Docieplanie ścian od wewnątrz - czy to możliwe?

W czym tkwi problem?

Problem z ocieplaniem ścian budynków od wewnątrz jest dużo bardziej skomplikowany niż ocieplanie od zewnątrz. Aby wyjaśnić, w czym tkwi istota problemu, trzeba najpierw zrozumieć, co się dzieje w przegrodzie (ścianie) podczas eksploatacji budynku. Mamy tu do czynienia z dwoma zjawiskami, nierozerwalnie ze sobą połączonymi - ruchem ciepła i ruchem wilgoci. Oznacza to, że nie można ich rozpatrywać osobno lub wybiórczo.

Ciepło, a dokładniej mówiąc energia cieplna, przedostaje się z otaczającego powierza na powierzchnię elementu, pokonuje jego opór cieplny, osiągając jego powierzchnię i przedostaje się do atmosfery. Temperatura w przekroju muru zmienia się - od zimnej, a nierzadko przemarzniętej strefy zewnętrznej (przy założeniu, że rozpatrujemy okres zimowy), do strefy ciepłej, przyległej do powierzchni wewnętrznej.

Przykład rozkładu temperatur dla ściany z cegły pełnej pokazano na rysunku 1a. Warto zwrócić uwagę, że dla temperatury zewnętrznej -24°C i temperatury wewnętrznej +20°C temperatura powierzchni ściany wynosi nieco ponad +10°C, co oznacza, że przemarznięte jest około 2/3 ściany. Wydawało by się, że rozwiązanie jest proste - wystarczy umieścić materiał termoizolacyjny od strony pomieszczenia, a spowoduje to ograniczenie strat ciepła.

Umieśćmy zatem od strony pomieszczenia 15 cm wełny mineralnej (rys. 2a). Okazuje się, że temperatura powierzchni wewnętrznej wynosi wprawdzie 18,5°, ale cały mur jest przemarznięty (przy wełnie temperatura powierzchni muru wynosi -19°C). Sytuacja jest jednak dużo bardziej skomplikowana niż może to wynikać tylko z powyższej analizy.

W powietrzu zawsze znajduje się para wodna. Jednak jej ilość nie jest nieograniczona, powietrze może przyjąć tylko określoną ilość pary wodnej. Jest ona zależna od temperatury powietrza i spada wraz ze spadkiem temperatury. Ilość pary wodnej określa względna wilgotność powietrza, czyli wyrażony w % iloraz znajdującej się w danej chwili 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. Wzrost względnej wilgotności nie będzie trwać w nieskończoność, w pewnym momencie wyniesie ona 100%. Jest to tzw. punkt rosy, tzn. temperatura, w której wilgotność względna osiąga 100%. Więcej wody w powietrzu po prostu się nie zmieści i przy dalszym spadku temperatury pojawi się kondensacja nadmiaru pary wodnej.

Co się zatem dzieje w ścianie? Z jednej strony mamy rozkład (wykres) temperatury, z drugiej ruch (dyfuzję) pary wodnej. Te zjawiska, chociaż od siebie niezależne, trzeba rozpatrywać łącznie. Rozkład temperatury w przekroju ściany wynika z różnych temperatur po obu jej stronach, a przepływ pary wodnej – z różnicy ciśnienia tej 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. Opór ten zależy od rodzaju materiału, z którego wykonana jest ściana (inny będzie dla cegły, inny dla betonu, styropianu, wełny, tynku itp.) i jej grubości – jest to właśnie tzw. równoważny opór dyfuzyjny (Sd). Powoduje on spadek cząstkowych ciśnień pary wodnej. Mówiąc obrazowo, 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 się ona wykraplać, ponieważ osiągnięty został punkt rosy i dochodzi do zjawiska kondensacji. Można mówić o tzw. płaszczyźnie kondensacji, gdy do skraplania dochodzi np. na styku warstw lub o strefie kondensacji, gdy mamy do czynienia z fragmentem przekroju, gdzie zjawisko to występuje. W przypadku ściany nieocieplonej do kondensacji dochodzi przy zewnętrznej stronie muru (rys. 1b), natomiast w przypadku ściany ocieplonej – od środka w warstwie termoizolacji (rys. 2b), i to już w temperaturze zewnętrznej zbliżonej do zera (rys. 2c, 2d).

