Ściany zewnętrzne: typowe technologie ocieplania i alternatywne rozwiązania

Dzisiejsze wymagania cieplne, szczególnie te dotyczące współczynnika przenikania ciepła U, ale również pośrednio te dotyczące zapotrzebowania na energię, powodują, że większość istniejących ścian wymaga ocieplenia.

Im lepsze parametry cieplne przegród zewnętrznych, a w tym ścian, tym obudowa zewnętrzna budynku będzie bardziej ener- gooszczędna, a straty ciepła z budynku mniejsze. Jednocześnie ocieplenie przegród od strony zewnętrznej pozwala na zapewnienie większej stateczności cieplnej przegród, czyli daje większe możliwości akumulowania ciepła oraz jego późniejszego wykorzystania. Dlatego do ocieplenia przegród stosuje się coraz nowocześniejsze materiały izolacyjne służące do ograniczenia wymiany ciepła między dwoma ośrodkami. Mówiąc o izolowaniu obiektów budowlanych izolacje cieplne służą do ograniczenia strat ciepła między obiektem przez nie zaizolowanym, a otoczeniem [8].

Rynek materiałów do izolacji cieplnych rozwija się bardzo szybko. Do najbardziej znanych materiałów izolacyjnych należą [3, 9]:

• polistyreny ekspandowane potocznie nazywane styropianami – materiał syntetyczny, tworzony jest przez spienianie granulatu polistyrenowego – jest to najbardziej popularny materiał izolacyjny przede wszystkim ze względu na swoją cenę i względnie łatwą obróbkę,
• styropiany grafitowe (szare) – odmiana styropianu spienianego z dodatkiem grafitu, który powlekając EPS minimalizuje przepływ ciepła na drodze promieniowania poprawiając parametry cieplne materiału,
• polistyren ekstrudowany potocznie zwany styrodurem, tworzony w procesie rozprężania gazu dzięki czemu powstaje piana o zamkniętej strukturze, zmieniająca jego właściwości w stosunku polistyrenu ekspandowanego – zamknięta struktura gwarantuje minimalną nasiąkliwość (poniżej 0,5%), większą wytrzymałość   i lepsze parametry cieplne,
• wełna mineralna – materiał nieorganiczny, włóknisty – produkowana z surowca skalnego (wełna kamienna) lub piasku kwarcowego i stłuczki szklanej (wełna szklana),
• piany PUR (poliuretanowe) i PIR (poliizocyjanuratu) – natryskiwane lub układane w formie twardych płyt, o właściwościach ogniowych klasyfikujących je pomiędzy wełnami, a polistyrenami, właściwości cieplne mogą mieć nawet o dwukrotnie lepsze od typowych materiałów izolacyjnych – współczynnik przewodzenia ciepła ë ≈ 0,02 W/(m·K),
• płyty klimatyczne – płyty wytwarzane z silikatu wapiennego (piasek i wapno) tworzącego strukturę otwartego szkieletu, dzięki czemu oprócz dobrych właściwości termicznych, jest to materiał paroprzepuszczalny często wykorzystywany do dociepleń od strony wewnętrznej tam, gdzie typowe docieplenie od strony zewnętrznej nie jest możliwe ze względu na zabytkową elewację,
• piany fenolowe – produkowane z żywic fenolowo-formaldehydowej, najczęściej w postaci płyt lub kształtek, najczęściej wykorzystywane do izolacji instalacji, charakteryzuje je zamknięta struktura (niska nasiąkliwość) i duża wytrzymałość mechaniczna – materiałem o bardzo zbliżonych parametrach i wykorzystaniu są płyty  z pian rezolowych – współczynnik przewodzenia ciepła ë=0,023 W/(m·K),
• włókna celulozowe – granulaty lub maty produkowane w procesie ponownego przerobienia i impregnowania resztek papierowych (zyskujących odporność na działanie mikroorganizmów, owadów oraz ognia); oprócz dobrych parametrów cieplnych dobrze pochłaniają dźwięki poprawiając parametry akustyczne – najczęściej wykorzystywane w procesach termomodernizacji stropów i dachów,
• aerożele – materiał wytworzony na bazie krzemionki, pierwotnie występujący w postaci bardzo lekkich pian (90–99% jego masy stanowi powietrze), odporny na działanie ognia, posiada wysoką wytrzymałość na ściskanie, o bardzo dobrych paramentach cieplnych ë= 0,012–0,016 W/(m·K) co pozwala na kilkukrotne zmniejszenie grubości izolacji w stosunku do materiałów typu styropian; w budownictwie wykorzystywany w postaci miękkich mat, ich mała popularność wynika głównie z ich wysokiej wciąż ceny,
• izolacje próżniowe (panele próżniowe VIP czyli Vacuum Insulation Panel) – płyty wytworzone z materiału na bazie krzemionki o strukturze mikroporów, które przed szczelnym zabezpieczeniem foliami są pozbawiane powietrza, gotowe elementy izolacyjne nie mogą być docinane na budowie (tworzone pod wymiar), są wrażliwe na uszkodzenia mechaniczne dlatego najczęściej występują w osłonie z płyt styropianowych lub w gotowych do ułożenia półprefabrykatach; ich parametry cieplne są obecnie najlepszymi na rynku ë= 0,007–0,008 W/(m·K).

