Nowoczesne elewacje wentylowane

Charakterystycznym elementem omawianego systemu jest szczelina wentylacyjna (rys. 1-2 i rys. 3), w której powietrze przepływa pomiędzy izolacją termiczną a okładziną elewacyjną. Poprzez ruch powietrza odprowadzony jest poza przegrodę nagromadzony w ścianie kondensat i wilgoć [1].

• Zadaniem rusztu jest stworzenie szkieletu konstrukcyjnego, w celu zamocowania na nim okładziny w pewnej odległości od ściany konstrukcyjnej. Odległość ta musi uwzględniać grubość izolacji termicznej i szczeliny wentylacyjnej. Może być ona zmienna, np. w zależności od uskoków elementów konstrukcji ściany, grubości materiału termoizolacyjnego i architektonicznych uwarunkowań.
• Konstrukcja rusztu może być wykonana z aluminium, drewna lub stali.
• Termoizolacja odpowiada za spełnienie wymogów przegrody w zakresie izolacyjności termicznej i akustycznej podanych w Warunkach Technicznych [2]. Izolacja ta powinna mieć ponadto wysoką paroprzepuszczalność, a także być zabezpieczona od strony zewnętrznej welonem lub membraną chroniącą przed wiatrem i zawilgoceniem.

Okładzina elewacyjna może być wykonana z różnych materiałów, mieć różną kolorystykę i format.

W systemie elewacji wentylowanej okładzinę wykonuje się z płyt włóknocementowych, laminatów HPL (high pressure laminates), kompozytów magnezowych, blach i kompozytów, kamienia naturalnego i konglomeratów, betonu architektonicznego, ceramiki, elementów drewnianych i drewnopochodnych.

Obecnie jednym z bardziej popularnych rozwiązań wśród architektów i inwestorów staje się wykorzystanie na okładzinę elewacyjną płyt włóknocementowych. Wyraźny wzrost zainteresowania systemem elewacji wentylowanych związany jest zarówno z jego uniwersalnością, jak i wieloma innymi zaletami opisanymi w dalszej części artykułu. Nie bez znaczenia są także zaobserwowane mankamenty dotychczas bardzo popularnych elewacji wykonanych w systemie ETICS [3].

Rodzaje okładzin elewacyjnych

Okładzina elewacyjna to istotny element elewacji wentylowanej, ponieważ kształtuje bryłę budynku i wpływa na jego standard. Co ważne, okładzina elewacyjna jest elementem poddawanym bezpośrednio działaniu czynników atmosferycznych. Musi więc być ona odporna na promieniowanie UV, opady deszczu i śniegu, gradient temperatur i dynamiczne oddziaływanie wiatru. Z tego względu okładzina elewacyjna musi spełniać wymagania stawiane w normach [4-6].

Jak wspomniano wyżej, w systemach wentylowanych wyróżnić można okładziny wykonane z płyt z: włóknocementu, laminatów HPL, kamienia, blachy i kompozytów blaszanych, drewnopochodnych lub drewnianych, ceramiki, laminatów i tworzyw sztucznych. Najpopularniejsze wśród okładzin elewacyjnych, przede wszystkim pod względem ilości realizacji, są płyty z włóknocementu [7-8].

Płyty włóknocementowe to wyrób budowlany stosowany w budownictwie od początku ubiegłego wieku. Ludwik Hatschek opracował i opatentował technologię produkcji tego kompozytowego materiału. Produkt nosił nazwę "eternit" i cechował się wytrzymałością, trwałością, niewielkim ciężarem, odpornością na wilgoć i niepalnością, a jednym z podstawowych składników tych płyt był azbest.

Obecne płyty włóknocementowe składają się w około 60% z cementu, natomiast azbest zastąpiono celulozą pochodzenia organicznego. Pomimo zamiany, właściwości płyt włóknocementowych pozostały zachowane, stały się bardziej ekologiczne, a postęp w rozwoju procesu produkcji umożliwił wprowadzenie różnych odmian tych płyt.

