Docieplenie budynków wcześniej ocieplonych

Prawo budowlane, na chwilę obecną [1] pozwala na ocieplenie budynków o wysokości do 25 m bez uzyskiwania pozwolenia na budowę, wymagane jest jedynie zgłoszenie do właściwych organów nadzoru budowlanego. Natomiast dla budynków o wysokości nie przekraczającej 12 m nie jest wymagane nawet zgłoszenie (powyższe nie dotyczy np. sytuacji gdy docieplany budynek znajduje się w pieczy konserwatora zabytków).

W większości przypadków „zaprojektowanie” systemu ETICS to przepisanie wybranych fragmentów kart technicznych, tekstów aprobat/ocen technicznych lub instrukcji 447/2009 [2]. Dobrze, jeżeli wykonawca tych zapisów przestrzega. W przeciwnym razie skutki mogą być takie jak pokazano na fot 1.

Charakterystyka systemu ETICS

System ETICS (rys. 1) sprowadza się do wykonania na odpowiednio przygotowanym podłożu warstw współpracujących i kompatybilnych ze sobą materiałów ([2], [3]) takich jak:

• zaprawa/masa klejąca do przyklejania płyt termoizolacyjnych,
• płyt termoizolacyjnych (EPS, XPS, wełna mineralna, płyty z piany rezolowej),
• łączniki mechaniczne do mocowania płyt termoizolacyjnych (opcjonalnie),
• siatka zbrojąca i zaprawa/masa klejowo-szpachlowa do jej zatapiania,
• masy lub zaprawy tynkarskiej (z środkiem gruntującym),
• farby lub impregnatu (z środkiem gruntującym) (opcjonalnie).

Uzupełnieniem systemu są listwy cokołowe, kątowniki ochronne, profile dylatacyjne, itp.

Poprawnie zaprojektowany i wykonany system ETICS musi spełniać tzw. wymagania podstawowe zawarte w art 5.1 Ustawy Prawo budowlane [1] dotyczące m.in.:

• nośności i stateczności konstrukcji,
• bezpieczeństwa pożarowego,
• higieny, zdrowia i środowiska,
• bezpieczeństwa użytkowania i dostępności obiektów,
• oszczędności energii i izolacyjności cieplnej.

Ocieplenie na ociepleniu

Wymagania związane z termoizolacyjnością regulują Warunki techniczne [4]. Analiza wymaganego współczynnika przenikania ciepła pokazuje, że wymagany jest jego stały spadek. Wiele obiektów docieplanych kilka czy kilkanaście lat temu warstwą styropianu czy wełny o grubości 5–10 cm spełniało ówczesne wymagania termoizolacyjności, ale obecnie taka grubość nie stanowi skutecznej ochrony cieplnej. Z tego powodu wiele obiektów dociepla się, wykorzystując systemy ETICS na ETICS, czyli na ocieplonej wcześniej przegrodzie wykonuje się ponownie ocieplenie, jednak bez demontażu wcześniej wykonanego systemu.

Technologia wykonania takiego docieplenia polega na umocowaniu do istniejących, ocieplonych ścian, od zewnątrz, dodatkowego warstwowego układu dociepleniowego (rys. 2). Układ ten składa się zwykle ze styropianu jako materiału do izolacji cieplnej, warstwy zbrojonej wykonanej z zaprawy klejącej i siatki zbrojącej, warstwy wyprawy tynkarskiej oraz dekoracyjnej powłoki malarskiej (opcjonalnie). Łączna grubość płyt termoizolacyjnych, ograniczona jest przez ocenę techniczną (lub aprobatę), dla płyt styropianowych zwykle jest to 30 cm. Płyty termoizolacyjne mocowane są zaprawą klejącą i łącznikami mechanicznymi. Stosowanie łączników mechanicznych jest obowiązkowe i niezależnie od wysokości budynku. Jako podłoże zawsze powinna być traktowana warstwa materiału konstrukcyjnego ściany zewnętrznej budynku, a nie warstwa istniejącego ocieplenia. Łączniki powinny zatem przechodzić przez wszystkie warstwy istniejącego ocieplenia i być mocowane w części nośnej przegród.

