Zasady prawidłowego projektowania i wykonawstwa stropodachów wentylowanych

Klasyfikacja stropodachów

Ze względu na sposób realizacji przestrzeni wentylowanej stropodachy wentylowane dzielimy na jedno- i dwudzielne. W praktyce najczęściej stosowane w budownictwie są stropo­dachy kanalikowe (rys. 1) i szczelinowe (rys. 2) oraz wentylowane dwudzielne (rys. 3). Poszczególne rodzaje stropodachów składają się z warstw, z których każda spełnia konkretne zadanie. Kolejno od dołu będą to:

– konstrukcja nośna stropodachu,

– paroizolacja,

– izolacja termiczna,

– przestrzeń wentylowana,

– konstrukcja nośna pokrycia dachowego,

– izolacja przeciwwodna.

Konstrukcję nośną stropodachu stanowi strop ostatniej kondygnacji. W zależności od przyjętego rozwiązania może być drewniany, żelbetowy lub stalowy.

Na stropie zwykle ułożona jest paroizolacja z folii polietylenowej, aluminiowej lub PCV, ewentualnie z papy bitumicznej, której zadaniem jest odcięcie możliwości przenikania pary wodnej z pomieszczeń ostatniej kondygnacji do warstwy izolacji termicznej. Zwłaszcza w przypadku zastosowania wełny mineralnej zawilgocenie może znacznie obniżyć jej izolacyjność.

Warstwa izolacji termicznej z płyt z wełny mineralnej lub styropianowych ogranicza straty ciepła w budynku,zapewniając komfort cieplny. Prawidłowo wykonana termoizolacja powinna być szczelna. Zwykle wystarczy ułożenie jej w dwóch warstwach o przesuniętych stykach lub zastosowanie płyt łączonych na zakładkę.

Rys. 1 Stropodach wentylowany kanalikowy: 1 – hydroizolacja, 2 – wylewka betono-wa, 3 – szczelina wentylacyjna, 4 – termoizolacja, 5 – paroizolacja, 6 – strop

Przestrzeń wentylowana ma za zadanie odprowadzenie ewentualnego kondensatu, który na skutek zmiennych warunków termicznych i oporu dyfuzyjnego zgromadzi się w warstwie izolacji termicznej. Od góry przestrzeń ta zamknięta jest konstrukcją nośną pokrycia, która musi zapewnić też przeniesienie obciążeń klimatycznych (śnieg i wiatr) od ciężaru pokrycia i innych na konstrukcję stropu.

Ostatnią warstwą stropodachu wentylowanego jest hydroizolacja,której zadaniem jest odprowadzenie wody opadowej z powierzchni dachu oraz zabezpieczenie przed jej przenikaniem do niżej położonych warstw.

Wymagania dotyczące pokrycia

Chyba najbardziej problematyczną częścią każdego rodzaju dachu jest pokrycie, które znajduje się w bezpośrednim kontakcie ze środowiskiem zewnętrznym i jest narażone na działanie opadów deszczu i śniegu oraz na cykliczne zmiany temperatury w bardzo dużym zakresie. Ze względu na małe nachylenie połaci dachu konieczne jest zapewnienie pokrycia o wysokiej szczelności. Wiele publikacji podkreśla, że przy spadku dachu do 5% należy się liczyć z występowaniem na powierzchni zastoisk wody i nie jest to wadą konstrukcji dachu. Obowiązująca w Polsce od wielu lat kilka lat temu zaktualizowana norma [4] podaje wytyczne doboru rodzaju pokrycia ze względu na nachylenie połaci dachu.

Na hydroizolację dachów płaskich stosuje się papy bitumiczne, membrany z tworzyw sztucznych i kauczukowych oraz płynne folie, będące połączeniem tworzyw sztucznych z bitumami.

