Dylatacje w systemach ETICS a izolacyjność termiczna

Współczynnik przenikania ciepła ścian zewnętrznych, stanowiących obudowę budynku z pomieszczeniami o regulowanej temperaturze nie mniejszej niż 16°C, od 1 stycznia 2017 r. nie powinien być wyższy niż 0,23 W/(m²·K). Po 2020 r. nastąpi dalsze zaostrzenie wymagań do wartości maksymalnej na poziomie 0,20 W/(m²·K).

Rozporządzenie w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie [1], stawia odrębne wymagania dla ścian przyległych do szczelin dylatacyjnych. Wartość współczynnika przenikania ciepła takich ścian jest uzależniona od szerokości zastosowanej szczeliny. Wartością graniczną jest 5 cm (TAB. 1).

Ściany przyległe do dylatacji o mniejszej szerokości powinny charakteryzować się wartością współczynnika U_Cmax = 1,0 W/(m²·K). Dodatkowym warunkiem jest trwałe zamknięcie dylatacji oraz wypełnienie termoizolacją na głębokość min. 20 cm. Dla szczelin szerszych niż 5 cm należy przyjąć wartość współczynnika przenikania ciepła U_Cmax= 0,7 W/(m²·K), bez względu na sposób zamknięcia i izolowania szczeliny.

W przypadku szczelin o gr. do 5 cm, które nie są trwale zamknięte, nie doprecyzowano przepisów dotyczących izolacyjności cieplnych. Można domniemywać, iż w takim przypadku powinno się przyjmować wartości współczynników przenikania ciepła jak dla ścian zewnętrznych. Wymagania dotyczące dylatacji, które przekraczają 5 cm i wynoszą np. 50 cm, wydają się istotnie zaniżone w stosunku do wymagań dla ścian zewnętrznych.

Badania stanu ochrony cieplnej w obrębie dylatacji

Zrealizowany budynek nie zawsze wykonany jest zgodnie z projektem pod względem izolacyjności cieplnej przegród budowlanych. Przyczyny takiego stanu mogą być zróżnicowane i dotyczyć użycia innych materiałów budowlanych (niezgodnych z projektem) lub zastosowania materiałów budowlanych o innej grubości.

Może dojść dodatkowo do powstania imperfekcji wykonawczych, powstałych wskutek niewłaściwego poziomu wykonawstwa robót budowlanych. Aby dokonać poprawnej oceny stanu ochrony cieplnej budynku metodami nieniszczącymi, można wykonać badania termowizyjne.

Termowizja jest metodą badawczą polegającą na zdalnej i bezdotykowej ocenie roz­kładu temperatury na powierzchni badanego ciała. Metoda ta jest oparta na obserwacji i zapisie rozkładu promieniowania podczerwonego wysyłanego przez każde ciało, którego temperatura jest wyższa od zera bezwzględnego, i przekształceniu tego promieniowania na światło widzialne.

Pomiary termowizyjne stanowią skomplikowaną dziedzinę metrologii, wymagającą dużej wiedzy z zakresu techniki materiałowej i cieplnej, umiejętności właściwej oceny warunków środowiskowych, a także praktyki. W połączeniu z innymi metodami badawczymi i pomiarami cieplnymi umożliwiają kompleksową ocenę izolacyjności termicznej przegród zewnętrznych, pod warunkiem spełnienia wszystkich wymogów dotyczących sposobu prowadzenia badań i pomiarów oraz zasad interpretacji uzyskanych wyników.

W celu oceny stanu ochrony cieplnej przydylatacyjnych ścian zewnętrznych autorzy opracowania wykonali pomiary termowizyjne.

Badania wykonano w zróżnicowanych warunkach środowiska zewnętrznego. Pomiar rozkładu temperatur przeprowadzono metodą termograficzną za pomocą dwóch urządzeń termowizyjnych - kamery termowizyjnej oraz monitora LCD umożliwiającego podgląd efektów przeprowadzanych badań w czasie rzeczywistym.

Badania zostały przeprowadzone od strony zewnętrznej w obrębie dylatacji ścian zewnętrznych budynków ocieplonych w systemie ETICS. Badania wykonano zgodnie z zaleceniami i wytycznymi normy PN-EN 13187:2001 [2].

Dla ułatwienia identyfikacji obrazy termowizyjne zestawione są z fotografią miejsca wykonania. Termogramy barwne przedstawiają rozkłady ilościowe temperatur w postaci barwnych izoterm, z których każda przedstawia pewien przedział temperatury, podany po prawej stronie wydruku w skali barw. Na termogramach podano wartości temperatury w kilku wybranych punktach.

Opcjonalnie przedstawiono także obszary odpowiadające charakterystycznym rozkładom temperatur, dla których wyznaczono wartości ekstremalne, tj. minimalne i maksymalne wartości temperatury. Dodatkowo wyznaczano temperaturę w miejscach krytycznych występujących defektów cieplnych.