Z tej krótkiej analizy wynikają dwie podstawowe rzeczy. Podłożem pod system „docieplający” jest zarówno konstrukcyjna część ściany, jak i istniejące ocieplenie. A to rodzi pewne konsekwencje. Zatem zaprojektowanie i wykonanie systemu ETICS na ETICS nie jest tym samym, czym wykonanie „zwykłego” ocieplenia.

Cytowane powyżej wymogi art 5.1 Ustawy Prawo budowlane [1] (wymagania podstawowe) muszą być spełnione zarówno przez pierwotny układ jak i przez docelowy.

Dokumentacja techniczna projektowanego rozwiązania ETICS na ETICS powinna określać co najmniej: sposób przygotowania podłoża, sposób mocowania płyt termoizolacyjnych do podłoża, rodzaj, ilość i rozmieszczenie łączników mechanicznych oraz sposób wykonania detali i miejsc szczególnych. To niezbędne minimum, jednak wymaga ono wykonania kompleksowej oceny stanu technicznego zarówno ściany jak i pierwotnego ocieplenia.

Pierwotna termoizolacja może być mocowana do ściany za pomocą kleju lub kleju i kołków. Przy czym istotny jest charakter pracy samych łączników mechanicznych (rys. 3). Stanowią one przede wszystkim dodatkowe zabezpieczenie płyt termoizolacyjnych przed ssaniem wiatru – dociskają przyklejoną płytę do podłoża (dlatego jednym z wymogów dla płyt termoizolacyjnych jest wytrzymałość na rozciąganie prostopadle do powierzchni czołowych – dla płyt EPS jest to parametr TR a dla łącznika średnica i sztywność talerzyka). Ciężar samego systemu przenoszony jest przez klej. Oznacza to, że istniejący układ podłoże-system ETICS musi być na tyle wytrzymały, że przeniesie łączne obciążenia od systemu pierwotnego jak i wtórnego.

Natomiast długość łączników powinna być sumą całkowitej grubości starego ocieplenia oraz projektowanego, nowego materiału izolacyjnego, przy czym głębokość zakotwienia w podłożu mineralnym musi być ściśle określona w projekcie technicznym ocieplenia – podłożem nośnym jest zawsze warstwa materiału konstrukcyjnego ściany zewnętrznej budynku, a nie pierwotna termoizolacja.

Konieczna ocena techniczna

Bardzo często popełnianym błędem jest nieprzestrzeganie maksymalnej grubości warstwy kleju mocującego termoizolację (dopuszczalna to 1 cm) patrz fot. 2. Na to bardzo często nakłada się przyklejanie płyt termoizolacyjnych bez obwodowego pasma kleju (fot. 2, fot. 3). Powoduje to, że podczas pożaru pod warstwą ocieplenia twory się coś w rodzaju „komina” rozprzestrzeniającego ogień w wyższe części budynku. Powoduje to, że nie jest spełniony przynajmniej jeden z przywołanych wcześniej wymogów podstawowych – bezpieczeństwo pożarowe. Dyskusyjne może być także spełnienie wymogu nośności konstrukcji – takie zamocowanie może prowadzić do powstania zarysowań i spękań układu, zwłaszcza, gdy grubość kleju przekracza dopuszczalną wartość 1 cm. Mocowanie pierwotnej termoizolacji metodą obwodowo-punktową lub całopowierzchniowo jest wymogiem bezwzględnym. Stwierdzenie mocowania bez obwodowego paska jest bezpośrednią przesłanką do demontażu pierwotnego ocieplenia. Tak samo zastosowanie podklejek zamiast zróżnicowania grubości płyt termoizolacyjnych (fot. 4).

