Docieplanie budynków od wewnątrz – wymagania prawne i zalecenia do projektowania

Wymagania prawne [1–3] z zakresu ochrony cieplnej budynków wpływają na sposób projektowania nowych budynków, a także na utrzymanie i eksploatację już istniejących.

W obiektach nowo projektowanych odpowiednią izolacyjność przegród budowlanych i wymagany współcześnie standard energetyczny [4–5] można osiągnąć dzięki zastosowaniu przez projektanta nowoczesnych technologii i materiałów. Natomiast w budynkach objętych ochroną konserwatorską ocieplenie wykonuje się od strony ich wewnętrznej [6]. Takie rozwiązanie wymusza zastosowanie bardziej zaawansowanych metod projektowych, uwzględniających charakter budynku i sposób jego eksploatacji [7–9].

Z punktu widzenia fizyki budowli umieszczanie materiału termoizolacyjnego od strony wewnętrznej nie jest jednak poprawne, chociażby ze względu na ryzyko wykraplania się dyfundującej pary wodnej. Współczesne rozwiązania materiałowe pozwalają jednak na skuteczną poprawę stanu termicznego przegród budowlanych dzięki izolacji wewnętrznej, pod warunkiem poprawnie przeprowadzonych obliczeń poprzedzonych szczegółowymi analizami stanu istniejącego, uwzględnienia rzeczywistego klimatu zewnętrznego oraz użytkowania pomieszczeń.

Uwarunkowania prawne

Wymagania podstawowe

Obecna polityka proekologiczna zmusza państwa unijne do podnoszenia standardu energetycznego budynków [4–5]. W oparciu o dyrektywę 2018/844/UE definiowane są wymagania dotyczące poprawy efektywności energetycznej oraz dekarbonizacji budynków, tj. eliminacji emisji CO₂. Państwa członkowskie zostały zobligowane do opracowania długoterminowej strategii renowacji budynków mieszkalnych i niemieszkalnych, zarówno publicznych, jak i prywatnych.

Polityka prowadzone przez Unię Europejską nakłada w tym zakresie duże wymagania w stosunku do budynków, a zwłaszcza już istniejących (poprzednia dyrektywa 2010/31/EU stawiała wymagania przede wszystkim budynkom nowoprojektowanym). Już dziś wiemy, że będą one trudne do zrealizowania. Nie mamy bowiem wpływu na kształtowanie bryły i obudowy istniejących budynków oraz na dobór rozwiązań materiałowo-konstrukcyjnych. Jedyną możliwością podniesienia ich standardu energetycznego jest termoizolacja przegród oraz zmiana istniejącego źródła i nośnika energii lub dodatkowo wytwarzanie energii na własne potrzeby (OZE).

Przeczytaj więcej na temat termomodernizacji i dociepleniu elementów obudowy budynków »

Program podnoszenia jakości energetycznej budynków dotyczy również budynków zabytkowych. Ze względu jednak na unikatowy charakter takich obiektów dyrektywa 2018/844 [3] sugeruje stosowanie innowacyjnych rozwiązań służących poprawie charakterystyki energetycznej budynków i obiektów zabytkowych, jak również ich testowanie z jednoczesnym zachowaniem i ochroną dziedzictwa kulturowego.

Wyjątek stanowią kategorie tzw. budynków chronionych, stanowiących część wyznaczonego środowiska lub z powodu ich szczególnych wartości architektonicznych lub historycznych, jeśli zgodność z pewnymi minimalnymi wymaganiami w zakresie charakterystyki energetycznej zmieniłaby w sposób niedopuszczalny ich charakter lub wygląd. Dotyczy to użytkowanych miejsc kultu i przeznaczonych na działalność religijną.

Wymagania szczegółowe

Zgodnie z ustawą Prawo budowlane art. 5.1. [1], czynności związane z projektowaniem i budowaniem należy prowadzić, zapewniając „spełnienie podstawowych wymagań dotyczących obiektów budowlanych”, do których zalicza się m.in. „oszczędności energii i izolacyjności cieplnej”, jak również „ochronę obiektów wpisanych do rejestru zabytków oraz obiektów objętych ochroną konserwatorską” (art. 5.1. ust. 7 [1]).

