porady i konsultacje budowlane

Strona wykorzystuje cookies w celach statystycznych oraz poprawnego działania serwisu.
Zapoznałem się z Regulaminem Serwisu BDB.
projektuj i buduj bez błędów!

historie i przypadki budowlane z życia wzięte

Jerzy Bogdan Zembrowski

dział 709
temat nr 008

Fatalne ocieplenie ścian parteru plebanii


Na elewacji plebanii po dwóch latach od ocieplenia ścian zaczęły pojawiać się pierwsze spękania w narożach okien i drzwi oraz przebarwienia i pleśń w kolorze zielonkawym i szarym - szczególnie intensywne w północnej części budynku (fot. 1 i 2). W strefie tuż nad cokołem na elewacji pojawiły się silne zielone naloty glonów (fot. 3), zaś na całej wysokości parteru widać było wyraźne ślady po wypływającym ze ścian kondensacie pary wodnej - w kolorze szarym i zielonym. Wszystko to nie tylko poważnie szpeciło elewację, ale dostarczało problemów. We wszystkich pomieszczeniach piętra (część mieszkalna) zimą występowało wyraźne ochłodzenie powietrza w stosunku do pomieszczeń parteru, co powodowało zbyt duże straty ciepła oraz zawyżało rachunki za olej opałowy.


Pleśń i spękania na elewacji.
Jerzy Zembrowski

W roku 2005, nowy już proboszcz postanowił przeprowadzić modernizację instalacji c.o. po­przez zwiększenie powierzchni grzejników na piętrze. Mimo tego, na piętrze tem­peratura nadal była znacznie niższa od temperatury na parterze, a w całym budynku czuło się wyraźny zapach stęchlizny i zawilgocenia - szczególnie intensywnie wiosną i latem. Stanąłem, przed koniecznością przeprowadzenia pełnej analizy cieplno-wilgotnościowej istniejących ścian plebanii. W związku z faktem istnienia zupełnie różnych układów warstw ścian parteru i piętra, analiza musiała być wykonana oddzielnie dla każdej kondygnacji.

 

W celu zbadania jakości zastosowa­nego ocieplenia ścian parteru styropianem oraz wpływu na korozję biologiczną na ele­wacji (rys. 1), trzeba najpierw wykonać sprawdzające obliczenia cieplno-wilgotnościowe w warunkach stacjonarnych. Uzyskałem wyniki:

    Opór cieplny: R =2,631 m2K/W

    Wsp. przenikania ciepła: U = 0,38 W/m2K

    Gęstość przenikającego strumienia ciepła: q = 15,203 W/m2  

    Opór dyfuzyjny: Rv = 14 871 m2hPa/g

    Gęstość strumienia dyfundującej pary: qv = 0,080 g/m2h

 

Wartość wsp. przenikania ciepła U była o 27% za wysoka w stosunku do wówczas obowiązujących WT. W celu interpretacji geometrycznej wyników obliczeń, sporządziłem wykres rozkładu temperatur w ścianie oraz wykres rozkładu ciśnień cząstkowych pary wodnej - w stanie stacjonarnym, co przedstawia rysunek 2. Widać, że występuje strefa skraplania się pary wodnej SK = 22 mm zlokalizowana w styropianie tuż pod wyprawą elewacyjną. Krzywe linii ciśnień pary wodnej przecinają się pod łagodnym kątem, co świadczy o niestabilnym stanie zagrożenia kondensacją pary i tworzy sprzyjające warunki do jej skraplania na znacznie większej szerokości niż SK, przy każdym spadku temperatury zewnętrznej poniżej obliczeniowej. Płaszczyzna temperatury 0 oC znajduje się wprawdzie w styropianie, ale tuż za granicą styku z murem ceglanym, co sprzyja utrzymywaniu się zwiększonej wilgotności muru. Temperatura muru w tej strefie wynosi zaledwie 5 oC przy temperaturze zewnętrznej -20 oC.

