Klasyfikacja metod docieplania od wewnątrz

Szybki rozwój technologii docieplania od wewnątrz jest również możliwy dzięki rozwojowi i stałemu udoskonalaniu metod ochrony budynków przed wilgocią. Na podstawie wieloletnich badań obiektów poddawanych termomodernizacji można sformułować tezę, że skuteczność i trwałość dociepleń wewnętrznych w głównej mierze zależy od niezawodnego zabezpieczenia budynku przed wilgocią oraz zapewnienia wymaganej wymiany powietrza wewnętrznego.

Zgodnie z kryterium uwzgledniającym specyficzne parametry cieplno-wilgotnościowe omówionych materiałów termoizolacyjnych można wyodrębnić sposoby docieplania od wewnątrz, które pretendują do miana odrębnych metod. Przepływ ciepła, pary wodnej oraz wody kapilarnej przez materiał można scharakteryzować, wykorzystując następujące parametry:

• opór cieplny wewnętrznej warstwy dociepleniowej R_Tinsul., odniesiony do poziomu dopuszczalnego R_limit, po przekroczeniu którego następuje wzrost zawartości wilgoci w przegrodzie, a także do oporu R_WT  21 spełniającego wymagania określone w Warunkach technicznych, określone jako obowiązujące od 2021 roku,
• przenikanie pary wodnej przez układ warstw dociepleniowych, charakteryzowane współczynnikiem oporu dyfuzyjnego wszystkich warstw materiału termoizolacyjnego μ, łącznie z osłonami paroizolacyjnymi ułożonymi jednostronnie lub dwustronnie (jeśli takie paroizolacje występują),
• zdolność do transportu kapilarnego wody materiału dociepleniowego lub jego fragmentów, charakteryzowanej przez kąt zwilżania materiału przez wodę (γ = 0° - zwilżanie bardzo dobre lub γ ≥  90°- brak zwilżania spowodowany na przykład hydrofobizacją materiału).

Posługując się wymienionymi wielkościami, można sklasyfikować docieplenia wykonywane w praktyce według różnych koncepcji technologicznych, którym w celu ułatwienia dalszych opisów, prowadzonych na potrzeby analiz obliczeniowych, nadano opisowe nazwy.

Na RYS. 1, RYS. 2, RYS. 3, RYS. 4, RYS. 5, RYS. 6, RYS. 7 i RYS. 8 przedstawiono schematycznie zróżnicowane zjawiska transportu wody i wilgoci, które stanowią podstawę zaproponowanej klasyfikacji metod docieplania od wewnątrz.

• Metoda limitowanego oporu cieplnego (R-Lim.) - docieplenie materiałem otwartodyfuzyjnym o ograniczonym oporze cieplnym bez odrębnej paroizolacji (RYS. 1):

 (1)

• Metoda jednostronnej bariery - docieplenie materiałem otwartodyfuzyjnym (komórkowym lub włóknistym) z paroizolacją oddzielającą warstwę termoizolacyjną od środowiska wewnętrznego (RYS. 2), spełniająca warunek:

(2)

• Metoda aktywna kapilarnie - docieplenie materiałem otwartodyfuzyjnym, kapilarno-porowatym (RYS. 3), spełniająca warunek:

(3)

• Metoda pełnej bariery dwustronnej - docieplenie materiałem paroszczelnym lub w paroszczelnej osłonie dwustronnej (RYS. 4), spełniająca warunek:

(4)

• Metoda punktowo-kapilarna - docieplenie materiałem paroszczelnym, (zamkniętokomórkowym), punktowo-kapilarnym (RYS. 5), spełniająca warunek:

(5)

• Metoda liniowo-kapilarna - docieplenie materiałem odgazowanym, osłoniętym wysokobarierową powłoką gazoszczelną, liniowo-kapilarnym (system VIP-ART^®), z funkcją kapilarności zwrotnej i aktywnym dogrzewaniem obwodowych stref mostków termicznych (RYS. 6), spełniająca warunek:

(6)

Metoda limitowanego oporu cieplnego

Metoda limitowanego oporu cieplnego, której istotę przedstawiono na RYS. 1, polega na zwiększeniu oporu cieplnego wewnętrzną warstwą dociepleniową do poziomu niezagrażającego nadmierną kondensacją wewnętrzną pary wodnej w poszczególnych warstwach docieplonej przegrody.

