Ocieplanie podłóg na gruncie i stropów nad nieogrzewanymi piwnicami

Podłogi w budynkach na najniższych kondygnacjach można podzielić ze względu na ich konstrukcję oraz sposób kontaktu z gruntem.

Do najczęściej spotykanych rozwiązań w dziedzinie podłóg należą podłogi znajdujące się w bezpośrednim kontakcie z gruntem (RYS. 1), podłogi podniesione (wentylowane lub niewentylowane) (RYS. 2), stropy rozdzielające pomieszczenia ogrzewane od podziemi (piwnic) nieogrzewanych (RYS. 3).

Izolacyjność cieplna podłóg

Poziom izolacyjności cieplnej podłóg na gruncie oraz stropów nad nieogrzewanymi piwnicami zależy od okresu budowy oraz dostępnych materiałów (TABELA 1) [2].

W latach 60. XX wieku wymagania izolacyjności cieplnej zaczęto określać przez współczynnik przenikania ciepła U [W/(m²·K)]. Wraz z wprowadzeniem w 1982 roku norm ochrony cieplnej [3] nastąpiło istotne obniżenie granicznych wartości współczynnika przenikania ciepła stropów nad pomieszczeniami nieogrzewanymi oraz podłóg na gruncie. Nowe przepisy związane były z rozwojem technologii produkcji podstawowych materiałów izolacyjnych stosowanych w budownictwie: styropianu i wełny mineralnej.

Konstrukcje najczęściej wykonywanych stropów oraz podłóg na gruncie

W różnych okresach wykorzystywano różne materiały i technologie do budowy oraz wykańczania budynków [4].

Do roku 1970

W tym okresie wznoszono głównie budynki murowane z dachami dwuspadowymi oraz z poddaszami nieużytkowymi.

Obiekty były niepodpiwniczone lub częściowo podpiwniczone, nie posiadały też ocieplonych przegród. Wiele budynków z tego okresu nie spełniało ówczesnych, mało rygorystycznych jak na dzisiejsze czasy, wymagań izolacyjności cieplnej, określonych w roku 1957 oraz 1964 [5-6]. Prowadziło to do powstawania wielu dróg ucieczki ciepła przez podłogi na gruncie oraz stropy znajdujące się nad pomieszczeniami nieogrzewanymi (RYS. 4).

Stropy nad pomieszczeniami nieogrzewanymi najczęściej wykonywane były na belkach drewnianych (RYS. 5) lub stalowych, takich jak np. strop Kleina (RYS. 6-7) [7-8]. Dociążone były warstwą pełniącą funkcje izolacji termicznej i akustycznej. Do najczęściej stosowanych rozwiązań należały polepy, w których materiałem wiążącym była glina, a wypełnieniem sieczka, trociny, gruz, piasek, prażony lub wysezonowany żużel.

Strop Kleina (RYS. 6-7 i RYS. 8) składa się z belek stalowych dwuteowych oraz płaskich płyt międzybelkowych wykonanych z cegły ceramicznej (pełnej lub dziurawki), zbrojonych bednarką i opartych na dolnych półkach belek.

Rozstaw belek zależy od rozpiętości oraz obciążenia i wynosi zazwyczaj od 1 do 1,5 m. Występują trzy odmiany wypełnienia płytą ceramiczną:

• typu lekkiego - grubość płyty wynosi ¼ cegły (6,5 cm),
• typu półciężkiego, w którym płyta lekka jest wzmocniona żeberkami z cegły ustawionej na rąb
• oraz typu ciężkiego o grubości płyty ½ cegły (12 cm, cegła postawiona na rąb).

Na wykonanej płycie układano polepę, np. z gruzobetonu, betonu lekkiego, wysezonowanego żużla zmieszanego z wapnem. Spotykane są różne modyfikacje stropu Kleina (zróżnicowana technologia i materiał wykorzystany do wypełnienia przestrzeni międzybelkowych). Do popularnych rozwiązań wypełnień należy płyta żelbetowa monolityczna, wykonana jako strop odcinkowy swobodnie podparty na dolnych stopkach belek (strop Moniera), z ewentualnym obetonowaniem środników aż do wysokości górnych stopek.

