Izolacja termiczna piwnic

Podziemne części budynku odgrywają znaczącą rolę w bilansie energetycznym oraz mają istotny wpływ na zachowanie komfortu pomieszczeń wewnętrznych. Dlatego izolacja termiczna, przeciwwilgociowa oraz struktura zewnętrznych ściany piwnic i podłogi na gruncie powinny być ważnymi elementami procesu projektowania.

ŚCIANY  PRZYZIEMIA I PIWNIC

Nieizolowane termicznie ściany ogrzewanych piwnic w budynkach wolnostojących, powodują straty ciepła poprzez te przegrody, które wynoszą około 20-25% całkowitych strat ciepła budynku. W przypadku, gdy pomieszczenia piwnic są użytkowane jako ogrzewane garaże, pokoje gościnne, warsztaty, sauna, solarium, fitness – wymagane warunki komfortu cieplnego, bez strat ciepła i ryzyka kondensacji powierzchniowej, mogą być osiągnięte dzięki odpowiedniej izolacji termicznej.
Na rys.1. pokazano jak należy ułożyć izolację termiczną na ścianach przyziemia i piwnic w zależności od struktury ściany. Jeśli wymagana jest termoizolacja podłogi na gruncie, ocieplenie ściany musimy przedłużyć minimum 0,5 m poniżej dolnego poziomu izolacji cieplnej podłogi (rys. 1a i 1b). Jeśli podłoga nie wymaga ocieplenia, izolację cieplną ściany przedłużamy 1,0 m poniżej poziomu terenu. Usytuowanie podłogi powyżej poziomu terenu, wymaga ocieplenia ściany minimum 1,0 m poniżej ocieplenia podłogi i minimum 0,5 m poniżej poziomu terenu.

Rys.1. Wymagania dotyczące izolacji termicznej ścian przyziemia i piwnic:
– ściana warstwowa: 1 – pionowa izolacja przeciwwilgociowa, 2 – warstwa z cegły pełnej gr. 12 cm, 3 – płyta z wełny mineralnej, 4 – ściana betonowa gr. 25 cm, 5 – posadzka, 6 – wylewka betonowa gr. min. 4 cm, 7 – płyta z wełny mineralnej, 8 – pozioma izolacja przeciwwilgociowa, 9 – chudy beton gr. 5 cm, 10 – podsypka z piasku gr. min. 15 cm;
– ściana jednorodna: 1 – ściana piwniczna lub fundamentowa, 2 – płyta z wełny mineralnej, 3 – izolacja przeciwwilgociowa, 4 – elementy panelowe na ruszcie, 5 – wiatroizolacja, 6 – płyty z wełny mineralnej

 

Tabela 1. Minimalna wartość sumy oporów cieplnych warstw ściany w gruncie

W domu nie podpiwniczonym często nie ociepla się ścian fundamentowych, a jedynie podłogę parteru wykonaną na gruncie. Tymczasem ocieplając od zewnątrz ściany fundamentowe (rys.2), można w dużym stopniu wyeliminować mostki termiczne powstające na styku podłogi i ścian parteru.

Zwykle izolacje podziemnych części budynku wykonuje się z odpowiednio twardych materiałów izolacyjnych np. płyty z wełny mineralnej. Bardzo dobrze, jeśli izolacja ścian fundamentowych stanowi przedłużenie izolacji ścian parteru, gdyż wtedy dom jest najlepiej chroniony przed niską temperaturą. Najłatwiej to zrobić, gdy ściana fundamentowa ma budowę trójwarstwową (rys.3).

