Prawidłowy dobór sposobu ocieplenia dachu lub stropodachu jest możliwy tylko przy znajomości rodzajów i właściwości materiałów, z których zbudowany jest termomodernizowany element.
Na przestrzeni lat wraz z rozwojem technologii budowlanej znacząco zmieniały się parametry wznoszonych konstrukcji i ich elementów.
Najczęściej stosowane rozwiązania w starych budynkach
Do 1970 r. najczęściej występującym zadaszeniem domów jednorodzinnych budowanych w Polsce był dach nieocieplony o konstrukcji drewnianej, zwykle z poddaszem nieużytkowym, o konstrukcji krokwiowej, jętkowej lub płatwiowo-kleszczowej, w zależności od rozpiętości i geometrii dachu. Pokrycia dachowe najczęściej wykonane były z materiałów azbestowo-cementowych (eternitu) w formie płyt falistych lub, rzadziej, płaskich. Inne stosowane materiały to dachówki ceramiczne lub betonowe.
W latach 1970–1980 dużą popularnością zaczęły się cieszyć stropodachy. Wykonywane były one najczęściej w technologii stropodachu niewentylowanego (RYS. 1), składającego się z:
1 – płyta stropowa, 2 – warstwa kształtująca spadek, 3 – warstwa ocieplenia, 4 – izolacja przeciwwodna; rys.: [2]
- konstrukcji nośnej – najczęściej były to stropy gęstożebrowe,
- warstwy paroizolacji – warstwa ta stanowi zabezpieczenie izolacji cieplnej przed dyfuzją pary wodnej z pomieszczenia i jej ewentualnym wykropleniem wewnątrz stropodachu [1], najczęściej wykonane były z lepiku asfaltowego lub z papy asfaltowej układanej na zakład,
- warstwy kształtującej spadek – wykonywanej zwykle z żużla granulowanego przez jednostkową zmianę grubości (spadek o min. 3%); warstwa ta, dzięki stosunkowo dużej ciepłochronności, jednocześnie poprawiała parametry izolacyjne całego stropodachu,
- warstwy izolacji cieplnej – w postaci płyt wiórowo-cementowych lub płyt pilśniowych,
- warstwy wyrównawczej – warstwa grubości 3 do 6 cm z betonu lub betonu zbrojonego siatką,
- izolacji wodoszczelnej – wykonanej z papy asfaltowej.
Inne stosowane w tym czasie rozwiązania to dachy płaskie pulpitowe, dachy dwuspadowe o małych kątach nachylenia, najczęściej nieocieplone, ułożone nad poddaszami nieużytkowymi o konstrukcji drewnianej. Pokrycia wykonywano z blach trapezowych, pap asfaltowych oraz płyt z materiałów azbestowo-cementowych, płaskich lub falistych.
W latach 1980–1990 nastąpił rozwój technologii wykonywania stropodachów i obok wcześniej stosowanych stropodachów niewentylowanych zaczęły się pojawiać stropodachy dwudzielne (wentylowane) (RYS. 2). Ich konstrukcja składa się z:
1 – folia paroszczelna, 2 – płyta stropowa, 3 – warstwa ocieplenia, 4 – izolacja przeciwwodna; rys.: [2]
- warstwy nośnej – płaskiego stropu, często gęstożebrowego,
- warstwy paroizolacji – wykonanej zwykle z papy na lepiku,
- warstwy termoizolacji – zbudowanej np. z proszku torfowego, żużla wielkopiecowego granulowanego, zaimpregnowanych wiórów drewnianych, zmineralizowanych trocin itp., usypanych luźno w warstwę o grubości zwykle do 20 cm, lub wykonanej ze styropianu czy wełny mineralnej,
- pustki powietrznej – jest to nieużytkowa przestrzeń między stropem a dachem, może być przełazowa lub nie; wysokość tej pustki kształtuje się w granicach od 20 do 150 cm i więcej, powinna być ona wentylowana, aby zapewnić swobodne wydostawanie się pary wodnej przenikającej z pomieszczenia i zapobiec zawilgoceniu izolacji termicznej [1]; warunek wentylacji pustki uznajemy za spełniony, jeżeli powierzchnia otworów wynosi min. 0,001 powierzchni dachu (dla h > 50 cm) lub min. 0,002 powierzchni dachu (dla 20 < h < 50 cm), gdzie h jest wysokością przestrzeni wentylowanej [3],
- nieocieplonego dachu o niewielkim nachyleniu połaci przystosowanego do rodzaju pokrycia – dach może być konstrukcją samonośną lub być oparty na konstrukcji stropu.
