Metody obliczeń 

Najkorzystniejszym wariantem ocieplania ścian zewnętrznych jest montaż izolacji cieplnej od strony zewnętrznej tj. oddziaływania środowiska zewnętrznego. Jednak w przypadku modernizacji budynków zabytkowych, objętych ochroną konserwatorską  ocieplanie od wewnątrz jest często jedynym dopuszczalnym rozwiązaniem podniesienia jakości cieplnej przegród zewnętrznych. W większości przypadków wybór koncepcji docieplenia od wewnątrz będzie determinował rodzaj izolacji termicznej oraz jej właściwości fizycznych i zdolności do przyjmowania i oddawania kondensatu przez całą przegrodę. 

Wśród stosowanych rozwiązań materiałowych możliwe jest wykorzystanie izolacji z wełny mineralnej na ruszcie z wykończeniem w postaci  płyt gipsowo-kartonowych. Ocieplenie tego rodzaju powinno być szczelnie osłonięte warstwą skutecznej paroizolacji. Przykład takiego rozwiązania pokazano na rysunku nr 1.

Rys. 1. Ściana zewnętrzna z izolacją cieplną od strony wewnętrznej

Projektowanie przegród zewnętrznych, w tym projektowanie dodatkowej warstwy docieplenia, obwarowane jest przepisami zawartymi w Rozporządzeniu Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (Dz. U. nr 75, poz. 690, z późniejszymi zmianami) [2].  

Zgodnie z § 2.1. przepisy rozporządzenia [2]  stosuje się przy projektowaniu, budowie i przebudowie oraz przy zmianie sposobu użytkowania budynków oraz budowli nadziemnych i podziemnych spełniających funkcje użytkowe budynków. 

Istotnym wymaganiem, koniecznym do sprawdzenia przy projektowaniu ocieplenia od strony wewnętrznej,  jest wymaganie związane z kondensacją wilgoci na powierzchni wewnętrznej i kondensacji międzywarstwowej. 

Wymagania nie są w tym zakresie rygorystyczne, na przykład zgodnie z punktem  2.2.5. załącznika nr 2 rozporządzenia  [2]  dopuszcza się kondensację pary wodnej, o której mowa  w § 321 ust. 2 rozporządzenia [2],  wewnątrz przegrody  w okresie zimowym, o ile struktura przegrody umożliwi wyparowanie kondensatu w okresie letnim i nie nastąpi przy tym degradacja materiałów budowlanych przegrody na skutek tej kondensacji.

Projektowanie ocieplenia od wewnątrz może być prowadzone przy wykorzystaniu w obliczeniach zmodyfikowanej metody Fokina-Glasera w różnych sytuacjach eksploatacyjnych przegrody do oceny możliwości kondensacji międzywarstwowej. Metoda ta znalazła odzwierciedlenie w normie PN-EN ISO 13788 [6]   

Norma PN-EN ISO 13788 [6]  jest podstawą do wykonywania zdecydowanej większości obliczeń cieplno-wilgotnościowych na potrzeby projektowania w warunkach polskich. 

W punkcie 1 normy PN-EN ISO 13788  [6]  – „Zakres normy” możemy przeczytać, iż w normie tej podano metody obliczania: 

• Temperatury powierzchni wewnętrznej komponentu budowlanego lub elementu...,
• Oszacowanie ryzyka kondensacji wewnętrznej wskutek dyfuzji pary wodnej. 

Przykład obliczeń wilgotnościowych zgodnych z normą PN-EN ISO 13788 [6], dla ściany zewnętrznej izolowanej od wewnątrz.  

Obliczenia wykonane zgodnie z PN-EN ISO 13788 [6]  mogą w wielu przypadkach  ścian izolowanych od wewnątrz nie być wystarczające. Ponieważ podana metoda nie obejmuje szeregu zjawisk fizycznych zachodzących w warstwach przegrody budowlanej. Ponadto w normie przyjęta jest klasyfikacja wilgotności wewnętrznej powietrza oparta na danych pochodzących z budynków w Europie Zachodniej. W normie PN-EN ISO 13788 [6]  - załącznik A, dopuszcza stosowanie dla innych stref klimatycznych lokalnych wartości pomiarowych bez podania krajowych wartości referencyjnych.  

Dla ścian w budynkach zabytkowych zalecane  jest przeprowadzenie dokładnej analizy stosując zaawansowany model 2D, pozwalającą ocenić wpływ nowoprojektowanego docieplenia na poszczególne fragmenty muru, tak aby nie pogorszyć stanu fizycznego przegród zewnętrznych i przyległych do nich innych elementów budynku (ściany poprzeczne, stropy itp).

Jako przykład takiej analizy pokazano ścianę ceglaną ocieploną od strony wewnętrznej z rozrysowaniem na poszczególne warstwy.

Rys. 2. Mur ceglany z izolacją wewnętrzną z wełny szklanej model obliczeniowy

Rys. 3. Widok zawilgocenia muru ceglanego - z prawej stan wyjściowy w momencie docieplenia; z lewej stan po 4380 godzinach (pół roku po dociepleniu) - klimat Warszawa. Widoczne silne zawilgocenie spoin w murze ceglanym.

Program symulacyjny pozwala na analizę stanu zawilgocenia poszczególnych elementów komponentu w dowolnej chwili z okresu prowadzenia symulacji dla zadanego klimatu zewnętrznego i mikroklimatu pomieszczenia. Najczęściej symulację taką prowadzi się w czasie 3 lub 5 lat. Zakres szczegółowości uzyskiwanych wyników zależy od potrzeb. W większości wypadków dokonuje się tylko analizy wizualnej ilości wilgoci w poszczególnych składnikach muru i na powierzchni wewnętrznej oraz dokonuje oceny pomiędzy stanem początkowym i końcowym. Pozwala to na stwierdzenie czy występuje przyrost wilgoci w badanym fragmencie mający wpływ na stan poszczególnych materiałów.  

Na poniższych przykładowych rysunkach pokazano stan zawilgocenia elementów po pół roku.  

Symulacje komputerowe są na dzień dzisiejszy jednym z najdokładniejszych metod analizy stanu zawilgocenia ściany zewnętrznej izolowanej od wewnątrz. Wykonuje się je przy użyciu programów komputerowych. 

Przykład symulacji zjawisk cieplno-wilgotnościowych ściany zewnętrznej, zaizolowanej wełną mineralną  od wewnątrz, wykonanej przy użyciu programów numerycznych.