Rozwiązanie spełniające warunek (1) było stosowane w praktyce już w latach siedemdziesiątych ubiegłego wieku. Strumień ukośnego deszczu oznaczony na RYS. 1, RYS. 2, RYS. 3, RYS. 4, RYS. 5, RYS. 6, RYS. 7 i RYS. 8 liczbą (3) oraz strumienie dyfuzyjne pary wodnej w okresie zimowym (4) oraz letnim (5) mogą naturalnie przepływać przez docieplaną przegrodę (1), zgodnie z jej naturalnymi zdolnościami do transportu wody i wilgoci. Osłona (10) w tym przypadku pełni jedynie funkcję mechanicznej osłony materiału termoizolacyjnego (2) oraz wystroju wnętrza.

W przypadku otwartodyfuzyjnych właściwości warstwy termoizolacyjnej zachodzi swobodny przepływ strumieni pary wodnej, podwyższający ryzyko zimowej kondensacji pary wodnej. Warstwy dociepleniowe o ograniczonej grubości umożliwiają jednak odparowywanie również w okresie letnim wilgoci skondensowanej w przegrodzie w okresie zimowym do wewnętrznego środowiska. Zwiększenie oporu cieplnego warstwą dociepleniową do poziomu, na który pozwalał pierwotny opór cieplny przegrody, był jednak traktowany przez projektantów jako "ryzykowna konieczność". Lansowano wówczas zalecenie, że docieplać można jedynie ściany na tyle "ciepłe", aby dodatkowe warstwy temoizolacyjne w okresie zimowym nie spowodowały obniżenia temperatury na ich wewnętrznej powierzchni poniżej punktu rosy. Po latach badań koncepcja ta została opisana w niemieckiej instrukcji WTA 6.4. [1].

Na RYS. 9 podano minimalne wymagania w zakresie Sdi warstwy dociepleniowej (łącznie z opóźniaczem przepływu pary wodnej), w zależności od oporu cieplnego docieplenia ΔR_insul. dla podłoży charakteryzujących się różną aktywnością kapilarną. Badania wykazały, że podłoża o stosunkowo niskiej aktywności kapilarnej, których podciąganie kapilarne wody (współczynnik nasiąkliwości powierzchniowej) w spełnia warunek w < 0,5 kg/m2 √h mogą być docieplane warstwami o oporze do ΔRinsul. = 2 m2·K/W i S_di = 4 m.

Przegrody o wyższej aktywności kapilarnej (w < 10 kg/m2 √h) mogą być bezpiecznie docieplane warstwami o oporze ΔR_insul. = 2,5 m2·K/W i S_di = 1 m. Formalnie tego typu rozwiązanie powinno być zalecane jedynie w przypadku przegród nie tylko charakteryzujących się pierwotnie zadowalającym oporem cieplnym, lecz także dobrze pochłaniających wilgoć, których docieplenie warstwą o ograniczonych walorach termoizolacyjnych nie spowoduje nadmiernej kondensacji na styku warstwy dociepleniowej z przegrodą.

Występowanie koniecznego zapasu wartości czynnika temperaturowego upoważniającego do ułożenia na wewnętrznej powierzchni dodatkowej warstwy izolacji termicznej o ograniczonym oporze cieplnym nie zawsze było respektowane. W latach osiemdziesiątych ubiegłego wieku metodę ograniczonego oporu cieplnego R-Lim stosowano do poprawy właściwości termoizolacyjnych ścian zewnętrznych w budynkach wielkopłytowych i wielkoblokowych, wielokrotnie lekceważąc znane już wówczas zalecenia. Skutkowało to wieloma niepowodzeniami i ogólnie ugruntowaniem się krytycznych opinii w odniesieniu do docieplania od wewnątrz.

