System ETICS – dokumentacja projektowa prac ociepleniowych

Pozostańmy przy analizie pewnych problemów, które w projekcie są teoretycznie łatwe do zauważenia. Wymagania, które ogólnie można nazwać jako związane z odpornością na ogień, zawierają Warunki Techniczne [1]. Jednym z nich jest konieczność stosowania materiału niepalnego na wysokości powyżej 25 m (pomijam tu oczywiście inne aspekty wymuszające zastosowanie wełny mineralnej), co powoduje konieczność wykonania połączenia pomiędzy wspomnianą wełną a najczęściej stosowanym styropianem.

Próby wykonania takiego połączenia mają długą historię, począwszy od montażu w tym miejscu obróbki blacharskiej, a skończywszy na poziomo zamocowanym (!!!) profilu dylatacyjnym.

Poznaj techniczne aspekty stosowania ciemnych kolorów na elewacjach

Tego typu próby oczywiście są z góry skazane na niepowodzenie. Gorzej gdy „dokumentacja projektowa” przewidywała dodatkowo zróżnicowanie grubości termoizolacji w tym obszarze, co wbrew pozorom wcale nie było tak rzadkie.

Dla „wariantu ze zmianą grubości materiału termoizolacyjnego” należy od razu zażądać od projektanta szczegółowego detalu, a w realizacji zastosować termoizolację o tej samej grubości na całej powierzchni ściany. To jedyny sposób poprawnego wykonania tego miejsca.

Oczywiście grubość termoizolacji i jej współczynnik przewodzenia ciepła muszą zapewnić wymaganą wartość U_C(max), należy więc to wcześniej sprawdzić (przeliczyć). Poziome wbudowanie profilu dylatacyjnego spowoduje jedynie nagromadzenie się w nim wody. Jak zatem to wykonać?

Należy mieć świadomość, że łączą się ze sobą materiały o zupełnie innej charakterystyce i właściwościach. Dlatego konieczne jest dodatkowe wzmocnienie miejsca styku dodatkowym pasem siatki oraz kołkowaniem zarówno wełny mineralnej, jak i styropianu wzdłuż krawędzi styku (RYS. 1).

W 2018 r. pojawiły się Wytyczne SITP [2] będące może nie kalką zaleceń niemieckich, czeskich czy francuskich, ale powielające ideę wykonania poziomych i przyokiennych pasów przeciwogniowych. Zalecenia te nie mają żadnej mocy prawnej, jednak zdarzają się sytuacje, że tego typu pasy są umieszczane w projektach.

Mamy więc znowu połączenie ze sobą dwóch materiałów. Jednak poprawna realizacja tego typu połączeń wymaga rozwiązania kilku problemów. Pół biedy, jeżeli jest to tylko poziomy pas (RYS. 2), znacznie więcej problemów przysparza obramowanie okienne (RYS. 3).

Sposób wykonania połączenia pomiędzy wełną a styropianem jest analogiczny do opisanego powyżej. Tu jednak wymagana jest pewna minimalna szerokość pasa wełny, proszę pamiętać o wymaganej średnicy łącznika mechanicznego.

Więcej problemów generują obramowania okienne. Z jednej strony połączenie wełny i EPS-u wymaga podwójnej warstwy siatki oraz kołkowania, z drugiej strony odległość łączników od ościeży nie jest dowolna (RYS. 4) i wymagane są siatki diagonalne. A co w sytuacji, gdy mamy dodatkowo w tym obszarze łączenie pasów siatki? Ten detal należy rozwiązać indywidualnie. Czyli zaplanować go przed rozpoczęciem robót.

Nie wolno także zapominać o doborze odpowiednich materiałów (nie zawsze klej do styropianu może być stosowany do wełny, odwrotnie zwykle nie ma problemu, przynajmniej ze względu na aspekty techniczne, nie mówię tu o formalnoprawnych). I co z tynkiem akrylowym, gdy jest stosowany akurat w takiej sytuacji?