Termomodernizacja budynków zabytkowych wpisuje się w wymaganie podstawowe: oszczędność energii i izolacyjność cieplną. Zgodnie z ustawą o wspieraniu termomodernizacji [6, 10], obejmuje ona między innymi takie działania, jak:

• ocieplenie przegród zewnętrznych,
• wymianę stolarki,
• modernizację systemu grzewczego i wentylacyjnego.

W przypadku robót budowlanych polegających na dociepleniu budynku, obejmujących ponad 25% powierzchni jego przegród zewnętrznych, należy spełnić wymagania minimalne, dotyczące energooszczędności i ochrony cieplnej, przewidziane w przepisach techniczno-budowlanych [2] dla przebudowy budynku – art. 5. 2b [1].

Szeroko rozumiane roboty budowlane, zdefiniowane w art. 29 Prawa budowlanego [1], w które wpisuje się m.in. termomodernizacja budynków wpisanych do rejestru zabytków do wysokości 25 m, wymaga pozwolenia na budowę. Na obszarze wpisanym do rejestru zabytków – wymagają one dokonania zgłoszenia, o którym mowa w art. 30 ust. 1 [10] – przy czym do wniosku o pozwolenie na budowę oraz do zgłoszenia należy dołączyć pozwolenie właściwego wojewódzkiego konserwatora zabytków, wydane na podstawie przepisów o ochronie zabytków i opiece nad zabytkami.

Wymagania podstawowe, ogólnikowo zdefiniowane w art. 5.1. Prawa budowlanego, dotyczące efektywności energetycznej i związane z szeroko rozumianą termomodernizacją, dokładnie zdefiniowano w rozporządzeniu w sprawie warunków technicznych (Dział X, ­§ 328–329 oraz w załączniku 2 do rozporządzenia [2]).

Zgodnie z § 328 Warunków Technicznych [2]:

„budynek i jego instalacje (…) powinny być zaprojektowane i wykonane w sposób zapewniający spełnienie następujących wymagań minimalnych:
1) wartość wskaźnika rocznego zapotrzebowania na nieodnawialną energię pierwotną EP [kWh/(m²·rok)],
2) przegrody oraz wyposażenie techniczne budynku odpowiadają przynajmniej wymaganiom izolacyjności cieplnej określonym w załączniku nr 2 do rozporządzenia” (TABELA 1 i TABELA 2).

W budynku, który podlega przebudowie, wymagane jest, aby przegrody spełniały wymagania minimalnej izolacyjności cieplnej, określonej w załączniku do rozporządzenia [2].

Wymagania zawarte w § 328 Warunków Technicznych nie muszą zostać spełnione w sytuacji, gdy rozwiązanie zagraża poprawnemu funkcjonowaniu układu ściennego oraz nie jest zgodne z założeniami ochrony konserwatorskiej, czyli „powoduje uszczerbek dla wartości zabytków” – art. 4 [6].

Wymagania, które należy uznać jednak za obligatoryjne – i zdaniem autorów najważniejsze – dotyczą eliminowania kondesacji pary wodnej na powierzchni przegrody i w jej warstwach:

„1. Na wewnętrznej powierzchni nieprzezroczystej przegrody zewnętrznej nie może występować kondensacja pary wodnej umożliwiająca rozwój grzybów pleśniowych.

2. We wnętrzu przegrody, o której mowa w ust. 1, nie może występować narastające w kolejnych latach zawilgocenie spowodowane kondensacją pary wodnej.

3. Warunki określone w ust. 1 i 2 uważa się za spełnione, jeśli przegrody odpowiadają wymaganiom określonym w pkt 2.2.4 załącznika nr 2 do rozporządzenia” (§ 321).

Diagnostyka cieplno-wilgotnościowa

Powodzenie zabiegów remontowych i modernizacyjnych, przeprowadzanych w budynkach zabytkowych lub znajdujących się w strefie ochrony konserwatora zabytków, zależy od wielu czynników.

