PL229847B1 - Zewnętrzny panel ścienny - Google Patents

Abstract

Sposób zabezpieczenia przed zawilgoceniem zewnetrznych paneli sciennych polega na tym, ze pare wodna, zgromadzona w zewnetrznym panelu sciennym, odprowadza sie wykorzystujac efekt zróznicowanej dyfuzyjnosci dla pary wodnej, przenikajacej poprzez poszycie wewnetrzne z wnetrza zewnetrznego panelu sciennego, w stosunku do dyfuzyjnosci dla pary wodnej, przenikajacej do wnetrza zewnetrznego panelu sciennego. Zewnetrzny panel scienny przeznaczony zwlaszcza dla budynków "pasywnych", ma warstwe paraizolacji (2) po stronie poszycia wewnetrznego oraz warstwe izolacji zewnetrznej (8) po stronie poszycia zewnetrznego, przy czym poszycie wewnetrzne ma strukture warstwowa skladajaca sie z przepuszczajacej pare wodna plyty konstrukcyjnej (3), warstwy paraizolacji (2) oraz plyty kartonowo-gipsowej (1). Natomiast poszycie zewnetrzne stanowi paroszczelna plyta konstrukcyjna (6) polaczona za pomoca warstwy kleju dyspersyjnego (7) z warstwa izolacji zewnetrznej (8), która z kolei pokryta jest warstwa podkladu (9) zbrojonego oraz warstwa tynku cienkowarstwowego (10).

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest zewnętrzny panel ścienny, przeznaczony zwłaszcza dla budynków „pasywnych”, wyróżniających się bardzo dobrymi parametrami izolacyjnymi przegród zewnętrznych.

Budownictwo pasywne polega na maksymalizacji pasywnych zysków energetycznych i ograniczeniu strat ciepła. Budownictwo pasywne wymaga spełnienia warunku, aby wszystkie przegrody zewnętrzne posiadały niski współczynnik przenikania ciepła (dla przegród nieprzezroczystych U < 0,15 W/m²K, zalecany U < 0,1 W/m²K). Dla wyeliminowania niekontrolowanej infiltracji powietrza przegrody zewnętrzne powinny być ponadto nieprzepuszczalne dla powietrza. W budownictwie pasywnym stosowana jest powszechnie technologia budowy w oparciu o lekki szkielet drewniany. Sposób i jakość wykonania ścian zewnętrznych decyduje o uzyskaniu standardu budownictwa pasywnego. Dla zapewnienia odpowiedniej jakości wykonania przegrody zewnętrznej stosowany jest system prefabrykacji zamkniętej, polegającej na wykonaniu kompletnej ściany w zakładzie prefabrykacji i zamontowaniu jej na placu budowy.

Znane i stosowane są rozwiązania wykonania przegrody zewnętrznej w systemie prefabrykacji zamkniętej. Typowa, prefabrykowana ściana zewnętrzna zbudowana jest z rdzenia, który stanowi stelaż w postaci konstrukcji drewnianej wypełniony izolacją cieplną. Obustronne poszycie, zapewniające poprzeczne usztywnienie, wykonane jest zazwyczaj z płyt drewnopochodnych. Od strony zewnętrznej zamocowana jest trwale do poszycia izolacja cieplna zewnętrzna pokryta tynkiem, zaś od strony wewnętrznej zamocowana jest paroizolacja oraz płyta kartonowo-gipsowa. Taka konstrukcja ściany zapewnia odpowiednią wytrzymałość mechaniczną, umożliwiającą transport prefabrykatu i jego montaż, jak również spełnia podstawowe wymagania dla budynków takie jak: wysoka izolacyjność cieplna, wiatroszczelność oraz ochrona przed wnikaniem pary wodnej do wnętrza przegrody. Powszechnie uznaje się, że zapewnienie paroszczelności prefabrykowanej ściany zewnętrznej zabezpiecza ją przed kondensacją pary wodnej, która stwarza zagrożenie zagrzybieniem, pogarsza izolacyjność cieplną oraz obniża trwałość budynku. Zewnętrzna warstwa izolacji cieplnej wykonywana jest, w przeważającej ilości stosowanych konstrukcji, ze styropianu. Rozwiązanie takie zapewnia, przy odpowiedniej grubości warstwy izolacyjnej, bardzo dobre warunki termoizolacyjne. Styropian stosowany jest powszechnie ze względów ekonomicznych i technologicznych, ponieważ warstwa styropianu może być pokrywana różnego rodzaju zaprawami tynkarskimi. Ze względu na duży opór dyfuzyjny, warstwa styropianu tworzy trudno przepuszczalną dla pary wodnej powłokę po zewnętrznej stronie przegrody. Od strony wewnętrznej paroszczelność zapewnia tradycyjna folia paroizolacyjna. Płyta konstrukcyjna o dużym oporze dyfuzyjnym, zwana zamkniętą dyfuzyjnie, stanowi dodatkową zaporę przed przemieszczaniem się pary wodnej. W założeniu taka konstrukcja powinna skutecznie chronić przegrodę przed zawilgoceniem. Jeśli jednak zawilgocenie się pojawi to jej wysychanie staje się niemal niemożliwe.

