Thermal bridges
In the old, traditional building technologies thermal bridges occurred rather rarely and did not affect significantly the use of the building interior. Throughout the 70s, during extensive development of prefabricated panel slab buildings there appeared a new aspect of significant losses of heat in particular areas of the building walls. This was due to to technological difficulties in solving problems with horizontal and vertical binding of the slabs as well as carelessness and haste particularly in the stage of prefabricated slab production. Increased losses of heat had already been included and considered during the building designing stage...

Mostki cieplne i parowe

Mostki cieplne występowały w starym, tradycyjnym budownictwie rzadko i na ogół nie pociągały za sobą poważniejszych konsekwencji w zakresie użytkowania pomieszczeń – mieliśmy raczej do czynienia ze zwiększonymi ogólnie stratami ciepła. W okresie intensywnego rozwoju budownictwa z wielkopłytowych elementów prefabrykowanych, szczególnie w latach siedemdziesiątych, pojawił się poważny problem związany ze znacznymi, lokalnymi stratami ciepła w określonych, charakterystycznych miejscach ścian. Zasadniczą przyczyną tego zjawiska były trudne technologicznie do wykonania niektóre fragmenty budynku, jak np. węzły poziome i pionowe połączeń elementów wielkopłytowych, jak również zwykłe niedbalstwo i pośpiech zwłaszcza w produkcji prefabrykatów. Trzeba również zauważyć, że już w fazie projektowej zakładano zwiększone straty ciepła w strefie węzłów poziomych i pionowych (zmniejszona grubość izolacji cieplnej w porównaniu do ścian). Nakładanie się wyżej opisanych i wielu innych błędów, spowodował poważny wpływ mostków cieplnych na ogólne straty ciepła, który doprowadzał do zwiększenia całkowitego przenikania ciepła w ścianach nierzadko dwukrotnie w porównaniu do wielkości określonej w projekcie. Bardzo niebezpieczną konsekwencją dla użytkownika było pojawienie się w związku z tym licznych pleśni na ścianach po stronie wewnętrznej. Zjawiska te zostały już opisane w obszernej literaturze, więc pozostawiam ten problem bez dalszego rozwinięcia.

Intensywny rozwój dociepleń, szczególnie w latach dziewięćdziesiątych, dawał nadzieję na wyeliminowanie wad związanych z nadmiernymi miejscowo stratami ciepła w wykonanych wcześniej budynkach. Równomierna warstwa izolacji cieplnej po zewnętrznej stronie przegrody zakrywała dotychczasowe mostki cieplne, eliminując podstawową niedogodność systemu wielkopłytowego w formie nieciągłości warstwy izolacji cieplnej. Ponieważ po dociepleniu ustępowały z reguły dokuczliwe skutki w postaci pleśni na ścianach po stronie wewnętrznej, uznano że problem mostków cieplnych został całkowicie opanowany i zaniechano dalszych badań kontrolnych.

WkiZB Atlas w Łodzi, jako jedyny producent materiałów dociepleniowych w Polsce, wprowadził cykl badań sprawdzających skuteczność dociepleń przy wykorzystaniu m in. technik podczerwieni.Od 1995 roku wykonano wiele badań termowizyjnych docieplonych budynków, najczęściej w spółdzielniach mieszkaniowych. Na podstawie obserwacji całych budynków stwierdzono, że są nadal takie miejsca, w których występują zwiększone straty ciepła. Dla przykładu omówimy kilka takich przypadków

1. Na ścianach zewnętrznych loggi rzadko bardzo rzadko pojawiały się pleśnie, stąd też inwestorzy najczęściej uznawali ze względów oszczędnościowych, że docieplenie w tym miejscu jest zbędne. Wykonane zdjęcie termowizyjne nie docieplonej loggi (zdj. 1) wskazuje wyraźnie na znaczne straty ciepła przez ściany zewnętrzne – o wielkości strat świadczą temperatury zdj. 1 na powierzchni części docieplonej (- 1° C) i nie docieplonej (ok. + 4° C).

