Ocena stanu technicznego izolacji termicznych na modernizowanych elewacjach

W przypadku wykonywania kompleksowej termomodernizacji obejmuje ona dodatkowo źródło ciepła, instalację centralnego ogrzewania i wentylację. Najczęściej wykonywanym usprawnieniem termomodernizacyjnym jest ocieplenie ścian zewnętrznych.

Jedną z warstw ścian zewnętrznych, które różnią się wzajemnie rozwiązaniami materiałowo-konstrukcyjnymi jest izolacja termiczna.

Warstwa ocieplenia znajdująca się w ścianach zewnętrznych, w trakcie wieloletniego użytkowania może charakteryzować się zróżnicowanym stanem technicznym. Wpływ na to ma sposób zaprojektowania przegrody zewnętrznej, jakość zastosowanych materiałów oraz poziom wykonawstwa robót budowlanych, a także oddziaływanie zróżnicowanych czynników na warstwę termoizolacji w trakcie użytkowania budynku.

Materiały termoizolacyjne w ociepleniach ścian zewnętrznych

Materiały stosowane jako izolacje termiczne definiowano w połowie XX w. jako materiały, które chronią pomieszczenia mieszkalne, budynki użyteczności publicznej i przemysłowe, a także różne urządzenia (np. kotły parowe) od strat ciepła [1]. Bardziej precyzyjnie możemy powiedzieć, że do materiałów termoizolacyjnych zaliczamy takie, które charakteryzują się stosunkowo niskim współczynnikiem przewodzenia ciepła, który można przyjąć na poziomie λ <  0,20 W/[(m·K)].

W literaturze fachowej można jednak znaleźć nieco inną definicję. Dotyczy ona wyrobów do izolacji cieplnej i brzmi następująco:

Wyrób do izolacji cieplnej - wyrób o deklarowanym współczynniku przewodzenia ciepła niższym niż 0,06 W/[(m·K)] [2].

Inną klasyfikację materiałów termoizolacyjnych możemy znaleźć w pozycji [3], gdzie jako izolacje termiczne kwalifikuje się materiały o współczynniku przewodzenia ciepła niższym niż 0,1 W/[(m·K)].

Sposób klasyfikacji materiałów budowlanych do grupy izolacji termicznych nie jest jednoznaczny, gdyż np. granulat szkła piankowego o współczynniku przewodzenia ciepła wynoszącym 0,12 W/[(m·K)] nie zostałby sklasyfikowany jako materiał termoizolacyjny wg niektórych przytoczonych definicji.

Obok przewodności cieplnej istotne są także inne cechy techniczne materiałów, w tym przede wszystkim:

• wytrzymałość na rozciąganie i ściskanie,
• klasa palności,
• odporność na oddziaływanie wody,
• zdolność do przewodzenia pary wodnej,
• odporność na wchłanianie wody i zawilgocenie,
• odporność na działanie czynników chemicznych,
• odporność na działanie czynników biologicznych.

Znajomość poszczególnych właściwości materiałowych jest niezbędna, aby można było odpowiednio zaprojektować izolację termiczną przegród budowlanych. Projektant, stosując wybrany przez siebie materiał, powinien mieć na uwadze fakt, iż materiał ten będzie wchodził w cykl życia całego budynku i w trakcie użytkowania będzie oddziaływał na budynek, jego środowisko wewnętrzne, a także środowisko zewnętrzne.

Właściwy dobór rodzaju materiału nabiera szczególnego znaczenia w odniesieniu do przewidywanego okresu eksploatacji budynku.

Materiały pełniące funkcję izolacji termicznych są stosowane od wielu tysięcy lat. I tak już w starożytności Pliniusz Starszy wspominał np. o stosowaniu korka jako materiału izolacyjnego [4].

Przykładowe ściany zewnętrzne, jako modele odwzorowujące rozwiązania przegród budowlanych z epoki brązu przedstawiono na FOT. 1-4.

