Ocieplanie dachów i stropodachów

Budownictwo, sektor mieszkaniowy i komercyjny, ma największy, bo aż 45-procentowy udział w światowej konsumpcji energii. Podczas spalania paliw używanych najczęściej przy zasilaniu źródeł ciepła i chłodu w budynkach do atmosfery uwalniają się duże ilości gazów cieplarnianych. Aby uniknąć katastrofy klimatycznej, istnieje konieczność redukcji emisji dwutlenku węgla i pozostałych gazów cieplarnianych w celu osiągnięcia neutralności emisyjnej. To pokaźne zużycie energii przez sektor budownictwa stawia wysokie wymagania dla architektów i inżynierów sanitarnych w aspekcie projektowania i wyboru technologii budowy i wyposażenia obiektów w systemy, które będą najbardziej przyjazne środowisku. Istotne jest, aby projektując nowy budynek lub przystępując do termomodernizacji już istniejącego, zarówno przy planowaniu budowy przegród, jak i systemów zaopatrzenia w ciepło, chłód i energię elektryczną, zastosować energooszczędne rozwiązania.

Fot. stock.adobe / svetlana

Krajowe wytyczne w zakresie budowy przegród pod kątem ochrony cieplnej znajdują się w Prawie budowlanym oraz w Warunkach Technicznych, WT (rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie). Znaczące zmiany zaostrzające wymagania dotyczące oszczędności energii cieplnej zostały opublikowane w WT 2014 (Dz.U. z 2013 r. poz. 926). Nowością w przepisach było wyznaczenie granicznych wartości współczynników przenikania ciepła dla przegród budowlanych nie tylko na najbliższe lata po publikacji aktu prawnego, czyli na 2014-2017, ale również na kolejne okresy (2018-2020) oraz od roku 2021, od kiedy wymagania stają się najbardziej restrykcyjne.

Nie tylko nowo powstające budynki muszą spełnić te kryteria, budynki poddawane termomodernizacji, w których są ocieplane przegrody, muszą spełnić wymogi z aktualnych WT. Dodatkowo beneficjenci, którzy chcą skorzystać z programów unijnych na docieplenie budynków, muszą zastosować najbardziej ostre wymogi, dotyczące izolacyjności, obowiązujące od początku 2021 r.

Tabela 1 przedstawia wymagania WT dla współczynnika przenikania ciepła U, stawiane dachom, stropodachom oraz stropom pod nieogrzewanym poddaszem, w kolejnych latach. Wymagania dotyczące izolacyjności dachu są bardziej rygorystyczne niż wymagania odnośnie do innych elementów budynku, takich jak ściany, okna lub drzwi. Wynika to z praw fizyki, ciepłe powietrze unosi się do góry i wydostaje przez powierzchnię dachu. Warunki z WT muszą być spełnione dla nowo projektowanych budynków i w przypadku wykonywania termomodernizacji istniejących obiektów.

Tab. 1. Maksymalne wielkości współczynników przenikania ciepła dla dachów i stropodachów

Szacuje się, że dachy i stropodachy to przegrody, przez które można stracić nawet 20-30% ciepła potrzebnego do ogrzania budynku. Pozostałe ubytki energetyczne to straty ciepła przez ściany, okna, drzwi, podłogi i na podgrzanie powietrza wentylacyjnego. Wielkość strat ciepła jest uzależniona od powierzchni i konstrukcji dachu. Poddając powierzchnię dachu termomodernizacji, możemy uzyskać wymierne oszczędności. Im większa powierzchnia przegrody i gorsza izolacja, tym większe ubytki ciepła. Przed przystąpieniem do wykonania termomodernizacji budynku można daną przegrodę zbadać kamerą termowizyjną, która wykryje mostki cieplne (miejscach, w których następuje nieciągłość izolacji, tworząc dodatkową powierzchnię, przez którą ucieka ciepłe powietrze z budynku). Przy kompleksowej naprawie poszycia dachowego zasadne jest też wykonanie termomodernizacji przegrody, tylko należy się zastanowić, jaka technologia będzie najbardziej optymalna przy danej konstrukcji.