W praktyce ściany prefabrykowane są wielokrotnie narażane na zawilgocenie. Jest to zarówno wilgotność szczątkowa istniejąca po procesie prefabrykacji, jak i absorpcja pary wodnej przez suche materiały w trakcie transportu i montażu oraz rozszczelnienia powstające w trakcie montażu i eksploatacji. Nawet przy prawidłowym wykonaniu szczelnych powłok dyfuzyjnych, możliwy jest dopływ wilgoci przez zamocowania i boczne zakończenia ściany prefabrykowanej. W dłuższym horyzoncie czasowym, w teoretycznie szczelnej ścianie, bardzo często ujawniają się niekorzystne efekty kondensacji pary wodnej. W konstrukcjach prefabrykowanych ścian zewnętrznych stosowanych dotychczas, gromadząca się w rdzeniu ściany wilgoć nie jest usuwana na zewnątrz. Przyczyną jest szczelna dyfuzyjnie warstwa materiału po zewnętrznej stronie ściany prefabrykowanej. Ściana nie wysycha również poprzez oddawanie wilgoci do wewnątrz ponieważ zapobiega temu przegroda chroniąca rdzeń ściany przed wnikaniem pary wodnej od strony pomieszczeń.

Z brytyjskiego zgłoszenia patentowego GB 2 238329 znany jest prefabrykowany panel ścienny zawierający warstwę izolacyjną, ognioodporną zewnętrzną warstwę, przykładowo w postaci okładziny tynkowej oraz wewnętrzną ścianę, przykładowo wykonaną ze sklejki, która wykazuje większą oporność dla przenikania pary aniżeli warstwa zewnętrzna. Dzięki takiej konstrukcji para wodna może być odprowadzana na zewnątrz przez ognioodporną warstwę zewnętrzną.

Z publikacji WO2012001721 znany jest zewnętrzny panel izolacyjny wyposażony w system kanalików do osuszania, w którym powierzchnia przylegająca do ściany jest pokryta rowkami biegnącymi pionowo wzdłuż całej wysokości panelu.

Zastosowane w obu powyższych rozwiązaniach odprowadzanie pary wodnej przez zewnętrzną powierzchnię panelu sprawia, że panele te mogą być stosunkowo łatwo narażone na zawilgocenia

PL 229 847 B1 na skutek zewnętrznych czynników środowiskowych. Tej niedogodności nie posiada rozwiązanie według wynalazku.

Celem wynalazku jest sposób poprawy stanu cieplno-wilgotnościowego prefabrykowanej ściany zewnętrznej, który powodowałby usuwanie wilgoci z rdzenia ściany, przy zachowaniu szczelnej powłoki dyfuzyjnej od strony zewnętrznej oraz przy zapewnieniu odpowiednich parametrów wytrzymałości i sztywności prefabrykowanego elementu.

