Stosowanie elewacji wentylowanych na modernizowanych budynkach

Dokonując wyboru systemu elewacyjnego warto zastanowić się nad zastosowaniem elewacji wentylowanej, ponieważ:

• bardzo szeroki wybór okładzin elewacyjnych (kamień, drewno, aluminium, ceramika, włóknocement itp.) pozwoli zmienić architekturę istniejącego budynku, dopasować fasadę budynku do zmieniającego się środowiska miejskiego (ma istotny wpływ podczas rewitalizacji kryzysowych dzielnic miejskich) i unowocześnić ją,
• wprowadzane do obrotu w budownictwie (zgodnie z obowiązującym prawem) elewacje wentylowane posiadające Krajową lub Europejską Ocenę Techniczną (dawniej krajową lub Europejską Aprobatę Techniczną) są sprawdzane w zakresie bezpieczeństwa użytkowania, przydatności użytkowej oraz trwałości [1]. Poprawnie zaprojektowana oraz wykonana zgodnie z [2] elewacja niewątpliwie będzie trwałym i bezpiecznym rozwiązaniem,
• w przypadku doboru właściwej grubości warstwy termoizolacyjnej zastosowanie elewacji wentylowanej będzie miało pozytywny i długotrwały wpływ na właściwości cieplne przegród zewnętrznych budynku. Szczelina pozostawiona pomiędzy okładziną a warstwą termoizolacyjną pozwala na skuteczne odprowadzenie wilgoci z wełny mineralnej, a okładzina zewnętrzna wraz z folią paroprzepuszczalną skutecznie chronią warstwę termoizolacyjną przed kumulacją wilgoci. Schemat ideowy elewacji wentylowanej przedstawia rys. 1-2.

Oprócz powyższego, na wybór inwestora istotny wpływ mają czas wykonania elewacji oraz kwestie związane z utrzymaniem systemów elewacyjnych. Pod tym względem elewacje wentylowane również pozytywnie wyróżniają się na tle innych systemów fasadowych. Montaż podkonstrukcji, termoizolacji oraz okładzin (elementy 1, 2, 3 i 5 na rys. 1-2) w większości przypadków nie jest uzależniony od warunków pogodowych i może odbywać się w warunkach podwyższonej i obniżonej temperatur.

Wyjątek stanowią elewacje, w których przewiduje się klejenie okładzin do podkonstrukcji oraz systemy przewidujące dalszą aplikację wypraw tynkarskich na okładzinę (opisane rozwiązania stanowią bardzo niewielką grupę wśród elewacji wentylowanych - w ciągu ostatnich 5 lat ITB udzieliło tylko kilka Aprobat Technicznych na tego typu wyrobu).

Systemy elewacyjne z zastosowaniem okładzin z włóknocementu, metali, kamienia, ceramiki są łatwe w użytkowaniu, w większości przypadków mogą być czyszczone przy pomocy myjek wysokociśnieniowych. W przypadku mechanicznego mocowania uszkodzone okładziny mogą być w łatwy sposób wymienione.

Atuty elewacji wentylowanych zostały docenione przez wielu inwestorów, dlatego omawiane systemy pojawiają się coraz częściej nie tylko na modernizowanych budynkach użyteczności publicznej i mieszkalnych, lecz również na budynkach przemysłowych. Duży wybór okładzin pochodzenia naturalnego pozwala niekiedy sprostować zaleceniom konserwatorów zabytków w przypadku modernizacji budynków zabytkowych.

Z doświadczenia praktycznego ekspertów ITB wynika, że podczas projektowania i wykonania elewacji wentylowanych w trakcie modernizacji istniejących budynków nierzadko dochodzi do błędów, które mogą poważnie wpłynąć na trwałość i bezpieczeństwo użytkowania systemu elewacyjnego. Celem referatu jest przedstawienie czytelnikom wybranych problemów projektowania i wykonania elewacji wentylowanych podczas modernizacji budynków.

Podłoże do elewacji wentylowanej

Poważnym ograniczeniem, niekiedy uniemożliwiającym zastosowanie elewacji wentylowanej podczas modernizacji budynku może być stan techniczny ścian zewnętrznych (dalej podłoża), do których będzie mocowany system elewacyjny. Najczęściej systemy elewacji wentylowanych mocowane są do podłoży murowanych, żelbetowych, niekiedy drewnianych (systemy z lekkimi okładzinami).

