Izolacje termiczne stropodachów poddaszy mieszkalnych w świetle nowych wymagań cieplnych

Stropodachy poddaszy mieszkalnych są przegrodami wielowarstwowymi o dużym nachyleniu. Ich konstrukcję tworzą tradycyjnie ciesielskie wiązary dachowe, zabezpieczone od zewnątrz warstwami pokryciowymi (hydroizolacyjnymi).

Pod pokryciem dachowym stosowane są warstwy wentylacyjne odprowadzające nadmiar pary wodnej ze stropodachu i latem obniżające temperaturę pod pokryciem.

Jedną z najważniejszych warstw stropodachu jest termoizolacja. W typowych stropodachach szczelinowych mocuje się ją pod warstwą wentylacyjną i nad warstwą paroizolacyjną oraz nad warstwą wykończeniową. Wykonuje się ją z płyt, mat, filców, ewentualnie z luźnej zasypki. Pod nią stosowane są warstwy paroizolacyjne i wykończeniowe.

Układ warstw stropodachów szczelinowych

Termoizolacja w stropodachach szczelinowych może być mocowana w następujących układach:

• na krokwiach (rys. 1),
• między krokwiami dachowymi (rys. 2),
• od dołu do krokwi (rys. 3),
• między krokwiami i pod nimi (rys. 4).

Położenie warstw w stropodachach stromych powinno uwzględniać wszystkie zjawiska cieplno­‑wilgotnościowe zachodzące w przegrodach zewnętrznych, tj. zjawisko przepływu pary wodnej oraz przepływu ciepła. Ze względu na drewnianą konstrukcję stropodachu stromego należy zwrócić uwagę nie tylko na właściwe ocieplenie, lecz także na ochronę konstrukcji przegrody przed wilgocią wewnętrzną i zewnętrzną.

Właściwą ochronę przed wilgocią zewnętrzną przegrody można uzyskać dzięki poprawnemu wykonaniu pokrycia oraz drugiej płaszczyzny odwodnienia dachu, stanowiącej również wiatroizolację.

Przed wilgocią wewnętrzną chroni natomiast przegrodę takie ułożenie warstw od wnętrza na zewnątrz, w którym kolejne materiały mają malejący opór dyfuzyjny dla pary wodnej, tak aby mogła się ona wydostawać na zewnątrz i nie wykraplała się wewnątrz przegrody [1].

Sposób umieszczenia izolacji termicznej w stropodachu zależy od wielu czynników. W nowych budynkach dobrym rozwiązaniem jest ułożenie warstwy ocieplenia nad krokwiami (rys. 1). Także w przypadku docieplania istniejących poddaszy wykończonych już od spodu przy wymianie pokrycia takie rozwiązanie jest ­ekonomicznie uzasadnione.

Jako izolację termiczną stosowane są w takiej sytuacji twarde płyty termoizolacyjne odporne na ściskanie i zginanie. W budynkach istniejących warstwa ocieplenia może być natomiast ułożona między krokwiami (rys. 2) lub pod krokwiami (rys. 3). W przypadku stosowania ocieplenia między krokwiami wymagana jest jednak duża wysokość krokwi. Przy niższych krokwiach stosuje się ocieplenie dwuwarstwowe, tj. między krokwiami oraz pod nimi (rys. 4).

Izolacyjność cieplna stropodachów

Podstawowym kryterium izolacyjności cieplnej stropodachów jest współczynnik przenikania ciepła U [W/(m²·K)]. Jego wartość określona jest w przepisach: Rozporządzeniu z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie [2], oraz zmieniającym je rozporządzeniu z dnia 5 lipca 2013 r. [3].

Zgodnie z rozporządzeniem z dnia 12 kwietnia 2002 r. [2], którego zapisy obowiązują do końca tego roku, maksymalna wartość współczynnika przenikania ciepła U stropodachów nie powinna przekraczać wartości 0,25 W/(m²·K).

W rozporządzeniu z dnia 5 lipca 2013 r. [3], które wejdzie w życie 1 stycznia 2014 r., dopuszczalna wartość współczynnika U została obniżona do 0,20 W/(m²·K), po czym wymaganie to zostanie zaostrzone – w 2017 r., gdy wartość współczynnika U ma wynosić 0,18 W/(m²·K), a w 2021 r. – 0,15 W/(m²·K).

Na rys. 5 pokazano zmiany wymagań dotyczących izolacyjności cieplnej stropodachów na podstawie obowiązujących przepisów [2, 3].

Podczas obliczania wartości współczynnika ciepła U stropodachu nie uwzględnia się warstw nad warstwami wentylowanymi oraz izolacyjności szczelin wentylacyjnych.

Także warstwy wykończeniowe nie mają większego udziału w izolowaniu termicznym stropodachów. Najważniejszą warstwą izolacyjną jest izolacja termiczna wykonywana najczęściej z wełny mineralnej, styropianu lub z pianki poliuretanowej. Do izolowania stropodachów szczelinowych nad krokwiami stosowane są sztywne płyty z polistyrenu ekstrudowanego lub z pianki poliuretanowej. Pozostałe materiały wraz z piankami poliuretanowymi stosowane są do izolowania stropodachów od wewnątrz.