Inne stosowane w tym czasie rozwiązania to dach płaski pulpitowy, dwuspadowy, a także namiotowo-kopertowy o małych kątach nachylenia, najczęściej nad poddaszem nieużytkowym o konstrukcji drewnianej, nieocieplony. Pokrycie wykonywano z blachy trapezowej, papy asfaltowej oraz płyt z materiałów azbestowo-cementowych, płaskich lub falistych. [4]
Wady stosowanych dawniej technologii
Stosowane dawniej rozwiązania niosły za sobą znaczące problemy dotyczące pracy wykonanych elementów. Brak stosowania przed rokiem 1970 izolacji powodował bardzo niską efektywność energetyczną ówczesnych budynków. Niezaizolowany strop i dach miał bardzo duży współczynnik przenikania ciepła, a co za tym idzie trudno było osiągnąć i utrzymać wymaganą temperaturę w budynku lub niosło to za sobą duże koszty ogrzewania.
Stosowanie dachów płaskich, w których wszystkie warstwy ściśle przylegają do siebie, w sposób niepozostawiający wentylowanych pustek powietrznych, powodowało możliwość wystąpienia takich problemów jak zawilgocenie warstw izolacyjnych, pęcherze i wybrzuszenia na papie oraz niszczenie warstw podkładowych w okresie zimowym, odrywanie od podłoża, a także powstawanie na suficie ciemnych plam, które świadczą o zawilgoconych powierzchniach w miejscach, gdzie przemarzał strop. Przyczyną była para wodna, która z łatwością przenikała przez warstwy stropu, by się następnie zatrzymać pod szczelną warstwą papy.
Stropodachy wentylowane dwudzielne przy właściwym wykonaniu pozwalały bez skutków ubocznych na swobodny przepływ wilgoci przez przegrody. Według wytycznych stosowania paroizolacji:
„W stropodachu dwudzielnym wentylowanym, jeśli strop wykonany jest z płyt żelbetowych o dobrze uszczelnionych stykach, a ciśnienie pary wodnej nie przekracza 16 hPa, paroizolacja jest zbędna (np. w budynku mieszkalnym). Warunek ten spełnia już płyta żelbetowa o grubości 3,5 cm, która stawia opór dyfuzyjny r = 13,30 m2·h·hPa/g i dlatego może stanowić wystarczającą zaporę dla pary, nawet w pomieszczeniach mokrych, takich jak kuchnia, łazienka” [5].
1 – hydroizolacja, 2 – wylewka betonowa, 3 – szczelina wentylacyjna, 4 – termoizolacja, 5 – paroizolacja, 6 – strop; rys.: [7]
Problemem w obydwu typach stropodachów jest niewystarczająca izolacyjność cieplna przegrody, ze względu na zbyt duży współczynnik przenikania ciepła stosowanych materiałów oraz zbyt małą ich grubość. Dodatkowym utrudnieniem jest zastosowanie w starych pokryciach dachowych materiałów obecnie uznawanych za toksyczne, czyli zawierających azbest. Prace nad ich rozbiórką i utylizacją mogą być wykonywane tylko przez specjalistyczne firmy.
