Jakie czynniki decydują o jakości wykonania izolacji z płyt styropianowych?

Ocieplenie przegród zewnętrznych ma ograniczyć wartości współczynnika przenikania ciepła U [W/(m²·K)], a w konsekwencji zminimalizować wskaźnik zapotrzebowania budynku na energię użytkową EU [kWh/(m²·rok)], energię końcową EK [kWh/(m²·rok)] i nieodnawialną energię pierwotną EP [kWh/(m²·rok)]. 

Na podstawie prowadzonych obserwacji i analiz określono, co decyduje o jakości wykonania izolacji z płyt styropianowych: 

1. Odpowiednie podłoże pod płyty styropianowe - czyste, gładkie, bez uszkodzeń i zanieczyszczeń, bez wilgoci technologicznej 

2. Odpowiednie zamocowanie płyt styropianowych do ścian zewnętrznych - zaprawa klejowa ułożona zgodnie z wytycznymi: obwodowo i w postaci tzw. "placków"; dodatkowe łączniki mechaniczne z zabezpieczeń w zakresie minimalizacji wpływu mostków termicznych (wkładki - krążki styropianowe)

3. Odpowiednie ułożenie płyt styropianowych - mijankowo i szczelnie "płyta do płyty"; szczególnie należy zwrócić uwagę na otwory okienne i drzwiowe oraz miejsca połączenia przegród poddawanych ociepleniu; istotna jest także kolejność układania płyt - pasmowo 

4. Osłonięcie elewacji ścian budynku po dociepleniu przed działaniem promieniowania słonecznego - szczególnie elewacje południowe i zachodnie 

5. Wykonanie kolejnych warstw ocieplenia zgodnie z instrukcjami - nie ingerując w warstwę izolacji cieplnej   

Czynniki decydujące o jakości wykonania izolacji z płyt styropianowych 

Technologia ETICS polega na przymocowaniu do ściany systemu warstwowego, składającego się z materiału termoizolacyjnego oraz warstwy zbrojonej i wyprawy tynkarskiej. System mocowany jest do ściany za pomocą zaprawy klejącej i dodatkowo łącznikami mechanicznymi. Zasadniczą funkcję w tym systemie pełni materiał termoizolacyjny, który powinien mieć następujące właściwości: 

• niską wartością współczynnika przewodzenia ciepła λ ≤ 0,04 W/(m·K),
• niską wilgotność i nasiąkliwość - zarówno w trakcie wbudowania, jak i użytkowania,
• odpowiednią wytrzymałość mechaniczną,
• odporność na działanie ognia - niepalność, trudnozapalność - odpowiednią klasę reakcji na ogień,
• odporność na wpływy biologiczne,
• odpornością na działanie materiałów, z którymi będzie się stykać po wbudowaniu,
• brak trwałego zapachu i szkodliwego oddziaływania na ludzi i zwierzęta,
• znaczną trwałość w zmiennych warunkach eksploatacyjnych,
• małe obciążenie środowiska naturalnego podczas produkcji i utylizacji materiałów rozbiórkowych. 

Jako izolację termiczną w systemach ETICS stosuje się fasadowe płyty styropianowe, fasadowe płyty z wełny mineralnej oraz materiały uzupełniające, przeznaczone do ocieplenia cokołowej i podziemnej części ściany w postaci płyt polistyrenowych o zmniejszonej nasiąkliwości. 

Przy doborze płyt styropianowych EPS do systemu należy uwzględnić przede wszystkim następujące cechy materiału: gęstość objętościową ρ_ob. [kg/m³], współczynnik przewodzenia ciepła λ [W/(m·K)] oraz wytrzymałość na ściskanie [kPa]. 

Do mocowania płyt styropianowych do podłoża i wykonywania warstwy zbrojonej mogą być stosowane następujące wyroby: 

• masy na spoiwie dyspersyjnym tworzywa sztucznego nadające się do użycia bez dodatkowych zabiegów,
• masy na spoiwie dyspersyjnym tworzywa sztucznego wymagające wymieszania z cementami,
• zaprawy klejące, wykonywane z suchej mieszanki cementu, piasku i dodatków  organicznych, wymagające wymieszania z wodą. 

Ponadto do mocowania płyt do ściany może być stosowany klej poliuretanowy lub pianka. Jednak najpopularniejsza jest zaprawa klejąca w postaci suchej mieszanki zarabianej.