Dlatego przed zastosowaniem tego typu systemów konieczne jest wykonanie kompleksowej oceny technicznej istniejącego systemu, ze szczególnym uwzględnieniem oceny przyczepności istniejącej termoizolacji do podłoża (fot. 5) oraz weryfikacją użyci, rozstawu i nośności istniejących łączników mechanicznych. Równie istotny jest stan wyprawy elewacyjnej – płyty wtórnego ocieplenia klejone są do istniejącego tynku strukturalnego. Dodatkowo muszą one być ułożone mijankowo w odniesieniu do istniejącego układu płyt.

Taka ocena techniczna powinna zawierać przede wszystkim:

• ocenę poprawności wykonania istniejącego ocieplenia z ówczesną dokumentacją projektową,
• ocenę stanu technicznego podłoża pod pierwotne płyty termoizolacyjne i jego nośności,
• określenie grubości istniejącego materiału termoizolacyjnego oraz jego stanu technicznego (przede wszystkim zawilgocenia),
• ustalenie sposobu klejenia płyt termoizolacyjnych do podłoża, określenie efektywnej powierzchni klejenia oraz jej nośności,
• ustalenie stanu technicznego warstwy zbrojącej i wyprawy elewacyjnej (przede wszystkim nośności (przyczepności) poszczególnych warstw systemu do siebie).

Wykonane odkrywki muszą także wykluczać obecność wszelkich usterek/wad/mankamentów mogących mieć wpływ na trwałość pierwotnego i wtórnego układu.

Bardzo ważną rzeczą jest zidentyfikowanie ewentualnych mostków termicznych, zarówno materiałowych jak i geometrycznych, tak aby projektowane ocieplenie je likwidowało (dlatego przy ocenie stanu technicznego pomocna może być termowizja). Pierwotna termoizolacja musi być sucha a końcowy układ warstw nie może prowadzić do zawilgacania na skutek kondensacji międzywarstwowej. Należy przeanalizować specyfikę docieplanego budynku, jego przeznaczenie i lokalizację oraz wykonać stosowne obliczenia cieplno-wilgotnościowe, w wielu sytuacjach nie tylko dla średnich miesięcznych temperatur ale i z uwzględnieniem minimalnej temperatury zarejestrowanej na danym obszarze w ciągu ostatnich kilku lat.

To ostatnie zagadnienie (obliczenia wilgotnościowe, nie tylko cieplne) jest notorycznie pomijane, choć jest bardzo istotne z paru względów. Istotą ocieplenia jest zmniejszenie przepływu ciepła pomiędzy pomieszczeniami wewnętrznymi i powietrzem zewnętrznym. Należy jednak pamiętać, że nigdy nie dotyczy to samego ciepła, lecz ciepła i wilgoci. Rozkład temperatur w ścianie zależy od temperatury zewnętrznej i wewnętrznej, oporów przejmowania ciepła oraz oporów cieplnych każdej warstwy przegrody. Jednak w powietrzu znajduje się zawsze pewna ilość pary wodnej, która dyfunduje przez przegrodę. Ilość wilgoci przenikająca przez przegrodę zależy od wilgotności względnej powietrza wewnątrz i na zewnątrz oraz oporów dyfuzyjnych warstw przegrody. W związku z tym należy tak dobrać warstwy systemu, aby można było wyeliminować możliwość kondensacji pary wodnej, umożliwiającej rozwój grzybów pleśniowych oraz możliwość zawilgocenia wnętrza przegrody i utraty jej projektowanych właściwości na skutek powstania płaszczyzny bądź strefy kondensacji. To wymóg stawiany wprost przez Warunki techniczne [4]. Dlatego dobór materiału termoizolacyjnego i wyprawy elewacyjnej systemu wtórnego musi uwzględniać zagadnienia dotyczące wilgotności oraz ewentualnego wykraplania się pary wodnej w warstwach układu. Niewłaściwy dobór rodzaju tynku może stworzyć poważny problem skutkujący zawilgoceniem materiału termoizolacyjnego, nie tylko wtórnego, ale i pierwotnego.