Zewnętrzny panel ścienny według wynalazku charakteryzuje się tym, że zewnętrzny panel ścienny zawierający drewniany stelaż wypełniony izolacją wewnętrzną oraz warstwy poszycia zewnętrznego z izolacją zewnętrzną pokrytą tynkiem oraz posiadający warstwy poszycia wewnętrznego ma warstwę paraizolacji po stronie poszycia wewnętrznego oraz warstwę izolacji zewnętrznej po stronie poszycia zewnętrznego, przy czym poszycie wewnętrzne ma strukturę warstwową składającą się z przepuszczającej parę wodną płyty konstrukcyjnej, warstwy paraizolacji oraz płyty kartonowo-gipsowej, natomiast poszycie zewnętrzne stanowi paroszczelna płyta konstrukcyjna połączona za pomocą warstwy kleju dyspersyjnego z warstwą izolacji zewnętrznej, która z kolei pokryta jest warstwą podkładu zbrojonego pod tynk cienkowarstwowy.

Warstwa paraizolacji wykazuje zmienną przepuszczalność dla pary wodnej. Stopień przepuszczalności dla pary wodnej warstwy paraizolacji jest zależny od stopnia zawilgocenia. Płyta konstrukcyjna posiada dużą przenikliwość dla pary wodnej.

Sposób poprawy stanu cieplno-wilgotnościowego ściany prefabrykowanej zewnętrznej polega na wykorzystaniu zjawiska tzw. odwróconej dyfuzji w celu usunięcia wilgoci skumulowanej w rdzeniu prefabrykowanego panelu ściennego.

Cel został osiągnięty poprzez wyposażenie zewnętrznego prefabrykowanego panelu ściennego w wytrzymałą mechanicznie barierę, o zmiennym oporze dyfuzyjnym od strony wewnętrznej, przy zachowaniu od strony zewnętrznej powłoki szczelnej dyfuzyjnie. Bariera ta w warunkach zimowych spowalnia dyfuzję pary wodnej z pomieszczenia do rdzenia prefabrykowanego panelu ściennego, natomiast w warunkach korzystnych do powstania zjawiska przenikania odwróconego, staje się otwarta na dyfuzję, umożliwiając przenikanie pary wodnej do środka. Realizacja wynalazku polega na stworzeniu warunków, w których zjawisko odwróconego przenikania nie jest blokowane przez paroszczelne poszycie wewnętrzne prefabrykowanego panelu ściennego. Wykorzystanie zjawiska przenikania odwrotnego pozwala na wysychanie przegrody i zmniejszanie zawilgocenia rdzenia prefabrykowanego panelu ściennego.

Zewnętrzny panel ścienny według wynalazku został zrealizowany poprzez utworzenie bariery dwuwarstwowej składającej się z konstrukcyjnej płyty poszycia otwartej dyfuzyjnie oraz połączonej z nią warstwy folii poliamidowej wilgotnościowo-adaptacyjnej.

Działanie poliamidowej folii wilgotnościowo-adaptacyjnej polega na zmianie oporu dyfuzyjnego folii w zależności od wilgotności otoczenia. Miarą oporu dyfuzyjnego folii poliamidowej jest parametr Sd, który wyraża grubość hipotetycznej warstwy powietrza, która zapewniłaby identyczną wartość oporu dyfuzyjnego, jaką posiada folia. Przy względnej wilgotności otoczenia od 30% do 40%, wartość parametru dla folii poliamidowej Sd jest większa od 4 m, co w połączeniu z oporem dyfuzyjnym płyty konstrukcyjnej zapewnia warunki dobrego hamowania dyfuzji, zaś przy względnej wilgotności otoczenia od 70% do 80% wartość Sd jest mniejsza od 1 m, co w połączeniu ze stałym oporem dyfuzyjnym płyty konstrukcyjnej zapewnia warunki do realizacji zjawiska odwróconej dyfuzji pary wodnej. Warunkiem efektywnego przebiegu procesu odwróconej dyfuzji jest możliwie niski opór bariery dyfuzyjnej w warunkach wysokiej wilgotności względnej. Aby zapewnić skuteczność procesu wysychania ściany do wewnątrz, na drugi element bariery, stanowiący otwartą dyfuzyjnie płytę konstrukcyjną, stosowane są płyty gipsowo-włókninowe lub drewnopochodne o możliwie najniższym współczynniku oporu dyfuzyjnego oraz minimalnej grubości gwarantującej sztywność konstrukcji.

