Rewaloryzacja i modernizacja budynków historycznych w dobie kryzysu klimatycznego. Część I

Tomasz Jeleński
Rewaloryzacja i modernizacja budynków historycznych w dobie kryzysu klimatycznego

Cz.1. Renowacja przegród zewnętrznych i dobór materiałów renowacyjnych

Rewaloryzacja lub modernizacja starych budynków to działania niezbędne nie tylko dla zachowania zasobów i ograniczania kosztów ich eksploatacji, ale także dla realizacji krajowych i międzynarodowych strategii przeciwdziałania zmianom klimatu. Z jednej strony odpowiedni zakres zabiegów oraz dobór technologii i materiałów renowacyjnych mogą przynieść poprawę komfortu cieplnego i klimatu wewnętrznego, ochronę przed ubóstwem energetycznym i tzw. syndromem chorego budynku oraz emisjami zanieczyszczeń powietrza i gazów cieplarnianych. Możliwy jest więc efekt synergii, w którym podnosimy trwałość, użyteczność i efektywność ekonomiczną budynku przy równoczesnym ograniczaniu kosztów zewnętrznych (w tym wpływu na klimat).

Z drugiej strony planowane masowe zwiększenie skali modernizacji – jeśli nie zostanie odpowiednio przygotowane – może zwiększyć liczbę zagrożeń dla zdrowia budynków i ich użytkowników wynikających z nieprzemyślanych i nieodpowiednich działań. Błędy przy renowacjach i modernizacjach zdarzają się bardzo często, co prowadzi do utraty wartości estetycznych i zachwiania równowagi klimatycznej budynku, a następnie do degradacji substancji budowlanej i dobrostanu użytkowników.

Większość podejmowanych dotąd zabiegów renowacyjnych i modernizacyjnych wiąże się z termomodernizacją, która jest błędnie kojarzona przede wszystkim z ocieplaniem elewacji. Według prawa pojęcie termomodernizacji oznacza każdą inwestycję służącą redukcji zużycia energii pierwotnej na potrzeby ogrzewania budynku i podgrzewania ciepłej wody użytkowej. Można to realizować dzięki wielu powiązanym ze sobą działaniom, poprawiających parametry cieplno-wilgotnościowe budynku i sprawność jego systemów, np.:

1. naprawę lub korektę systemu odprowadzenia wód opadowych,
2. osuszenie ścian i zabezpieczenie ich przed zawilgoceniem na skutek podsiąkania kapilarnego,
3. docieplanie dachu, stropów najwyższej i podłóg najniższej kondygnacji użytkowej,
4. likwidację mostków termicznych, m.in. wokół okien i drzwi,
5. konserwację albo modernizację stolarki otworowej,
6. ocieplenie ścian zewnętrznych,
7. rekuperację ciepła wentylacyjnego,
8. modernizację systemu grzewczego,
9. nasadzenia zieleni wspomagającej efektywność energetyczną budynku oraz poprawiającej klimat zewnętrzny i wewnętrzny.

Aż pięć z powyższych punktów dotyczy przegród zewnętrznych, ale tylko jeden mówi o ociepleniu ścian. Straty cieplne budynku przedostające się przez ściany zewnętrzne szacowane są średnio na ok. 20–30% ogólnych strat energetycznych. Pozostałe 70–80% energii ulatuje przez nieefektywny system wentylacji, nieszczelność okien i drzwi, nieocieplone dachy lub stropy oraz mostki cieplne na połączeniach różnych elementów.

Całkowicie błędne jest więc takie podejście do termomodernizacji, które polega głównie na obłożeniu budynku grubą warstwą izolacji. Takie działanie może przynieść niewielkie oszczędności energii użytkowej przy równoczesnym zdeformowaniu budynku i narażeniu jego użytkowników na obniżenie jakości środowiska wewnętrznego. W przypadku budynków historycznych efektem jest często utrata wartości architektonicznej – zakrycie elementów sztukatorskich, zmiana głębokości osadzenia stolarki otworowej i ziarnistości lub faktury tynków albo zasłonięcie oryginalnych materiałów konstrukcyjnych, takich jak kamień lub cegła. Zmiana grubości i szerokości ocieplonych ścian zaburza ich proporcje w stosunku do cokołu, gzymsu podokapowego i kalenicy.

Ocieplenie wykonane w wadliwy sposób może również doprowadzić do uszkodzenia budynku wskutek zawilgocenia i degradacji przegród zewnętrznych.

Zakres termomodernizacji przegród zewnętrznych

Decyzja o zakresie i wyborze technologii powinna być poprzedzona analizą obejmującą m.in. stan zachowania obiektu, istniejące i projektowane rozwiązania architektoniczne i konstrukcyjne oraz potencjalną zmianę warunków klimatycznych we wnętrzach. Na przykład zastosowanie styropianu i szczelnych okien przy braku odpowiedniej wentylacji wnętrz może doprowadzić do szybkiej degradacji obiektu przez zawilgocenie.

Realizacja inwestycji bez wstępnych analiz często też prowadzi do izolowania obiektów zawilgoconych, co powoduje nieskuteczność ocieplenia oraz w przypadku izolowania od zewnątrz sprzyja zagrzybieniu ścian, a w przypadku izolowania od wewnątrz – powoduje dodatkowo niszczenie struktury elewacji w wyniku rozsadzania mrozowego.

Warunkiem poprawnego zaprojektowania docieplenia jest przeprowadzenie pełnej oceny rozwiązania według następujących kryteriów:

• izolacyjności i rozszerzalności termicznej przegród zewnętrznych,
• dyfuzji pary wodnej,
• głębokości przemarzania,
• pojemności cieplnej ścian,
• mostków termicznych i miejsc powierzchniowej kondensacji wilgoci.