Ze względu na pochodzenie materiały termoizolacyjne można podzielić na [9, 10]:

• materiały organiczne - składają się z różnych części roślinnych lub porowatych mas plastycznych,
• materiały nieorganiczne - otrzymane z surowców mineralnych (skały, cementy, szkła, żużle itp.).

Do materiałów izolacyjnych pochodzenia organicznego można zaliczyć m.in.:

• materiały torfowe (proszek torfowy, płyty torfowe),
• płyty pilśniowe,
• płyty wiórowo-cementowe lub wiórowo-magnezjowe,
• płyty ze słomy i z trzciny,
• płyty z paździerzy lnianych i konopnych,
• płyty drzewne, korkowe i z kory sosnowej,
• maty i płyty z wełny owczej,
• materiały nasypowe z celulozy.

Natomiast do materiałów izolacyjnych pochodzenia nieorganicznego zaliczamy m.in.:

• wełnę żużlową,
• wełnę skalną i wyroby z niej,
• przędzę, watę i wełnę szklaną,
• szkło piankowe,
• wyroby termalitowe,
• wyroby ze spienionego poliuretanu (pianki PIR i PUR),
• wyroby z polistyrenu spienionego, styropiany (ekspandowane i ekstrudowane).

Aktualnie najczęściej spotykanymi materiałami termoizolacyjnymi stosowanymi do ociepleń ścian zewnętrznych są płyty z polistyrenu ekspandowanego (EPS) i płyty z polistyrenu ekstrudowanego (XPS), płyty z wełny mineralnej oraz płyty z pianki rezolowej.

Każdy z wymienionych wyżej wyrobów swoje właściwości zawdzięcza budowie strukturalnej, charakteryzującej się występowaniem nieznacznej ilości substancji stałej oraz przeważającej objętości przestrzeni (komórki lub pory) wypełnionych ośrodkiem gazowym - powietrze lub gaz o mniejszej szybkości ruchu cząstek (tzw. gaz spieniający).

• Aktualnie na polskim rynku budowlanym przeważają systemy oparte na płytach z polistyrenu ekspandowanego.
• Styropian EPS występuje przeważnie w postaci relatywnie sztywnych, białych płyt.
• W ostatnim czasie coraz większy udział w termomodernizacjach przegród zyskują płyty w kolorze srebrzystoszarym z dodatkiem grafitu pochłaniającego promieniowanie podczerwone tzw. styropiany grafitowe, charakteryzujące się niskim współczynnikiem przewodzenia ciepła (najniższa wartość 0,031 W/[(m·K)]).
• Przy ocieplaniu fasad stosuje przeważnie styropiany EPS o wartości naprężenia ściskającego na poziomie ok. 70-80 kPa przy 10% odkształceniu.
• W przypadku ścian cokołowych stosuje się płyty o naprężeniach ściskających ok. 100-200 kPa przy 10% odkształceniu.

Dla ścian fundamentowych, cokołowych oraz innych przegród narażonych na stałe, cykliczne lub okresowe oddziaływanie wilgoci częściej stosuje się płyty z polistyrenu ekstrudowanego XPS. Płyty te produkowane są specjalną techniką wytłaczania (tzw. ekstruzji) pianki polistyrenowej. Charakteryzują się jednorodną budową oraz wysokim stopniem sprasowania granulek (brak pustych przestrzeni w przeciwieństwie do płyt EPS).

Dzięki zastosowanej technologii produkcyjnej płyty XPS odznaczają się bardzo dobrymi właściwościami wytrzymałościowymi (naprężenie ściskające przy 10% odkształceniu sięga ok. 500-700 kPa), niskim współczynnikiem przewodzenia ciepła (0,036-0,033 W/[(m·K)]), niską nasiąkliwością wody, wysoką odpornością na procesy zamrażania–odmrażania oraz niską przepuszczalnością pary wodnej.