Zgodnie z zasadami fizyki budowli izolacje termiczną należy umieszczać możliwie blisko zewnętrznej – chłodniejszej strony przegrody. Układ taki powoduje, że izolacja działa jak „płaszcz” osłaniając cały obiekt. Dzięki temu unika się przemarzania ścian, czyli w rozkładzie temperatury temperatura 0°C przechodzi w materiale ocieplenia, a nie w elemencie konstrukcyjnym (rysunek 4.2). Bardzo istotne jest również, że w okresie całego roku część nośna pracuje w mniejszej amplitudzie temperatur. Gdy doda się tu jeszcze możliwość rozgrzania elewacji, ze względu na ich ekspozycje czy kolor, amplituda rocznej temperatury może  sięgnąć nawet  ponad  80 K. W dociepleniu od strony zewnętrznej jest też mniejsze ryzyko wystąpienia kondensacji wgłębnej pary wodnej w wyniku dyfuzji pary przez przegrodę [2]. Należy również pamiętać o zdecydowanie większej stateczności cieplnej przegród izolowanych od strony zewnętrznej. Podsumowując zalety docieplenia od strony zewnętrznej, należy powiedzieć   o naturalnej możliwości unikania mostków termicznych, których nie można uniknąć w sytuacji, kiedy docieplenie przegrody jest od strony wewnętrznej.

Najbardziej popularnymi sposobami dociepleń przegród są obecnie systemy:

• ETICS (External Thermal Insulation Composite System) czyli system zwany kiedyś lekkim mokrym, a później BSO – Bezspoinowym Systemem Ociepleń
• metoda sucha – w zależności od elementów wykończenia elewacji nazywana lekką lub ciężką.

System ETICS polega w uproszczeniu na przymocowaniu (przy pomocy masy klejącej i łączników mechanicznych) materiału izolacyjnego (najczęściej wełny mineralnej lub styropianu) do powierzchni ściany, wzmocnienia całości siatką zbrojąca zatopioną w masie klejącej, a następnie wykończenie tynkiem i ewentualnie pomalowanie (rysunek 4.3.) [1].

System suchy polega na przymocowaniu izolacji do ściany przy wykorzystaniu stelażu (drewniany, tworzywowy lub metalowy), zamocowaniu wiatroizolacji oraz pozostawieniu pustki powietrznej pod warstwą elewacyjną (rysunek 4.4.). Elewacje mogą być w systemie suchym wykonane z tworzyw sztucznych (płyt poliwęglanowych lub winylowych), drewna, blach, kamienia, płyt włóknowo-cementowych lub szkła.

Obie metody są bardzo popularne. Wykorzystanie którejś z nich jest uzależnione od kilku czynników, między innymi od:

• pory roku i warunków atmosferycznych,
• możliwości finansowych,
• późniejszej konserwacji i spodziewanych napraw,
• rodzaju elewacji, która ma być zastosowana na budynku,
• sprawności i umiejętności ekip wykonujących.

Tabela 4.1 zawiera zestawienie najważniejszych wad i zalet poszczególnych metod.

dr inż. Agnieszka Kaliszuk-Wietecka

Fragment publikacji „Termomodernizacja domów jednorodzinnych” pod red. dr. inż. Szymona Firlaga