Wpływ usytuowania ocieplenia od wewnątrz na parametry fizykalne złączy budowlanych

Kolejność położenia poszczególnych warstw nie ma wpływu na izolacyjność termiczną całej przegrody, gdyż wynika on jedynie z sumy oporów cieplnych użytych materiałów. Jednak w przeciwieństwie do izolacji termicznej zewnętrznej wymaga bardziej szczegółowej analizy przegród, przede wszystkim ze względu na zjawiska wilgotnościowe (kondensacja powierzchniowa oraz międzywarstwowa). Dlatego dobór materiału izolacyjnego przy dociepleniu od wewnątrz wymaga wykonania miarodajnych obliczeń i analiz parametrów fizykalnych przegród zewnętrznych i ich złączy.

Rozwiązania materiałowe dociepleń od wewnątrz w świetle wymagań cieplno­‑wilgotnościowych

Według rozporządzenia ministra infrastruktury zmieniającego rozporządzenie w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie od 1 stycznia 2017 r. obowiązują nowe wartości graniczne współczynnika przenikania ciepła przegród zewnętrznych U_cmax (dla ścian zewnętrznych U_cmax = 0,23 W/(m²·K)). Aby spełnić kryterium U_c £ U_cmax, należy dobrać odpowiednią grubość zalecanego materiału termoizolacyjnego.

Ocieplenie od wewnątrz wiąże się jednak ze zjawiskiem wnikania pary wodnej w strukturę przegrody i jej kondensacji. Na skutek niskiej temperatury otoczenia spada znacznie temperatura wewnątrz przegrody, powodując kondensację na styku warstwy konstrukcyjnej i izolacji cieplnej (RYS. 1-2).

Warstwa izolacji cieplnej od strony wewnętrznej przegrody oddziela konstrukcję muru od środowiska wewnętrznego, co wpływa na zmniejszenie pojemności cieplnej całego budynku i powoduje wprowadzenie całej warstwy konstrukcyjnej w strefę przemarzania. Podstawową zaletą ocieplenia od wewnątrz jest zmniejszenie ilości energii niezbędnej do ogrzania pomieszczeń o żądanej temperaturze oraz skrócenia czasu nagrzewania [2].

Do grupy materiałów do ocieplenia od wewnątrz można zaliczyć m.in.: silikat wapienny, płyty mineralne, płyty rezolowe, płyty klimatyczne, płyty perlitowe, płyty z wełny drzewnej. Wartości parametrów fizykalnych przegród zewnętrznych i ich złączy zależą głównie od współczynnika przewodzenia ciepła l [W/(m·K)], współczynnika oporu dyfuzyjnego m [-], dyfuzyjnie równoważnej warstwy powietrza s_d = m·d [m] materiałów izolacyjnych. Szczegółową charakterystykę wybranych materiałów izolacyjnych przedstawiono w pracach [2, 3, 7].

Obliczenia własne

Ochrona cieplno-wilgotnościowa przegród zewnętrznych i ich złączy ocieplonych od wewnątrz polega na określeniu następujących parametrów fizykalnych:

• współczynnik przenikania ciepła przegrody zewnętrznej U_c (U_1D) [W/(m²·K)],
• strumień cieplny przepływający przez przegrodę i złącze F [W],
• współczynnik sprzężenia cieplnego L^2D [W/(m·K)],
• liniowy współczynnik przenikania ciepła złącza budowlanego Y [W/(m·K)],
• temperatura minimalna na wewnętrznej powierzchni przegrody w miejscu mostka cieplnego t_min. [°C],
• czynnik temperaturowy f_Rsi. [-].

W artykule określono czynnik temperaturowy f_Rsi. [-] dla pełnej ściany zewnętrznej: f_Rsi(1D) = (1/U-Rsi)/(1/U) oraz dla złącza budowlanego na podstawie temperatury minimalnej na wewnętrznej powierzchni przegrody wg PN-EN ISO 13788:2003 [4]: f_Rsi(2D)=(t_min.-t_e)/(t_i-t_e).

Do obliczeń własnych wytypowano narożnik ściany zewnętrznej ocieplonej od wewnątrz w dwóch wariantach:

• I_(a), I_(b) - ocieplenie dwóch gałęzi narożnika (RYS. 3-6),
• II_(a), II_(b) - ocieplenie jednej gałęzi narożnika (RYS. 7-10).

