Termomodernizacja budynku - projekt i wykonanie nowego ocieplenia

Termomodernizacja obejmuje dostosowanie budynku do nowych wymagań ochrony cieplnej i oszczędności energii, a także wykonanie prac mających na celu wyeliminowanie lub znaczne ograniczenie strat ciepła w istniejącym obiekcie. Wśród tego typu zabiegów jest wykonanie nowego ocieplenia budynku.

Spis treści

1. Działania poprawiające energooszczędność budynku
2. Docieplenie elewacji budynków jako podstawowy element termomodernizacji
3. Metody ocieplenia ścian
4. Etapy wykonywania ocieplenia na ociepleniu
5. Docieplenie ścian zewnętrznych budynków zabytkowych
6. Podsumowanie i wnioski

Działania poprawiające energooszczędność budynku

Działania energooszczędne stosowane w nowo budowanych obiektach o niskim zużyciu energii można podzielić na trzy podstawowe grupy.

1. Technologie związane z redukcją strat ciepła przez przegrody, a w szczególności:

• ocieplanie przegród zewnętrznych (podłóg na gruncie, stropów, dachów, ścian);
• dobór stolarki okiennej i drzwiowej z uwzględnieniem wymagań cieplnych według Rozporządzenie Ministra Infrastruktury i Budownictwa z dnia 14 listopada 2017 r. zmieniające rozporządzenie w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (DzU z 2017 r., poz. 2285 ze zm.).;
• spełnienie kryterium cieplnego: U ≤ U_max [W/(m²K)], gdzie U to współczynnik przenikania ciepła analizowanej przegrody, a U_max – wartość maksymalna współczynnika przenikania ciepła sformułowana w ww. rozporządzeniu.

2. Działania dotyczące redukcji strat oraz poprawy sprawności systemu instalacyjnego, m.in.:

• wymiana lub modernizacja: grzejników, systemu grzewczego (montaż ogrzewania podłogowego, powietrznego itp.), systemu wytwarzania ciepłej wody, systemu wentylacji (np. zastosowanie wentylacji mechanicznej z odzyskiem ciepła – rekuperatora);
• instalacja termostatów;
• montaż nowoczesnych regulatorów pogodowych bądź pokojowych;
• izolacja przewodów c.w.u. i c.o.

3. Prace projektowo-wykonawcze lub modernizacyjne skupiające się na źródle ciepła:

• zaprojektowanie i zainstalowanie lub wymiana źródła ciepła (wymiana kotła na nowy, cechujący się lepszą sprawnością bądź zamiana źródła lokalnego na miejską sieć ciepłowniczą);
• zmiana nośnika energii (wymiana kotła na inny, wytwarzający energię dzięki spalaniu paliwa innego rodzaju – wyjątek stanowi zamiana paliwa w tym samym kotle, który jest przystosowany do spalania kilku rodzajów surowców);
• zastosowanie technologii wykorzystującej odnawialne źródła energii (OZE) na potrzeby grzewcze (np. pompy ciepła, biopaliwa, kolektory słoneczne);
• wykorzystanie kogeneracji (jednoczesna produkcja prądu oraz ciepła – dotyczy współdzielni);
• montaż automatyki sterującej źródłem.

Działania energooszczędne przeprowadzane w ramach termomodernizacji budynków istniejących obejmują przede wszystkim technologie związane z redukcją strat ciepła przez przegrody (wymagania cieplne U ≤ U_max), a w szczególności:

• ocieplenie przegród zewnętrznych (podłogi na gruncie, stropy, dach, ściany);
• dobór stolarki okiennej i drzwiowej, z uwzględnieniem wymagań cieplnych według ww. rozporządzenia.

Docieplenie elewacji budynków jako podstawowy element termomodernizacji

Wymagania minimalne, o których mowa w ust. 1 ww. rozporządzenia, uznaje się za spełnione dla budynku podlegającego termomodernizacji, jeżeli przegrody oraz wyposażenie techniczne budynku (podlegające przebudowie) odpowiadają przynajmniej wymaganiom izolacyjności cieplnej określonym w załączniku nr 2 do tego rozporządzenia.

