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.
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 .
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.
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. 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.
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.
mgr inż. Krystian Dusza
Grupa ATLAS
Mostki cieplne i parowe Cz.I. 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. W starym, tradycyjnym budownictwie mostki cieplne występowały rzadko i na ogół nie pociągały za sobą poważniejszych konsekwencji w zakresie użytkowania pomieszczeń – mieliśmy raczej do czynienia ze zwiększonymi ogólnie stratami ciepła.
(2009-10-22)