W budynkach niepodpiwniczonych podłogi na gruncie realizowane były przez usunięcie ziemi roślinnej w obrębie ścian zewnętrznych. Z ław fundamentowych posadowionych poniżej głębokości przemarzania gruntu wyprowadzone były ściany fundamentowe do wysokości około 30 cm nad poziomem terenu. Następnie układano izolację poziomą ścian i łączono ją z izolacją przeciwwilgociową podłogi. We wczesnych rozwiązaniach pod właściwą podłogą wykonywano wentylowaną przestrzeń podłogową. W tych przypadkach podłogi na gruncie były wykonane z desek na legarach drewnianych, opartych na kamieniach polnych lub murkach z cegły pełnej i nie były ocieplane (RYS. 9). Przy takim rozwiązaniu współczynnik przenikania ciepła podłóg na gruncie (obliczony zgodnie z PN-EN ISO 13370:2001 [11]) wynosił około U_c = 0,70 W/(m²·K).

Innym rozwiązaniem podłogi na gruncie były płyty betonowe układane na warstwie podsypki piaskowej/żwirowej/gruzu bez izolacji termicznej i przeciwwilgociowej (RYS. 10).

Lata 1970-1991

Wznoszono wówczas parterowe lub piętrowe budynki murowane (w kształcie kostki) o dachach płaskich lub kopertowych.

Budynki były często podpiwniczone, z nieocieplonym i nieogrzewanym podziemiem. Główną barierą dla ucieczki ciepła z pomieszczeń ogrzewanych do gruntu były stropy nad piwnicami. W budynkach zaczęto stosować stropy gęstożebrowe: o żebrach wykonanych całkowicie na budowie (strop Akermana), na belkach żelbetowych całkowicie prefabrykowanych (strop DMS, zastąpiony w późniejszych latach stropem DZ, strop T-27) oraz na żebrach częściowo prefabrykowanych, np. strop Fert (RYS. 11), a także Ceram 50.

W przypadku stosowania w latach 70. stropu Akermana współczynnik przenikania ciepła (w zależności od ułożonych warstw materiałów) wynosił około U_c = 0,93 W/(m²·K) (TABELA 2), zaś dla stropu ­Moniera około U_c = 1,20 W/(m²·K).

W latach 80. częściej wykorzystywano stropy Fert, których współczynnik przenikania ciepła był nieco niższy (niż w przypadku stopu Akermana) i wynosił około U_c = 0,81 W/(m²·K) (TABELA 3).

W przypadku zastosowania podłóg na gruncie, były one wykonywane jako płyty betonowe układane na izolacji przeciwwodnej z papy na podbudowie z podsypki piaskowej/żwirowej lub gruzowej bez izolacji termicznej. Ściany fundamentowe nie były ocieplane.

Termomodernizacja stropów oraz podłóg na gruncie

Na początku lat 70. XX wieku uruchomiono w Trzemesznie fabrykę płyt i filców z wełny mineralnej, w tym samym czasie zaczęto w Polsce wytwarzać płyty ze styropianu zwykłego i samogasnącego. Oba materiały zaczęto produkować i wykorzystywać na masową skalę dopiero w latach 90. ubiegłego wieku.

Ocieplenie stropów nad nieogrzewanymi piwnicami bardzo często wiąże się ze zmniejszeniem wysokości oraz kubatury pomieszczeń. Jest to następstwem dołożenia warstwy izolacji pod sufitem (RYS. 12). Dlatego też z reguły niemożliwe jest ułożenie izolacji bez wpływu na funkcjonalność pomieszczeń piwnicy. Kolejnym czynnikiem wpływającym na technologie ocieplenia jest oczekiwany sposób wykończenia powierzchni sufitów oraz ilość instalacji podwieszonych na stropach (tj. instalacja kanalizacyjna, instalacja c.w.u. itp.).

Termomodernizacja stropu

Najczęściej spotykanym sposobem termomodernizacji stropu Kleina lub stropu gęstożebrowego jest metoda lekka mokra z wykorzystaniem niepalnego materiału izolacyjnego, lub metoda natrysku niepalnej piany poliuretanowej. Ocieplenie polegające na dołożeniu warstwy izolacji termicznej od spodu stropu obejmuje takie zadania, jak:

1. oczyszczenie podłoża oraz jednokrotne naniesienie gruntu wzmacniającego podłoże i zmniejszającego nasiąkliwość,
2. przygotowanie zaprawy klejącej, a następnie przygotowanie, przycięcie i przyklejenie płyt izolacyjnych,
3. wyrównanie powierzchni izolacji, a następnie wykonanie warstwy zbrojącej z jednej warstwy siatki z włókna szklanego,
4. przygotowanie zaprawy tynkarskiej, a następnie ręczne naniesienie jej na podłoże,
5. zatarcie masy tynkarskiej do odpowiedniej struktury.