Obecnie stosowane rozwiązania
Kolejne lata przyniosły dalszy rozwój technologii wykonywania stropodachów oraz ocieplonych dachów. Obecnie najczęściej stosowane są następujące rozwiązania:
Stropodachy wentylowane
Ten typ stropodachów, dzięki pustym przestrzeniom powietrznym, nie niesie za sobą ryzyka kondensacji pary wodnej i w rezultacie zawilgocenia przegrody, a dobre materiały izolacyjne odpowiedniej grubości zapewniają spełnienie wymagań izolacyjności cieplnej. Kolejne warstwy takich stropodachów to:
1 – warstwa balastowa ze żwiru, 2 – hydroizolacja, 3 – deskowanie, 4 – szczelina wentylacyjna, 5 – termoizolacja, 6 – paroizolacja, 7 – strop; rys.: [7]
- konstrukcja nośna stropodachu – strop nad ostatnią kondygnacją (drewniany, żelbetowy, stalowy),
- paroizolacja – folia polietylenowa, aluminiowa lub PCV, papa bitumiczna; szczelność tej warstwy ma duże znaczenie dla prawidłowej pracy izolacji termicznej (zawilgocona, szczególnie jeśli wykonana jest z wełny mineralnej, nie spełnia swojej roli),
- izolacja termiczna – z wełny mineralnej lub płyt styropianowych,
- przestrzeń wentylowana – zadaniem tej warstwy jest odprowadzenie pary wodnej, która uległa kondensacji w warstwie izolacji termicznej, kondensat odprowadzany jest przez otwory wentylacyjne; warunki, jakim muszą odpowiadać otwory, zostały podane wyżej przy opisie dachu dwudzielnego; jeżeli dodatkowo szerokość dachu przekracza 24 m, w najwyższym punkcie połaci należy zaprojektować wywietrzniki o powierzchni 5 cm2 na każdy metr kwadratowy dachu,
- konstrukcja nośna pokrycia dachowego – pozwala na montaż wybranego pokrycia dachowego i przeniesienie obciążeń na konstrukcję stropu,
- izolacja przeciwwodna (hydroizolacja) – odprowadza wodę opadową z powierzchni dachu i zabezpiecza przed zawilgoceniem niżej położone warstwy; najczęściej wykonywana jest z papy bitumicznej, membrany z tworzyw sztucznych i kauczukowych oraz z płynnych folii [4, 6].
1 – hydroizolacja, 2 – deskowanie, 3 – konstrukcja wsporcza, 4 – przestrzeń wentylowana, 5 – termoizolacja, 6 – paroizolacja, 7 – strop; rys.: [7]
Najczęściej stosowane typy stropodachów wentylowanych to:
- stropodachy kanalikowe (RYS. 3),
- stropodachy szczelinowe (RYS. 4),
- stropodachy dwudzielne (RYS. 5).
Dach skośny
Ocieplenie dachu może być realizowane poprzez ocieplenie połaci dachowych – rozwiązanie stosowane przy poddaszu użytkowym lub poprzez ocieplenie stropu poddasza (stropu nad ostatnią kondygnacją), gdy poddasze ma być nieużytkowe.
Ocieplenie połaci dachowych
Ocieplenie połaci dachowych zakłada wykonanie wiatroizolacji pod pokryciem dachowym, a następnie wprowadzenie materiału izolacyjnego pomiędzy krokwie i wykonanie paroizolacji.
Aby spełnić wymogi obowiązujących Warunków Technicznych wykonuje się dwie warstwy materiału izolacyjnego – warstwę pomiędzy krokwiami i warstwę poniżej krokwi. Technologia wykonania zależy od przyjętego materiału, najpopularniejsze jest ocieplenie połaci dachowych wełną mineralną.
Przy izolacji z wełny mineralnej, ze względu na jej podatność na formowanie, łatwo jest uzyskać wymaganą szczelność wypełnienia przy stosunkowo niskiej cenie.
Inne materiały, które mogą być użyte jako termoizolacja połaci dachowych, to:
- styropian – ze względu na małą elastyczność należy zadbać o dokładny dobór rozmiaru płyt i ich precyzyjne ułożenie,
- pianka poliuretanowa – jest to pianka rozprężająca się, natryskiwana na połać dachową, w krótkim czasie uzyskuje się w ten sposób bardzo szczelnie wypełniającą warstwę izolacyjną, jednak jest to rozwiązanie stosunkowo drogie,
- celuloza – celulozę w postaci granulek wdmuchuje się pod ciśnieniem w przestrzenie międzykrokwiowe, uzyskując w krótkim czasie, podobnie jak w przypadku pianki PUR, szczelnie wypełniającą izolację termiczną.
Wiatroizolacje
nisko paroprzepuszczalna, 5 – paroizolacja, 6 – warstwa wykończeniowa; rys.: M. Gregoriou-Szczepaniak na podst. [8]
Oprócz wyboru izolacji termicznych należy dobrać do dachów odpowiednie wiatroizolacje. Obecnie stosowane są dwa rozwiązania:
- połać dachowa typu nieszczelnego – przy zastosowaniu wiatroizolacji o wysokiej paroprzepuszczalności (więcej niż 600 g/m2/dobę) para wodna jest transportowana przez paroprzepuszczalne warstwy połaci do szczeliny wentylacyjnej między wiatroizolacją a pokryciem dachowym (RYS. 6),
- połać dachowa typu szczelnego – przy zastosowaniu wiatroizolacji o niskiej paroprzepuszczalności (mniej niż 600 g/m2/dobę) lub papy na deskowaniu należy przewidzieć szczelinę wentylacyjną grubości od 3 do 6 cm, między wiatroizolacją a izolacją termiczną; zadaniem szczelin wentylacyjnych jest odprowadzenie ewentualnego kondensatu poprzez otwory wentylacyjne w okapie, podbitce oraz w kalenicy dachu lub w ścianach szczytowych (RYS. 7) [7].