W typowym projekcie remontu obiektów zabytkowych obejmującego elewację, wyszczególnia się uszkodzone elementy konstrukcji stropu i/lub dachu oraz załącza:

• inwentaryzację obiektu i dokumentację cyfrową elewacji budynku,
• projekt kolorystyki i remontu elewacji wraz z wymianą stolarki okienno-drzwiowej,
• projekt wymiany pokrycia dachowego,
• projekt konstrukcji zawierającą opinię techniczną o stanie elewacji i konstrukcji dachu z możliwością remontu wraz z niezbędnymi rozwiązaniami, wynikających z technologii remontu elewacji,
• ekspertyzę mikologiczną, gdy widoczne jest zawilgocenie lub wymaga jej konserwator zabytków,
• badania stratygraficzne, wymagane przez konserwatora zabytków,
• projekt architektoniczny detalu reklam dla kamienicy, wymagany przez konserwatora, jeśli inwestor ją przewiduje,
• badanie zasolenia murów,
• badanie zawilgocenia, zwłaszcza podziemnej części budynku, których konsekwencją jest zapis o konieczności ich osuszenia i wykonania nowej izolacji pionowej,
• wycenę przedmiaru robót i kosztorys inwestorski.

W budynkach z zabytkowymi elewacjami, dla których projektuje się zmianę sposobu użytkowania po wykonanym remoncie, czasem inwestor, lub w nielicznych przypadkach architekt, decyduje się na poprawę izolacyjności cieplnej ścian zewnętrznych przez docieplenia ich od strony wewnętrznej.

Docieplenie budynku wielorodzinnego – studium przypadku »

Zdaniem autorów wszystkie działania projektowe związane z wymianą materiałów budowlanych (np. belek stropowych drewnianych na stalowe), a także zmianą budowy przegrody zewnętrznej (np. przez dołożenie warstwy termoizolacyjnej) czy zmianą sposobu użytkowania powinny zostać uzasadnione. Ponadto należy wykazać, iż projektowane zmiany nie doprowadzą w przyszłości do niekorzystnych efektów wilgotnościowych w nieremontowanej części zabytkowego obiektu. Przy czym w budynkach historycznych niekorzystne zmiany dotyczą przede wszystkim wilgotności większości materiałów wbudowanych.

Wytyczne projektowe w dociepleniach od wewnątrz

Zalecane metody obliczeń dopasowane są do typowej budowy przegrody i ściśle nie precyzują warunków prowadzenia obliczeń, służących ocenie cieplno-wilgotnościowej przegrody przy nietypowym rozwiązaniu projektowym, jakim jest jej docieplenie od strony wewnętrznej.

Autorzy proponują następującą metodykę oceny możliwości docieplenia do strony wewnętrznej ze względu na możliwość zawilgocenia i zagrzybienia budowli:

• rozpoznanie budowy materiałowej przegrody przez wykonanie odkrywek i pomiar grubości istniejących warstw,
• pomiar wilgotności powierzchniowej metodami nieinwazyjnymi, a przy murach ceramicznych grubości powyżej 51 cm, badania wilgotności masowej przez pobieranie próbek z odkrywki,
• oznaczenie chłonności kapilarnej muru,
• ustalenie rodzaju materiału warstw ściany i dopasowanie właściwości fizycznych przy wykorzystaniu dostępnych danych,
• inwentaryzacja miejsc wrażliwych – liniowych mostków cieplnych,
• wybór materiału i technologii docieplenia,
• zalecane jest wykonanie obliczeń zmian wilgotności murów w programach do symulacji w modelu 2D, prowadzonych z uwzględnieniem rzeczywistych parametrów klimatu lokalnego i środowiska wewnętrznego (wilgotność względna, temperatura),
  –    obliczenie temperatury na styku warstw: ściana istniejąca–materiał izolacji cieplnej, przy uwzględnieniu dwuwymiarowego przepływu ciepła,
  –    dla ścian wzniesionych z cegły ceramicznej bez rozróżniania rodzaju muru ceglanego oraz ścian betonowych zaleca się dobór grubości materiału do izolacji cieplnej tak, aby po dociepleniu całkowita wartość oporu cieplnego znajdowała się w przedziale 0,5–3,0 (m²·K)/W,
  –    dla nowo projektowanych warstw dociepleniowych w zależności od wilgotności pomieszczeń: s_d > 1500 m, dla pomieszczeń o podwyższonej wilgotności RH > 0,65; s_d < 0,5 m dla pomieszczeń o wilgotności RH < 0,65 [7–9],
• we wszystkich sytuacjach należy wykonać obliczenia cieplne spodziewanego rozkładu pola temperatury w modelach 2D w miejscach szczególnych (naroża, połączenie stropu ze ścianą zewnętrzną itp.) w celu obliczenia wskaźnika ƒ_Rsi; obliczony wskaźnik powinien spełniać warunek zawarty w [2], to jest  ƒ_Rsi > 0,72,
• w ścianach o niejednorodnej budowie, w tym np. o zmiennej grubości czy tzw. murów pruskich, oraz przy dociepleniu ścian tylko na jednej kondygnacji, gdy istnieje ryzyko pogorszenia warunków cieplno-wilgotnościowych w sąsiadujących pomieszczeniach niezbędne jest wykonanie modelu 3D,
• analizy cieplne i cieplno-wilgotnościowe powinny obejmować nie tylko pomieszczenie docieplane od strony wewnętrznej, ale też bezpośrednio z nim sąsiadujące.

