Wymagania dla dachów płaskich i stromych od 2021 r.

Sprawność techniczna oraz trwałość obiektów budowlanych i ich elementów, w tym zwłaszcza dachów, zależy i będzie zależała od prawidłowo sporządzonego projektu, dobrego wykonawstwa oraz właściwego ich utrzymywania. Projekt budowlany, a i również projekt techniczny, muszą uwzględniać nowe warunki eksploatacyjne obiektów i ich przegród. Przy czym powinny być na tyle szczegółowe, aby wykonawca miał jednoznaczną wykładnię, dotyczącą rozwiązań, które będzie musiał wdrożyć.

Dotychczasowe przepisy [1, 2] podawały jedynie wymagania, które powinny spełniać obiekty budowlane, a tym samym ich przegrody, ale nie wskazywały na narzędzia, jakimi należy się posługiwać w celu prawidłowego przeprowadzenia procesu budowlanego.

Poligonem doświadczalnym i jednocześnie sprawdzianem dla każdej przegrody (w tym dachu, stropodachu) w zakresie skuteczności doboru rodzaju warstw i kolejności ich układania jest okres eksploatacji budynku. Warto jednak podkreślić, że każdy projekt budowlany powinien w sposób odpowiedzialny uwzględniać również procesy fizykalne, zachodzące we wnętrzu przegród budynków i niektórych budowli [3, 4].

Dachy płaskie i pochylone oraz stropodachy są wyjątkowymi przegrodami budowlanymi, w całości wyeksponowanymi na oddziaływania atmosferyczne (w tym także na obciążenie wodą, wywierającą pionowe i boczne parcie hydrostatyczne – stropodachy płaskie z obwodowymi ściankami attyk) o kącie nachylenia zależnym od szczelności pokryć oraz nośności konstrukcji, a także dostosowanym do potrzeb użytkowników. Obecnie, z małymi wyjątkami, projektuje się je i wykonuje w układzie wielowarstwowym, składającym się z części nośnej (konstrukcji), termoizolacji oraz pokrycia [3, 4].

Ograniczenie wielkości współczynnika U_C(max) w WT 2021 to nie tylko zmiany grubości izolacji, ale także wielu procesów współ­towarzyszących, które będą miały znaczący wpływ na tę wielkość już w okresie eksploatacji. W artykule, w dużym skrócie, omówiono także niektóre z nich.

Przepisy wykonawcze

Rozporządzenie [2] nie narzuca wprost warunków projektowania przegród budowlanych, lecz stawia im wymagania i w nowej odsłonie WT 2021 te ogólne wymagania praktycznie się nie zmieniają. Od 2021 roku zaostrzono warunki dalszego ograniczania strat ciepła m.in. przez kolejne obniżenie wartości progowej współczynnika przenikania ciepła U_C(max) (TABELA). Będzie się to wiązało z koniecznością pogrubiania termoizolacji, lecz nie zmieni pozostałych wymagań stawianych stropodachom.

Na sprawność techniczną oraz trwałość każdej przegrody składa się wiele czynników, które powinny zaistnieć łącznie, aby przegroda zewnętrzna, jaką jest dach płaski lub stromy, spełniła stawiane jej wymagania w przewidzianym dla niej okresie eksploatacji.

Współczynnik U_C jest tu tylko cyfrą, określającą pewną granicę dla cyklicznie traconego ciepła lub odwrotnie, ale należy dążyć do tego, żeby wielkość tego współczynnika stała się wartością realną.
Wymagania w zakresie izolacyjności cieplnej dachów i stropodachów

W załączniku 2 do rozporządzenia Ministra Infrastruktury [2] sprecyzowano wymagania, dotyczące izolacyjności cieplnej oraz inne, związane z oszczędnością energii:

„1. Izolacyjność cieplna przegród
 1.1.Wartości współczynnika przenikania ciepła U_C ścian, dachów, stropów i stropodachów dla wszystkich rodzajów budynków (tablica 1) – uwzględniające poprawki ze względu na pustki powietrzne w warstwie izolacji, łączniki mechaniczne przechodzące przez warstwę izolacyjną oraz opady na dach o odwróconym układzie warstw, obliczone zgodnie z Polskimi Normami, dotyczącymi obliczania oporu cieplnego i współczynnika przenikania ciepła oraz przenoszenia ciepła przez grunt – nie mogą być większe niż wartości U_C(max) określone w tablicy 28 rozporządzenia” [2].

