Modernizacja poddaszy budynków mieszkalnych – studium przypadku

Krajowy plan wsparcia [1] zawiera rekomendowaną do stosowania w praktyce krajową definicję: „budynek o niskim zużyciu energii” określającą taki budynek, który spełnia wymogi związane z oszczędnością energii i izolacyjnością zawarte w przepisach techniczno­‑użytkowych, o których mowa w art. 7 ust. 1 pkt 1 ustawy – Prawo budowlane [2], tj. w szczególności dział X oraz załącznik 2 do rozporządzenia [3] obowiązujące od 1 stycznia 2021 r. (w przypadku budynków zajmowanych przez władze publiczne oraz będących ich własnością – od 1 stycznia 2019 r.).

Zasadniczą zmianą rozporządzenia [3] w zakresie ochrony cieplnej budynków jest zmiana wartości maksymalnych współczynników przenikania ciepła U_c(max). Zaostrzeniu uległy wymagania cząstkowe w zakresie izolacyjności cieplnej ścian zewnętrznych, dachów, podłóg oraz okien i drzwi. Ponadto nie ma już znaczenia typ przegrody (wielo- czy jednowarstwowa) oraz przeznaczenie obiektu (mieszkalny, użyteczności publicznej, magazynowy, gospodarczy itp.). Wartości maksymalne współczynników przenikania ciepła dachów i stropodachów, zgodnie z załącznikiem 2 do rozporządzenia [3], zestawiono w TABELI 1.

Wg rozporządzenia [3] dopuszcza się dla budynku produkcyjnego, magazynowego i gospodarczego większe wartości współczynnika U niż U_C(max) oraz U_(max) określone w TABELI 1, jeśli uzasadnia to rachunek efektywności ekonomicznej inwestycji, obejmujący koszt budowy i eksploatacji budynku.

Dodatkowo, wg rozporządzenia [3] na wewnętrznej powierzchni nieprzezroczystej przegrody zewnętrznej nie może występować kondensacja pary wodnej umożliwiająca rozwój grzybów pleśniowych. W praktyce oznacza to, że w odniesieniu do przegród zewnętrznych budynków mieszkalnych, zamieszkania zbiorowego, użyteczności publicznej i produkcyjnych, magazynowych i gospodarczych rozwiązania przegród zewnętrznych i ich węzłów konstrukcyjnych powinny charakteryzować się współczynnikiem temperaturowym ƒ_Rsi o wartości nie mniejszej niż wymagana wartość krytyczna, obliczona zgodnie z normą PN-EN ISO 13788:2003 [4] dotyczącą obliczania temperatury powierzchni wewnętrznej koniecznej do uniknięcia krytycznej wilgotności powierzchni i kondensacji międzywarstwowej.

Wymaganą wartość krytyczną współczynnika temperaturowego ƒ_Rsi w pomieszczeniach ogrzewanych do temperatury co najmniej 20°C należy określać według rozdziału 5 normy PN-EN ISO 13788:2003 [4], przy założeniu, że średnia miesięczna wartość wilgotności względnej powietrza wewnętrznego jest równa φ_i = 50%, przy czym dopuszcza się przyjmowanie wymaganej wartości tego współczynnika równej 0,72.

Sprawdzenie warunku uniknięcia kondensacji wewnętrznej należy przeprowadzić według rozdziałów 5 i 6 normy PN-EN ISO 13788:2003 [4]. Przepisy dopuszczają kondensację pary wodnej wewnątrz przegrody w okresie zimowym, o ile struktura przegrody umożliwi wyparowanie kondensatu w okresie letnim i nie nastąpi przy tym degradacja materiałów budowlanych przegrody na skutek tej kondensacji. Jednak w przypadku materiałów wrażliwych na wilgoć, do których należy drewno i materiały drewnopochodne, takie zjawisko należy wykluczyć.

Rozwiązania materiałowe stropodachów nad poddaszami użytkowymi

Rozwiązania konstrukcyjno-materiałowe stropodachów drewnianych różnią się od siebie sposobem ułożenia warstwy izolacji termicznej oraz sposobem wentylowania. Występuje kilka możliwości mocowania termoizolacji (RYS. 1–3):

• między krokwiami,
• między krokwiami i pod nimi,
• a także nad krokwiami.

Jej usytuowanie zależy od wielu czynników oraz zjawisk cieplno-wilgotnościowych. W dachach z poddaszem użytkowym (ogrzewanym) ocieplenie jest najczęściej układane między i pod krokwiami.

Do ocieplenia dachów drewnianych stosuje się najczęściej:

• płyty drzewne,
• płyty z wełny owczej,
• płyty z wełny mineralnej,
• pianka poliuretanowa (PUR/PIR),
• płyty korkowe.

Ocieplenie wykonywane jest z płyt, mat lub w postaci luźnego materiału wdmuchiwanego, na którym układana jest warstwa wiatroizolacji. Jej zadaniem jest ochrona przed powietrzem przepływającym z zewnątrz oraz przepuszczanie pary wodnej. Pod warstwą izolacji stosuje się paroizolację. Natomiast nachylenie połaci dachowych zależy od rodzaju pokrycia dachowego i geometrii dachu.

Przykład obliczeniowy

Do analizy parametrów cieplnych wybrano modernizowany stropodach drewniany z izolacją cieplną między i pod krokwiami (wariant I, II) oraz stropodach drewniany modernizowany w systemie nadkrokwiowym (wariant III).

