H επιλογή του κατάλληλου συστήματος θερμοπρόσοψης για την αντιμετώπιση της κλιματικής αλλαγής και των φυσικών απειλών

Στην Ελλάδα, η γεωγραφική θέση και τα γεωλογικά χαρακτηριστικά της, καθιστούν τη χώρα ευάλωτη σε μια σειρά φυσικών καταστροφών, όπως οι πυρκαγιές, οι πλημμύρες και οι σεισμοί. Αυτοί οι κίνδυνοι επιδρούν άμεσα στις κατασκευές και τις υποδομές της χώρας, θέτοντας σημαντικές προκλήσεις για την ασφάλεια και την ανθεκτικότητα των κτιρίων.

Το πρόβλημα

Οι πυρκαγιές επηρεάζονται έντονα από την κλιματική αλλαγή μέσω της αύξησης της θερμοκρασίας, η οποία δημιουργεί ξηρότερες συνθήκες και αυξάνει την ευφλεκτότητα των δασών. Επιπλέον, η μείωση της υγρασίας του εδάφους και της ατμόσφαιρας καθιστά την ύπαιθρο πιο ευάλωτη σε πυρκαγιές. Η αύξηση των ακραίων καιρικών φαινομένων, όπως οι καύσωνες και οι ξηρασίες, συμβάλει στην εξάπλωση των πυρκαγιών, ενώ οι ισχυροί άνεμοι, που μπορεί να γίνουν συχνότεροι λόγω της κλιματικής αλλαγής, μπορούν να εντείνουν τις πυρκαγιές, ιδιαίτερα κατά τους θερινούς μήνες. Αποτέλεσμα, οι πυρκαγιές καταστρέφουν εκτός από δασικές εκτάσεις και κτήρια, απειλώντας την ασφάλεια των κατοίκων και την ακεραιότητα των υποδομών.
Οι πλημμύρες επίσης σχετίζονται με την κλιματική αλλαγή μέσω της αύξησης των βροχοπτώσεων καθώς η άνοδος της θερμοκρασίας της ατμόσφαιρας αυξάνει την εξάτμιση και την ποσότητα υδρατμών στον αέρα, οδηγώντας σε πιο έντονες βροχοπτώσεις στην Μεσόγειο. Επίσης, η άνοδος της στάθμης της θάλασσας που προκαλείται από την τήξη των παγετώνων και των πάγων της Αρκτικής, αυξάνει τον κίνδυνο παράκτιων πλημμυρών. Παράλληλα, οι αλλαγές στη χρήση γης και η αστικοποίηση αυξάνουν τις επιφάνειες που δεν απορροφούν νερό, οδηγώντας σε περισσότερες και σοβαρότερες πλημμύρες. Συνέπεια, τα πλημμυρικά φαινόμενα προκαλέσουν σοβαρές ζημιές σε κτίρια και άλλες υποδομές, ακόμη και σε περιοχές που ως τώρα θεωρείται ότι έχουν επαρκή αποστραγγιστικά συστήματα.
Παράλληλα, η γεωλογική θέση της Ελλάδας, καθώς βρίσκεται στα όρια της σύγκρουσης της Ευρασιατικής και της Αφρικανικής λιθοσφαιρικής πλάκας, προκαλεί σημαντική τεκτονική δραστηριότητα, η οποία εκδηλώνεται με σεισμούς, που μπορούν να προκαλέσουν κατάρρευση μερικώς ή ολικώς κτιρίων, ιδιαίτερα των παλαιότερων καθώς και υποδομών.

Η πρόκληση

Σήμερα στο πλαίσιο της ενεργειακής αναβάθμισης των κτιρίων, μια από τις συνηθέστερες εφαρμογές αποτελεί η τοποθέτηση συστημάτων εξωτερικής θερμομόνωσης στις όψεις των κτιρίων, με κύρια θερμομονωτικά υλικά την διογκωμένη πολυστερίνη (λευκή ή γραφιτούχα), εξηλασμένη πολυστερίνη και πετροβάμβακα. Συνεπώς τα συστήματα που εφαρμόζονται καλούνται να ανταπεξέλθουν χωρίς αυτά να καταστραφούν στις όλο και αυξανόμενες φυσικές απειλές που ενδέχεται να αντιμετωπίσουν: τη φωτιά, την πλημμύρα και το σεισμό. Ωστόσο σήμερα συνεχίζουμε σε μεγάλο βαθμό να επενδύουμε ιδιωτικό ή κρατικό χρήμα σε συστήματα εξωτερικής θερμομόνωσης με άγνωστη απόκριση των υλικών αυτών στις φυσικές απειλές.