I tu dochodzimy do sedna problemu. Problemu, który będzie miał użytkownik tak ocieplonych pomieszczeń już po kilku miesiącach (jeżeli prace będą wykonywane w okresie jesiennym). Zaczną się bowiem pojawiać kolonie grzybów pleśniowych, najpierw w narożach, potem nawet na ścianach (fot. 1), zapach stęchlizny itp. A wszystko dlatego, że na etapie przygotowania dokumentacji technicznej nie wykonano obliczeń cieplno-wilgotnościowych.

Ocieplanie od środka w żadnym wypadku nie sprowadza się do obliczenia wymaganego przepisami budowlanymi współczynnika przenikania ciepła U. Trzeba wykonać obliczenia cieplno-wilgotnościowe przegrody, które pokażą, co się dzieje w tej przegrodzie i pozwolą na ocenę niebezpieczeństwa wystąpienia kondensacji wilgoci. Należy w tym miejscu podkreślić, że kondensacja wilgoci może wystąpić także na wewnętrznej powierzchni ściany, gdy jej temperatura jest niższa od punktu rosy. Ocena zagrożenia kondensacją powierzchniową jest możliwa także poprzez wykonanie odpowiednich obliczeń cieplno-wilgotnościowych.

Jest to swego rodzaju przestroga dla wykonawcy i użytkownika mieszkania. Nie można bowiem wykonywać takiej termoizolacji bez wykonania wcześniej szczegółowych obliczeń. Wykonawca powinien bezwzględnie żądać szczegółowego projektu docieplenia lub zlecić specjaliście wykonanie obliczeń (nie chodzi tu tylko o współczynnik U, ale przede wszystkim o wykluczenie niebezpieczeństwa kondensacji wilgoci w przegrodzie). A jeżeli już taki projekt jest, to niedopuszczalne są żadne modyfikacje wymienionych w nim materiałów.

Jeśli w projekcie podany jest konkretny materiał określonej firmy, to taki właśnie, a nie inny produkt musi zostać wbudowany. Do tego typu prac należy stosować tylko i wyłącznie materiały, dla których przeprowadzono obliczenia. Jakakolwiek zmiana rodzaju przeznaczonego do wbudowania materiału może skutkować zawilgoceniem ścian i koloniami grzybów pleśniowych w pomieszczeniach (przede wszystkim zmiana λ oraz µ/Sd). Aby tego uniknąć, przy zmianie materiału należy ponownie wykonać obliczenia cieplno-wilgotnościowe.

Metody ocieplania ścian od wewnątrz

Możliwości ocieplenia ścian od wewnątrz są dwie. Można zastosować taki układ warstw w ścianie i takie materiały, aby jak najmniej pary wodnej w nią wnikało. To pierwsza, tradycyjna koncepcja docieplenia, z zastosowaniem specjalnej warstwy paroizolacyjnej od strony pomieszczenia (rys. 3). Bazuje ona na założeniu, że para wodna zostanie zatrzymana przez paroizolację, a w głąb przegrody wniknie tak niewiele pary wodnej, że nie dojdzie do kondensacji.

Można też zastosować takie materiały, dla których zawilgocenie nie jest szkodliwe i które umożliwiają późniejsze odparowanie skondensowanej wilgoci. To druga koncepcja docieplenia, z zastosowaniem tzw. płyt klimatycznych, zwanych także płytami mineralnymi (rys. 4). Metoda ta znacznie różni się od poprzedniej, co wynika z samego charakteru tego materiału. Nie wykonuje się tu paroizolacji od strony wewnętrznej, zakłada się kondensację wilgoci w porach tego materiału w okresie niskich zewnętrznych temperatur oraz jej wyparowanie w okresie letnim.

Metoda z zastosowaniem płyt klimatycznych (inaczej mineralnych) jest zdecydowanie nowsza. Jej głównym elementem są gotowe, porowate bloczki (płyty), domurowywane do ocieplanej ściany. Płyty te wyróżniają się dużą porowatością oraz relatywnie wysoką niezależnością izolacyjności termicznej od zawilgocenia (materiały takie jak styropian czy wełna mineralna, a także tradycyjne materiały do wykonywania ścian, np. cegła czy beton, wraz ze wzrostem zawilgocenia tracą właściwości ciepłochronne). Porowatość (ilość i wielkość porów) oprócz zapewnienia odpowiedniej izolacyjności termicznej ma wpływ na drugi podstawowy wymóg stawiany tym bloczkom, czyli możliwość odparowania skroplonej wilgoci z wnętrza materiału. Jest to bardzo ważne, ponieważ w metodzie tej nie stosuje się paroizolacji i para wodna ma możliwość wnikania w przegrodę (dlatego nie każdy porowaty materiał nadaje się do stosowania jako płyty klimatyczne).