Ponadto należy uwzględnić to, że budynek powinien być zaprojektowany i wykonany w taki sposób, aby ograniczyć ryzyko jego przegrzewania w okresie letnim (dotyczy przegród przezroczystych, tj. stolarki okiennej). W trakcie projektowania i wykonywania docieplenia przegród zewnętrznych budynku należy pamiętać o wyeliminowaniu zjawiska kondensacji powierzchniowej (ryzyko rozwoju pleśni i grzybów pleśniowych) oraz kondensacji międzywarstwowej.

Zastosowanie odpowiedniego materiału termoizolacyjnego pozwala na osiągnięcie niskich wartości współczynnika przenikania ciepła U/U_c [W/(m²K)] pełnej przegrody i liniowego współczynnika przenikania ciepła Ψ [W/(m·K)] oraz minimalizację ryzyka występowania kondensacji powierzchniowej i międzywarstwowej.

Przed wyborem odpowiedniego materiału do izolacji cieplnej (w aspekcie projektowania nowych obiektów lub modernizacji istniejących) należy zwrócić uwagę na następujące właściwości:

• współczynnik przewodzenia ciepła λ;
• gęstość objętościową;
• izolacyjność akustyczną;
• przepuszczalność pary wodnej;
• współczynnik oporu dyfuzyjnego μ;
• wrażliwość na czynniki biologiczne i chemiczne;
• ochronę przeciwpożarową.

W przypadku ścian zewnętrznych budynków prefabrykowanych (np. wielka płyta) oraz wykonanych w technologii murowanej, aby uzyskać odpowiednią izolacyjność cieplną w postaci współczynnika przenikania ciepła U [W/(m²K)], należy dobrać odpowiednią grubość izolacji cieplnej.

Metody ocieplenia ścian

Do podstawowych technologii ocieplenia ścian zewnętrznych należą:

• metoda ciężka mokra – polega na oklejeniu całych powierzchni ścian styropianem, zawieszeniu na stalowych bolcach siatek konstrukcyjnych z prętów stalowych i wykonaniu wyprawy zewnętrznej z trójwarstwowego tynku cementowo-wapiennego na siatce stalowej podtynkowej;
• metoda lekka mokra – ocieplenie najczęściej wykonuje się ze styropianu, a następnie pokrywa go powłoką zewnętrzną, w skład której z reguły wchodzi warstwa zbrojona tkaniną szklaną oraz cienkowarstwowa wyprawa tynkarska lub okładzina ceramiczna; systemy oparte na tej technologii można podzielić na kilka podstawowych typów, opisanych szczegółowo w opracowaniu „Izolacyjność termiczna i nośność murowanych ścian zewnętrznych. Rozwiązania i przykłady obliczeń” (M. Gaczek, J. Jasiczak, M. Kuiński, M. Siewczyńska,Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, Poznań 2011);
• metoda lekka sucha – realizowane w niej roboty budowlane nie obejmują prac mokrych; wykonywanie ocieplenia polega na przymocowaniu do ścian budynku rusztu drewnianego lub metalowego, ułożeniu między elementami rusztu materiału termoizolacyjnego i zamocowaniu gotowych elementów elewacyjnych.

Najczęściej spotykaną jest jedna z metod lekkich mokrych – technologia bezspoinowego systemu ocieplenia (ETICS) ścian zewnętrznych budynku. Polega ona na przymocowaniu do ściany systemu warstwowego, składającego się z materiału termoizolacyjnego oraz warstwy zbrojonej i wyprawy tynkarskiej. Do mocowania elementów systemu służą przede wszystkim zaprawa klejąca oraz dodatkowo łączniki mechaniczne.

