Systemy ociepleń ETICS – ocena techniczna i przyczyny uszkodzeń

Charakterystyka systemu ETICS

Istota tej metody sprowadza się do wykonania na odpowiednio przygotowanym podłożu (ścianie) warstw ze współpracujących i kompatybilnych ze sobą materiałów, będących termoizolacją oraz warstwą elewacyjną.

System ten składa się ze składników podstawowych (rys. 1):

• zaprawy klejącej,
• termoizolacji,
• łączników mechanicznych (kołków),
• warstwy zbrojącej,
• warstwy elewacyjnej (tynk, opcjonalnie z farbą)

oraz składników uzupełniających,

• materiałów do wykończenia detali: listew cokołowych, kątowników ochronnych, profili dylatacyjnych itp.,
• materiałów (profili) uszczelniających,
• innych niezbędnych akcesoriów (np. łączników mechanicznych, itp.).

Każdy z materiałów pełni inną funkcję:

• termoizolacja (płyty z polistyrenu ekspandowanego (EPS), polistyrenu ekstrudowanego (XPS), wełny mineralnej, piany fenolowej) zapewniają odpowiednią izolacyjność cieplną,
• zaprawa klejąca oraz łączniki mechaniczne zapewniają odpowiednią stateczność konstrukcyjną układu,
• warstwa zbrojąca (warstwa zaprawy z wtopioną siatką, np. z włókna szklanego) zapewnia odporność na uszkodzenia (np. na skutek uderzeń) oraz stanowi podłoże pod warstwę elewacyjną,
• warstwa elewacyjna (wyprawa tynkarska, płytki elewacyjne) zabezpiecza warstwy systemu przed oddziaływaniem warunków atmosferycznych oraz starzeniem, jak również stanowi warstwę dekoracyjną.

Do zalet systemu ETICS należą:

• łatwość wykonania i stosunkowo niski koszt pozwalający na powszechne stosowanie,
• możliwość znacznego poprawienia termoizolacyjności ścian budynku i związanego z tym zapotrzebowania na energię,
• znaczne ograniczenie/wyeliminowanie mostków termicznych (pod warunkiem poprawnego zaprojektowania i wykonania systemu),
• poprawa mikroklimatu pomieszczeń (pod warunkiem poprawnego zaprojektowania i wykonania systemu),
• uzyskanie trwałej i estetycznej elewacji, także z detalami architektonicznymi takimi jak gzymsy, pilastry itp.,
• możliwość renowacji zniszczonych elewacji,
• ochrona konstrukcji przed szkodliwymi i agresywnymi czynnikami zewnętrznymi i związana z tym jej dłuższa żywotność.

Zasady projektowania ociepleń

Wymogi formalno-prawne nakładają konieczność oznakowania systemu znakiem „CE” lub znakiem budowlanym „B”. Oznacza to, że do obrotu może być wprowadzany system sprawdzonych i kompatybilnych materiałów, przebadanych i sprawdzonych przede wszystkim pod względem spełnienia wymogów podstawowych opisanych w par. 5.1 Ustawy Prawo budowlane [1–2].

Najogólniej chodzi o bezpieczeństwo konstrukcji, bezpieczeństwo pożarowe, bezpieczeństwo użytkowania, ochronę akustyczną, ochronę termiczną i oszczędność energii oraz zagadnienia zdrowotne. Dlatego za błędne należy uznać podejście, że zaprojektowanie ogranicza się tylko do określenia grubości warstwy termoizolacji, tak aby spełnione były wymagania ochrony cieplnej, oraz zaprojektowania sposobu mocowania (klejenie, klejenie oraz kołkowanie, w zależności od rodzaju termoizolacji oraz warstwy użytkowej).

Punktem wyjścia powinna być analiza efektywności inwestycji na podstawie analizy kosztów eksploatacji oraz kosztów związanych z inwestycją. Następnie trzeba przeanalizować specyfikę docieplanego budynku (materiał, z którego wykonano ściany zewnętrzne, kształt budynku, wymagania estetyczne inwestora), jego przeznaczenie i lokalizację oraz środki finansowe, którymi dysponuje inwestor.

Uwzględnić trzeba także wymagania ochrony przeciwpożarowej i akustycznej oraz wymagania fizyki budowli.

Analiza poprawności przyjętego rozwiązania pod względem wymagań fizyki budowli

To ostatnie zagadnienie, notorycznie pomijane, jest bardzo istotne z paru względów. Istotą ocieplenia jest zmniejszenie przepływu ciepła pomiędzy pomieszczeniami wewnętrznymi i powietrzem zewnętrznym. Należy jednak pamiętać, że nigdy nie dotyczy to samego ciepła, lecz ciepła i wilgoci.