Jeżeli nie możemy lub nie chcemy ocieplać elewacji ze względu na jej wartości architektoniczne, najlepiej pozostawić ją bez żadnych zmian poza naprawą uszkodzeń. Mury w budynkach historycznych, zwłaszcza zbudowanych przed I wojną światową, są masywne, cechuje je bardzo duża pojemność cieplna i dobra izolacyjność termiczna (opór cieplny zależy m.in. od grubości przegrody). Stare budynki, których grubość murów przekracza 40 cm, często nie wymagają docieplenia ścian zewnętrznych. Należy natomiast rozważyć ingerencję w pozostałe elementy budynku: renowację okien i uszczelnienie ich osadzenia w ścianie, likwidację mostków termicznych, docieplenie dachu i stropu nad piwnicą albo podłogi na gruncie.

Kolejnym krokiem znacząco ograniczającym zużycie energii, chociaż trudniejszym w realizacji, może być modernizacja systemu wentylacji, umożliwiająca odzysk energii z powietrza wywiewanego. Korzystne może być wtedy docieplenie budynku od wewnątrz – ten zabieg jest bezpieczny tylko przy sprawnej wentylacji.

Ograniczenie śladu węglowego renowacji

Ślad węglowy to rodzaj śladu ekologicznego, który przekłada się na całkowitą sumę emisji gazów cieplarnianych związanych – w tym przypadku – bezpośrednio lub pośrednio z danym budynkiem w całym cyklu jego życia. Emisja gazów cieplarnianych wynika m.in. ze zużycia energii, ale nie chodzi tu wyłącznie o energię zużywaną podczas eksploatacji budynku. Równie duże znaczenie ma ślad węglowy samej renowacji, dlatego coraz większe znaczenie ma ograniczenie tzw. energii wbudowanej i skumulowanego zapotrzebowania na energię (CED). Można je ograniczać, dzięki zastosowaniu zasad:

• wyboru rozwiązań o długim okresie eksploatacji, z trwałych materiałów, niewymagających częstych napraw,
• zapewnienia łatwości oddzielania różnych elementów i materiałów,
• wykorzystywania materiałów dostępnych lokalnie i o wysokim stopniu recyklizacji,
• preferowania materiałów, przy produkcji których używa się energii odnawialnej,
• unikania materiałów generujących kłopotliwe odpady.

Przy projektowaniu rewaloryzacji albo modernizacji kluczem do ograniczenia emisji gazów cieplarnianych jest optymalizacja, czyli dobór najbardziej odpowiednich dostępnych materiałów i elementów do potrzeb konkretnego projektu.

Jednym z zaleceń jest redukcja użycia materiałów zawierających cement, którego produkcja odpowiada za aż 8% światowej emisji dwutlenku węgla. Cement ma też niekorzystne właściwości z punktu widzenia fizyki budowli (zjawisk cieplno-wilgotnościowych), zwłaszcza w budynkach historycznych, gdzie zaprawy, spoiny i tynki cementowe powodują często nieodwracalne uszkodzenia substancji historycznej.

Najniższy ślad węglowy generują materiały pochodzenia naturalnego, odnawialne, nieprzetworzone albo niskoprzetworzone, których produkcja i transport nie pochłaniają dużo energii. Również właściwości fizyczne tych materiałów są szczególnie odpowiednie do zastosowań renowacyjnych i konserwatorskich. Zaprawy wapienne, glina, niskoprzetworzone drewno, korek, celuloza, słoma, konopie i wełny z włókien naturalnych są materiałami otwartymi dyfuzyjnie, które dobrze regulują klimat we wnętrzach. Ich kolejne zalety to trwałość, łatwość oddzielania i utylizacji.

Ślad węglowy materiałów dociepleniowych

Przy wyborze systemu lub materiału dociepleniowego należy zrównoważyć względy wydajności operacyjnej (wydajność cieplną, wymagania klimatyczne, szczelność powietrzną, odporność na zawilgocenie) oraz emisje generowane w fazie produkcji, transportu, użytkowania i utylizacji materiału izolacyjnego.

Najpopularniejsze materiały dociepleniowe, takie jak styropian, a także – w mniejszym, ale nadal znaczącym stopniu – wełna mineralna, cechują się największym śladem węglowym na etapie produkcji. Polistyreny, takie jak EPS i XPS, pianki PIR i PUR (poza niektórymi poliuretanami wytwarzanymi z olejów roślinnych), są pochodnymi ropy naftowej, a ich produkcja wymaga znacznej ilości energii (72,1–109,2 MJ/kg).

Najniższy ślad energetyczny mają materiały pochodzenia roślinnego, takie jak celuloza (0,94–3,3 MJ/kg), korek (4 MJ/kg) i wełna drzewna (10,8 MJ/kg).¹ Rośliny pochłaniają CO2 i zatrzymują węgiel atmosferyczny, ponieważ wbudowują go w swoje tkanki. Dlatego organiczne materiały dociepleniowe mogą mieć bardzo niski, a nawet ujemny ślad węglowy.

Artykuł powstał na podstawie monografii „Rewaloryzacja i modernizacja budynków historycznych w dobie kryzysu klimatycznego” pod redakcją Autora, wyd. Fundacja Sendzimira, Warszawa 2022.

1 Hammond Geoffrey, Jones Craig, Inventory of Carbon & Energy (ICE), version 1.6a, University of Bath, https://perigordvacance.typepad.com/files/inventoryofcarbonandenergy.pdf, dostęp: 1.08.2021.