Jednym ze sposobów docieplenia stropodachów jest metoda polegająca na wdmuchiwaniu pod ciśnieniem materiałów termoizolacyjnych.
Prawidłowe zaprojektowanie i wykonanie ocieplenia stropodachów dwudzielnych, pomimo istnienia odpowiedniej technologii od połowy lat 90., wciąż sprawia dużo problemów. Pomijane są czynniki ryzyka wpływające na trwałość konstrukcji, a związane z montażem kominków wentylacyjnych. Często projektanci skupiają się na bezzasadnych wymaganiach – typu wymagania najwyższej klasy reakcji na ogień – mimo że przepisy problem ten rozwiązują, wymagając najwyżej klasy reakcji na ogień, mieszczącej się w zakresie NRO.
Praktycy wykonawstwa izolacji wdmuchiwanych spotykają się też czasem z absurdalnymi rozwiązaniami, np. stosowanie granulatu styropianowego w przestrzeni stropodachu wentylowanego, gdzie zwykły przepływ powietrza przesunie warstwę granulatu, niwecząc efekt izolacyjny.
Dlatego też jako ocieplenie stropodachu wentylowanego dopuszcza się wyłącznie materiały z wełny mineralnej lub wełny celulozowej. Ponieważ zakres przedmiotowy norm i ocen technicznych obejmuje różne zastosowania materiałów, należy zwrócić uwagę, czy wskazany materiał przeznaczony jest do stosowania jako ocieplenie stropów. Wybrane materiały muszą być oznakowane CE i zgodne z normą zharmonizowaną PN-EN 14064 dla wełen mineralnych lub – co się tyczy materiałów celulozowych – albo znakowane B i zgodne z normą krajową PN-EN 15101, albo znakowane CE i objęte Europejską Oceną Techniczną. Ponieważ norma celulozowa posiada jedynie status normy krajowej, alternatywą umożliwiającą znakowanie wełny celulozowej znakiem CE jest uzyskanie Europejskiej Oceny Technicznej zgodnej z europejskim dokumentem oceny EAD 040138-00-1201, a producent powinien wystawić dla nich odpowiednie deklaracje właściwości użytkowych.
Fot. 1. Izolacja wdmuchiwana. Celuloza jako ocieplenie stropodachu w konstrukcji drewnianej. Fot. archiwum Into-Ocieplenia
Wełny celulozowe na etapie produkcji wzbogacane są w środki uniepalniające. Aby materiał spełniał wymagania klas reakcji na ogień objętych polską klasyfikacją NRO, konieczne jest, by jego produkcja odbywała się w tzw. reżimie systemu 1 kontroli oceny zgodności (czyli w najostrzejszym przewidywanym przez przepisy). Dla materiałów celulozowych do wdmuchiwania należy więc oczekiwać w dokumentacji materiałowej certyfikatu CE (materiały zgodne z ETA) lub certyfikatu B (materiały wprowadzane do obrotu zgodnie z PN-EN) dla stałości właściwości użytkowych w zakresie klasy reakcji na ogień. Polskie przepisy techniczne jako minimum dla uzyskania klasyfikacji NRO określają klasę C-s2, d0 lub wyższą, np. B-s2, d0. Ze względu na różną praktykę producentów trzeba sprawdzić, od jakiej grubości zaczyna się deklarowana (i objęta certyfikatem) klasa reakcji na ogień i czy nie jest objęta dodatkowym wymogiem, wykluczającym zastosowanie w stropodachu (np. zamiast badania dla materiału wbudowanego na niepalną płytę gipsową badanie ograniczono wyłącznie dla wbudowania między niepalne płyty gipsowe, czyli jak dla ścianek działowych).
>>> Aerożel krzemionkowy jako nowoczesny materiał izolacyjny
>>> Audyt energetyczny i audyt remontowy – nowelizacja rozporządzenia
>>> System ETICS – jak uniknąć problemów eksploatacyjnych – wybrane zagadnienia
Rys. 1–2. Konstrukcja stropodachu dwudzielnego: 1 – płyta korytkowa, 2 – ścianki ażurowe, 3 – izolacja termiczna, 4 – układ konstrukcyjny dachu (podłużny – rys. 1, poprzeczny – rys. 2) [7]
Dachy w budynkach spełniają funkcję zabezpieczenia przed zewnętrznymi, zmiennymi warunkami atmosferycznymi, ale mają także wpływ na komfort termiczny użytkowników budynku i decydują o jego wyglądzie. Mają również istotny wpływ na bilans cieplny budynku, a więc koszty ogrzewania.
