Przedstawienie problemu

Istota tej metody sprowadza się do wykonania na odpowiednio przygotowanym podłożu (ścianie) trzech warstw współpracujących i kompatybilnych ze sobą materiałów, będących termoizolacją, zabezpieczeniem nośnej części ściany przed czynnikami atmosferycznymi i uszkodzeniami mechanicznymi oraz warstwą elewacyjną. Założeniem tej metody jest ułożenie warstwy termoizolacji od strony zewnętrznej ściany. Metodą tą docieplane są przede wszystkim budynki mieszkalne (bloki, domki wielo- i jednorodzinne) oraz budynki użyteczności publicznej, z murowanymi lub betonowymi ścianami.  Docieplenie tą metodą ścian drewnianych jest możliwe, aczkolwiek dużo trudniejsze. Co jednak zrobić, gdy mamy do czynienia z bogato zdobionymi elewacjami czy tynkami renowacyjnymi stosowanymi od zewnątrz? Albo z mieszkaniem na 2. piętrze starej kamienicy, a docieplenie całego budynku od zewnątrz jest nierealne ze względu na brak środków, stan techniczny elewacji, itp.?. Zaczynają się kombinacje; może tak od wewnątrz - styropianem czy wełną? Tu dochodzimy do sedna problemu. Rynek usług i materiałów budowlanych jest nadal chory. Jedynym kryterium jest CENA. „Im materiał tańszy, tym lepiej. Można przecież więcej zaoszczędzić. Im „firma” wykonawcza bierze mniej, tym lepiej. Więcej zostanie w kieszeni. Projekt? Kto by sobie tym zawracał głowę?” – jest to typowy tok myślenia potencjalnego inwestora, nie tylko indywidualnego. Dlaczego oraz czym grozi takie podejście do problemu ? - autor próbuje wyjaśnić poniżej.

Etapy prac i najczęstsze błędy

Wykonanie każdego docieplenia obiektu można podzielić generalnie na trzy etapy:
•    projektowanie,
•    wykonanie,
•    eksploatacja oraz konserwacja (ewentualnie naprawa lub remont).
Do najczęstszych błędów popełnianych na etapie projektowania możemy zaliczyć:
•    błędy przy określaniu stanu docieplanego budynku,
•    błędne zastosowanie materiału (zbyt mała grubość materiału termoizolacyjnego, dopuszczenie do powstania mostków termicznych, brak systemowości rozwiązań),
•    niewłaściwy materiał (parametry nieadekwatne do potrzeb),
•    nieuwzględnienie możliwości dotrzymania reżimów technologicznych.

Na etapie wykonawstwa do najczęstszych błędów należą:
•    niedostateczne rozpoznanie lub przygotowanie podłoża,
•    niewłaściwe dozowanie składników, niedostateczne wymieszanie,
•    błędy aplikacji (czas, temperatura, wilgotność, technologia),
•    niedotrzymanie reżimów wykonawstwa i przerw technologicznych (niekiedy totalna indolencja i samowola),
•    „potanienie materiałów” - rezygnacja z warstw systemu, zastosowanie tańszych rozwiązań spoza systemu.

W przypadku dociepleń od wewnątrz dochodzą do tego dodatkowe trudności.
Zacznijmy od wymogów formalnych. Rozwiązanie projektowe powinno zapewnić odpowiedni komfort cieplny użytkownikom pomieszczeń oraz nie dopuszczać do rozwoju grzybów pleśniowych na ścianie i przyległych fragmentach stropów. Należy obliczeniowo dobrać grubość warstwy termoizolacji, aby maksymalna wartość współczynnika przenikania ciepła obliczana zgodnie z PN-EN ISO 6946:2008 „Komponenty budowlane i elementy budynku - Opór cieplny i współczynnik przenikania ciepła - Metoda obliczania” była zgodna z wymogami Rozporządzenia Ministra Infrastruktury z dnia 12. marca 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (Dz.U. nr 75, poz.690 z późn. zmianami - dla pomieszczeń o temperaturze t₁> 16⁰C współczynnik przenikania ciepła nie może być większy niż 0,30). Spełnienie tego wymogu nie wystarczy do poprawnego zaprojektowania oraz wykonania docieplenia od wewnątrz. Należy wyeliminować możliwość kondensacji pary wodnej, umożliwiającej rozwój grzybów pleśniowych oraz zawilgocenie wnętrza przegrody na skutek powstania płaszczyzny bądź strefy kondensacji.

Zgodnie z wymaganiami wspomnianego powyżej Rozporządzenia w sprawie warunków technicznych należy tak wykonstruować przegrodę, aby na jej wewnętrznej powierzchni nie występowała kondensacja pary wodnej, umożliwiająca rozwój grzybów pleśniowych. Należy to wykonać zgodnie z normą PN-EN ISO 13788:2003 „Cieplno-wilgotnościowe właściwości komponentów budowlanych i elementów budynku – Temperatura powierzchni wewnętrznej dla uniknięcia krytycznej wilgotności powierzchni i kondensacji międzywarstwowej – Metody obliczania”.
Rozporządzenie w sprawie warunków technicznych dopuszcza kondensację pary wodnej w okresie zimowym wewnątrz przegrody, o ile w okresie letnim możliwe będzie wyparowanie kondensatu i nie nastąpi degradacja materiału przegrody na skutek tej kondensacji. Sprawdzenie tego warunku należy wykonać obliczeniowo.

