Projektowanie obiektów wielopiętrowych wiąże się z większymi wyzwaniami w zakresie ochrony przed ogniem, wiatrem oraz stratami cieplnymi – szczególnie, jeśli pod uwagę weźmiemy popularny typ konstrukcji ścian zewnętrznych wykańczanych fasadą wentylowaną. O jakich zjawiskach fizycznych i obciążeniach mowa? W jaki sposób determinują one dobór odpowiedniej izolacji budynku?
Jednym z podstawowych wymagań dotyczących projektowania i realizacji budynków jest ich bezpieczeństwo ogniowe. Zasadniczym czynnikiem determinującym przeciwpożarowe wymagania techniczno-budowlane jest wysokość obiektu. Warunki techniczne, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie określają następujący podział na grupy wysokości:
- niskie (N) - do 12 m włącznie nad poziomem terenu lub mieszkalne o wysokości do 4 kondygnacji nadziemnych włącznie;
- średniowysokie (SW) - ponad 12 m do 25 m włącznie nad poziomem terenu lub mieszkalne o wysokości ponad 4 do 9 kondygnacji nadziemnych włącznie;
- wysokie (W) - ponad 25 m do 55 m włącznie nad poziomem terenu lub mieszkalne o wysokości ponad 9 do 18 kondygnacji nadziemnych włącznie;
- wysokościowe (WW) - powyżej 55 m nad poziomem terenu.
W zależności od kategorii zagrożenia ludzi (wynikającej z przeznaczenia budynku) oraz wysokości obiektu, przepisy przyporządkowują budynkom odpowiednią klasę odporności pożarowej (od „A” do „E”, gdzie „A” oznacza najbardziej surowe wymagania), zgodnie z poniższą tabelą.
Jak można wywnioskować z powyższej tabeli, im wyższy budynek, tym większe wymagania związane z bezpieczeństwem ogniowym. Najwyższa klasa odporności pożarowej (A) jest przewidziana niemal dla wszystkich typów budynków wysokościowych, za wyjątkiem obiektów mieszkalnych (kategoria zagrożenia ludzi ZL IV). Jak to przekłada się na wymagania klasy odporności ogniowej poszczególnych elementów konstrukcji, w tym ścian zewnętrznych, przedstawia poniższa tabela.
Obciążenie wiatrem i konwekcja wilgoci
Kolejnym kluczowym czynnikiem, który determinuje wymagania oraz dobór odpowiednich rozwiązań i materiałów w kontekście fasad wentylowanych – ze szczególnym naciskiem na obiekty o znacznej wysokości – jest ruch powietrza wewnątrz przegrody.
– Obciążenia dynamiczne w postaci porywów wiatru, a także efekty związane z przepływem powietrza o zmiennej temperaturze to zjawiska, które mogą znacząco wpływać na wytrzymałość i skuteczność izolacji termicznej ścian zewnętrznych – wyjaśnia Łukasz Kondracki, ekspert firmy Owens Corning PAROC Polska. – Rozwój skomplikowanych form architektonicznych, przy jednoczesnej tendencji deweloperów do realizowania obiektów wysokich wynikającej m.in. z kurczącej się ilości atrakcyjnych działek, może spowodować niedoszacowanie rzeczywistych wartości tego typu obciążeń – dodaje.
Oczywiście, wykorzystanie naturalnego ruchu powietrza celem usuwania nadmiaru wilgoci i utrzymania wnętrza przegrody w stanie suchym jest podstawą prawidłowego funkcjonowania fasady wentylowanej. Izolacyjność termiczną przegrody może jednak w znaczący sposób obniżać wiatr tworzący gradient ciśnienia w bryle budynku. W wyniku tzw. konwekcji wymuszonej może bowiem dochodzić do wnikania w głąb struktur ściennych powietrza zawierającego wilgoć.
Transport pary wodnej w wyniku ruchu powietrza spowodowanego różnicą ciśnień jest stosunkowo szybkim procesem. W przypadku potencjalnych nieszczelności, a także nadmiernej przepuszczalności powietrza bariery wiatroizolacyjnej i izolacji termicznej, zawartość pary wodnej w powietrzu przedostaje się w głąb konstrukcji, gdzie może ulec skraplaniu. Utrzymująca się wilgoć zwiększa z kolei straty cieplne przez konstrukcję ściany oraz sprzyja rozwojowi środowisk korozyjnych.
Jak dobrać izolację termiczną i wiatrochronną?
Biorąc pod uwagę powyższe aspekty, parametry izolacji termicznej oraz bariery wiatroizolacyjnej w fasadzie wentylowanej należy dopasować nie tylko do obowiązujących wymagań współczynnika przenikania ciepła U dla ścian zewnętrznych, ale także do odpowiedniej klasy odporności ogniowej oraz intensywności przepływu powietrza w szczelinie, na co w dużej mierze wpływa położenie (obszar otwarty lub zamknięty) oraz wysokość budynku.
Aby zniwelować ewentualne nieszczelności, bariera wiatrochronna powinna być dostosowana do materiału termoizolacyjnego w taki sposób, aby tworzyła jednolitą warstwę, bez otwartych połączeń. Ma to szczególne znaczenie w miejscach osadzenia stolarki okiennej oraz strefach narożnych budynków, gdzie mogą występować znaczące różnice w ciśnieniu wiatru, a co za tym idzie – zwiększone ryzyko konwekcji wilgoci.
– Mając na uwadze wszystkie wymienione wymagania, w przypadku obszarów wietrznych oraz budynków wielopiętrowych doradzamy wykorzystanie unikatowego rozwiązania w postaci niepalnych płyt z wełny kamiennej pokrytych zintegrowaną, wodoodporną powłoką wiatroizolacyjną, uzupełnionych o dedykowane taśmy uszczelniające – radzi Łukasz Kondracki. – Izolacje wiatrochronne PAROC zaprojektowaliśmy tak, aby z jednej strony pozwalały na szybkie i bezpieczne odprowadzanie wilgoci z ogrzewanych wnętrz, z drugiej – skutecznie chroniły głębiej położone warstwy ściany przed działaniem wiatru i czynników atmosferycznych – dodaje.
W ramach tej technologii, projektanci i konstruktorzy mają do wyboru system jednowarstwowy, w którym płyta PAROC Cortex One pełni jednocześnie funkcję ocieplenia i bariery wiatrochronnej, bądź system dwuwarstwowy, gdzie płyta PAROC Cortex współpracuje z główną warstwą termoizolacyjną. Zarówno w jednym, jak i drugim przypadku rozwiązanie spełnia wysokie wymagania ochrony przed ucieczką ciepła (λD = 0,033 W/mK), ogniem (klasa reakcji na ogień A2-s1, d0), wiatrem (współczynnik przepuszczalności powietrza dla pokrycia < 10 x 10-6 m3/m2Pas) oraz wilgocią (oporność przepływu pary wodnej = 0,10 m2hPa/mg).
