Fasady wentylowane. Projektowanie niepodszyte wiatrem

W polskim budownictwie coraz większą popularnością cieszą się fasady wentylowane. Wśród ich zalet najczęściej wymienia się trwałość, bogaty wybór dostępnych i łatwo wymienialnych okładzin oraz szerokie spektrum temperatur, w jakich mogą być one wznoszone. Projektowanie tego typu elewacji wymaga dokładnego zrozumienia zależności pomiędzy obciążeniem klimatycznym, a konstrukcją. O czym powinien więc pamiętać konstruktor, aby jego fasady wentylowane nie były wiatrem podszyte?

Fasady wentylowane można realizować na wiele sposób, lecz priorytetem dla konstruktorów zawsze powinno być zapobieganie wnikania wilgoci wewnątrz budynku. Systemy tego typu uwzględniają istnienie szczeliny powietrznej, która powinna mieścić się pomiędzy warstwą termoizolacyjną, a okładziną. W szczelinie tej cyrkuluje powietrze, którego zadaniem jest zapobieganie zawilgacaniu izolacji. Wymagania względem ochrony przed wiatrem uzależnione są od rozmieszczenia otworów wentylacyjnych oraz grubości szczeliny powietrznej.

Pomimo rosnącej popularności fasad wentylowanych, wciąż jeszcze spotyka się relatywnie dużo komplikacji podczas projektowania, wykonywania i odbierania tego typu konstrukcji. – Krajowe przepisy budowlane rzadko definiują wymogi dotyczące ochrony wiatrowej. W takich przypadkach należy postępować zgodnie z naszymi zaleceniami – podpowiada Adam Buszko, Szef Wsparcia Sprzedaży Izolacji Budowlanych w Paroc Polska. – Jeśli wymagania określone są w krajowych przepisami budowlanymi i wykraczają poza niniejsze zalecenia, należy spełnić stosować wymogi krajowe – dodaje.

Przenikanie powietrza przez strukturę fasady

Bariera powietrzna po wewnętrznej stronie powłoki budynku zapobiega ucieczce ciepłego powietrza, która mogłaby odbijać się negatywnie na eksploatacji budynku. Choć rodzime przepisy budowlane często definiują wymagania dotyczące szczelności barier/izolacji, ogólna tendencja dąży w kierunku polepszania szczelności powietrznej. Lite konstrukcje, takie jak beton czy ściany murowane, mają wystarczającą szczelność. W przypadku lekkich konstrukcji szkieletowych należy jednak uwzględnić barierę powietrzną np. z plastikowej folii.

Aby zmierzyć szczelność powłoki budynku, stosujemy zastosować standardowy test ciśnieniowy zgodnie z normą EN 13829. Budynek poddajemy nadciśnieniu wynoszącym 50 Pa, po czym oceniamy tempo wymiany powietrza, które nie powinno przekraczać 1 wymiany na godzinę.

Penetracja zimnego powietrza

Ruch powietrza w fasadach wentylowanych umożliwia utrzymanie konstrukcji w stanie suchym, a co za tym idzie – ich prawidłowe funkcjonowanie. W ramach konwekcji naturalnej powietrze otaczające źródło ciepła odbiera energię termiczną i staje się mniej gęste, przez co wznosi się do góry. W jego miejsce wchodzi powietrze chłodne, które dostaje się otworami u dołu szczeliny wentylacyjnej. Do tego dochodzi wywoływana przez wiatr konwekcja wymuszona, która ma negatywny wpływ na wydajność cieplną całej izolacji. W ramach zjawiska zachodzić mogą dwa procesy:

• infiltracja powietrza przez ściany zależna 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.

Wiatroizolacja powinna charakteryzować się odpowiednią przepuszczalnością pary wodnej – tak, aby móc odprowadzić 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.

– 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 Adam Buszko. – 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.

Zasady projektowania fasady wentylowanej

Projektując fasady wentylowane, konstruktor powinien 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 przedstawia 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 m/m³, zawsze należy chronić go produktem o odpowiednio wysokim oporze przepływu powietrza.