Tarasy nad pomieszczeniami ogrzewanymi z drenażowym odprowadzeniem wody

Taras nadziemny to element konstrukcji umieszczony nad pomieszczeniem, pełniący jednocześnie funkcję dachu, zabezpieczony balustradą lub attyką. Można wyróżnić tarasy w układzie odwróconym (warstwa hydroizolacji chroniona jest przez warstwę termoizolacyjną) lub klasycznym (warstwa termoizolacyjna chroniona jest przed oddziaływaniem wilgoci przez warstwę hydroizolacji). Powierzchnia tarasu dostępna jest z przyległych pomieszczeń.

Zgodnie z art. 5 ust. 1 ustawy – Prawo budowlane (Pb) [1]: Obiekt budowlany jako całość oraz jego poszczególne części, wraz ze związanymi z nim urządzeniami budowlanymi należy, biorąc pod uwagę przewidywany okres użytkowania, projektować i budować w sposób określony w przepisach, w tym techniczno-budowlanych, oraz zgodnie z zasadami wiedzy technicznej, zapewniając: 1) spełnienie wymagań podstawowych dotyczących m.in. higieny, zdrowia i środowiska oraz oszczędności energii i izolacyjności cieplnej.

Z kolei art. 7 ust. 1 Pb precyzuje, że do przepisów techniczno-budowlanych zalicza się warunki techniczne, jakim powinny odpowiadać obiekty budowlane i ich usytuowanie, oraz warunki techniczne użytkowania obiektów budowlanych. Oznacza to, że obligatoryjnie należy spełnić wymogi podane w Pb oraz warunkach technicznych [2]. Fakultatywne są natomiast wszelkiego rodzaju warunki techniczne wykonania i odbioru robót (np. [3]–[8]). Nie znaczy to jednak, że są one nieistotne, ich przestrzeganie ma zasadnicze znaczenie dla bezawaryjnej eksploatacji (brak procesów destrukcyjnych, przecieków itp.) połaci. Rozwiązanie konstrukcyjne tarasu nad pomieszczeniem ogrzewanym musi uwzględniać wszystkie czynniki oddziaływające na połać (a nie tylko wymogi ujęte w warunkach technicznych [2]).

Układ drenażowy może być wykonany w wariancie klasycznym (termoizolacja jest chroniona przez hydroizolację) oraz odwróconym (hydroizolacja jest chroniona przez termoizolację). Typowe układy warstw tarasu nad pomieszczeniem pokazano na rys. 1–3. Każdy z tych układów cechuje się pewną specyfiką.

Rys. 1. Układ warstw tarasu nad pomieszczeniem – wariant 1: 1 – podstawka dystansowa, 2 – płyta warstwy użytkowej, 3 – przekładka ochronna, 4 – hydroizolacja, 5 – jastrych dociskowy, 6 – hydroizolacja międzywarstwowa, 7 – termoizolacja, 8 – paroizolacja, 9 – warstwa spadkowa, 10 – warstwa sczepna, 11 – płyta konstrukcyjna

Rys. 2. Układ warstw tarasu nad pomieszczeniem – wariant 2: 1 – podstawka dystansowa, 2 – płyta warstwy użytkowej, 3 – przekładka ochronna, 4 – hydroizolacja, 5 – termoizolacja, 6 – paroizolacja i izolacja międzywarstwowa, 7 – warstwa spadkowa, 8 – warstwa sczepna – płyta konstrukcyjna

Rys. 3. Układ warstw tarasu nad pomieszczeniem – wariant 3 (układ odwrócony): 1 – podstawka dystansowa, 2 – płyta warstwy użytkowej, 3 – termoizolacja (płyty o frezowanych krawędziach), 4 – hydroizolacja i paroizolacja, 5 – warstwa spadkowa, 6 – warstwa sczepna, 7 – płyta konstrukcyjna

Analizując budowę połaci tarasowej, niezależnie od koncepcji jej wykonania i odwodnienia, oraz wymagania podstawowe [1] jak również wymagania warunków technicznych [2], tarasy należy projektować ze względu na:

• obciążenie wilgocią,
• obciążenia termiczne,
• wymagania cieplno-wilgotnościowe,
• ochronę akustyczną,
• bezpieczeństwo użytkowania.