Okładziny z płyt z włóknocementu dostępne są w podstawowej szarej barwie, ale mogą być również barwione w masie według palety kolorów oferowanych przez producentów. Płyty mogą być malowane, licowane masami nadającymi strukturę lub posiadać strukturę, na przykład deski, uformowaną już na etapie produkcji. Standardowa grubość płyt to 8 mm, występują również płyty grubości 10 i 12 mm. Ciężar podstawowej płyty wynosi około 15 kg/m², a wytrzymałość na zginanie około 24 MPa. Wymiary typowych płyt wynoszą 1250×3100 mm. Płyty włóknocementowe są niepalne i mają klasę A2 według normy [4]. Bardzo dobre parametry tych płyt dają szerokie możliwości zastosowań nie tylko na okładzinę elewacyjną.

Nowoczesnym materiałem kompozytowym, który także cieszy się dużą popularnością, jest HPL, czyli duroplastyczny laminat wysokociśnieniowy [9]. Materiał produkowany jest w warunkach wysokiego ciśnienia i temperatury w specjalnych prasach. Składa się z włókien celulozy oraz z żywic syntetycznych. Utwardzone żywice tworzą bardzo odporną warstwę wierzchnią, zabezpieczającą przed wpływem czynników zewnętrznych. Płyty elewacyjne dostępne są w grubościach od 6 do 15 mm. Ciężar podstawowej płyty grubości 8 mm wynosi około 11 kg/m². Wytrzymałość na zginanie płyty z laminatu HPL wynosi około 80-90 MPa, a typowe wymiary produkcyjne płyt to 1850×4100 mm. Płyty mają słabszą odporność ogniową i zostały sklasyfikowane jako niezapalne, posiadające klasę B s2 według normy [4]. Wysokie parametry wytrzymałościowe oraz dostępne wymiary, niespotykane w innych rodzajach płyt okładzinowych, są dużym atutem tego materiału i z tego powodu bardzo często znajdują również zastosowanie jako przegrody balkonowe czy wypełnienie balustrad. Dostępne są w bogatej kolorystyce oraz dają możliwość wykonania nadruków, a także zastosowania okleiny.

Równie często stosowaną okładziną elewacyjną są kompozyty składające się z dwóch warstw lakierowanych płyt aluminiowych, wypełnione rdzeniem polietylenowym. Płyty występują w standardowej grubości 4 mm, a możliwy zakres produkowanych grubości wynosi od 3 do 6 mm. Ciężar standardowej płyty wynosi 5,5 kg/m². Kompozyty oferowane są przeważnie w wymiarach 1250×6800 mm. Płaskość powłoki płyty zapewnia całkowicie gładką powierzchnię; zaletą płyt są także duże możliwości ich modelowania poprzez wyginanie, wygniatanie i frezowanie. Płyty są dostępne w pełnej palecie barw wzorników RAL i NCS. Klasa ogniowa jest na poziomie A2 według normy [4].

Okładziny elewacyjne wykonane z kamienia lub konglomeratów należą do najbardziej prestiżowych rozwiązań elewacyjnych. Kamień stosowany na elewację to między innymi piaskowiec, granit, trawertyn i marmur. Oprócz kamieni naturalnych stosowane są również różnego rodzaju konglomeraty imitujące naturalny kamień.

Kamienne płyty elewacyjne cechują się naturalnym pięknem, niepowtarzalnością oraz są bardzo trwałe, niepalne i estetyczne [10]. Ze względu na swój znaczny ciężar wynoszący od 70 do 120 kg/m² wymagają specjalnego systemu montażowego.