Rys.3. Ocieplenie podłogi na gruncie i trójwarstwowej ściany fundamentowej

SPOSOBY OCIEPLANIA ŚCIAN PIWNIC

Ściany zewnętrzne piwnic ogrzewanych wymagają ocieplenia, ponieważ beton lub cegła pełna, które często stosuje się na nośne ściany piwnic, nie posiadają odpowiedniej izolacyjności cieplnej (ściany zimne). Zasada ocieplania tych ścian jest taka sama jak dla kondygnacji mieszkalnej, tzn. warstwa termoizolacyjna powinna znajdować się od strony zewnętrznej ściany murowanej lub betonowej. W ścianach piwnic należy używać materiałów izolacji cieplnej o małej nasiąkliwości i małym podciąganiu kapilarnym, impregnowane olejem, które mogą pełnić swoją funkcję ocieplenia ściany w warunkach wilgotnych przylegającego gruntu. Nie należy stosować materiałów izolacyjnych pochodzenia organicznego, np. płyty trocinowe lub płyty pilśniowe. W piwnicach ogrzewanych o temperaturze powyżej 16°C należy ocieplić ścianę na całej wysokości.

W przypadku ściany betonowej piwnicy ogrzewanej można zaproponować sposób ocieplenia zewnętrznego ściany o zmiennej grubości izolacji termicznej w części nadziemnej i podziemnej. Rozwiązanie takie jest możliwe, ponieważ ucieczka ciepła przez ścianę piwnicy poniżej poziomu gruntu jest dużo mniejsza. W praktyce często stosuje się jednakową grubość izolacji termicznej na całej wysokości ściany, dopuszczając grubość płyt izolacyjnych taką samą jak w części nadziemnej. Warto podkreślić, że izolacja termiczna powinna być na całej wysokości ściany zabezpieczona warstwą ochronną np. z cegły pełnej na zaprawie cementowej, jak również przez warstwę przeciwwilgociową i tynk ochronny od strony gruntu, np. cementowy na siatce z tworzywa sztucznego. Ciągłość izolacji termicznej ścian w miejscu oparcia stropu nad piwnicą eliminuje możliwość powstania tzw. mostka termicznego, czyli zjawiska ucieczki ciepła przez płytę żelbetową przecinającą ścianę na zewnątrz oraz zjawiska przemarzania w okolicy oparcia płyty stropowej na ścianach zewnętrznych budynku. W celu eliminacji nierównomiernego osiadania ławy fundamentowej i płyty podkładowej podłogi oraz zredukowania ewentualnych pęknięć płyty na styku z ławą fundamentową, stosuje się często ciągłe połączenie żelbetowej ławy pod ścianą zewnętrzną z płytą podkładową podłogi. Warto również wzdłuż styku płyty i ławy fundamentowej, mimo ich ciągłego połączenia, wzmocnić poziomą izolację podłogi dodatkową wkładką z papy (ciągły pas papy na tkaninie technicznej szerokości ponad 30 cm). W ogrzewanej piwnicy o temperaturze wewnętrznej ponad 16°C ucieczkę ciepła przez podłogę do gruntu eliminuje się przez zastosowanie pod posadzką warstwy ocieplającej. Ze względu na niższe temperatury w pomieszczeniach przyziemia w porównaniu z wyższymi temperaturami poziomu mieszkalnego istnieje również konieczność ocieplenia podłogi nad piwnicą.

Umieszczenie izolacji termicznej ścian piwnic od zewnątrz, na etapie wznoszenia budynku, jest najkorzystniejsze z punktu widzenia fizyki budowli. Jeżeli izolacja umieszczona od wewnątrz (w przypadku remontu lub adaptacji pomieszczeń piwnicznych na cele mieszkalne), nie jest prawidłowo zaprojektowana i wykonana, może nastąpić kondensacja pary wodnej w obrębie ściany, a w następstwie może pojawić się pleśń, mająca zdecydowanie niekorzystny wpływ na zdrowie mieszkańców. W przypadku umieszczenia izolacji termicznej od strony zewnętrznej ryzyko kondensacji pary wodnej w ścianie zostaje wyeliminowane, gdyż izolacja przeciwwodna usytuowana jest po ciepłej stronie konstrukcji ściany.