Do obliczeń przyjęto następujące założenia:

• wartości współczynnika przewodzenia ciepła λ [W/(m·K)] wg danych producenta;
  dla wełny mineralnej λ = 0,035 W/(m·K) (wariant I),
  dla płyt ze styropianu grafitowego λ = 0,031 W/(m·K) (wariant II),
  dla płyt z pianki poliuretanowej PIR λ = 0,026 W/(m·K) (wariant III),
• w wariancie I i II stropodachu zaprojektowano dobrze wentylowaną warstwę powietrza o grubości 4 cm, więc wg PN-EN ISO 6946:2008 [5] opór cieplny komponentu budowlanego będzie liczony z pominięciem oporu cieplnego warstw między szczeliną powietrzną a środowiskiem zewnętrznym oraz wliczając zewnętrzny opór przejmowania ciepła, który odpowiada powietrzu nieruchomemu (R_si = 0,10 (m²∙K)/W). Obliczenia przeprowadzono metodą kresów.

Modele obliczeniowe zawierające układy warstw materiałowych analizowanych stropodachów w dwóch powszechnie stosowanych rozwiązaniach materiałowych (izolacja pod krokwiami i między krokwiami – wariant I i II), przedstawiono na RYS. 4.

Wyniki obliczeń współczynnika przenikania ciepła U [W/(m²∙K)] dla wybranych rozwiązań materiałowych stropodachów drewnianych, metodą kresów, zestawiono w TABELI 2.

W drugim etapie obliczeń wytypowano modernizowany stropodach drewniany w systemie nadkrokwiowym (izolacja cieplna w postaci płyt z pianki poliuretanowej PIR). Model obliczeniowy przedstawiono na RYS. 5.

Wyniki obliczeń parametrów cieplnych wg PN-EN ISO 6946:2008 [4] dla analizowanych rozwiązań materiałowych stropodachu w systemie nadkrokwiowym przedstawiono w TABELI 3.

Na podstawie przeprowadzonych obliczeń współczynnika przenikania ciepła U [W/(m²∙K)] wybranych modernizowanych stropodachów drewnianych (TABELA 2 i 3) można stwierdzić, że warunek izolacyjności cieplnej U_c  ≤  U_c(max.)  =  0,15 (po 31.12.2020 r.) dla większości analizowanych przypadków został spełniony.

Podsumowanie

Modernizacja poddaszy użytkowych budynków mieszkalnych wpisuje się w jeden z podstawowych elementów termomodernizacji istniejących budynków. Dobór materiałów termoizolacyjnych w tego typu pracach nie powinien być przypadkowy, ale oparty na szczegółowych obliczeniach i analizach w aspekcie cieplno-wilgotnościowym prezentowanych m.in. w pracach [9, 10, 11].

Literatura

 1. Uchwała Rady Ministrów z dnia 22 czerwca 2015 r. w sprawie przyjęcia „Krajowego planu mającego na celu zwiększenie liczby budynków o niskim zużyciu energii”.
 2. Ustawa z dnia 7 lipca 1994 r. – Prawo budowlane (DzU z 2013 r., poz. 1409, z późn. zm.).
 3. Rozporządzenie Ministra Infrastruktury i Budownictwa z dnia 14 listopada 2017 r. zmieniające rozporządzenie w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (DzU z 2017 r., poz. 2285).
 4. PN-EN ISO 13788:2003, „Cieplno-wilgotnościowe właściwości komponentów budowlanych i elementów budynku. Temperatura powierzchni wewnętrznej konieczna do uniknięcia krytycznej wilgotności powierzchni i kondensacja międzywarstwowa. Metody obliczania”.
 5. PN-EN ISO 6946:2008, „Komponenty budowlane i elementy budynku. Opór cieplny i współczynnik przenikania ciepła. Metoda obliczania”.
 6. M. Maciaszek, „Studium projektowe przegród zewnętrznych i ich złączy z zastosowaniem nowoczesnych materiałów izolacyjnych”, praca dyplomowa inżynierska napisana pod kierunkiem dr. inż. Krzysztofa Pawłowskiego, UTP w Bydgoszczy, Bydgoszcz 2016.
 7. A. Wojtalewicz, „Studium projektowe przegród zewnętrznych niskoenergetycznego budynku jednorodzinnego”, praca dyplomowa inżynierska napisana pod kierunkiem dr. inż. Krzysztofa Pawłowskiego, UTP w Bydgoszczy, Bydgoszcz 2016.
 8. M. Mrzygłód, A. Wojtalewicz, „Analiza rozwiązań materiałowych przegród zewnętrznych budynku w standardzie niskoenergetycznym” [w:] „Nowoczesne projektowanie i realizacja konstrukcji budowlanych”, Politechnika Krakowska, Kraków 2016.
 9. M. Wesołowska, K. Pawłowski, „Aspekty związane z dostosowaniem obiektów istniejących do standardów budownictwa energooszczędnego”, Agencja Reklamowa TOP, Włocławek 2016. Praca wydana w ramach projektu finansowanego ze środków funduszy norweskich i środków krajowych.
10. M. Wesołowska, P. Szczepaniak, K. Pawłowski, A. Kaczmarek, „Zagadnienia fizykalne w termomodernizacji i remontach obiektów budowlanych”, Wydawnictwa Uczelniane Uniwersytetu Technologiczno-Przyrodniczego w Bydgoszczy, Bydgoszcz 2019.
11. M. Wesołowska, K. Pawłowski, P. Rożek, „Modernizacja poddaszy użytkowych”, „IZOLACJE” 11/12/2019, s. 34–43.