Rys. 2 Stropodach wentylowany szczelinowy: 1 – warstwa balastowa ze żwiru, 2 – hydroizolacja, 3 – deskowanie, 4 – szczelina wentylacyjna, 5 – termoizolacja, 6 – paroizolacja, 7 – strop

Najbardziej typowym materiałem pokrycia dachów płaskich są papy bitumiczne. Izolację z pap bitumicznych należy wykonywać wielowarstwowo. Pojedyncze warstwy układa się równolegle do siebie z zachowaniem wzajemnego przesunięcia. Kolejne warstwy muszą być sklejone ze sobą na całej powierzchni. Ostatnią wierzchnią warstwą powinna być papa polimerobitumiczna. Ważnym zagadnieniem jest prawidłowe wykonanie zakładów kolejnych pasm papy. Minimalna szerokość zakładu wynosi 8 cm. Należy zapewnić taki układ, żeby nie powstały tzw. styki krzyżowe, czyli punkty łączenia trzech pasm. Prawidłowo wykonana spoina pasmowa powinna „wypłynąć” spod papy. Pozwoli to uniknąć powstania miejsc, w których gromadzące się i zamarzające krople wody mogłyby zniszczyć pokrycie.

Pokrycie papowe jest bardzo wrażliwe na działanie promieniowania ultrafioletowego. Dlatego bezwzględnie na warstwę wierzchnią muszą być stosowane papy z posypką z łupków mineralnych. Taką posypką należy również zabezpieczyć bitum, który wypłynął w spoinach.

Pokrycia membranowe z tworzyw sztucznych są technologią stosunkowo nową, ale coraz częściej stosowaną w Polsce. Niewątpliwą zaletą takich pokryć jest jednowarstwowe krycie oraz szerokość pasm, która sięga 6–12 m. Ogranicza to ilość styków, a tym samym pracochłonność. Uzależnia, niestety, wykonywanie robót od warunków pogodowych (roboty należy wykonywać przy słabym wietrze).

Zalecany zakład przy łączeniu pasm folii z tworzyw sztucznych wynosi 4 cm. Najczęściej stosowane techniki łączenia:

– łączenie z rozmiękczaniem za pomocą rozpuszczalnika (przez ściśnięcie szwu uzyskuje się homogeniczne połączenie, szerokość szwu powinna wynosić ok. 3 cm);

– zgrzewanie gorącym powietrzem (uplastycznione przez ogrzanie powierzchnie dociska się, uzyskując homogeniczne połączenie, szerokość szwu powinna wynosić ok. 2 cm);

– klejenie za pomocą klejów kontaktowych (kleje nanosi się w warstwach, po odczekaniu określonego w instrukcji czasu klejone powierzchnie dociska się, uzyskując szczelne połączenie, szerokość szwu powinna wynosić ok. 5 cm);

– łączenie za pomocą taśm uszczelniających (taśmy mogą być fabrycznie mocowane na krawędziach pasma i zabezpieczone paskiem ochronnym, w trakcie montażu pasek należy zerwać i docisnąć łączone powierzchnie, szerokość taśmy uszczelniającej powinna wynosić ok. 4 cm).

Rys. 3 Stropodach wentylowany dwudzielny: 1 – hydroizolacja, 2 – deskowanie, 3 – konstrukcja wsporcza, 4 – przes-trzeń wentylowana, 5 – termoizolacja, 6 – paroizolacja, 7 – strop

W przypadku nachylenia połaci dachowej powyżej 5% (ok. 3°) konieczne jest zastosowanie dodatkowych środków, które zapobiegną zsuwaniu się warstw pokrycia dachu w kierunku nachylenia, szczególnie gdy dach będzie nagrzany przez słońce. Konieczne może być osobne lub łączne zastosowanie następujących środków:

– zabezpieczenie izolacji wodochronnej na górnej krawędzi (kalenica) poprzez umocowanie łącznikami o średnicy ok. 5 cm,

– umocowanie przy użyciu taśm metalowych, ewentualnie blach laminowanych (listew montażowych),

– przeciągnięcie hydroizolacji przez kalenicę i umocowanie od górnej strony,

– stosowanie pap zgrzewanych oraz pap dachowych do dachów stromych,

– stosowanie do warstw sklejanych stałych mas klejowych lub innych odpowiednich klejów,

– stosowanie pap dachowych o dużej wytrzymałości na rozciąganie,

– układanie pasm w kierunku nachylenia,

– podział długości pap,

– montaż wsporników (np. drewnianych) do umocowania warstw izolacji cieplnej oraz wodochronnej.