Zasada diagnozowania izolacyjności przegród budowlanych polegała na określeniu rzeczywistego rozkładu temperatury na badanej powierzchni ściany, ustaleniu czy rozkład temperatury jest prawidłowy, czy też identyfikuje anomalie bądź defekty termiczne, np. w postaci nieciągłości izolacji termicznej lub jej braku.

Budynki nieocieplone

W przypadku szczelin dylatacyjnych zlokalizowanych w budynkach wielkopłytowych, które nie zostały poddane termomodernizacji, w wielu przypadkach należy stwierdzić, że rozkład temperatury w miejscu połączenia poszczególnych segmentów budynku jest zbliżony do pola temperatury na sąsiadujących przegrodach ściennych.

Izolacyjność termiczna przegród ściennych budynków wielkopłytowych niepoddanych termomodernizacji nie przekracza w stanie istniejącym zwyczajowo wartości współczynnika przenikania ciepła U = 0,65 W/(m²·K). Jest to związane z rozwiązaniami materiałowo-konstrukcyjnymi budynków i stanem technicznym izolacji termicznej (komprymacja wełny mineralnej, wzrost wartości współczynnika przewodzenia ciepła).

Przedstawione na termogramach jakościowych rozkłady temperatury wskazują, iż izolacyjność termiczna w obrębie dylatacji nie różni się w istotnym stopniu od izolacyjności cieplnej sąsiadujących ścian (FOT. 1-4).

Maksymalne różnice temperatury, uwzględniające zmienne emisyjności powierzchni ściany i blachy nie przekraczają 2 K.

Większe różnice temperatury są związane z lokalnymi uszkodzeniami warstwy fakturowej ściany, skutkującymi wzrostem temperatury na powierzchni elewacji.

Dylatacje systemowe

Zamknięcia przerw dylatacyjnych stosowane w systemach ETICS są zróżnicowane i zależą od ich szerokości oraz zastosowanego materiału. W przypadku szczelin nieprzekraczających kilku centymetrów stosuje się systemowe profile dylatacyjne. Tego typu rozwiązanie powoduje ograniczenie szerokości szczeliny między warstwami izolacji cieplnej.

FOT. 5-6 prezentuje rozkład temperatury w trzech wybranych polach pomiarowych (AR01, AR02, AR03) (TAB. 2).

Dodatkowo przedstawiono temperatury w czterech charakterystycznych punktach, w tym w miejscach zastosowania łączników mechanicznych (TAB. 3).

Przy temperaturze powietrza zewnętrznego na poziomie 3°C temperatura na zewnętrznej powierzchni ocieplonej ściany wynosi pomiędzy 4,0°C a 4,7°C. Jest to widoczne w polu AR01 - obszar bez występowania defektów i anomalii cieplnych.

Dla ścian zewnętrznych o wartości współczynnika przenikania ciepła na poziomie U = 0,3 W/(m2·K) jest to typowa różnica, nieprzekraczająca 2 K. W polu temperatury AR02 występuje anomalia cieplna w postaci łącznika mechanicznego. Znajduje się on w miejscu oznaczonym jako SP01. Takie zaburzenie przepływu ciepła powoduje lokalny wzrost temperatury do poziomu 6,8°C.

Pole temperatury w miejscu występowania dylatacji pozwala na stwierdzenie, iż dla badanego budynku maksymalny wzrost temperatury na zewnętrznej powierzchni przegrody w miejscu występowania dylatacji wynosi 1,9 K.

Wykonanie systemowych dylatacji z profili może zostać zrealizowane w sposób nieprawidłowy.

Na FOT. 7 pokazano termogram ściany zewnętrznej w obrębie dylatacji, którą wykonano w sposób niezapewniający wymaganej szczelności na niekontrolowaną infiltrację powietrza (nie obyło się także bez innych błędów, np. braku ocieplenia ościeży okiennych). Przy temperaturze zewnętrznej na poziomie 4,3°C średnia temperatura na zewnętrznej powierzchni ściany wynosiła 6°C.

Na termogramie widoczna jest linia LI01. Rozkład temperatury wzdłuż tej linii pokazano na RYS. 1. Największy pik na przedstawionym wykresie związany jest z temperaturą w miejscu występującej dylatacji systemu ETICS. Maksymalna temperatura wynosi 8,9°C. Jest to wzrost w stosunku do średniej temperatury na powierzchni ściany o 2,9 K.

Poniżej linii LI01 na FOT. 7 można zauważyć lokalne zintensyfikowanie wymiany ciepła na wybranym fragmencie dylatacji. Maksymalna temperatura w polu AR02 wynosi 9,5°C i zlokalizowana jest w miejscu imperfekcji termicznej. Odnosząc ją do minimalnej temperatury na powierzchni ściany, wynoszącej 4,9°C, można określić maksymalną różnicę temperatury na analizowanym termogramie między dylatacją a ścianą zewnętrzną pełną. Wynosi ona 4,6 K.

