O nietypowym docieplaniu stropodachów

Analizę efektywności docieplenia różnych fragmentów stropodachu przeprowadzono na przykładzie V-kondygnacyjnych budynków typu OW-1700, OWT-67 i Wk-70, które zostały wybudowane w Koninie w latach siedemdziesiątych.

Tabela 1. Ogólne wymiary budynków

 

Typ budynku OW-1700* OWT-67 Wk-70
długość [m] 109 81,7 81,5 119,3
szerokość [m] 11 11 10 11,2
wysokość [m] 15 15 15,3 15,5
powierzchnia użytkowa [m2] 3601 2784 3232 54165
kubatura [m3] 17985 13480 12470 20765

 

*) ocenie poddano dwa rodzaje budynków, różniących się między sobą długością

Wprowadzenie indywidualnego rozliczania kosztów ogrzewania mieszkań zmobilizowało lokatorów do szukania oszczędności w zużyciu energii. W tym celu w wielu mieszkaniach utrzymywano niższą temperaturę powietrza oraz ograniczono częstość przewietrzania pomieszczeń. Taki sposób eksploatacji spowodował zmianę warunków mikroklimatycznych, a w konsekwencji – gwałtowny wzrost liczby mieszkań z objawami porażenia pleśniowego.
Miejsca mostków termicznych, dotychczas niezauważalne, ujawniły się bardzo wyraźnie, szczególnie w pomieszczeniach na najwyższych kondygnacjach. Pojawiła się konieczność poprawy termoizolacyjności newralgicznej strefy budynku.
Ściany szczytowe tych budynków zostały docieplone kilka lat wcześniej. Wstępnie założono, że obecnie nie będą docieplane ściany podłużne i przeanalizowano możliwość docieplenia jedynie ostatniej kondygnacji. Uwzględniono dwa warianty docieplenia: docieplenie powierzchni stropodachu i docieplenie pasma nadprożowo-okapowego.

Charakterystyka budynków typu OW-1700, OWT-67 i Wk-70

Jak podają autorzy pracy [5] „systemy konstrukcyjno-technologiczne budownictwa mieszkaniowego (OW-1700, OWT-67 i Wk-70) powstały w okresie, kiedy w naszym kraju zaczęły dominować poglądy o konieczności bezwzględnego potanienia budownictwa, …i stworzenia efektywnego, taniego i prostego w realizacji wielorodzinnego budownictwa mieszkaniowego”.

Tabela 2. Wybrane wyniki wizji lokalnej

 

Typ budynku OW-1700 OWT-67 Wk-70
Ti [°C] – temperatura powietrza wewnętrznego 18,2÷22,0 19÷20,5 19÷20
vi [°C] – temperatura powierzchni wewnętrznej:
– nadproża (vi zbliżona do temperatury punktu rosy)
– stropu (w odległości 30 cm od nadproża)
– stropu i/lub ściany (w środku mieszkania)
6÷9
13÷15
18÷19
10÷14
15÷17
16÷20
6÷11
14÷16
15÷19
qi [W/(m2K)] – uśredniona, obliczeniowa gęstość strumienia ciepła na powierzchni wewnętrznej
– nadproża
– stropu (w odległości 30 cm od nadproża)
– stropu i/lub ściany (w środku mieszkania)
OWT-67 – kondygnacja
ostatnia powtarzalna
1,20
0,45
0,23
1,28
0,40
0,32

Pierwsze osiedla w systemie OW-1700 zrealizowano w Koninie. Pozytywna ich ocena była podstawą do wprowadzenia w 1967 r. zmodernizowanej jego odmiany – systemu OWT-67. System Wk-70 został wprowadzony jako ulepszona wersja systemu W-70 opracowanego w latach 1968–70 [1].
We wszystkich tych systemach założono możliwość realizacji budynków mieszkalnych o wysokości 5 i 11 kondygnacji. Przyjęto zasadę prefabrykacji części nadziemnej budynków. Zastosowano prefabrykowane stropy i ściany oraz stropodachy wentylowane. Ściany zewnętrzne zaprojektowano jako wielowarstwowe, składające się z warstwy nośnej – żelbetowej, oraz ocieplającej wykonanej ze styropianu lub wełny mineralnej i fakturowej.