Sprawdź:

• Produkty budowlane
• Ocieplenie dachu i poddasza wełną mineralną

Najważniejszym parametrem charakteryzującym materiał izolacyjny jest współczynnik przewodzenia ciepła oznaczany λ [W/(m∙K)], im mniejszy współczynnik przewodzenia, tym lepsze właściwości izolacyjne. Wybierając materiał do ocieplenia przegród budowlanych, np. styropian, wełnę mineralną czy styrodur, aby mieć jak najmniejszą grubość izolacji, stosujemy produkty o jak najniższym współczynniku λ. Nie jest to jedyna cecha materiału izolacyjnego, którą należy wziąć pod uwagę; pozostałe to konstrukcja i związane z tym możliwości techniczne oraz przepisy przeciwpożarowe, w konkretnych przypadkach narzucające stosowanie niepalnych materiałów izolacyjnych.

Są sytuacje, w których polskie przepisy bezwzględnie wymagają, aby izolacja cieplna była niepalna, tzn. aby miała odpowiednią klasę reakcji na ogień, co w praktyce oznacza, że izolację cieplną należy wykonać z wełny mineralnej. Niepalne materiały izolacyjne należy zastosować w przypadkach:

• Ścian zewnętrznych budynku powyżej 25 m, z wyjątkiem ścian zewnętrznych budynków mieszkalnych o wysokości 11 kondygnacji, wzniesionych przed 1995 r., które mogą być ocieplone izolacją palną, jednak pod warunkiem że cały system odpowiada określeniu NRO – nierozprzestrzeniający ognia (zgodnie z WT).
• Budynków usytuowanych w granicy działki, dla których ściana zewnętrzna jest ścianą oddzielenia pożarowego.
• Stropów stanowiących oddzielenia przeciwpożarowe, ocieplenie stropu międzykondygnacyjnego w garażu.

Współczynnik przewodzenia λ charakteryzuje materiał budowlany, analogicznym parametrem dla przegrody budowlanej (ściany, dachu czy stropu nad piwnicą) jest współczynnik przenikania ciepła U [W/(m∙²-K)]. Na wielkość U największy wpływ ma użyty materiał izolacyjny, im mniejszy współczynnik U, tym lepsza izolacyjność przegrody i mniejsze straty ciepła. Jeżeli chcemy uzyskać cienką grubość izolacji, należy dobrać materiał izolacyjny o niskim współczynniku przewodzenia λ. Możliwości jest dużo, materiały izolacyjne mogą mieć wartości w przedziale 0,022-0,052 W/(m∙K). Jak w wielu przypadkach, współczynnik λ nie jest jedynym parametrem, jaki decyduje o wyborze materiału izolacyjnego, w większości przypadków jest to sama konstrukcja dachu, sztywność materiału, właściwości higroskopijne, niepalność materiału.

Jak wyznaczyć szacunkową grubość izolacji potrzebną do ocieplenia?

Dla uproszczenia obliczeń przyjmiemy, że zbudujemy przegrodę z samej izolacji, tak aby był spełniony warunek współczynnika U – wymagany z WT. Tak wyznaczona grubość izolacji będzie maksymalna, jaką należy zastosować w danej przegrodzie.

