W powszechnej w środowisku budowlanym opinii, na żelbetową płytę fundamentową należy zdecydować się dopiero wtedy, gdy domu nie da się wybudować na tradycyjnych ławach. W odniesieniu do domów wielorodzinnych jest to przeważnie prawda, zwłaszcza gdy są one wysokie lub mają być zbudowane na działce o niekorzystnych warunkach gruntowych.
Kierowanie się taką zasadą w stosunku do niepodpiwniczonych domów jednorodzinnych może jednak prowadzić na manowce. W coraz bardziej energooszczędnych budynkach, w których ściany, dach i podłoga na gruncie są bardzo dobrze izolowane, stosowanie tradycyjnych ław fundamentowych (Fot. 1 i 2) staje się nieracjonalne ze względu na koszty ogrzewania domu. I nie mają tu znaczenia warunki gruntowe lub wysoki poziom wód gruntowych na działce.
Bezpieczeństwo
Choć niektórym może się to wydać wątpliwe, to ciężkie domy murowane, niezależnie od tego, czy są wybudowane na ławach (Fot. 3), czy na płytach fundamentowych (Fot. 4), są tak samo bezpieczne.
Oczywiście pod warunkiem, że na oba rodzaje fundamentów pozwalają warunki gruntowo-wodne na działce oraz że zostały one poprawnie zaprojektowane i wykonane. I nie ma istotnego znaczenia dla stabilności konstrukcji, że płyty fundamentowe są mniej zagłębione w gruncie niż ławy.
Uwaga! W niekorzystnych warunkach gruntowych ławy bywają zastępowane płytami fundamentowymi, na których murowane są ściany fundamentowe (takie same jak na ławach), a przestrzeń między nimi wypełniana zagęszczonym piaskiem, przykrytym betonową płytą podłogi parteru. W takim rozwiązaniu, płyty fundamentowe pod względem termicznym nie różnią się od tradycyjnych ław.
Zobacz: Kiedy zamiast ław fundamentowych lepiej zrobić płytę?
Porównanie kosztów wykonania
Podobnie jak z bezpieczeństwem konstrukcji domu, jest też z kosztami wykonania obu rodzajów fundamentów. Powszechnie uważa się, że posadowienie domu na ławach i ścianach fundamentowych jest tańsze niż na płycie.
Tymczasem jest to prawda, ale tylko wtedy, gdy porównujemy koszt wykonania betonowych ław oraz ścian fundamentowych, wymurowanych z bloczków lub wylanych z betonu w deskowaniu, z wydatkiem na płytę fundamentową pod całym budynkiem.
Nie będzie już tak, jeśli przyjmiemy, że etap fundamentowania budynku kończy się na poziomie „zero”, czyli betonową płytą, której wierzch znajduje się kilkadziesiąt centymetrów ponad poziomem terenu i na której muruje się ściany działowe i układa warstwy podłogi parteru.
Uwzględniając bowiem wszystkie prace ziemne (bez usunięcia ziemi roślinnej, którego koszt w obu wersjach jest zwykle zbliżony), roboty betonowe (ewentualnie też murowe) oraz wykonanie izolacji przeciwwilgociowych i termicznych, to całkowite koszty przy obu wariantach fundamentowania zapewne okażą się bardzo podobne.
Z jednej strony mamy do wykonania ławy i ściany fundamentowe, podsypkę z zagęszczonego piasku, betonową płytę podłogi na gruncie oraz ich termiczną i przeciwwilgociową izolację, a z drugiej – żelbetową płytę, ułożoną na warstwie ocieplenia z twardych płyt styropianowych lub polistyrenu ekstrudowanego (Fot. 5 i 6) oraz – ewentualnie – warstwę drenażową z zagęszczonej pospółki.
Oczywiście w praktyce mogą wystąpić pewne różnice (na korzyść jednego lub drugiego wariantu), wynikające z wielkości i skomplikowania rzutu domu oraz warunków gruntowych, występujących na konkretnej działce.
Straty ciepła
Zakładając, że zarówno pod względem bezpieczeństwa, jak i kosztów wykonania, oba rodzaje fundamentów są do siebie podobne, przyjrzyjmy się, który z nich jest efektywniejszy pod względem energetycznym, czyli mówiąc inaczej, przez który z nich będzie uciekało do gruntu mniej ciepła, zużywanego do ogrzewania domu.