Możliwość odparowania wilgoci do wewnątrz jest uzależniona od sposobu użytkowania pomieszczenia oraz warunków cieplno-wilgotnościowych (wilgotność względna powietrza, temperatura). Dlatego o zastosowania bloczków do ocieplenia od wewnątrz decyduje także sposób użytkowania pomieszczeń (sprawna wentylacja). W tym przypadku należy za pomocą programów komputerowych sprawdzić, czy nie dochodzi do kumulacji wilgoci w przegrodzie. To, że kondensacja się pojawi jest oczywiste, nie może jednak dochodzić do wzrostu zawilgocenia na przestrzeni 12 miesięcy (ilość odparowanej w okresie letnim wilgoci musi być większa niż ilość kondensatu powstałego w okresie jesienno–zimowym). Specjalistyczne programy komputerowe pozwalają uwzględnić m.in. wpływ opadów atmosferycznych, sposób użytkowania pomieszczenia oraz wielkość wymiany powietrza w ocieplanym pomieszczeniu.

Za pomocą programów komputerowych powinna być dobierana również grubość płyt do ocieplenia ścian. Przyjęcie założenia, że im grubsze płyty, tym lepiej może być bardzo mylące. Dopiero taka dokładna analiza daje pewność, że w pomieszczeniu nie pojawią się niekorzystne skutki ocieplenia, np. w postaci kolonii grzybów pleśniowych czy zapachu stęchlizny.

Na co zwracać uwagę przy pracach dociepleniowych?

Wykonanie prac dociepleniowych z użyciem płyt klimatycznych nie jest trudne, trzeba jednak przestrzegać kilku podstawowych zaleceń. Po pierwsze, bezwzględnym wymogiem jest izolowanie ścian znajdujących się w stanie powietrzno–suchym, dlatego wcześniej konieczne jest wyeliminowanie wszelkich (istniejących lub potencjalnych) źródeł zawilgocenia przegrody (np. podciągania kapilarnego w strefie cokołowej) i jej osuszenie. Po drugie, należy stosować tylko i wyłącznie systemowe (tzn. ujęte w obliczeniach) materiały. Po trzecie, należy zadbać o poprawne wykonanie szczegółów i detali (ze względu na mogące się pojawić mostki termiczne). A po czwarte, należy użytkować pomieszczenie w odpowiedni (tzn. uwzględniony w obliczeniach) sposób.

Podstawowym składnikiem systemu dociepleń od wewnątrz z zastosowaniem płyt klimatycznych są aktywne kapilarnie i porowate płyty (bloczki) termoizolacyjne. Do ich mocowania przeznaczona jest specjalna zaprawa, nakładana całopowierzchniowo (np. za pomocą kielni i pacy) na powierzchnię płyty. Docieplana powierzchnia powinna być czysta i stabilna, należy usunąć z niej resztki starych tynków i farb, a ewentualne ubytki naprawić (sposób naprawy warto skonsultować z producentem systemu ociepleń). Warstwę wewnętrzną (tynk) stanowi zwykle cienka warstwa zaprawy wygładzającej, zbrojonej siatką (zapobiega to spękaniu lub zarysowaniu wewnętrznej powierzchni warstwy docieplającej). Do materiałów uzupełniających można zaliczyć specjalne taśmy przypodłogowe, a także kliny służące do ociepleń fragmentów ścian i stropów przyległych do ściany zewnętrznej. Pozwalają one uniknąć mostków termicznych (lub przynajmniej je zminimalizować) – ściany wewnętrzne i stropy mają bezpośredni kontakt z zimną częścią ściany zewnętrznej, dlatego konieczne jest wykonanie tych detali np. w sposób pokazany na rys. 5. Dla ścian wewnętrznych, grubości do 25 cm, pasy izolacji termicznej na obu stronach ściany wewnętrznej powinny mieć długość równą co najmniej dwuipółkrotnej grubości ściany.

Skutecznym sposobem uniknięcia mostków termicznych w narożnikach jest zwiększenie grubości izolacji termicznej, np. przez zastosowanie klinów. Jednak analiza także tego przypadku powinna być wykonana za pomocą odpowiednich narzędzi numerycznych (programów komputerowych). Bardzo ważne jest również odpowiednie zabezpieczenie (zaizolowanie) znajdujących się w ścianie rur instalacyjnych przed zamarznięciem w zimie.