2. Ściana dzieląca loggie jest ścianą zewnętrzną i dlatego zaniechano jej docieplenia; z powodu jednak błędów w mocowaniu tej ściany (mostek cieplny), odprowadza ona bardzo dużo ciepła przez węzeł mocujący (zdj. 2)

zdj.2	zdj.3

3. Docieplenie ościeży okiennych jest zwykle mocno utrudnione z powodu wąskiego pasa ramy okiennej wzdłuż ościeża, stąd też rzadko ten element jest docieplany. Zdjęcie termowizyjne (zdj. 3) wskazuje, iż temperatura w ościeżu (+ 6° C) jest zdecydowanie wyższa od temperatury powierzchni docieplonej ściany (- 4° C) i jest zbliżona do temperatury na powierzchni szyby.

Jak widać z powyższych przykładów, po dociepleniu nadal występują zwiększone straty ciepła w określonych częściach ścian zewnętrznych. Dochodzi nawet do tak paradoksalnej sytuacji, że straty ciepła np. w ościeżach okiennych są po dociepleniu większe niż przed dociepleniem. Badania termowizyjne innych elementów budynków jak ściany piwnic, wiatrołapy, przypory elewacyjne, okna, stropodachy itp., wykazują nadal znaczne, lokalne straty ciepła. W ogólnym bilansie strat ciepła, te drobne na pozór mostki cieplne, mogą przy częstym ich występowaniu doprowadzić do znaczącego pogorszenia bilansu cieplnego oraz w drastycznych przypadkach do wystąpienia pleśni w pomieszczeniach. WkiZB Atlas na bazie zebranych doświadczeń z tych badań, wprowadził dodatkowe wymagania technologiczne dot. dociepleń w newralgicznych punktach.

Zagadnienie ochrony cieplnej budynków obejmuje nie tylko zjawisko przenikania ciepła przez przegrody, ale również co najmniej tak samo ważny problem przenikania pary wodnej. Obliczenia przenikania pary wodnej, ze względu na żmudny algorytm, bardzo rzadko są załączane do dokumentacji projektowej. Wynika to również z faktu nie doceniania przez projektantów wagi tego zjawiska oraz nadal mocno funkcjonującego, na bazie wyłącznie intuicji, mitu o „oddychaniu" ścian. Temat ten był już ostatnich latach opisywany w prasie fachowej, więc go tu nie będziemy omawiać.

Istnieje jednak jeszcze inny aspekt związany z przenikaniem pary wodnej w przegrodach. Przez analogię do występowania mostków cieplnych, może wystąpić w docieplonych przegrodach, zjawisko lokalnej, intensywnej infiltracji pary wodnej. Zjawisko to, nie zdefiniowane jeszcze w literaturze fachowej, nazwijmy mostkiem parowym. W jaki sposób może taki mostek wpływać na funkcjonowanie przegrody, sprawdźmy na podstawie pewnego przypadku.

Pływalnia kryta miała ściany zewnętrzne wykonane z cegły dziurawki o grubości 19 cm i została docieplona od zewnątrz styropianem o grubości 10 cm. Jako wyprawę elewacyjną projektant zaproponował tynk akrylowy lub mineralny – wykonawca wybrał tynk akrylowy. Projekt nie zawierał obliczeń wilgotnościowych przegród. Dla pełniejszej oceny sytuacji w opisywanym przypadku, wykonano obliczenia cieplne i wilgotnościowe (zdj. 4) i uzyskano następujące wyniki:
- współczynnik przenikania ciepła U = 0,33 W/Km2,
- temperatura krytyczna (początku skroplenia) t = + 5,4 °C,
- czas trwania skroplenia w przegrodzie – 144 dni,
- masa skroplonej pary w przegrodzie A = 278 g/m2,
- ilość odparowanej wilgoci B = 892 g/m2 .

zdj. 4	zdj.6

Ilość skroplonej pary wodnej w warstwie styropianu jest nieco wysoka, ale w okresie letnim może odparować trzykrotnie więcej wody, więc sytuacja nie będzie się pogarszała w skali roku. Projektant nie postawił specjalnych wymagań dotyczących układania styropianu na ścianie i wykonawca pozostawił wiele szczelin poziomych i pionowych pomiędzy poszczególnymi arkuszami. Wytworzyła się więc nowa sytuacja, której nie przewidział projektant i wykonawca, a mianowicie powstały dwie strefy o mocno zróżnicowanym przepływie pary wodnej ( zdj. 5). Sytuację w pierwszej strefie opisuje powyższy przypadek.

zdj.5

Druga strefa (z szczeliną powietrzną) natomiast charakteryzuje się zdecydowanie mniejszym (ponad czterokrotnie) oporem dyfuzyjnym na przenikanie pary wodnej. Wykonane obliczenia dla przepływów pary w tym miejscu są następujące (zdj. 6):
- współczynnik przenikania ciepła U = 1,47 W/Km2,
- temperatura krytyczna t = + 14,8 °C,
- czas trwania skroplenia - 257 dni,
- masa skroplonej pary w przegrodzie A = 4299 g/m2,
- możliwość odparowania wilgoci B = 2421 g/m2.

