Trwałość systemów ETICS z termoizolacją z płyt styropianowych

Pierwsze rozwiązania pojawiły się już w połowie XX w. i do dzisiaj ulegają ciągłym udoskonaleniom. Ewolucja techni­k wznoszenia konstrukcji oraz rosnące koszty utrzymania nieru­chomości doprowadziły do wypracowania rozwiązań pozwalających na znaczące ograniczenie strat energii zużywanej na ich ogrzewanie.

Jednym z przełomowych momentów w dziedzinie termoizolacji było zastosowanie polistyrenu spienialnego, który ze względu na swoje cechy stał się powszechnie stosowanym izolatorem. Jego udział w stale rosnących rynkach europejskich wynosi ok. 27% [1].

W Polsce, jak wskazują badania ankietowe, blisko 90% ociepleń ścian zewnętrznych realizowane jest poprzez użycie płyt styropianowych [2].

Jednoznacznym wyznacznikiem skuteczności izolacji jest suma współczyn­ników przenikania ciepła zastosowanych przegród. Pozwala ona określić, ile ciepła przepływa przez jej konstrukcję. W związku ze zwiększającymi się wyma­ganiami dotyczącymi energooszczędności rosną wymagania dotyczące tego parametru [3].

Wieloletnia praktyka (pierwsze ocieplenie styropianem to rok 1957) potwierdza, że odpowiednio dobrane i prawidłowo zamontowane płyty styropianowe spełniają rolę skutecznego izolatora termicznego przez dziesięciolecia, zgodnie ze nowoczesnymi standardami energooszczędności w budownictwie.

Efektywne ocieplenie na lata

Aktualnie stosowane rozwiązania pozwalają uzyskać zarówno komfort cieplno-wilgotno­ściowy, jak i pożądany efekt estetyczny. Jednak ważnym, lecz często pomijanym aspektem, jest trwałość osiągniętych rezultatów.

Na izolację, już od momentu otrzymania gotowego produktu, oddziałuje całe spektrum uwarunkowań. Każdy z etapów życia wyrobu, od sposobu jego przechowywania i transportu, po instalację i późniejszą eksploatację, może mieć wpływ na zachowanie jego wartości technicznych.

Biorąc pod uwagę źródła oddziaływania, wyróżnia się następujące grupy czynników:

• fizyczne: zmiany temperatury, wilgoć, promieniowanie UV,
• chemiczne: zanieczyszczenia powietrza, kwaśne deszcze,
• mechaniczne: uszkodzenia bezpośrednie, jak i wynikające z obciążeń,
• biologiczne: drobnoustroje, grzyby, pleśń.

Styropian nie ulega biodegradacji i jest odporny na rozwój i działanie pleśni oraz grzybów. Wykazuje wysoką odporność na działanie wody i wilgoci - struktura spienionego polistyrenu nie pozwala na wsiąkanie wody do wnętrza granulek. Jedynie w niewielkim stopniu woda może nasiąkać poprzez przestrzenie między granulkami.

Przeprowadzane badania in situ na płytach styropianowych wykazały, że zawartość wilgoci w płytach styropianowych wmontowanych na okres 30 miesięcy poniżej poziomu gruntu (w warunkach stwierdzonej wysokiej wilgotności) wynosiła od 0,01 do 0,96%. Płyty te równocześnie zachowały swoje właściwości wytrzymałościowe i termiczne [4].

Dla zachowania pełni cech technicznych płyty styropianowe, podobnie jak wiele innych wyrobów budowlanych, wymagają odpowiedniego zabezpieczenia przed czynnikami zewnętrznymi.

W przypadku płyt białych długotrwałe wystawienie na bezpośrednie działanie promieni słonecznych powodować może pojawienie się na płytach żółtego nalotu, a w dłuższej perspektywie wykruszanie się tej warstwy. Wówczas przed podjęciem dalszych prac należy zeszlifować zmienioną powierzchnię.

Wpływ UV na szare płyty może, w skrajnych przypadkach, powodować efekt rozszerzania się materiału pod wpływem ciepła lub wytapianie się jego powierzchni. Dzieje się tak, ponieważ poprawione za sprawą dodatku grafitu, innych pochodnych węgla czy związków aluminium wartości izolacyjne i ciemny kolor wpływają na szybsze rozgrzewanie się płyt. Z tego względu prace instalacyjne ocieplenia na bazie szarego styropianu powinny się odbywać na rusztowaniach osłoniętych siatkami. Co powinno być zresztą regułą przy wszelkich pracach ociepleniowych.

Trwałość polistyrenu spienialnego wynika z jego budowy i miejsca zastosowania - przy każdym montażu powinien zostać pokryty dodatkowymi warstwami zabezpieczającymi materiał przed czynnikami zewnętrznymi.

Odpowiednio dobrany rodzaj styropianu do konkretnego zastosowania cechuje się odpornością mechaniczną zapewniającą niezmienność parametrów na każdym etapie zastosowania i zachowuje swoją formę, nie ulegając odkształceniom w okresie eksploatacji.