Tab. 1 Wielkości pochylenia połaci dachowych dla pokryć z materiałów bitumicznych i bitumiczno-polimerowych [4]

Niezależnie od wybranych materiałów i technologii hydroizolacja powinna być zabezpieczona przed unoszeniem przez wiatr. Możliwe rozwiązania to mechaniczne zamocowanie, sklejenie lub dociążenie pokrycia.

Wysokość wykończenia izolacji na powierzchni pionowej powinna wynosić:

– 15 cm,

– przynajmniej 12 cm dla dachów o pochyleniu do 9% (ok. 5°),

– przynajmniej 10 cm dla dachów o pochyleniu przekraczającym 9% (ok. 5°).

Powyższe wysokości należy odnosić względem poziomu najwyższych warstw wykończeniowych, nawierzchniowych itp., takich jak na przykład żwir. Są to wartości minimalne i mogą być odpowiednio zwiększone. Dodatkowo w miejscach, gdzie może występować gruba pokrywa śniegu, konieczne może się okazać dodatkowe zwiększenie wysokości wykończenia izolacji.

Rys. 4 Mostek termiczny na styku stropu i ściany attyki

Jeszcze jednym, często niedocenianym, elementem pokrycia, na który zwraca uwagę w swoich opracowaniach Ryszard Klatt [7, 8], są obróbki blacharskie. W przypadku przejścia przez dach elementów o średnicy mniejszej niż 10 cm należy stosować rozwiązania sugerowane, np. kołnierze gumowe z opaskami zaciskowymi. Krawędź papy wywiniętą na powierzchnię ściany należy wprowadzić pod obróbkę blacharską attyki lub zakończyć listwą i prawidłowo uszczelnić.

Pasy przyrynnowe muszą być wykonane w sposób zapewniający wprowadzenie wody opadowej do rynny.

Mnogość technologii krycia dachów na polskim rynku sprawia, że omówienie ich w jednym artykule jest niemożliwe. Są to najczęściej całe systemy opracowane przez producentów materiałów pokryciowych, zawierające szczegółowe wytyczne wykonania i odbioru, których spełnienie pozwala uzyskać wieloletnią gwarancję.

Rys. 5 Izolacja mostka termicznego pod ścianą ażurową: 1 – strop, 2 – paroizolacja, 3 – termoizolacja, 4 – pasek twardej wełny mineralnej, 5 – ścianka ażurowa, 6 – płyty korytkowe, 7 – pokrycie dachowe

Wymagania dotyczące wentylacji przestrzeni wewnętrznej stropodachu

Przestrzeń wyrównująca ciśnienie pary wodnej jest spójną warstwą powietrza pod izolacją przeciwwodną. Ma za zadanie rozprowadzać i zmniejszać miejscowe ciśnienie pary wodnej powstające z miejscowej lub dostającej się z zewnątrz wilgoci.

Powierzchnia otworów (razem wloty i wyloty) do przestrzeni wentylacyjnej o wysokości h (od górnego poziomu ocieplenia) powinna wynosić minimum:

– 0,001 powierzchni dachu dla h >  50 cm,

– 0,002 powierzchni dachu dla 20 <  h  <  50 cm.

Jeżeli szerokość dachu jest większa niż 24–30 m, należy zaprojektować dodatkowo w najwyższym miejscu połaci wywietrzniki o przekroju 5 cm² na każdy metr kwadratowy dachu.

Rys. 6 Izolacja mostka termicznego pod ścianą ażurową: 1 – strop, 2 – paroizolacja, 3 – termoizolacja, 4 – bloczek betonu komórkowego, 5 – ścianka ażurowa, 6 – płyty korytkowe, 7 – pokrycie dachowe

Wymagania dotyczące ochrony cieplnej

Aktualne wymagania ochrony cieplnej opublikowane w warunkach technicznych [2] definiują maksymalną wartość współczynnika przenikania ciepła dachu na poziomie 0,25 W/m²K. Są to wymagania wyższe niż dla ściany. Stosunkowo łatwo je spełnić, gdyż w konstrukcji stropodachu wentylowanego izolacja termiczna jest umieszczona w przestrzeni wentylowanej, w jej dolnej części. Trudniejszą sprawą jest ograniczenie mostków cieplnych. Dwa najważniejsze to miejsce połączenia wieńca ze ścianą attyki (rys. 4) oraz oparcie ściany ażurowej na stropie ostatniej kondygnacji.