Przyjęto następujące założenia:

• podział siatki obliczeniowej - 1 cm,
• modelowanie złącza zgodnie z PN-EN ISO 10211:2008 [5],
• warunki brzegowe: t_i = 20°C, t_e = –20°C, opór przejmowania ciepła: obliczenia strumienia cieplnego: R_si = 0,13 [(m²·K)/W], R_se = 0,04 [(m²·K)/W]; obliczenia rozkładu temperatur w złączu: R_si = 0,13 [(m²·K)/W] (dla ram i oszklenia) R_si = 0,25 [(m²·K)/W] (w pozostałych przypadkach), R_se = 0,04 [(m²·K)/W],
• ściana zewnętrzna dwuwarstwowa: cegła pełna gr. 25 cm – λ = 0,77 W/(m·K), płyty rezolowe gr. 8 cm (wariant I_(a), II_(a)) i 16 cm (wariant I_(b), II_(b)) – λ = 0,022 W/(m·K), tynk gipsowy gr. 1 cm – λ = 0,40 W/(m·K).

Szczegółowe procedury obliczeniowe parametrów fizykalnych przegród zewnętrznych i ich złączy przedstawiono w pracy [6]. Wyniki obliczeń zestawiono w TABELI.

Podsumowanie i wnioski

Docieplenie od strony wewnętrznej jest powszechnie stosowanym działaniem w zakresie termomodernizacji istniejących budynków. Rozwiązanie ocieplenia ścian budynku od strony wnętrza zależy od następujących czynników: eksploatacja pomieszczeń, rodzaj materiału konstrukcyjnego ścian oraz materiału użytego do ocieplenia, technologia zamocowania dodatkowej termoizolacji.

Niedopuszczalne jest projektowanie tego typu dociepleń na podstawie obliczeń przybliżonych, np. dotyczących tylko płaskiej przegrody, określając współczynnik przenikania ciepła U_c i czynnik temperaturowy f_Rsi(1D). Zasadne staje się wykonanie symulacji komputerowej dotyczącej analizy stanu wilgotnościowego przegrody w określonym okresie eksploatacji. Wyniki w zakresie kondensacji międzywarstwowej, przy zróżnicowanym zastosowaniu materiału termoizolacyjnego, zaprezentowano w pracach [2, 3, 7].

W przypadku narożnika ścian zewnętrznych określono dodatkowe straty ciepła (strumień cieplny F [W], współczynnik sprzężenia cieplnego L^2D [W/(m·K)] i liniowy współczynnik przenikania ciepła Y_i [W/(m·K)]) oraz temperaturę minimalną na wewnętrznej powierzchni przegrody t_min. [°C] i czynnik temperaturowy f_Rsi.(2D) - tabela. Wartości dodatkowych strat ciepła wynikających z występowania mostka cieplnego (narożnik ścian zewnętrznych ocieplony od wewnątrz) zależą od rodzaju i grubości materiału termoizolacyjnego.

Należy zwrócić uwagę, że ocieplenie od wewnątrz tylko jednej gałęzi narożnika powoduje znacznie wyższe dodatkowe straty ciepła (F, L^2D, Y_i) oraz obniżenie temperatury na wewnętrznej powierzchni przegrody (t_min., f_Rsi.(2D)). Takie rozwiązanie powoduje ryzyko występowania kondensacji na wewnętrznej powierzchni przegrody (rozwój pleśni i grzybów pleśniowych), kondensacji międzywarstwowej oraz zwiększenie ilości energii koniecznej do ogrzania pomieszczeń o żądanej temperaturze. Zasadne staje się prowadzenie dalszych obliczeń złączy przegród ocieplonych od wewnątrz i opracowanie katalogu tego typy rozwiązań materiałowych.

Literatura

1. Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 13 sierpnia 2013 r. zmieniające rozporządzenie w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (DzU z 2008 r. nr 201, poz. 1238 ze zm.).
2. M. Wesołowska, K. Pawłowski, "Aspekty związane z dostosowaniem obiektów istniejących do standardu budownictwa energooszczędnego", Agencja Reklamowa TOP, Włocławek 2016
3. M. Dybowska-Józefiak, K. Pawłowski, "Analiza rozwiązań materiałowych przegród zewnętrznych ocieplonych od wewnątrz", "Materiały budowlane" 1/2017, s. 31-33.
4. PN-EN ISO 13788: 2003, "Cieplno-wilgotnościowe właściwości komponentów budowlanych i elementów budynku, Temperatura powierzchni wewnętrznej umożliwiająca uniknięcie krytycznej wilgotności powierzchni wewnętrznej kondensacji, Metody obliczania".
5. PN-EN ISO 10211:2008, "Mostki cieplne w budynkach. Strumienie ciepła i temperatury powierzchni. Obliczenia szczegółowe".
6. K. Pawłowski, "Projektowanie przegród zewnętrznych w świetle aktualnych warunków technicznych dotyczących budynków. Obliczenia cieplno-wilgotnościowe przegród zewnętrznych i ich złączy", Grupa MEDIUM, Warszawa 2016.
7. M. Dybowska-Józefiak, K. Pawłowski, "Renowacja ścian zewnętrznych budynków ocieplonych od wewnątrz - wybrane aspekty fizykalne", "Materiały budowlane" 11/2015, s. 128-130.

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!