Ocieplone stropodachy - wady i usterki

Bezpośrednio na podsufitce mocowanej do pasa dolnego dźwigara zamocowana jest izolacja termiczna, powyżej której znajduje się wentylowana przestrzeń powietrzna oraz deskowanie pełne lub szalowanie pod pokrycie dachowe oparte na górnym pasie dźwigara. W budynkach z takimi stropodachami nie występują nad najwyższą kondygnacją stropy żelbetowe lub gęstożebrowe, ponad którymi zwykle budowana jest osobna konstrukcja dachowa.

Dwudzielne stropodachy płaskie

Na rys. 1, 2 i 3 przedstawiono przykłady rozwiązań konstrukcyjnych drewnianych stropodachów dwudzielnych na drewnianych oszczędnościowych dźwigarach dachowych. Przy małym nachyleniu połaci dachu można stosować na pokryciu dachowym posypkę żwirową.

Powinien to być żwir płukany o średnicy od 16 do 32 mm. Minimalna grubość warstwy powinna wynosić 5 cm. Zakończenie krawędzi dachów z odwodnieniem wewnętrznym wymaga zastosowania specjalnego odboju pochylonego do środka dachu pod kątem co najmniej 30° ( rys. 1 ), a pokrycie powinno wystawać ponad powierzchnię posypki żwirowej min. 10 cm i być mocowane na zewnętrznej stronie powierzchni odboju.

Dotychczas stosowane otwory wentylacyjne nawiewne i wywiewne miały powierzchnię netto co najmniej równą 2‰ (1/500) powierzchni całej połaci dachowej. By zapewnić lepszą wentylację przestrzeni powietrznej nad izolacją termiczną stropodachu, zaleca się zwiększyć powierzchnię otworów nawiewnych i wywiewnych do 3‰ powierzchni wszystkich połaci dachowych [1].

Na rys. 3 po lewej jego stronie na górnej powierzchni papy wierzchniego krycia znajduje się specjalna posypka odbijająca promieniowanie słoneczne. Po prawej stronie rysunku pod warstwą posypki żwirowej znajduje się warstwa wodoszczelna z folii z PVC. Pozostałe warstwy stropodachu pod warstwą wodoszczelną w obu rozwiązaniach są jednakowe.

Na rys. 4 znajduje się szczegół uwarstwienia pokrycia dachowego ułożonego nad górnym pasem dźwigara stropodachu.

Szalowanie dachowe z drewna

Jest to nośny element przekrycia dachu wykonany najczęściej z desek, bali lub z płyt drewnopochodnych. Tworzy on górną powierzchnię dachu i pracuje na obciążenia od wiatru i śniegu oraz na obciążenia montażowe podczas prac remontowych i konserwacyjnych (np. deskowanie pełne – por. rys. 1–4 ).

Maksymalne ugięcie szalowań dachowych przy pełnym obciążeniu wynosi do 1/200 rozpiętości, a pod ciężarem własnym i obciążeniem siłą skupioną 1 kN (osobą) do 1/100 rozpiętości.

Szalowanie lub odeskowanie z litego drewna wykonuje się z desek z drewna iglastego łączonych najlepiej na pióro i wpust. Grubość desek powinna wynosić d ≥ 24 mm przy rozstawie dźwigarów dachowych maks. 75 cm, a stosowana szer. desek – od 8 do 16 cm.

Szalowanie dachowe z płyt drewnopochodnych

Materiałami drewnopochodnymi na szalowania mogą być:

• drewno klejone warstwowo lub płyty masywne z drewna,
• sklejka budowlana (co najmniej 5 warstw, min. gr. 6 mm, przy zastosowaniu tylko do usztywnienia dachu – co najmniej 3 warstwy),
• płyty OSB (Oriented Strand Board) o gr. co najmniej 8 mm,
• płyty wiórowe spojone żywicą sztuczną (płyty płasko prasowane) o gr. co najmniej 8 mm,
• płyty wiórowe spojone cementem (min. gr. 8 mm),
• płyty pilśniowe (min. gr. 6 mm).

Zalecane maksymalne rozpiętości szalowań z płyt drewnopochodnych przy lekkich dachach, kiedy szalowanie nie pracuje jako tarcza usztywniająca w płaszczyźnie dachu, wynoszą przykładowo:

• drewno klejone warstwowo przy gr. 27 mm – do ok. 1,60 m, przy gr. 57 mm – do ok. 3,00 m,
• sklejka budowlana przy gr. 18 mm – do ok. 80 cm, przy gr. 30 mm do – ok. 1,60 m,
• płyty wiórowe spojone sztuczną żywicą (płyty płasko prasowane) przy gr. 22 mm – do ok. 80 cm, przy gr. 36 mm – do ok. 1,20 m.

