Jakość cieplna stropodachów nad poddaszami użytkowymi

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.

Czytaj również: Prawidłowa izolacja poddasza - jak wykorzystać wełnę mineralną? >>

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: między krokwiami, między krokwiami i nad lub pod nimi, a także nad krokwiami (RYS. 1–3).

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, piankę poliuretanową (PUR/PIR), otwartokomórkową piankę półsztywną o właściwościach samogasnących i płyty korkowe.

Ocieplenie wykonywane jest z płyt, mat lub luźnego materiału wdmuchiwanego, na którym układa się warstwę wiatroizolacji. Jej zadaniem jest ochrona przed powietrzem przepływającym z zewnątrz oraz przepuszczanie pary wodnej. Pod warstwą izolacji stosuje się paroizolację.

Czytaj też: Ekologiczne rozwiązania materiałowe przegród budynku w świetle wymagań obowiązujących od 1 stycznia 2021 r.

Nachylenie połaci dachowych zależy od rodzaju pokrycia dachowego i geometrii dachu.

Przykład obliczeniowy

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

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 otwartokomórkowej pianki półsztywnej o właściwościach samogasnących λ  = 0,037 W/(m·K) (wariant III),
  –    dla płyt z pianki poliuretanowej PIR λ  = 0,026 W/(m·K) (wariant IV),
• w wariancie I, II i III stropodachu zaprojektowano dobrze wentylowaną warstwę powietrza o grubości 4 cm, więc wg PN-EN ISO 6946:2008 [4] 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, II i III), przedstawiono na RYS. 4.

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

W drugim etapie obliczeń wytypowano 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.

Dobór warstw materiałowych stropodachów drewnianych powinien być przeprowadzony w oparciu o obliczenia i analizy w aspekcie cieplno-wilgotnościowym. Na podstawie przeprowadzonych obliczeń współczynnika przenikania ciepła U [W/(m²∙K)] wybranych stropodachów drewnianych (TABELE 2 i 3) można stwierdzić, że warunek izolacyjności cieplnej U_c  ≤  U_c(max) = 0,15 W/(m²·K) (od 1. 01. 2021 r.) dla większości analizowanych przypadków został spełniony.

W celu określenia wpływu mostka cieplnego na połączenie ściany zewnętrznej ze stropodachem w przekroju przez murłatę (RYS. 6) należy określić wartość liniowego współczynnika przenikania ciepła Ψ [W/(m·K)] oraz czynnika temperaturowego ƒRsi [-].

Poprawne ukształtowanie warstw materiałowych złącza pozwala na ograniczenie dodatkowych strat ciepła oraz uniknięcie ryzyka występowania kondensacji powierzchniowej (ryzyka rozwoju pleśni i grzybów pleśniowych) i kondensacji międzywarstwowej.
Kształtowanie układu warstw materiałowych stropodachów drewnianych powinno obejmować także zagadnienia i wymagania w zakresie izolacyjności akustycznej i ochrony przeciwpożarowej.

Podsumowanie i wnioski

Jakość cieplna stropodachów nad poddaszami użytkowymi zależy od zastosowanego materiału termoizolacyjnego (rodzaj – współczynnik przewodzenia ciepła λ[W/(m·K)], grubość warstwy).

W artykule zaprezentowano tylko wybrane warianty rozwiązań konstrukcyjno-materiałowych (przykład obliczeniowy). Szczegółowe obliczenia i analizy w tym zakresie zaprezentowano m.in. w pracach [8, 9]. Zasadne staje się opracowanie katalogu rozwiązań materiałowych przegród zewnętrznych i ich złączy spełniających wymagania cieplno-wilgotnościowe wynikające z rozporządzenia [3] oraz wymagania dla budynków w standardzie niskoenergetycznym lub pasywnym.

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 6946:2008, „Komponenty budowlane i elementy budynku. Opór cieplny i współczynnik przenikania ciepła. Metoda obliczania”.
5. 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.
6. A. Wojtalewicz, „Studium projektowe przegród zewnętrznych niskoenergetycznego budynku jednorodzinnego”, praca dyplomowa inżynierska napisana pod kierunkiem dr. inż. Krzysztofa Pawłowskiego, UTP w Bydgoszczy, Bydgoszcz 2016.
7. M. Mrzygłód, A. Wojtalewicz, „Analiza rozwiązań materiałowych przegród zewnętrznych budynku w standardzie niskoenergetycznym” [w:] „Nowoczesne projektowanie i realizacja konstrukcji budowlanych”, Politechnika Krakowska, Kraków 2016.
8. 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.
9. K. Pawłowski, „Projektowanie przegród zewnętrznych budynków o niskim zużyciu energii. Obliczenia fizykalne przegród zewnętrznych i ich złączy w świetle wymagań obowiązujących od 1 stycznia 2021 r.”, Grupa MEDIUM, Warszawa 2021.

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!