Podczas prowadzonych przez autora w latach osiemdziesiątych ubiegłego wieku przeglądów wad technologicznych systemów prefabrykowanych, obejmujących ponad 6000 mieszkań, przebadano około 700 docieplanych od wewnątrz pojedynczych lokali. Stwierdzono wówczas, że tylko w około 300 przypadkach nie występowały problemy mykologiczne. Zdecydowany wpływ na taki stan rzeczy miały występujące wady technologiczne systemów wielkopłytowych (np. OWT 67, OWT-R, WK-70) oraz wielkoblokowych (cegła żerańska).

Docieplenie wewnętrzne było wówczas traktowane nie tylko jako sposób likwidacji przemarzania w miejscach słabo izolowanych termicznie, w ten sposób próbowano również tamować przecieki wód opadowych przez uszkodzone złącza lub zarysowane warstwy fasadowe, które wadliwie kwalifikowano jako przemarzanie. Rozpowszechnione wówczas rozwiązanie polegające na dociepleniu wełną mineralną oraz boazerią, z jednoczesnym brakiem dodatkowej ochrony mostków cieplnych, było obarczone wysokim poziomem ryzyka pogłębienia się kondensacji pary wodnej na styku wełna mineralna–prefabrykat. Powszechnie zjawiskom tym towarzyszył wysoki poziom wilgotności względnej powietrza wewnętrznego, spowodowany zaburzeniami wentylacji.

Nagminne zmniejszanie przekroju kratek wentylacyjnych, osłabianie wentylacji przez podłączanie do niej okresowo uruchamianego okapu kuchennego, doszczelnianie stolarki okiennej z jednocześnie występującymi problemami z dostawami ciepła miały dość powszechny charakter. Wszystko to razem skutkowało ugruntowywaniem się złej opinii o dociepleniach wewnętrznych.

Koncepcja docieplania, którą po latach doświadczeń można nazwać "metodą limitowanego oporu cieplnego", jest obecnie realizowana z powodzeniem dzięki rozwojowi technologii ultralekkich betonów komórkowych. Porowaty ośrodek w dużym stopniu niweluje występujące mankamenty stosowanych pierwotnie rozwiązań, opartych na materiałach o wysokiej wilgociochłonności oraz niskim oporze dyfuzyjnym - porównywalnym z oporem powietrza, takich jak niehydrofobizowana wełna mineralna.

Mieszana struktura współcześnie oferowanych ultralekkich betonów komórkowych zapewnia przewodzenie pary wodnej, natomiast hydrofobizacja eliminuje nadmierną akumulację wilgoci. Zwiększenie oporu cieplnego warstwami dociepleniowymi o ograniczonym oporze cieplnym, który gwarantuje odparowanie w okresie letnim wilgoci skondensowanej we wnętrzu przegrody, należy zakwalifikować jako rozwiązanie sprawdzone i bezpieczne. Jego dodatkowym atutem jest znaczna odporność betonu komórkowego na zagrożenia biologiczne.

W ostatnich latach nastąpił również istotny rozwój programów symulacyjnych, umożliwiających w miarę precyzyjne sprawdzenie poprawności zaproponowanej grubości docieplenia - limitowanej koniecznością zapewnienia ujemnego rocznego bilansu wilgoci w przegrodzie. Zwiększenie grubości warstwy dociepleniowej ponad wartość dopuszczalną skutkuje stałym przyrostem zawilgocenia przegrody.