Η λύση στην πυρκαγιά

Ο πετροβάμβακας (FIBRANgeo BP ETICS) που χρησιμοποιείται στα συστήματα εξωτερικής θερμομόνωσης, αποτελεί μια ασφαλή επιλογή για τη προστασία έναντι της φωτιάς. Ο πετροβάμβακας είναι ένα μονωτικό υλικό που παράγεται στους 1520 °C από την τήξη και την ινοποίηση ηφαιστειακών πετρωμάτων. Προερχόμενος από τα σπλάχνα της γης και τη φωτιά. Σε αντίθεση με τα αφρώδη μονωτικά διογκωμένης και εξηλασμένης πολυστερίνης, ο πετροβάμβακας είναι άκαυστο υλικό (Κατηγορία Α1 σύμφωνα με το ΕΝ 13501-1), άρα διατηρεί τις μονωτικές του ιδιότητες και σε υψηλές θερμοκρασίες, συνεισφέροντας έτσι στον περιορισμό και στην καθυστέρηση εξάπλωσης της φωτιάς, σώζοντας ζωές και προστατεύοντας τις κατασκευές και τις περιουσίες. Σημειωτέων, ήδη από τους 270 οC (θερμοκρασία που αναπτύσσεται πολύ γρήγορα σε συνθήκες πυρκαγιάς), αρχίζει να χάνεται η συνάφεια μεταξύ σκυροδέματος και χάλυβα οπλισμού και προκαλούνται σοβαρές ρωγμές στο φέροντα οργανισμό. Για την αποκατάσταση της στατικής επάρκειας του κτιρίου απαιτούνται υψηλού κόστους, ειδικές επεμβάσεις με εποξειδικές ρητίνες και ανθρακονήματα. Κατά συνέπεια, σε περίπτωση πυρκαγιάς, η χρήση συστημάτων πετροβάμβακα είναι σημαντική όχι μόνο για λόγους ασφάλειας των χρηστών του κτιρίου, αλλά και για την ασφάλεια της δομικής ευστάθειας του. Είναι η ιδανική επιλογή για όλα τα κτίρια με υψηλές απαιτήσεις πυροπροστασίας όπως κτήρια σε δασικό περιβάλλον, πολυκατοικίες, ξενοδοχεία, εκπαιδευτήρια, νοσοκομεία, δημόσια κτήρια, κτήρια εμπορικών δραστηριοτήτων και βιομηχανίες. Ταυτόχρονα, είναι άριστο ηχοαπορροφητικό υλικό, μειώνοντας τον εισερχόμενο θόρυβο τουλάχιστον κατά 70% (σε περιπτώσεις θερμοπροσόψεων), είναι το μοναδικό μονωτικό υλικό που εξασφαλίζει την παθητική διαπνοή του δομικού στοιχείου συμβάλλοντας τόσο στην επίτευξη μιας υψηλής βιοκλιματικής άνεσης όσο και στον περιορισμό των προβλημάτων κτηριακής παθολογίας.

Η λύση στην πλημμύρα

Η δηλωμένη τιμή του συντελεστή θερμικής αγωγιμότητας, λD, των θερμομονωτικών υλικών είναι μια εργαστηριακή μέτρηση που αναφέρεται σε στεγνό προϊόν. Μετά την τοποθέτησή τους στην κατασκευή και στην περίπτωση που εκτεθούν σε μια πλημμύρα, τα θερμομονωτικά απορροφούν νερό, είτε άμεσα με τριχοειδή απορρόφηση, είτε έμμεσα με διάχυση υδρατμών στο εσωτερικό του μονωτικού κατά την εξάτμιση της υγρασίας που έχουν απορροφήσει οι τοίχοι. Αυτό έχει ως συνέπεια τη μεταβολή της θερμικής αγωγιμότητας και απόδοσης του μονωτικού. Η μεταβολή αυτή δίνεται από το ELOT ΕΝ ISO 10456 που προσδιορίζει το συντελεστή θερμικής αγωγιμότητας σχεδιασμού, λ2, λαμβάνοντας υπόψη την δηλωμένη τιμή υδατοαπορρόφησης WD(V) του παραγωγού που μετράτε κατά το ΕΝ 12088. Έτσι για παράδειγμα μια εξηλασμένη πολυστερίνη (FIBRANxps ETICS GF), με λD=0,033 W/mK, παρουσιάζει απορρόφηση υγρασίας WD(V) 4% ενώ μια γραφιτούχα διογκωμένη πολυστερίνη (FIBRANeps GRAFIT 80), με λD=0,031 W/mK παρουσιάζει απορρόφηση υγρασίας WD(V) 23%. Αυτό αντίστοιχα συνεπάγεται μια εν δυνάμει μεταβολή του συντελεστή θερμικής αγωγιμότητας σχεδιασμού της εξηλασμένης πολυστερίνης FIBRANxps ETICS GF σε λ2=0,037 W/mK, ενώ της γραφιτούχας διογκωμένης πολυστερίνης FIBRANeps GRAFIT 80 σε λ2=0,078 W/mK. Συνεπώς παρόλο που μια γραφιτούχα διογκωμένη πολυστερίνη ξεκινάει με ένα καλό συντελεστή θερμικής αγωγιμότητας ενδέχεται να μεταβληθεί και να χειροτερέψει τόσο που τελικά να χρειάζεται διπλάσιο πάχος μόνωσης σε σχέση με τα άλλα μονωτικά για να έχει την ίδια απόδοση. Στον πετροβάμβακα λόγω διαπνοής (μ=1) αναμένεται λD≈λ2, δηλαδή το υλικό στεγνώνει και η τιμή σχεδιασμού, λ2, επανέρχεται στην ονομαστική δηλωμένη τιμή λD, ωστόσο απαιτείται κάθε φορά να καταναλώνουμε ένα ποσό θερμότητας μέχρι το μονωτικό να στεγνώσει. Κατά συνέπεια η βέλτιστη λύση στην υγρασία από μια πλημμύρα είναι η εξηλασμένη πολυστερίνη.