Alternatywnie do płyt polistyrenowych stosuje się płyty ze skalnej wełny mineralnej. Z racji swego mineralnego pochodzenia (materiał uzyskiwany z kamienia bazaltowego, gabra, dolomitu, kruszywa kamiennego) płyty te są niepalne, dzięki czemu znajdują zastosowanie przy projektowaniu i wykonywaniu przegród o wysokiej odporności ogniowej np. przy ocieplaniu pasów elewacyjnych budynków sąsiednich czy ocieplaniu budynków o wysokości powyżej 25 m.

• Układ włókien oraz elastyczność wyrobów z wełny kamiennej pozwalają na ocieplenie powierzchni zakrzywionych.
• Dzięki zastosowaniu hydrofobizacji płyty z wełny kamiennej są chronione przed zawilgoceniem, jakie może wystąpić np. podczas składowania na placu budowy.
• Omawiany materiał odznacza się wysoką paroprzepuszczalnością, co ma istotne znaczenie przy dobieraniu warstwy elewacyjnej (np. wyprawy tynkarskiej).

Stosunkowo nowym wyrobem stosowanym w ociepleniach ścian są płyty z pianki rezolowej. Charakteryzują się zamkniętą budową komórkową oraz bardzo niską przewodnością cieplną.

• Istniejące na rynku wyroby osiągają wartość współczynnika przewodzenia ciepła nawet na poziomie 0,020 W/[(m·K)]).
• Pianka rezolowa wyróżnia się ponadto wysoką odpornością na przenikanie i chłonięcie wilgoci.
• Wytrzymałość na ściskanie przy odkształceniu 10% wynosi ok. 100 kPa.

Stan techniczny izolacji cieplnych ścian zewnętrznych

Remont lub modernizacja ścian zewnętrznych wymaga przeprowadzenia szczegółowej oceny stanu technicznego. Powinna ona uwzględniać, oprócz sprawdzenia elementów konstrukcyjnych, także materiały termoizolacyjne.

Wymaga się, aby ocena stanu technicznego izolacji termicznej obejmowała dodatkowo ocenę warstw wierzchnich (znajdujących się nad warstwą ocieplenia) oraz podłoża ściennego pod termoizolacją.

• W ramach badań makroskopowych dokonuje się oceny wizualnej stanu powierzchni wykończonej elewacji.
• W ramach oceny wizualnej identyfikowane są wszelkie uszkodzenia zlokalizowane na powierzchni elewacji, tj.
  - zarysowania i spękania,
  - uszkodzenia powierzchniowe (złuszczenia, ubytki, wykruszenia, odspojenia),
  - obecność wszelkich wykwitów organicznych (mchy, glony, pleśnie) oraz
  - obecność wszelkich wykwitów nieorganicznych (ślady rdzy pochodzące z korodujących elementów metalowych),
  - obecność zanieczyszczeń i przebarwień elewacji.

W dalszej kolejności wykonuje się badania pozwalające określić nośność wierzchnich warstw elewacji.

W przypadku systemu ETICS można wykonać badania przyczepności izolacji termicznej do podłoża ściennego:

• Po zrealizowaniu odpowiedniego nacięcia w istniejącym ociepleniu prowadzi się ręczne odrywanie kostek styropianowych o wymiarach 10×10 cm, najczęściej w ilości od kilku do kilkunastu sztuk (w zależności od wielkości powierzchni elewacji oraz zaobserwowanych uszkodzeń).
• W przypadku wystąpienia rozwarstwienia w styropianie uznaje się, iż przyczepność do podłoża jest wystarczająca.
• Oderwanie kostki łącznie z zaprawą klejową świadczy o niewystarczającej przyczepności ocieplenia do ściany.

Poprawność wykonania warstwy elewacyjnej na istniejącym ociepleniu budynku ocenia się również poprzez sprawdzenie ewentualnych nierówności płaszczyzny przykładając do powierzchni ściany łatę kontrolną lub linki z obciążnikiem i mierząc odchylenia ściany od płaszczyzny pionowej. Taka kontrola może być dodatkowo wykonywana poprzez prowadzenie pomiarów geodezyjnych lub pomiar skanerem 3D.