Zasadniczą funkcję w tej metodzie pełni materiał termoizolacyjny, który powinien charakteryzować się następującymi cechami:

• niską wartością współczynnika przewodzenia ciepła λ ≤ 0,04 W/(m·K);
• niską wilgotnością i nasiąkliwością, zarówno w trakcie wbudowania, jak i użytkowania;
• odpowiednią wytrzymałością mechaniczną;
• odpornością na działanie ognia: niepalnością, trudnozapalnością – odpowiednią klasą reakcji na ogień;
• niewrażliwością na wpływy biologiczne;
• odpornością na działanie materiałów, z którymi będzie się stykać po wbudowaniu;
• brakiem trwałego zapachu oraz szkodliwego oddziaływania na ludzi i zwierzęta;
• znaczną trwałością w zmiennych warunkach eksploatacyjnych;
• niewielkim obciążeniem środowiska naturalnego podczas produkcji i utylizacji materiałów rozbiórkowych.

W przypadku wykonywania ocieplenia na istniejącym jako materiał termoizolacyjny najczęściej wykorzystuje się styropian EPS lub grafitowy.

Należy podkreślić, że wykonywanie dodatkowego ocieplenia na już istniejącym stało się istotnym zagadnieniem podczas remontów wielu budynków mieszkalnych i użyteczności publicznej. Dlatego też Instytut Techniki Budowlanej w Warszawie, a także organizacje zrzeszające producentów ociepleń starają się szczegółowo zapoznawać projektantów i wykonawców z problematyką towarzyszącą tego typu realizacjom. Zasadne staje się opracowanie wytycznych realizacji ociepleń wykonywanych na ociepleniach istniejących.

W ostatnich latach powstały aprobaty techniczne wydane przez ITB dla systemów uwzględniających możliwość mocowania do ścian ocieplonych nowego ocieplenia w zakresie spełnienia obowiązujących wymagań cieplnych. Obecne rozwiązania dotyczą jedynie systemów z zastosowaniem styropianu.

Przeczytaj również:

• Ocieplenie budynku. Najczęściej popełniane błędy przy ociepleniu budynku
• Styropian frezowany - czym się różni od gładkiego? Jak układać styropian frezowany?

Etapy wykonywania ocieplenia na ociepleniu

Na podstawie prowadzonych analiz i obserwacji własnych oraz wytycznych dotyczących renowacji istniejących systemów dociepleń budynków opracowano etapy postępowania w zakresie ocieplenia na istniejące ocieplenie.

Etap I – indywidualna ocena stanu istniejącego ocieplenia:

• ustalenie klasyfikacji ogniowej;
• ustalenie techniki wykonywania ścian nośnych z uwzględnieniem ich ewentualnego wzmocnienia (dotyczy zwłaszcza trójwarstwowych ścian prefabrykowanych, tzw. wielkiej płyty);
• określenie rodzaju warstw nienośnych, które znajdują się na powierzchni ścian (tynków, farb, powłok);
• wybór sposobu zamocowania ocieplenia do podłoża (efektywna powierzchnia sklejenia, rozmieszczenie kleju, liczba i rodzaj łączników mechanicznych oraz skuteczność mocowania klejowego i mechanicznego);
• rozpoznanie stanu warstw zewnętrznych ocieplenia (rozpatrzenie ich odpowiedniego przygotowania lub usunięcia);
• weryfikacja ewentualnej obecności substancji antyadhezyjnych, zabrudzeń lub skażenia mikrobiologicznego (konieczne usunięcie);
• ustalenie stanu przyczepności międzywarstwowej ocieplenia (przyczepność poszczególnych warstw do siebie);
• określenie grubości oraz rodzaju warstw podłoża i ocieplenia;
• ocena powierzchni nieocieplonych pod kątem możliwości ich docieplenia;
• ustalenie rodzaju i stanu termoizolacji (najczęściej styropianu);
• identyfikacja występowania mostków termicznych oraz nieciągłości termoizolacji.

Etap II – przygotowanie i ocena podłoża:

• istniejące ocieplenie w dobrym stanie technicznym i prawidłowo wykonane – podłoże wymaga mycia i malowania;
• istniejące ocieplenie w złym stanie technicznym (odspojenie ocieplenia od ściany, wybrzuszenie powierzchni lub pęknięcia warstw systemu) – wykonanie ponownego ocieplenia (na istniejącym ociepleniu) nie jest możliwe.