• R – opór cieplny przegrody [(m²∙K)/W]
• R = d/λ
• d – grubość materiału – w naszym przypadku grubość izolacji podana w metrach
• λ – współczynnik przewodzenia ciepła dla danego materiału izolacyjnego [W/(m∙K)]
• U = 1/R [W/(m²K)]

W pomieszczeniach mieszkalnych na ostatniej kondygnacji, w których należy utrzymać temperaturę wewnętrzną na poziomie 20°C, dach zgodnie z wymaganiami z WT obowiązującymi od 2021 r. powinien mieć współczynnik przenikania ciepła U = 0,15 W/(m²∙K), korzystając ze wzoru U = 1/R, można wyliczyć opór cieplny przegrody R, który powinien wynosić minimalnie 6,66 (m²∙K)/W. Najczęściej do izolacji wykorzystujemy styropian lub wełnę mineralną, wybierając materiał o współczynniku przewodzenia λ = 0,038 [W/(m∙K)], ze wzoru d = R∙λ możemy wyznaczyć maksymalną grubość izolacji, która w tym przypadku wynosi 0,25 m.

W budownictwie najczęściej możemy spotkać dachy płaskie, jednak często w niewielkich budynkach można zauważyć dach skośny czy mansardowy. Zaprojektowanie sposobu ocieplenia dachu dla nowo projektowanego budynku jest zadaniem zdecydowanie łatwiejszym niż w przypadku wykonywania termomodernizacji. W tym przypadku technologię ocieplenia należy dobrać do budowy dachu, jak również wziąć pod uwagę, jaką maksymalną grubość izolacji możemy położyć w przypadku, gdy nie chcemy wykonywać dodatkowych prac, takich jak np. podwyższenie murków ogniowych czy kominów.

TECHNOLOGIE OCIEPLENIA DLA DACHÓW PŁASKICH

Ocieplenie stropodachu niewentylowanego

Stropodach niewentylowany, inaczej pełny lub płaski, jest to strop z ociepleniem i izolacją wodnoochronną w roli pokrycia. Tak zaprojektowany stropodach wymaga dobrego zabezpieczenia przed wodą opadową. Szczególnie ważną rolę ma tu do odegrania hydroizolacja, wykonywana np. z dobrej jakościowo papy termozgrzewalnej. Najczęściej do izolacji cieplnej tego typu dachów stosuje się styropian EPS 100 lub 200, pokryty jednostronnie papą. Oferowany jest on w formie płyt lub jako mata (styropapa). Papa wystaje na kilka centymetrów poza dwa boki styropianu, aby można ją było łączyć na zakład z papą znajdującą się na zamocowanej obok płycie lub macie. Współczynnik przewodzenia ciepła dla tego typu materiałów λ wynosi od 0,036 do 0,040 W/(m∙K). Oznacza to, że warstwa izolacji dla nowo powstających budynków powinna wynosić średnio 23-25 cm.

Najpopularniejszy układ warstw na stropodachu ma następującą konstrukcję: na podłożu znajduje się warstwa paroizolacji z papy podkładowej, na niej ułożone jest ocieplenie z płyt polistyrenowych, a od góry całość pokrywa hydroizolacja, która może być wykonana z jednej lub kilku warstw papy lub można zastosować styropapę.

W przypadku termomodernizacji dachu płaskiego w istniejącym budynku najprościej jest dołożyć dodatkową warstwę materiału izolacyjnego wprost na pokrycie, taka technologia pozwala na jednoczesne wykonanie dodatkowej warstwy ocieplenia i renowację powierzchni dachu. Problemy mogą stworzyć elementy odwadniające, czyli wpusty przechodzące przez dach. Ich wysokość jest dobierana do konkretnej grubości termoizolacji. W przypadku gdy nie da się ich przedłużyć bez rozbierania istniejącej warstwy izolacji, należy ją rozebrać, wymienić wpusty i położyć izolację od nowa. Innym rozwiązaniem jest zmiana materiału, z którego chcemy wykonać izolację, na inny, o tej samej grubości, ale o niższym współczynniku λ (na przykład płyty PIR).