W przypadku systemów ETICS do sprawdzenia przyczepności międzywarstwowej przeprowadza się test metodą pull off.

• Przed przystąpieniem do badania nacina się wyprawę tynkarską i warstwę zbrojoną do warstwy ocieplenia (kształt nacięcia dostosowany do kształtu i wymiarów płytki odrywającej).
• Do naciętego fragmentu przykleja się stalową płytkę, którą po związaniu kleju odrywa się od elewacji ręcznie lub za pomocą siłownika.
• Następnie dokonuje się oceny na podstawie miejsca wystąpienia rozwarstwienia oraz ocenę ilościową na podstawie wyników pomiarów urządzenia.
• W przypadku rozerwania w warstwie ocieplenia ocenia się, iż przyczepność warstwy zbrojonej jest wystarczająca.

W kolejnym etapie oceny stanu technicznego istniejącego ocieplenia wykonywane są odkrywki pozwalające na szczegółową ocenę zastosowanych rozwiązań. W tym celu uprzednio nacięty fragment ocieplenia odrywa się ręcznie od podłoża ściennego.

• Rozerwanie w tym przypadku powinno zwyczajowo nastąpić w warstwie termoizolacji.
• Odspojenie ocieplenia od podłoża w warstwie kleju może stanowić przesłankę związaną z nieprawidłowym mocowaniem izolacji cieplnej lub wadliwym przygotowaniem podłoża.
• Z kolei rozerwanie się materiału w warstwie podłoża przeważnie świadczy o braku odpowiedniego przygotowania powierzchni zewnętrznej przegrody do prac ociepleniowych.

Po usunięciu fragmentu termoizolacji, odpowiadającego np. powierzchni pojedynczej płyty, można przeprowadzić wizualną ocenę sposobu mocowania izolacji cieplnej do ściany oraz zweryfikować sposób wykonania poszczególnych składowych systemu ociepleń.

Niektóre częściej spotykane przykłady stanu technicznego izolacji termicznej ukazano na FOT 5, FOT. główne 6, FOT. 7-8, FOT. 9-10, FOT. 11-12, FOT. 13-14, FOT. 15-16, FOT. 17-18, FOT. 19, FOT. 20-21, FOT. 22-23, FOT. 24, FOT. 25, FOT. 26-27, FOT. 28-29, FOT. 30-31, FOT. 32-33 oraz FOT. 34-35.

Wpływ warunków atmosferycznych na trwałość izolacji termicznych

W przypadku występowania znacznych uszkodzeń mechanicznych w warstwie elewacyjnej postępuje proces przyspieszonego szarzenia izolacji termicznych potęgowany dalszą destrukcją mechaniczną materiału. Jest to szczególnie widoczne dla materiałów termoizolacyjnych wykonywanych kilkadziesiąt lat temu.

Przykładem mogą być np. ściany typu Bistyp-2, Bistyp-3, Bistyp-4 wykonane w postaci płyt warstwowych PW3/A z izolacją termiczną ze styropianu i okładziną azbestowo-cementową (FOT. 15) lub ściany zewnętrzne w budynkach wielorodzinnych wykonywanych metodami uprzemysłowionymi, z dodatkową warstwą wełny mineralnej i okładziną z płyt azbestowo-cementowych (FOT. 16).

Wykonanie ocieplenia ściany zewnętrznej budynku powinno być zrealizowane kompleksowo w określonym przedziale czasu. Istotne jest, by w trakcie prowadzenia robót nie doszło do nadmiernego zawilgocenia warstwy konstrukcyjnej, izolacji termicznej (np. wełny mineralnej, izolacji na bazie celulozy itp.), a także by proces negatywnego oddziaływania środowiska zewnętrznego, taki jak oddziaływanie promieniowania słonecznego, nadmierne wahania temperatury lub opady atmosferyczne, nie spowodował uszkodzenia izolacji termicznej bądź też pogorszenia jej właściwości fizycznych.