Dla realizacji wynalazku użyta została folia poliamidowa wilgotnościowo-adaptacyjna, której wartość oporu dyfuzyjnego Sd zmienia się w zależności od wilgotności w zakresie 0,3:5 m, natomiast otwarta dyfuzyjnie płyta konstrukcyjna posiada wartość oporu dyfuzyjnego Sd = 1,625 m.

Długotrwałe badania porównawcze, obejmujące wszystkie warunki atmosferyczne występujące w ciągu roku wykazały, że w prefabrykowanym panelu ściennym, w którym zastosowano sposób poprawy stanu cieplno-wilgotnościowego, wilgotność rdzenia była zauważalnie niższa (ponad 10%), a tempo zmniejszania, podwyższonego stanu wilgoci, było zdecydowanie wyższe niż w porównywalnych ścianach prefabrykowanych wykonanych wedle znanych rozwiązań.

PL 229 847 B1

Zaletą rozwiązania według wynalazku jest to, że wilgoć, która może się przedostać do rdzenia prefabrykowanego panelu ściennego nie jest kumulowana w warstwie izolacji wewnętrznej, lecz następuje proces jej usuwania w wyniku zjawiska odwróconej dyfuzji pary wodnej. Efekt ten został osiągnięty dzięki zastosowaniu bariery o zmiennym oporze dyfuzyjnym umożliwiającej realizację procesu dyfuzji odwróconej poprzez połączenie poszycia wewnętrznego w postaci płyt otwartych dyfuzyjnie z paroizolacją w postaci wilgotnościowo-adaptacyjnej folii poliamidowej.

Konstrukcja zewnętrznego prefabrykowanego panelu ściennego według wynalazku realizuje cel jakim jest umożliwienie zmniejszania poziomu wilgotności rdzenia panelu ściennego przy zapewnieniu odpowiednich parametrów wytrzymałości i sztywności prefabrykowanego panelu ściennego oraz przy zachowaniu szczelnej powłoki dyfuzyjnej od strony zewnętrznej panelu.

Zewnętrzny panel ścienny według wynalazku zbudowany jest z rdzenia, który stanowi stelaż panelu w postaci konstrukcji drewnianej. Stelaż wypełniony jest izolacją wewnętrzną, najczęściej wełną mineralną. Od strony zewnętrznej stelaż pokryty jest poszyciem z płyt drewnopochodnych o dużym oporze dyfuzyjnym. Na poszyciu zewnętrznym, usztywniającym konstrukcję rdzenia ściany, zamocowana jest trwale do poszycia izolacja zewnętrzna, korzystnie płyta styropianowa, pokryta tynkiem zewnętrznym. Od strony wewnętrznej poszycie stelaża stanowią konstrukcyjne płyty otwarte dyfuzyjnie, korzystnie płyty gipsowo-włóknowe lub cementowo-włóknowe. Do poszycia wewnętrznego zamocowana jest paroizolacja w postaci folii adaptacyjnej oraz płyta kartonowo-gipsowa.

Taka konstrukcja tworzy prefabrykowany panel ścienny o warstwie zewnętrznej zamkniętej dyfuzyjnie oraz warstwie wewnętrznej o zmiennym oporze dyfuzyjnym, która zachowuje wszystkie walory elementu prefabrykowanego posiada natomiast polepszone warunki stanu cieplno-wilgotnościowego.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia fragment zewnętrznego panelu ściennego w rzucie aksonometrycznym, a fig. 2 - zewnętrzny panel ścienny w przekroju poprzecznym.