Rozkład temperatur w ścianie zależy od temperatury zewnętrznej i wewnętrznej, oporów przejmowania ciepła oraz oporów cieplnych każdej warstwy przegrody. Jednak w powietrzu znajduje się zawsze pewna ilość pary wodnej, która dyfunduje przez przegrodę.

Ilość wilgoci przenikająca przez przegrodę zależy od wilgotności względnej powietrza wewnątrz i na zewnątrz oraz oporów dyfuzyjnych warstw przegrody. W związku z tym należy tak dobrać warstwy systemu, aby można było wyeliminować możliwość kondensacji pary wodnej, umożliwiającej rozwój grzybów pleśniowych oraz możliwość zawilgocenia wnętrza przegrody na skutek powstania płaszczyzny bądź strefy kondensacji.

Rozwój grzybów pleśniowych najwcześniej uwidacznia się w obszarze występowania przynajmniej dwóch liniowych mostków termicznych (np. styk ściana–strop/balkon/taras, narożnik pomieszczenia). Oznacza to, że istotny wpływ na pojawianie się pleśni może mieć przyjęte rozwiązanie konstrukcyjne balkonu/tarasu/dachu. Nie jest to jednak jedyny przyczynek do takiego stanu rzeczy.

W budynkach remontowanych prace termomodernizacyjne nie ograniczają się jedynie do dociepleń, lecz obejmują także wymianę okien. Skutkuje to zastępowaniem starych nieszczelnych okien nowymi, zwykle szczelnymi, co przy braku skutecznej wentylacji (pierwotnie zapewniały ją właśnie nieszczelne okna) i braku wietrzenia pomieszczeń może na tyle zmienić warunki cieplno-wilgotnościowe pomieszczenia, że doprowadza do powierzchniowej kondensacji wilgoci i rozwoju grzybów pleśniowych.

Problem ten występuje niestety także w budynkach nowych jako skutek podstawowych niekiedy błędów projektowych. Obliczenia wykonane zgodnie z PN-EN ISO 6946 [3] oraz PN-EN ISO 13788 [4] dotyczą stanu stacjonarnego i wykonuje się je dla warunków ustalonych.

W niektórych sytuacjach warto wykonać numeryczne obliczenia dla stanu niestacjonarnego (zmienne warunki temperaturowe i wilgotnościowe, uwzględnienie opadów, promieniowania słonecznego itp.).

Zasady stosowania i projektowania termoizolacji

Ze względu na koszt i łatwość wykonania na termoizolację najczęściej stosuje się styropian. Jednak jego stosowanie nie może być bezkrytyczne. Części budynków powyżej 25 m, ze względu na wymogi ochrony przeciwpożarowej, muszą być ocieplane wełną mineralną [5].

Wełnę stosuje się także w razie konieczności wykonania stref ogniochronnych. Strefy narażone na wilgoć (np. strefy cokołowe) powinny być izolowane polistyrenem ekstrudowanym (XPS) (nie zwalnia to jednak z konieczności wykonania poprawnej hydroizolacji). Z kolei płyty z pianki fenolowej, w porównaniu do płyt styropianowych, pozwalają na znaczne zredukowanie grubości warstwy termoizolacyjnej przy identycznej ciepłochronności, co pozwala na znaczne zredukowanie mostków termicznych w obszarze ościeży oraz stref wieńców; mogą być także stosowane do likwidacji liniowych mostków termicznych, np. w obszarze narożników zewnętrznych.

Termoizolację mocuje się do podłoża za pomocą kleju lub kleju i łączników mechanicznych (kołków). O sposobie mocowania, ilości i rodzaju kołków decyduje projektant, uwzględniając obciążenia (wiatr, ciężar materiału termoizolacyjnego i warstwy elewacyjnej) oraz stan podłoża.

Warstwę elewacyjną stanowią zazwyczaj tynki cienkowarstwowe, choć wykonuje się ją także z zastosowaniem płytek elewacyjnych (ceramicznych, klinkierowych) czy nawet okładzin kamiennych.

Docieplenie musi być tak zaprojektowane, aby eliminowało mostki termiczne. Są to obszary o niższym oporze cieplnym i można je ogólnie podzielić na dwie kategorie:

• mostki materiałowe – np. połączenia ceglanych ścian z żelbetowymi wieńcami, połączenia żelbetowych słupów szkieletowej konstrukcji z wypełnieniem ściany (występują materiały o różnych właściwościach ciepłochronnych),
• mostki geometryczne – różna powierzchnia wewnętrzna i zewnętrzna (np. narożniki).

Z powyższego powodu dokumentacja powinna być odpowiednio uszczegółowiona i podawać poprawny sposób wykonstruowania detali, np. ocieplenia strefy przybalkonowej, przyokiennej (rys. 2), cokołowej, ocieplenia narożników (układ płyt), parapetów, rolet, układ płyt i siatki w narożnikach otworów, przy okapach dachów (rys. 3) itp.