Okładziną elewacyjną, która może być montowana w wielu odmianach i formach, jest okładzina z płyt ceramicznych. Producenci oferują szeroką gamę kształtów, form i, co ważne, rodzajów powierzchni. Pozwala to wykonać interesujące rozwiązania elewacyjne. Płyty ceramiczne mogą być wykonane z powierzchnią gładką, piaskowaną, ryflowaną, a także w wersji perforowanej o wyższych parametrach akustycznych całej przegrody. W uzupełnieniu systemu z okładziną ceramiczną oferowane są specjalistyczne elementy do wykończenia detali elewacji. Okładzina ma klasyfikację ogniową materiału A1 według normy [4].

Przedstawione powyżej rodzaje okładzin elewacyjnych to tylko część możliwych rozwiązań materiałowych, które można wykorzystywać w szerokim zakresie architektonicznym. Należy jednak pamiętać, że każdy materiał stosowany na okładzinę elewacyjną musi posiadać odpowiednie dokumenty techniczne, w tym deklarację właściwości użytkowych, wymagane oznakowanie, np. CE, powinien być opisany i scharakteryzowany w niezbędnym do jego przeznaczenia zakresie, szczególnie w zakresie dopuszczalnych stężeń i natężeń czynników szkodliwych dla zdrowia [2, 6]. Zasady przechowywania, transportu i obróbki materiału na okładzinę elewacyjną są również istotne w aspekcie późniejszej eksploatacji całego systemu elewacyjnego. Wymagania dla elewacji wentylowanych przedstawiono w pracach [11-13].

Rodzaje podkonstrukcji i połączeń elementów elewacji

Elewacje wentylowane swoją popularność zawdzięczają możliwości stosowania na okładziny różnych rozwiązań materiałowych, dopasowując się do wymagań, jakie stawiane są współczesnym elewacjom. Daje to możliwość zastosowania elewacji wentylowanej w różnych warunkach, niezależnie od środowiska, wymagań pożarowych, przy jednoczesnych możliwościach osiągnięcia wysokich parametrów wytrzymałościowych. Elementem konstrukcyjnym elewacji wentylowanej jest podkonstrukcja (ruszt). Wykonana ona może być z różnych materiałów, w tym z aluminium, drewna i stali ocynkowanej lub nierdzewnej (rys. 4).

Spośród wymienionych typów i rozwiązań konstrukcyjnych elewacji wentylowanych najpopularniejszym rozwiązaniem jest podkonstrukcja wykonana z profili aluminiowych. Duży asortyment profili aluminiowych, prosty montaż i możliwości połączeń okładziny elewacyjnej w sposób widoczny lub niewidoczny oraz montaż okładzin z różnych materiałów sprawia, że takie rozwiązanie cieszy się największą popularnością.

Ruszt składa się z profili aluminiowych pionowych oraz uchwytów mocujących je, tzw. konsol. Element pionowy rusztu wykonany jest z teownika lub kątownika. Zazwyczaj wymiary profili dobiera się spośród znajdujących się w katalogu wyrobów hutniczych, jednak wielu producentów decyduje się na wprowadzenie własnych, indywidualnych profili przeznaczonych tylko dla podkonstrukcji elewacji wentylowanych [14].

Szerokość profilu wynika z zapewnienia odpowiedniego oparcia dla dwóch sąsiadujących płyt elewacyjnych i stworzenia szczeliny dylatacyjnej pomiędzy płytami szerokości około 8-12 mm [15].

• Profile kątowe stosowane są jako podparcie pośrednie dla płyty oraz w narożach elewacji.  
• Profile pionowe mocowane są do ściany konstrukcyjnej poprzez konsole, które wykonane są z kątownika nierównoramiennego.

Wysięg konsoli uzależniony jest od dystansu, jaki powinien być pomiędzy ścianą konstrukcyjną a okładziną w celu umieszczenia izolacji termicznej i szczeliny wentylacyjnej wynoszącej od 20 do 50 mm [1]. Typowy wysięg konsol wynosi od 200 mm do 300 mm. Konsole mogą posiadać specjalne uchwyty - klipsy ułatwiające montaż profili aluminiowych oraz przy większym wysięgu specjalny usztywniający wspornik [14].