Przy okazji omawiania koncepcji "limitowanego oporu cieplnego" należy również wspomnieć o tzw. gwarantowanej ochronie cieplnej, która jest praktykowana w niektórych krajach zachodnich, na przykład zgodnie z zapisami w normy DIN 4108-2 (aktualne wydanie 2013-02 Minimalne wymagania dotyczące izolacyjności cieplnej budynków zapobiegające kondensacji i zagrożeniom higienicznym…), obowiązującej podczas rozbudowy i modernizacji budynków. W normie tej określono wartości minimalne oporu cieplnego, które mają zabezpieczyć wyłącznie przed występowaniem szkód spowodowanych przez wilgoć; na przykład dla ścian zewnętrznych pomieszczeń przeznaczonych na pobyt ludzi wartość R_min wynosi 1,2 m2·K/W.

Określenie minimalnego oporu cieplnego dla przegród tylko częściowo wynika z potrzeby oszczędzania energii, gdyż warunek ten w przypadku muru o grubości jednej cegły spełniają warstwy wełny mineralnej grubości 4 cm lub krzemianu wapniowego grubości 6 cm - minimalny opór cieplny ma zapewniać bezpieczeństwo higieniczne. W polskich aktach normatywnych pojęcie minimalnego oporu cieplnego funkcjonowało również w poprzednich dekadach. Obecnie ochronę higieniczną przed rozwojem pleśni zapewniono przez określenie dopuszczalnej wartości czynnika temperaturowego ƒ_Rsi.

Metoda jednostronnej bariery

Metodę jednostronnej bariery przedstawiono schematycznie na RYS. 2. Rozwiązanie polega na zwiększeniu oporu cieplnego przegrody (1) warstwą termoizolacyjną (2) o dowolnej wartości oporu cieplnego, oddzieloną od środowiska wewnętrznego paroizolacją (6). Takie rozwiązanie powstrzymuje dyfuzję pary wodnej z wnętrza pomieszczenia w kierunku zewnętrznym. Nadal nierozwiązany pozostaje problem kondensacji pary wodnej napływającej w okresie letnim od strony środowiska zewnętrznego w kierunku wnętrza pomieszczenia, jak również problem wilgoci pochodzącej z opadów atmosferycznych. Wadą takiego rozwiązania jest całkowite zablokowanie wysychania wilgoci do wnętrza pomieszczenia.

Teoretycznie letnia kondensacja powinna być szczególnie niekorzystna w przypadku pomieszczeń klimatyzowanych w okresie letnim. Prowadzone przez autora badania kilku budynków docieplonych metodą "jednostronnej bariery" (w tym również klimatyzowanych w okresie letnim), w których wystąpiły problemy wilgotnościowe w stopniu wymagającym ponownego wykonania prac dociepleniowych, potwierdzają te obawy.

Pomiary prowadzone bezpośrednio po rozebraniu eksploatowanej w okresie kilkunastu lat zabudowy dociepleniowej, składającej się z 12 cm wełny mineralnej, paroizolacji polietylenowej oraz osłony g-k na ruszcie z profili blaszanych, wykazały występowanie miejsc o lokalnie podwyższonym poziomie zawilgocenia. Problemy wilgotnościowe występowały szczególnie w miejscach intensywnego oddziaływania wód opadowych od strony zewnętrznej (okresowo uszkodzone rynny, wadliwie zabezpieczone gzymsy, uszkodzenia korozyjne powierzchni zewnętrznej elewacji itp.). Ustalenie w takich przypadkach bilansu wilgoci i wskazanie udziału poszczególnych źródeł wymagałoby prowadzenia długotrwałych badań, co nie było możliwe ze względu na konieczność szybkiego zakończenia remontu.

