|
18.12.2005 | Ivan Misar
Užitné střechy s obráceným pořadím vrstev
Kategorie tzv. provozních, či užívaných střešních plášťů je z hlediska užitných a konstrukčních variant a možností poměrně rozsáhlá. Prakticky vždy obsahují nějakou formu tzv. těžké povrchové úpravy celkové skladby střešního plochého pláště. Právě tato vlastní povrchová vrstva má zpravidla vliv na rozhodování o konstrukčním řešení a způsobuje odlišnost daného střešního pláště i z pohledu stavebně fyzikálního, především tepelně technického. 1. Základní dělení podle provozuProvozní užívané střešní pláště můžeme z hlediska provozu rozdělit na následující podskupiny:
2. Materiálová základna a terminologie2.1. Zatěžovací vrstva
2.2. Vodotěsná izolace
Jako vodotěsná izolace se používají prakticky všechny stávající materiálové možnosti povlakových krytin od oxidovaných asfaltových pásů přes modifikované, SBS, APP, přes syntetické fólie například měkčeného PVC (PVC-P), etylén-vinyl-acetátu (EVA), polyetylen-chloridu (PEC,CPE), polyolefinů (PO), polyolefin-kopolymer-bitumenu (POCB), etylen-kopolymer-bitumenu (ECB), polyizobutylenu (PIB), etylen-propylen-dien-mononeru (EPDM), chloroprenového kaučuku (CR), izopren-izobutylového kaučuku (IIR), acryl-nitrid-butadienového kaučuku (NBR), styren-butadienového kaučuku (SBR), etylen-propylen-monomeru (EPM), chlorsulfidového polyetylenu (CSPE). až po fólie z termoplastického polyolefinu TPO.
2.3. Separační textilie
2.4. Tepelná izolace
3. Poruchy provozních užívaných plochých střech s obráceným pořadím vrstev
Jednou z typických poruch obrácených skladeb střešních plášťů je nadzvednutí desek extrudovaného polystyrénu vztlakem větru při nedostatečné dimenzi zatěžovací vrstvy. Stejný problém může nastat vztlakem vody při ucpaných vpustech a opět nedostatečné dimenzi zatěžovací vrstvy. Z hlediska vztlaku vodního sloupce doporučuje se osazovat předmětné střešní pláště tzv. bezpečnostními přepady. Z tohoto důvodu je mírně problematické použití podtlakových odvodňovacích systémů typu Pluvia apod.
3.2. Propálení desek XPS nedopalkem
V případě dlažby na podložkách je zřejmě nejčastěji reklamovanou závadou nerovnost a nestability povrchu dlažby. Tento jev vzniká nedostatečně pečlivým provedením pokládky dlažby, zvláště v případě tzv. nerektifikačních podložek, tvořených buď plnými pryžovými prvky, nebo, a to častěji, plastovými mezikružími.
V případě dlažby do kamenné drti se může stát, že v násypu drti, pod dlažbou, dochází k nezpozorovanému rozvoji kořenového vegetačního sytému. Pokud není i v těchto případech použita vodotěsná izolace odolná prorůstání kořínků může tento jev způsobit ztrátu hydroizolační funkce použité vodotěsné povlakové krytiny. Stejný problém může nastat i v případě nepravidelné nebo nedostatečné údržby střešních plášťů se zatěžovací vrstvou tvořenou násypem praného říčního kameniva, s jediným rozdílem, že zde by byl rozvoj vegetace zřejmě při pravidelných prohlídkách vizuálně patrný.
3.5. Nasycení desek extrudovaného polystyrénu vodou
Podstatným problémem, nebo respektive stavebně fyzikální poruchou, může být kondenzace vodní páry na vnitřním povrchu střešních plášťů s obráceným pořadím vrstev, vlivem ochlazování nosné konstrukce srážkovou vodou podtékající pod tepelnou izolací z desek XPS. K tomuto jevu dochází především v případech staveb s vlhkým vnitřním prostředím a zdá se, že častěji v případech nosných konstrukcí s nižší tepelnou stabilitou, tzn. tzv. lehkých nosných konstrukcí. Z toho vyplývá, že nelze doporučit tuto variantu čisté obrácené skladby v těchto případech a doporučuje se zpravidla použít tzv. variantu „DUODACH“ s teplenou izolací i pod hlavní hydroizolací.