Z punktu widzenia zagadnień cieplno-wilgotnościowych istotne są wymagania warunków technicznych [2]:
§ 315. Budynek powinien być zaprojektowany i wykonany w taki sposób, aby opady atmosferyczne, woda w gruncie i na jego powierzchni, woda użytkowana w budynku oraz para wodna w powietrzu w tym budynku nie powodowały zagrożenia zdrowia i higieny użytkowania.
§ 317. 2. Części ścian zewnętrznych, bezpośrednio nad otaczającym terenem, tarasami, balkonami i dachami, powinny być zabezpieczone przed przenikaniem wody opadowej i z topniejącego śniegu.

§ 318. Rozwiązania konstrukcyjno-materiałowe przegród zewnętrznych i ich uszczelnienie powinny uniemożliwiać przenikanie wody opadowej do wnętrza budynków.
§ 321. 1. Na wewnętrznej powierzchni nieprzezroczystej przegrody zewnętrznej nie może występować kondensacja pary wodnej umożliwiająca rozwój grzybów pleśniowych.
2. We wnętrzu przegrody, o której mowa w ust. 1, nie może występować narastające w kolejnych latach zawilgocenie spowodowane kondensacją pary wodnej.
3. Warunki określone w ust. 1 i 2 uważa się za spełnione, jeśli przegrody odpowiadają wymaganiom określonym w pkt 2.2.4 załącznika nr 2 do rozporządzenia.

Przywołany pkt 2.2.4 jest częścią załącznika podającego wymagania izolacyjności cieplnej i inne wymagania związane z oszczędnością energii, z których do tarasów ma przede wszystkim zastosowanie:
‒ pkt 1.1 określający maksymalny współczynnik przenikania ciepła U_c(max) = 0,15 W/(m²·K);
‒ pkt 2 podający warunki spełnienia wymagań dotyczących powierzchniowej kondensacji pary wodnej, w tym także zalecenia dotyczące sposobu wykonywania obliczeń.

§ 322. 1. Rozwiązania materiałowo-konstrukcyjne zewnętrznych przegród budynku, warunki cieplno-wilgotnościowe, a także intensywność wymiany powietrza w pomieszczeniach, powinny uniemożliwiać powstanie zagrzybienia.

A zatem zgodnie z przywołanymi wymaganiami dla poprawnie zaprojektowanej pod względem cieplno-wilotnościowej przegrody (pomijam wymóg ograniczenia wskaźnika zapotrzebowania na nieodnawialną energię pierwotną) konieczne jest, aby:

• współczynnik przenikania ciepła U_c(max) był mniejszy lub równy 0,15 W/(m²·K);
• nie dochodziło do kondensacji powierzchniowej i rozwoju grzybów pleśniowych na wewnętrznej powierzchni;
• nie dochodziło do narastającej kondensacji międzywarstwowej; ewentualny kondensat nie wpływa na pogorszenie parametrów i właściwości warstw przegrody i wysycha w okresie letnim (warunki spełnione jednocześnie).

>>> Taras wentylowany – studium przypadku

>>> Odprowadzenie wody z tarasu i balkonu. Systemy drenażowe

>>> Okapy balkonów i tarasów – błędy wykonawcze

Już na etapie wyznaczania współczynnika przenikania ciepła U_c(max) popełnia się wiele błędów. Jego wartość zgodnie z normą [9] oblicza się w odniesieniu do warunków ustalonych, a parametry cieplne zależą od wilgotności materiału. Dlatego przyjęty do obliczeń współczynnik przewodzenia ciepła λ [W/(m·K)] musi być przyjęty nie dla warunków laboratoryjnych, lecz dla rzeczywistych. Toteż rozróżnić należy dwie wartości współczynnika przenikania ciepła λ:

• deklarowaną, czyli wartość oczekiwaną, oszacowaną na podstawie danych pomiarowych w warunkach odniesienia w zakresie temperatury i wilgotności, podaną dla ustalonej frakcji populacji i poziomu ufności i odpowiadającą rozsądnie przyjętemu okresowi użytkowania w normalnych warunkach;
• obliczeniową dla określonych zewnętrznych lub wewnętrznych warunków, które mogą być uważane za typowe przy zastosowaniu materiału w elemencie budowlanym.