Dobre warunki do prowadzenia szczegółowych badań występowały w przeznaczonym do rozbiórki budynku byłego laboratorium budownictwa UWM w Olsztynie. Doświadczalnie sprawdzono, że funkcjonujące tam przez 15 lat docieplania z jednostronną paroizolacją bardzo dobrze się sprawdzały, na przegrodach wykonywanych zarówno z cegły silikatowej, jak i z płyt PW8. Ściany docieplone od wewnątrz wełną mineralną grubości 12 cm, osłonięte folią polietylenową oraz płytami g-k na ruszcie z profili zimnogiętych, po upływie kilkunastu lat eksploatacji znajdowały się w bardzo dobrym, powietrzno-suchym stanie. Nie stwierdzono występowania jakichkolwiek problemów mykologicznych, co wskazywało na skuteczność tego rozwiązania. Należy jednak zaznaczyć, że badany obiekt pełnił funkcje biurowo-dydaktyczne, a wilgotność powietrza wewnętrznego w sezonie zimowym była w nim zazwyczaj bardzo niska i nie przekraczała poziomu 30-40%. Poprawnie zmontowane płyty PW8, składające się z warstwy poliuretanu w obudowie z blach falistych, są również wodo- i paroszczelne, pozytywnej opinii nie można więc rozszerzać na inne rozwiązania materiałowe.

Metoda docieplania z jednostronną barierą może być obecnie zaliczona do najczęściej stosowanych rozwiązań w Polsce. Docieplenie warstwą termoizolacyjną szczelnie osłoniętą paroizolacją, która nie dopuszcza dopływu wilgoci od strony pomieszczenia, wymaga monitorowania stanu fasady, jednak z wykonawczego punktu widzenia jest to wariant zdecydowanie najłatwiejszy. Teoretyczne założenie, że para wodna w okresie zimowym nie dyfunduje w głąb przegrody, wyklucza możliwość kondensacji pary wodnej we wnętrzu przegrody. Uzyskanie takiego stanu wymaga jednak monitorowania oddziaływań atmosferycznych i dobrej jakości robót. Praktyka wskazuje, że w niektórych przypadkach paroizolacje są wykonywane wadliwie. Najczęściej popełnianymi błędami są brak wymaganych zakładów oraz uszkadzanie folii podczas wykonywania kolejnych etapów prac (głównie instalacyjnych), a także pozostawianie wewnętrznych pustek lub celowe wykonywanie szczelin powietrznych. Na FOT. przedstawiono pozostawione pustki wewnętrzne w okolicach nadproży, które zidentyfikowano podczas prac eksperckich prowadzonych w związku z zakwestionowaniem jakości robót dociepleniowych.

Wady metody polegającej na docieplaniu warstwami termoizolacyjnymi osłoniętymi wewnętrzną paroizolacją mogą się uwidaczniać podczas ulewnego deszczu. Wilgoć w takich przypadkach nie może wysychać do wnętrza, przez co w docieplonej przegrodzie utrzymuje się stan podwyższonego zawilgocenia.

Odrębnym, równie ważnym, problemem jest wysychanie pozalewowe, które rutynowo badano w szerokim zakresie, na przykład po powodziach w gminie Wilków. W nawodnionych przegrodach z wewnętrznymi izolacjami termicznymi i paroizolacjami obserwowano praktycznie zahamowanie procesu wysychania przegród. Proces wysychania muru uruchamiało dopiero usunięcie wszystkich warstw docieplających.

Podczas projektowania szczegółów występują również liczne utrudnienia w strefach ościeży okiennych oraz cienkich filarków międzyokiennych, gdzie praktycznie nie ma miejsca na ułożenie dodatkowych warstw. Choć w tych przypadkach z założenia powinno się przyjmować rozwiązania umożliwiające transport pary wodnej w kierunku wewnętrznym, to praktyka wykazuje na trend zgoła odmienny.

Metoda aktywna kapilarnie

Metoda aktywna kapilarnie (RYS. 3) polega na zwiększeniu oporu cieplnego warstwą izolacyjną, wykonaną z materiału o wysokiej zdolności do transportu kapilarnego wody. Pierwowzorem tego typu współczesnych materiałów są tradycyjne tynki wapienno-piaskowe, które bardzo dobrze chronią powierzchnie geometrycznych mostków cieplnych (naroży ścian) przed rozwojem pleśni, nawet w pomieszczeniach o okresowo podwyższonej zawartości wilgoci w powietrzu.