Rys. 1. Schemat ocieplenia stropodachu niewentylowanego

Zobacz:

• Jak dach zielony wpływa na przenikanie ciepła przez jego konstrukcję
• Zasady prawidłowego projektowania i wykonawstwa stropodachów wentylowanych

Ocieplenie stropodachu odwróconego

Stropodach odwrócony jest rozwiązaniem najczęściej stosowanym w obecnie projektowanych budynkach. Często jest on wykonywany w formie dachu zielonego. W dachu odwróconym układ poszczególnych warstw wygląda inaczej niż w dachu płaskim. Bezpośrednio na konstrukcji układana jest hydroizolacja, a dopiero na niej materiał ociepleniowy. Zupełnie odmienna jest w tym przypadku nawierzchnia. Zamiast powłoki bitumicznej stosuje się warstwę żwiru lub betonowe płytki. Istnieje też możliwość zastąpienia takiej nawierzchni warstwą żyznej gleby i zamiana zwykłego dachu w dach zielony. Stropodach odwrócony może być pomysłem na uzyskanie dodatkowej powierzchni rekreacyjnej w budynku, zamienia się on w taras albo w ogród. Takie koncepcje architektoniczne stają się coraz bardziej popularne. Ze względu na wymagania roślin sadzonych na powierzchni dachu jako warstwa ziemi uprawnej stosowany jest humus mieszany z keramzytem lub żwirem rzecznym posiadającym właściwości akumulowania wody. Grubość tej warstwy jest zróżnicowana i zależy od rodzaju sadzonych upraw. Na przykład mchy i trawy wymagają od 6 do 10 cm gleby uprawnej, byliny od 15 do 25 cm, kwiaty od 20 do 30 cm, krzewy o wysokości większej niż 80 cm od 30 do 50 cm. Po dachach płaskich realizowanych jako stropodachy odwrócone można chodzić. Chcąc poruszać się po powierzchni dachu, można wykonać na niej ścieżki z płyt chodnikowych lub kamiennych ułożonych na warstwie żwiru albo na specjalnych podkładkach dystansowych.

Rys. 2. Schemat ocieplenia stropodachu odwróconego

Dach odwrócony – typowy układ warstw

• Hydroizolacja – najczęściej wykorzystuje się dwie warstwy papy podkładowej, termozgrzewalnej. Szczególnie zalecane są papy modyfikowane SBS (styren-butadien-styren) na osnowie poliestrowej o gramaturze minimum 200 g/m².
• Ocieplenie – najlepsze będą płyty z polistyrenu ekstrudowanego XPS lub płyt PIR, które są bardziej wytrzymałe mechanicznie niż tradycyjny styropian ze względu na uszkodzenia, które mogą powstać przy prowadzeniu prac ogrodniczych. Warstwa izolacji musi utrzymać warstwę nawierzchniową, która jest dosyć ciężka. Dodatkowo materiały użyte do izolacji tego typu stropodachów muszą być odporne na korozję biologiczną. Zarówno polistyren ekstrudowany, jak i płyty PIR charakteryzują się lepszymi właściwościami izolacyjnymi, współczynnik λ dla polistyrenu wynosi 0,033-0,035 W/(m∙K), dla płyt PIR od 0,023 do 0,029 W/(m∙K).
• Warstwa filtracyjna – na ociepleniu układa się geowłókninę, która ma zatrzymywać różne zanieczyszczenia spływające z wodą.
• Nawierzchnia – do dyspozycji jest bardzo dużo rozmaitych materiałów. Najchętniej inwestorzy decydują się na żwir rzeczny płukany lub płytki betonowe. Jeśli dach ma być zielony, jego nawierzchnię tworzy warstwa gleby i niskopienna roślinność.

W dalszej części artykułu przeczytasz o:

• ocieplaniu stropodachu wentylowanego,
• ocieplaniu stropu pod nieogrzewanym poddaszem,
• ocieplaniu dachu tarasu nad pomieszczeniem,
• technologiach ociepleń dla dachów spadzistych,
• izolacjach natryskowych.

mgr inż. Agnieszka Antoszewska