 

Dla sprawdzenia, jak zmieniłyby się warunki cieplno-wilgotnościowe oraz zdolność do wysychania tej ściany, wykonałem ponowne obliczenia, zastępując styropian wełną mineralną grubości 10 cm z wyprawą mineralną o niskim oporze dyfuzyjnym (rys. 3). Uzyskałem wyniki:

    Opór cieplny: R = 3,713m2K/W

    Wsp. przenikania ciepła: U = 0,27 W/m2K

    Gęstość przenikającego strumienia ciepła: q = 10,773 W/m2  

    Opór dyfuzyjny: Rv = 9 358 m2hPa/g

    Gęstość strumienia dyfundującej pary: qv = 0,127 g/m2h

 

W tym przypadku, wartość wsp. przenikania ciepła U zmalała o 41 % w stosunku do stanu istniejącego. Strumień dyfundującej pary wodnej wzrósł o 59%. Zmalały straty ciepła parteru, zaś większy stru­mień dyfundującej pary wodnej pozwoli na łatwiejsze wysychanie zawil­goconych ścian parteru. Wyniki obliczeń przedsta­wione są na rysunku 4. Występuje tu zdecydowanie lepszy rozkład tem­peratur wewnątrz ściany, bowiem płasz­czyzna 0 oC znajduje się w większym oddaleniu od muru (w 1/3 grubości wełny). Uzyskuje się lepszy rozkład ciśnień cząstkowych pary wodnej. Skraplanie teraz jest mi­nimalne (SK = 3 mm). Jest istotne to, że krzywe ciśnień cząstkowych pary wodnej przecinają się podostrym kątem, co tworzy warunki wilgotnościowe bardzo stabilne. Temperatura muru wzrosła tym razem do 10 oC przy temperaturze zewnętrznej -20 oC.

 

Oba przypadki dają tylko obraz wyjściowy, bo w warun­kach ustabilizowanych w czasie i przy zewnętrznej temperaturze i wilgotności obliczeniowej stałej dla tej miejscowości. Nie oddają jednak stanu rzeczywistego, jaki występuje - z uwzględ­nieniem opadów deszczu i śniegu, zmiennych temperatur otoczenia, działania słońca, wiatru oraz zmian wilgotności powietrza. Symulacji cieplno-wilgotnościowej zachowania się ściany parteru w warunkach rzeczywistych w okresie kolejnych 24 miesięcy dokonano za pomocą pro­gramu WUFI. Wykonano obliczenia porównawcze: w stanie istniejącym oraz po wymianie styropianu na wełnę mineralną grubości 10 cm - pokrytą warstwą szpachlową mineralną zbrojoną siatką szklaną oraz mineralną wyprawą elewacyjną (baranek 2 mm) i na koniec pokrytą silikonową farbą hydrofobową.

 

W stanie istniejącym mamy do czynienia z całkowitą zawartością wilgoci w ścianie od 1,55 do 2,25 kg/m3, zaś po zamianie na wełnę mineralną, od 1,05 do 1,65 kg/m3 tj. niższą średnio o ok. 30% (rys.5). Znamienne jest to, że w stanie istniejącym, utrzymuje się wysoki poziom zawartości wilgoci zimą, która np. w styczniu wynosi 1,98 kg/m3 w pierwszym roku, zaś rok później wzrasta do 2,03 kg/m3 - co świadczy o istnieniu niedopuszczalnej kumulacji wilgoci w ścianie. Po zamianie styropianu na wełnę mineralną, zawartość wilgoci w tym samym czasie jest mniejsza średnio o 45% i utrzymuje się na tym samym poziomie w kolejnym roku ok. 1,2 kg/m3 (rys. 6). Zatem, po zamianie styropianu na wełnę, uzyskuje się dużą zdolność do wysychania zawilgoconej dotąd ściany i wyraźnie lepsze w niej warunki cieplno-wilgotnościowe, bo bez kumulacji wilgoci.

 

Porównując oba wykresy można zauważyć, że wzrost zawilgocenia ściany spowodowany kondensacją pary wodnej występuje nie w okresie zimy (jak się często uważa), lecz rozpoczyna się już od kwietnia i trwa do października - jest to okres przekraczania ciśnienia nasycenia przez parę wodną w warstwach ściany. Zjawisko to występuje zarówno w przypadku styropianu, jak i wełny mineralnej. Począwszy od początku listopada aż do końca marca, mamy do czynienia z lekkim wysychaniem z tym, że w przypadku ocieplenia wełną, spadek jest bardziej dynamiczny i większy niż w przypadku styropianu.