Wymagane grubości termoizolacji dla ścian stykających się z gruntem

Ściany piwnic można podzielić na trzy części, tj. część nadziemną, część podziemną do głębokości 1m oraz część podziemną do głębokości ponad 1m, licząc od poziomu terenu. W tablicach 2 i 3 zestawiono minimalne grubości izolacji cieplnych ścian piwnic dla odpowiednich temperatur wnętrza ti oraz dla różnych głębokości ściany. Należy zwrócić uwagę na potrzebną grubość ocieplenia zewnętrznego ścian piwnic nad poziomem terenu. Grubości te są większe o około 3 cm niż na poziomie mieszkalnym, ponieważ ściany piwnic wykonane są z zimnych materiałów (beton lub mur ceglany). W praktyce często ściany piwnic nie są ocieplone i stanowią przyczynę dużych strat ciepła w ocieplanych budynkach.

Tablica 2. Minimalne grubości termoizolacji d [cm] dla ścian zewnętrznych piwnic stykających się z gruntem dla temperatur wewnętrznych ti>16°C

Tablica 3. Minimalne grubości termoizolacji d [cm] dla ścian zewnętrznych piwnic stykających się z gruntem dla temperatur wewnętrznych 8°C

PODŁOGI I POSADZKI

Podłoga ma za zadanie wykończenie poziomych przegród w budynku i nadanie im pożądanych właściwości techniczno-użytkowych i estetycznych.
Posadzką nazywa się wykładzinę będącą wierzchnią warstwą podłogi i stanowiącą jej zewnętrzne wykończenie, a której istotnym zadaniem jest tworzenie warunków do możliwie łatwego utrzymywania powierzchni w czystości.
Podkład przejmuje obciążenia działające na posadzkę i przekazuje je na podłoże. Może być wykonany również jako warstwa wyrównująca.
Podłoże to oparcie konstrukcyjne dla podłogi, przekazujące z niej obciążenie na grunt w sposób bezpośredni lub poprzez inne elementy.
Podłogi do pomieszczeń stałego lub czasowego pobytu ludzi powinny spełniać określone właściwości termiczne, akustyczne oraz wymagania estetyczne. Ogólnie podłogi można podzielić ze względu na zastosowany materiał, na podłogi z:

• drewna i materiałów drewnopochodnych,
• tworzyw sztucznych i gumy,
• materiałów tekstylnych (dywanowych),
• materiałów mineralnych.

Z uwagi na właściwości techniczne można wyróżnić podłogi:

• zwiększające termiczną izolacyjność przegrody stropowej,
• zwiększające izolacyjność akustyczną,
• wodoszczelne,
• chemoodporne,
• o podwyższonych innych parametrach w zależności od potrzeb (np. w budownictwie przemysłowym).

WYMAGANIA KONSTRUKCYJNE DLA PODŁÓG I POSADZEK

Powierzchnia podłogi powinna stanowić płaszczyznę poziomą bez nierówności. Dopuszczalne odchylenie mierzone na całej długości lub szerokości pomieszczenia wynosi 5 mm. Nie może mieć charakteru uskoku. Gładkość powierzchni jest wymagana dla wygody w chodzeniu, jednak istotne jest, aby podłoga nie była śliska. Powinna też wykazywać stałość objętości i wymiarów liniowych przy oddziaływaniu normalnych czynników użytkowania. Nie powinny występować: sfalowania, skurcze, spęcznienia, rysy i spękania. Płyty i arkusze lub elementy drobnowymiarowe powinny być ułożone możliwie szczelnie, a spoiny między nimi tworzyć linie proste. Wymóg odporności barwy na działanie światła dziennego dotyczy zasadniczo posadzek z płytek i wykładzin z tworzyw sztucznych, a także wykładzin tekstylnych. Do podłóg i posadzek należy używać materiałów odpowiadających wymaganiom obowiązujących norm państwowych albo dopuszczonych do stosowania w budownictwie na podstawie świadectw i certyfikatów. Nie mogą one wywierać szkodliwego wpływu ani na zdrowie ludzkie ani na materiały, z którymi się stykają. W wypadku położenia podłogi na gruncie, na stropie piwnicznym, nad bramami i przejazdami należy zastosować w niej odpowiedniej grubości warstwę izolacji cieplnej.

