Poniższy artykuł opracowano w oparciu o stan prawny obowiązujący w momencie powstania tego artykułu.
Redakcja nie gwarantuje aktualności tekstu w okresie późniejszym, jak również nie ponosi odpowiedzialności za ew. stosowanie się do zawartych w nim zaleceń.

Docieplanie ścian z ciemną wyprawą elewacyjną (część II)

Jedną z najpopularniejszych metod docieplania zarówno istniejących jak i nowo budowanych budynków jest system ETICS (złożony system izolacji ścian zewnętrznych budynku), zwany wcześniej bezspoinowym systemem ociepleń (BSO), a jeszcze wcześniej metodą lekką–mokrą. W pierwszej części artykułu opisałem budowę systemu, wpływ koloru wyprawy elewacyjnej na jej temperaturę oraz wynikające z tego konsekwencje dla całego układu ociepleniowego.
 

Katalizatorem procesów destrukcyjnych może być także kondensacja międzywarstwowa lub wykonywanie prac w nieodpowiednich warunkach cieplno-wilgotnościowych. Kondensacja wilgoci jest zjawiskiem fizycznym związanym z zawartością pary wodnej w powietrzu oraz ruchem ciepła i wilgoci w ścianie.
W powietrzu zawsze znajduje się para wodna. Jednakże powietrze może przyjąć tylko określoną ilość pary wodnej – większą w wyższej temperaturze. Jej ilość określa „względna wilgotność powietrza”, czyli wyrażony w procentach iloraz znajdującej się w chwili obecnej ilości pary wodnej do jej maksymalnej wartości. Jeżeli, dla tej samej zawartości pary wodnej w powietrzu, jego temperatura będzie się obniżać, to względna wilgotność będzie wzrastać. Proces ten 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.
 

Co się zatem dzieje w ścianie? Z jednej strony mamy rozkład (wykres) temperatury, z drugiej ruch (dyfuzję) pary wodnej. Te zjawiska, jakkolwiek od siebie niezależne, trzeba rozpatrywać łącznie. Rozkład temperatury w przekroju ściany wynika z różnych temperatur po obu jej stronach, a przepływ pary wodnej bierze się z różnicy ciśnień tejże pary po obu stronach przegrody - dążą one do wyrównania się. Jednak para wodna, wnikając w przegrodę, nie przechodzi przez nią całkowicie - napotyka na opór ze strony poszczególnych jej warstw. Zależy on od rodzaju materiału ściany (inny dla cegły, inny dla betonu, styropianu, wełny, tynku, itp.) i jej grubości - jest to właśnie tzw. równoważny opór dyfuzyjny (Sd). Powoduje on spadek cząstkowych ciśnień pary wodnej. Obrazowo ujmując zagadnienie, każda warstwa zatrzymuje pewną ilość pary wodnej, jednak pozostała część przenika dalej, w zimniejszą strefę muru (docieplenie od wewnątrz powoduje znaczne zwiększenie strefy przemarzania). Jeżeli ilość tej pary wodnej jest duża, to w pewnym momencie zaczyna ona wykraplać się, gdyż został osiągnięty wspomniany wcześniej punkt rosy i dochodzi do kondensacji. Można mówić o tzw. płaszczyźnie kondensacji (do skraplania dochodzi np. na styku warstw) lub o strefie kondensacji (gdy mamy do czynienia z fragmentem przekroju, gdzie zjawisko to występuje). Do zjawiska tego dochodzi zwykle w okresach zimowych, w strefie termoizolacji i warstwy zbrojącej, co powoduje zawilgocenie tych obszarów. Możliwość wyschnięcia warstwy zbrojącej oraz styropianu lub wełny (dla tych ostatnich materiałów jest to ograniczone) zależy przede wszystkim od dyfuzyjności wyprawy tynkarskiej (ewentualnie z farbą). Może się okazać, że wilgotność warstwy zbrojącej będzie tak duża, że prężność pary wodnej odspoi wyprawę tynkarską.

 

Układ warstw przykładowej ocieplonej ściany

Nr Nazwa materiału λ µ d R
1 Tynk mineralny 1,5 mm 1,000 86,00 0,15 0,002
2 Warstwa zbrojąca 1,000 50,00 0,50 0,005
3 Styropian 0,040 80,00 15,00 3,75
4 Zaprawa klejąca 1,000 50,00 1,00 0,010
5 Ściana z pustaków ceramicznych Porotherm 0,137 9,50 38,00 2,774
6 Tynk cementowo-wapienny 0,820 25,00 1,50 0,018

gdzie:

λ [W/(m·K)] - współczynnik przewodzenia ciepła
µ [-] - współczynnik oporu dyfuzyjnego
d [cm] - grubość warstwy
R [(m²·K)/W]  - opór cieplny warstwy materiału

 