Pierwszy z mostków można ograniczyć, wykładając warstwę izolacji z wełny lub styropianu na wewnętrzną powierzchnię ściany. Co ważne, można to miejsce zabezpieczyć również podczas termomodernizacji istniejącego stropodachu.

Trudniejszy do opanowania jest drugi mostek, związany ze ścianą ażurową wspierającą konstrukcję pokrycia. Można go ograniczyć tylko na etapie realizacji nowego obiektu przez ułożenie w miejscu planowanej ściany pasma twardej wełny mineralnej (rys. 5) lub poprzez wykonanie pierwszej warstwy muru z betonu komórkowego o niskiej gęstości objętościowej (rys. 6).

Przy okazji warto przyjrzeć się wspomnianej termomodernizacji. W ostatnich latach, na skutek funkcjonowania mechanizmów wspierania finansowego, zaobserwować można znaczący wzrost takich inwestycji. Widzimy, jak szare, betonowe elewacje zyskują nie tylko dodatkową warstwę izolacji termicznej, ale po wykończeniu tynkiem cienkowarstwowym nabierają barw. A co się dzieje w stropodachach? Najpopularniejszą formą docieplenia stropodachów dwudzielnych jest wdmuchiwanie do przestrzeni wentylowanej granulatu wełny mineralnej (fot.). Technologia ta wymaga wykonania otworów w konstrukcji pokrycia. Prace muszą być wykonywane dokładnie i starannie, aby umożliwić ułożenie równej warstwy o wymaganej grubości na całej powierzchni stropu. Ważne jest również zapewnienie stałej drożności otworów wentylacyjnych.

Tab. 2 Stosowanie paroizolacji na stropie w zależności od ciśnienia pary wodnej

W przypadku gdy konstrukcja dachu nie pozwala na poprawne ułożenie granulatu (np. zbyt niska przestrzeń wentylowana), można wykonać nową izolację termiczną na konstrukcji pokrycia i na niej wykonać hydroizolację dachu. W takiej sytuacji konieczne jest stałe zamknięcie otworów wentylujących wnętrze stropodachu, ponieważ przestrzeń ta staje się wewnętrzną kubaturą ogrzewaną. Powyższe rozwiązanie zmienia sposób pracy stropodachu, jego charakterystykę termiczną i wilgotnościową, dlatego może być stosowane tylko w wyjątkowych, uzasadnionych przypadkach.

Trzeba pamiętać przy tym, że dla dachów modernizowanych zgodnie z [3] określona została minimalna wartość oporu cieplnego dachu R_min. = 4,50 m K/W, co odpowiada U_c < 0,22 W/m²K.

Termomodernizacja dachu wpływa na parametry wilgotnościowe, zmieniają się opory dyfuzyjne poszczególnych warstw. Zgodnie z warunkami technicznymi [2] przegrody zewnętrzne muszą być tak zaprojektowane, aby nie nastąpiła kondensacja pary wodnej na powierzchni wewnętrznej. Warunek ten jest spełniony, gdy efektywny czynnik temperaturowy f_Rsi jest większy lub równy wartości krytycznej f_{Rsi maks} = 0,72. Szczegółowa procedura wyznaczania f_Rsi opisana została w normie [5].

Wymagania dotyczące paroizolacji

Większość podręczników budownictwa między stropem ostatniej kondygnacji a izolacją termiczną w stropodachu dwudzielnym wentylowanym zaleca wykonanie paroizolacji. Idea ta jest słuszna, ponieważ zależy nam, aby materiał termoizolacyjny nie uległ zawilgoceniu. Zwykle stosuje się w tym celu folię paroizolacyjną lub papę.