Przykłady izolacji termicznej poddanej kilkunastoletnim oddziaływaniom środowiska zewnętrznego pokazano na FOT. 17-18.

Niezabezpieczony fragment polistyrenu ekstrudowanego XPS wystawiony na wschodnią ekspozycję promieniowania słonecznego po okresie 14 lat wykazuje uszkodzenia zewnętrznej powierzchni materiału.

Deformacja termoizolacji spowodowała lokalne zróżnicowanie grubości w obrębie poszczególnego elementu dochodzące do 10 mm (FOT. 17). Z kolei niezabezpieczona warstwa polistyrenu ekspandowanego gr. 5 cm pozostawiona na ścianach południowej i zachodniej przez okres ok. 20 lat wskutek procesów depolimeryzacji materiału zmieniała swoją strukturę i objętość, powodując, że lokalna grubość termoizolacji wynosi 3 cm (widoczne łączniki odstające od powierzchni ocieplenia - FOT. 18). Taki materiał powinien zostać zdemontowany i poddany utylizacji.

Pozostawienie niezabezpieczonego materiału termoizolacyjnego przez krótszy okres czasu (np. do jednego roku) wymaga przeprowadzenia badań wpływu oddziaływania środowiska zewnętrznego (FOT. 19).

W wybranych przypadkach dopuszcza się przeszlifowanie styropianu i wykonanie kolejnych warstw ocieplenia bez konieczności demontażu izolacji termicznej. Taka sytuacja wymusza jednakże indywidualne podejście i wykonanie szczegółowej oceny technicznej elewacji.

Stan techniczny podłoża i mocowanie izolacji termicznej

Odpowiednie przygotowanie podłoża ściennego przed przystąpieniem do mocowania izolacji termicznej przekłada się na przyczepność całego układu ociepleniowego do ściany. Błędy popełnione na tym etapie stwarzają m.in. zagrożenie dla bezpieczeństwa użytkowania.

Zaniechania lub wady powstałe podczas przygotowania podłoża mogą również wpłynąć na stan cieplno-wilgotnościowy danej przegrody. Dotyczy to zwłaszcza ochrony podłoża przed wilgocią pochodzącą z atmosfery - unikanie wykonywania robót bezpośrednio po opadach.

Nadmierne zawilgocenia ściany w wyniku opadów mogą przyczyniać się do osłabienia przyczepności całego układu ocieplającego. Zakumulowana podczas robót wilgoć w strukturze ściany podlegać będzie migracji w wyniku procesów dyfuzyjnych, co w konsekwencji może dodatkowo doprowadzić do zawilgocenia izolacji termicznej, a także porażenia mykologicznego na ścianach od strony wewnętrznej. Dodatkowo zawilgocona przegroda zewnętrzna posiadać będzie gorsze właściwości termoizolacyjne.

Na etapie przygotowania podłoża ważne jest również zapewnienie równej i nośnej powierzchni. W wybranych przypadkach należy zdemontować istniejące na ścianie izolacje termiczne wykonywane w latach 70. i 80. XX w., np. w postaci płyt suprema bez siatki Rabitza (FOT. 22-23).

Mocowanie izolacji termicznej do ściany konstrukcyjnej ma za zadanie zapewnić odpowiednią przyczepność całego układu ocieplającego.

W zależności od stosowanego systemu ociepleń izolację termiczną można przytwierdzać za pomocą:

• samego klejenia,
• klejenia z zastosowaniem dodatkowych łączników mechanicznych
• lub wyłącznie łączników mechanicznych.

Stosuje się kleje cementowe, poliuretanowe oraz zróżnicowane łączniki mechaniczne.

Niepoprawne wykonanie mocowania izolacji termicznej obok zagadnień bezpieczeństwa użytkowania może wpływać na stan ochrony cieplnej budynku.

W kontekście ochrony cieplno-wilgotnościowej istotne znaczenie ma mocowanie izolacji termicznej łącznikami mechanicznymi. Każdy łącznik stanowi punktowy mostek termiczny. Mostki te wpływają negatywnie na izolacyjność termiczną całego komponentu [12].