Wróćmy jeszcze do zagadnień związanych z kondensacją wilgoci, tym razem powierzchniową. Chodzi oczywiście o powierzchnie wewnętrzne. Zagadnienie to łączy się z kwestią analizy mostków termicznych.

Kondensacja powierzchniowa zachodzi w sytuacji, gdy powietrze mające kontakt z chłodną powierzchnią ochładza się do temperatury niższej niż punkt rosy (powietrze o danej zawartości pary wodnej osiąga stan nasycenia). Jeżeli punkt rosy jest niższy niż temperatura na powierzchni przegrody, do kondensacji nie dochodzi. Zatem do kondensacji powierzchniowej dochodzi w pomieszczeniach o podwyższonej wilgotności powierza i/lub niedostatecznej izolacyjności termicznej. Kondensacja pojawia się w miejscach, w których temperatura jest najniższa, generalnie w miejscach występowania geometrycznych i/lub materiałowych mostków termicznych.

Norma PN-EN 13788 [3] do określenia ryzyka kondensacji pary wodnej posługuje się współczynnikiem temperaturowym wewnętrznej powierzchni ƒ_Rsi,

określając go jako bezwymiarowy współczynnik zależny od:

• temperatury wewnętrznej powierzchni przegrody θ_si
• temperatury powietrza zewnętrznego θ_e
• temperatury powietrza w pomieszczeniu θ_i.

Im wyższa wartość tego współczynnika, tym wyższa temperatura wewnętrznej powierzchni przegrody i mniejsze ryzyko kondensacji pary wodnej na powierzchni i związanego z tym rozwoju grzybów pleśniowych. Przegrodę uznaje się za zaprojektowaną poprawnie, gdy wartość ƒ_Rsi dla każdego miesiąca jest większa od wartości krytycznej. Tyle teoria.

Czy wiesz: Jakie czynniki decydują o jakości wykonania izolacji z płyt styropianowych?

Pokłosiem kondensacji jest rozwój grzybów pleśniowych, dlatego w literaturze zaczęło się pojawiać sformułowanie „punkt pleśniowy” [4]. Najwcześniej uwidacznia się on w obszarze występowania przynajmniej dwóch liniowych mostków termicznych (np. na styku ściany i stropu połaci, przy progu drzwiowym itp.), co oznacza, że istotny wpływ na to zjawisko ma nie tylko izolacyjność cieplna samych ścian zewnętrznych, ale np. pomieszczenia pod tarasem czy przegród przyległych do tarasu, jak również progu drzwiowego (nie tylko samej stolarki).

Dokładne wyznaczenie współczynnika temperaturowego w obszarze trójwymiarowych mostków cieplnych wymaga zastosowania metod numerycznych (wynika to także wprost z zaleceń normy [5]).

Można także korzystać z metod uproszczonych, jednak w wielu przypadkach, zwłaszcza bardziej skomplikowanych, ich dokładność jest niezadawalająca.

Skoro punkt rosy jest wypadkową temperatury powietrza i jego wilgotności, to możliwe jest wyznaczenie zależności punktu rosy od wilgotności powietrza w danym pomieszczeniu i odniesienie jej do minimalnej temperatury na wewnętrznej powierzchni przegrody (tę ostatnią wyznaczono np. metodami numerycznymi) i określenie niebezpieczeństwa kondensacji powierzchniowej.

Literatura techniczna [4] definiuje pojęcie wspomnianego wcześniej punktu pleśniowego przez analogię do punktu rosy. Za wartość punktu pleśniowego przyjmuje się temperaturę kondensacji (czyli punkt rosy) + 3°C (temperatura w najchłodniejszym miejscu przegrody powinna być minimum o 3°C wyższa niż punkt rosy).

Przeanalizujmy kilka typowych mostków termicznych. Zacznijmy od ościeży. Problem z ociepleniem ościeży teoretycznie nie powinien dotyczyć budynków nowo budowanych. O tym, że jest to tylko teoria, świadczą liczne problemy w tym obszarze. Okno w takich przypadkach zazwyczaj montuje się albo w płaszczyźnie termoizolacji, albo tak, że jest zlicowane ze ścianą. Nie występuje tu wówczas typowe ocieplenie ościeży. Montaż okna wymaga jednak szczelności na styku z murem.