Jak widać z powyższego, sytuacja w miejscu szczeliny pomiędzy arkuszami styropianu drastycznie się pogorszyła – przez ok. 9 miesięcy w roku skropli się ponad 4 litry wody na każdy m2, zaś przez 3 miesiące letnie zdąży odparować tylko ok. 2,5 litra wody. Tak więc przegroda, a ściślej mówiąc warstwa zbrojona i tynk, co roku będzie zwiększać swoje zawilgocenie i praktycznie przez cały rok będzie mokra. Oczywiście w tej sytuacji warstwy zewnętrzne ściany całkowicie nasycone wodą, będą podlegały nieustannym cyklom zamrażania i odmrażania w okresie zimowym. Można przyjąć dla naszej strefy klimatycznej orientacyjnie co najmniej 50 cykli zamrażania w ciągu całej zimy, zaś warunki normowe wymagają w odniesieniu do zapraw, zachowania odporności na 25 cykli. Jakie to wywołuje skutki w praktyce po dwuletnim okresie użytkowania, przedstawiają zdjęcia 7 i 8. Ciągłe zawilgocenie warstwy tynku i niszczące działanie mrozu spowodowało odspojenie sporych połaci tynku. W niektórych miejscach mróz spowodował po 2 latach (a więc działaniu ponad 100 cykli zamrażania), sproszkowanie się zaprawy i wysypanie ze ściany. Zasadniczo cała elewacja pływalni nadaje się do wymiany, po tak krótkim okresie użytkowania.

zdj.7.	zdj.8.

Specyficzny mikroklimat pływalni (temperatura wewnętrzna + 25 °C i wilgotność względna 75 %) spowodował szybkie ujawnienie błędów projektowych i wykonawczych. Obserwacje nasze wskazują jednak, że problem mostków parowych może pojawić się również w użytkowaniu budynków mieszkalnych. Podobny charakter uszkodzeń, ale o małym jeszcze zasięgu, przy zbliżonej konstrukcji ścian zewnętrznych, stwierdzono po 4 latach użytkowania domków bliźniaczych. Czynnikiem pogarszającym sytuację w tym przypadku było zamontowanie szczelnych okien z tworzyw sztucznych, co spowodowało wzrost wilgotności względnej powietrza w mieszkaniu i zwiększony przepływ pary. W innym przypadku zauważono występowanie w zimie zawilgocenia elewacji w charakterystyczny sposób, odzwierciedlający miejsca połączeń arkuszy styropianu.

Z przytoczonych wyżej przypadków wynika, że zjawisko mostków parowych nie należy do rzadkości – jest tylko problem właściwego ustalenia przyczyn stwierdzonych uszkodzeń elewacji. Zaznaczyć trzeba, że zasadniczo mostki parowe występują w docieplonych ścianach o małym oporze dyfuzyjnym, a więc wykonanych z gazobetonu, porotermu, ceramiki otworowej, keramzytu, itp.. W tych przypadkach należy kierować się następującymi wskazówkami dla ograniczenia wpływu mostków parowych:
- arkusze styropianu muszą być ułożone na ścianie w sposób szczelny - polecamy
stosowanie styropianu frezowanego na pióro i wpust (ale nie na zakładkę),
- nie dopuszczać do nadmiernego wzrostu wilgotności w pomieszczeniach,
- na warstwy zewnętrzne stosować tynki i farby o małym oporze dyfuzyjnym,
- po stronie wewnętrznej pokrywać ściany powłokami o dużym oporze dyfuzyjnym (np.
farby emulsyjne, tapety winylowe, płytki glazurowane itp.), bez obawy o konsekwencje
dotyczące tzw. „oddychanie" ścian .

Opisane wyżej przypadki nie wyczerpują całego problemu mostków parowych i dlatego zalecamy uwzględnienie na etapie projektowania oraz wykonywania dociepleń, wystąpienia różnych błędów, sprzyjających pojawiania się mostków i skuteczne ich eliminowanie.

Krystian Dusza - Atlas