Podstawowym parametrem wysokosprawnych materiałów izolacyjnych jest współczynnik przewodzenia ciepła λ [W/(m·K)]. Współcześnie producenci izolacji termicznych dążą do osiągnięcia jak najniższych wartości tego parametru w celu uzyskania najefektywniejszych materiałów termoizolacyjnych.

Izolacyjność cieplna materiału ma bezpośredni wpływ na grubość stosowanej warstwy termoizolacji. Zależność między zastosowaną grubością izolacji o różnych wartościach współczynnika λ [W/(m·K)] a wartością współczynnika przenikania ciepła U [W/(m²·K)] stropodachów przedstawiono na rys. 6.

Zgodnie z normą PN-EN ISO 6946:2008 [4] podczas określania wartości współczynnika przenikania ciepła U [W/(m²·K)] stropodachu zalecane jest uwzględnienie niejednorodności (nieciągłości) warstw izolacyjnych stropodachów stromych. Przykładowo w stropodachach z izolacją między krokwiami występują znaczne różnice w izolacyjności przegrody analizowanej w przekroju przez izolację termiczną i przez krokwie.

W przypadku stropodachów izolowanych nad lub pod krokwiami warstwy izolacji są jednorodne, dlatego ich grubość można przyjmować zgodnie z rys. 6.

Wnioski

W związku z pojawieniem się nowych warunków projektowania stropodachów pod kątem obniżania zapotrzebowania na energię cieplną znacznie zwiększy się grubość termoizolacji stosowanej w przegrodzie. W przypadku tradycyjnie wykonywanych więźb dachowych wymiary krokwi mogą się okazać zbyt małe, by można było zmieścić izolację o wymaganej grubości.

Należy wówczas zastosować dodatkową warstwę izolacji pod krokwiami. Wymaga to jednak starannego podwieszania i stosowania systemowych rozwiązań mocowania warstw wykończeniowych. Zastosowanie grubych warstw izolacji podwieszanych pod krokwiami powoduje także zmniejszenie kubatury przestrzeni poddasza. Nowym rozwiązaniem jest stosowanie dwuteowych belek złożonych (I-beam) jako krokwi konstrukcyjnych redukujących wpływ nieciągłości termoizolacji między krokwiami.

Grubość warstw termoizolacyjnych można zredukować dzięki wykorzystaniu wysokosprawnych materiałów izolacyjnych o niskiej wartości współczynnika λ [W/(m·K)], należy jednak dobierać je na podstawie zweryfikowanych danych badawczych zawierających obliczeniowe wartości współczynnika λ [W/(m·K)].

Projektanci podczas obliczania wartości współczynnika przenikania ciepła w odniesieniu do przegród korzystają z danych opublikowanych w normach PN-EN 12524:2003 [5] i PN-EN ISO 10456:2004 [6], które nie zawierają informacji dotyczących przewodności cieplnej materiałów termoizolacyjnych.

Producenci materiałów do izolacji cieplnej publikują deklarowane wartości współczynnika λ [W/(m·K)] oferowanych materiałów. Do celów projektowych należy przyjmować wartości obliczeniowe izolacyjności cieplnej określone zgodnie z normą PN­‑EN ISO 10456:2004 [6] lub skorzystać przykładowo z właściwości obliczeniowych określonych na podstawie badań Zakładu Fizyki Cieplnej zawartych w publikacji „Budownictwo ogólne” [7].

Prezentowane wyniki badań zrealizowane w ramach tematu nr L-1/116/DS/2013 zostały sfinansowane z dotacji na naukę przyznanej przez Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego.

Literatura

1. C. Byrdy, „Dachy i stropodachy ocieplone i nieocieplone. Podręcznik dla studentów wyższych szkół technicznych”, Politechnika Krakowska, Kraków 2007.
2. Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (DzU z 2002 r. nr 75, poz. 690, ze zm.).
3. Rozporządzenie Ministra Transportu, Budownictwa i Gospodarki Morskiej z dnia 5 lipca 2013 r. zmieniające rozporządzenie w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (DzU z 2013 r., poz. 926).
4. PN-EN ISO 6946:2008, „Komponenty budowlane i elementy budynku. Opór cieplny i współczynnik przenikania ciepła. Metoda obliczania”.
5. PN-EN 12524:2003, „Materiały i wyroby budowlane. Właściwości cieplno-wilgotnościowe. Tabelaryczne wartości obliczeniowe”.
6. PN-EN ISO 10456:2004, „Materiały i wyroby budowlane. Procedury określania deklarowanych i obliczeniowych wartości cieplnych”.
7. „Budownictwo ogólne”, praca zbiorowa, t. 2: „Fizyka budowli”, pod kier. P. Klemma, aut. D. Chwieduk [i in.], Arkady, Warszawa 2007.

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!