Bardzo istotne jest także poprawne ułożenie płyt z materiałów termoizolacyjnych, aby zminimalizować wpływ nieszczelności w warstwie izolacji cieplnej. Na etapie projektowania zakłada się poziom nieszczelności (ΔU") oraz dodatek uwzględniający wpływ nieszczelności w warstwie izolacji cieplnej (ΔU_g) na wartość współczynnika przenikania ciepła U_c wg normy PN-EN ISO 6946:2008 [1]. 

Łączniki mechaniczne (kołki) wraz z zaprawą klejącą mocującą płyty termoizolacyjne do warstwy konstrukcyjnej ściany zewnętrznej zapewniają wymaganą stateczność konstrukcyjną układu ocieplającego od działania obciążenia wiatrem (ssanie wiatru) oraz sił ścinających wynikających z ciężaru własnego systemu ocieplenia. Kołki powinny także zapobiegać tzw. wybrzuszaniu się płyt izolacyjnych pod wpływem zmiany warunków cieplno-wilgotnościowych. 

Deformacja płyt może wystąpić wskutek braku swobody wydłużania się ich na styku z sąsiadującymi elementami. Podstawowym zidentyfikowanym czynnikiem destrukcyjnym są silne naprężenia termiczne występujące w płytach styropianowych podczas nagrzewania w okresie maksymalnego nasłonecznienia i chłodzenia przez zimny mur konstrukcyjny. Taka sytuacja doprowadza do powstawania destrukcyjnych naprężeń odrywających. Intensyfikacja tego zjawiska następuje w okresach występowania znaczących różnic temperatur między dniem a nocą. Jest to częsty powód odpadania szarego styropianu, jeżeli podczas aplikacji fasada nie jest osłonięta przed działaniem promieniowania słonecznego. 

Dodatkowe mocowanie mechaniczne w obrębie krawędzi, jak również pośrodku płyty, zapewnia dobre połączenie ze ścianą i zabezpiecza przed tzw. miksowaniem płyt i pękaniem wyprawy tynkarskiej - rysunek 1. 

Dodatkowe mocowanie płyt izolacyjnych wykonuje się w miejscach dochodzenia do siebie krawędzi trzech płyt izolacyjnych. Taki układ łączników bywa nazywany kołkowaniem na "T". W niektórych przypadkach zamiast tego sposobu zaleca się stosować kołkowanie na "W".  W tym zakresie należy się kierować zaleceniami producenta wybranego systemu ociepleń. Z mocowania w spoinach "T" można zrezygnować w przypadku stosowania płyt izolacyjnych łączonych na piór i wpust. Na rysunku 2 przedstawiono zalecane rozmieszczenie kołków na standardowej płycie izolacyjnej. 

W praktyce stosuje się różne rozwiązania łączników mechanicznych: 

• łączniki rozprężne z trzpieniem (których główki wykonane są z tworzywa sztucznego o zwiększonej izolacyjności cieplnej z wycięciami),
• łączniki mocowane przez wbicie w ścianę osadzonego w nich krótkiego trzpienia z korpusem w kształcie dużej komory powietrznej, w znaczący sposób ograniczającej straty ciepła w miejscu wbicia kołka,
• kołki wkręcane w płyty izolacyjne lub umieszczone w gniazdach, zasłanianych następnie krążkami z materiału termoizolacyjnego. 

Należy pamiętać, aby w przypadku stosowania łączników mechanicznych nie dopuszczać do nadmiernych strat ciepła wynikających z ich wykorzystania - jest to tzw. "efekt biedronki" widoczny często na elewacjach budynków ocieplonych w technologii ETICS (fot. 1). 

Od strony zewnętrznej należy zastosować tynk zewnętrzny - cienkowarstwowy (w przypadku ścian dwuwarstwowych) lub warstwę elewacyjną (w przypadku ścian trójwarstwowych i szczelinowych). 

W przypadku ścian dwuwarstwowych zaleca się stosowanie tynków cienkowarstwowych, które można podzielić ze względu na:

• spoiwo: na mineralne, silikatowe (krzemianowe), silikonowe, silikatowo-silikonowe, polimerowe (akrylowe),
• technikę wykonywania: na naciągane pacą, zacierane, cyklinowane, wytłaczane, natryskowe, nakrapiane,
• rodzaj faktury: na gładkie, drapane, ziarniste (tzw. baranek), modelowane, mozaikowe.