Analiza przypadku

Przeanalizujmy dwa przypadki. Pierwszy, odpowiednio ściana z betonu komórkowego gr. 38 cm na zaprawie cementowo-wapiennej ocieplona styropianem o gr. 5 cm i z tynkiem mineralnym 2,5 mm. Oraz drugi: ściana o gr. 38 cm z cegły pełnej, ocieplona i wykończona w identyczny sposób. Obie te ściany zostały docieplone systemem ETICS na ETICS, płytami 20 cm z tynkiem akrylowym 1,5 mm.

Analiza cieplno-wilgotnościowa przypadku pierwszego (rys. 4, tabela 1) wykazuje, że już dla pierwotnego ocieplenia dochodzi do kondensacji międzywarstwowej. Warunki zewnętrzne to te=-100C i wilgotność względna powietrza 87% (a więc nie aż tak ekstremalne). Wewnątrz typowe (+200C i 65%). Paradoksalnie, wtórne ocieplenie tej ściany likwiduje kondensację międzywarstwową w pierwotnej termoizolacji, jednak w momencie wykonywania wtórnego ocieplenia będzie ona już zawilgocona i taka pozostanie (styropian nie jest w stanie wyschnąć do końca). Dodatkowo pojawi się kondensacja we wtórnej termoizolacji.

Drugi przypadek, dla ściany ceglanej (rys. 5, tabela 2). Strefa kondensacja w pierwotnym układzie jest znacznie mniejsza. Wtórne docieplenie ją likwiduje, natomiast także pojawia się kondensacja w warstwie wtórnego ocieplenia.

Opisane przykłady są pewnym uproszczeniem (objętość tekstu nie pozwala na opisanie kompleksowej analizy), jednak dobrze obrazują problemy, które trzeba rozwiązać przy projektowaniu systemu ETICS na ETICS.

Obliczenia wykonane zgodnie z PN-EN ISO 6946 [5] oraz PN-EN ISO 13788 [6] dotyczą stanu stacjonarnego i wykonuje się je dla warunków ustalonych. W niektórych sytuacjach warto wykonać numeryczne obliczenia dla stanu niestacjonarnego (zmienne warunki temperaturowe i wilgotnościowe, uwzględnienie opadów, promieniowania słonecznego, itp.) [7].

Dodatkowo należy mieć na uwadze, że kondensacja powierzchniowa i rozwój grzybów pleśniowych najwcześniej uwidacznia się w obszarze występowania przynajmniej dwóch liniowych mostków termicznych (np. styk ściana–strop/balkon/taras, narożnik pomieszczenia), oznacza to, że istotny wpływ może tu mieć przyjęte rozwiązanie konstrukcyjne balkonu/tarasu/dachu.

Dlatego zagadnienia obliczeń cieplno-wilgotnościowych nie można sprowadzić tylko do zwykłego „wrzucenia na komputer” warstw z bazy materiałowej programu do obliczeń cieplno-wilgotnościowych (wspominałem wcześniej o sprawdzeniu niebezpieczeństwa kondensacji nie tylko dla tzw. średnich miesięcznych temperatur). Należy także odpowiednio przyjąć parametry cieplno-wilgotnościowe znajdujących się w przegrodzie materiałów (współczynnika przewodzenia ciepła λ oraz współczynnika oporu dyfuzyjnego µ albo równoważnego oporu dyfuzyjnego Sd) jak również warunki brzegowe (w łazience wilgotność powietrza może sięgać 100%, w zimie też zdarzają się dni o wilgotności powietrza przekraczającej 95%). Nagminne jest przyjmowanie do obliczeń wartości deklarowanych λ, które w wielu sytuacjach nie mają nic wspólnego z wartościami obliczeniowymi. Materiały termoizolacyjne już zamontowane mają zwykle gorsze współczynniki przewodzenia ciepła od materiałów nowych (w wątpliwych sytuacjach powinno się przeprowadzić fizyczną weryfikację). W obliczeniach współczynnika przenikania ciepła nie uwzględnia się poprawek ze względu na łączniki mechaniczne, pustki powietrzne, wreszcie nie uwzględnia się w obliczeniach przegród niejednorodnych. Do tego dochodzi pomijanie w obliczeniach czynnika temperaturowego fRsi wpływu dwu lub trójwymiarowych mostków termicznych.