Podany w powyższej tabeli układ warstw jest z punktu widzenia fizyki budowli dość niekorzystny. Niski opór dyfuzyjny części konstrukcyjnej (wewnętrznej) oraz relatywnie wysoki warstw termoizolacyjnych jest przyczynkiem do powstania ryzyka kondensacji. Przyjmując wewnątrz typowe warunki cieplno-wilgotnościowe jak dla mieszkań (temperatura +20°C i wilgotność powietrza 55%) a na zewnątrz średniomiesięczne temperatury i wilgotności jak dla Łodzi – do kondensacji międzywarstwowej nie dojdzie. Jednak pojawi się ona już przy temperaturze zewnętrznej -6°C i wilgotności powietrza 87% (rys. 1a, 1b) (jest to zakres poniżej obszaru średniomiesięcznego). Jeżeli dla układu z tabeli zamiast tynku mineralnego zastosujemy tynk akrylowy o współczynniku oporu dyfuzyjnego μ=167 oraz dyspersyjną masę do warstwy zbrojącej o μ=200, to kondensacja pojawi się już w temperaturze zewnętrznej niższej od -4°C (rys. 2a, 2b).

 

 

Rys. 1a, 1b - Dla układu warstw pokazanego w tabeli kondensacja pojawi się przy temperaturze zewnętrznej -6°C i wilgotności powietrza 87%

 

 

Rys. 2a, 2b - Jeżeli dla układu warstw z tabeli zamiast tynku mineralnego i cementowej warstwy zbrojącej zastosujemy układ dedykowany ciemnym kolorom (polimerowa masa zbrojąca i tynk akrylowy), to kondensacja pojawi się w wyższej temperaturze.

 

Ten sam schemat destrukcji może spowodować kombinacja intensywnych opadów atmosferycznych i niewłaściwie dobranych parametrów warstwy elewacyjnej (kombinacja współczynnika nasiąkliwości powierzchniowej i równoważnego oporu dyfuzyjnego). Tynk nie jest hydroizolacją, przy intensywnych opadach może dojść do zawilgocenia samej wyprawy oraz warstwy zbrojącej. Przy nagrzaniu się elewacji schemat uszkodzenia będzie identyczny do opisanego w części 1 artykułu (patrz – BzG 1/2020). Oczywiście rzadko kiedy będziemy mieli do czynienia z jedną przyczyną, zwykle występuje ich kilka.
 

Z tego powodu przy ciemnych kolorach zawsze należy zwracać uwagę na wartość współczynnika HBW - jego ograniczenie pozwala na taki dobór kolorów, aby - w zależności od zastosowanego systemu ETICS (zwłaszcza rodzaju tynku i materiału na warstwę zbrojącą) uniknąć nadmiernych naprężeń termicznych i związanego z tym niebezpieczeństwa uszkodzenia elewacji. O jego ograniczeniu decyduje albo dokument odniesienia, albo zalecenia producenta systemu. W instrukcji ITB [1] podany jest wymóg ograniczenia zastosowania odcieni barw o współczynniku HBW wyższym od 20: „W celu zmniejszenia skutków nagrzewania słonecznego należy ograniczyć zastosowanie odcieni barw do współczynnika odbicia rozproszonego >0,20”. oraz „Istotne jest również, aby w przypadku elewacji południowych i zachodnich unikać stosowania powierzchni wypraw w ciemnych kolorach; udział takich powierzchni na odpowiednich elewacjach nie powinien przekraczać 10%”.
Jeżeli wspomniana instrukcja jest przywołana „z imienia i nazwiska" w tekście oceny technicznej/aprobaty, oznacza to, że jej treść i wymagania są treścią aprobaty. Zresztą sami producenci systemów ETICS zwykle informują o dopuszczalnym dla danego systemu współczynniku odbicia światła rozproszonego (HBW), podając nawet wartość graniczną na poziomie wyższym niż zalecenia ITB. Konsekwencje zastosowania tynku o HBW poza wspomnianym zakresem i obszarem to nie tylko opisane wcześniej przykłady uszkodzeń. Taki układ nie jest rozwiązaniem systemowym objętym konkretnym dokumentem odniesienia i wymaga tzw. jednostkowego dopuszczenia do stosowania. Za spełnienie wymagań podstawowych wymienionych w art. 5.1 ustawy Prawo budowlane [7] nie odpowiada wówczas producent (deklaracja właściwości użytkowych wystawiona przez producenta systemu nie ma tu zastosowania). W przypadku europejskich ocen/aprobat technicznych takiego zapisu w treści dokumentu odniesienia może nie być, wówczas wiążące są zalecenia producenta i wymagania dokumentacji technicznej.
Zalecenia w tej kwestii można znaleźć także w „Wytycznych wykonawstwa systemów ociepleń” opracowanych przez Stowarzyszenie na Rzecz Systemów Ociepleń [4]: „współczynnik odbicia światła rozproszonego powinien być wyższy od 20, o ile systemodawca nie określił innych wymagań”.
 

Wnikanie wody to nie tylko niebezpieczeństwo odspojenia się tynku. Niekiedy dochodzi do kombinacji negatywnych wpływów czynników destrukcyjnych, czego efektem są efektowne, widoczne z daleka wykwity (fot. 1-3). Stanowią one tym większy problem, że zwykle wskazują na istnienie kilku przyczyn, których usunięcie niekiedy wymaga wykonania innych prac, niekoniecznie związanych z samym ociepleniem.