W punkcie 2.3.1. załącznika nr 2 do Rozporządzenia [1] czytamy:

„W budynku mieszkalnym, zamieszkania zbiorowego, użyteczności publicznej i produkcyjnym przegrody zewnętrzne nieprzezroczyste (…) oraz połączenia okien z ościeżami należy projektować i wykonywać pod kątem osiągnięcia ich całkowitej szczelności na przenikanie powietrza”.

Może to być realizowane poprzez zamocowanie specjalnych fartuchów. W takim przypadku trzeba przewidzieć konieczność innego zamocowania termoizolacji, nie cementowym klejem, lecz np. na systemową piankę poliuretanową. Skutek przyklejenia na klej cementowy pokazuje FOT. 1.

Zupełnie inna sytuacja ma miejsce w przypadku budynków istniejących. Możliwość ocieplenia ościeży ma zasadniczy wpływ na niebezpieczeństwo kondensacji powierzchniowej i rozwój grzybów pleśniowych w strefie ościeży.

Z drugiej strony o możliwości ocieplenia ościeży decyduje przede wszystkim geometria profili okiennych. Często jest tam jedynie kilka centymetrów dostępnego miejsca, co nie pozwala na zastosowanie termoizolacji grubszej niż 2–3 cm. W takiej sytuacji, o ile nie ma innych przeciwwskazań technicznych, należy stosować termoizolację o jak najniższym współczynniku przewodzenia ciepła, np. płyty rezolowe (z pianki fenolowej) – RYS. 5.

Różnica w λ_obl pomiędzy EPS-em a rezolem wynosi około 100% (λ dla rezolu to rząd wielkości 0,022 W/(m·K), dla EPS-u to 0,042 W/(m·K).

Wprawdzie nie należy oczekiwać drastycznej różnicy w temperaturze na wewnętrznej powierzchni ościeży, jednak zmiana nawet o 1°C z punktu ochrony przed kondensacją i rozwojem grzybów pleśniowych może mieć znaczenie, zwłaszcza gdy w analizowanym pomieszczeniu należy się liczyć z podwyższoną wilgotnością powietrza (np. kuchnia). Także od strony formalnej nie ma przeszkód, aby stosować wspomniane płyty tylko na ościeżach (na rynku dostępne są systemy posiadające stosowną ocenę techniczną).

Kolejny przykład dotyczy także geometrycznego mostka termicznego, ale związany jest z użytkowaniem obiektu. Ścianę zaprojektowano i wykonano jako trójwarstwową: część konstrukcyjna o grubości 25 cm z cegły pełnej i 15 cm ocieplenia (EPS). Wewnątrz zaobserwowano destrukcję tynków gipsowych w narożnikach ścian.

Budynek był użytkowany tylko w lecie, natomiast w zimie termostat utrzymywał temperaturę na poziomie od +5°C do +7°C. Nie chodzi tu więc o wartość współczynnika U, lecz o temperaturę w przekroju narożnika. Najniższe temperatury zarejestrowane przez stację meteorologiczną w tej okolicy wynosiły około -18°C.

Przyjmując do analizy temperaturę zewnętrzną –18°C i wewnętrzną +5°C, okazuje się, że powierzchnia wewnętrzna w narożniku ma temperaturę nieprzekraczającą 2,5°C (RYS. 6).

Ta sytuacja pokazuje, jak istotne jest użytkowanie obiektu – dla średnich miesięcznych temperatur problemu nie ma, jednak w wielu sytuacjach są one w ogóle niemiarodajne. Analizowanie warunków użytkowania obiektu nie jest wprawdzie zadaniem kierownika budowy czy inspektora nadzoru (to obowiązek architekta i powinien on przeprowadzić stosowne obliczenia dla rzeczywistych warunków użytkowania), jednak w przypadku obiektów, których lokalizacja i charakter jednoznacznie wskazuje na możliwość użytkowania w okresie letnim i dorywczego w zimie, warto mieć powyższe na uwadze. Przykład ten pokazuje też, jak istotna jest rola i doświadczenie kierownika budowy.