Płyty powinny być układane z przewiązaniem prostopadłym do krokwi lub dźwigarów. Należy je mocować na każdej podporze, a wzdłuż wolnych brzegów łączyć ze sobą na pióro i wpust lub podobnymi sposobami. Styki przebiegające równolegle do podpór wolno sytuować tylko na szerokości podpory (krokwie, ptatwie, dźwigary).

Między płytami należy utworzyć szczeliny z uwagi na możliwe wydłużenia. Szerokość szczeliny powinna wynosić przy płytach płasko prasowanych 2 mm na długości płyty, przy sklejce budowlanej 1 mm na długości płyty.

Przyczyny oblodzenia okapów i sposoby ich likwidacji

Na okapach dachów wielu budynków w okresie zimowym tworzą się sople lodu i pokrywy lodowe. W wyniku przeprowadzonych badań stwierdzono, że przyczyną tworzenia się lodu w okolicy okapu jest ciepło z ogrzewania wnętrza budynku, a nie słońce. Wykazano, że w celu zredukowania tworzących się oblodzeń wymagane jest połączenie prawidłowej termoizolacji, wentylowania i prawidłowej konstrukcji stropodachu.

Najlepszym sposobem ochrony dachów przed oblodzeniem okapów jest specjalny system wentylowania poddaszy. Aby uniknąć oblodzeń okapów, zaleca się utrzymanie temperatury na poddaszu –1°C przy zewnętrznej temperaturze powietrza –5,5°C. Na rys. 5 przedstawiono przekrój przez błędnie rozwiązany stropodach dwudzielny na dźwigarach drewnianych, deskowych, z lekkim, ocieplonym stropem podwieszonym do pasa dolnego dźwigara. Pokrycie dachu stanowią płyty faliste o nachyleniu ok. 30%. Otwory nawiewne znajdują się w okapie, natomiast brakuje otworów wywiewnych powietrza w kalenicy, ponieważ płyty pokrycia na zakładach tworzą za małe szczeliny. Ponadto brakuje w tym przykładzie paroizolacji na stropie poddasza.

Na rys. 6 przedstawiono zachowanie się tego stropodachu podczas zimy. Widać oblodzenie okapu, lodoszreń w pasie nadrynnowym i przecieki wody z topniejącego śniegu na stykach podłużnych płyt falistych.

Te niekorzystne zjawiska pojawiają się z powodu zasypania śniegiem otworów wywiewnych na stykach płyt dachowych. Ponadto dyfundująca z ogrzewanego wnętrza para wodna skrapla się i zamarza na dolnej powierzchni dachu w części okapowej, a powstający szron i sople lodu tamują odpływ zimnego powietrza przez za małe otwory wentylacyjne do przestrzeni powietrznej stropodachu. Poprawione rozwiązanie stropodachu z rys. 5 zostało przedstawione na rys. 7.

Najważniejsze dodatkowe elementy poprawionego dachu to otwory wlotowe między deskowaniem pod okapem. Ponadto wprowadzono paroizolację oraz pogrubiono termoizolację stropu. Zaprojektowano również dodatkowe odeskowanie pod pokryciem w strefie okapu w celu odprowadzenia do rynien ewentualnego kondensatu i wody opadowej spod płyt pokrycia dachowego.

Właściwa wielkość otworów wentylacyjnych nawiewu i wywiewu powietrza oraz odpowiednie ocieplenie stropu zapewniają równomierne topnienie śniegu na całej połaci dachu pod wpływem promieniowania słońca. W okolicy okapu nie powstaje próg lodowy oraz nie następuje oblodzenie okapu.

Przyczyny uszkodzeń stropodachów dwudzielnych o małym kącie nachylenia

Rys. 8, 9, 10, 11, 12 przedstawiają lekkie, płaskie stropodachy dwudzielne budynków jednorodzinnych. Ze względu na mały spadek są one pokryte wielowarstwowym pokryciem papowym ułożonym na deskowaniu pełnym. Przekrycie to oparte jest na dźwigarach drewnianych o przekrojach oszczędnościowych (złożone przekroje deskowe lub przekroje dwuteowe – rys. 3). We wszystkich przykładach do dźwigarów tych podwieszony jest strop wykonany z desek lub z płyt suchego tynku.