Te dwie wartości znacznie się różnią od siebie, np. producenci płyt styropianowych EPS deklarują współczynnik przewodzenia ciepła λ wynoszący nawet 0,031 W/(m·K), natomiast obliczeniowy wynosić może nawet 0,045 W/(m·K) [10]–[12]. Deklarowane wartości współczynnika λ dla XPS zaczynają się od 0,029 W/(m·K), natomiast wartość obliczeniowa dla układu tradycyjnego wynosi 0,035 W/(m·K), a dla odwróconego 0,041 W/(m·K) [10]–[12]. Dla układu odwróconego dochodzi dodatkowo współczynnik poprawkowy, który musi być uwzględniony przy wyznaczaniu U_c(max) [9].

W takiej sytuacji często popełnia się dwa błędy: bezkrytycznie stosuje na termoizolację polistyren ekspandowany (EPS) oraz jeżeli stosowany jest XPS, to do obliczeń λ termoizolacji przyjmuje się identycznie jak dla układu tradycyjnego.

Taras nad pomieszczeniem ogrzewanym. Fot. ak

Z punktu właściwości ciepłochronnych termoizolacji i jej kontaktu z wodą można wyróżnić kilka bardzo istotnych wymagań [3], [5], [13]:

• nasiąkliwość wodą przy krótkotrwałym zawilgoceniu części powierzchni,
• nasiąkliwość wodą przy całkowitym i długotrwałym zanurzeniu,
• nasiąkliwość na skutek dyfuzji pary wodnej,
• odporność na cykle zamrażania–rozmrażania przez określenie nasiąkliwości przy całkowitym zanurzeniu i/lub na skutek dyfuzji pary wodnej, których spełnienie ma zasadniczy wpływ na zapewnienie wymaganej i trwałej w czasie ochrony termicznej.

Nie bez znaczenia jest zapewnienie stabilności wymiarów termoizolacji. Według normy DIN 4108-10 [13] minimalne wymagania stawiane materiałom do termoizolacji dachów w układzie odwróconym to m.in.:

• nasiąkliwość wody po trzystu cyklach zamarzania i odmarzania – maks. 2%; redukcja wytrzymałości mechanicznej nie może być przy tym większa niż 10% w porównaniu z próbkami suchymi;
• nasiąkliwość na skutek dyfuzji pary wodnej – dla płyt o grubości 50 mm maks. 5%, dla płyt o grubości 100 mm maks. 3%, dla płyt o grubości 200 mm maks. 1,5%;
• nasiąkliwość przy długotrwałym zanurzeniu w wodzie – maks. 0,7%.

Bardzo podobne zalecenia co do XPS znaleźć można w zaleceniach ITB [5], przy czym ww. wytyczne za punkt wyjścia stawiają absorpcję wody po cyklach zamrażania–rozmrażania, definiując maksymalną wartość na poziomie 1% dla termoizolacji z XPS. Notorycznie pomija się też wpływ mostków termicznych lub oblicza przegrody niejednorodne jako jednorodne. Skutki błędów przy takim podejściu pokazuje fot. 1.

Tarasy nad pomieszczeniami ogrzewanymi. Fot. 1. Skutek mostków termicznych – punktowe topnienie śniegu, opis w tekście

Przedstawiony na fot. 1 taras pierwotnie był wykonany w układzie z płytkami ceramicznymi z następującym układem warstw:

• płytki ceramiczne (gresowe) gr. 2 cm,
• klej do okładzin ceramicznych gr. 5 mm,
•  izolacja podpłytkowa z elastycznego szlamu gr. 2 mm,
• podkład cementowy (gr. w najcieńszym miejscu 4 cm),
• termoizolacja (płyty EPS) gr. 15 cm,
• paroizolacja (papa paroizolacyjna),
• płyta konstrukcyjna żelbetowa gr. 22 cm,
• tynk cienkowarstwowy (gładź) gr. 3 mm.

Obliczona wartość U_c bez uwzględniania wpływu mostków termicznych i przy założeniu poprawności wykonania prac (brak kondensacji międzywarstwowej) wyniosła U_c = 0,26 W/(m²·K).