budynkach typu OW-1700, OWT-67 zewnętrzne ściany podłużne zaprojektowano jako elementy pasmowe: warstwowe pasmo nadprożowo-parapetowe, pasmo okienne z filarkami międzyokiennymi wykonanymi z płyty azbestowo-cementowej z wkładką termoizolacyjną, a w poziomie stropodachu pasmo nadprożowo-okapowe z gazobetonowym elementem gzymsowym.
Ogólne wymiary budynków typu OW-1700, OWT-67 i Wk-70 przedstawiono w Tab. 1. oraz na Rys. 1. i Rys. 2. Przykładowe elewacje pokazano na fot. 1÷3.

Termoizolacje - O nietypowym docieplaniu  stropodachów
Rys. 1. Stropodach w budynkach typu OW-1700, OWT-67 i Wk-70

Wizja lokalna

Analizę obliczeniową efektywności docieplenia stropodachów poprzedziła wizja lokalna przeprowadzona w czasie trwania sezonu grzewczego [2, 3]. Zmierzono wówczas temperaturę i wilgotność powietrza wewnętrznego oraz temperaturę powierzchni wewnętrznej wybranych fragmentów przegród zewnętrznych, wykonano także odkrywki stropodachów. Wybrane wyniki pomiarów zestawiono w Tab. 2.

Termoizolacje - O nietypowym docieplaniu  stropodachów
Rys. 2. Pasmo nadprożowo-okapowe w budynkach typu OW-1700, OWT-67 i Wk-70

Wizja lokalna wykazała występowanie wielu odstępstw od dokumentacji projektowej [3, 4, 6, 7]. Na przykład stwierdzono, że:
– zastosowane są inne materiały do izolacji termicznej stropodachów:
– warstwa trocin drzewnych wymieszanych z wapnem grubości 15÷20 cm, (OW-1700),
– niestarannie ułożona warstwa wełny mineralnej, o grubości 0÷10 cm, (OWT-67),
– warstwa styropianu – 2 cm, warstwa papy, mata z wełny mineralnej – 1 cm, Wk-70,
– stropodachy w budynkach systemu OW-1700 i OWT-67 nie są wentylowane i nie są przełazowe, co uniemożliwia wykonanie docieplenia wewnątrz stropodachu.

Charakterystyka termoizolacyjna przegród zewnętrznych
Izolacyjność termiczną stropodachu i ścian zewnętrznych określono na podstawie dokumentacji projektowej oraz wyników wizji lokalnej. Wyniki obliczeń zestawiono w Tab. 3.

Tablica 3. Współczynnik przenikania ciepła U przegród zewnętrznych

Typ budynku OW-1700 OWT-67 Wk-70
wariant obliczeniowy U [W/(m2 K)]
stropodach wg projektu 0,80 0,56 0,61
stropodach bez ocieplenia 2,69 2,62 4,27
stropodach wg wyników wizji lokalnej
(część środkowa budynku)
0,49÷0,38
Uśr = 0,44
2,62÷0,42
Uśr = 0,72*
1,13
ściana  zewnętrzna wg proj. 1,30 0,74 0,63
docieplona ściana szczytowa** 0,39 0,39 0,39
okna (pasmo okienne)*** 2,60 2,60 2,60
pasmo nadprożowo-okapowe 2,16 2,16 2,16

*) Wartość Uśr przyjęto jak dla warstwy wełny mineralnej o grubości 5 cm.
**) Wartość U przyjęto wg projektu docieplenia ścian szczytowych.
***) Przyjęto, że całe pasmo okienne, łącznie z filarkami, ma taką samą termoizolacyjność.