Na RYS. 1 przypomniano zmianę wielkości współczynnika przenikania ciepła U (k) od roku 1982.

Zgodnie z WT 2021 [2] zewnętrzne przegrody budynków, w tym dachy, powinny być zaprojektowane i wykonane w sposób eliminujący zagrożenie zdrowia i higieny użytkowania, m.in. wskutek penetracji opadów atmosferycznych oraz pary wodnej zawartej w powietrzu. Rozwiązania konstrukcyjno-materiałowe dachów i ich uszczelnienia powinny uniemożliwiać przenikanie wody opadowej do wnętrza budynków. Dachy i tarasy powinny mieć spadki umożliwiające odpływ wód opadowych oraz wód pochodzących z topniejącego śniegu do rynien i wewnętrznych lub zewnętrznych rur spustowych. Na wewnętrznej powierzchni nieprzezroczystej przegrody zewnętrznej nie może występować kondensacja pary wodnej, umożliwiająca rozwój grzybów pleśniowych, natomiast we wnętrzu przegrody nie może występować narastające w kolejnych latach zawilgocenie spowodowane kondensacją pary wodnej. Niespełnienie wymienionych wymagań, nawet przy uzyskaniu prognozowanego współczynnika U_C  ≤  U_C(max), z pewnością teoretycznie poprawi ich parametry cieplne, lecz będą one z czasem malały, podobnie jak trwałość przegród.

Rozwiązania materiałowo-konstrukcyjne zewnętrznych przegród budynku (w tym dachów), warunki cieplno-wilgotnościowe, a także intensywność wymiany powietrza w pomieszczeniach, powinny uniemożliwiać powstawanie zagrzybień. Do budowy przegród zewnętrznych należy stosować materiały, wyroby oraz elementy budowlane odporne lub uodpornione na zagrzybienie i inne formy biodegradacji, odpowiednio do stopnia zagrożenia korozją biologiczną.

Przed przystąpieniem do przebudowy, rozbudowy lub zmiany przeznaczenia budynku (w tym także remontu) wymaga się sprawdzenia poziomu zawilgocenia obiektu oraz jego elementów składowych i w razie stwierdzenia oznak korozji biologicznej zaleca się sporządzenie ekspertyzy poszerzonej o badania mykologiczne, która powinna wskazać na rodzaj i zakres prac ratunkowych oraz zabezpieczających [2].

Wilgoć gromadząca się w przegrodach budowlanych lub we wnętrzu pomieszczeń stanie się czynnikiem przyspieszającym zużywanie się zabudowanych w nich materiałów budowlanych, natomiast zawilgocone lub mokre materiały termoizolacyjne z upływem czasu będą traciły swoje właściwości ciepłochronne. Nie zawsze korzystnym i rozsądnym rozwiązaniem jest więc szczelne zamykanie wszystkich warstw przegrody w jej granicach, bez umożliwienia skutecznego pozbywania się nadmiaru wilgoci na zewnątrz, w przypadku ich lokalnego rozszczelnienia się lub uszkodzenia.

Prawidłowym rozwiązaniem dla opisanych wyżej sytuacji byłaby regularna wymiana zużytego powietrza w pomieszczeniach budynków (FOT.) i jednoczesne umożliwienie migracji wilgoci z wnętrza zamkniętych przestrzeni dachów i stropodachów zarówno pełnych, jak i dwudzielnych (ponad ich warstwami izolującymi termicznie) (RYS. 2 i RYS. 3 oraz RYS. 4–5).

Przykłady tradycyjnej wentylacji grawitacyjnej, która jeszcze bardzo powszechnie jest stosowana, zarówno w budynkach jednorodzinnych, jak i wielorodzinnych prezentuje FOT. Bez względu jednak na rodzaj wentylacji (grawitacyjna lub wymuszona), należy jej zapewnić wymaganą sprawność, aby mogła wymieniać zużyte powietrze, zawierające parę wodną. Wymagania zaś w tym zakresie określa norma [5].