Aby strop wykonany w latach 70. [dla którego U  =  0,93 W/(m²∙K)] spełniał obecne wymagania dotyczące współczynnika przenikania ciepła U ≤  0,25 W/(m²∙K) (dla t_i  ≥  16°C), należy wykonać ocieplenie z izolacji o grubości minimum 12 cm. W takim przypadku U  =  0,23 W/(m²∙K). Koszt brutto termomodernizacji (materiał waz z robocizną), z wykorzystaniem materiału izolacyjnego o współczynniku λ  =  0,036 W/(m∙K), wynosi około 117 zł/m². W celu uzyskania U  =  0,15 W/(m²∙K) należy wykonać ocieplenie materiałem o grubości 18 cm. Koszt takiej termomodernizacji wyniesie 133 zł/m².

Drugim rozwiązaniem termomodernizacyjnym dla stropu jest wykorzystanie natryskowej, niepalnej pianki.

W celu spełnienia obecnych wymagań przenikania ciepła grubość izolacji powinna wynosić minimum 6 cm [przy λ  =  0,023 W/(m∙K)], w takim przypadku U  =  0,22 W/(m²∙K). Koszt brutto takiej termomodernizacji (materiał waz z robocizną) wynosi około 63 zł/m².

W celu uzyskania U  =  0,15 W/(m²∙K) należy wykonać ocieplenie o grubości 13 cm. Koszt takiej termomodernizacji wyniesie 98 zł/m². Podane ceny ocieplenia stropu z wykorzystaniem natrysku nie uwzględniają wykończenia sufitu które, jeżeli jest taki wymóg (ze względu na funkcje piwnicy), musi być wykonane w formie zabudowy, np. płytą g-k.

Podstawowa termomodernizacja stropu drewnianego nie wpływa na obniżenie wysokości pomieszczenia nieogrzewanego (tak jak ma to miejsce w przypadku stropów ciężkich), a co za tym idzie również jego funkcjonalności (izolację termiczną najczęściej umieszcza się w przestrzeni między legarami). Termomodernizacja polegająca na wykonaniu warstwy izolacji termicznej od spodu stropu (RYS. 13) obejmuje takie zadania, jak:

1. demontaż podsufitki (jeżeli występuje) w pomieszczeniu nieogrzewanym,
2. oczyszczenie stropu oraz montaż warstwy paroszczelnej, np. folii paroizolacyjnej,
3. przygotowanie, przycięcie i ułożenie izolacji (np. z wełny mineralnej) pomiędzy belkami nośnymi lub natrysk piany poliuretanowej,
4. montaż warstwy wykończeniowej - podsufitki (np. z desek), która ma za zadanie utrzymanie izolacji na miejscu (w szczególności w przypadku wykorzystania do ocieplenia wełny mineralnej).

W celu zmniejszenia występujących w stropie mostków termicznych, którymi są konstrukcyjne belki nośne, zalecane jest dodatkowe ocieplenie stropu od spodu (RYS. 14). Zadanie to polega na montażu (po ociepleniu stropu - punkt 3 powyżej) łat od spodu, prostopadle do belek nośnych, pomiędzy które następnie układana jest dodatkowa kilkucentymetrowa warstwa izolacji termicznej. Ostatnim etapem jest montaż podsufitki do łat. Wadą takiego rozwiązania jest obniżenie wysokości pomieszczenia nieogrzewanego.

Dalsze zmniejszenie strat ciepła przez strop znajdujący się nad pomieszczeniami nieogrzewanymi można osiągnąć poprzez docieplenie (RYS. 15):

• ścian pomieszczeń nieogrzewanych,
• podłogi na gruncie.

Termomodernizacja podłogi podniesionej nad gruntem

Termomodernizacja taka może zostać wykonana w jednej z dwóch technologii. Oba rozwiązania zakładają jednak rozebranie starej konstrukcji wentylowanej.