Bardzo dobre właściwości transportowe tynków wapiennych, które umożliwiają skuteczną redystrybucję kondensatu pary wodnej poza strefę bezpośredniego skraplania, buforowanie wilgoci zawartej w powietrzu wewnętrznym oraz stabilny odczyn zasadowy, są atutami również współcześnie produkowanych materiałów krzemianowo-wapiennych. Dodatkowa modyfikacja włóknami celulozowymi lub perlitem ekspandowanym, a ostatnio również aerożelami, nie zakłóca przemieszczania się wody objętościowej, a w większości rozwiązań materiałowych nawet je wspomaga. Właściwości te charakteryzuje współczynnik transportu kapilarnego Dw [m2/s], który bardzo silnie zależy od zawartości wilgoci oraz temperatury (przedział zmienności obejmuje nawet kilka rzędów wielkości [2]). Oznaczenie przeprowadza się w pełnym zwilżaniu powierzchni materiału, które w równym stopniu zapewnia wypełnienie zarówno małych, jak i dużych kapilar.

W odniesieniu do materiałów aktywnych kapilarnie szczególnie istotna jest redystrybucja wilgoci występująca wówczas, gdy źródło wilgoci jest ograniczone. Właściwość tę charakteryzuje współczynnik redystrybucji wilgoci (Dww), który zależy od współczynnika nasiąkliwości powierzchniowej wody (aktywności kapilarnej) w [kg/(m2·s0,5)], zawartości wody u [kg/m3] oraz zawartości wody podczas swobodnego nasączania uf [kg/m3]. Zoptymalizowanie tych parametrów przez dobór składu surowców, ich odpowiedni przemiał oraz proces utwardzający autoklawizacji wykluczający rozmiękanie sprawia, że materiały aktywne kapilarnie ugruntowały swoją pozycję nie tylko w zwalczaniu pleśni i buforowaniu zawartości wilgoci w powietrzu, lecz także jako docieplenie wewnętrzne przegród [λ = 0,065÷0,1 W/(m·K)].

Oczywiście, w okresie bezpośredniego oddziaływania źródeł wilgoci walory termoizolacyjne materiałów aktywnych kapilarnie zostają znacznie ograniczone.

W zastosowaniu do dociepleń wewnętrznych transport wilgoci w różnych fazach nie został dostatecznie przebadany. Pierwsze próby podjęli pracownicy Instytutu Fizyki Budowli im. Fraunhofera: Daniel Zirkelbach, Andrea Binder oraz Hartwig M. Künzel, którzy opracowali nową laboratoryjną metodę testowania, odzwierciedlającą transport wilgoci w materiale w warunkach nieizotermicznych [3]. Stanowiska pomiarowe zaprojektowano w taki sposób, aby móc badać aktywność kapilarną izolacji wewnętrznej bez bezpośredniego kontaktu materiału z wodą w postaci ciekłej. Wymodelowano przepływ pary wodnej oraz wody w przeciwnych kierunkach.

Podobne badania, również z bezpośrednim kontaktem z wodą objętościową, są prowadzone w Laboratorium Fizyki Budowli Uniwersytetu Warmińsko-Mazurskiego w Olsztynie. Do badań rozkładu zawartości wilgoci wykorzystuje się metodę absorpcji promieniowania podczerwonego. Uzyskane wyniki badań przedstawiono w pracy [4].

Metoda pełnej bariery dwustronnej

Metoda pełnej bariery dwustronnej (RYS. 4) może być opisana na przykładzie docieplenia przegrody płytami poliuretanowymi, zamkniętokomórkowymi w dwustronnej osłonie barierowej lub z warstwą zamkniętokomórkowego szkła spienionego.

Metoda eliminuje zagrożenia spowodowane zawilgacaniem materiału dociepleniowego na skutek infiltracji wód opadowych oraz kondensacji pary wodnej w okresie zimowym. Zminimalizowane są również oddziaływania spowodowane dyfuzją i akumulacją wilgoci w materiale warstwy dociepleniowej, co przekłada się na spowolnienie procesów starzeniowych. Wzrastają jednak wymagania dotyczące ochrony przed oddziaływaniem wód opadowych warstw fasadowych.