4. Analýza okrajových podmínek užívaných střešních plášťů s obráceným pořadím vrstevNa střešní plášť obecně působí velmi mnoho vnějších a vnitřních vlivů včetně působení:
Z pohledu stavebně fyzikálního chování střešního pláště jsou podstatnými okrajovými podmínkami samozřejmě teplota a relativní vlhkost vnitřního a vnějšího vzduchu a četnost a délka trvání atmosférických srážek. Měsíční průměrné výpočtové parametry vnitřního a vnějšího prostředí pro bytový dům, 4. třídu vlhkosti (bytové domy, kuchyně, sportovní haly) v Praze s uvažováním vlhkosti násypu nebo jiné zatěžovací vrstvy:
Průměrné měsíční úhrny srážek a průměrná doba trvání deště pro Prahu 2, podle zprávy Českého hydrometeorologického ústavu [34]: po zpracování těchto údajů lze tedy sestavit průměrné intenzity v době trvání srážek. Z uvedené analýzy vyplývá, že nejvyšší zatížení srážkami s potencionálním nejvyšším podtékáním mezi deskami tepelné izolace a hydroizolací lze očekávat mimo hlavní topnou sezónu, resp. na jejích okrajích. Zřejmě tedy rozhodujícím zatížením z tohoto pohledu bude zatížení tajícím sněhem v období ledna, února kdy při náhlém oteplení vnějšího vzduchu celkem a povrchu střešního pláště slunečním zářením může docházet k odtávání sněhové vrstvy. Teplota vody vstupujícího tedy do předmětné mezivrstvy se bude blížit 0ºC. Nicméně množství a rychlost vody protékající touto mezivrstvou, nebo její poměr vzhledem k intenzitě srážek zatím není nikde specifikováno a bude zřejmě záviset na systému odvodnění střešního pláště, spádu a vřazených odporech a tření při průtoku mezivrstvou. 5. Vliv vlhkosti tepelné izolace na součinitel prostupu tepla konstrukcePro zhodnocení vlivu vlhkosti extrudovaného polystyrénu lze podle dostupné literatury [1] a na základě výzkumu BDA (Buro DakAdvise, Netherlands) použít vzorec: kde v...je objemová vlhkost materiálu [%]. 6. Analýza vlivu srážkové vody podtékající pod tepelnou izolací, v limitním teplotním stavu, na ochlazení vnitřního povrchu konstrukce a riziko vzniku kondenzace na tomto vnitřním povrchu při standardních podmínkách vnitřního prostředí – posouzení z hlediska neustáleného jednorozměrného teplotního stavuPředmětem této práce bylo i porovnat ochlazení jednotlivých variant konstrukcí a jejich vnitřních povrchů vlivem tohoto podtékání. Rozdílné chování bylo očekáváno u tzv. tepelně akumulačních nosných konstrukcí, jejichž hlavním reprezentantem byla vybrána železobetonová monolitická konstrukce tloušťky 20 cm s 5cm spádovou vrstvou z betonové mazaniny, dřevěného bednění, konstrukce z trapézových ocelových plechů, ve dvou variantách – klasické obrácené konstrukci, více méně teoretické, v praxi nerealizovatelné, a v tzv. DUO variantě s tepelnou izolací i pod hlavní povlakovou izolací. Určitým pokusem, do které skupiny bude nosná konstrukce zatříděna, byla varianta s nosnou konstrukcí tvořenou žebírkovými železobetonovými panely, resp. tenkou železobetonovou konstrukcí, s 3 cm vyrovnávacím cementovým potěrem. Pro tyto konstrukce byly nejdříve spočítány teplotní poměry v tzv. ustáleném teplotním stavu v limitních okrajových podmínkách z pohledu podtékání srážkové vody, tj. při teplotě exteriéru 0 ºC. Byla tak určena ustálená teplota ve vrstvě mezi tepelnou a vodotěsnou izolací. Poté byla do výpočtu nestacionárního vedení tepla vložena tato základní ustálená teplota a simulován pokles teploty v předmětné mezivrstvě na 0 ºC při podtékající vodě z tajícího sněhu a jeho vliv na vnitřní povrchové teploty. Průběhy teplot v daných konstrukcích v závislosti na čase jsou uvedeny na následujících grafech: železobetonová nosná podkladní konstrukce tl. 20 cm s betonovou mazaninou tl.5 cm, tloušťka tepelné izolace z XPS 12 cm:
železobetonová nosná podkladní skořepina tl. 3 cm s vyrovnávacím cementovým potěrem, tloušťka tepelné izolace z XPS 12 cm:
6.1. Tabulka Přehled výsledků hodnocení nestacionárního vedení tepla jednotlivých vybraných typů konstrukce při podtékání vrchní tepelné izolace srážkovou vodou o teplotě 0º C
Z uvedeného přehledu výsledků je patrné, že nejméně nebezpečné z hlediska krátkodobějšího tání sněhu nebo deště jsou skladby s žb monolitickou nosnou konstrukcí, DUO skladba, a omezeně žb skořepina, která je však poměrně nebezpečná z dlouhodobého, více jak 5 hodinového tání nebo deště. Z krátkodobého pohledu je pro standardní bytové objekty nebezpečná teoretická skladba s hydroizolací na plechovém podkladě, nosné konstrukci. Nejstabilnější je zjevně varianta DUO skladby střešního pláště, kterou lze spolu s těžkou nosnou konstrukcí z železobetonové, cca 20 cm, desky doporučit i pro skladby s vlhkým vnitřním prostředím. 7. Zhodnocení vlivu podtékající srážkové vody na vlastní tepelné ztráty v Evropě a její legislativěZe shrnutí švédských, norských a německých metodik pravděpodobně vychází i návrh zhodnocení vlivu podtékající srážkové vody pod vrstvou tepelné izolace z extrudovaného polystyrénu u obrácených střešních konstrukcí podle EN 6946: „ Stavební prvky a stavební konstrukce – Tepelný odpor a součinitel prostupu tepla- Výpočtová metoda“. Poslední – zatím jen navrhovanou přirážkou – je přirážka na vliv srážek u obrácených střech, která se stanovuje ze vztahu ΔU = 0,04 . p . (R1/R)2 [W/(m2.K)] kde p je průměrná míra srážek v mm/den během otopného období, Zhoršení součinitele prostupu tepla vlivem srážek může být velmi nepříjemné zvláště v lokalitách, pro které je v zimním období charakteristický spíše výskyt dešťů než sněhu. Střechy se v těchto místech doporučuje provádět raději v tzv. duo variantě - a to zvláště tehdy, pokud má nosná konstrukce malou tepelnou setrvačnost a tepelný odpor. 8. Otázky dalšího výzkumuPři studiu tohoto problému mi přišla, v současně dostupných zdrojích, poměrně pozoruhodná určitá míra zanedbání vlivu konstrukčního řešení skladeb plochých střešních plášťů s obráceným pořadím vrstev včetně umístění drenážních vrstev, tzv. zatěžovacích vrstev a především způsobu odvodnění. Přijde mi poměrně logické, že při umístění jakékoliv drenážní vrstvy mezi hydroizolaci a tepelnou izolaci bude mít možnost podtékat tepelnou izolaci z XPS daleko více srážkové vody než v případě bez drenážních vrstev s tzv. vřazenými odpory zmenšení průtočného průřezu navýšenými přesahy povlakových izolací. Stejně tak je zřejmé, že lze očekávat i určité rozdíly v množství podtékající vody mezi tzv. pultovými a sedlovými střechami, odvodněnými liniovými žlaby (vnitřní, zaatikové, podstřešní), kdy je průtočný průřez, kromě zúžení v přesazích, konstantní, a střechami odvodněnými vnitřními vpustmi, kdy se průtočný průřez zužuje v poměru obvod odvodňované plochy/ obvod vpusti. V případě vnitřních vpustí lze očekávat podle rovnice kontinuity buď vysoké rychlosti