Przypadek szczególny docieplenia od wewnątrz

Jako przypadek szczególny docieplenia od wewnątrz rozpatrzono połączenie ściany zewnętrznej kondygnacji nadziemnej z cegły ceramicznej pełnej o gr. 38 cm ze ścianą kondygnacji wyższej z muru pruskiego o gr. 25, docieplonej od strony wewnętrznej i typowego stropu belkowego ze ślepym pułapem.

Uproszczony model połączenia ścian i stropu międzykondygnacyjnego pokazano na RYS. 1 i RYS. 2.

W obliczeniach przyjęto typowe właściwości cieplne materiałów:

• mur ceglany λ_x,y,z = 0,77 W/(m·K),
• drewno (deski, belki) λ_x,y = 0,18 W/(m·K), λ_z = 0,23 W/(m·K),
• polepa λ_x,y,z = 0,60 W/(m·K),
• tynki wapienno-cementowe λ_x,y,z = 1,00 W/(m·K),
• materiał do izolacji wewnętrznej λ_x,y,z = 0,045 W/(m·K).

Jako warunki brzegowe przyjęto temperatury krytyczne jak dla III strefy klimatycznej: –20°C i +20°C wewnątrz mieszkania.

Obliczenia cieplne rozkładu pola temperatury wykonano w programie do inżynierskich obliczeń cieplnych Psi-therm 3D. Analizowano temperatury naroży, górnego i dolnego przy ścianach nieocieplonych i ścianach ocieplonych mieszkania górnego. Wyniki przedstawiono w formie graficznej (RYS. 3, RYS. 4, RYS. 5, RYS. 6).

Podsumowanie efektów docieplenia ścian mieszkania górnego:

• w części, w której ocieplono ściany (mieszkanie górne), temperatura powierzchni przegrody i temperatura w narożu płaskim 2D oraz w narożu przestrzennym 3D, znacząco się poprawiły. Docieplenie zmniejszyło straty ciepła i koszty ogrzewania,
• natomiast w mieszkaniu poniżej znacząco obniżyła się temperatura naroża przestrzennego 3D, pozostałe temperatury praktycznie bez zmian. Działanie „sąsiedzkie” spowoduje przyśpieszoną kondensację powierzchniową w tym miejscu i znaczący wzrost prawdopodobieństwa zagrzybienia naroża dolnego w stosunku do stanu przed dociepleniem. Nieznacznie zwiększą się też koszty ogrzewania pomieszczenia.

