Stropy i ich złącza w budynkach z uwzględnieniem wymagań obowiązujących od 1 stycznia 2021 r.

Dobór materiałów izolacyjnych powinien opierać się na obliczeniach parametrów fizykalnych z uwzględnieniem aktualnie obowiązujących wymagań prawnych.

Izolacyjność stropów

Strop jest poziomym elementem konstrukcyjnym, który dzieli budynek na kondygnacje.

Do podstawowych funkcji stropów można zaliczyć:

• przenoszenie obciążeń stałych i użytkowych,
• usztywnienie ścian budynku w płaszczyznach poziomych,
• ochronę przed przedostawaniem się z sąsiednich kondygnacji ognia podczas pożaru,
• ochronę pomieszczeń przed przenikaniem ciepła i dźwięków oraz przed wilgocią, gazami i zapachami.

W TABELI 1 przedstawiono podział stropów, uwzględniając różnorodne kryteria.

W stropie międzykondygnacyjnym można wyodrębnić trzy podstawowe elementy:

• konstrukcja nośna stropu - pełni funkcję nośną związaną z przenoszeniem obciążeń własnych i zewnętrznych, ale także odgrywa istotne znaczenie w zakresie izolacyjności akustycznej. ,
• sufit (dolna część stropu) - wykonany jest w postaci tynku wewnętrznego, płyt gipsowo-kartonowych, płyt drewnopochodnych lub w postaci sufitu podwieszanego.
• podłoga (górna część stropu) - jest elementem wykończeniowym nadającym podłożu wymagane cechy użytkowe, estetyczne oraz właściwości izolacyjne (akustyczne, termiczne, przeciwwilgociowe). Składa się zasadniczo z kilku warstw ze zróżnicowanych materiałów..

Rodzaje podłóg można podzielić w zależności od następujących czynników:

• przeznaczenie (budynki mieszkalne, przemysłowe, użyteczności publicznej o zróżnicowanym przeznaczeniu),
• materiał posadzki (drewno, tworzywa sztuczne, materiały mineralne i bitumiczne),
• wymagania techniczno-użytkowe (izolacyjność termiczna, dźwiękochłonność, chemoodporność, wodoszczelność,
• usytuowanie w budynku (na gruncie, międzykondygnacyjna, nad piwnicami, nad przejazdami) [1].

Przykładowe rozwiązania materiałowe podłóg na stropach międzykondygnacyjnych oraz nad przejazdami opisano m.in. w pracach [2, 3].

W TABELI 2 zestawiono przykładowe izolacje stosowane na stropach w budynkach.

Podkład pod posadzkę stanowi warstwę wyrównawczą (w odniesieniu do izolacji) oraz przejmującą obciążenia i przekazującą je na warstwy konstrukcyjne podłoża. Powinien być równo ułożony i dobrze wypoziomowany, a także posiadać odpowiednią wytrzymałość. Od dokładności jego wykonania zależy trwałość i estetyka posadzki.

Na podkłady stosuje się specjalne zaprawy cementowe lub gipsowe albo jastrychy. W przypadku stosowania ogrzewania podłogowego podkład musi umożliwić prawidłowe ułożenie przewodów instalacji, aby chronić je przed uszkodzeniami mechanicznymi.

Posadzka stanowi wierzchnią warstwę podłogi jako wykończenie. Musi spełniać odpowiednie cechy fizyczne i mechaniczne: wytrzymałość na ścieranie, odporność na wodę i inne substancje chemiczne, mrozoodporność oraz walory antypoślizgowe.

Najbardziej popularna i skuteczna metoda izolacji akustycznej stropów polega na wykonaniu tzw. podłogi pływającej, czyli wylewki cementowej na podkładzie z płyt z hydrofobizowanej wełny skalnej lub styropianu.

W celu zwiększenia izolacyjności od dźwięków uderzeniowych można zastosować płyty z wełny skalnej. Charakteryzują się one dobrą sprężystością, dzięki czemu podłoga pływająca wykonana z płyt izolacyjnych grubości 40 mm charakteryzuje się wskaźnikiem ważonego zmniejszenia poziomu uderzeniowego stropu wzorcowego ΔL_w = 27 dB i może być zakwalifikowana do klasy akustycznej II.

