Podłoga na gruncie to jedna z tracących ciepło przegród budynku. Przyjęte na etapie projektu rozwiązania termoizolacji podłogi wpływają na wielkość strat ciepła z budynku, ale także na właściwości mostka termicznego zlokalizowanego na obwodzie podłogi. Błędy w założeniach projektowych mogą skutkować zawilgoceniem będącym skutkiem kondensacji pary wodnej i z czasem prowadzić do rozwoju pleśni. Odpowiednie ukształtowanie termoizolacji przegrody ma zatem bezpośredni wpływ nie tylko na charakterystykę energetyczną budynku, ale też na trwałość konstrukcji i zdrowie mieszkańców.
Wpis ten powstał na podstawie artykułu naukowego opublikowanego w czasopiśmie „Materiały Budowlane”, którego współautorami są: dr inż. Barbara Ksit, dr hab. inż. Anna Szymczak-Graczyk, prof. UPP, mgr inż. Mateusz Smoczyk.
W jakim celu przeprowadzono analizę?
Zadaniem badania było porównanie wpływu zastosowania różnych rozwiązań na parametry cieplno-wilgotnościowe podłogi na gruncie, takie jak:
- wielkość strat ciepła,
- parametry mostka termicznego zlokalizowanego na krawędzi podłogi,
- wartość czynnika temperatury fRsi dla złącza ściana-podłoga (warunek ochrony przed kondensacją).
Przyjęto 144 wariantów obliczeniowych. Każde z rozwiązań spełniało obowiązujące wymagania w zakresie izolacyjności cieplnej podłóg na gruncie (współczynnik przenikania ciepła U ≤ 0,30 [W/(m2·K)]). Celem badania było w szczególności zweryfikowanie warunków cieplnych w newralgicznym miejscu połączenia ściany fundamentowej z podłogą. To właśnie tam może dojść do kondensacji pary wodnej, prowadzącej do zawilgocenia i rozwoju pleśni.
Zakres analizy i założenia obliczeniowe
Modelowana przegroda odpowiadała podłodze na gruncie w budynku o wymiarach wewnętrznych 8 × 8 m, zlokalizowanym w pobliżu Poznaniu. Przyjęto dane klimatyczne typowe dla tej lokalizacji oraz wartości współczynników przewodzenia ciepła materiałów na podstawie odpowiednich norm. Na rysunku 1 w schematyczny sposób przedstawiono jeden z przyjętych do analizy wariantów. Wśród zmiennych branych pod uwagę znalazły się:
- głębokość posadowienia poniżej poziomu terenu: 80/ 100 /120 /140 cm,
- materiał z którego wykonane są ściany fundamentowe: bloczki betonowe /bloczki keramzytobetonowe,
- grubość termoizolacji podłogi: 10/ 15 /20 cm,
- grubość termoizolacji ściany fundamentowej od strony zewnętrznej: 10/ 15 /20 cm,
- zastosowanie (lub brak) bloczków oddzielenia termicznego w pierwszej warstwie muru ściany nadziemia (elementy typu „Isomur”/ „Novomur”),
Dodatkowo weryfikacji poddano również opłacalność wykonania termoizolacji podłogi z płyt z pianki poliuretanowej (PIR/PUR) zamiast tradycyjnie stosowanego w tym miejscu styropianu EPS.
Rys. 1 Schemat przedstawiający jeden z przyjętych do analizy wariantów obliczeniowych.
Kluczowe wnioski z badania
- Izolacja pozioma podłogi na gruncie jest najważniejszym elementem ograniczającym straty ciepła. Zwiększenie jej grubości przekłada się na wyraźne obniżenie współczynnika U całej przegrody.
- Termoizolacja pionowa ściany fundamentowej ma mniejszy wpływ na straty ciepła niż termoizolacja podłogi. Jednak w zależności od zastosowanego materiału murowego ściany fundamentowej może mieć ona istotne znaczenie dla zabezpieczenia przed kondensacją powierzchniową pary wodnej w narożniku. Bez niej nawet bardzo dobre ocieplenie podłogi może nie wystarczyć.
- Rodzaj materiału murowego ściany fundamentowej ma duży wpływ na parametry mostka termicznego na krawędzi podłogi. Warianty z bloczkami betonowymi wymagały lepszej termoizolacji ściany fundamentowej w celu zabezpieczenia złącza przez kondensacją.
- Stosowanie bloczków oddzielenia termicznego (np. „Isomur”/ „Novomur”) to dobre rozwiązanie skutkujące poprawą parametrów cieplno-wilgotnościowych złącza, jednak nie zawsze jest ono ekonomicznie uzasadnione.
- Zastosowanie płyt PIR jako zamiennika dla EPS nie jest opłacalne (w czasie prowadzenia analiz – 2023 rok). Choć PIR ma niższy współczynnik przewodzenia ciepła, to biorąc pod uwagę koszt materiału, okazuje się o ok. 29% droższy przy równoważnej skuteczności cieplnej.
- Warianty o zbliżonej wartości strat ciepła mogą znacznie różnić się pod względem kosztów realizacji. Dlatego nie należy kierować się wyłącznie właściwościami cieplno-wilgotnościowymi, ważny jest także aspekt ekonomiczny i wybór optymalnego kosztowo rozwiązania.
Rys. 2 Izotermy rozkładu temperatur dla jednego z analizowanych wariantów.
Praktyczne wnioski projektowe
- Wybór rozwiązania mając na uwadze jedynie spełnienie aktualnie wymaganych przepisami współczynników U przegrody, nie zabezpiecza przed ryzykiem kondensacji powierzchniowej i rozwojem pleśni w obszarze mostka termicznego na krawędzi podłogi.
- W zależności od przyjętego materiału murowego ściany fundamentowej, brak ocieplenia jej od zewnątrz może prowadzić do problemów z zawilgoceniem.
- Lepsze parametry cieplne można uzyskać, wykonując ścianę fundamentową z bloczków keramzytobetonowych (lub innego materiału o podobnych właściwościach termicznych, np. bloczki wapienno-piaskowe) zamiast betonowych.
- Dobór rozwiązania powinien uwzględniać nie tylko właściwości cieplno-wilgotnościowe, ale też koszty wykonania. W czasie prowadzenia analiz (2023 rok) nadal styropian EPS pozostaje tańszą alternatywą w porównaniu do pianki PIR/PUR.
- Istnieje wiele rozwiązań równoważnych pod kątem wielkości strat ciepła, co oznacza, że na podstawie analizy ekonomicznej możliwe jest wytypowanie najtańszego wariantu, który zapewni oczekiwane parametry cieplne przy minimalnych kosztach inwestycyjnych.
Pytania i odpowiedzi
Czy wystarczy spełnić normę U, żeby uniknąć problemów z wilgocią?
Nie, nawet zgodna z przepisami wartość współczynnika przenikania ciepła przegrody nie gwarantuje wyeliminowania ryzyka kondensacji w obszarze mostków termicznych w przypadku ich błędnego rozwiązania.
Jak sprawdzić, czy w projekcie nie ma błędów skutkujących zawilgoceniem i rozwojem pleśni?
Najlepiej wykonać obliczenia cieplno-wilgotnościowe konkretnego detalu z użyciem modelowania 3D. Warto to zrobić jeszcze na etapie projektu, by uniknąć błędów podczas budowy. Pomagam w takich zagadnieniach, więcej informacji znajdziesz tutaj.