Klasyfikacja metod dociepleniowych

Stosując rozwiązania dociepleń ścian od strony wewnętrznej, mamy w teorii do wyboru trzy główne koncepcje rozwiązań (RYS. 7-9):

• ocieplenie od wewnątrz zapobiegające wystąpieniu kondensacji – norma DIN 4108-3 [11] zaleca, aby wartość dyfuzyjnie równoważnej grubości warstwy powietrza sd izolacji termicznej lub zastosowanej paroizolacji przekraczała 1500 m,
• ocieplenie od wewnątrz minimalizujące wystąpienie kondensacji – norma DIN 4108-3 [11] dopuszcza stosowanie materiałów stanowiących opór dyfuzyjny, dla których dyfuzyjnie równoważna grubość warstwy powietrza sd zawiera się między 0,5 a 1500 m. Tak duże zróżnicowanie wielkości sd wpływa niejednoznacznie na oceny poprawności realizowanych ociepleń,
• ocieplenie od wewnątrz dopuszczające wystąpienie kondensacji z udowodnieniem, że powstający w niekorzystnym okresie kondensat odparuje w ciągu roku obliczeniowego – norma DIN 4108-3 [11] dopuszcza stosowanie materiałów stanowiących opór dyfuzyjny, dla których dyfuzyjnie równoważna grubość warstwy powietrza sd jest mniejsza od 0,5 m. Wykorzystywane w tego typu rozwiązaniach materiały termoizolacyjne są aktywne kapilarnie i umożliwiają kumulowanie powstałego kondensatu w strukturze materiałowej, nie powodując pogorszenia ich właściwości fizycznych.

Systemy z paroizolacją od strony wnętrza sprawdzają się najlepiej w obiektach o wysokiej wilgotności. W związku z całkowitym uniemożliwieniem dyfuzji pary wodnej przez powierzchnię, należy zapewnić najwyższą efektywność instalacji wentylacyjnej.

W 2009 r. pojawił się dokument WTA-Merkblatt 6-4 2009-05 [13], w którym przedstawiono wybrane zagadnienia dotyczące projektowania izolacji cieplnej od wewnątrz. Tego typu rozwiązania prowadzą do wychłodzenia części konstrukcyjnej ściany, a tym samym redukują możliwość osuszania istniejącej konstrukcji.

Jak docieplić przegrody zewnętrzne i wewnętrze? »

Ocieplenie od wewnątrz ogranicza możliwości akumulacyjne ściany, powoduje szybszy spadek temperatury, a tym samym bardzo wysokie ryzyko kondensacji w warstwie granicznej między istniejącą konstrukcją a nowo zabudowaną izolacją. Obydwa efekty mogą prowadzić do zwiększonej penetracji wilgoci.

Przedstawiona procedura pozwala w sposób uproszczony (graficzny) oszacować poprawność doboru rozwiązania materiałowego, w kontekście wodochłonności istniejącej przegrody i jej warstwy zewnętrznej. Pierwszym elementem jest określenie wpływu deszczu na powłokę zewnętrzną muru, tj. określenie jej wodochłonności wyrażonej Ww [kg/m2h0,5]. Jeżeli występuje wystarczająca ochrona przed deszczem zgodna z normą DIN 4108-3) [11], zwykle to wystarczy. Jeżeli warunek ten nie jest spełniony, korzysta się z diagramu (RYS. 10).

Jeżeli wartości graniczne i warunki brzegowe dla oporu dyfuzyjnego pary wodnej s_d, poprawa izolacji termicznej ∆R i kapilarność/chłonność podłoża W_w są zachowane, woda kondensacyjna nie wytrąca się przy warstwie granicznej między starą powierzchnią ściany a tylną stroną wewnętrznej izolacji. Sytuacje, które można wykryć za pomocą tej uproszczonej metody, są zatem praktycznie pozbawione kondensacji, ponieważ do tej pory woda jest głównie związana w materiale budowlanym. Jednocześnie oznacza to, że konstrukcje, w których może wystąpić kondensacja, nie mogą być wykrywane przez uproszczoną weryfikację. Wymagane są wtedy nowoczesne metody numeryczne.

Schemat można jednak stosować tylko wtedy, gdy:

• działająca ochrona przeciwdeszczowa fasady jest sprawna,
• istniejąca ściana zewnętrzna ma opór cieplny co najmniej R ≥ 0,39 (m²·K)/W,
• przeważa normalny klimat w pomieszczeniu,\
• średnia roczna temperatura przekracza 7°C, a poprawa oporu ∆R nie powinna przekraczać 2,5 lub 2,0 (m²·K)/W.