Z uwagi na rozszerzalność cieplną materiału, jakim jest aluminium, ogranicza się długość profili pionowych do około 3 m. Profile pionowe łączy się z konsolami za pomocą wkrętów lub nitów z uwzględnieniem zasady jednego punktu stałego zamocowania. Pozostałe łączenia muszą być przesuwne, dając możliwość skompensowania przemieszczeń wynikających ze zmian temperatury.

Przy projektowaniu podkonstrukcji i montażu należy zwrócić uwagę, aby nie wprowadzać dodatkowych usztywnień struktury rusztu [15]. Wielu producentów okładzin zaleca stosowanie przekładki z tworzywa EPDM umożliwiającej swobodny przesuw wzajemny profili i płyty elewacyjnej. Przekładka dodatkowo przykrywa jasny kolor konstrukcji aluminiowej widocznej w spoinie.

W celu zminimalizowania mostka termicznego, jakim niewątpliwie jest konsola przebijająca termoizolację, pomiędzy murem a konsolą stosuje się podkładki wykonane ze spienionego PCW. Na rys. 5, rys. 6 i rys. 7 przedstawiono przykładowe rozwiązania detali elewacji wentylowanych wykonanych na ruszcie z aluminium.

Do łączenia elementów aluminiowych najlepiej stosować łączniki z tego samego materiału, z którego jest wykonany łączony element konstrukcji, bo przy nieodpowiednim doborze łączników może nastąpić zjawisko korozji elektrochemicznej - galwanicznej. Zjawisko to jest istotne w środowiskach agresywnych lub na przykład w warunkach nadmorskich [15].

Zgodnie z § 225 Warunków Technicznych [2] nałożone zostały wymagania dla mocowań okładzin elewacyjnych w przypadku pożaru. Mocowanie to powinno zapewnić nieodpadanie okładziny w czasie nie krótszym niż wynika to z wymaganej klasy odporności ogniowej ściany zewnętrznej, dla odpowiedniej klasy pożarowej budynku.

Podkonstrukcja aluminiowa spełnia zazwyczaj niezbędne wymagania w zakresie odporności pożarowej, co zostało potwierdzone w badaniach wykonanych na zlecenie producentów systemów, między innymi w [14, 16].

Drugim często spotykanym rozwiązaniem podkonstrukcji elewacji wentylowanej jest ruszt z drewna. W zależności od wymaganego dystansu od ściany konstrukcyjnej ruszt może być pojedynczy lub krzyżowy. Wykonanie rusztu z drewna jest najprostszym ze spotykanych w praktyce budowlanej rozwiązań. Najczęściej wykorzystywane jest to rozwiązanie dla obiektów niskich oraz w budownictwie o konstrukcji szkieletowej drewnianej.

Na rys. 8, rys. 9 i rys. 10 przedstawiono przykładowe rozwiązania detali elewacji wentylowanych wykonanych na ruszcie drewnianym.

Podkonstrukcję drewnianą stosuje się także w celu wykonania szczeliny wentylacyjnej w remontowanych elewacjach, w których nie ma izolacji termicznej [17]. W celu wykonania dystansu od ściany o odległości powyżej 60 mm stosuje się

• ruszt krzyżowy,
• rygle - elementy poziome,
• łaty - elementy pionowe.

Uzyskanie większych odległości od ściany wymaga zastosowania większych przekrojów łat i wprowadzenia stalowych elementów mocujących je do ściany.

Drewno jest materiałem naturalnym wrażliwym na korozję biologiczną i wymaga z tego powodu dużej staranności przy montażu, aby zapewnić odpowiednią jego trwałość. Szczególnie istotna w tym przypadku jest bieżąca kontrola wbudowywanego materiału. Stosowane drewno powinno być impregnowane grzybo- i pleśniobójczo metodami ciśnieniowymi w zakładach drzewnych. Nie zaleca się wykonywania impregnacji bezpośrednio na placu budowy.