Poziom zawartości wilgoci powinien być monitorowany szczególnie wnikliwie, tak aby w materiale fasadowym nie dopuścić do przekroczenia poziomu krytycznego, skutkującego zniszczeniami mrozowymi. Powłokowa ochrona przeciwwilgociowa materiału dociepleniowego sprawia, że można zastosować grubość materiału spełniającą wymagania określone w WT 2021. Zwiększają się natomiast wymagania w zakresie mrozoodporności materiału docieplanej przegrody, szczególnie w jej części fasadowej, gdyż materiał dociepleniowy nie uczestniczy w redystrybucji wilgoci napływającej ze środowiska zewnętrznego. Szczelna bariera sprzyja również letniej kondensacji pary wodnej.

Teoretycznie rozwiązania z obustronną izolacją wysokobarierową materiału termoizolacyjnego mogłyby być zalecane w obiektach o wysokiej wilgotności powietrza wewnętrznego, z uwagi jednak na inne uwarunkowania i problemy, związane na przykład z mostkami termicznymi, należy przyjąć, że wysoka wilgotność powietrza wewnętrznego jest poważną przeszkodą w zalecaniu docieplenia wewnętrznego. Przede wszystkim należy zawsze rozwiązać problemy wilgotnościowe.

Metoda punktowo-kapilarna

Metoda punktowo-kapilarna (RYS. 5) bazuje na zamkniętokomórkowym rdzeniu poliuretanowym, poddanym perforacji z wypełnieniem otworów materiałem aktywnym kapilarnie - dobrze transportującym wilgoć.

Przykładem takiego rozwiązania są perforowane płyty poliuretanowe. Usytuowane w rozstawie 50×50 mm na całej powierzchni płyt "kanały kapilarne" pełnią funkcję regulatorów zawartości wilgoci w warstwie zaprawy podkładowej, okresowo gromadzącej się również w aktywnych kapilarnie warstwach tynku oraz gładzi. Jest to koncepcja, w której rozdzielono funkcje ochrony cieplnej i ochrony przeciwwilgociowej.

Gdy grubość rdzenia poliuretanowego wynosi 30 mm i λ = 0,031 W/(m·K), oferowane płyty są stosowane głównie jako ochrona antypleśniowa, natomiast gdy rdzeń jest grubszy, jest to już efektywna metoda dociepleniowa.

W celu pełniejszego rozpoznania właściwości systemu opartego na perforowanych płytach poliuretanowych podjęto badania ukierunkowane na określenie wpływu wilgoci na trwałość rdzenia tych płyt w zakresie ewentualnego zwiększenia przewodnictwa cieplnego i przyspieszenia procesów starzeniowych. Do tego typu badań skłaniały wieloletnie obserwacje autora dotyczące oddziaływania wody i wilgoci na trwałość uszczelnień wykonywanych z zastosowaniem pianek poliuretanowych, prowadzonych w ramach uszczelnień podziemnych obiektów przemysłowych (głównie fundamentów skrzyniowych pod maszyny precyzyjne).

Wyniki obserwacji wskazywały, że trwałość takich uszczelnień nie przekraczała pięciu lat. W celu wydłużenia trwałości prowadzonych zabiegów stosowano tzw. iniekcję podwójną. Najpierw wykonuje się uszczelnienia z zastosowaniem pianki poliuretanowej, a następnie uzupełnia się wypienioną w szczelinie strukturę poliuretanową z zastosowaniem znacznie trwalszej żywicy epoksydowej. Taki zabieg (iniekcja podwójna) znacznie podnosi trwałość uszczelnienia. Czy tego typu oddziaływania można przenosić na trwałość rdzenia w płycie termoizolacyjnej z funkcją punktowo-kapilarnego transportu wilgoci?