Warto jednak wiedzieć, że nie zawsze jest to konieczne. Na stropach masywnych nad wszystkimi pomieszczeniami mieszkania, gdzie ciśnienie pary wodnej nie przekracza 16 hPa, nie ma konieczności stosowania folii paroizolacyjnych, gdyż para przy sprawnej wentylacji odprowadzana jest trzonami wentylacyjnymi. Warstwa betonu o grubości 3,5 cm (nadbeton w stropie gęstożebrowym) o oporze dyfuzyjnym r = 1330 m²hPa/gjest wystarczającą paroizolacją dla kuchni, łazienek i w.c., gdzie rzeczywiste ciśnienie pary wodnej wynosi 13–16 hPa.

Fot. Termomodernizacja stropodachu wentylowanego wdmuchiwanym granulatem wełny mineralnej

Izolacyjność akustyczna

Według normy [6] stropodach powinien mieć izolacyjność akustyczną od dźwięków zewnętrznych o poziomie A = 45–75 dB rozchodzących się w powietrzu R’_A ≥ 30–48 dB. Należy przy tym zauważyć, że wyższą izolacyjnością akustyczną charakteryzują się stropodachy typu ciężkiego (strop żelbetowy, konstrukcja pokrycia z płyt korytkowych).

Odporność ogniowa

Wymagania w zakresie odporności ogniowej według [2] zależą od zakwalifikowania budynku do kategorii zagrożenia ludzi. W typowym budynku mieszkalnym (kategoria ZL IV), średniowysokim wymagania dla konstrukcji dachu to R15, dla pokrycia RE15 (R – nośność ogniowa, E – szczelność ogniowa). W budynku wysokim i wysokościowym klasy powyższe wzrastają odpowiednio do R30 i RE30.

Podsumowanie

Każde z opisanych wymagań składa się na trwałość i bezpieczeństwo konstrukcji. Ważne jest, aby były rozpatrywane razem zarówno na etapie projektowania, jak i realizacji stropodachu. Dotrzymanie tych rygorów w projektowanym okresie trwałości wymaga także stałego dozoru technicznego w całym okresie użytkowania. Wszelkie zauważone wcześniej usterki pokrycia, zawilgocenie przegrody czy izolacji termicznej pozwolą na szybką i skuteczną interwencję. Uchroni to zarówno konstrukcję stropodachu, jak i całego obiektu przed postępującą destrukcją. Należy o tym pamiętać niezależnie od gwarancji, jakiej udziela wykonawca czy producent materiałów.

dr inż. Andrzej Dzięgielewski

Politechnika Warszawska

Bibliografia

1. Ustawa z dnia 7 lipca 1994 r. – Prawo budowlane.

2. Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie.

3. Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 17 marca 2009 r. w sprawie szczegółowego zakresu i form audytu energetycznego oraz części audytu remontowego, wzorów kart audytów, a także algorytmu oceny opłacalności przedsięwzięcia termomodernizacyjnego.

4. PN-B-02361:2010 Pochylenia połaci dachowych.

5. PN-EN ISO 13788:2013 Cieplno-wilgotnościowe właściwości komponentów budowlanych i elementów budynku – Temperatura powierzchni wewnętrznej konieczna do uniknięcia krytycznej wilgotności powierzchni i kondensacja międzywarstwowa – Metody obliczania.

6. PN-B-02151-3 Akustyka budowlana – Ochrona przed hałasem w budynkach – Izolacyjność akustyczna przegród w budynkach oraz izolacyjność akustyczna elementów budowlanych – Wymagania.

7. R. Klatt, Projektowanie i wykonywanie dachów płaskich, „Materiały Budowlane” nr 7/1996.

8. R. Klatt, Wytyczne do projektowania i wykonywania dachów z izolacjami, „Materiały Budowlane” nr 6/1996.

9. W. Kubiszyn, Dachy i pokrycia dachowe. Budownictwo ogólne, t. 3, praca zbiorowa pod red. dr. hab. inż. L. Lichołai, Arkady, Warszawa 2008.

10. H. Nowak, Naprawa stropodachów, XXII Ogólnopolska Konferencja Warsztat Pracy Projektanta Konstrukcji, Szczyrk 2007.

11. B. Stawiski, Dachy i stropodachy, XVIII Ogólnopolska Konferencja Warsztat Pracy Projektanta Konstrukcji, Ustroń 2003.