Badania wykazały, że zwiększenie grubości płyt izolacyjnych nie wpływa w znaczący sposób na polepszenie izolacyjności akustycznej.

Innym sposobem poprawy izolacyjności akustycznej staje się wykonanie sufitu podwieszanego z płyt gipsowo-kartonowych na konstrukcji niezależnej od konstrukcji stropu, z izolacją akustyczną z wełny szklanej lub skalnej. Natomiast w stropach na belkach drewnianych poprawę izolacyjności akustycznej można uzyskać poprzez zastosowanie przekładek z filcu, gumy lub pianki poliuretanowej zakładanych między belkami a poszyciem [4].

Zasadniczą zmianą rozporządzenia w zakresie ochrony cieplnej budynków [5] jest zmiana wartości maksymalnych współczynników przenikania ciepła U_c(max). Wartości maksymalne współczynników przenikania ciepła stropów, zgodnie z załącznikiem 2 do rozporządzenia, zestawiono w TABELI 3.

Szczegółowe analizy w zakresie kształtowania parametrów fizykalnych złączy stropów międzykondygnacyjnych oraz nad przejazdami przedstawiono m.in. w pracach [2, 3].

Jakość cieplna połączenia stropu z płytą balkonową

Rozwiązanie konstrukcyjne balkonu uzależnione jest od wielu czynników na niego oddziaływających:

• obciążenie oddziałujące na konstrukcję,
• wnikanie wody opadowej w konstrukcję balkonu,
• bezpieczeństwo użytkowania dla osób korzystających z balkonu,
• mostki termiczne na styku płyty nośnej ze ścianą.

Głównym problemem w konstruowaniu połączenia ścian zewnętrznych z balkonem jest zachowanie ciągłości termoizolacji. Jednym ze sposobów minimalizacji mostka termicznego jest sposób oparcia płyty na żelbetowych lub stalowych wspornikach kotwionych w wieńcu lub zastosowanie tzw. łączników izotermicznych.

Zastosowanie łączników izotermicznych pozwalających na odsunięcie wspornikowej płyty balkonowej od wieńca stropu i wypełnienie tej przestrzeni systemowym materiałem termoizolacyjnym, minimalizuje utratę energii. Są to gotowe elementy, przygotowane do montażu i połączenia ze zbrojeniem wykonanym na budowie. Rozmiar oraz gęstość rozstawienia uzależnione są od wymagań statyczno-budowlanych, takich jak powierzchnia balkonu, wysunięcie oraz grubość płyty balkonowej.

Do prawidłowego zaprojektowania przegród zewnętrznych budynku w aspekcie cieplno-wilgotnościowym wymaga się od projektanta, aby każde złącze rozpatrzył przy wykorzystaniu szczegółowych obliczeń numerycznych lub miarodajnych (dokładnych) kart katalogowych.

Analizowane rozwiązanie zostało wdrożone do produkcji i zastosowania w budownictwie. Założenia techniczne [6] zostały opracowane m.in. przez pracowników Wydziału Budownictwa, Architektury i Inżynierii Środowiska Politechniki Bydgoskiej im. J. i J. Śniadeckich w Bydgoszczy [7]. System łączników izotermicznych w płycie balkonowej uzyskał także Krajową Deklarację właściwości użytkowych, Krajową Ocenę Techniczną wydaną przez Instytut Techniki Budowlanej w Warszawie oraz Krajowy Certyfikat Stałości Właściwości Użytkowych wydany także przez Instytut Techniki Budowlanej w Warszawie.

Zastosowanie w łącznikach balkonowych odpowiednio wygiętych blach stalowych jako elementów nośnych (zamiast prętów jak w większości innych tego typu rozwiązań) pozwoliło na zwiększenie grubości izolacji termicznej systemu łączników izotermicznych w płycie balkonowej do wielkości 16 cm.