Do obliczeń przyjęto:
– stałe materiałowe wg PN-82/B-02020 – jako właściwe dla materiałów zastosowanych przed dwudziestu laty, (materiał izolacyjny w odkrywkach stropodachów był suchy).
– założenie, że stropodachy w budynkach typu OW-1700 i OWT-67 są nie wentylowane i uwzględniono opór cieplny warstwy powietrza o grubości 30 cm.
W budynkach typu OW-1700 i OWT-67 nie odnotowano istotnych różnic pomiędzy gęstością strumienia ciepła wypływającego przez poziome przegrody kondygnacji ostatniej i powtarzalnych. Zatem izolacyjność stropów wszystkich kondygnacji umożliwia utrzymanie podobnych warunków mikroklimatycznych i z tego względu brakuje przesłanek wskazujących na konieczność docieplenia środkowej części stropodachu.
Natomiast izolacyjność termiczna części środkowej stropodachu w budynku typu Wk-70 jest zbyt niska i stropodach należy docieplić.
Gęstość strumienia ciepła wypływającego przez nadproże oszacowano jako 4÷5 razy większą, od gęstości strumienia ciepła wypływającego przez część środkową stropodachu, natomiast w przyokapowej strefie stropu jako 1÷1,5 razy większą. Ostatecznie przyjęto, że przez pasmo nadprożowo-okapowe wypływa strumień ciepła o gęstości około 3 razy większej niż przez część środkową stropu (por. Tab. 2.).

Termoizolacje - O nietypowym docieplaniu  stropodachów
Termoizolacje - O nietypowym docieplaniu  stropodachów
Fot. 1. Fragment elewacji budynku wzniesionego w systemie OWT-67

Analiza porównawcza zużycia energii cieplnej

Szacowanie efektywności dociepleń wykonano przy następujących założeniach:
– celem nadrzędnym termomodernizacji jest poprawa warunków eksploatacji mieszkań: ograniczenie kosztów ogrzewania przy jednoczesnym zachowaniu prawidłowego mikroklimatu wnętrz,
– 30% ciepła przeznaczonego jest na wentylację, a 70% ciepła przenika przez przegrody,
– przyjęto podział obudowy budynku na następujące fragmenty: pasmo nadprożowo-okapowe ściany podłużnej (pasmo n-o), pasmo okienne, ściana szczytowa, część środkowa stropodachu, pasmo nadprożowo-okapowe,
– w obliczeniach strat ciepła przyjęto szerokość pasma nadprożowo-okapowego jednakową dla wszystkich typów budynków: 0,5 m część stropowa i 0,5 m część ścienna.

Termoizolacje - O nietypowym docieplaniu  stropodachów
Termoizolacje - O nietypowym docieplaniu  stropodachów
Termoizolacje - O nietypowym docieplaniu  stropodachów
Termoizolacje - O nietypowym docieplaniu  stropodachów
Fot. 2. Fragment elewacji budynku wzniesionego w systemie Wk-70

Charakterystyka termiczna budynków

Charakterystykę termiczną budynków wyrażono procentowym udziałem poszczególnych fragmentów obudowy budynku w startach ciepła powstających w wyniku przenikania ciepła przez przegrody zewnętrzne.
Jak wynika z przeprowadzonej analizy, udział poszczególnych przegród zewnętrznych w stratach ciepła przez obudowę budynku przedstawia się następująco:
– największy strumień ciepła przenika na zewnątrz budynku przez pasmo okienne (okna, drzwi balkonowe oraz filarki międzyokienne) około 45÷55%,
– straty przez pasmo nadprożowo-okapowe są na podobnym poziomie we wszystkich typach budynków i wynoszą ~7%.
– najmniejsze straty ciepła powstają na ścianach szczytowych, ~2%,
– największe straty ciepła przez część środkową stropodachu (~22%) występują w budynkach typu Wk-70.

W związku z powyższym:
– należy poprawiać termoizolacyjność pasma okiennego, zarówno stolarki jak i filarków międzyokiennych,
– w budynkach systemu OW-1700 i OWT-67 pasmo nadprożowo-okapowe i środkową część stropodachu należy uznać za równoważne, w zakresie wartości strat ciepła przenikającego przez te przegrody,
– w budynkach systemu Wk-70 wskazane jest docieplenie zarówno części środkowej stropodachu, jak i pasma nadprożowo-okapowego.