Zewnętrzny panel ścienny ma od strony zewnętrznej warstwę izolacji zewnętrznej 8 z materiału termoizolacyjnego, wykonaną z płyt styropianowych o grubości 250 mm. Warstwa izolacji zewnętrznej 8 zamocowana jest trwale, na konstrukcyjnej płycie 6 o grubości 12 mm, przy pomocy warstwy kleju dyspersyjnego 7, do warstwy izolacji zewnętrznej 8. Płyta konstrukcyjna 6, stanowiąca warstwę nośną dla warstwy izolacji zewnętrznej 8 przytwierdzona jest do drewnianej konstrukcji nośnej w postaci słupków 4, za pomocą zszywek o długości 63 mm. Warstwa izolacji zewnętrznej 8 pokryta jest warstwą podkładu 9 zbrojonego pod tynk cienkowarstwowy oraz warstwą tynku 10 silikonowego (silikonowo-silikatowego lub mineralnego), tworzącego zewnętrzną warstwę elewacyjną. Drewniana konstrukcja nośna w postaci słupków 4 zbudowana jest ze słupków o przekroju 160 mm na 60 mm i połączona jest przy podwalinie i oczepie za pomocą gwoździ. Sztywność poprzeczna konstrukcji uzyskana jest za pomocą płyt konstrukcyjnych 3 i 6 przytwierdzonych do elementów konstrukcji za pomocą zszywek o długości 63 mm. Przestrzenie pomiędzy słupkami drewnianej konstrukcji nośnej w postaci słupków 4 wypełnione są warstwą wełny mineralnej 5, która stanowi zasadniczą warstwę izolacji termicznej oraz akustycznej. Płyta konstrukcyjna 3 stanowiąca poszycie wewnętrzne rdzenia ściany jest płytą otwartą dyfuzyjnie (gipsowo-włóknowa lub cementowo-włóknowa) o grubości 12 mm. Płyta konstrukcyjna 3 otwarta dyfuzyjnie spełnia założenia wytrzymałości konstrukcyjnej, jednocześnie nie będąc barierą dla pary wodnej. Przytwierdzona jest do konstrukcji nośnej ściany za pomocą zszywek o długości 63 mm. Płyta konstrukcyjna 3 otwarta dyfuzyjnie pokryta jest warstwą aktywnej paraizolacji 2 w postaci folii adaptacyjnej. Warstwa folii adaptacyjnej przymocowana jest do płyty konstrukcyjnej 3 otwartej dyfuzyjnie zszywkami o długości 50 mm. Warstwę wewnętrzną prefabrykowanego panelu ściennego stanowi płyta kartonowo-gipsowa 1 typu GFK o grubości 12,5 mm przytwierdzona do płyty konstrukcyjnej 3 otwartej dyfuzyjnie za pomocą zszywek o długości 50 mm.

Rozwiązanie według wynalazku pozwala na poprawę stanu warunków cieplno-wilgotnościowych, poprzez eliminowanie wilgoci, która może być akumulowana w izolacji wewnętrznej 5 rdzenia prefabrykowanej ściany zewnętrznej.

Claims (1)

1. Zewnętrzny panel ścienny zawierający drewniany stelaż wypełniony izolacją wewnętrzną oraz warstwy poszycia zewnętrznego z izolacją zewnętrzną pokrytą tynkiem oraz posiadający warstwy poszycia wewnętrznego, znamienny tym, że ma warstwę paraizolacji (2) po stronie

PL 229 847 Β1 poszycia wewnętrznego oraz warstwę izolacji zewnętrznej (8) po stronie poszycia zewnętrznego, przy czym poszycie wewnętrzne ma strukturę warstwową składającą się z przepuszczającej parę wodną płyty konstrukcyjnej (3), warstwy paraizolacji (2) oraz płyty kartonowo-gipsowej (1), natomiast poszycie zewnętrzne stanowi paroszczelna płyta konstrukcyjna (6) połączona za pomocą warstwy kleju dyspersyjnego (7) z warstwą izolacji zewnętrznej (8), która z kolei pokryta jest warstwą podkładu (9) zbrojonego pod tynk cienkowarstwowy (10).