Każdy dach składa się z konstrukcji nośnej, podkładu pod pokrycie i pokrycia. Stropodachami nazywamy przekrycia budynków spełniające jednocześnie funkcję dachu i stropu nad ostatnią kondygnacją. Stropodachy wentylowane, tzw. stropodachy dwudzielne z przestrzenią wentylowaną, wykonywane są zazwyczaj w konstrukcji żelbetowej. Uwaga ta dotyczy przede wszystkim zasobów budynków będących w dyspozycji wspólnot i spółdzielni mieszkaniowych. Konstrukcja wsporcza pod konstrukcję pokrycia dachowego z płyt korytkowych tworzona jest przez ścianki ażurowe, które odpowiednio wymurowane tworzą spadek dachu. W budynkach szkieletowych oraz posiadających lekką konstrukcję ścian i dachu spotyka się stropodachy na konstrukcji drewnianej z wykorzystaniem dźwigarów kratowych lub belek drewnianych. Konstrukcja stropodachu dwudzielnego składa się z izolacji termicznej stropu z granulatu celulozy (wełny celulozowej) albo wełny mineralnej oraz pokrycia dachowego z papy, dachówki, blachy itp.
Fot. 2–3. Izolacja wdmuchiwana. Dwudzielny stropodach wentylowany ocieplony metodą wdmuchiwania; na zdjęciach widoczne ścianki ażurowe. Fot. archiwum Into-Ocieplenia
W stropodachach dwudzielnych wentylowanych pokrycie chroniące przed opadami atmosferycznymi jest oddzielone od izolacji cieplnej szczeliną powietrzną. Ta szczelina pełni funkcję warstwy wentylacyjnej pozwalającej uniknąć kondensacji międzywarstwowej. Zastosowanie materiałów paroprzepuszczalnych zapobiega możliwości powstania zawilgocenia warstw i ewentualnego zagrzybienia stropodachu. Konieczne jest również zapewnienie wentylacji przestrzeni stropodachu przez otwory wentylacyjne w ścianach zewnętrznych, wspierane kominkami wentylacyjnymi w dachu.
Fot. 4. Zabezpieczenie otworów technicznych z użyciem kominków wentylacyjnych. Fot. archiwum Into-Ocieplenia
Wentylacja przestrzeni ma za zadanie usuwać nadmiar pary wodnej, która może powstawać w okresie obniżonych temperatur, a tym samym zapobiegać zawilgoceniu warstwy izolacji termicznej w przestrzeni stropodachu i niszczeniu warstwy podpokryciowej. W czasie wysokich temperatur wymiana powietrza w przestrzeni stropodachu obniża temperaturę stropu nad ostatnią kondygnacją, zapobiegając nagrzewaniu się konstrukcji i pomieszczeń budynku.
Fot. 5. Kominek wentylacyjny – częsty sposób zamykania otworów instalacyjnych. Fot. archiwum Into-Ocieplenia
Przy projektowaniu otworów i kominków wentylacyjnych należy się kierować wymaganiami podanymi w normie [6]. Dla stropodachów wentylowanych przyjmuje się wymagania normowe dotyczące słabo wentylowanej warstwy powietrza, w której możliwy jest ograniczony przepływ powietrza zewnętrznego. Pole powierzchni otworów bocznych i kominków wentylacyjnych, przez które następuje przepływ powietrza zewnętrznego w przestrzeni wentylacyjnej, powinno być większe niż 500 mm2, ale nie większe niż 1500 mm2 na 1 m2 powierzchni stropodachu. Zalecenie to oznacza, że powierzchnia dodatkowych kominków wentylacyjnych razem z powierzchnią bocznych otworów wentylacyjnych nie musi być większa niż 1500 mm2/m2 dachu, przy zachowaniu minimalnej powierzchni ponad 500 mm2/m2 dachu.
Fot. 6. Przykładowy kominek wentylacyjny
Według literatury stropodachy dwudzielne wentylowane, co do zasady, charakteryzują się powierzchnią otworów wentylacyjnych wynoszącą ok. 1‰ (0,001) powierzchni stropodachu, tj. 10 cm2 na każdy metr kwadratowy przegrody.