Stopień pogorszenia właściwości cieplnych danej ściany zależeć będzie od zastosowanego materiału trzpienia łącznika, ich ilości, sposobu osadzenia w termoizolacji (zagłębienie łącznika w ociepleniu, ewentualne zastosowanie zaślepki zamykającej łącznik od strony zewnętrznej) oraz jego zakotwienia w warstwie konstrukcyjnej.

Szczególnym problemem dla izolacyjności termicznej ścian są łączniki z trzpieniem metalowym, zdecydowanie osłabiające izolacyjność cieplną całego układu. Często jednak stosowanie ich jest konieczne, chociażby w przypadku ściany oddzielenia przeciwpożarowego ocieplonej wełną mineralną (przy ociepleniu wełną mineralną stosowanie łączników z trzpieniem metalowym jest obowiązkowe).

W kontekście ochrony cieplno-wilgotnościowej należy również zwracać uwagę na prawidłowość wykonania otworów pod łączniki. Zbyt duża średnica otworu spowoduje zwiększony przepływ ciepła i masy przez fragment przegrody, prowadząc do lokalnego nadmiernego zawilgocenia.

Łączenie izolacji termicznych

Warstwa izolacji termicznej przyczynia się do poprawy ochrony cieplnej całego komponentu budowlanego. Jej skuteczność zależy od zapewnienia ciągłości i poprawnego wykonania materiału termoizolacyjnego. Chcąc zapewnić tę ciągłość, konieczne jest staranne układanie płyt izolacji termicznej, wypełnianie występujących szczelin pomiędzy płytami niskoprężnymi piankami poliuretanowymi lub paskami izolacji termicznej. Alternatywnie możliwe jest stosowanie płyt z krawędziami frezowanymi. Istotnym błędem jest pozostawienie niewypełnionych szerokich szczelin pomiędzy płytami izolacji termicznej bądź wypełnianie ich zaprawą klejową. Prowadzi to do powstania liniowych mostków termicznych, osłabiających opór cieplny całego układu. Niewypełnione szczeliny mogą stanowić dodatkowo miejsca migracji wilgoci dyfundującej przez przegrodę.

Przewodność cieplna izolacji termicznych

Podstawowym parametrem użytkowym charakteryzującym materiały termoizolacyjne jest współczynnik przewodzenia ciepła. Z uwagi na funkcję, jaką pełnią izolacje cieplne w budynkach, współczynnik przewodzenia ciepła jest podstawową wielkością uwzględnianą przy projektowaniu przegród budowlanych.

O wartości współczynnika λ danego materiału decyduje jego struktura.

Współcześnie właściwości termoizolacyjne materiałów ociepleniowych kształtowane są przed dobór odpowiednich gazów wypełniających przestrzenie porowate w ich strukturze, posiadających niższą przewodność cieplną niż powietrze (np. pentan lub dwutlenek węgla).

Dużym problemem w tego typu materiałach jest dyfuzja gazów spieniających, w wyniku której gazy te zostają zastąpione powietrzem, co negatywnie wpływa na właściwości termoizolacyjne. Stąd też istotne z punktu widzenia ochrony cieplnej budynków jest utrzymanie przez producenta danego wyrobu deklarowanej przewodności cieplnej i zapewnienie jej parametrów w czasie.

Zmniejszenie wartości współczynnika przewodzenia uzyskuje się również poprzez stosowanie dodatków absorbujących częściowo promieniowanie podczerwone (czego przykładem są styropiany grafitowe).

Wstępne pomiary kontrolne współczynnika przewodzenia ciepła można wykonać za pomocą aparatu igłowego z sondą do pomiarów współczynnika przewodzenia ciepła.

Przewodność cieplna materiału jest podawana automatycznie po wykonaniu pomiaru. Badania takie można wykonać bezpośrednio na budynku lub w pomieszczeniu laboratoryjnym dla pobranych wcześniej próbek.