Do podstawowych czynności przy montażu podkonstrukcji drewnianej należy selekcja i odrzucenie elementów porażonych biologicznie, posiadających widoczne wady, a także dokładna impregnacja każdego fragmentu docinanego na budowie elementu drewnianego. Wprowadza to niestety pewne utrudnienia.

Podkonstrukcję drewnianą stosuje się przede wszystkim do okładzin elewacyjnych z płyt z włóknocementu, płyt drewnianych lub drewnopochodnych, sporadycznie do płyt HPL. Pomiędzy łatami a płytą należy stosować przekładkę wykonaną z taśmy EPDM. Ma ona na celu ułatwić wzajemne przemieszczanie podkonstrukcji i okładziny elewacyjnej, wywołane zmianami temperatury i wilgotności.

Do połączeń okładziny elewacyjnej z rusztem drewnianym stosuje się przede wszystkim wkręty, rzadziej klejenie. Elewacje wentylowane z wykorzystaniem rusztu drewnianego to rozwiązanie ekonomiczne. Prosty montaż, dostępność i łatwość obróbki elementów to największe zalety tego rozwiązania. Znajduje ono zastosowanie przy niedużych i prostych obiektach budowlanych. Ograniczeniem są zabezpieczenia przeciwpożarowe, które podnoszą koszt wykonania podkonstrukcji z drewna.

Kolejnym rozwiązaniem podkonstrukcji dla elewacji wentylowanej są elementy stalowe malowane, ocynkowane lub ze stali nierdzewnej. Wykorzystywane do tego celu są kształtowniki zimnogięte, takie jak kątowniki, ceowniki czy zetowniki.

Profile zimnogięte cechują się niską wagą i możliwością zastosowania profili indywidualnych, zoptymalizowanych do potrzeb architektonicznych.

Przy montażu rusztu należy zadbać o zabezpieczenie antykorozyjne rozwierceń i cięć elementów. Elementy rusztu ze stali nierdzewnych nie są często wykonywane ze względu na wysoki koszt materiału. Znajdują one zastosowanie głównie przy podkonstrukcjach dla ciężkich okładzin z płyt kamiennych.

Zalety i wady

Zalety i wady elewacji wentylowanych w porównaniu do elewacji wykonanych w systemie ETICS przedstawiono na rys. 11.

Warto zwrócić uwagę, że elewacje wentylowane są szyte na miarę. Wymaga to wprawdzie indywidualnego zaprojektowania takiej elewacji łącznie z podkonstrukcją, ale uzyskuje się za to ciekawsze możliwości architektoniczne. Okładziny elewacyjne wykonywane są precyzyjnie w zakładzie prefabrykacji łącznie z ich zabezpieczeniem.

Wśród przedstawionych zalet elewacji wentylowanej należy podkreślić także możliwość odprowadzenia kondensatu poza przegrodę i zastosowania okładzin elewacyjnych z różnych materiałów. Istotna jest także możliwość zastosowania tego rozwiązania w budynkach wysokich i wysokościowych, a szybki i prosty montaż daje możliwości wykonania elewacji także w obniżonych temperaturach. Elewacja wentylowana spełnia wymagania odnośnie bezpieczeństwa przeciwpożarowego.

Okładziny elewacyjne mogą być malowane w dowolnych kolorach NCS i RAL. Należy także zwrócić uwagę na takie cechy, jak duża odporność na uderzenia, zmiany hydrotermiczne, parcie i ssanie wiatru, a także trwałość i odporność na promienie UV. Nie bez znaczenia, szczególnie dla inwestora i architekta, jest bardzo estetyczny wygląd i podniesienie standardu obiektu budowlanego.