 

Ciekawie prezentują się wyniki porównawcze zawilgocenia warstwy szpachlowej leżącej bezpośrednio na termoizolacji. W stanie istniejącym (rys. 7) mamy do czynienia z niezwykle wysoką zawartością wilgoci w tej warstwie, bo wynoszącą od 130 do 220 kg/m3, co odpowiada wilgotności masowej od 6,5 do 11 % - przez cały rok. Dzięki temu właśnie, powstają w warstwach elewacji i tuż pod nią procesy gnilne i utrudniona dyfuzja pary na zewnątrz, co odczuwane jest przez użytkowników jako zawilgocenie i stęchlizna w powietrzu. W rezultacie wyprawa jest podatna na pękania spowodowane zamarzaniem wilgoci w niej zawartej (patrz: Destrukcja materiałów przez lód), a także na powstanie w niej i tuż pod nią procesów gnilnych (patrz: Korozja biologiczna materiałów). Objawy zarówno licznych spękań, a także silnej korozji biologicznej zaobserwowano na całej elewacji - szczególnie intensywne od strony północnej, gdzie w miejscach pęknięć wyprawy powstały wyraźne nacieki wodne z glonami (fot. 1 do 3). W przypadku zamiany styropianu na wełnę mineralną pokrytą lekką wyprawą elewacyjną (rys. 8) mamy do czynienia aż z 8-krotnym z zmniejszeniem dolnej zawartości wilgoci i 4-krotnym zmniejszeniem górnej tj. uzyskuje się wartości 16 - 52 kg/m3, co odpowiada wilgotności masowej od 0,8 do 2,9 % - dzięki temu skutecznie wyeliminuje się zagrożenie powstania korozji biologicznej na tej elewacji.

 

Zawartość wilgoci w warstwie styropianu FS-15 w stanie istniejącym (rys. 9) oraz w wełnie mineralnej w stanie po renowacji (rys. 10), w grubości 2 cm pod warstwą szpachlową wskazuje, że wilgotność masowa styropianu wynosi od 74 do 124%, co nie tylko wzmaga korozję biologiczną na elewacji, ale silnie zwiększa przewodnictwo cieplne styropianu - czyli przyczynia się do zwiększonych strat ciepła oraz naraża użytkownika na zawyżone wydatki na ogrzewanie budynku - co miało miejsce. W przypadku ocieplenia wełną mineralną, jej wilgotność masowa wynosi od 1,2 do 6,1% i jest 5 do 12 razy mniejsza niż w styropianie. Dla porównania,w ciągu roku wilgotność masowa 2 cm od muru wynosi: 5,1 -15,9% w styropianie (rys. 11) i 0,5 - 2,8% w wełnie mineralnej (rys. 12). Tak więc, zamiana styropianu grubości 6 cm na wełnę mineralną grubości 10 cm pozwoli uzyskać zmniejszenie strat ciepła przez przenikanie o ok. 30 %.

 

Niezwykle istotny jest fakt, że w przypadku zastosowania wełny mineralnej grubości 10 cm zamiast istniejącego styropianu grubości 6 cm, aż 19-krotnemu zmniejszeniu ulega opór dyfuzyjny wszystkich warstw ściany z wartości Sd = 3,68 m do wartości Sd = 0,19 m. Dzięki zastosowaniu specjalnej farby silikonowej o oporze dyfuzyjnym Sd = 0,045 m, nowe warstwy po renowacji pozwolą na poprawne wysychanie ścian - mimo nadal podciąganej kapilarnie wilgoci z gruntu przez fundament kamienny. Dzięki usunięciu wyprawy mozaikowej z fundamentów w strefie nadziemnej i przywróceniu stanu pierwotnego, znaczna część wilgoci będzie odparowywać jeszcze w fundamencie do atmosfery, a tylko jej resztki będą podciągane wyżej, ale dzięki nowemu rozwiązaniu, w większości odparują do otoczenia w strefie ścian tuż nad cokołem.

 

Fatalne efekty zastosowanego ocieplenia ściany styropianem grubości 6 cm, potwierdzają izoplety zawierające relacje wilgotności względnej powietrza i temperatury tuż przy powierzchni wyprawy elewacyjnej na ścianie zewnętrznej (rys. 13). Odniesieniem jest wilgotność powietrza zewnętrznego tuż przy wyprawie elewacyjnej wynosząca 100%. Z wykresu widać, że w szerokim zakresie temperatur od -15 do +30 oC w stanie istniejącym - mamy permanentne stany nasycenia wilgocią w płaszczyźnie elewacji, co tworzy stan najgorszy z możliwych i niedopuszczalny do zastosowania. Występująca narastająca zawartości wilgoci w warstwie elewacyjnej, w ciągu kolejnych lat stwarza warunki stale sprzyjające korozji biologicznej na elewacji. W przypadku ocieplenia wełną mineralną, obraz izoplet jest zupełnie odmienny (rys. 14). Nie ma tu stanów nasycenia wilgocią, a najwyższa wilgotność względna powietrza na elewacji nie przekracza 93 %, co pozwala wysnuć wniosek o słuszności takiego rozwiązania i braku zagrożenia korozją biologiczną na elewacji.