Wyniki pomiarów należy traktować jako wstępne. Dokładne pomiary powinny zostać przeprowadzone na stanowisku laboratoryjnym przy wykorzystaniu np. aparatu płytowego.

Jednym z parametrów wpływających na wartość współczynnika przewodzenia ciepła jest zawilgocenie materiałów termoizolacyjnych. Ma ono istotny wpływ na przewodność cieplną izolacji termicznych.

Na FOT. 36-37 przedstawiono pomiary stopnia zawilgocenia wełny mineralnej pobranej z przegrody budowlanej, poddanej oddziaływaniu wody w sposób ciągły.

• Masa pobranej mokrej próbki w odniesieniu do masy wysuszonego do stałej wagi materiału była wyższa o ok. 350%!
• Współczynnik przewodzenia ciepła wynosił 0,174 W/(m·K), w stosunku od wartości deklarowanej przez producenta dla materiału suchego λ = 0,045 W/[(m·K)].

Nowoczesne materiały izolacyjne umożliwiają prowadzenie kontroli zabudowanego materiału bezpośrednio na obiekcie. Takim przykładem jest izolacja próżniowa (VIP). Izolacyjność termiczna tego materiału zależy od zapewnienia odpowiedniego ciśnienia gazu znajdującego się wewnątrz panelu izolacyjnego.

Współczynnik przewodzenia ciepła izolacji VIP zmieniający się w czasie (obniża się opór cieplny) można kontrolować przy wykorzystaniu dedykowanego systemu pomiarowego np. va-Q-tec [11].

Na FOT. 38-39 pokazano zestaw pomiarowy starego typu (rok 2009), a na FOT. 40 urządzenie nowej generacji z 2017 r. służące do kontroli izolacji próżniowej zabudowanej na obiekcie.

Przeprowadzenie takich pomiarów jest czasochłonne, jednak umożliwia wykrycie elementów o obniżonych parametrach cieplnych.

Parametry wytrzymałościowe termoizolacji

Izolacje termiczne stosowane na elewacjach w systemach ociepleń poddawane są różnym oddziaływaniom o charakterze mechanicznym. Są to np. ssanie oraz parcie wiatru.

W przypadku izolacji termicznych ścian fundamentowych mamy do czynienia z oddziaływaniem gruntu napierającego na ścianę, a poniżej pewnej głębokości poniżej poziomu terenu dochodzi dodatkowo parcie hydrostatyczne wód gruntowych.

Trwałość układu ocieplającego podczas eksploatacji obiektu budowlanego będzie uzależniona m.in. od właściwości mechanicznych izolacji termicznej, wyrażającej się wytrzymałością na ściskanie, zginanie czy rozciąganie.

O przydatności danego materiału termoizolacyjnego do zastosowania w określonym typie przegrody decydują informacje zawarte w kodach oznaczenia materiałów. Z oznaczeń tych możemy odczytać informacje dotyczące:

• wytrzymałości na ściskanie [symbol CS(10)] przy 10% odkształceniu względnym,
• wytrzymałości na rozciąganie prostopadle do powierzchni czołowych (symbol TR),
• wytrzymałości na zginanie (w przypadku styropianów oznaczane jako BS)
• czy obciążenia punktowego przy odkształceniu 5 mm (w przypadku wełny mineralnej oznaczane kodem PL(5)).

Producenci systemów ociepleń określają w aprobatach technicznych wymagane parametry materiałów w postaci wspomnianych kodów.

Przeprowadzenie badań wytrzymałościowych na pobranych próbkach izolacji termicznej, daje pewne możliwość określenia ich właściwości mechanicznych.

Na FOT. 41-42 pokazano fragmenty izolacji termicznej (styropianu) w odkrywkach ścian zewnętrznych, niespełniające wymagań wytrzymałościowych.

Można zauważyć strukturę materiału z niewystarczającym stopniem połączenia granulek.