PODŁOGI NA GRUNCIE

Każdy, kto chciałby mieć dom charakteryzujący się warunkami komfortu cieplnego „od piwnicy, aż po poddasze” powinien zwrócić szczególna uwagę na izolację podłóg zarówno tych położonych bezpośrednio na gruncie jak i tych nad piwnicami. Poprawnie zaprojektowana izolacja termiczna gwarantuje lepszy komfort użytkowania, znaczne oszczędności energii, a w konsekwencji niższe koszty ogrzewania. Podłoga jest jedyną przegrodą budynku, z którą użytkownicy mają stały i bezpośredni kontakt. Dlatego temperatura powierzchni podłogi ma szczególne znaczenie z punktu widzenia komfortu cieplnego odczuwanego przez człowieka. Na poczucie komfortu cieplnego oprócz temperatury i wilgotności powietrza ma wpływ również temperatura powierzchniowa otaczających przegród. Jeżeli temperatura powierzchniowa przegrody jest znacznie niższa od temperatury pomieszczenia, powoduje to uczucie zimna, któremu można zapobiec podwyższając temperaturę pomieszczenia, ale nawet wówczas rozkład temperatur pozostaje niekorzystny. Z tego typu zjawiskiem możemy mieć do czynienia w przypadku niezaizolowanych podłóg położonych na gruncie lub nad nieogrzewanymi piwnicami. Aby utrzymać temperaturę powierzchniową podłogi na odpowiednim poziomie, a tym samym zapewnić warunki komfortu cieplnego, niezbędna jest dobrze zaprojektowana izolacja termiczna podłogi uwzględniająca izolację przylegających mostków termicznych. Ucieczka ciepła przez niezaizolowane podłogi przyczynia się w znacznym stopniu do powiększenia ogólnych strat ciepła, jak również ma wpływ na poczucie komfortu cieplnego. Izolacja termiczna o odpowiedniej grubości, wykonana z odpowiednich materiałów pomaga oszczędzać energię oraz optymalizować koszty ogrzewania. W przypadku ogrzewania podłogowego odpowiednia izolacja termiczna chroni konstrukcję, której zadaniem jest kumulowanie i oddawanie ciepła, przed stratami ciepła w niepożądanym kierunku.

Tabela 4. Minimalna wartość oporów cieplnych podłóg na gruncie

Podłogom w pomieszczeniach nieogrzewanych o temperaturze t≤8°C nie stawia się żadnych wymagań izolacyjności cieplnej (tab. 4.). W energooszczędnym budynku dla pomieszczeń o t>16°C w strefie I oraz II układamy ocieplenie, dla którego wartość oporu cieplnego R>2,5 [m²K/W].

Rys.4. Schemat wymaganej izolacji cieplnej podłóg na gruncie w strefie przyściennej (STREFA I) oraz wewnętrznej (STREFA II)

---

Podłoga na gruncie w ogrzewanym pomieszczeniu powinna posiadać izolację cieplną w postaci pasów pionowych lub poziomych o szerokości, co najmniej 1,0 m i usytuowanych po obwodzie budynku, wzdłuż linii styków podłogi ze ścianą zewnętrzną (STREFA I) (rys.4). Pozostała wewnętrzna powierzchnia podłogi izolowana jest jak dla STREFY II. Jeśli izolujemy w postaci pasów pionowych ocieplenie ścian przedłużamy minimum 1,0 poniżej poziomu terenu i minimum 0,5 m poniżej poziomej izolacji podłogi, a całą podłogę izolujemy jak dla STREFY II.

Ocieplenie podłóg na gruncie pod wylewkę betonową

O ile z ocieplaniem ścian fundamentowych bywa różnie, o tyle coraz mniej osób ma wątpliwości, czy opłaca się dobrze ocieplić podłogę na gruncie. I to nie tylko wtedy, gdy planujemy na parterze ogrzewanie podłogowe (jest jasne, że lepiej, by jak najwięcej ciepła ogrzewało wnętrze domu, a nie grunt). Podłogę na gruncie na całej powierzchni ociepla się takimi samymi materiałami jak ściany fundamentowe. Grubość warstwy izolacyjnej nie powinna być mniejsza niż 10 cm. Izolację tę przeważnie układa się na izolacji przeciwwilgociowej, wykonanej z papy na lepiku lub z folii (rys.5., rys.6.).

