentowej, przy czym należy zwrócić uwagę na odpowiednią ochronę fasety uszczelniającej w miejscu połączenia ściany z odsadzką (np. poprzez sfazowanie krawędzi płyt), jeśli taka występuje (RYS. 4).

W przypadku obciążenia wodą pod ciśnieniem płyty XPS mogą być stosowane do głębokości nie większej niż 3,5 m poniżej poziomu terenu, natomiast płyty ze szkła piankowego maksymalnie do 12 m.

Oba rodzaje płyt muszą zostać w odpowiedni sposób zabezpieczone przed długotrwałym działaniem siły wyporu. Warunek ten uważa się za spełniony, gdy [5]:

• płyty termoizolacyjne są przyklejone do podłoża na całej powierzchni,
• w przypadku płyt o grubości do 120 mm maksymalny poziom wód gruntowych nie przekracza 1 m poniżej poziomu terenu,
• w przypadku płyt o grubości do 80 mm maksymalny poziom wód gruntowych nie przekracza 0,5 m poniżej poziomu terenu, lub
• podjęto inne środki w celu zabezpieczenia przed podniesieniem, takie jak zastosowanie specjalnych wsporników powyżej lustra wody lub połączenie izolacji perymetrycznej ze złożonym systemem zewnętrznej termoizolacji ścian (ETICS) w strefie cokołowej.

Należy się ponadto upewnić, że siła wyporu nie generuje sił ścinających działających na hydroizolację budynku.

Zabezpieczanie strefy cokołowej przed wodą pochodzącą z opadów atmosferycznych

W obszarze górnej krawędzi gruntu, szczególnie w przypadku płyt termoizolacyjnych o gładkich krawędziach, należy przeciwdziałać wnikaniu wody pochodzącej z opadów atmosferycznych pod powierzchnię termoizolacji (FOT. główne), np. przez dodatkowe zabezpieczenie krawędzi masą uszczelniającą lub klejem (pianką) PU [5].

Jeśli izolacja obwodowa w sposób ciągły przechodzi w termoizolację strefy cokołowej budynku (RYS. 5), w obszarze tym warstwę termoizolacyjną należy zabezpieczyć przed działaniem wody rozbryzgowej.

Strefę przejściową pomiędzy izolacją perymetryczną a strefą cokołową należy wykonać w taki sposób, aby warstwa zbrojąca systemu ociepleń oraz tynk zakończone były ok. 20–30 cm poniżej poziomu gruntu.

Należy zastosować materiały termoizolacyjne, które można tynkować, oraz wybrać taki system tynkarski, który będzie odporny na wodę rozbryzgową [13].

Ze względu na większe narażenie na wodę rozbryzgową oraz brud, jak również prawdopodobnie większe obciążenia mechaniczne, w obszarze cokołu konieczne są szczególne środki zaradcze w porównaniu z pozostałą powierzchnią elewacji (porównaj [14–15]) [13]. Wykop należy zasypywać i zagęszczać warstwami przy użyciu odpowiedniej mieszanki piasku i żwiru.

Aby uniknąć uszkodzeń mechanicznych oraz dla lepszego odprowadzenia wody w miejscu styku ocieplenia z gruntem, zaleca się wykonanie opaski żwirowej szerokości 20–30 cm (RYS. 5).

Literatura

1. B. Monczyński, „Wtórna hydroizolacja przyziemnych części budynków”, „IZOLACJE” 4/2019, s. 120–125.
2. Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (DzU 2002 nr 75, poz. 690).
3. Obwieszczenie Ministra Inwestycji i Rozwoju z dnia 8 kwietnia 2019 r. w sprawie ogłoszenia jednolitego tekstu rozporządzenia Ministra Infrastruktury w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (DzU 2019, poz. 1065).
4. K. Pawłowski, „Jakość cieplna przegród i złączy budowlanych budynków z uwzględnieniem wymagań obowiązujących od 1 stycznia 2021 r.”, „IZOLACJE” 11/12/2020, s. 22–34.
5. F. Frössel, „Mauerwerkstrockenlegung und Kellersanierung. Wenn das Haus nasse Füße hat”, 3., vollst ed. Stuttgart: Fraunhofer IRB Verlag, 2012.
6. B. Monczyński, „Termoizolacja fundamentów w domach podpiwniczonych”, „Inżynier Budownictwa” 9/2015, s. 59–62.
7. H. Merkel, „Wärmedämmung im Erdreich”, w: „Lufsky Bauwerksabdichtung”, Cziesielski E. (red.), Wiesbaden 2006, s. 265–280.
8. K. Pawłowski, „Przegrody stykające się z gruntem z uwzględnieniem wymagań cieplno-wilgotnościowych od 1 stycznia 2021 r.”, „IZOLACJE” 9/2021, s. 22–32.
9. F. Frössel i in., „Ochrona cieplna budynków. Systemy izolacji ETICS”, Polcen, Warszawa 2011.
10. PN-EN 13164+A1:2015-03, „Wyroby do izolacji cieplnej w budownictwie – Wyroby z polistyrenu ekstrudowanego (XPS) produkowane fabrycznie – Specyfikacja”.
11. PN-EN 13163+A2:2016-12, „Wyroby do izolacji cieplnej w budownictwie – Wyroby ze styropianu (EPS) produkowane fabrycznie – Specyfikacja”.
12. WTA Merkblatt 4-6-14/D, „Nachträgliches Abdichten erdberührter Bauteile”, Wissenschaftlich-Technische Arbeitsgemeinschaft für Bauwerkserhaltung und Denkmalpflege e.V., München 2014.
13. „Ausführung von Sockelbereichen bei Wärmedämm-Verbundsystemen und Putzsystemen”, Der Verband für Dämmsysteme, Putz und Mörtel e.V., Berlin 2020.
14. B. Monczyński, „Renowacja i uszczelnianie cokołów w istniejących budynkach cz. 1”, „IZOLACJE” 9/2020, s. 66–70.
15. B. Monczyński, „Renowacja i uszczelnianie cokołów w istniejących budynkach cz. 2”, „IZOLACJE” 10/2020, s. 90–97.

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!