Utrata wymaganych parametrów wytrzymałościowych może mieć także miejsce w przypadku materiałów o strukturze włóknistej. Na skutek długotrwałego oddziaływania wody opadowej, braku zastosowania wiatroizolacji oraz niewłaściwego zamocowania wełny mineralnej może dojść do jej rozwarstwienia.

Na FOT. 43-44 przedstawiono przykład rozwarstwienia wełny mineralnej, które to obok pogorszenia parametrów wytrzymałościowych spowodowało zmianę geometrii materiału tj. zwiększenie grubości z 10 cm (pierwotna grubość wełny mineralnej) do 13,5 cm.

W omawianym przypadku ściana zewnętrzna projektowana była jako przegroda z pustą powietrzną wentylowaną gr. 3 cm. Rozwarstwienie materiału termoizolacyjnego spowodowało wypełnienie pustki powietrznej będącej warstwą dyfuzyjną izolacją termiczną, pogłębiając dalsze jej zawilgocenie.

Podsumowanie

Stan techniczny izolacji termicznych zlokalizowanych na istniejących budynkach powinien zapewniać długotrwałą i bezawaryjną eksploatację oraz wymagany stopień ochrony cieplnej.

Materiały termoizolacyjne znajdujące sie na ścianach istniejących budynków poddawane są zróżnicowanym oddziaływaniom.

W wybranych przypadkach, gdy izolacje termiczne zostały właściwie zamocowane na odpowiednio przygotowanym podłożu i dobrze zabezpieczone od strony zewnętrznej przed niekorzystnym wpływem czynników atmosferycznych, istnieje możliwość pozostawienia tych materiałów w modernizowanych ścianach zewnętrznych.

Stan techniczny izolacji cieplnych nie jest jednakże jedynym wyznacznikiem przy podejmowaniu przez projektanta decyzji o zakresie i sposobie modernizacji przegród zewnętrznych. Należy uwzględniać techniczne możliwości wykonania dodatkowej izolacji termicznej, dokonać analizy cieplno-wilgotnościowej dla projektowanego układu materiałowego, a przede wszystkim brać pod uwagę wymagania obowiązujących przepisów prawnych i zaleceń normatywnych.

Literatura

1. J.A. Pogorzelski, H. Zielińska, "Sformułowanie nowych wymagań ochrony cieplnej budynków", XLI Konferencja Naukowa Krynica 1995.
2. J. Pogorzelski i A. Awksientjuk, "Katalog Mostków Cieplnych", ITB, Warszawa 2003.
3. G. Holzmann, "Natürliche und pflanzliche Baustoffe", Vieweg+Teubner Verlag, Springer Fachmedien, Wiesbaden 2012.
4. C. Macfarquhara, W. Smellie, "Encyclopedia Britannica", Edynburg 1768–1771.
5. Energiesparwand aus der Bronzezeit, Ausstellung im Selbolder Rathaus informiert über Wärmedämmung, Neue Zeitung 25.01.2017.
6. Strona internetowa: https://www.mittelhessen.de/lokales/region-wetzlar/weitere-berichte-region­‑wetzlar_artikel,­‑Bronzezeit­‑und- -Umwelt-_arid,753375.html.
7. Strona internetowa: https://www.energiesparaktion.de/downloads/Energieberater/Staeves_Aktuelle_Version_8_9_2011.pdf.
8. Strona internetowa: http://blog.ottonenzeit.de/archives/category/rekonstruktion.
9. A. Kobyliński, E. Szymański, "Materiały budowlane" PWN, Warszawa 1963.
10. P. Krause, T. Steidl, "Uszkodzenia i naprawa przegród budowlanych w aspekcie izolacyjności termicznej", Wydawnictwo PWN, Warszawa 2017.
11. Strona internetowa: http://www.va-q-tec.com/en/products-industries/healthcare-logistics/thermal-customerservice/quality-control-va-q-check.html.
12. Instrukcja ITB nr 447/2009, "Złożone systemy izolacji cieplnej ścian zewnętrznych budynków ETICS. Zasady projektowania i wykonywania", Instytut Techniki Budowlanej, Warszawa 2009.

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!