Kolejnym, często spotykanym mostkiem termicznym jest styk ściany z połacią balkonu lub tarasu. W tym obszarze wymagana jest ciągłość zarówno termoizolacji, jak i hydroizolacji, co wymusza odpowiednią organizację robót, spójną z projektowaną koncepcją uszczelnienia i ocieplenia połaci oraz warunkami geometrycznymi tego obszaru (przede wszystkim chodzi o wzajemny poziom płyty stropowej w pomieszczeniu oraz zapas wysokości). Teoretycznie można powiedzieć, że zagadnienie związane jest z balkonami i tarasami, ale to nie do końca prawda.

Rozpatrzmy zatem kilka typowych wariantów rozwiązań. Pierwszy, wydawałoby się najprostszy, to balkon w układzie wspornikowym, ściana dwuwarstwowa ocieplona systemem ETICS. Taki wariant można znaleźć w bardzo wielu budynkach zarówno mieszkalnych, jak i użyteczności publicznej.

Żelbetowa płyta balkonu jest wypuszczona z wieńca i monolitycznie zespolona ze stropem. FOT. 2 pokazuje jednak pewną bezmyślność postępowania uczestników procesu budowlanego. Pozostawienie takiego „status quo”, nawet po wykonaniu uszczelnienia, będzie skutkowało powstaniem mostka termicznego.

Jeżeli balkon jest mocowany na łączniku izotermicznym lub na dostawianej, niezależnej konstrukcji, to problem mostka termicznego, o ile nie popełniono błędów, praktycznie nie istnieje.

Co jednak w sytuacji, gdy balkon jest wspornikowy lub gdy ściana budynku jest ścianą trójwarstwową, np. z klinkierową oblicówką? W tym pierwszym przypadku konieczność ocieplenia obustronnego wydaje się oczywista, przy czym ocieplić należy także boki i czoło płyty.

Drugi przypadek – w przypadku balkonowej płyty wspornikowej nie da się wyeliminować mostka termicznego [6, 7].

W przypadku balkonów z ociepleniem istotna jest zarówno grubość termoizolacji, jak i jej umiejscowienie. Nie wolno ograniczać się tylko do ocieplenia płyty balkonu z góry i od spodu, konieczne jest także ocieplenie boków i czoła płyty. Grubość termoizolacji powinna wynikać z analiz numerycznych, ewentualnie z obliczeń ƒ_Rsi. Jedno jest pewne, niedopuszczalne jest ocieplanie tylko części połaci, np. od spodu pasem o szerokości jednej czy dwóch płyt.

Kolejnym bardzo poważnym problemem jest ocieplanie obiektów zawilgoconych i zasolonych. Problem z wilgocią w podłożu (FOT. 3) dotyczy także budynków nowo budowanych, jednak jest to zupełnie inna sytuacja. Co zrobić w przypadku budynków pokazanych na FOT. 4–7 czy przegród pokazanych na FOT. 8?

Już na oko trudno określić ich stan techniczny jako zadawalający, a po szczegółowych badaniach diagnostycznych (zawilgocenie, zasolenie) okazuje się, że klasyfikacja przegród jako „mokre” jest daleko niewystarczająca.

Problem z ociepleniem zasolonych i zawilgoconych murów wymaga zawsze indywidualnej analizy. Mamy bowiem do czynienia z bardzo złożoną sytuacją.

Klasyfikację ceglanych murów pod względem wilgotności podano w TABELI 1. Co z tego jednak wynika?

Przeanalizujmy, ile wody może zmieścić się w przegrodzie i jaka jest dopuszczalna wilgotność podłoża podczas wykonywania prac ociepleniowych. Za punkt wyjścia przyjmijmy ścianę o grubości 38 cm (a więc relatywnie cienką, jeżeli chodzi o grubość ceglanego muru).