Na rys. 8 widoczna jest nieszczelność izolacji cieplnej. Może być ona spowodowana niedbałym ułożeniem i rozłożeniem termoizolacji na podsufitce lub płycie sufitowej. W przypadku luźno nasypanego lekkiego materiału termoizolacyjnego może dojść do jego rozwiewania lub wywiewania przez wiatr. W miejscach nieciągłości ocieplenia lub jej pocienienia tworzą się tzw. mostki cieplne i dochodzi do wykraplania się pary wodnej na wewnętrznej powierzchni sufitu.

Aby nie dopuścić do takich usterek, należy dobrać właściwy materiał dostosowany do warunków montażu i późniejszej eksploatacji w danym rozwiązaniu stropodachu. Przy zbyt niskich przestrzeniach wentylowanych stropodachów należy stosować raczej maty i filce termoizolacyjne ułożone w sposób ciągły, bez przerw i nieszczelności. Luźne zasypki (np. granulat wełny mineralnej) są bardziej właściwe dla stropodachów z wyższą przestrzenią wentylowaną umożliwiającą ich równomierne i szczelne ułożenie.

Na rys. 9 można zaobserwować, że w budynku o lekkim stropodachu pod wpływem ssania wiatru może dojść do przesunięcia, podniesienia lub nawet zniszczenia konstrukcji dachu. Przyczyną takiej awarii jest niewystarczające zakotwienie drewnianej konstrukcji nośnej stropodachu w ścianach zewnętrznych, brak wieńca obwodowego w górnej części ścian. Właściwe zamocowanie na obwodzie w wieńcach ścian zewnętrznych oraz w ścianach pośrednich lekkiego stropodachu gwarantuje jego stateczność nawet podczas bardzo silnych porywów wiatru.

Przelewanie się wody opadowej poza krawędź dachów płaskich z odwodnieniem wewnętrznym bez orynnowania obwodowego zostało zilustrowane na rys. 10. Dachy z rynnami spustowymi wewnętrznymi mają spadek połaci dachowych do koryt i kosza spustowego położonego w środkowej strefie dachu. Obrzeże tych dachów powinno być tak ukształtowane, aby warstwa pokrycia na krawędzi była podniesiona o min. 10 cm ponad powierzchnię dachu lub ponad powierzchnię warstwy żwirowej zabezpieczającej pokrycie dachowe (por. rys. 1).

Obrzeże zakończenia dachu, tzw. odbój, powinno być nachylone w kierunku środka dachu pod kątem co najmniej 30°. Pokrycie dachowe w miejscu obrzeża dachu powinno być wywinięte do góry na odbój i poza krawędź dachu oraz zagięte pionowo w dół po zewnętrznej jego krawędzi.

Pokrycie dachowe powinno być zamocowane za pomocą gwoździ lub listew zaciskowych do zewnętrznej powierzchni odboju (por. rys. 11 ).

Niedostateczna ochrona pokrycia dachowego przed szkodliwym oddziaływaniem czynników atmosferycznych jest przyczyną powstawania przecieków, pęcherzy – tzw. purchli czy zastoin wodnych. W trakcie wieloletniej eksploatacji dachów warstwy ochronne pokrycia bitumicznego, tzw. posypki mineralne, ulegają zniszczeniu i nie odbijają promieniowania słonecznego. Dzięki temu pokrycie dachu narażone jest na duże różnice temperatur, które dochodzą do ponad 100°C (por. rys. 11) oraz na działanie promieniowania ultrafioletowego. Pod ich wpływem występują zmiany długości pokrycia powodujące jego pękanie oraz kruszenie się warstw.

Niekorzystne zjawiska na powierzchni stropodachu pod wpływem oddziaływania czynników atmosferycznych zostały przedstawione na rys. 11.

Dobrym rozwiązaniem zabezpieczenia pokrycia przed wpływami atmosferycznymi jest rozłożenie warstwy luźno usypanego żwiru na całej powierzchni dachu. Ciężar warstwy żwiru przeciwdziała podrywaniu pokrycia w wyniku ssania wiatru, chroni go przed uszkodzeniami mechanicznymi oraz obniża wahania temperatury na jego powierzchni pod wpływem nasłonecznienia. Na rys. 12 przedstawiono sposób równomiernego rozłożenia żwiru na dachu o gr. min. 5,0 cm.