Termoizolacje - O nietypowym docieplaniu  stropodachów
Termoizolacje - O nietypowym docieplaniu  stropodachów
Termoizolacje - O nietypowym docieplaniu  stropodachów
Termoizolacje - O nietypowym docieplaniu  stropodachów
Fot. 3. Fragment elewacji budynku wzniesionego w systemie OW-1700

Koncepcja docieplenia budynków

W związku z wynikami analizy przeprowadzonej powyżej przewidziano:
w budynkach typu OW-1700 i OWT-67:
– zewnętrzne docieplenie pasma nadprożowo-okapowego metodą „lekką mokrą” z warstwą styropianu, wełny mineralnej lub pianki poliuretanowej,
– rezygnację z docieplenia części środkowej stropodachu,
– możliwość wykonania w przyszłości zewnętrznego docieplenia połaci dachowej pianką poliuretanową – w wypadku remontu poszycia dachowego.
w budynkach typu Wk-70:
– docieplenie części środkowej stropodachu – ułożenie na stropie ostatniej kondygnacji warstwy materiału termoizolacyjnego np. styropianu lub wełny mineralnej,
– docieplenie pasma nadprożowo-okapowego metodą „lekką mokrą”.

Termoizolacje - O nietypowym docieplaniu  stropodachów
Rys. 3. Koncepcja docieplenia pasma nadprożowo-okapowego budynków typu OW-1700, OWT-67 i Wk-70

Doprowadzenie warstwy docieplenia do krawędzi okapowej dachu zmusza do wykonania nowych obróbek blacharskich (np. przełożenia rynny). Przyjęto, że szerokość pasma docieplającego należy dostosować do całkowitej wysokości pasma nadprożowo-okapowego. W wypadku budynków o wyższym od 60 cm paśmie nadprożowo-okapowym możliwe jest sfazowanie warstwy docieplenia i pozostawienie istniejących obróbek. Przykładowe rozwiązania pokazano na Rys. 3.
Minimalne grubości warstw docieplających oraz wymiary powierzchni przeznaczonych do ocieplenia zestawiono w Tab. 5.

Tabela 4. Charakterystyka termiczna budynków

 

Typ budynku OW-1700 OWT-67 Wk-70
A – Powierzchnia przegród [m]
stropodach – pow. całkowita 1200,5 900 808,8 1419
ściany zewnętrzne – pow. całkowita 3601 2784 2744 4067
ściany podłużne bez okien i pasma n-o 1809 1357,3 1394,5 2434,7
pasmo okienne 1352 1014 970 1144
ściany szczytowe 331 331 298 369
część środkowa stropodachu 1091,5 818,3 727,3 1299,7
pasmo nadprożowo-okapowego 218 163,4 163 238,6
Udział procentowy powierzchni przegród w całkowitej powierzchni obudowy [%]
ściany podłużne bez okien i pasma n-o 38 37 39 44
pasmo okienne 28 28 27 21
ściany szczytowe 7 9 8 7
część środkowa stropodachu 23 22 20 24
pasmo nadprożowo-okapowego 5 4 5 4
Sz – zastępczy wskaźnik strat ciepła Sz = U A
ściany podłużne (bez okien i pasma n-o) 2351,70 1764,49 1031,93 1609,21
pasmo okienne 3515,20 2636,40 2522,00 2974,40
ściany szczytowe 129,09 129,09 116,22 143,91
część środkowa stropodachu 480,26 360,05 523,66 1468,66
pasmo nadprożowo-okapowe 470,88 352,94 352,08 515,38
suma Sz dla obudowy 6947,13 5242,97 4545,89 6711,56
Udział procentowy w całkowitych stratach ciepła przez obudowę [%]
ściany podłużne (bez okien i pasma n-o) 33,85 33,65 22,70 23,98
pasmo okienne 50,60 50,28 55,48 44,32
ściany szczytowe 1,86 2,46 2,56 2,14
część środkowa stropodachu 6,91 6,87 11,52 21,88
pasmo nadprożowo-okapowe 6,78 6,73 7,75 7,67

Koszty docieplenia, z tytułu zmiany cen materiałów termoizolacyjnych, obróbek blacharskich oraz stolarki otworowej, mogą ulegać zmianom w dość szerokich granicach, co może mieć istotne znaczenie dla oceny efektywności przedsięwzięcia i czasu zwrotu poniesionych nakładów.
Dr inż. Barbara Janińska
Politechnika Poznańska

WARSTWY – DACHY i ŚCIANY 4’2001

Udostępnij ten wpis

Post Comment