Ze względu na przecieki podczas eksploatacji przeprowadzono kompleksowy remont tarasu wg poniższej technologii:

• zerwanie wszystkich warstw wykończeniowych do płyty konstrukcyjnej;u
• wykonanie warstwy spadkowej z wylewki betonowej;
• wykonanie izolacji z bitumicznych mat samoprzylepnych;
• montaż drewnianego rusztu (podkonstrukcji pod deski tarasowe) w układzie krzyżowym – dołem legary 10 x 10 cm, górą legary 5 x 5 cm;
• ułożenie izolacji termicznej w przestrzeni między legarami XPS grubości 15 cm (dwie warstwy o łącznej grubości 10 + 5 cm = 15 cm);
• ułożenie flizeliny;
• montaż desek tarasowych z kompozytu.

Obliczenia wykonane jak dla niejednorodnej przegrody z uwzględnieniem jedynie poprawki na układ odwrócony wykazały, że całkowity współczynnik przenikania ciepła wynosił U_c = 0,374 W/(m²·K). Podana wartość U_c dla wariantu drenażowego jest niższa niż rzeczywista – do obliczeń przyjęto drewno w stanie suchym, natomiast rzeczywista wilgotność legarów (dla dolnych i górnych odpowiednio 19,7% i 57,8%) jest dużo wyższa, z czym się wiąże znacznie wyższy niż przyjęty normowy współczynnik λ = 0,18 W/(m·K) – nie było możliwości wyznaczenia rzeczywistej wartości λ dla mokrego drewna. Na pogorszenie ciepłochronności miały także wpływ liczne niedokładności lub wręcz błędy wykonawcze (stosowanie „podstawek dystansowych” pod legary oraz szczeliny i pustki w warstwie termoizolacji). Innymi słowy U_c = 0,374 W/(m²·K) jest obliczony dla układu idealnego, czyli wykonanego bez sygnalizowanych mankamentów/błędów.

Także układ z warstwą balastową ze żwiru wymaga znacznie grubszej termoizolacji. Jeżeli dla układu tradycyjnego: 15 cm płyta konstrukcyjna, paroizolacja, 20 cm termoizolacja – XPS, hydroizolacja, warstwa balastowa – 5 cm żwiru, współczynnik U_C(max) wynosi 0,17 W/(m²·K), to aby uzyskać ten sam U_C(max), potrzeba o ok. 14 cm XPS więcej.

Dalszą konsekwencją założeń do metody obliczeniowej normy [9] i wymagań § 321 ust. 2 rozporządzenia ws. warunków technicznych [2] jest konieczność wyeliminowania kondensacji międzywarstwowej. Te obliczenia notorycznie się pomija, chociaż warunki techniczne [2] jednoznacznie wymagają wyeliminowania we wnętrzu przegrody narastającego zawilgocenia na skutek kondensacji pary wodnej. Rozporządzenie to dopuszcza jednak kondensację pary wodnej w okresie zimowym wewnątrz przegrody, jeżeli latem możliwe będzie wyparowanie kondensatu i nie nastąpi degradacja materiału przegrody na skutek tej kondensacji. Warunek ten należy sprawdzić zgodnie z normą [14]. Taki zapis, pod pewnymi warunkami, wydaje się logiczny – brak narastającego zawilgocenia i degradacji materiału przegrody jest jak najbardziej sensowny, nie oznacza on jednak, że taka sytuacja może być bezkrytycznie akceptowalna. Postawić należy także pytanie, jakie przyjąć warunki brzegowe. Układ warstw połaci tarasu, niezależnie od koncepcji uszczelnienia, jest narzucony przez rozwiązanie technologiczno-materiałowe, właściwości stosowanych materiałów oraz zjawiska fizyczne.

>>> Kompleksowość prac hydroizolacyjnych na tarasach i balkonach – cz. I

>>> Kompleksowość prac hydroizolacyjnych na tarasach i balkonach – cz. II

Przeanalizujmy zatem wymagania związane z wyeliminowaniem kondensacji międzywarstwowej. Rozkład temperatury w przekroju wynika z różnych temperatur po obu stronach przegrody, a przepływ pary wodnej z różnicy ciśnienia tej pary po obu stronach przegrody, temperatura i ciśnienie dążą do wyrównania się. Jednak para wodna, wnikając w warstwy połaci, nie przechodzi przez nią całkowicie, napotyka opór ze strony poszczególnych jej warstw, który zależy od rodzaju materiału warstwy (inny dla betonu, styropianu, wełny, powłoki wodochronnej, wykładziny ceramicznej itp.) i jej grubości (jest on określany przez tzw. równoważny opór dyfuzyjny S_d). Opór powoduje spadek cząstkowych ciśnień pary wodnej. Każda warstwa zatrzymuje pewną ilość pary wodnej, jednak pozostała część przenika dalej, zwykle w zimniejszą strefę przekroju.