Warunki konstrukcyjne dotyczące ocieplonych stropodachów dwudzielnych

W stropodachach dwudzielnych konstrukcję nośną tworzą lekkie dźwigary kratowe z drewna litego lub z drewna klejonego z zastosowaniem elementów drewnopochodnych (rys. 1). Ze względów ekonomicznych właściwy kształt mają drewniane dźwigary dachowe o obrysie dwutrapezowym, z górnym pasem dwuspadowym (rys. 6), o górnym pasie jednospadowym (dźwigar o obrysie trapezowym) lub dźwigar o pasach równoległych (rys. 1). Przy rozpiętościach do 10 m optymalna wysokość dźwigara w kalenicy dachu wynosi ok. 1/10 l, czyli ok. 100 cm. Zatem dla dźwigara jednospadowego wysokość słupka podporowego przy okapie wynosi 50 cm przy spadku połaci dachu 5% (pokrycie papowe). Warunki konstrukcyjne oraz wymagania ochrony cieplnej ograniczają wielkość przestrzeni powietrznej ponad termoizolacją a konstrukcją przekrycia dachu. W odniesieniu do typowych rozwiązań dachów w budownictwie mieszkaniowym zaleca się, aby minimalna wysokość przestrzeni powietrznej nad termoizolacją wynosiła 20 cm. Ze względu na kształt i wymiary poddasza wynikające z doboru właściwych wymiarów dźwigarów dachowych wentylowana przestrzeń powietrza nad termoizolacją będzie za niska, czyli nieprzełazowa. Wymiary niedostępnej przestrzeni nad termoizolacją gwarantują jednakże swobodną wymianę powietrza pod pokryciem dachowym, przy minimalnej jej gr. 20 cm przy okapie. Rozwiązanie to umożliwia również zastosowanie otworów nawiewinych oraz wywiewnych o wielkości 30 cm2 na każdy m2 powierzchni dachu, czyli odpowiednio 3‰ powierzchni wszystkich połaci dachowych [1].

Ponieważ bezpośrednio do pasów dolnych przybijane są deski podsufitki lub mocowane płyty suchego tynku, ze względów wytrzymałościowych (wytrzymałość gwoździ lub wkrętów na wyrywanie) istnieje potrzeba stosowania najlżejszych materiałów termoizolacyjnych. W większości wypadków termoizolacja spoczywa bezpośrednio na podsufitce, jedynie w przypadku pomieszczeń wilgotnych (łazienek, kuchni) pod ociepleniem od strony wnętrza należy stosować warstwę paroizolacji.

Ze względu na szczelność izolacji termicznej szerokość poszczególnych elementów ocieplenia (płyt, mat, filców) należy dobrać do rozstawu dźwigarów dachowych. Daje to możliwość ścisłego spasowania elementów ocieplenia dzięki montażowi na tzw. wcisk, między płytami, matami oraz między termoizolacją i elementami konstrukcji.

W wyniku wymiany powietrza nad termoizolacją za pomocą różnicy ciśnień spowodowanej wiatrem (otwory nawiewne i wywiewne) lub konwekcją termiczną istnieje potrzeba zastosowania nad termoizolacją (od góry) warstwy tzw. wiatroizolacji. Membrany wiatroizlacyjne nie przepuszczają wody od zewnątrz, a także chronią termoizolację przed nadmiernym wychłodzeniem spowodowanym wiatrem, zwłaszcza w okresie zimowym. Od strony wewnętrznej natomiast (tj. od strony ocieplenia) znajdują się membrany wysokoparoprzepuszczalne o przykładowym współczynniku dyfuzji pary wodnej Sd ≥ 0,004 m.

Izolacje termiczne stropodachów

Ze względów konstrukcyjnych oraz przeciwpożarowych najlepszym materiałem termoizolacyjnym do drewnianych stropodachów dwudzielnych jest wełna mineralna. Nie tylko ma ona zastosowanie jako ocieplenie stropodachów, lecz także izoluje akustycznie wnętrze budynków oraz zabezpiecza konstrukcję przed ogniem.

Wyroby tego typu dostępne na rynku to wełna skalna pozyskiwana z bazaltu oraz wełna szklana wywarzana z piasku kwarcowego. Parametry fizyczne oraz kody oznaczeń poszczególnych wyrobów podaje norma PN-EN 13162:2009 [4].