Rys.5. Ocieplenie podłogi na gruncie z różnym położeniem izolacji przeciwwilgociowej:
a) izolacja przeciwwilgociowa ułożona pod ociepleniem,
b) izolacja przeciwwilgociowa ułożona nad ociepleniem

Rys.6. Ocieplenie podłogi na gruncie wełną mineralną – schemat. Wełna musi być chroniona (folia lub papą) przed wilgocią gruntową (od dołu) i przed wilgocią z gładzi cementowej (od góry)

---

Warstwę gładzi, którą pokrywa się izolację, powinno się zbroić siatką i oddzielić od ścian specjalna taśmą dylatacyjną lub cienkimi paskami styropianu: warunek ten jest konieczny ze względów akustycznych, by na ściany nie przenosiły się dźwięki uderzeniowe z podłogi.
Płyty z wełny mineralnej pod wylewkę betonową stosujemy dla obciążenia użytkowego nie większego niż 2,5 kN/m² (rys.7).

Rys.7. Podłoga na gruncie pod wylewkę betonową; 1 – posadzka, 2 – wylewka betonowa gr. min. 5 cm, 3 – płyty z wełny mineralnej, 4 – izolacja przeciwwilgociowa, 5 – chudy beton, 6 – warstwa zagęszczonego piasku, 7 – grunt rodzimy

Rys.8. Podłoga z izolacja wodoszczelną; 1 – posadzka,   2 – podkład betonowy (wylewka), 3 – izolacja termiczna z płyt z wełny mineralnej, 4 – betonowa płyta dociskowa, 5 – izolacja wodoszczelna, 6 – chudy beton, 7 – zagęszczona warstwa piasku, 8 – grunt rodzimy

W każdym przypadku podłogę na gruncie wykonujemy na zagęszczonej podsypce z piasku grubości 15 cm. Termoizolację w postaci płyt wełny mineralnej wykonujemy jednowarstwowo układając płyty w mijankę. Bezpośrednio na płytach wykonujemy minimum 5 cm podkład (wylewkę) np. z betonu (beton minimum B 12,5), z zaprawy cementowej (minimalna wytrzymałość na ściskanie 12 MPa i zginanie 3 MPa), z betonu zbrojonego (beton B-12,5) o zbrojeniu określonym w projekcie. Jeśli mamy do czynienia z wysokim poziomem wody gruntowej musimy wykonać izolację wodoszczelną z papy lub folii pod ociepleniem rys.8.

Jeśli pomieszczenie jest mokre lub średnio wilgotne (np. pralnia lub łazienka, kuchnia), koniecznie wykonujemy od góry izolację wodoszczelną jak na rys.9.

Rys.9. Podłoga na gruncie w pomieszczeniach mokrych;   1 – posadzka, 2 – podkład betonowy (wylewka),  3 – izolacja wodoszczelna, 4 – warstwa spadkowa, 5 – izolacja termiczna z płyt z wełny mineralnej, 6 – izolacja przeciwwilgociowa, 7 – chudy beton gr. 5 cm, 8 – warstwa zagęszczonego piasku gr. 15 cm, 9 – grunt rodzimy

Rys.10. Podłoga na legarach z izolacją wodoszczelną; 1 – deski, 2 – płyty z wełny mineralnej, 3 – legary drewniane na papie, 4 – betonowa płyta dociskowa, 5 – izolacja wodoszczelna, 6 – beton gr. 5 cm, 7 – warstwa zagęszczonego piasku gr. 15 cm, 8 – grunt rodzimy, 9 – szczelina 1 cm

Ocieplenie podłóg na gruncie na legarach

W każdym przypadku posadowienia wykonujemy podsypkę grubości minimum 15 cm z zagęszczonego piasku. Pod legarami układamy taśmową podkładkę tłumiącą. Jeżeli poziom wody gruntowej jest wysoki, konieczne jest wykonanie izolacji wodoszczelnej jak na rys.10.