Zanim jednak dokonamy takiego porównania, zobaczmy, jakie są straty ciepła przez poszczególne zewnętrzne przegrody budynku i jak na tle innych wypadają pod tym względem fundamenty domu jednorodzinnego.
Lekceważone „zimne” fundamenty
Fundamenty niepodpiwniczonego domu przez długi czas w ogóle nie budziły zainteresowania osób, zajmujących się problematyką oszczędzania energii w budownictwie. Wychodzili oni z założenia, że skoro pod podłogą parteru jest tak duża masa gruntu, to – po jego nagrzaniu – ciepło z domu nie ma dokąd uciekać.
Dlatego jeszcze do niedawna wymagania w zakresie izolacyjności termicznej podłogi na gruncie były tak małe, że do wykonania tradycyjnych fundamentów praktycznie wcale nie trzeba było używać materiałów do izolacji termicznej. Eksperci od energooszczędności zalecali jedynie zaizolowanie metrowego pasa wzdłuż ścian zewnętrznych domu cienką warstwą styropianu, ponieważ nie „podobał” im się bezpośredni kontakt jego ścian fundamentowych z okresowo zamarzniętym gruntem.
Wprawdzie obecnie podejście do izolacyjności termicznej podłogi na gruncie znacznie się zmieniło, ale wciąż wymagania w tym zakresie są w stosunku do fundamentów dużo mniejsze niż do ścian, dachów, okien czy drzwi wejściowych.
Znajduje to potwierdzenie w procentowych ocenach strat ciepła przez poszczególne przegrody zewnętrzne budynku i przez jego wentylację, które można znaleźć w materiałach informacyjnych producentów różnych materiałów budowlanych (Rys. 1).
W sprawie strat przez ściany zewnętrzne (Fot. 7) są oni raczej zgodni, że jest to 20-30%. W odniesieniu do dachu rozrzut ocen jest już większy (10-30%), podobnie jak i okien (10-25%). Największe różnice są w ocenie strat ciepła przez wentylację – jedni oceniają, że ich udział to 30%, ale są i tacy, według których jest to nawet 55%!
Ponieważ wiele zależy od tego, jaki współczynnik przenikania ciepła U mają poszczególne przegrody budynku, więc pewnie zawsze można znaleźć dom, w którym przynajmniej niektóre z tych liczb będą prawdziwe.
Zadziwia jednak, jak duża zgodność panuje w ocenie strat przez fundamenty. Tu prawie wszyscy ich udział w całkowitych stratach oceniają na 5-10%, a pojedynczy – nawet na 3-6%! Przy czym zadziwiający jest zarówno niewielki rozrzut wyników, jak i mała wartość tych strat. To tłumaczyłoby zbyt optymistyczne podejście do fundamentów jako miejsca strat ciepła w budynku.
Na szczęście nie brakuje obecnie projektantów, wykonawców i inwestorów, którzy pomimo tego osłaniają ściany fundamentowe od zewnątrz coraz grubszymi płytami twardego styropianu lub polistyrenu ekstrudowanego.
Straty ciepła przez fundament
Sprawdźmy zatem, czy rzeczywiście fundamenty są w dużo lepszej sytuacji, jeśli chodzi o straty ciepła, niż ściany, dach czy okna.
Przyjmijmy, że w okresie grzewczym (ponad siedem miesięcy) wewnątrz domu panuje stała temperatura 20ºC. Według różnych ocen temperatura w gruncie pod ocieploną podłogą jest stała i wynosi 4-8ºC (w niektórych obliczeniach energetycznych przyjmuje się, że nawet 2ºC). A zatem przez cały okres grzewczy mamy między gruntem pod podłogą parteru a wnętrzem domu stałą różnicę temperatury – od 12 do 18ºC (w zależności od przyjętych założeń).
Zakłada się, że w tym samym czasie warunki termiczne są dla ścian, dachu i okien bardziej niekorzystne i dlatego powinny być one lepiej ocieplone niż podłoga parteru. Czy jednak rzeczywiście tak jest? To prawda, że zimą temperatura spada czasem poniżej -20ºC, a nawet -25ºC (choć ostatnimi laty coraz rzadziej).
Z tym, że dla obliczenia całkowitych strat ciepła przez ściany, dach czy okna istotna jest średnia temperatura powietrza w całym obliczeniowym okresie grzewczym (od września do maja).