Przyjmijmy za punkt wyjścia 4%, czyli wartość, od której zaczyna się klasyfikacja muru ceglanego jako lekko zawilgoconego (TABELA 2).

W TABELI 3 pokazano ilość wody, którą może wchłonąć przegroda. Wprawdzie graniczne wartości nasiąkliwości dotyczą przegrody zanurzonej w wodzie lub poddanej długotrwałemu zalewaniu, jednak dają pojęcie o skali problemu. Co zatem zrobić w takiej sytuacji?

Zagadnienia wilgotnościowe w systemach ociepleń są i tak traktowane po macoszemu, tu dodatkowo dochodzi także problem wilgoci i soli w podłożu oraz ich wpływ zarówno na materiał termoizolacyjny, jak i na samą przegrodę, gdyby doszło do ocieplenia mokrej przegrody.

Materiały termoizolacyjne, z nielicznymi wyjątkami, są odporne na wilgoć, nie oznacza to jednak, że można je stosować na mokrej ścianie. Do tego z punktu widzenia fizyki budowli układ ociepleniowy jest dość niekorzystny. Konsekwencją ocieplenia zawilgoconej/zasolonej ściany będzie zarówno wnikanie wilgoci w termoizolację (zwłaszcza gdy zastosuje się wełnę mineralną, a „argumentem” za zastosowaniem tego materiału będzie „możliwość oddychania ściany i odparowania wilgoci”), jak i odparowanie wilgoci do wewnątrz, z wszelkimi tego konsekwencjami.

Przeanalizujmy najpierw ten drugi przypadek. Na FOT. 9–10 pokazano wygląd ściany żelbetowej ocieplonej od zewnątrz systemem ETICS na styropianie. Od wewnątrz wykonano tynk gipsowy oraz okładzinę ceramiczną. Ściana w momencie wykonywania prac ociepleniowych była zbyt mokra i zbyt szybko wykonano tynk gipsowy oraz położono płytki. Rezultat – jak na FOT. 9–10.

O ile zawilgocenie nie spowoduje drastycznych zmian parametrów wytrzymałościowych termoizolacji, to ma zasadniczy wpływ na właściwości ciepłochronne.

Wilgotność materiałów termoizolacyjnych określa się zazwyczaj przez wilgotność objętościową, czyli stosunek objętości wody znajdującej się w materiale do objętości materiału suchego. Ta wartość jest bardzo myląca. Przykładowo dla EPS-u o gęstości 20 kg/m³ dla 5% wilgotności objętościowej wilgotność masowa wyniesie... 250%, natomiast dla wełny mineralnej (gęstość 120 kg/m³) wilgotność masowa wyniesie około 42%. Dla styropianu powoduje to wzrost współczynnika przewodzenia ciepła nawet o kilkadziesiąt procent.

Podana w TABELI 2 wartość masowego zawilgocenia przegród (4%) nie pojawiła się tu przypadkowo. Ta wartość przyjmowana jest jako graniczna dla systemów ociepleń ETICS. Zatem dla przypadków pokazanych na FOT. 4–8 wymagane jest wcześniejsze wykonanie prac renowacyjnych i obniżenie wilgotności podłoża do 4% masowo. Większy problem stanowią sole, tu niestety konieczna jest indywidualna analiza.

Jeżeli dokumentacja projektowa przewiduje ocieplenie obiektu, którego stan wskazuje jednoznacznie na zawilgocenie, to należy sprawdzić, czy są tam także zawarte zalecenia związane z osuszeniem.

Wysychanie naturalne można podzielić na trzy etapy:

• pierwszy, czyli wysychanie zachodzące na powierzchni ściany,
• drugi to konwekcyjno-dyfuzyjny transport wilgoci,
• trzeci, czyli dyfuzyjny mechanizm transportu (dyfuzja objętościowa i powierzchniowa) w sieci kapilar i porów.