Producenci materiałów termoizolacyjnych oraz wymagania normowe jako wystarczające uznają projektowanie słabo wentylowanej warstwy powietrza w przestrzeni stropodachowej. Należy zaznaczyć, że warstwa ta powinna mieć zdolność przewietrzania i wymiany powietrza w ilości do jednej wymiany całego powietrza na godzinę. Najprostsze obliczenia przepływów dla warunków wiatrowych sugerują, że optymalną łączną powierzchnią otworów będzie ta, która odpowiada wskazanej w literaturze powierzchni 1‰. Nie należy przy tym pomijać konieczności równomiernego rozłożenia otworów wlotowych i wylotowych. W celu uzyskania wymaganej powierzchni można się wspierać kominkami wentylacyjnymi montowanymi w połaci dachu, ale nie zastąpią one otworów wentylacyjnych w ścianach.
Według normy [6] dobrze wentylowaną warstwą powietrza między warstwą izolacji a poszyciem stropodachu jest ta, w której pole powierzchni otworów między nią a środowiskiem zewnętrznym jest równe lub przekracza 15 cm2/m2 powierzchni przegrody. Nie wymaga się w stropodachach dwudzielnych stosowania dobrze wentylowanej warstwy powietrza. Jedynie dla wygody obliczeń współczynników przenikania ciepła producenci materiałów wykorzystują przestrzeń dobrze wentylowaną.
W poniższych obliczeniach przyjęto zachowanie słabo wentylowanej przestrzeni powietrznej między warstwą izolacji a poszyciem stropodachu.
| PRZYKŁADOWE OBLICZENIA DODATKOWEJ WENTYLACJI STROPODACHU
Dane stropodachu:
Projektowane pole powierzchni wlotów wentylacyjnych: 1000 mm2/m2 dachu, czyli 80 000 mm2/80 m2 dachu. Wymagana dodatkowa powierzchnia wlotów wentylacyjnych: 80 000 – 60 000 mm2 (istniejące) = 20 000 mm2. Liczba dodatkowych kominków wentylacyjnych: powierzchnia jednego kominka = 5024 mm2. Liczba kominków: 20 000 mm2/5024 mm2 = 3,98, czyli należy zamontować cztery dodatkowe kominki wentylacyjne o powierzchni 5024 mm2. |
>>> Analiza efektywności energetycznej instalacji a wymogi WT 2021
>>> Centrale wentylacyjno-klimatyzacyjne. Energooszczędność
>>> Termomodernizacja starego domu typu kostka i domu typu stodoła. Ile można zaoszczędzić?
Mostek termiczny (cieplny) to część obudowy budynku, w której jednolity opór cieplny jest znacznie zmniejszony przez całkowite lub częściowe przebicie obudowy budynku przez materiały o innym współczynniku przewodzenia ciepła, zmianę grubości warstw materiałów, różnicę między wewnętrznymi i zewnętrznymi powierzchniami przegród, jaka występuje na połączeniach ściana–podłoga–strop. W praktyce nie jest możliwe wyeliminowanie mostków cieplnych. Jednak błędne zaprojektowanie lub wadliwe wykonanie detali budynku jest przyczyną obniżenia temperatury wewnętrznej powierzchni przegrody w miejscu ich występowania, co prowadzi do zwiększonych strat ciepła, zawilgocenia, powstawania grzybów i pleśni.
Projektant jest zobowiązany do uwzględnienia wpływu mostków termicznych w obliczeniach, np. w projektowanej charakterystyce energetycznej budynku, oraz ograniczenia stopnia ich oddziaływania.
Fot. 7. Niewłaściwe ocieplenie budynku skutkujące powstaniem mostków termicznych w narożach
Jest kilka rodzajów mostków termicznych: konstrukcyjne − niejednorodność budowy przegrody; geometryczne − np. narożniki; punktowe − w niewielkim obszarze występuje wyższa przewodność cieplna, np. przebicie termoizolacji; liniowe − powstają, gdy na pewnym obszarze brakuje termoizolacji lub ma ona zmniejszoną grubość albo w przypadku jej nieciągłości. Miejsca, gdzie najczęściej powstają mostki termiczne, to: styki ścian wewnętrznych z zewnętrznymi oraz narożniki budynków, wieńce i nadproża, stropy wystające poza obrys budynku, połączenia elementów konstrukcyjnych, styki ze ścianami konstrukcyjnymi lub stropami, przerwy dylatacyjne.