Słabe strony systemu elewacji wentylowanej mogą wynikać mimo wszystko często ze stosunkowo małego ich rozpowszechnienia, nie zaś z wad, jakie miałby posiadać ten system. Brak polskiej normy, brak opracowanych aprobat technicznych dla wielu systemów wpływa niewątpliwie na mniejszą popularność elewacji wentylowanych. Mała liczba wykwalifikowanych ekip monterskich, zakłady produkcyjne dla większości okładzin elewacyjnych zlokalizowane poza granicami kraju wpływają na utrzymującą się wysoką cenę systemów elewacji wentylowanych.

W zakresie termoizolacji w systemie wentylowanym słabym punktem są miejsca przebicia izolacji konsolą mocującą, które tworzą mostek termiczny [13] i obniżają izolacyjność całej przegrody. Pomimo tych niedociągnięć zauważalny jest wyraźny wzrost projektowanych i realizowanych obiektów z wykorzystaniem elewacji wentylowanych.

Literatura

1. Wytyczne EOTA ETAG 034, "Zestawy do wykonywania okładzin ścian zewnętrznych".
2. Rozporządzenie Ministra Infrastruktury w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie z dnia 12 kwietnia 2002 r. (DzU Nr 75, poz. 690).
3. Wytyczne EOTA ETAG 004, "Złożone systemy izolacji cieplnej z wyprawami tynkarskimi".
4. PN-EN 13501-1+A1:2010, "Klasyfikacja ogniowa wyrobów budowlanych i elementów budynków. Część 1. Klasyfikacja na podstawie wyników badań reakcji na ogień".
5. PN-EN 494+A1:2015-11, "Profilowane płyty włóknistocementowe i elementy wyposażenia. Właściwości wyrobu i metody badań".
6. Zarządzenie Ministra Zdrowia i Opieki Społecznej z dnia 12 marca 1996 r. w sprawie dopuszczalnych stężeń i natężeń czynników szkodliwych dla zdrowia, wydzielanych przez materiały budowlane, urządzenia i elementy wyposażenia w pomieszczeniach przeznaczonych na pobyt ludzi (M.P. 1996 nr 19, poz. 231).
7. Strona internetowa: https://www.equitone.com/pl-PL/
8. Strona internetowa: https://www.swisspearl.com/pl
9. PN-EN 438-2:2016-04, "Wysokociśnieniowe laminaty dekoracyjne (HPL). Płyty z żywic termoutwardzalnych (zwyczajowo nazywane laminatami)".
10. PN-EN 12057:2015-04, "Wyroby z kamienia naturalnego. Płyty modułowe. Wymagania".
11. O. Kopyłow, "Ocena techniczna elewacji wentylowanych", "Materiały Budowlane" 9/2016.
12. K. Schabowicz, M. Szymków, "Elewacje wentylowane z płyt włóknistocementowych w ujęciu prawnym", "IZOLACJE" 9/2015.
13. A. Ujma, "Ocena izolacyjności cieplnej przegrody z elewacją wentylowaną", "Budownictwo o zoptymalizowanym potencjale energetycznym" 2/2016.
14. Aprobata techniczna AT-15-9325/2014, "Zestaw wyrobów do wykonywania aluminiowej podkonstrukcji BSP. System do mocowania wentylowanych okładzin elewacyjnych", ITB 2014.
15. K. Schabowicz, M. Szymków, "Elewacje wentylowane z płyt włóknistocementowych na podkonstrukcji aluminiowej", "Materiały Budowlane" 9/2016.
16. Opinia techniczna dotycząca oceny aluminiowych podkonstrukcji BSP. System przeznaczonych do mocowania wentylowanych okładzin elewacyjnych w świetle wymagań § 225 Rozporządzenia Ministra Infrastruktury w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie z dnia 12 kwietnia 2002 r. (DzU Nr 75, poz. 690).
17. O. Kopyłow, "Zastosowanie elewacji wentylowanych na ścianach z płyt warstwowych", "Materiały Budowlane" 9/2015.18.