Prawidłowe ocieplenie połaci dachowych, oprócz zapewnienia izolacyjności termicznej i zmniejszenia kosztów ogrzewania zimą, zapobiega przegrzewaniu się poddasza latem.
Ocieplenie stropów poddasza
Jeśli poddasza są nieużytkowe, nie ma konieczności ocieplania połaci dachowych, ponieważ zwiększa to objętość ogrzewanej części budynków. W takiej sytuacji można ocieplić strop poddasza. Izolacja taka składa się z (RYS. 8):
- paroizolacji – najczęściej folii uniemożliwiających przenikanie pary wodnej do warstwy izolacji termicznej, dzięki czemu minimalizujemy ryzyko zawilgocenia izolacji,
- izolacji termicznej – zwykle stosowane są wełna mineralna lub styropian, rzadziej granulaty wełny mineralnej, granulat styropianowy lub włókna celulozowe,
- warstwa wykończeniowa – jeżeli poddasza mają być dostępne, należy wykonać podłogę, w przypadku wełny najczęściej stosowana jest podłoga drewniana lub z płyt OSB na legarach, w przypadku płyt styropianowych – płyty OSB lub izolacja przeciwwilgociowa i wylewka cementowa.
W TABELI przedstawiono przykładowe grubości materiałów izolacyjnych dla różnych typów przegród, konieczne dla osiągnięcia współczynnika przenikania ciepła U ≤ 0,15 W/(m2·K).
Termomodernizacja dachów i stropodachów
Przed podjęciem decyzji o termomodernizacji konieczne jest sprawdzenie stanu technicznego stropów lub więźb dachowych, może się bowiem okazać, szczególnie w dachach wystawionych na długotrwałe działanie wilgoci, że stan techniczny konstrukcji jest tak zły, że bardziej opłacalna jest wymiana całego dachu.
W przypadku dobrego stanu technicznego konstrukcji należy przeprowadzić optymalizację, która odzwierciedli realną oszczędność kosztów na ogrzewanie budynku w rozpatrywanym czasie. Po podjęciu decyzji o termomodernizacji należy wybrać sposób ocieplenia – przy dachu dwuspadowym można zdecydować się na ocieplenie połaci dachowej lub stropu, w zależności od preferowanej funkcji poddasza.
Przykładowe rozwiązanie to uzyskanie poddasza nieogrzewanego, ale możliwego do użytkowania, na przykład jako suszarnie lub schowki, przy użyciu płyt styropianowych dach/podłoga dociśniętych posadzką z płyt OSB. Jest to rozwiązanie tańsze i mniej pracochłonne niż ruszt drewniany z podłogą w wypadku zastosowania jako warstwy izolacji miękkiej wełny mineralnej lub zasypek izolacyjnych (granulat wełny mineralnej, celuloza).
Elementy składowe robót takiej termomodernizacji to:
- ułożenie folii paroizolacyjnej,
- przycięcie i ułożenie płyt styropianu w dwóch warstwach na mijankę,
- wykonanie podłogi w systemie suchego jastrychu z dwóch warstw płyty OSB-3, klejonych i skręcanych z przesunięciem względem siebie.
Szacunkowy łączny koszt takich robót wynosi około 120 zł za metr kwadratowy.
Inne rozwiązanie to termomodernizacja poddaszy nieogrzewanych nieużytkowych warstwą izolacji z miękkiej wełny mineralnej, zakładająca wykonanie następujących czynności:
- ułożenie folii paroizolacyjnej,
- przycięcie i ułożenie dwóch warstw rolowanej wełny mineralnej prostopadle do siebie,
- zabezpieczenie izolacji przed wywiewaniem ciepła membraną wysokoparoprzepuszczalną, układaną bezpośrednio na wierzchu wełny.
Takie podejście nie pozwala na użytkowanie poddasza w żaden sposób, ale jest tańsze przy wykonaniu, a efektem jest podobna oszczędność w przyszłych kosztach ogrzewania.