Fot. 8. Izolacja wdmuchiwana. Widoczna jednolita warstwa izolacji (celuloza) w przestrzeni stropodachu. Fot. archiwum Into-Ocieplenia
Mostki termiczne powinny być starannie ocieplone materiałem termoizolacyjnym. Zaleca się, aby opór termiczny warstwy ocieplającej był w przybliżeniu taki sam jak właściwej części przegrody. W stropodachach wentylowanych przykładem mostka termicznego mogą być elementy konstrukcyjne, np. ścianki ażurowe podtrzymujące przekrycie z płyt korytkowych, ściany obwodowe zewnętrzne oraz przejścia instalacyjne przez strop, np. instalacja wentylacyjna. Większość elementów konstrukcyjnych w przestrzeni stropodachu można zaizolować termicznie, stosując odpowiednie materiały termoizolacyjne. Jednym z materiałów do izolacji stropodachów jest granulat wełny celulozowej. Izolacja metodą wdmuchiwania pozwala na wykonanie bezspoinowej izolacji stropu i częściowe zaizolowanie ścianek ażurowych, a także wyeliminowanie większości mostków termicznych.
Fot. 9. Układanie izolacji metodą wdmuchiwania. Fot. archiwum Into-Ocieplenia
Jednym ze sposobów docieplenia stropodachów jest metoda wdmuchiwania, zwana także metodą blow in. Polega ona na wdmuchiwaniu pod ciśnieniem materiałów termoizolacyjnych. Jednym z materiałów jest granulat wełny celulozowej.
Do wykonania izolacji termicznej metodą wdmuchiwania potrzebna jest wyspecjalizowana ekipa budowlana, posiadająca niezbędną wiedzę z zakresu wykonawstwa takich prac, odpowiednie przeszkolenie oraz sprzęt (specjalistyczny agregat do wdmuchiwania izolacji). Dzięki metodzie wdmuchiwania materiał izolacyjny dostanie się nawet w trudno dostępne miejsca, a wykonana izolacja będzie równomiernie i bezspoinowo ułożona.
Fot. 10. Izolacja wdmuchiwana. Punktowy pomiar grubości izolacji podczas wykonywania prac. Fot. archiwum Into-Ocieplenia
Warto zauważyć, że równomiernie zaizolowana powierzchnia będzie zapobiegać powstawaniu mostków termicznych. Przy wykonywaniu prac związanych z izolacją wdmuchiwaną trzeba zapewnić odpowiednią gęstość materiału izolacyjnego i uwzględnić dodatkową grubość izolacji, mając na uwadze osiadanie granulatu. Zagwarantuje to, że materiał ułożony w miejscu aplikacji będzie spełniał swoją funkcję izolacyjną (termiczną i akustyczną). Każdy z materiałów do wdmuchiwania – granulatów – charakteryzuje się właściwą sobie wartością osiadania. Zaleca się stosowanie wysokiej klasy urządzeń wdmuchujących, które pozwalają na regulację przepływu materiału izolacyjnego i powietrza w miejsce zasypu, co zapewni dostateczną gęstość objętościową materiału.
W przypadku stropodachów, gdzie zazwyczaj nie ma dostępu do izolowanej powierzchni, materiał wprowadza się przez wykonanie otworów technologicznych. Projekty zalecają wykonanie jednego otworu technologicznego o wymiarach ok. 50 x 50 cm w płytach korytkowych na każde 100 m2. Liczba otworów technologicznych uzależniona jest zazwyczaj od możliwości dostępu do przestrzeni stropodachu, w której ma być ułożona izolacja termiczna wdmuchiwana.
Fot. 11. Celuloza wdmuchiwana na stropie przekrywa całość przestrzeni homogeniczną warstwą ocieplenia. Fot. archiwum Into-Ocieplenia
Kontrole ułożenia i grubości warstwy izolacji przeprowadza monter podczas montażu izolacji w przestrzeni stropodachu. W tym celu przed rozpoczęciem prac w stosownych odstępach można umieścić znaczniki wysokości. W trakcie montażu należy także kontrolować grubość warstwy przez pomiar punktowy. Po wykonaniu prac kontrolę ułożenia izolacji można przeprowadzić, np. wykonując otwory – zaleca się stosowanie otworów o wymiarze 20 x 20 cm w liczbie jeden otwór na każde 100 m2. Zamknięcie otworów technologicznych i kontrolnych wykonuje się przy użyciu blachy stalowej (zabezpieczonej przed korozją) o wymiarach min. 5 cm większych od otworów, po czym należy przykleić arkusz papy termozgrzewalnej wierzchniego krycia większy od wymiarów blachy o min. 10 cm w każdą ze stron. Po zakończeniu prac związanych z izolacją termiczną stropodachu firma wykonawcza powinna wystawić zaświadczenie lub protokół z wykonanych prac. W dokumencie tym muszą być zawarte następujące informacje:
- data i miejsce (adres budynku, w którym prowadzono prace) wykonania izolacji termicznej,
- jaki element konstrukcji budynku został zaizolowany,
- nazwa handlowa materiału termoizolacyjnego,
- nazwa firmy wykonującej izolację termiczną,
- sposób, metoda montażu,
- grubość ułożonej warstwy i gęstość objętościowa.
