Fasady wentylowane - jak uniknąć błędów przy ociepleniu?

Na początek wyjaśnimy kluczowe procesy fizyczne zachodzące wewnątrz fasady wentylowanej. Pierwszy z nich - konwekcja naturalna - jest mechanizmem lub rodzajem transportu ciepła, w którym ruch nie jest generowany przez żadne źródło zewnętrzne, na przykład w postaci wiatru, lecz na skutek różnic w gęstości powietrza wynikających z amplitudy temperatur. W ramach konwekcji naturalnej powietrze otaczające źródła ciepła odbiera je, przez co staje się mniej gęste i wędruje do góry. W jego miejsce wchodzi powietrze chłodne, które dostaje się otworami u dołu szczeliny wentylacyjnej, a następnie ogrzewa się, tworząc prąd cieplny.

O ile naturalny ruch powietrza w fasadach wentylowanych umożliwia utrzymanie konstrukcji w stanie suchym, o tyle konwekcja wymuszona może już wpływać negatywnie na wydajność cieplną całej izolacji. Za ten drugi proces odpowiada wiatr, który tworzy gradient ciśnienia w bryle budynku. W ramach konwekcji wymuszonej zachodzić mogą jednocześnie dwa zjawiska:

• infiltracja powietrza przez ściany, która zależy od gradientu ciśnienia na konstrukcję i jej szczelność;
• przenikanie powietrza w głąb konstrukcji spowodowane gradientem ciśnienia w szczelinie wentylacyjnej, a także stopniem, w jakim bariera wiatroizolacyjna oraz izolacja termiczna przepuszcza powietrze.

Konwekcja wilgoci (fot. Paroc)

Obecność samego powietrza wewnątrz konstrukcji nie powoduje problemów jako takich. Sprawa zaczyna się jednak komplikować, gdy w głąb struktur ściennych przeniknie powietrze zawierające wilgoć.

- Przemieszczające się powietrze porywa parę wodną do strefy, gdzie może ulec skraplaniu, co powoduje zwiększoną obecność wilgoci - wyjaśnia Łukasz Kondracki, ekspert firmy PAROC. - Powietrze zawiera ilość ciepła uzależnioną od określonej temperatury powietrza i temperatury bezwzględnej - dodaje.

Za transport wilgoci przez konstrukcję odpowiadają dwa zjawiska: dyfuzja i konwekcja. Poprzez dyfuzję wilgoci rozumiemy relatywnie powolny transport pary wodnej wskutek kompensacji jej zawartości lub ciśnienia pary. Z drugiej strony, konwekcja wilgoci zachodzi stosunkowo gwałtownie w wyniku ruchu powietrza spowodowanego różnicą w ciśnieniu powietrza. Jeśli powietrze przemieszcza się z obszaru cieplejszego do chłodniejszego, para wodna w powietrzu może skraplać się na zimnych powierzchniach. Kondensacja nie będzie miała miejsca, jeśli powietrze wędruje z zimnego do ciepłego obszaru.

Izolacja niepodszyta wiatrem (fot. Paroc)

Aby zapobiec negatywnemu wpływowi konwekcji wilgoci na izolacyjność cieplną konstrukcji fasady wentylowanej, niezbędna staje się wiatroizolacja, która zapewni odpowiednią przepuszczalność pary wodnej - tak, aby odprowadzać parę do wentylowanej szczeliny powietrznej. Materiał wiatroizolacji należy ponadto dobrać tak, aby był zgodny z wymogami bezpieczeństwa pożarowego, co w świetle przepisów ma szczególne znaczenie w przypadku budynków wysokich.

O czym pamiętać, wybierając izolacje fasad wentylowanych?

- Wiatroizolację możemy wykonać z płyt z wełny kamiennej. W tym kontekście konstruktorom polecamy niepalne, pokryte warstwą włókna szklanego płyty z serii PAROC WAS lub PAR0C Cortex - podpowiada Łukasz Kondracki. - Pierwsze rozwiązanie stosuje się jako warstwę zewnętrzną w systemie izolacji dwuwarstwowej, w połączeniu z inną warstwą izolacji termicznej. Drugie z rozwiązań można zaś wykorzystać zarówno w systemach dwuwarstwowych, jak i jednowarstwowych, gdzie powierzchnia płyty ma kontakt ze szczeliną wentylacyjną pod fasadą - dodaje.

(fot. Paroc)

Izolacje fasad wentylowanych - wymagania projektowe

Planując fasady wentylowane w projekcie, należy pamiętać o indywidualnych warunkach występujących w miejscu wykonania. Należy do nich przede wszystkim obciążenie wiatrowe, a w niektórych przypadkach także natężenie ruchu przechodniów w pobliżu elewacji. Nietypowe kształty budynków czy bliskie posadowienie innych obiektów mogą stanowią podstawę do przeprowadzenia badań tunelowych w celu ustalenia wartości obciążeń wiatrowych. Należy wówczas wykorzystywać aktualne mapy obciążeniowe wskazane w krajowym załączniku do EUROKODU oraz stosować właściwe metody obliczeniowe.

Wymagany opór dla przepływu powietrza w odniesieniu do warstwy izolacji zależy z jednej strony od prędkości przepływu powietrza, a z drugiej - od przepuszczalności powietrznej samego materiału. Ściana może być zaprojektowana bez wentylacji, ze słabą wentylacją lub z mniej lub bardziej wysoką wentylacją. Tabela 1. przedstawia różne rodzaje systemów ścian izolacyjnych w zależności od wielkości otworów wentylacyjnych. Wielkość "A_v" symbolizuje wielkość otworu wentylacyjnego w dolnej części na jeden metr kwadratowy elewacji.

Tabela 1. Przykłady ścian z różnymi otworami wentylacyjnymi.

Tabela 2. Wartości minimalne oporu powietrza zalecane przez PAROC. O ile w kontekście ochrony wiatrowej krajowe przepisy budowlane nie mówią inaczej, warto przestrzegać poniższych wytycznych.

Tabela 3. Wartości właściwej oporności przepływu powietrza R_S (kPa s/m²) dla poszczególnych produktów PAROC.

Aby określić rodzaj warstwy wiatrochronnej, należy wybrać z tabeli pierwszej właściwy poziom wentylacji. O ile jest to konieczne, mierzymy lub obliczamy wymiary otworu wentylacyjnego A_v. Następnie z właściwego wiersza w tabeli drugiej odczytujemy zalecany, minimalny opór powietrza materiału wiatroizolacyjnego.

W dalszej kolejności sprawdzamy wymaganą wartość współczynnika przenikania ciepła przegrody U i dobieramy ocieplenie o odpowiedniej grubości. Na tym etapie decydujemy, czy niezbędny jest montaż dwóch warstw izolacji o różnych oporach przepływu powietrza i czy wiatroizolacja może stanowić część izolacji termicznej.

Na koniec weryfikujemy opór przepływu powietrza "r" dla głównej izolacji i decydujemy, czy potrzebna jest dodatkowa warstwa wiatroizolacji. Uwaga! Jeśli produkt ma opór przepływu powietrza niższy niż 17 kPa s/m² (np. PAROC Solid), zawsze należy chronić go produktem o odpowiednio wysokim oporze przepływu powietrza.