Jeżeli jedno z tych wymagań nie zostanie spełnione, niezbędne są dokładne analizy i obliczenia.

Podsumowanie

Technologia ocieplenia budynków zabytkowych od strony wewnętrznej pozwala zachować ich dotychczasowe walory i równocześnie podnieść standard energetyczny. Przedstawione w artykule wytyczne projektowe stanowią jedynie niewielki fragment kompleksowej diagnostyki i renowacji tego rodzaju budynków.

W tego typu działaniach prawem nadrzędnym powinien być zapis art. 2.1. ustawy Prawo budowlane, który stanowi, że przepisy w nim zawarte „nie naruszają przepisów odrębnych, a w szczególności (…) o ochronie zabytków i opiece nad zabytkami – w odniesieniu do obiektów i obszarów wpisanych do rejestru zabytków oraz obiektów i obszarów objętych ochroną konserwatorską na podstawie miejscowego planu zagospodarowania przestrzennego”.

Prace w budynku zabytkowym powinny być więc prowadzone z poszanowaniem zasady Primum non nocere, tj. po pierwsze nie szkodzić. Oznacza to, że należy je realizować zgodnie z zapisami obecnego prawa, zachowując dotychczasowe walory historycznych budynków jako całości.

Literatura

1. Ustawa z dnia 7 lipca 1994 r. – Prawo budowlane (DzU z 1994, Nr 89, poz. 414, z późniejszymi zmianami).
2. Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z 12 kwietnia 2002 r w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (DzU Nr 75, poz. 690 z późniejszymi zmianami, tekst ujednolicony: DzU z 2017 r. poz. 2285).
3. B. Orlik-Kożdoń, „Termomodernizacja budynków zabytkowych cz. 1 Uwarunkowania prawne”, „Builder” 11/2019.
4. Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady UE, 844 z dnia 30 maja 2018 r. zmieniająca dyrektywę 2010/31/UE w sprawie charakterystyki energetycznej budynków i dyrektywę 2012/27/UE w sprawie efektywności energetycznej.
5. Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady UE, z dnia 25 października 2012 r. w sprawie efektywności energetycznej, zmiany dyrektyw 2009/125/WE i 2010/30/UE oraz uchylenia dyrektyw 2004/8/WE i 2006/32/WE.
6. Ustawa o wspieraniu termomodernizacji i remontów z dnia 21 listopada 2008 r. (DzU Nr 223, poz. 1459, z późn. zmianami).
7. B. Orlik-Kożdoń, T. Steidl, A. Szymanowska-Gwiżdż, „Remont ścian w konstrukcji muru pruskiego budynków zabytkowych z dociepleniem od strony wewnętrznej”, „Materiały Budowlane”, 5/2000.
8. B. Orlik-Kożdoń, T. Steidl, „Impact of internal insulation on the hygrothermal performance of brick wall”, „J. Build. Phys”, vol. 41 iss. 2/2017, s. 120–134.
9. B. Orlik-Kożdoń, „Interior insulation of masonry walls – selected problems in the design”, „Energies”, vol. 12 iss. 20/2019.
10. Ustawa o zmianie ustawy o wspieraniu termomodernizacji i remontów oraz niektórych innych ustaw z dnia 6 grudnia 2018 r. (DzU 2019, Nr 1, poz. 51).
11. DIN 4108-3, „Klimabedingter Feuchteschutz; Anforderungen, Berechnungsverfahren Und Hinweise Für Planung Und Ausführung Enthält Randbedingungen Und Rechenvorschriften Für Das Glaser-Verfahren”.
12. R. Wójcik, „Docieplanie budynków od wewnątrz”, Grupa MEDIUM, Warszawa 2017.
13. Innendämmung nach WTA I Planungsleitfaden, Referat 6 Bauphysik und Bauchemie, Wissenschaftlich-Technische Arbeitsgemeinschaft für Bauwerkserhaltung und Denkmalpflege e.V., Fraunhofer IRB Verlag, Stuttgart 2009.

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!