Wyroby z wełny mineralnej charakteryzują się wysoką paroprzepuszczalnością. Izolacje termiczne z wełny mineralnej powinny mieć możliwość odsychania, ponieważ zawilgocenie wpływa na obniżenie izolacyjności cieplnej. W dwudzielnych stropodachach nieoprzełazowych mogą być stosowane materiały miękkie w postaci mat i filców układane bezpośrednio na podsufitce. Ze względu na mały ciężar proponuje się zastosowanie lekkich mat ze skalnej wełny mineralnej o oznaczeniu kodem wyrobu MW-EN 13162-T1-WS-WL (P)-MU1 [4].

Maty termoizolacyjne dostarczane są na budowę w rolkach o dł. od 4,5 do 6,25 m oraz o szer. 1,0 m. Grubości produkowanych mat wynoszą 10, 15 lub 20 cm. Zaletą wyrobów z wełny mineralnej jest mała masa objętościowa, która wynosi 20 kg/m3, a obliczeniowy współczynnik przewodzenia ciepła λ wynosi 0,045 W/(m·K).

W przypadku podsufitki stropodachu wykonanej z płyt suchego tynku jako alternatywę ocieplenia proponuje się zastosowanie miękkich płyt styropianowych typu EPS 50‑0,42 o masie objętościowej 12 kg/m³. Pozostałe dane dotyczące zastosowania płyt styropianowych podaje norma PN-B-20132:2002 [5], a dane fizyczne produkowanych płyt oraz kody oznaczeń zgodne są z normą PN-EN 13163:2009 [6]. Produkowane płyty styropianowe mają gr. od 2 do 20 cm, szer. 50 cm i dł. 100 cm.

W tabeli porównano opór cieplny R oraz współczynnik przenikania ciepła U termoizolacji stropodachu wykonanej z mat z wełny skalnej oraz z miękkich płyt ze styropianu.

W obliczeniach oporu cieplnego termoizolacji (tabela) pominięto wpływ wartości R warstwy podsufitki. Płyty termoizolacyjne o gr. 15 cm uzyskują wielkość współczynników przenikania ciepła przekraczającą wartość wymaganą według rozporządzenia ministra infrastruktury zmieniającego rozporządzenie w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie [7] równą 0,25 W/(m²∙K), dlatego zaleca się stosować ocieplenie o gr. ok. 20 cm.

Przy izolacji termicznej o gr. 30 cm wielkość współczynnika U wynosi ok. 0,15 W/(m²∙K). Wartość ta więc odpowiada budynkom niskoenergetycznym, charakteryzującym się bardzo dobrą izolacyjnością przegród zewnętrznych i niskim zapotrzebowaniem na energię.

Podsumowanie

Na podstawie analizy wad i usterek stropodachów można stwierdzić, że brak stosowania właściwego wykonania termoizolacji oraz niewystarczająca wentylacja prowadzą do kłopotów w trakcie eksploatacji stropodachów (zamarzania okapów, nadmiernych strat cieplnych itp.).

Konstrukcja stropodachu dwudzielnego jest najlepszym rozwiązaniem przekrycia budynku pod warunkiem poprawnego wykonania i odpowiedniego ocieplenia stropodachu, a także odpowiedniej wentylacji. Ponadto konstrukcja stropodachu umożliwia zastosowanie termoizolacji o gr. 30 cm, co daje możliwość uzyskania przegrody o bardzo dobrej izolacyjności cieplnej, tzn. o wartości współczynnika U poniżej 0,15 W/(m²∙K).

Literatura

1. A. Byrdy, C. Byrdy, „Dwudzielne stropodachy wentylowane o drewnianej konstrukcji nośnej”, „IZOLACJE”, nr 2/2011, s. 72–75.
2. A. Byrdy, C. Byrdy, „Ciepłochronne stropodachy pełne o drewnianej konstrukcji i małym nachyleniu”, „IZOLACJE”, nr 6/2010, s. 56–60.
3. C. Byrdy, „Ciepłochronne stropodachy budynków. Analiza wad i usterek”, Politechnika Krakowska, Kraków 2000.
4. PN-EN 13162:2009, „Wyroby do izolacji cieplnej w budownictwie. Wyroby z wełny mineralnej (MW). Specyfikacja”.
5. PN-B-20132:2002, „Wyroby do izolacji cieplnej w budownictwie. Płyty styropianowe (EPS). Zasady stosowania”.
6. PN-EN 13163:2009, „Wyroby do izolacji cieplnej w budownictwie. Wyroby ze styropianu (EPS) produkowane fabrycznie. Specyfikacja”.
7. Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 6 listopada 2008 r. zmieniające rozporządzenie w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (DzU z 2008 r. nr 201, poz. 1238 ze zm.).

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!