Jeżeli ilość pary wodnej jest zbyt duża, to w pewnym momencie zaczyna się ona wykraplać, gdyż został osiągnięty stan nasycenia i dochodzi do kondensacji. Można mówić o tzw. płaszczyźnie kondensacji, gdy do skraplania dochodzi np. na styku warstw, lub o strefie kondensacji, gdy mamy do czynienia z fragmentem przekroju, gdzie zjawisko to występuje. Z tego powodu układ paroizolacja–termoizolacja–hydroizolacja należy traktować jako całość. Rodzaj materiału (a ściśle wymagany opór dyfuzyjny μ lub S_d) musi wynikać z obliczeń cieplno-wilgotnościowych, wykonanych dla rzeczywistych, a nie tylko normowych warunków zewnętrznych i wewnętrznych z uwzględnieniem odpowiedniego współczynnika przewodzenia ciepła λ.

Dalszy ciąg tekstu znajdziesz w numerze 9/2022 miesięcznika „Inżynier Budownictwa”

mgr inż. Maciej Rokiel rzeczoznawca budowlany SITPMB-NOT rzeczoznawca mykologiczno-budowlany PSMB

Rys. autor

Literatura
1. Ustawa z dnia 13 lutego 2020 r. o zmianie ustawy – Prawo budowlane oraz niektórych innych ustaw (Dz.U. z 2020r. poz 471).
2. Rozporządzenie Ministra Rozwoju z dnia 16 września 2020 r. zmieniające rozporządzenie w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (Dz.U. z 2020 r. poz. 1608).
3. M. Rokiel, Poradnik. Hydroizolacje w budownictwie. Projektowanie. Wykonawstwo, wyd. III, Grupa Medium 2019.
4. M. Rokiel, Tarasy i balkony. Projektowanie i warunki techniczne wykonania i odbioru robót, wyd. IV, Grupa MEDIUM, 2021.
5. K. Firkowicz-Pogorzelska, B. Francke, Projektowanie i wykonywanie stropodachów o odwróconym układzie warstw. Poradnik, ITB, 2012.
6. ZDB Merkblatt – Außenbeläge. Belagskonstruktionen mit Fliesen und Platten außerhalb von Gebäuden, 2019.
7. ZDB Merkblatt – Hinweise für die Ausführung von flüssig zu verarbeitenden Verbundabdichtungen mit Bekleidungen und Belägen aus Fliesen und Platten für den Innen und Außenbereich, ZDB, 2012.
8. Warunki techniczne wykonania i odbioru robót budowlanych. Część B: Roboty wykończeniowe. Zeszyt 5: Okładziny i posadzki z płytek ceramicznych, ITB, 2020.
9. PN-EN ISO 6946 Komponenty budowlane i elementy budynku – Opór cieplny i współczynnik przenikania ciepła – Metody obliczania.
10. A. Dylla, Fizyka cieplna budowli w praktyce. Obliczenia cieplno-wilgotnościowe, PWN, 2015.
11. P. Klemm (red.), Budownictwo ogólne, t. 2, Fizyka budowli, Arkady, 2005.
12. PN-EN ISO 10456 Materiały i wyroby budowlane. Właściwości cieplno-wilgotnościowe. Tabelaryczne wartości obliczeniowe i procedury określania deklarowanych i obliczeniowych wartości cieplnych.
13. DIN 4108-10 Wärmeschutz und Energie Einsparung in Gebäuden – Teil 10: Anwendungsbezogene Anforderungen an Wärmedämmstoffe – Werkmäßig hergestellte Wärmedämmstoffe.
14. PN-EN 13788 Cieplno-wilgotnościowe właściwości komponentów budowlanych i elementów budynku – Temperatura powierzchni wewnętrznej konieczna do uniknięcia krytycznej wilgotności powierzchni i kondensacji międzywarstwowej – Metody obliczania.

Sprawdź: Produkty budowlane