Docieplanie ścian z ciemną wyprawą elewacyjną (część II)

System ETICS

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.

Układ warstw - system ETICS
 

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 (S_d). 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

gdzie:

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).

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.
 

System ETICS na ciemnej elewacji

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/S_d, przynajmniej dla tynku i warstwy zbrojącej oraz farby).

Literatura: