Dlaczego szary styropian odpada?

Okres od wiosny do jesieni to zawsze czas intensywnej pracy na budowach. W tym ocieplania elewacji. W naszym kraju używa się do tego przede wszystkim styropianu, coraz częściej tego szarego, o lepszym współczynniku lambda (λ).

Jednak wraz z jego upowszechnieniem okazało się, że ma on pewną bardzo uciążliwą właściwość. Mianowicie bardzo szybko, a przy tym mocno, nagrzewa się pod wpływem działania słońca. Początkowo problem ignorowano, zakładając, że ewentualne kłopoty wynikają raczej z wadliwego wykonawstwa, nie cech samego materiału. Jednak okazało się, że od problemu nie da się uciec, a z szarym styropianem trzeba obchodzić się nieco inaczej niż z białym.

Styropian do ociepleń wystawiony na słońce - jakie są tego skutki?

Powszechnie wiadomo, że słońce działa niszcząco na styropian. Jednak w przypadku białych płyt problemem było pozostawienie ich bez osłony na naprawdę długo. Jeżeli pomiędzy przyklejeniem i otynkowaniem mijało kilka miesięcy, to wierzchnia warstwa żółkła i łatwo się kruszyła. Trzeba ją było zeszlifować przed nałożeniem kleju i tynku cienkowarstwowego. Tak naprawdę nic się pod tym względem nie zmieniło - długotrwałe działanie promieni słonecznych spowoduje degradację wierzchniej warstwy każdego styropianu.

Jednak szarych płyt dotyczy znacznie poważniejszy problem przegrzania pod wpływem nasłonecznienia. Intensywne, bezpośrednie promieniowanie słoneczne powoduje ich bardzo silne rozgrzanie. Temperatura ich powierzchni może przekroczyć nawet 100°C. W efekcie dochodzi do najbardziej "widowiskowego" z możliwych uszkodzeń, bo styropian ulega po prostu stopieniu. Taki efekt bardzo przemawia do wyobraźni, uświadamia, że płyty mogą nagrzewać się naprawdę mocno.

Jednak równocześnie wiele osób, nawet projektantów i wykonawców, nie zdaje sobie sprawy, że nie potrzeba aż tak spektakularnych efektów, żeby słońce wyrządziło na elewacji naprawdę poważne szkody. Wytopienie to skrajność, ale i bez niego szary styropian mocno się rozgrzewa. Wystarczy kilka minut bezpośredniego nasłonecznienia, żeby jego temperatura wzrosła o kilkadziesiąt °C. Wówczas płyty rozszerzają się, napierają na sąsiednie i ulegają deformacji.

Jednak wystarczy, że chmury przesłonią słońce, schowa się ono za drzewa lub budynki albo zajdzie, aby z kolei w szybkim tempie nastąpił skurcz uprzednio nagrzanych płyt. Efektem takiej zmienności nasłonecznienia, oraz rozszerzania się i kurczenia płyt jest powstawanie szczelin pomiędzy nimi i odspojenie od podłoża, a niekiedy nawet całkowite oderwanie od ściany.

I tu zaczyna się naprawdę poważny problem, bo jeżeli do czegoś takiego doszło, to całe ocieplenie należałoby usunąć i ułożyć od nowa. Najczęściej jednak wykonawcy próbują jakoś zapiankować szczeliny, zeszlifować nierówności i dokończyć robotę. Jednak to złe rozwiązanie. Takie ocieplenie najdalej po kilku latach i tak będzie się nadawać do wymiany. Płyty całkiem odspoją się od podłoża i będą się trzymać na elewacji tylko dzięki kołkom i siatce zatopionej w kleju pod tynkiem.

Jeżeli krawędzie płyt się uniosły, to znaczy, że nie przylegają one już do podłoża. Ocieplenie trzeba zerwać i wykonać od nowa. (fot. Swisspor)

Różnice pomiędzy styropianem białym i szarym

Wiele osób z pewnością zastanawia się teraz, dlaczego szary styropian tak cierpi w wyniku przegrzania, a z białym tego problemu nie było. Wyjaśnienie jest bardzo proste. Kluczem jest ciemna barwa. Wszyscy wiemy, że ciemne przedmioty nagrzewają się na słońcu znacznie bardziej niż jasne.

Żeby przekonać się jak duża jest to różnica, warto kiedyś dotknąć stojących na nasłonecznionym parkingu białego oraz czarnego samochodu. O karoserię tego drugiego można się niemal oparzyć, podczas gdy pokryta jasnym lakierem praktycznie taka sama blacha będzie ciepła, ale nie gorąca. Wszystko dlatego, że o ile jasna powierzchnia w większości odbija padające promienie słoneczne, to ciemna je pochłania. A pochłonięte zmieniają swą energię na ciepło.

Z przeprowadzonych eksperymentów wynika, że o ile bezpośrednie słońce nagrzewa szary styropian do 80-100°C, to znajdujący się tuż obok biały jest o ok. 50°C chłodniejszy. Dlatego właśnie białe płyty, chociaż także się nagrzewają, to nigdy ich temperatura nie osiąga niebezpiecznego poziomu.

Zdjęcie termowizyjne ujawnia ogromną różnicę (ok. 40°C) pomiędzy temperaturą szarego i białego styropianu na tak samo nasłonecznionej ścianie. Białą płytę włożono na miejsce po styropianie, który odpadł. fot. Andrzej Jędrzejewski (ZPB J. Maciejewski)

Nie można przy tym zapominać, że styropian jest materiałem bardzo lekkim, o niewielkiej gęstości, a przy tym słabo przewodzącym ciepło i dość sztywnym. W efekcie nie potrzeba wielkich ilości energii, żeby podnieść temperaturę takiej lekkiej płyty. Z kolei równie szybko jak się nagrzała, ulega ona schłodzeniu - wystarczy, żeby chmury przesłoniły słońce.

Ponadto nie nagrzewa się równomiernie w całej swojej grubości, bo transport ciepła do głębszych warstw jest utrudniony. To jeszcze pogarsza sytuację, bo nasłoneczniona powierzchnia styropianu ma zupełnie inną temperaturę, niż część przylegająca do muru. Powstają więc naprężenia wewnętrzne, a styropian tym bardziej się deformuje. Styropian jest przy tym dosyć sztywny, tak więc jedna rozszerzająca się płyta wywiera nacisk na sąsiednie, zgodnie ze sztuką budowlaną układane przecież ściśle jedna przy drugiej.

Zapobieganie przegrzaniu płyt styropianowych

To, że szary styropian jest szczególnie wrażliwy na działanie słońca, a przez to bardziej wymagający przy układaniu, nie przekreśla jego zalet. Niższa lambda to lepsza izolacyjność, czyli przez takiej samej grubości ocieplenie, co wykonane z białego styropianu, ucieka mniej ciepła. Albo można naprawdę bardzo dobrze ocieplić dom, zachowując przy tym rozsądną grubość ścian i unikając schowania okien w głębokich wnękach. To obecnie, przy ciągle rosnących wymaganiach co do energooszczędności, może być jeszcze ważniejsze.

Dlatego warto jednak używać szarego styropianu, tylko trzeba to robić z głową, przestrzegając pewnych zaleceń.

Jak w takim razie uniknąć negatywnych skutków przegrzewania izolacji w trakcie jej układania? Podstawową metodą jest osłanianie elewacji w czasie prac siatką rozpiętą na rusztowaniach. Ewentualnie w inny sposób, który zapewnia ciągłe zacienienie. Takie wymogi stawiają też producenci systemów ociepleń.

Siatka rozpięta na rusztowaniu to dobry sposób zacienienia elewacji, jednak szczególnie na małych budowach jej użycie to rzadkość. (fot. Selena (Tytan))

Trzeba od razu wyjaśnić, że osłony zacieniające należy stosować niezależnie od pory roku i temperatury powietrza. To nie tak, że poza sezonem letnim, umiarkowana temperatura powietrza wystarczy, żeby zabezpieczyć ocieplenie. Nie wystarczy. Płyty nagrzewają się pod wpływem padającego na nie bezpośredniego promieniowania słonecznego, nie od ciepłego powietrza wokół nich. Powietrze może mieć zaledwie +5°C, a i tak nagrzeją się wówczas nadmiernie.

Zapamiętajmy, problemem jest dla nich słońce, nie temperatura powietrza. Chociaż, oczywiście, zbyt wysoka temperatura powietrza (ponad 25°C) także jest problemem przy ocieplaniu, choćby dlatego, że kleje i tynki wysychają zbyt szybko i nie mogą prawidłowo związać.

Zasadniczy kłopot z osłonami jest jednak taki, że muszą być one naprawdę szczelne, żeby były naprawdę skuteczne. Co wcale nie jest takie proste. Ponadto na rusztowaniach okrytych siatką robi się gorąco i duszno, a w tych warunkach pracuje się bardzo źle. Nie mówiąc już o tym, że nie są to właściwe warunki do wiązania klejów i zapraw. W efekcie wykonawcy niejednokrotnie np. je podwijają. I cały efekt zostaje zniweczony. W ogóle, na małych budowach, przy wznoszeniu domów jednorodzinnych zastosowanie siatek zacieniających to rzadkość.

Liczenie na cień rzucany przez drzewa, a nawet pobliskie budynki, bywa bardzo złudne. Zacienienie wystarczające w jednym miejscu może być zbyt słabe 2 metry dalej na ścianie. Ponadto cień rzucany przez takie obiekty przesuwa się przecież wraz z wędrówką słońca na niebie. W momencie układania płyt, np. z rana, ta część elewacji może być zacieniona, lecz po kilku godzinach znajdzie się ono w pełnym słońcu.

Podobnie zwykle niewystarczający jest wiatr. Trzeba przyznać, że potrafi on bardzo skutecznie ochładzać płyty styropianowe. Jeżeli wiałby stale z umiarkowaną prędkością, to warunki byłyby świetne. Jednak wiatr jest z natury bardzo kapryśny i w efekcie nikt nie jest w stanie zagwarantować, że on wystarczy. Z kolei jeżeli osłonimy elewację siatką, to w znacznej mierze zniwelujemy wpływ wiatru.

Dlatego najpewniejszym sposobem jest użycie specjalnych odmian szarego styropianu z białą warstwą zewnętrzną. To w istocie zespolone dwa rodzaje styropianu. Zasadniczą, stanowiącą zdecydowaną większość, jest warstwa szarego styropianu, której atutem jest bardzo dobra izolacyjność cieplna (niska λ). Natomiast wierzchnią, cienką warstwę stanowi biały styropian. Jego zadaniem jest odbijać promieniowanie słoneczne i w ten sposób zapobiegać przegrzaniu płyt.

Oczywiście, produkcja takich płyt wymaga odpowiedniej technologii. Warstwy muszą być spojone w sposób pewny. Ich rozwarstwienie spowodowałoby przecież zniszczenie całego ocieplenia na elewacji. Jednak takie zespolenie daje bardzo wiele korzyści. Otrzymujemy materiał, który zachowuje izolacyjność szarego styropianu, a można układać niczym zwykły biały. Jest on po prostu niewrażliwy na przegrzanie przez słońce. Co z kolei oznacza, że ewentualny brak zacienienia, nie będzie miał katastrofalnych skutków w postaci odspojenia płyt.

Szary styropian zespolony z cienką białą warstwą zewnętrzną jest niewrażliwy na działanie słońca. Biała warstwa odbija je i płyta się nie nagrzewa. (fot. Swisspor)

Ile wytrzyma klej?

No dobrze, ale przecież ktoś może pomyśleć, że zamiast męczyć się z zacienianiem elewacji, albo kupować specjalny dwuwarstwowy styropian, wystarczy użyć lepszego kleju o większej wytrzymałości. Takiego, który zniesie bez szkody ewentualne odkształcenia płyt.

Jednak to złudna nadzieja. Żaden klej nie rozwiąże problemu. Produkowane są wprawdzie rozmaite mocniejsze kleje, przeznaczone specjalnie do szarego styropianu. Lecz w ich przypadku chodzi przede wszystkim o zapewnienie lepszej przyczepności do płyt, gdyż ta jest nieco gorsza w przypadku styropianu szarego niż białego.

Ponadto trzeba sobie zdawać sprawę, że opisanego zjawiska naprzemiennego rozszerzania się i kurczenia płyt wystawionych na działanie słońca nie wytrzyma żaden klej na bazie cementu. Choćby był najmocniejszy, to jego wytrzymałość mierzy się dopiero po związaniu, czyli w stanie, który osiąga dopiero kilka dni po nałożeniu. Krytycznych jest zaś kilkanaście początkowych godzin. Świeży klej ma znikomą wytrzymałość i jest przy tym plastyczny. Natomiast gdy dopiero zaczyna wiązać, jest jeszcze słabszy - nie nabrał jeszcze wytrzymałości, a stracił już plastyczność.

Dopiero co ułożoną płytę można bez trudu oderwać, gdyż klej nie ma wówczas jeszcze żadnej wytrzymałości. (fot. Knauf Therm)

Jeżeli w tym okresie płyta zacznie się odkształcać, to bez trudu rozerwie spoinę klejową. Po prostu ostateczna - choćby najwyższa - wytrzymałość kleju ma się nijak do tego, jakie naprężenia może on znieść krótko po nałożeniu. Dlatego właśnie świeżo przyklejone płyty zwykle odpadają po pierwszej nocy, kiedy następuje zmiana ich temperatury, a klej traci już pierwotną plastyczność.

Nałożenie poliuretanowego kleju w postaci pianki też nie jest właściwym rozwiązaniem. Uzyskuje on wytrzymałość bardzo szybko, a przy tym tworzy elastyczną spoinę. Jednak nawet jeżeli utrzyma on płyty na elewacji, to i tak mogą powstać pomiędzy nimi szczeliny. Ponadto nie sposób ocenić, na ile ruchy płyt naruszyły wytrzymałość takiego kleju w różnych miejscach. To że płyty trzymają się ściany nie znaczy jeszcze, że trzymają się mocno.