W celu rozpoznania ewentualnego oddziaływania wilgoci na trwałość rdzenia poliuretanowego przeprowadzono badania laboratoryjne zarówno w odniesieniu do właściwości termoizolacyjnych, jak i właściwości transportowych kanałów kapilarnych. Na podstawie ponaddwuletnich badań laboratoryjnych z pełnym kontaktem perforowanych płyt poliuretanowych z wodą objętościową nie stwierdzono utraty trwałości termoizolacyjnej i właściwości transportu wody. Wykluczając przypadki oddziaływania na strukturę sperforowanej pianki wody pod ciśnieniem hydrostatycznym, można sformułować wniosek, że wprowadzenie wilgoci w strukturę wewnętrzną rdzenia nie wywołuje negatywnego oddziaływania w postaci przyspieszenia procesów starzeniowych lub postępującej w czasie utraty drożności "osuszających" kanałów. Potwierdzają to badania ilościowe ukierunkowane na ocenę oddziaływania wilgoci w postaci pary wodnej zawartej w gazie wypełniającym pory, a także w fazie ciekłej, tj. filmu pokrywającego powierzchnię spodnią badanych próbek, jak i wody kapilarnej transportowanej przez masę wypełniającą otwory.

Na RYS. 10 pokazano termogram powierzchni płyty poliuretanowej, ilustrujący efekty termiczne potwierdzające nieustannie zachodzący proces skrośnego transportu kapilarnego wody przez rdzeń po dwuletnim, bezpośrednim kontakcie z lustrem wody.

Metoda aktywnego docieplania, liniowo­‑kapilarna

Metodę liniowo-kapilarną aktywnego docieplania (RYS. 6 i RYS. 8) opracowano w wyniku połączenia wieloletnich doświadczeń z badań nad różnymi dociepleniami wewnętrznymi z zainteresowaniem technologią materiałów próżniowych. Uzyskane wyniki dały asumpt do opracowania metody polegającej na zwiększeniu oporu cieplnego warstwą dociepleniową, z wykorzystaniem paneli próżniowych VIP wyposażonych w obwodowe złącza umożliwiające sterowanie skrośnym przepływem kapilarnym wilgoci do środowiska wewnętrznego.

W metodzie przewidziano również aktywne dogrzewanie obwodowych stref mostków termicznych (metoda aktywna IN). Instalacja grzewcza sterowana automatycznie zapobiega kondensacji powierzchniowej, a także przyspiesza efekt suszarniczy w strefach szczególnie narażonych na zawilgocenie kondensacyjne parą wodną. Optymalizacja proporcji powierzchni paroszczelnych do powierzchni aktywnych kapilarnie nakazywała, aby poszczególne panele miały wymiary nie większe niż 25×50 cm.

Przedstawiony podział stosowanych w praktyce rozwiązań, w którym za główne kryterium przyjęto ochronę przed wewnętrznym zawilgoceniem, nie wyczerpuje całej oferty rynkowej. Przemysł materiałów termoizolacyjnych jest bardzo aktywny i pojawiają się rozwiązania wykorzystujące materiały nowej generacji: próżniowe typu VIP, materiały aerożelowe o nowych właściwościach oraz różne ich połączenia.

Literatura

1. WTA Merkblatt 6-4, 2009/D, Innendämmung nach WTA I, Planungsleitfaden.
2. R. Wójcik, "Wpływ temperatury i wilgoci na współczynniki kinetyczne dyfuzji i termodyfuzji betonu komórkowego", praca doktorska, Politechnika Łódzka, Łódź 1990.
3. D. Zirkelbach, A. Binder, H.M. Künzel, "Kapillaraktive Innendämmung - Wirkung und Beurteilun", Internationaler Innendämmkongress, Technische Uniwersität, Dresden 2011.
4. R. Wójcik, A. Panuś, M. Tunkiewicz, "Influence of chemical damp proof cream on the capillary action and microstructure of mortars", 11th Nordic Symposium on Building Physics, Trondheim, Norway 2017.

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!