Przy termomodernizacji stropodachów ścieżka postępowania znacząco różni się w zależności od rodzaju stropodachu. W przypadku stropodachów wentylowanych bardzo często występuje zawilgocenie warstw izolacyjnych, w związku z czym najbezpieczniej jest zerwać wszystkie warstwy poszycia aż do odsłonięcia nagiej konstrukcji stropu.
Przykładowy sposób termomodernizacji składa się z następujących czynności:
- zerwanie starego pokrycia papowego, rozbiórka warstwy wyrównawczej z betonu oraz warstwy żużla wielkopiecowego, wyrównanie i wyczyszczenie wierzchniej warstwy stropu monolitycznego, czynności nieuwzględnione w wycenie,
- ułożenie paroizolacji,
- ułożenie płyt styropianowych na powierzchni stropu,
- wykonanie warstwy spadkowej z zagęszczonego ręcznie keramzytu,
- szpryc cementowy,
- wykonanie warstwy dociskowej z płyty betonowej zatartej na gładko,
- wykonanie hydroizolacji dachu systemem pap termozgrzewalnych z impregnacją podłoża.
Szacunkowy, łączny koszt takich robót wynosi około 200 zł za metr kwadratowy.
Stropodachy wentylowane dwudzielne przy właściwym wykonaniu pozwalają bez skutków ubocznych na swobodny przepływ wilgoci przez przegrody.
Najpopularniejszymi metodami termomodernizacji są:
- zasypywanie powierzchni poziomych granulatem z wełny mineralnej,
- wdmuchiwania celulozy,
- ocieplanie wełną mineralną w rolkach układaną w dwóch warstwach.
Szacunkowy łączny koszt takich robót (przy użyciu granulatu) wynosi około 30 zł za metr kwadratowy.
Przy ocieplaniu zarówno stropodachów, jak i dachów skośnych należy zwrócić szczególną uwagę na newralgiczne punkty, takie jak:
- uniemożliwienie zawilgocenia poszczególnych warstw poprzez prawidłowe wykonanie izolacji, wykonanie wymaganych spadków i sprawnego systemu odwodnienia,
- szczelne wykonanie obróbek blacharskich,
- wyeliminowanie lub ograniczenie przenikania ciepła przez mostki termiczne.
Najczęściej występujące mostki cieplne to styki stropów i ścian attyki (RYS. 9). Aby uniknąć powstania tego mostka, należy zapewnić ciągłość izolacji pionowej i poziomej, na przykład przez ocieplenie ściany od wewnątrz (RYS. 10).
Literatura
1. J.Z. Mirski, K. Łącki, „Budownictwo z technologią 2”, WSiP, Warszawa 1998, s. 239–242.
2. www.budujemydom.pl/sciany-i-stropy/8943-ocieplenie-stropu-i-dachu, dostęp 09.07.2018.
3. A. Dzięgielewski, „Zasady prawidłowego projektowania i wykonawstwa stropodachów wentylowanych”, www.inzynierbudownictwa.pl, dostęp 09.07.2018.
4. B. Stawiski, „Dachy i stropodachy”, XVIII Ogólnopolska Konferencja „Warsztat Pracy Projektanta Konstrukcji”, Szczyrk 2007.
5. W. Płoński, J.A. Pogorzelski, „Fizyka budowli”, Arkady, Warszawa 1979.
6. R. Klatt, „Wytyczne do projektowania i wykonywania z izolacjami”, „Materiały Budowlane” nr 6/1996.
7. www.e-dach.pl/a/ocieplenie-poddasza-sposob-na-oszczedny-dom-2844.html, dostęp 09.07.2018.
8. www.infoarchitekta.pl/firmy/P/20-paroc-polska/produkty/398-biblioteki-cad-izolacja-dachu-skosnego-detale-polaczenia-ze‑sciana-murowana.html, dostęp 09.10.2018
9. ekobudowanie.pl/trendy/technologia/133-warstwy-termoizolacji-w-polaci-dachowej-domu-energooszczednego, dostęp 26.09.2018.
10. www.archipelag.pl/abc-budowy-1/buduj-energooszczednie-1/technologie-izolacje?Article=%40izolacja-termiczna-scianki-kolankowe-i-szczytowe.html, dostęp 26.09.2018.
Autor: mgr inż. Martyna Gregoriou-Szczepaniak