Dylatacje z blachy

Zamknięcia przerw dylatacyjnych mogą być wykonywane z blachy. Ma to miejsce przede wszystkim w przypadkach szczelin dylatacyjnych o zwiększonych szerokościach. W przypadku dylatacji nieprzekraczających 10 cm w wielu przypadkach zamykano szczelinę bez stosowania dodatkowego ocieplenia ścian przydylatacyjnych. Jest to związane z trudnościami natury technicznej.

Prawidłowe wykonanie tego typu dylatacji wymaga ułożenia izolacji termicznej między sąsiadującymi ścianami.

W większości przypadków stosowano wełnę mineralną miękką (o niskiej gęstości) o szerokości przekraczającej szerokość dylatacji, która dzięki wstępnemu skompresowaniu szczelnie wypełnia przestrzeń między ścianami przydylatacyjnymi. Izolacja termiczna powinna być dodatkowo mocowana mechanicznie, aby zapobiegać ewentualnie jej osuwaniu.

Na FOT. 8-9 przedstawiono termogram ukazujący rozkład temperatury ścian zewnętrznych w obrębie ocieplonej dylatacji.

Do analizy przyjęto emisyjność tynku mineralnego na poziomie 0,92, emisyjność blachy 0,20. Różnica temperatury między powierzchnią elewacji ETICS o U = 0,35 W/(m2·K) a blachą dylatacyjną, pod którą znajduje się wełna mineralna na głębokość ok. 50 cm, na przeważającej powierzchni nie przekracza 1 K.

W miejscach nieciągłości izolacji cieplnej (punkt A) oraz w miejscu zakończenia dylatacji (attyka) maksymalna różnica temperatury dochodziła do 4,9 K przy temperaturze zewnętrznej wynoszącej ok. –2,5°C. Temperatura wewnętrzna w budynku wynosiła ok. 21°C.

Przykład nieprawidłowo wykonanej izolacji termicznej zobrazowano na FOT. 10-15. Szczelina dylatacyjna o szerokości kilkunastu centymetrów nie została dodatkowo ocieplona.

Różnice temperatury między powierzchnią ściany a blachą dylatacyjną dochodzące do 5 K występują na praktycznie całej szerokości dylatacji (przy różnicy temperatury między środowiskiem wewnętrznym i zewnętrznym wynoszącej ok. 23 K). Tego typu rozwiązania były spotykane dość powszechnie w ociepleniach realizowanych w latach 90. XX w.

W przypadku szczelin dylatacyjnych o większych szerokościach w budynkach poddawanych termomodernizacji, w wielu przypadkach stosowano ocieplenie ścian przydylatacyjnych.

Nieprawidłowościami występującymi w tego rodzaju rozwiązaniach była niewystarczająca głębokość "wpuszczenia" izolacji termicznej w głąb dylatacji. Tego typu rozwiązania przyjmowano arbitralnie w dokumentacjach projektowych bez dokonywania szczegółowych obliczeń temperatury na wewnętrznej powierzchni przegrody, czynnika temperaturowego f_Rsi oraz liniowego współczynnika przenikania ciepła.

Niektóre projekty budowlane bądź wykonawcze, stanowiące podstawę realizacji robót termomodernizacyjnych, nie zawierały w ogóle szczegółowych rozwiązań ścian zewnętrznych w obrębie dylatacji oraz sposobu jej ocieplenia i zabezpieczenia przed czynnikami atmosferycznymi.

Podsumowanie

Stan ochrony cieplnej ścian zewnętrznych w obrębie dylatacji budynków jest wypadkową rozwiązań projektowych oraz wykonawstwa robót budowlanych.

Przedstawione wyniki badań termowizyjnych wykazały w wybranych przypadkach wysoką izolacyjność termiczną dylatacji. Ma to miejsce w przypadku poprawnego doboru rozwiązań materiałowych w zakresie elementów zabezpieczających szczelinę dylatacyjną przed oddziaływaniem czynników atmosferycznych oraz właściwego przyjęcia izolacji termicznej pod kątem jej szerokości i głębokości.

W przypadku braku bądź niewłaściwego wykonania izolacji termicznej dylatacji w budynkach poddanych termomodernizacji szczeliny dylatacyjne charakteryzują się dużymi stratami ciepła, co potwierdzają przedstawione przykłady pomiarów temperatury na powierzchni przegród, przy wykorzystaniu badań termograficznych.

Budynki uprzemysłowione niepoddane termomodernizacji charakteryzują się w wybranych przypadkach zbliżonym stanem ochrony cieplnej ścian zewnętrznych oraz szczelin dylatacyjnych. Jest to związane z istotnie mniejszą różnicą w oporach cieplnych ścian zewnętrznych oraz ścian przydylatacyjnych, nierzadko dodatkowo izolowanych materiałem termoizolacyjnym.

Literatura

1. 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 z późn. zm.).
2. PN-EN 13187:2001, "Właściwości cieplne budynków. Jakościowa detekcja wad cieplnych w obudowie budynku. Metoda podczerwieni".

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!