Zależy ona oczywiście od miejsca, gdzie stoi dom, ale bez popełnienia błędu można przyjąć, że jest ona wyższa od temperatury gruntu pod jego fundamentami. Nawet jednak, gdyby była taka sama, to i tak ściany i dach są w korzystniejszej sytuacji niż podłoga parteru. Ich powierzchnię bowiem ogrzewa okresowo słońce, zmniejszając w ten sposób ilość traconego przez nie ciepła. W odniesieniu do podłogi na gruncie takie zjawisko nie zachodzi. Wydaje się więc, że choćby z tego względu powinno się zweryfikować podejście projektantów do podłogi na gruncie jako miejsca strat energii, zużywanej do ogrzewania domu.
Ławy jako „radiator”
Jeśli zgodzimy się, że podłoga na gruncie i fundament są jednak miejscem nie mniejszych strat ciepła niż ściany i dach, to przyjrzyjmy się jeszcze raz tradycyjnym fundamentom z betonowymi ławami oraz żelbetowej płycie fundamentowej.
Z płytą fundamentową sprawa jest prosta. Wykonuje się ją na warstwie płyt z polistyrenu ekstrudowanego lub twardego styropianu. Jest więc ona w całości odizolowana od gruntu, a stopień jej ocieplenia zależy jedynie od rodzaju, parametrów termicznych i grubości zastosowanego pod nią materiału.
Inaczej jest z tradycyjnymi ławami fundamentowymi, gdyż bez względu na to, jak dużą grubość izolacji zastosujemy w podłodze parteru, one same wraz ze stojącymi na nich ścianami fundamentowymi stają się dużymi mostkami cieplnymi (Rys. 2). Ciepło bowiem przepływa przez warstwę nośną ściany zewnętrznej, a następnie – praktycznie niezatrzymywane – przez ściany i ławy fundamentowe do gruntu (Fot. 8).
Najgorzej, że praktycznie nie da się nic z tym zrobić, jako że – przynajmniej na razie – nie wykonuje się ław fundamentowych na warstwie styropianu czy polistyrenu ekstrudowanego. (Zdarza się wprawdzie, że ktoś próbuje tak robić, ale wiąże się to ze sporymi wydatkami na odpowiednio twardą warstwę materiału ocieplającego lub na ławy o podstawie szerszej niż potrzeba ze względów wytrzymałościowych.)
Straty ciepła przez tradycyjny fundament są więc na tyle duże, że w bardzo dobrze ocieplonym domu niektórzy oceniają je nawet na ponad 10%(!). Jest to zatem więcej niż do gruntu ucieka ciepła przez podłogę zaprojektowaną zgodnie z obowiązującymi warunkami technicznymi, jakim powinny odpowiadać budynki.
Tak więc ławy fundamentowe są tak naprawdę niezauważanym przez projektantów „radiatorem”, czyli rozpraszaczem ciepła. Zastosowanie tego pojęcia w odniesieniu do fundamentów nie jest pewnie najszczęśliwsze, ponieważ radiatory, znane przede wszystkim jako niezbędny element chłodzący w komputerach czy naszych poczciwych lodówkach są tam zastosowane celowo, podczas gdy ławy rozpraszają ciepło wbrew intencji domowników.
„Ciepła” płyta fundamentowa
Jak z tego widać, żelbetowa płyta fundamentowa – w przeciwieństwie do tradycyjnych fundamentów – jest ciągłą pod względem termicznym (pozbawioną mostków cieplnych) zewnętrzną przegrodą budynku.
Jeśli zatem przyjąć, że pod względem bezpieczeństwa i kosztów, tradycyjne ławy i płyta fundamentowa są równorzędnymi rozwiązaniami (Fot. 9 i 10), to drugie przewyższa pierwsze, jeśli chodzi o izolacyjność termiczną.
Jest to istotna zaleta płyty, gdyż przekłada się na długotrwałe i wciąż rosnące – z powodu wzrostu kosztów energii – oszczędności w wydatkach na ogrzewanie. Choćby więc z tego powodu warto przemyśleć planowany sposób posadowienia własnego domu.
Zwłaszcza że płyta jest w znacznie mniejszym stopniu narażona na zawilgocenie i destrukcyjne działanie znajdujących się w gruncie kwasów organicznych niż bardziej od niej zagłębione ławy fundamentowe, których nikt nie izoluje przeciwwilgociowo od spodu.
Do tego dodatkową zaletą płyty jest to, że z powodu jej dużej powierzchni, a przez to małych nacisków na podłoże, można na niej stawiać dom nawet na działkach z gruntami o małej nośności, a więc często tańszych.