Przed ostatecznym wyborem typu elewacji wentylowanej należy sprawdzić, czy Ocena (Aprobata) Techniczna systemu elewacyjnego pozwala na mocowanie konstrukcji do konkretnego typu ścian występujących w modernizowanym budynku. Jeżeli w Ocenie (Aprobacie) Technicznej wymieniony jest ten typ podłoża, należy ocenić jego nośność. Niekiedy podłoża nie są w stanie przenieść obciążenia wynikającego z masy systemu elewacyjnego oraz wartości parcia i ssania wiatru. Rzeczywistą wytrzymałość podłoża (określoną badawczo, in situ) należy porównać z wartościami określonymi w Ocenie (Aprobacie) Technicznej dotyczącej łączników mechanicznych stosowanych do montażu systemu elewacyjnego do ściany.

Podczas kontroli podłoża oceniana jest również jego jednorodność: niekiedy w starym budownictwie do murowania ścian stosowane były różne typy materiałów murarskich, różniących się pod względem właściwości wytrzymałościowych. Ze względu na powyższe określa się rzeczywistą wartość odporności podłoża na wyrwanie z niego łączników mechanicznych służących do mocowania podkonstrukcji. Odporność na wyrwanie jest określana na każdym typie podłoża w przypadku jego niejednorodności. Należy również pamiętać o ocenie nośności podłoża pod względem możliwości przeniesienia sił ścinających, wynikających z masy systemu elewacyjnego.

Szczególnie istotnej wagi ocena podłoża nabiera w przypadku budynków z wielkiej płyty. Zastosowanie ciężkich elewacji wentylowanych (np. z okładzinami betonowymi, ceramicznymi, kamiennymi) mogą doprowadzić do uszkodzenia zewnętrznej warstwy płyty. Uzyskane wyniki należy uwzględnić podczas projektowania elewacji wentylowanej.

Z wielką ostrożnością należy podchodzić do projektowania elewacji wentylowanej na podłożu z płyt warstwowych. Zastosowanie elewacji wentylowanej na płycie warstwowej jest możliwe jedynie w przypadku, kiedy rozwiązanie takie objęte jest Krajową Oceną Techniczną [4]. Wydane przez ITB Krajowe Oceny Techniczne przewidują, że ściśle określony typ elewacji wentylowanej (określa się podkonstrukcję, jej maksymalny rozstaw i wysięg, wymiary i masę okładzin) może być przymocowany do płyty warstwowej o dokładnie opisanych parametrach technicznych (grubość okładzin, grubość, gęstość i typ rdzenia, przyczepność okładziny do rdzenia, kierunek ułożenia płyt warstwowych). Decyzja o zastosowaniu elewacji wentylowanej na płytach warstwowych może być podjęta po określeniu rzeczywistych parametrów mechanicznych płyty. Parametry te nie mogą być gorsze od wskazanych w Ocenie (Aprobacie) Technicznej.

W przypadku zastosowania elewacji wentylowanej na konkretnym podłożu należy sprawdzić stan techniczny tynków nałożonych na ścianę. Tynki powinny mocno trzymać się ściany i tworzyć stabilną warstwę, niedopuszczalne jest występowanie odpadających i zagrzybionych tynków. Materiał tynków nie może wchodzić w reakcję chemiczną z elementami podkonstrukcji.

Kolejnym elementem mogącym uniemożliwić zastosowanie elewacji wentylowanej na ścianie jest jej równość. Niektóre systemy podkonstrukcji elewacji wentylowanych umożliwiają kompensacje występujących krzywizn podłoża. Regulacja jest możliwa dzięki przymocowaniu łaty do różnych punktów konsoli na odcinku ok. 1 cm (rys. 3). Jednak taka regulacja może doprowadzić do utraty płaszczyzny, co uniemożliwi zastosowanie sztywnych okładzin z ceramiki, kamienia, cementu. Dlatego w budynkach modernizowanych istniejące ściany mogą wymagać dodatkowego nakładu pracy związanego z ich wyrównaniem.