Wentylowanie lub przewietrzanie zamkniętych przestrzeni dachowych lub stropodachowych powinno odbywać się m.in. na zasadzie wykorzystania właściwości tzw. efektu ciągu kominowego. Dotyczy to przestrzeni obustronnie częściowo otwartych, których przewietrzanie wymusza przepływ powietrza, wywołany różnicą jego gęstości między wewnętrzną a zewnętrzną stroną przegrody oraz różnicą ciśnień [6]. Gwarantem prawidłowej wentylacji dachów i stropodachów powinno być umieszczenie wlotu powierza w jak najniższym miejscu konstrukcji dachu i jej wylotu w jak najwyższym punkcie (RYS. 2 i RYS. 3 oraz RYS. 4–5). Natomiast w stropodachach płaskich otwory nawiewno-wywiewne powinny znaleźć się naprzeciw siebie, a do swobodnego przepływu powietrza należy zapewnić im stałą (pozbawioną przeszkód) przestrzeń, nie mniejszą niż 30 cm (RYS. 3 i RYS. 4–5). Dodatkowym problemem mogą się tu jeszcze okazać mostki cieplne w miejscu ustawienia ścianek ażurowych, podtrzymujących płyty dachowe (RYS. 6).

Powietrze cieplejsze charakteryzuje się mniejszą gęstością, którą jeszcze bardziej zmniejsza obecność cząsteczek pary wodnej, dlatego będzie one lżejsze od powietrza suchego. Gazy o mniejszych gęstościach będą wypychane przez te o większych gęstościach. Cieplejsze powietrze, gromadzące się w górnych strefach ograniczających je przestrzeni, jest wypychane przez powietrze zimniejsze o większej gęstości, dopływające z zewnątrz [6]. Ten model przewietrzania opisanych wyżej przestrzeni znalazł skuteczne zastosowanie zarówno w dachach stromych, jak i płaskich, dla których w sposób odrębny wytwarza się przestrzeń wentylowaną (stropodachy dwudzielne).

W pełnych stropodachach płaskich (przykrywających spore powierzchnie) ze szczelnie zamkniętymi przestrzeniami wewnętrznymi często nie stosuje się opisanej wyżej wentylacji. Jeśli nie występują w nich nieszczelności i wykonywano je z suchych materiałów i w suchych okresach (przy niewielkiej wilgotności względnej powietrza), to międzystrefowa kondensacja wilgoci nie powinna stanowić dla nich problemu ani też znacząco wpływać na ich żywotność do czasu pojawienia się uszkodzeń.

Wentylowanie dachów i stropodachów ma też swoje dobre i złe strony. Pozytywną jego stroną jest możliwość pozbywania się niekorzystnego nadmiaru wilgoci z wnętrza tych przegród, natomiast negatywną podwyższone straty ciepła. Ruch powietrza przez wymuszony konwekcją jego przepływ może dodatkowo wychładzać zewnętrzne powierzchnie termoizolacji, a dotyczy zwłaszcza materiałów włóknistych, takich jak wełna mineralna, wełna drzewna lub też wata szklana.

Nierzadko spotykaną nieprawidłowością jest umieszczanie materiałów termoizolacyjnych w przekrojach dachów krokwiowych.

Na RYS. 7 zamieszczono przykłady stosowanych w praktyce rozwiązań, gdzie dosyć często znajduje zastosowanie wariant A i B. Natomiast na RYS. 8 przedstawiono układ izoterm temperatury w przekrojach poprzecznych dachów oznaczonych nr A–E, odpowiednio do przekrojów i ich oznaczeń zamieszczonych na RYS. 7. Diagramy rozkładu temperatury (RYS. 8) kończą się na izotermie o wartości ± 0°C, powyżej której znajduje się już strefa temperatur ujemnych.

Najbardziej korzystny układ warstw przedstawiają tu warianty C i E, ze względu na możliwość uzyskania tej samej wielkości współczynnika U_C i jednoczesne „zamknięcie” drewna krokwi w strefie temperatur dodatnich, co pozwala na uniknięcie szkód spowodowanych mrozem. Ponadto drewno jest bardzo podatne na zmianę stopnia zawilgocenia, a tym samym na negatywne skutki procesów pęcznienia i kurczenia.

Wspomniane już wyżej rozwiązania przegród, oznaczone symbolami A i B (RYS. 7), dosyć często znajdują zastosowanie w praktyce budowlanej, lecz jednocześnie stanowią najniekorzystniejszy układ warstw spośród przedstawionych na RYS. 7 i RYS. 8 dla zabudowanych w ich wnętrzu materiałów, nieodpornych na obciążenia sezonowymi amplitudami temperatur oraz kondensującą się w ich wnętrzu wilgocią. W tych przypadkach ponad połowa przekroju drewnianych belek może okresowo znajdować się w strefie ujemnych temperatur (RYS. 8 i RYS. 9).