Studium przypadku – tradycyjny sposób docieplenia

Jakie mogą być skutki „radosnej twórczości” w tym zakresie? A oto często spotykana typowa sytuacja:
1. piętro czterorodzinnego domu zbudowanego w początku lat 50-tych, ze ścianami z cegły pełnej o grubości 38 cm (1,5 cegły). Docieplenie od zewnątrz, z różnych względów (nie technicznych), niemożliwe. Pomieszczenia ocieplono od wewnątrz za pomocą płyt styropianowych o grubości 12 cm, ułożonych pomiędzy drewnianymi listwami mocowanymi do ściany - wykończeniem od wewnątrz była płyta GK. Prace wykonano w okresie jesiennym. Po pewnym czasie w pomieszczeniach dawał się wyczuć zapach stęchlizny a w narożnikach zaczęły się pojawiać szare naloty (zidentyfikowane później, jako grzyby pleśniowe) (fot. 1). Prace wykonano bez żadnej dokumentacji, a grubość styropianu (12 cm) przyjęto „przez analogię” do projektu docieplenia zewnętrznego innego budynku o tej samej grubości ścian, („bo współczynnik przenikania ciepła będzie taki sam, niezależnie od tego czy termoizolacja będzie od środka czy od zewnątrz”(!!!)). Wykonawca „na wszelki wypadek” zastosował pod płytą GK paroizolację z folii z tworzywa sztucznego o grubości 0,2-0,3 mm, mocowaną do drewnianych listew.

Odpowiedź na przyczyny takiego stanu rzeczy dała analiza cieplno-wilgotnościowa. Już wstępna ocena (wykonana dla najprostszego przypadku – ściana jednorodna, bez uwzględniania mostków termicznych) wykazała, że przyczyną jest międzywarstwowa kondensacja wilgoci w ścianie.

W powietrzu – jak wiadomo- zawsze znajduje się para wodna.  Jednakże jej ilość  nie jest nieograniczona, powietrze może przyjąć tylko określoną ilość pary wodnej. Ilość ta jest zależna od temperatury powietrza i definiowana parametrem zwanym wilgotnością względną powietrza. Matematycznie wartość tę można określić, jako wyrażony w % stosunek znajdującej się w chwili obecnej ilości pary wodnej do jej maksymalnej wartości możliwej do osiągnięcia. Jeżeli dla tej samej zawartości pary wodnej w powietrzu, jego temperatura będzie się obniżać, to względna wilgotność będzie wzrastać. Wzrost względnej wilgotności nie będzie trwać w nieskończoność, w pewnym momencie względna wilgotność wyniesie 100% (jest to tzw. punkt rosy, tzn. temperatura, w której wilgotność względna osiąga 100%). Więcej wody w powietrzu „nie zmieści się”, przy dalszym spadku temperatury pojawi się kondensacja nadmiaru pary wodnej. A w przegrodzie mamy zawsze do czynienia z dyfuzją pary wodnej – różnice ciśnienia pary wodnej po obu stronach przegrody dążą do wyrównania się. Para wodna, wnikając w przegrodę napotyka na opór ze strony poszczególnych jej warstw (jest to właśnie tzw. równoważny opór dyfuzyjny S_d). Powoduje to spadek cząstkowych ciśnień pary wodnej, który zależy od równoważnego oporu dyfuzyjnego każdej z warstw przegrody. Do kondensacji wilgoci w przegrodzie dochodzi wtedy, gdy ilość pary wodnej, która może się pojawić w danej warstwie (lub na styku warstw) jest większa, niż to wynika z rozkładu temperatury w przegrodzie i odpowiadającemu mu stanowi nasycenia. Z podanych powyżej powodów wykonanie tylko obliczeń cieplnych (współczynnika U) jest dalece niewystarczające.

Przeanalizujmy, zatem, co się dzieje w poniższej przegrodzie. Przyjmijmy następujące warunki na zewnątrz: temperatura zewnętrzna wynosi - 24⁰C i wilgotność względna powietrza 80% oraz wewnątrz: temperatura + 20⁰C i wilgotność względna powietrza 55%. Parametry warstw przegrody podano w tabeli 1, a rezultat obliczeń na rysunkach 1a i 1b.

Wykresy pokazują, że w danych warunkach w przegrodzie dochodzi do kondensacji wilgoci, co ma dalsze skutki. W tym momencie wszystkie obliczenia wsp. U tracą aktualność - termoizolacyjność mokrego/wilgotnego materiału znacznie spada, co powoduje zwiększoną kondensację wilgoci (zaczyna się, zatem w okresie zimowym tworzyć błędne koło). Gdyby wcześniej wykonano odpowiednie obliczenia cieplno-wilgotnościowe najprawdopodobniej nie popełniono by tego błędu.