Poniżej przedstawiono analizę wpływu mocowania płyt styropianowych na jakość docieplenia ścian zewnętrznych (rysunki 3-12).

Podstawowym problemem w trakcie wykonywania termoizolacji z szarego styropianu jest zjawisko przegrzewania płyt na skutek ich ekspozycji na działanie promieniowania słonecznego. W związku z tym powierzchnia zewnętrzna grafitowych płyt bardzo szybko nagrzewa się do wysokich temperatur, podczas gdy druga strona płyty jest chłodzona przez mur. W wyniku dużej różnicy temperatur między powierzchniami powstają silne naprężenia, które w skrajnych przypadkach mogą oderwać płytę od muru (zdjęcie główne).

Najczęściej spotykanym problemem, będącym następstwem przegrzania szarego styropianu jest częściowe odspojenie połączone ze skurczem i/lub wygięciem (fot. 13). Defekt jest trudny do zdiagnozowania, ponieważ niepokojący wygląd powierzchni fasady łatwo uzasadnić dobrze znanymi i niegroźnymi swoistymi cechami styropianu. Tego typu awaria powinna być niezwłocznie naprawiona. W przeciwnym razie po kilku latach elewacja zacznie pękać. Na fasadzie mogą się również pojawić znamiona korozji biologicznej. Jeżeli podczas aplikacji szarego styropianu panuje bezwietrzna i bezchmurna pogoda, temperatura szarych płyt może przekroczyć 85°C, co skutkuje lokalnymi wytopieniami na powierzchni płyt (fot. 14). 

Aby uniknąć przegrzania szarego styropianu, podczas aplikacji należy bezwzględnie stosować zabezpieczenia przed promieniowaniem słonecznym (rys. 15). Alternatywnie można użyć grafitowego styropianu z  białą warstwą refleksyjną, która chroni szary rdzeń przed szkodliwym działaniem słońca (rys. 16).

Podsumowanie i wnioski

Jakość wykonania izolacji z płyt styropianowych zależy od wielu czynników zewnętrznych i wewnętrznych. Osiągnięcie zamierzonego celu -ograniczenie dodatkowych strat ciepła przez przenikanie - jest możliwe dzieki przestrzeganiu wytycznych projektowych, wykonawczych i eksploatacyjnych. Efektywność docieplenia przegród zewnętrznych na etapie projektowania polega na doborze materiału termoizolacyjnego (rodzaj i grubość) oraz zaprojektowaniu złączy przegród zewnętrznych (mostków cieplnych). 

Istotne znaczenie ma technologia wykonania docieplenia: mijankowe ułożenie płyt styropianowych, poprawne ułożenie płyt w obrębie otworu okiennego oraz w narożniku ścian zewnętrznych, zachowanie wymagań w aspekcie ochrony przeciwpożarowej i trwałości docieplenia, osłonięcie elewacji budynku podczas docieplenia. 

Należy także zwrócić uwagę na poprawne użytkowanie pomieszczeń budynków po dociepleniu. Opisana problematyka docieplenia przegród zewnętrznych i ich złączy jest zjawiskiem złożonym i aktualnym rozpatrywanym szczegółowo także w pracach [5, 6, 7]. 

Literatura:

1. PN-EN ISO 6946:2008 Komponenty budowlane i elementy budynku. Opór cieplny i współczynnik przenikania ciepła. Metoda obliczania.
2. Ejot, WDVS-Dübel, 2008.
3. Gaczek M., Jasiczak J., Kuiński M., Siewczyńska M. "Izolacyjność termiczna i nośność murowanych ścian zewnętrznych. Rozwiązania i przykłady obliczeń" Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, Poznań 2011
4. www.blogspot.com.pl
5. A. Kaliszuk-Wietecka, "Ocieplenie elewacji w systemie ETICS", "Materiały budowlane" 9/2018, s. 62-64.
6. P. Krause, "Defekty termiczne ścian pełnych z ociepleniem ETICS", "Materiały budowlane" 9/2018, s. 66-68.
7. K. Pawłowski, "Ocieplenie ścian zewnętrznych płytami styropianowymi - wybrane aspekty wykonawcze" IZOLACJE 3/2019, s. 35-40.

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!