Stosunkowo niewielka waga izolacji z płyt EPS nie obciąża i nie oddziałuje w znaczący sposób na konstrukcję nośną.

Styropian jest kompatybilny z większością materiałów używanych w czasie wykonywania ocieplenia. Reaguje jedynie na bezpośredni kontakt z rozpuszczalnikami organicznymi, bitumami, asfaltami i smołą oraz benzyną i ropą naftową.

Normalizacja gwarancją jakości wyrobów

Udokumentowana wieloletnimi badaniami wiedza o właściwościach polistyrenu spienialnego pozwala na przewidzenie jego zachowania w określonych zastosowaniach.

Normalizacja postępowania badawczo-kontrolnego przy produkcji zapewniona jest poprzez spełnienie wymagań norm europejskich EN 13163:2012+A2:2016 oraz EN 13172:2012, które określają szczegółowe wymagania względem wyrobów ze styropianu produkowanych fabrycznie do stosowania w budownictwie.

Spełnienie standardów wykazywane jest w dwojaki sposób:

• poprzez przeprowadzenie procedury określenia typu wyrobu
• oraz prowadzenie bieżącej kontroli produkcji.

W zależności od przyjętego Systemu Oceny i Weryfikacji Stałości Użytkowych zadania te realizowane są z odpowiednią częstotliwością przez upoważnioną jednostkę notyfikowaną lub przyzakładowe laboratoria. W ten sposób uzyskuje się jednorodność właściwości danego typu produktu.

Zasadnicze charakterystyki dzielą się na dwie kategorie. Wymagania dotyczące wszystkich zastosowań odnoszą się do cech mających wpływ przy każdym zastosowaniu.

W aspekcie stabilności cech norma wskazuje wprost, iż opór cieplny, współczynnik przewodzenia ciepła oraz reakcja na ogień wyrobów styropianowych nie zmieniają się w czasie, zachowując parametry początkowe po wmontowaniu jako element ocieplenia.

Z grupy wymagań do określonych zastosowań deklarowane są właściwości mające wpływ na zachowanie się produktu przy danym zastosowaniu.

W przypadku fasad Deklaracje Właściwości Użytkowych powinny zawierać informację o najważniejszej właściwości dla tego typu aplikacji, czyli o minimalnej wytrzymałości na rozciąganie prostopadłe do powierzchni czołowych (oznaczone symbolem TR).

Na przykład oznaczenie TR100 oznacza, że żaden wynik badania nie wskazał wytrzymałości mniejszej niż 100 kPa.

Przy zastosowaniu styropianu do ocieplania dachów i podłóg współczynnikiem najbardziej świadczącym o jego wytrzymałości mechanicznej jest minimalna wartość naprężenia ściskającego przy 10% odkształceniu względnym (CS).

Styropian w systemach ociepleń

Najpopularniejszym sposobem izolacji ścian zewnętrznych jest metoda ETICS (z ang. External Thermal Insulation Composite System, czyli złożony system izolacji ścian zewnętrznych budynku).

Instalacja polega na wbudowaniu płyt termoizolacyjnych z pomocą kleju (i łączników mechanicznych - jeśli są zalecane) bezpośrednio na oczyszczonej ścianie zewnętrznej. Konstrukcję dodatkowo usztywnia i zabezpiecza zatopiona w izolacji warstwa zbrojąca.

Zewnętrzną warstwę układu ociepleniowego tworzy tynk cienkowarstwowy. Przyjęty rozkład użytych materiałów pozwala na pełne wykorzystanie ich funkcji i skuteczne zabezpieczenie izolacji termicznej. Technologia ta jest doskonałym przykładem rozwoju mocowania i zabezpieczania ociepleń, która dzięki usystematyzowaniu i ciągłemu dopracowywaniu stała się najczęściej stosowaną metodą termoizolacji budynków zarówno w Polsce, jak i innych krajach europejskich. Trwałość, niewielka waga płyt oraz łatwość obróbki styropianu powodują, że izolator ten ma przeważający udział w wykonywanych instalacjach ETICS (w Polsce to blisko 90%).

Zachowanie właściwości materiałów użytych w ociepleniu zależy od wielu czynników - począwszy od etapu projektowania aż po odpowiednią eksploatację.

Projekt zawierający takie szczegóły, jak określenie sposobu nakładania kleju, informację o liczbie i rozmieszczeniu łączników mechanicznych oraz uwzględnienie odpowiedniego odwodnienia, pozwala ograniczyć ryzyko wystąpienia błędów przy realizacji kolejnych etapów inwestycji.

Dobór materiałów spełniających kryteria jakościowe oddziałuje na możliwość prawidłowego i dokładnego wykonania prac przez wykonawcę, wpływając na trwałość zaplanowanych rozwiązań.

W czasie eksploatacji najbardziej istotnymi zadaniami umożliwiającymi przedłużenie żywotności instalacji jest kontrola stanu technicznego elewacji i - w przypadku wykrycia nieprawidłowości - podjęcie działań naprawczych.