Aby wyeliminować kondensację dla opisywanego układu warstw na paroizolację trzeba by zastosować np. membranę paroszczelną o S_d=200m (rysunek 2). Oczywiście problem z kondensacją międzywarstwową pojawia się dla określonych warunków cieplno-wilgotnosciowych, kondensacja dla podanego wcześniej układu warstw i przy podanych wartościach temperatury wewnątrz i wilgotności względnej powietrza wewnątrz i na zewnątrz pojawi się dopiero przy temperaturze zewnętrznej wynoszącej -11⁰C lub niższej. 

Jest to swego rodzaju przestroga dla wykonawcy. Jego podstawowym błędem jest próba wykonania takiej termoizolacji bez uprzednich szczegółowych obliczeń. Wykonawca powinien bezwzględnie żądać szczegółowego projektu takiego docieplenia lub zlecić specjaliście wykonanie obliczeń (nie chodzi tu o współczynnik U, lecz o wykluczenie niebezpieczeństwa kondensacji wilgoci w przegrodzie). A jeżeli taki projekt jest, niedopuszczalne są żadne modyfikacje wymienionych w nim materiałów - jeżeli jest to materiał ABC firmy XYZ to taki musi zostać wbudowany. Do tego typu prac należy stosować TYLKO I WYŁĄCZNIE materiały, dla których przeprowadzono obliczenia. Nie da się tego wykonać bez podawania nazw materiałów (i żadna ustawa o zamówieniach publicznych nie jest w stanie zmienić zasad fizyki). Jakakolwiek zmiana rodzaju przeznaczonego do wbudowania materiału może skutkować zawilgoceniem ścian i koloniami grzybów pleśniowych w pomieszczeniach (zmiana przede wszystkim λ oraz μ/S_d), aby tego uniknąć należy ponownie wykonać obliczenia cieplno-wilgotnościowe.

Przy dociepleniach od wewnątrz bardzo istotne jest zablokowanie możliwości wnikania pary wodnej w ścianę od strony pomieszczenia, zatem zamiana np. membrany paroizolacyjnej na zwykłą folię z tworzywa sztucznego jest tożsama z kardynalną zmianą budowy przegrody i zupełnie innym rozkładem ciśnienia pary wodnej. Podobny skutek (zawilgacanie przegrody i korozję biologiczną) może przynieść także niestaranne wykonawstwo (np. niedbałe wykonanie warstwy paroizolacyjnej od strony pomieszczenia)
W każdym przypadku temperatura powierzchni wewnętrznej ściany musi być na tyle wysoka, aby nie doszło do kondensacji wilgoci na wewnętrznej powierzchni ściany. To także należy sprawdzić obliczeniowo.

Docieplenie płytami klimatycznymi

Inną metodą jest stosowanie tzw. płyt klimatycznych. Są to specjalne, porowate płyty o niskim współczynniku przewodzenia ciepła, mocowane przez klejenie i wykańczane dyfuzyjnymi wyprawami (szpachla, farba). Zakłada się tu, że w porach tego materiału dochodzi w okresie zimowym do kondensacji wilgoci, która jednak wyparowuje w okresie letnim. Bezsensowne jest w tym przypadku stosowanie paroizolacji, dodatkowo warstwy wykończeniowe nie mogą utrudniać wyparowania wilgoci. Oczywiście możliwość odparowania wilgoci do wewnątrz jest uzależniona od sposobu użytkowania pomieszczenia i związanych z tym warunków cieplno-wilgotnościowych (wilgotność względna powietrza, temperatura), zatem ich stosowanie nie może być bezkrytyczne i nie nadają się one do każdego rodzaju pomieszczenia. Zasadnicze znaczenie ma tu sprawna wentylacja (krotność wymiany powietrza). Dla takich materiałów niewystarczające jest określenie strefy kondensacji (tak jak to pokazano na rysunku 1a, 1b czy 2) - konieczne jest obliczeniowe wykazanie, że zawilgocenie materiału w kolejnych latach nie będzie się zwiększać, a tego nie da się wykonać dla stanu stacjonarnego, co wymusza stosowanie specjalistycznych programów komputerowych.
W rzeczywistości problemów, które należy rozwiązać jest dużo więcej, wystarczy wspomnieć o narożach pomieszczeń i ścianach wewnętrznych dochodzących do nieocieplonej od zewnątrz ściany. Jednak podstawowym, bezwzględnym wymogiem jest suche podłoże (tzw. stan powietrzno-suchy), dlatego w przypadku starych, zawilgoconych budynków jest to jeden z ostatnich, (jeżeli nie ostatni) etap prac renowacyjnych. Przedtem trzeba wykonać niezbędne prace pozwalające na wyeliminowanie PRZYCZYN (nie skutków) zawilgocenia oraz osuszenie ścian.

mgr inż. Maciej Rokiel
Polskie Stowarzyszenie
Mykologów Budownictwa