Wybór warstwy dociepleniowej

Warstwa termoizolacyjna powinna zapewnić wymagany w Rozporządzeniu Ministra Infrastruktury w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie z dnia 12 kwietnia 2002 r. (DzU nr 75, poz. 690) poziom wartości współczynnika przenikania ciepła UC ścian, uwzględniając poprawki ze względu na pustki powietrzne w warstwie izolacji, łączniki mechaniczne przechodzące przez warstwę izolacyjną.

Oceny (Aprobaty) Techniczne dot. elewacji wentylowanych najczęściej nie opisują parametrów wełny mineralnej stosowanej w systemie. Podawany jest jedynie wymóg, że warstwa izolacyjna powinna spełnić wymagania termoizolacyjne wynikające z powyższego rozporządzenia. Dobierając wełnę mineralną, należy pamiętać również o właściwościach mechanicznych tego wyrobu. Między innymi należy uwzględnić zdolność wełny do rozprężania.

Nadmierne rozprężenie może spowodować przerwanie warstwy wentylacyjnej, co w sposób istotny pogorszy właściwości eksploatacyjne wełny. Istotny wpływ ma gęstość wełny. Wełna podatna do rozprężania oraz o niskiej gęstości może być wyssana wiatrem z wnętrza elewacji wentylowanej. Istniejące Oceny (Aprobaty) Techniczne najczęściej nie opisują sposobu montażu docieplenia do ścian. Istotnym problemem eksploatacyjnym elewacji wentylowanych jest zmiana wymiarów płyt termoizolacyjnych z biegiem czasu (problem dotyczy przede wszystkim warstw z wełny mineralnej).

Po kilkuletnim okresie użytkowania płyty z wełny mineralnej pod obciążeniem własnym mogą się deformować. Wtedy pomiędzy sąsiednimi płytami powstają szczeliny tworzące mostki termiczne. Eliminacja problemu jest możliwa przy zastosowaniu podwójnej warstwy ocieplenia, przy czym druga warstwa powinna być nakładana na pierwszą w sposób zapewniający mijanie się styków górnej i dolnej warstwy okładzin.

Na powstawanie mostków termicznych obniżających w sposób istotny właściwości termoizolacyjne przegrody mogą mieć wpływ konsole elewacji wentylowanej. Niestety ETAG 034 nie nakazuje wykonywania badań wpływu podkonstrukcji elewacji wentylowanej na współczynnik przenikania ciepła UC. Ze względu na powyższe przed wyborem typu elewacji wentylowanej należy upewnić się, czy konsole (element 2 na rys. 4-6) mają przekładki lub inne rozwiązania termoizolacyjne eliminujące zjawisko mostka termicznego wywołanego przebiciem warstwy termoizolacyjnej elementami rusztu. Obecnie na rynku elewacji wentylowanych dostępne jest sporo rozwiązań podkonstrukcji z elementami eliminującymi mostki termiczne. Wśród takich rozwiązań należy wyróżnić:

• konsole hybrydowe, wykonane z metali oraz z materiałów tworzywowych o bardzo niskiej przewodności cieplnej (rys. 4);
• konsole metalowe z perforacją (rys. 5);
• konsole z przekładką termiczną przy stopie (rys. 6).

Przy tym należy pamiętać, że elementy z tworzyw sztucznych mogą mieć negatywny wpływ na odporność ogniową systemu elewacyjnego.

Na właściwości termoizolacyjne ścian zewnętrznych istotny wpływ ma właściwy dobór termoizolacji w strefach cokołów oraz balkonów. W celu zapobiegania nasiąknięcia izolacji termicznej wodą z płyt balkonowych oraz chodników, strefy te należy ocieplać styropianem.

Dobór elewacji wentylowanej ze względu na występujące warunki środowiskowe

Wybierając typ elewacji wentylowanej, należy określić wartości obciążenia wiatrem w miejscu lokalizacji modernizowanego budynku. Oceny (Aprobaty) Techniczne wydawane przez ITB podają wartości dopuszczalnych obciążeń wiatrem przy których elewacje wentylowane nie ulegają uszkodzeniom. Wartości obciążeń wiatrem występujące w miejscu usytuowania budynku nie mogą być większe, od wartości wskazanych w Ocenach (Aprobatach) Technicznych.