Profile izolacyjne wykonane są ze styropianu grafitowego o bardzo niskim współczynniku przewodzenia ciepła λ = 0,031 W/(m·K). Pozwala to na uzyskanie zrównoważonego współczynnika przewodzenia ciepła całego łącznika izotermicznego λ’’ = 0,052–0,258 W/(m·K) w zależności od ilości łączników stalowych, wysokości szerokości łącznika.

Energooszczędny system łączników izotermicznych w płycie balkonowej jest odpowiedzią na potrzeby wymagających architektów i inwestorów, którzy poszukują łącznika balkonowego o najlepszych parametrach termoizolacyjnych. Jego szerokość wynosi 16 cm i spełnia wymagania stawiane przez światowy trend budownictwa niskoenergetycznego.

Zastosowanie łączników izotermicznych pozwala na minimalizację dodatkowych strat ciepła przez przenikanie oraz ograniczenie ryzyka obniżenia temperatury na wewnętrznej powierzchni przegrody (kondensacji powierzchniowej).

Na RYS. 1–6 przedstawiono wyniki analizy parametrów fizykalnych połączenia ściany zewnętrznej z płytą balkonową dla dwóch wariantów: wspornikowa płyta balkonowa oraz zastosowanie łącznika izotermicznego.

Dla analizowanych wariantów zestawiono wartości liniowego współczynnika przenikania ciepła Ψ [W/(m·K)], odzwierciedlającego dodatkowe straty ciepła wynikającego z występowania mostka cieplnego oraz wartości temperatury minimalnej na wewnętrznej powierzchni przegrody w miejscu mostka cieplnego t_min. [°C] w zakresie sprawdzenia ryzyka występowania kondensacji powierzchniowej – ryzyka rozwoju pleśni i grzybów pleśniowych.

Szczegółowe analizy parametrów fizykalnych złączy stropów z płytą balkonową, przy zróżnicowanych rozwiązaniach materiałowych, przedstawiono m.in. w pracy [8].

Podsumowanie

Jakość cieplna stropów i ich złączy (np. z płytą balkonową) zależy od wielu czynników, szczególnie związanych z kształtowaniem układów materiałowych elementów obudowy budynków z uwzględnieniem wymagań budownictwa w standardzie niskoenergetycznym.

Istnieje potrzeba opracowania katalogu rozwiązań konstrukcyjno-materiałowych przegród zewnętrznych i ich złączy (wraz z parametrami fizykalnymi) budynków w standardzie energooszczędnych.

Literatura

1. W.M. Francuz, A. Kusina, M. Machnik, „Technologia budownictwa” cz. 2, Wydawnictwo REA, Warszawa 2012.
2. K. Pawłowski, „Projektowanie przegród poziomych w budownictwie energooszczędnym. Obliczenia cieplno-wilgotnościowe przegród stykających się z gruntem, stropów oraz dachów i stropodachów w świetle obowiązujących przepisów prawnych”, Grupa MEDIUM, Warszawa 2018.
3. K. Pawłowski, „Izolacyjność cieplna podłóg w budynkach z uwzględnieniem wymagań obowiązujących od 1 stycznia 2021 r.”, „IZOLACJE” 2/2021, s. 16–23.
4. P. Markiewicz, „Budownictwo ogólne dla architektów”, Wydawnictwo ARCHI-PLUS, Kraków 2011.
5. 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).
6. Założenia techniczne łączników balkonowych TIPOMEGA.
7. K. Pawłowski, Sprawozdanie z Badania Zleconego „Określenie współczynnika przewodzenia ciepła łączników izotermicznych TIPOMEGA”, Uniwersytet Technologiczno-Przyrodniczy im. J. i J. Śniadeckich, Wydział Budownictwa, Architektury i Inżynierii Środowiska, Bydgoszcz 2020.
8. K. Pawłowski, „Jakość cieplna wybranych złączy budowlanych budynków w standardzie niskoenergetycznym”, „IZOLACJE” 6/2021, s. 34–39.

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!