Załącznikami do zaświadczenia są niezbędne dokumenty dotyczące zastosowanego materiału (deklaracja właściwości użytkowych, certyfikat CE, dane dotyczące ognioodporności itp.).
Z dniem 1 stycznia 2021 r. weszły w życie zaostrzone wymagania dotyczące izolacyjności cieplnej przegród, określone w rozporządzeniu w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie [1] (standard energetyczny WT 2021). Wymogi te dotyczą redukcji wartości współczynnika przenikania ciepła (U), który określa przenikanie ciepła przez przegrody, jakimi są ściany, dachy, drzwi, podłogi i okna. W przepisach chodzi o użycie odpowiednich materiałów budowlanych i izolacyjnych, spełniających wymagania dotyczące energooszczędności. Projektując grubość izolacji nawet dla istniejącego budynku, należy spełnić aktualne wymagania. Od 1 stycznia 2021 r. maksymalna wartość współczynnika przenikania ciepła (U) dla dachów oraz stropodachów musi być równa lub mniejsza niż 0,15 W/(m2·K). W tab. przedstawiono wartości współczynnika przenikania ciepła różnych przegród budynku.
Tab. Wartości współczynnika przenikania ciepła wg WT 2021
Należy pamiętać, że wymogi WT 2021 dotyczą inwestorów, którzy otrzymali pozwolenie na budowę od 1 stycznia 2021 r. Każdy niezrealizowany projekt stworzony według starych wymagań będzie musiał być dostosowany do nowych wytycznych. Zaostrzone wymagania muszą spełniać także budynki rozbudowywane i modernizowane.
W dalszej części artykułu:
Obliczenia współczynnika przenikania ciepła U dla stropodachu z uwzględnieniem mostków termicznych
1. Stropodach – brak izolacji
2. Stropodach – izolacja granulatem wełny celulozowej
3. Stropodach – izolacja granulatem wełny mineralnej
Obliczenia współczynnika przenikania ciepła U dla stropodachu bez uwzględnienia mostków termicznych
1. Stropodach – brak izolacji
2. Stropodach – izolacja granulatem wełny celulozowej
3. Stropodach – izolacja granulatem wełny mineralnej
Wnioski z obliczeń
Dalsza część artykułu dostępna jest w numerze 5/2023 miesięcznika „Inżynier Budownictwa”.
 |
inż. Łukasz Spanbrucker |  |
mgr Robert Zaorski |
Bibliografia
1. Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (Dz.U. z 2015 r. poz. 1422 ze zm.).
2. Rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) nr 305/2011 z dnia 9 marca 2011 r.
3. EN 14064:2018 Thermal insulation products for buildings – In-situ formed loose-fill mineral wool (MW) products – Specification for the loose-fill products before installation.
4. EN 15101-1:2013 Thermal insulation products for buildings – In-situ formed loose fill cellulose (LFCI) products – Specification for the products before installation.
5. Europejski Dokument Oceny EAD 040138-00-1201:2015-11.
6. PN-EN ISO 6946:2008 Komponenty budowlane i elementy budynku – Opór cieplny i współczynnik przenikania ciepła – Metoda obliczania.
7. M. Abramowicz et. al., Poradnik majstra budowlanego, wyd. 8, Arkady, Warszawa 1996.
8. A. Gudaj et. al., Warunki techniczne wykonania i odbioru robót budowlano-montażowych, t. 1, „Budownictwo ogólne”, cz. 3, Arkady, Warszawa 1990.
9. D. Bajno, Renowacja dachów płaskich i pochylonych, „Izolacje” nr 11/12/2020, dostęp internetowy.
10. D. Bajno, Aspekty cieplno-wilgotnościowe przy projektowaniu, wykonywaniu oraz eksploatacji dachów i stropodachów, „Izolacje” nr 5/2019, dostęp internetowy.
11. R. Zaorski, Osiadanie materiałów termoizolacyjnych używanych do ocieplania metodą wdmuchiwania, „Izolacje” nr 9/2020.
12. P. Krause, Zagadnienia cieplno-wilgotnościowe dotyczące stropodachów, „Izolacje” nr 4/2018, dostęp internetowy, stan na 20.12.2021.
13. K. Viljanen, X. Lü, J. Puttonen, Factors affecting the performance of ventilation cavities in highly insulated assemblies, „Journal of Building Physics” Vol. 45, 2021.