Projektując elewację wentylowaną, należy uwzględniać kształt budynku, między innymi miejsca oderwania się wirów (w szczególności strefy narożnikowe), gdzie może występować wyższe ciśnienie wiatru. W tych miejscach elewacja powinna być odpowiednio wzmocniona (np. poprzez zagęszczenie rusztu).

Uwzględniając wpływ wiatru na elewację wentylowaną, należy zweryfikować, czy podłoże ścienne jest wystarczające odporne na działanie sił wyrywających działających na łączniki mechaniczne.

Istotnym czynnikiem mogącym ograniczyć zastosowanie elewacji wentylowanej w konkretnej lokalizacji jest poziom agresywności korozyjnej środowiska. Dane o dopuszczalnych klasach agresywności środowiska dla elewacji wentylowanej można znaleźć w Ocenie (Aprobacie) Technicznej.

Dobór okładzin ze względu na odporność na uderzenie

Odporność na uderzenie elewacji wentylowanej może mieć istotny wpływ na bezpieczeństwo użytkowania modernizowanego budynku oraz jego trwałość. Odłamki elewacji wentylowanej powstające wskutek jej uderzenia mogą stanowić poważne zagrożenie dla życia i zdrowia ludzi (fot.1).

Zasada zapewnienia bezpieczeństwa użytkowania obiektu budowlanego nakazuje, wybierając konkretny typ elewacji wentylowanej, konieczność oceny ryzyka występowania wandalizmu w miejscu posadowienia budynku. Oprócz tego należy przeanalizować, w jakim stopniu fasada będzie narażona na zagrożenia związane z uderzeniami podczas normalnego użytkowania przez osoby o różnym poziomie dbania o mienie.

ETAG 034 [5] uzależnia możliwe miejsca zastosowania elewacji wentylowanej od odporności na uderzenie elewacji zestawem ciał miękkich (50 kg oraz 3 kg) i twardych (1 kg oraz 0,5 kg). Cytowany dokument przewiduje podział elewacji wentylowanych na cztery kategorie odporności na uderzenia (od I do IV). Wyższym kategoriom odpowiada wyższe zagrożenia występowania ryzyka uderzenia. Związek pomiędzy wynikiem badania odporności na uderzenie a kategorią użytkowania elewacji wentylowanej przedstawia TABELA 1, szczegółowy opis kategorii elewacji wentylowanych opisano w TABELI 2.

Wnioski

Elewacje wentylowane mogą stanowić konkurencyjną alternatywę dla innych systemów elewacyjnych podczas modernizacji istniejących budynków. Zapewnienie trwałości i bezpieczeństwa użytkowania elewacji wentylowanych jest możliwe poprzez adekwatną ocenę stanu technicznego modernizowanego budynku, występujących warunków środowiskowych, warunków eksploatacji oraz właściwy dobór cech techniczno-użytkowych elewacji określonych w Ocenach (Aprobatach) Technicznych.

Ze względu na konieczność uwzględnienia wielu czynników przy projektowaniu i wykonywaniu elewacji wentylowanych oraz wrażliwość omawianych systemów na błędy wykonawcze projektowanie i wykonanie takich systemów elewacyjnych powinno być powierzono doświadczonym projektantom oraz ekipom montażowym.

Literatura

1. O. Kopyłow, "Ocena techniczna elewacji wentylowanych", "Materiały Budowlane" 9/2013.
2. O. Kopyłow, "Elewacje wentylowane - Warunki Techniczne Wykonania i Odbioru Robót Budowlanych B14/2015", Instytut Techniki Budowlanej.
3. O. Kopyłow, "Elewacje wentylowane - projektowanie, wykonawstwo i nadzór", "Fasady" numer specjalny "Informatora Budowlanego - Murator", 2016.
4. O. Kopyłow, "Zastosowanie elewacji wentylowanych na ścianach z płyt warstwowych", "Materiały Budowlane" 9/2015.
5. ETAG 034, "Guideline for european technical approval of kits for external wall claddings. Part I: Ventilated cladding and associated fixing", Brussel 2010.
6. O. Kopyłow, "Odporność na uderzenie systemów elewacyjnych", "Materiały Budowlane" 9/2017, s. 110-112.

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!