Dokumentacja powinna także podawać sposób przygotowania/naprawy podłoża, wymogi dotyczące aplikacji każdej z warstw systemu (temperatura aplikacji, warunki wilgotnościowe dla podłoża i powietrza, czasy przerw technologicznych), jak również sposób kontroli wykonanych prac.

Wykonawstwo

Prac dociepleniowych nie może wykonywać firma zatrudniająca przypadkowych pracowników. Wymagany jest fachowy nadzór ze strony kierownika budowy oraz inspektora nadzoru, w przeciwnym razie efekty prac dociepleniowych mogą wyglądać jak na fot. głównym, a trwałość całego systemu ulegnie znacznemu pogorszeniu.

W tym miejscu zaczyna się problem. Celowo użyłem sformułowań „dokumentacja powinna...” oraz „nie może wykonywać firma...”. Obowiązująca obecnie Ustawa Prawo budowlane [1] nie wymaga uzyskania pozwolenia na wykonywanie prac, gdy ocieplany jest budynek o wysokości powyżej 12 m i nie wyższy niż 25 m. Wymagane jest jedynie zgłoszenie.

Natomiast dla budynków o wysokości do 12 m nie jest wymagane nawet zgłoszenie (powyższe nie dotyczy np. sytuacji, gdy docieplany budynek znajduje się w pieczy konserwatora zabytków). Na wykonanie takiego ocieplenia nie jest zatem wymagany nawet projekt. Nie zwalnia to jednak wykonawcy od wykonania prac w systemie dopuszczonym adekwatną oceną techniczną, z uwzględnieniem wymagań i zaleceń przywołanego dokumentu odniesienia. Wykonane ocieplenie musi spełniać wymagania podstawowe Ustawy Prawo budowlane [1], a to, czy opracowano projekt, czy też nie, nie ma żadnego znaczenia. Brak projektu ceduje jednak na wykonawcę całkowitą odpowiedzialność za spełnienie wymienionych w ustawie wymagań i poprawność wykonanych prac.

Przyczyny wad i usterek

Już opisana powyżej sytuacja może być przyczyną (lub praprzyczyną) wielu wad i usterek wykonanego ocieplenia. Jednak zdecydowana większość wad i uszkodzeń systemu ETICS to ewidentne błędy wykonawcze wynikające z nieświadomości, lekceważenia aktualnej wiedzy technicznej czy chęci zaoszczędzenia kilku złotych, ewentualnie ze zbyt małego uszczegółowienia dokumentacji technicznej. Detale nie są potrzebne do projektu będącego podstawą pozwolenia na budowę, jednak w wielu przypadkach scedowanie na wykonawcę konieczności rozwiązania szczegółów skutkuje późniejszymi problemami, i to bardzo poważnymi. Termoizolacji ścian nie wolno rozpatrywać w oderwaniu od całości obiektu – wpływ na rozwiązanie technologiczno-materiałowe będą miały przede wszystkim balkony, tarasy, loggie itp.

Do najczęstszych błędów popełnianych na etapie projektowania można zaliczyć:

• błędy przy ocenie stanu technicznego istniejącego budynku lub poddanych ociepleniu przegród,
• błędne zastosowanie systemu (zbyt mała grubość materiału termoizolacyjnego, niewyeliminowanie kondensacji międzywarstwowej skutkujące utratą ciepłochronności, dopuszczenie do powstania mostków termicznych, brak systemowości rozwiązań),
• bezkrytyczne projektowanie systemu przy niespełnieniu warunków brzegowych wynikających z oceny lub aprobaty technicznej, np. stosowanie zbyt ciemnych kolorów i/lub na zbyt dużej powierzchni – istotny tu będzie tzw. współczynnik odbicia światła rozproszonego (zwany także HBW),
• niewłaściwe zastosowanie materiału (parametry nieadekwatne do potrzeb),
• nieuwzględnienie możliwości dotrzymania reżimów technologicznych,
• niedostosowanie warstw wierzchnich do warunków lub potrzeb eksploatacyjnych.

Na etapie wykonawstwa do najczęstszych błędów należą:

• niedostateczne rozpoznanie lub przygotowanie podłoża (podłoże niestabilne, osypujące się, zbyt słabe, zanieczyszczone),
• niewłaściwe dozowanie składników, niedostateczne wymieszanie,
• błędnie mocowanie płyt termoizolacyjnych (podklejki, brak pasma obwodowego),
• błędy aplikacji, np. temperatura aplikacji (powietrza i podłoża) poza granicami określonymi przez systemodawcę, niewłaściwa wilgotność podłoża i brak jego wysezonowania,
• niedotrzymanie reżimów wykonawstwa i czasów przerw technologicznych (niekiedy totalna indolencja i samowola),
• „potanienie materiałów” – rezygnacja z warstw systemu, pocienienie warstw, zastosowanie tańszych rozwiązań spoza systemu.