Gdzie styropian jest najbardziej narażony na słońce?

Nie w każdym miejscu i czasie ocieplenie z szarego styropianu jest tak samo narażone na uszkodzenie. Najbardziej niebezpieczne są, oczywiście, południowe oraz zachodnie elewacje. Tam słońce operuje bezpośrednio i najbardziej intensywnie. Ryzyka przegrzania nie ma za to na ścianach północnych, bo tam dociera tylko rozproszone promieniowanie słoneczne. Ściany wschodnie także są zagrożone, jedynie nieco mniej niż południowe i zachodnie. W związku z tym czasem inwestorzy decydują się nawet na ułożenie różnych rodzajów styropianu na poszczególnych ścianach.

Niekiedy dochodzi także do uszkodzenia styropianu we wnękach okiennych oraz tzw. ciepłych parapetów, czyli specjalnych kształtek styropianowych układanych pod oknami. Dzieje się tak, gdy jeszcze niewykończone wnęki okienne zostaną zakryte przezroczystą folią, traktowaną jako zabezpieczenie okien. Wtedy w rejonie okna mamy miniszklarnię, gdyż folia przepuszcza promieniowanie słoneczne, ale uniemożliwia wychłodzenie, choćby przez wiatr. W takich warunkach łatwo o uszkodzenie. Dlatego okna powinno osłaniać się np. deskami czy kartonem, ewentualnie folią rozpiętą na drewnianej ramie i nieco odsuniętą od ściany, tak aby ruch powietrza był możliwy.

W praktyce trudno jest również ocenić kiedy klej już wystarczająco związał i minął czas największej podatności spoiny na rozerwanie. Wiemy, że w temperaturze poniżej 10°C kleje na bazie cementu wiążą znacznie wolniej. Również nazbyt wysoka temperatura, powyżej 25°C, jest szkodliwa, bo w tych warunkach woda odparowuje zbyt szybko z zaprawy klejowej, utrudniając jej prawidłowe wiązanie. Do tego jeszcze skraca się dopuszczalny czas pomiędzy rozrobieniem i zużyciem zaprawy.

Tak naprawdę liczy się dla nas przy tym temperatura panująca na styku ściany i styropianu, nie zaś temperatura powietrza. Może ona znacznie się różnić. Wyobraźmy sobie, że płyty przyklejamy wczesną wiosną, temperatura za dnia przekracza 10°C, a w nocy przychodzi przymrozek. Czy zagraża on świeżej spoinie klejowej? Nie, bo klej nałożono gdy temperatura powietrza oraz samej ściany była znacznie wyższa od 0°C. Teraz natomiast osłania go już gruba na przynajmniej kilkanaście centymetrów płyta styropianu.

Z kolei wysoka temperatura powietrza może być myląca, podczas gdy uprzednio wychłodzony mur będzie od niego znacznie zimniejszy. To typowe wczesną wiosną. Obłożenie takiego zimnego muru skuteczną izolacją spowoduje, że jego temperatura będzie rosnąć znacznie wolniej niż temperatura powietrza. Tym bardziej, że muru nie może już ogrzewać bezpośrednie promieniowanie słoneczne. Uwzględniajmy takie zjawiska przy ocieplaniu elewacji. Szczególnie wiosną dajmy zaprawie klejowej nieco więcej czasu na związanie i osiągnięcie pełnej wytrzymałości.

Co się dzieje ze styropianem pod wpływem słońca?

Pod wpływem nasłonecznienia wierzchnia warstwa szarego styropianu przegrzewa się i znacznie się rozszerza. Płyta zaczyna napierać na sąsiednie, ściśle ułożone, i wybrzusza się. W skrajnych przypadkach dochodzi nawet do stopienia styropianu. (rys. Swisspor)

Gdy ustanie działanie słońca, np. w wyniku zachmurzenia lub nocą, płyta zaczyna się kurczyć. Nie wraca jednak do pierwotnego kształtu, lecz ulega deformacji - jej zewnętrzne krawędzie unoszą się. Efektem jest powstanie szczelin, a nawet całkowite oderwanie od podłoża. (rys. Swisspor)

Szary styropian zespolony z białym jest niewrażliwy na nasłonecznienie. Zewnętrzna warstwa po prostu odbija większość promieniowania słonecznego. Efekt jest znacznie pewniejszy niż przy stosowaniu osłon zacieniających, bo nie zależy od staranności wykonawców. (rys. Swisspor)

Jarosław Antkiewicz
fot. otwierająca: Swisspor