 

Po przedstawieniu proboszczowi oraz Wojewódzkiemu Konserwatorowi Zabytków wyników analiz cieplno-wilgotnościowych, podjęto decyzję o zdemontowaniu styropianu i zastosowaniu ocieplenia wełną mineralną grubości 10 cm, zaś w ościeżach grubości 4 cm. Robót podjęła się niewielka firma budowlana „YORK” Bogdana Wojno, którą nie pierwszy raz poleciłem, gdyż zawsze ściśle trzyma się opracowanej technologii i rzetelnie wykonuje prace (fot. 7).

 

Po czterech latach odwiedziłem plebanię. Proboszcz nie ukrywał zadowolenia z efektów renowacji. Okazało się, że rokowania co do oszczędności strat ciepła się sprawdziły, bowiem rachunki za ogrzewanie spadły grubo ponad 30%, zaś z pomieszczeń całkowicie zniknęła stęchlizna i pleśń. Stan elewacji nie budził zastrzeżeń (fot. 8).

 


Pleśń i spękania na elewacji.
Jerzy Zembrowski

Zakwity glonów nad cokołem.
Jerzy Zembrowski

Po usunięciu styropianu ukazał się kompletnie mokry mur.
Jerzy Zembrowski

Pleśń i zagrzybienie wewnątrz na parterze.
Jerzy Zembrowski

Istniejący układ warstw ściany parteru.
Jerzy Zembrowski

Graficzny obraz obliczeń stanu cieplno-wilgotnościowego ściany istniejącej.
Jerzy Zembrowski

Proponowany układ warstw ściany parteru.
Jerzy Zembrowski

Graficzny obraz obliczeń stanu cieplno-wilgotnościowego ściany w układzie proponowanym.
Jerzy Zembrowski

Całkowita zawartość wilgoci w ścianie w ciągu 2 lat w stanie istniejącym.
Jerzy Zembrowski

Całkowita zawartość wilgoci w ścianie w ciągu 2 lat w stanie proponowanym.
Jerzy Zembrowski

Zawartość wilgoci w warstwie szpachlowej w ciągu 2 lat w stanie istniejącym.
Jerzy Zembrowski

Zawartość wilgoci w warstwie szpachlowej w ciągu 2 lat w stanie proponowanym.
Jerzy Zembrowski

Zawartość wilgoci w warstwie styropianu w odległości 2 cm od elewacji w ciągu 2 lat w stanie istniejącym.
Jerzy Zembrowski

Zawartość wilgoci w warstwie wełny w odległości 2 cm od elewacji w ciągu 2 lat w stanie proponowanym.
Jerzy Zembrowski

Zawartość wilgoci w warstwie styropianu w odległości 2 cm od muru w ciągu 2 lat w stanie istniejącym.
Jerzy Zembrowski

Zawartość wilgoci w warstwie wełny w odległości 2 cm od muru w ciągu 2 lat w stanie proponowanym.
Jerzy Zembrowski

Izopleta w stanie istniejącym.
Jerzy Zembrowski

Izopleta w stanie proponowanym.
Jerzy Zembrowski

W trakcie wykonywania nowego ocieplenia wełną mineralną.
Jerzy Zembrowski

Stan elewacji po zakończonych robotach.
Jerzy Zembrowski

Stan elewacji 4 lata później.
Jerzy Zembrowski
patrz także: analizy cieplno-wilgotnościowe błędy wykonawcze fizyka budowli elewacje obiekty zabytkowe ocieplenia renowacje ruch ciepła i wilgoci zagrzybienia
« powrót
2007-2018 Wszystkie prawa zastrzeżone dla Biuro Doradztwa Budowlanego mgr inż. Jerzy Zembrowski, Białystok. All rights reserved.
wykonanie choruzy.pl ©