W dokumentacji technicznej nie precyzuje się wymaganych parametrów materiałów termoizolacyjnych systemu. Pozostawienie zapisu typu „styropian fasadowy” niekiedy może świadczyć wręcz o dyletanctwie. Każda ocena techniczna (lub aktualna jeszcze aprobata techniczna) definiuje wymagania stawiane poszczególnym składnikom systemu i ich układowi. Dla termoizolacji ze styropianu dokumenty odniesienia określają zwykle przynajmniej kilka (jeżeli nie kilkanaście) wymagań. Muszą one być spełnione jednocześnie. W ramach konkretnej kompletacji systemu można oczywiście dobierać poszczególne składniki (zaprawy klejące, tynki elewacyjne, farby) i nadal jest to system objęty stosowną deklaracją właściwości użytkowych. Jednak nie każda kompletacja musi być dopuszczalna dla konkretnego obiektu, chociażby ze względu zabezpieczenia przed kondensacją konieczne może być ograniczenie oporu dyfuzyjnego tynku elewacyjnego.

Trwałość ocieplenia a jego wykonanie

Równie istotnym czynnikiem wpływającym na trwałość wtórnego ocieplenia jest fachowe wykonawstwo. Nawet najlepiej wykonany projekt nic nie da, gdy prace wykonuje przypadkowa firma, mająca za nic aktualną wiedzę techniczną i prawa fizyki. Z drugiej strony brak podstawowych analiz i badań, które powinny być wykonane na etapie przygotowywania dokumentacji technicznej (brak szczegółowych rozwiązań, wytycznych, detali, itp.) może spowodować konieczność relatywnie szybkiego wykonywania prac naprawczych lub wręcz wymuszać demontaż całości ocieplenia.  

Literatura

1. Obwieszczenie Marszałka Sejmu Rzeczypospolitej Polskiej z dnia 21 maja 2019 r. w sprawie ogłoszenia jednolitego tekstu ustawy – Prawo budowlane (DzU 2019 poz. 1186)
2. Instrukcja nr 447/2009 – Złożone systemy izolacji cieplnej ścian zewnętrznych budynków Zasady projektowania i wykonywania, ITB, 2009
3. Warunki techniczne wykonania i odbioru robót. Zabezpieczenia i izolacje. Zeszyt 8: Bezspoinowy system ocieplenia ścian zewnętrznych budynków, ITB, 2019
4. Obwieszczenie Ministra Inwestycji i Rozwoju z dnia 8 kwietnia 2019 r. w sprawie ogłoszenia jednolitego tekstu rozporządzenia Ministra Infrastruktury w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (DzU 2019 poz. 1065)
5. PN-EN ISO 6946:2017-10 Komponenty budowlane i elementy budynku – Opór cieplny i współczynnik przenikania ciepła – Metody obliczania
6. PN-EN ISO 13788:2013-05 Cieplno-wilgotnościowe właściwości komponentów budowlanych i elementów budynku – Temperatura powierzchni wewnętrznej konieczna do uniknięcia krytycznej wilgotności powierzchni i kondensacji między warstwowej – Metody obliczania
7. Rokiel Maciej – Ocena techniczna systemów ociepleń ETICS i przyczyny uszkodzeń, cz 1. Izolacje nr 2/2020, cz 2. Izolacje nr 3/2020
8. Bogusz Waldemar – O czym nie można zapomnieć przed dociepleniem budynków z wielkiej płyty, Materiały Budowlane nr 11/2016
9. Burzyński Grzegorz – Podstawowe zasady stosowania łączników mechanicznych w systemach ociepleń (ETICS), www.inzynierbudownictwa.pl

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!