Prawidłowo wykonana termomodernizacja podłogi na gruncie (RYS. 16) powinna charakteryzować się następującymi warstwami (zaczynając od warstwy położonej najniżej):

1. Warstwa wyrównująca. Tworzy ją 15-20-centymetrowa podsypka (piasek, żwir lub pospółka), która jest podbudową dla płyty betonowej podłogi. Podsypkę układa się na wstępnie wyrównanym podłożu (po uprzednim usunięciu humusu), a jej kolejne warstwy dokładnie zagęszcza się mechanicznie. Jeśli na podsypkę wybierzemy keramzyt, może być ona jednocześnie warstwą termoizolacyjną.
2. Warstwa konstrukcyjna z betonu. Stanowi ona konstrukcyjne oparcie dla wszystkich kolejnych warstw podłogi. Najczęściej jest to płyta betonowa grubości 10–20 cm z betonu klasy min. C12/15.
3. Izolacja przeciwwilgociowa. Warstwa ta chroni pomieszczenia przed wilgocią przenikającą z gruntu. Wykonuje się ją najczęściej z papy bądź folii polietylenowej o grubości co najmniej 0,3 mm i łączy z izolacją poziomą ścian fundamentowych na zakład [18].
4. Izolacja termiczna. Grubość termoizolacji powinna wynosić min. 10 cm styropianu, polistyrenu ekstrudowanego lub wełny mineralnej. Izolację układa się w dwóch warstwach, z których druga (wierzchnia) ma przykrywać styki warstwy pierwszej (spodniej).
5. Izolacja zabezpieczająca. Zabezpiecza (najczęściej jest to folia polietylenowa) przed wnikaniem jastrychu pomiędzy płyty izolacji termicznej (jastrych nie spaja się z izolacją termiczną, a woda zarobowa nie wnika w zastosowaną wełnę mineralną).
6. Warstwa podkładowa. Najczęściej tworzy ją płynny jastrych cementowy lub anhydrytowy o grubości zazwyczaj 4-5 cm. Inny wariant stanowią wylewki samopoziomujące, które dają gładką i równą powierzchnię, niewymagającą dodatkowego formowania.
7. Warstwa wykończeniowa. Najczęściej wykonana z materiałów o podwyższonej ścieralności oraz łatwych do utrzymania w czystości, takich jak terakota, panele, drewno, kamień lub wykładzina.

Termomodernizacja podłogi znajdującej się w bezpośrednim kontakcie z gruntem

Podobne rozwiązanie termomodernizacyjne można zastosować w przypadku nieocieplonej podłogi znajdującej się w bezpośrednim kontakcie z gruntem. Koszt termomodernizacji podłogi podniesionej będzie zbliżony do ocieplenia podłogi betonowej na gruncie. W przypadku U_c  =  0,20 W/(m²∙K) (Uc uwzględnia również opór gruntu), przy wykorzystaniu 10 cm styropianu, wyniesie on 89 zł/m², zaś dla U_c  =  0,10 W/(m²∙K) w przypadku 15 cm styropianu - 99 zł/m².

Wykonanie podłogi na keramzycie jest to metoda mało efektywna, co wiąże się z właściwościami i ceną keramzytu. Koszt wykonania podłogi z warstwą izolacyjną wykonaną z keramzytu o grubości 24 cm [U_c  =  0,20 W/(m²∙K)] wyniesie 143 zł/m² [19].

Miejscami szczególnie narażonymi na powstanie mostków termicznych są nieciągłości warstwy izolacyjnej, np. połączenie ściany fundamentowej z podłogą i ścianą zewnętrzną czy połączenie ściany zewnętrzej ze stropem rozdzielającym pomieszczenie ogrzewane od nieogrzewanego [20]. Straty te możemy minimalizować, stosując odpowiednie rozwiązania konstrukcyjne oraz używając materiałów o małym współczynniku przewodzenia λ (m.in. bloczki izolacyjne, spienione szkło, prenit).

W celu wyeliminowania mostka na połączeniu stropu nad pomieszczeniem nieogrzewanym ze ścianami budynku zalecane jest ocieplenie ścian:

• ścian wewnętrznych ze wszystkich stron,
• ścian zewnętrznych od strony wewnętrznej i zewnętrznej na odcinku minimum 1 m poniżej dolnej krawędzi stropu.

Izolacja termiczna stropu piwnicy powinna łączyć się z izolacją ściany zewnętrznej i wewnętrznej, zaś minimalna grubość izolacji powinna wynosić 10 cm.