Okresowemu sprawdzeniu podlegać powinny w szczególności zewnętrzne warstwy elewacji w okolicach okien, balkonów i loggii, kondycja systemu odwadniającego wraz z opaską budynku oraz miejsca przyłączeń instalacyjnych przechodzących przez ściany budynku.

Założenia systemowe systemu ETICS zawarte w Guide for European technical approval of External Thermal Insulation Composite Systems (ETICS) with rendering (ETAG 004) pozwalają przyjąć, że żywotność systemu wynosi 25 lat. Jest jednak wiele przykładów budynków, który ocieplenie zachowało swą funkcję przez dłuższy okres.

Najbardziej narażona na uszkodzenia i powstawanie defektów jest warstwa wykończeniowa, mająca bezpośredni kontakt ze środowiskiem zewnętrznym [5]. Naruszenie powłoki pełniącej funkcje estetyczne i ochronne może powodować ingerencję niekorzystnych czynników środowiskowych na wewnętrzne warstwy zamontowanego systemu.

W sprzyjających warunkach lokalnych elewacja narażona jest na pojawienie się glonów i grzybów. Głównym powodem występowania tego zjawiska jest kondensacja wilgoci i mniejsza możliwość jej odparowania z fasady od strony zachodniej i północnej. Jest to wynik słabego nasłonecznienia i braku emisji ciepła z budynku. Dodatkowym czynnikami jest bliskość zbiorników wodnych i wiatr, który nawiewa na fasadę składniki wspierające wzrost roślin.

Przeciwdziałać rozwojowi organizmów żywych na elewacji można stosując tynki i powłoki tynków i powłok zawierających biocydy. Skuteczną metodą usunięcia powstałego już nalotu jest przemycie elewacji środkami do usuwania i neutralizacji zarodników.

Użytkownik powinien okresowo dokonywać przeglądu stanu elewacji i ewentualnych konserwacji, zwracając szczególną uwagę na:

• stan powłok i tynku: skażenia, glony i ataki grzybów, jak również powstawanie pęknięć,
• wszelkie łączenia i dylatacje muszą być kontrolowane pod kątem ich funkcjonalności i szczelności,
• powierzchnie poziome, takie jak parapety, balustrady i wtające elementy, powinny być częściej czyszczone, aby zapobiec śladom brudu na elewacji.

W kontekście trwałości systemów dociepleniowych interesujące wnioski z badań opublikował niemiecki Fraun­hofer-Institut für Bauphisik IBP. Prowadzone wieloletnie badania terenowe dotyczyły stanu systemów ETICS zamontowanych do 35 lat wcześniej na wielopiętrowych budynkach. Testy pozwoliły ocenić zachowania się zastosowanej technologii w praktyce i sformułować następujące wnioski:

1. Uszkodzenia ocieplonej elewacji występują rzadziej niż przy standardowym murze pokrytym zaprawą i tynkiem. Są one przede wszystkim rezultatem efektu oddzielania się warstwy izolacji od muru. Efekt naturalnego wietrzenia ma znikomy wpływ na izolacje zewnętrzne.
2. Podatność na czynniki biologiczne może być minimalizowana przez zastosowanie odpowiednich tynków z dodatkami przeciwdziałającymi rozrostowi glonów i grzybów. Istotnym działaniem zapobiegawczym jest stała kontrola i konserwacja systemów odwadniających.
3. Koszty i częstotliwość konserwacji systemu ETICS i konwencjonalnych ścian murowanych są ze sobą porównywalne [6].

Podsumowanie

Zestawienie właściwości styropianu z funkcjonalnością systemu ETICS pozwala na osiągnięcie długotrwałych rezultatów.

Właściwości izolacyjne i wytrzymałościowe styropianu i elewacji nie będą pogarszać się z czasem, a czynności naprawcze ograniczą się do konserwacji oraz niewielkich napraw wynikających z naturalnego zużycia się materiałów jedynie pod warunkiem podejmowania należytych działań przez wszystkich uczestników procesu.

Literatura

1. "The European Market for thermal insulation products", IAL Consultants, 2015.
2. "Efektywność energetyczna w Polsce", Przegląd 2015, Instytut Ekonomii Środowiska, Kraków 2016, [dostęp 16 października 2017, https://www.cem.pl/images/raporty/przegldefektywnocienergetycznej2015.pdf].
3. Rozporządzenie Ministra Transportu, Budownictwa i Gospodarki Wodnej z dnia 5 lipca 2013 r. zmieniające rozporządzenie w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (DzU 2013, poz. 926).
4. N. Normandin, W. Maref, M.T. Bomberg, M.C. Swinton, "In-Situ Performance Evaluation of Exterior Insulation Basement Systems (EBIS) - EPS Specimens", National Research Council of Canada Report No. 3132.1, 1999.
5. Guide for European technical approval of External Thermal Insulation Composite Systems (ETICS) with rendering (ETAG 004).
6. H. Künzel, M. Hartwig, Künzel, K. Sedlbauer, "Long term performance of External Thermal Insulation Systems (ETICS)", "Architectura" 5/2006, pp. 11-24.

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!