Płyty wełny mineralnej przycinamy na wymiar większy o 0,5 cm od rozstawu legarów, co w połączeniu ze sprężystością płyt pozwala na szczelne wypełnienie przestrzeni między legarami. Płyty układamy na czystym i suchym podłożu. Nie należy wciskać płyt między legary jednocześnie całą powierzchnią.

SPOSÓB OBLICZANIA STRAT CIEPŁA Z BUDYNKU DO GRUNTU PRZY DOWOLNYM KSZTAŁCIE RZUTU BUDYNKU

Straty ciepła do gruntu Qg z j-tej strefy budynku w miesiącu m-tym oblicza się ze wzoru:

w którym:
L_s – współczynnik sprzężenia stałych w czasie strat ciepła do gruntu,
L_p – współczynnik sprzężenia periodycznych strat ciepła do gruntu
T₀ – średnia temperatura powietrza zewnętrznego w roku,
T_a – amplituda roczna temperatury powietrza zewnętrznego,
n – kolejny numer m-tego miesiąca w roku, np. dla stycznia n=1,
b – parametr zależny od rodzaju podłogi; należy przyjmować: b=2 dla podłogi na gruncie z izolacją pionową, b=1 w pozostałych przypadkach.
Wielkości Ls i Lp są zdefiniowane w różny sposób w zależności od rodzaju podłogi. Dokładne wzory podano w PN-B-02025:1999 „Obliczanie sezonowego zapotrzebowania na ciepło do ogrzewania budynków mieszkalnych i użyteczności publicznej”.
We wzorach tych występują: głębokość periodycznego wnikania d i wymiar charakterystyczny podłogi B, zdefiniowane poniżej.
Głębokość periodycznego wnikania d oblicza się ze wzoru:

,

w którym:
l – współczynnik przewodzenia ciepła gruntu pod podłogą,
r – gęstość gruntu pod podłogą,
c – ciepło właściwe gruntu pod podłogą,
w = 86400x2p/365 = 1,99×10-7 [s-1]

Głębokość periodycznego wnikania wynosi:

W przypadku, gdy rodzaj gruntu pod budynkiem nie jest znany należy przyjmować parametry takie jak dla piasku.
Wymiar charakterystyczny podłogi należy obliczać ze wzoru:

,

w którym:
A – pole powierzchni podłogi w osiach ścian zewnętrznych,
P – obwód lub część obwodu podłogi w obrysie ścian zewnętrznych.
Wartości obliczeniowe średniej rocznej temperatury i amplitudy rocznych zmian temperatury powietrza zewnętrznego zawarte są w załączniku B normy PN-B-02025:1999 „Obliczanie sezonowego zapotrzebowania na ciepło do ogrzewania budynków mieszkalnych i użyteczności publicznej”.
W przypadku, gdy piwnica w budynku nie jest ogrzewana, straty do niej oblicza się korzystając ze wzorów na obliczanie strat do pomieszczeń nieogrzewanych traktując strop nad piwnicą jako przegrodę rozdzielającą strefy: ogrzewaną i nieogrzewaną.

Mgr inż. Jadwiga AMBICKA
Mgr inż. Witold AMBICKI

WARSTWY – DACHY i ŚCIANY 1/2002

LITERATURA:
1. PN-B-02025:1999 „Obliczanie sezonowego zapotrzebowania na ciepło do ogrzewania budynków mieszkalnych i użyteczności publicznej”.
2. „Rozporządzenie Ministra Gospodarki Przestrzennej i Budownictwa z dnia 14 grudnia 1994 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie” – jednolity tekst zawarty w Dz. U. Nr 15/99, poz. 140 z późniejszymi zmianami zawartymi w Dz. U. Nr 44/99, poz. 434.
3. PN-EN ISO 6946+A1:1999 „Elementy budowlane i części budynku. Opór cieplny i współczynnik przenikania ciepła. Sposób obliczeń”.
4. PN-82/B-02402 „Temperatury ogrzewanych pomieszczeń”.
5. PN-82/B-02403 „Ogrzewnictwo. Temperatury obliczeniowe zewnętrzne”.
6. Wytyczne projektowania izolacji firmy ROCKWOOL.