Do błędów materiałowych zaliczyć można:

• wbudowane przeterminowanego materiału (ze zbryleniami, niejednorodnego, przemrożonego),
• błędy jakościowe popełnione na etapie produkcji skutkujące zmianami właściwości aplikacyjnych oraz utratą deklarowanych parametrów.

Błędem eksploatacyjnym jest natomiast brak konserwacji wykonanego docieplenia (mycie, czyszczenie) oraz niewykonywanie na bieżąco drobnych napraw, wynikających z miejscowych uszkodzeń systemu.

Waga błędów jest różna: od takich, których usunięcie wymaga stosunkowo niewielkiego nakładu sił i kosztów po błędy praktycznie dyskwalifikujące wykonane roboty ociepleniowe, które można naprawić jedynie poprzez demontaż wadliwie wykonanego ocieplenia i wykonanie poprawnie od nowa całego systemu.

Przyczyny uszkodzeń

Ustalenie przyczyn uszkodzeń jest znacznie trudniejsze. Każda z warstw systemu pełni inną funkcję. Ściana stanowi element nośny, termoizolację i warstwę elewacyjną mocuje klej (nie łączniki mechaniczne; te pełnią jedynie funkcję wspomagającą dla kleju przy ssaniu wiatru). Termoizolacja, jak sama nazwa wskazuje, jest odpowiedzialna za zapewnienie wymaganej ciepłochronności.

Warstwa zbrojąca (łącznie z termoizolacją) decyduje o odporności mechanicznej, trwałości układu, jest odpowiedzialna za ochronę płyt termoizolacyjnych i jednocześnie musi być trwałym podłożem pod wyprawę elewacyjną.

Wykonanie wyprawy elewacyjnej decyduje nie tylko o estetyce docieplonego budynku. Tynk (lub farba) w dużej mierze stanowią o odporności układu na oddziaływania atmosferyczne (deszcz, promieniowanie UV) oraz porażenie biologiczne [6–8].

Szczegółowe zalecenia wykonawcze podają między innymi wytyczne i zalecenia. Jest to swego rodzaju abecadło wykonywania ociepleń, zarówno dla architektów, jak i kierowników budów czy inspektorów nadzoru.

Żadnej z wyżej wymienionych warstw systemu ociepleń nie można rozpatrywać w oderwaniu od pozostałych.

Uszkodzenie tynku strukturalnego pokazane na fot. 1 nie musi być spowodowane tylko przez brak siatki diagonalnej w warstwie zbrojącej. Przyczyna może tkwić w samym podłożu (ścianie). Tak samo jak przyczyną powstania rysy pokazanej na fot. 2 może być zastosowanie zbyt ciemnego koloru.

Literatura

1. Ustawa z dnia 17 września 2021 r. o zmianie ustawy – Prawo budowlane oraz ustawy o planowaniu i zagospodarowaniu przestrzennym (DzU 2021 poz. 1986).
2. Obwieszczenie Marszałka Sejmu Rzeczypospolitej Polskiej z dnia 17 stycznia 2019 r. w sprawie ogłoszenia jednolitego tekstu ustawy o wyrobach budowlanych (DzU 2019, poz. 266).
3. PN-EN ISO 6946:2017-10, „Komponenty budowlane i elementy budynku. Opór cieplny i współczynnik przenikania ciepła. Metody obliczania”.
4. PN-EN ISO 13788:2013-05, „Cieplno-wilgotnościowe właściwości komponentów budowlanych i elementów budynku. Temperatura powierzchni wewnętrznej konieczna do uniknięcia krytycznej wilgotności powierzchni i kondensacji międzywarstwowej. Metody obliczania”.
5. Rozporządzenie Ministra Rozwoju i Technologii z dnia 31 stycznia 2022 r. zmieniające rozporządzenie w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (DzU 2022 poz. 248).
6. Instrukcja nr 447/2009, „Złożone systemy izolacji cieplnej ścian zewnętrznych budynków. Zasady projektowania i wykonywania”, ITB, 2009.
7. „Warunki techniczne wykonania i odbioru robót budowlanych, Część C: Zabezpieczenia i izolacje, Zeszyt 8. Złożone systemy ocieplania ścian zewnętrznych budynków (ETICS) z zastosowaniem styropianu lub wełny mineralnej i wypraw tynkarskich”, ITB, 2020.
8. „Warunki techniczne wykonawstwa, oceny i odbioru robót elewacyjnych z zastosowaniem ETICS”, Stowarzyszenie na Rzecz Systemów Ociepleń, 2019.
9. Opracowania własne autora.