W zewnętrznych przegrodach termoizolacja powinna być lokowana po ich chłodniejszej stronie. W wyjątkowych sytuacjach można ją umieszczać po stronie cieplejszej (RYS. 10), lecz wówczas należałoby udokumentować niską szkodliwość takiego układu warstw dla zabudowanych w jej wnętrzu materiałów, co nader często bywa pomijane. Wymaga to bowiem przeprowadzenia zaawansowanych obliczeń wilgotnościowych.

Problem gromadzenia się wilgoci w każdej przegrodzie zewnętrznej (dachy oraz stropodachy), opisany wielkością kondensatu pozostającego trwale w jej wnętrzu, jest bardzo istotny. Jeśli ta wielkość będzie malejąca lub stabilna w funkcji czasu, to wówczas należy uznać, że przegroda została prawidłowo zaprojektowana. Jeśli zaś ilość wilgoci będzie wzrastała, tak jak pokazano na RYS. 11, to wtedy dojdzie nie tylko do wewnętrznych uszkodzeń strukturalnych, lecz również do utraty właściwości termoizolacyjnych warstw odpowiedzialnych za ochronę cieplną. Wówczas wymagania WT 2021 nie zostaną spełnione, chociaż obliczeniowo uzyska się wymaganą wielkość współczynnika U_C(max).

Podsumowanie

Zmiany związane m.in. z kolejnym obniżeniem wartości współczynnika przenikana ciepła U_C(max) (WT 2021) wprowadzone wraz z początkiem 2021 roku w WT, nie powodują zasadniczych różnic w opracowaniach projektowych ani też w wykonawstwie robót ociepleniowych i dociepleniowych w stosunku do wymagań WT 2017. Szacuje się, że wzrost kosztów wykonania tych robót nie powinien przekroczyć 20–22% ceny materiału stosowanego na warstwy ociepleń ze względu na przewidywany wzrost jego grubości o ok. 5–7 cm i np. związaną z tym konieczność stosowania dłuższych łączników mocujących pokrycie.

Obniżenie maksymalnej wartości współczynnika U_C(max) o ok. 17%, w porównaniu do wymagań WT 2017, może nie mieć większego znaczenia, jeśli nie będą przestrzegane zasady projektowania i prowadzenia robót opisane w tym artykule, tj. wtedy gdy nie uda się w rzeczywistości „skierować w dół lub wyprostować” krzywej wykresu pokazanej na RYS. 11. Wówczas żaden rodzaj izolacji ani też jej grubość nie sprosta wymaganiom WT 2021. Ta uwaga dotyczy nie tylko dachów, ale również innych przegród zewnętrznych.

W artykule nie bez powodu poświęcono sporo miejsca informacjom na temat możliwości zawilgocenia przegród i sposobów ich ograniczania, ponieważ rola wilgoci sorpcyjnej i kondensacyjnej w kształtowaniu wielkości współczynnika U_C nie będzie mniej znacząca niż dobierana obliczeniowo grubość warstwy termoizolacji. Współczynnik U_C, jak również trwałość przegrody, zależą bowiem nie tylko od różnic temperatury występującej po jej obydwu stronach i wielkości współczynników przewodzenia ciepła materiałów λ, lecz także od zgromadzonej w nich ilości wody.

Literatura

1. Ustawa z dnia 7 lipca 1994 r. Prawo budowlane, z późniejszymi zmianami (DzU z 2020 r., poz. 1333).
2. Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie.
3. D. Bajno, „Dachy. Zasady kształtowania i utrzymywania”, PWN, Warszawa 2016.
4. D. Bajno, „Aspekty cieplno-wilgotnościowe przy projektowaniu, wykonywaniu oraz eksploatacji dachów i stropodachów”, „IZOLACJE” 5/19.
5. PN-83/B-034430/Az3:2000, „Wentylacja w budynkach mieszkalnych, zamieszkania zbiorowego i użyteczności publicznej. Wymagania”.
6. K. Patoka, „Wentylacja dachów i stropodachów”, Dom Wydawniczy Medium, Warszawa 2010.