Proszę popatrzeć na fot. 1. Przyczyną wykwitów są błędy w wykonaniu balkonu - nieszczelności oraz złe wykonanie czoła. Daje się zauważyć, że wykwity w prawej części zaczynają się na poziomie ok. 5 cm poniżej krawędzi okapu. W omawianym przypadku błędy w wykonaniu izolacji podpłytkowej oraz okapu tworzyło bezpośrednią drogę do wnikania wody w podłoże (klej, jastrych dociskowy, termoizolacja). Rezultatem są właśnie widoczne wykwity - woda wypłukuje zarówno znajdujące się w kleju polimery, jak i rozpuszczalne związki matrycy cementowej, głównie węglan wapnia.

fot. 1 - 3 - Wykwity na powierzchni tynków - fot. autor

Fot. 3 pokazuje sytuację znacznie bardziej skomplikowaną. Tu przyczyn wykwitów może być kilka. Woda podczas opadów atmosferycznych spływa po elewacji. Pokazany na zdjęciu uskok w elewacji może i wygląda efektownie, jednak wymaga przerwania strumienia wody tak, aby nie następowało jej zaciekanie na sufitową część ocieplenia. To z kolei wymaga zastosowania systemowej listwy z kapinosem (okapnika). Widoczne na zdjęciu wykwity mogą mieć zatem przyczynę bardzo prozaiczną - zaciekanie wody. Jednak może to też być objaw pojawienia się wilgoci kondensacyjnej, narożnik (obojętnie czy pionowy, czy poziomy) jest zawsze mostkiem termicznym, a zdiagnozowanie tego problemu wymaga wykonania numerycznej analizy cieplno-wilgotnościowej (skutki pojawienia się wilgoci pod tynkiem szczegółowo opisano wcześniej). Bez szczegółowej diagnostyki trudno przesądzać o przyczynie. Zdarzają się sytuacje (fot. 2), że występuje kilka czynników łącznie.
 

Powyższe nie oznacza, że nie stosuje się systemów z ciemnymi tynkami. Na rynku dostępne są systemy dedykowane ciemnym kolorom. Zwykle jednak warstwa zbrojąca wykonana jest nie z zaprawy cementowej, ale dyspersyjnej zaprawy polimerowej oraz tynków na bazie żywic akrylowych i silikonowych, co skutkuje zwiększoną elastycznością. Jednak taka warstwa zbrojąca cechuje się dużo mniejszą dyfuzyjnością od zaprawy cementowej. Oznacza to, że jest ona znacznie bardziej wrażliwa na ewentualne przecieki np. przez przyległe balkony/tarasy oraz kondensację (wymagane wykonanie obliczeń cieplno-wilgotnościowych dla rzeczywistych a nie średniomiesięcznych warunków użytkowania ocieplanego obiektu oraz z użyciem rzeczywistych a nie normowych wartości μ/Sd, przynajmniej dla tynku i warstwy zbrojącej oraz farby).

 

 

 

Literatura:

1) Instrukcja nr 447/2009 - Złożone systemy izolacji cieplnej ścian zewnętrznych budynków. Zasady projektowania i wykonywania, ITB, 2009

2) Warunki techniczne wykonania i odbioru robót. Zabezpieczenia i izolacje. Zeszyt 8: Bezspoinowy system ocieplenia ścian zewnętrznych budynków, ITB, 2019

3) ETAG 004 Guideline for european technical approval of external thermal insulation composite systems (ETICS) with rendering, 2013

4) Warunki techniczne wykonawstwa, oceny i odbioru robót elewacyjnych z zastosowaniem ETICS, Stowarzyszenie na Rzecz Systemów Ociepleń, 2015

5) Warunki techniczne wykonania i odbioru robót budowlanych. Poradnik projektanta, kierownika budowy i inspektora nadzoru. Praca zbiorowa, Verlag Dashofer, Warszawa 2018

6) PN-EN ISO 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 międzywarstwowej – Metody obliczania

7) Ustawa z dnia 7 lipca 1994 r. - Prawo budowlane (Dz.U. z 2019 r., poz. 1186)

8) Rozporządzenie Ministra Infrastruktury 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie. (Dz.U. z 2019 r., poz. 1065)

9) Rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) NR 305/2011 z dnia 9 marca 2011 r. ustanawiające zharmonizowane warunki wprowadzania do obrotu wyrobów budowlanych i uchylające dyrektywę Rady 89/106/EWG

10) Ustawa z dnia 16 kwietnia 2004 r. o wyrobach budowlanych (Dz.U. z 2020 r., poz. 215)

11) Paweł Krauze - Wybrane problemy stosowania styropianu grafitowego w systemach ociepleń ETICS, WPPK, 2019

12) Bożena Serwatka-Berbeć - Techniczne aspekty stosowania ciemnych kolorów w systemach ETICS, Izolacje 5/2019