Przybliżony czas naturalnego suszenia można oszacować wzorem [4]:

gdzie:

t – czas osuszania muru do poziomu wilgotności równowagowej [doby],
d – wymiar charakterystyczny przegrody równy największej odległości, na której musi przemieszczać się wilgoć z wnętrza przegrody do jej powierzchni; w przypadku wysychania na obie strony przegrody równy połowie grubości muru [cm],
α – współczynnik przewodności wilgoci zależny od własności materiału i stopnia zawilgocenia [doba/cm²].

Wartość przewodności współczynnika a dla różnych materiałów wg [4] podano w TABELI 4.

Czas wysychania muru o grubości 1,5 cegły to okres około 170 dni, natomiast takiego samego muru z żużlobetonu wynosi około 680 dni. Ponieważ w okresie letnim spadek wilgotności muru to około 1,5% miesięcznie, a w okresie jesienno-zimowym proces osuszania naturalnego praktycznie ustaje, można przyjąć, iż doprowadzenie do stanu powietrzno-suchego przegrody ceramicznej o grubości dwóch cegieł to czas około 1000 dni [4].

Z kolei dla budynków narażonych na długotrwałe oddziaływanie wilgoci, zakładając pełną sprawność izolacji przeciwwilgociowych, dla początkowego zawilgocenia przegrody rzędu 22–24% i względnej wilgotności powietrza wewnątrz pomieszczeń piwnicznych w granicach od 70–80% pełne naturalne wysychanie ścian do wartości 4% wilgotności masowej nastąpi po kilku latach [8].

Zatem o ile dokumentacja nie przewiduje osuszania sztucznego, czas naturalnego suszenia mocno zawilgoconych budynków mierzony może być w latach (i to pod warunkiem usunięcia przyczyn zawilgocenia), a bezkrytyczne wykonanie ocieplenia jest wręcz „proszeniem się o kłopoty”.

Dokumentacja robót ociepleniowych wykonywanych na budynkach uprzednio zawilgoconych musi zawierać graniczne wartości zawilgocenia i zasolenia, pozwalające na skuteczne wykonanie robót. Musi ona także zawierać sposoby wykonania wtórnych izolacji (jeżeli są niezbędne) oraz zalecenia co do sztucznego osuszania ścian. Oznacza to, że podstawą wykonania prac dociepleniowych jest rzetelna diagnostyka wilgotnościowa obiektu, a przynajmniej ocieplanych przegród.

Bezpośrednio przed rozpoczęciem prac ociepleniowych konieczne jest ponowne wykonanie badań diagnostycznych potwierdzających wymagany stan wilgotnościowy przegród.

Literatura

1. Rozporządzenie Ministra Rozwoju i Technologii z dnia 31 stycznia 2022 r. zmieniające rozporządzenie w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (DzU z 2022 r., poz. 248).
2. „Wytyczne Projektowania. Ocieplenia elewacji budynków z uwagi na bezpieczeństwo pożarowe”, Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Pożarnictwa, 2018.
3. PN-EN 13788, „Cieplno-wilgotnościowe właściwości komponentów budowlanych i elementów budynku. Temperatura powierzchni wewnętrznej konieczna do uniknięcia krytycznej wilgotności powierzchni i kondensacji międzywarstwowej. Metody obliczania”.
4. „Ochrona przed wilgocią i korozją biologiczną w budownictwie”, J. Karyś (red.), Grupa MEDIUM, Warszawa 2014.
5. PN-EN ISO 6946, „Komponenty budowlane i elementy budynku. Opór cieplny i współczynnik przenikania ciepła. Metody obliczania”.
6. M. Rokiel, „Hydroizolacje w budownictwie”, wyd. III, Grupa MEDIUM, Warszawa 2019.
7. M. Rokiel, „ABC izolacji tarasów”, Grupa Medium, Warszawa 2015.
8. J. Karyś, K. Kujawiński, „Opóźnione w czasie skutki powodzi występujące w starych budynkach”, „Ochrona przed korozją” 5s/A/2004.

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!