W celu zwiększenia izolacyjności termicznej podłogi na gruncie zalecane jest wykonanie izolacji krawędziowej. Izolacja termiczna może być umieszczana pionowo (RYS. 17), poziomo (RYS. 18) lub ukośnie (RYS. 19) [21].

Minimalna zalecana długość/wysokość pasa izolacji krawędziowej powinna wynosić 1 m: od wewnętrznej powierzchni ściany (w przypadku izolacji poziomej) lub od zewnętrznego poziomu gruntu (w przypadku zastosowaniu izolacji krawędziowej pionowej).

Izolację krawędziową pionową można wykonać również w formie ściany fundamentowej z materiałów o małej gęstości. Wadą tego rozwiązania jest fakt, iż izolację taką trzeba przewidzieć już na etapie projektowania budynku.

Fragment publikacji "Kompleksowa termomodernizacja budynków jednorodzinnych", pod red. dr. inż. Szymona Firląga, powstałej w ramach projektu "Termomodernizacja - to się opłaca".

Zapraszamy na stronę www.termomodernizacjadomow.pl

Literatura

1. http://www.izolacje.com.pl/artykul-galeria/id1565,projektowanie-podlog-w-swietle-nowych-wymagan-cieplnych?gal=1&zdjecie=4039
2. A.E. Kaliszuk-Wietecka, A. Miszczuk, "Mapa energetyczna budynku wielorodzinnego", "Energia i Budynek" 5/2012, s. 26-29.
3. PN-­B-02020:1991, "Ochrona cieplna budynków. Wymagania i obliczenia".
4. A.J. Chmielewski, "Określenie optymalnych wymagań dotyczących izolacyjności cieplnej przegród zewnętrznych dla budynków jednorodzinnych poddawanych termomodernizacji", praca inżynierska WIL, PW, 2016.
5. PN-B-02405:57, "Współczynniki przenikania ciepła k dla przegród budowlanych. Wartości liczbowe".
6. PN-B-03404:64, "Współczynnik przenikania ciepła k dla przegród budowlanych".
7. T. Nicer, "Stropy płaskie w budowlach zabytkowych”, „Budownictwo i Architektura" 5/2009, s. 85-100.
8. J. Sieczkowski, T. Nejman, "Ustroje Budowlane”, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2002.
9. http://bywajtu.pl/uzytkownik/agata/temat/tablica-glowna/ankry/
10. http://farby-kabe.eu/strop-kleina/
11. PN-EN ISO 13370:2001, "Właściwości cieplne budynków. Wymiana ciepła przez grunt. Metody obliczania".
12. https://www.budujemydom.pl/podlogi-i-posadzki/58-remont-podlogi-na-gruncie
13. http://www.e-izolacje.pl/a/ciepla-i-wytrzymala-podloga-na-gruncie-krok-po-kroku-11247.html
14. BudownictwoPolskie.pl
15. https://tc-417.pl/portfolio-item/strop-vi-strop-ackermana/
16. http://ladnydom.pl/budowa/1,106571,14035095,Termomodernizacja_domu_fundamenty_podloga_na_gruncie.html
17. https://www.budujemydom.pl/podlogi-i-posadzki/10558-podloga-na-gruncie
18. A. Kaliszuk-Wietecka, A. Miszczuk, "Rozkład zapotrzebowania na energię pierwotną i końcową w budynku wielorodzinnym", "Materiały Budowlane" 12/2013, s. 68-70.
19. S. Firląg, Raport BPIE "Określenie wymagań dla termomodernizacji budynków mieszkalnych jednorodzinnych do standardu NZEB w warunkach polskich".
20. W. Płoński, J.A. Pogorzelski, "Fizyka budowli", Arkady, Warszawa 2017.
21. A. Stolarska, J. Strzałkowski, "Analiza rozwiązań połączenia ściana podłoga na gruncie z wariantowym usytuowaniem izolacji krawędziowej", "Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury" 4/2016, s. 513-521.
22. https://www.researchgate.net/profile/Jaroslaw_Strzalkowski/publication/315597188_Analiza_rozwiazan_polaczenia_sciana-podloga_na_gruncie_z_wariantowym_usytuowaniem_izolacji_krawedziowej/links/58e6ab2c4585152528de502b/Analiza-rozwiazan-polaczenia-sciana-podloga-na-gruncie-z-wariantowym-usytuowaniem-izolacji-krawedziowej.pdf

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!