Η λύση στο σεισμό

Αναφορικά με την αντοχή των συστημάτων εξωτερικής θερμομόνωσης στο σεισμό, πρόσφατα ολοκληρώθηκε ένα σημαντικό ερευνητικό έργο παγκόσμιας πρωτοτυπίας των τμημάτων Πολιτικών Μηχανικών και Μηχανολόγων Μηχανικών του ΑΠΘ όπου εξετάζοντας 3 πιστοποιημένα συστήματα θερμοπρόσοψης στα οποία διέφερε αποκλειστικά και μόνο ο τύπος του θερμομονωτικού υλικού, ανέδειξε την ανωτερότητα των συστημάτων θερμοπρόσοψης με εξηλασμένη πολυστερίνη FIBRANxps ETICS GF λόγω της υψηλής αντοχής σε λυγισμό προσδίδοντας μια αύξηση των μηχανικών αντοχών μιας τοιχοποιίας πλήρωσης άνω του 40 %. Στα συμπεράσματα καταγράφηκε ότι η αυξημένη ικανότητα που προσφέρει ένα σύστημα θερμοπρόσοψης με εξηλασμένη πολυστερίνη έναντι της πτώσης της τοιχοποιίας, αν και είναι σημαντική για όλα τα κτίρια, παλαιά και νέα, είναι ιδιαιτέρως ευεργετική για τα παλαιότερα (της περιόδους πριν το 1995) καθώς η διατήρηση της τοιχοποιίας στη θέση της έχει σημαντική συνεισφορά και στην συνολική δυσκαμψία και αντοχή του φορέα.

Συμπεράσματα & Στρατηγικές:

Συνολικά, η γεωγραφική θέση της Ελλάδας την καθιστά τα κτήρια της ευάλωτα σε φυσικές καταστροφές όπως πυρκαγιές, πλημμύρες και σεισμούς. Η αντιμετώπιση αυτών φυσικών απειλών για την προστασία των ανθρώπινων ζωών και της περιουσίας απαιτεί κατανόηση του προβλήματος και εφαρμογή νέων στρατηγικών στις κατασκευές. Τα συστήματα εξωτερικής θερμομόνωσης καλούνται όχι μόνο να επιτελέσουν το ρόλο της μόνωσης αλλά και να διασφαλίσουν τόσο τη δική τους ακεραιότητα όσο και του κτιρίου:
● Για κτίρια μετά του 1995 και νεόδμητα κτίρια που παρουσιάζουν μικρότερη σεισμική τρωτότητα η χρήση του πετροβάμβακα είναι η βέλτιστη επιλογή, καθώς παρέχει τη μέγιστη πυροπροστασία, ενώ στα χαρακτηριστικά του συστήματος πρέπει να προσθέσουμε την εξαιρετική ηχομόνωση, διαπνοή και θερμική αδράνεια.

• Στα κτήρια αυτού του τύπου η προστασία έναντι πλημμυρικών φαινομένων επιτυγχάνεται με την κατασκευή σε μικρό ύψος από το έδαφος ζώνης υψηλής στεγανοποίησης με εξηλασμένη πολυστερίνη.

●Για κτίρια πριν του 1995 η εξηλασμένη πολυστερίνη είναι μια συνετή επιλογή, καθώς περιορίζει τη σεισμική τρωτότητα της κατασκευής ενώ παράλληλα είναι ιδανική επιλογή έναντι των πλημμυρικών φαινομένων δίνοντάς έναν αξιοθαύμαστα σταθερό συντελεστή θερμικής αγωγιμότητας σχεδιασμού.

• Στα κτήρια αυτού του τύπου η προστασία έναντι της φωτιάς βελτιώνεται με λωρίδες πυροφραγής με πετροβάμβακα περιμετρικά του κτιρίου σε μικρό ύψος πάνω από τα κουφώματα.