Etap III – dobór technologii ocieplenia na istniejące ocieplenie:

• rodzaj i grubość materiału izolacyjnego, w zależności od zakładanej wartości współczynnika przenikania ciepła Uc;
• system mocowania nowego ocieplenia:

– budowa: korpus tworzywowy i trzpień stalowy wkręcany (zabezpieczony antykorozyjnie lub w wersji nierdzewnej),

– łączniki przeznaczone do danych klas podłoży,

– łączniki identyfikowane: muszą zawierać identyfikację producenta, informację o klasach podłoży, do których są przeznaczone, zgodnie z dokumentem odniesienia, tj. aprobatą techniczną,

– punktowy współczynnik przenikania ciepła trzpienia łącznika nie może przekraczać 0,002 W/K; parametr potwierdzony zapisem aprobaty technicznej,– sztywność talerzyka: nie mniej niż 0,6 kN/mm, średnica talerzyka: nie mniejsza niż 60 mm,

– łącznik do mocowania nowego ocieplenia musi przechodzić przez wszystkie warstwy nowego i starego ocieplenia (najlepiej w miejscach, gdzie pod płytami termoizolacyjnymi znajduje się klej) i być we właściwy sposób zakotwiony w podłożu; głębokość zakotwienia łączników należy określić na podstawie aprobaty technicznej łącznika oraz klasyfikacji podłoża ustalonego podczas odkrywek; liczba łączników przy renowacji istniejących ociepleń nie powinna być mniejsza niż 6 szt./m²; ostateczną decyzję o ich liczbie i rozmieszczeniu podejmuje projektant.

Docieplenie ścian zewnętrznych budynków zabytkowych

Ocieplenie przegród zewnętrznych od wewnątrz projektowane i wykonywane jest w obiektach:

• zabytkowych (budynki wpisane do rejestru zabytków lub objęte ochroną konserwatorską);
• o wartości architektonicznej (ciekawy charakter elewacji lub oryginalny wygląd budynku);
• o ograniczonych prawach własności (w przypadku gdy część ścian zewnętrznych znajduje się dokładnie na granicy działki);
• użytkowanych czasowo (ogrzewanie czasowe w nieregularnych okresach).

Takie rozwiązanie wiąże się jednak ze zjawiskiem wnikania w strukturę przegrody pary wodnej i jej kondensacji. Na skutek niskiej temperatury otoczenia znacznie spada temperatura wewnątrz przegrody, powodując kondensację pary na styku warstwy konstrukcyjnej i izolacji cieplnej. Warstwa izolacji cieplnej od strony wewnętrznej przegrody oddziela konstrukcję muru od środowiska wewnętrznego, co wpływa na zmniejszenie pojemności cieplnej całego budynku i powoduje wprowadzenie warstwy konstrukcyjnej w strefę przemarzania.

Podstawową zaletą ocieplenia od wewnątrz jest zmniejszenie ilości energii niezbędnej do ogrzania pomieszczeń o żądanej temperaturze oraz skrócenie czasu nagrzewania. Rozwiązanie materiałowe ocieplenia przegród budynku od strony wewnętrznej zależy od następujących czynników: eksploatacji pomieszczeń, rodzaju materiału konstrukcyjnego ścian oraz materiału użytego do ocieplenia, a także technologii zamocowania dodatkowej termoizolacji.

Podsumowanie i wnioski

Termomodernizacja istniejących budynków jest procesem złożonym, obejmującym m.in. zagadnienia materiałów i instalacji budowlanych, budownictwa ogólnego oraz fizyki budowli. Całokształt działań termomodernizacyjnych budynków – oprócz ocieplenia przegród zewnętrznych – powinien obejmować także: usprawnienie lub wymianę elementów instalacji (zwłaszcza c.o. i przygotowania c.w.u.) oraz wprowadzenie odnawialnych źródeł energii (OZE).

Tak kompleksowe podejście w dostosowaniu budynków do wymagań w zakresie oszczędności energii (EP ≤ EP(max)) i ochrony cieplnej budynków (U_c ≤ U_C(max)) sprawia, że wartość wskaźnika zapotrzebowania budynku na energię pierwotną (EP) jest stosunkowa niska, a emisja CO₂ (ECO₂) do atmosfery maksymalnie ograniczona.