průtoku vody u vpusti, což je však nepravděpodobné, vzhledem k tření a vřazeným odporům průtočného profilu, nebo, spíše, poměrně nízké rychlosti proudění podtékající vody směrem k obvodu odvodňované plochy. Stejně tak logickou souvislost množství podtékající srážkové vody pod tepelnou izolací lze hledat i ve vnější povrchové úpravě celého souvrství. Lze předpokládat, že např. tzv. zatěžovací vrstva z násypu praným říčním kamenivem, kačírkem, zadržuje mnohem více srážkové vody než např. dlažba na podložkách, která sice ve spárách propustí vodu na vrchní líc tepelné izolace, ale dál víceméně nebrání volnému průtoku na povrchu tepelné izolace. Odlišné chování lze očekávat v případě dlažby kladené do kamenné drti se spárami vysypanými jemným křemičitým pískem. V tomto případě očekávám výrazně nižší podíl srážkové vody pronikající pod povrch celé konstrukce. Další fázi výzkumných prací je zřejmě vhodné zaměřit na stanovení poměru pronikající srážkové vody až na vlastní vrstvu vodotěsné izolace přes všechna vrchní souvrství dané skladby konstrukce v závislosti od spádu modelového střešního pláště a povrchu celé skladby, tj. násyp praným říčním kamenivem, dlažba na podložkách, dlažba v násypu drceným kamenivem nebo křemičitým písem. V tomto případě především experimentálně. Následně lze určit i množství vody proudící na povlakové hydroizolaci, což povede ke stanovení rychlosti proudění v závislosti od spádu a zatěžovací vrstvy a způsobu odvodnění střešního pláště. Tímto způsobem bude možno stanovit přesnější hypotézu o množství tepelné energie odebírané podtékající srážkovou vodou dané konstrukci Literatura[1] Christian Curtoise a kol.: Practical Guide to Flat Roofing; Pitsburg Corning Europe N.V., 1999 |
||||||||||
| ISSN 1213-6395 | Tiráž | RSS | © 2000-2008 MOSTY.CZ, vyrobil: nexum Trilog |



Separační textilie jsou v tomto případě používány z anorganických nenasákavých a vlhkostí nedestruujících materiálů, tj. z polyesterových nebo polypropylénových vláken. Ve speciálnícj případech je vhodné použít separační textilie nehořlavé ze sklených vláken nebo odolné proti prorůstání kořínků vegetace. Této úpravy se dosahuje inhibitory růstu.
Hlavním problémem skladeb s obráceným pořadím vrstev je za prvé volba tepelné izolace, která by byla schopna trvale odolávat vnějším klimatickým podmínkám. Dosud trh nabízí pouze jednu materiálovou variantu a tou je extrudovaný polystyrén. Tento extrudovaný polystyrén vzniká vypěněním při vysokém tlaku, čímž vzniká uzavřená buněčná struktura a tím i velmi nízká nasákavost tohoto materiálu. Prvním světovým výrobcem byl koncern Dow Chemicals, který jej vyrábí pod obchodními značkami ROOFMATE SL, LG, FLOORMATE a PERIMATE dosud. Dalšími známými výrobci jsou např. BASF, Fina, Austrotherm a Linpac. V případě skladeb s klasickým pořadím vrstev je nutno volit tepelné izolace s dostatečnou pevností, např. pěnové sklo.
3.1. Nadzvednutí desek tepelné izolace z extrudovaného polystyrénu v konstrukcí s obráceným pořadím vrstev
Již předtím zmiňovanou poruchou je propálení extrudovaného polystyrénu horkým nedopalkem až k úrovni hydroizolace, nebo dokonce propálení i této vlastní izolace. Tato porucha se vyskytuje především na veřejně přístupných střešních terasách krytých dlažbou na podložkách v případě nedostatečného utažení dlažby.
3.3. Nerovnost a nestabilita dlažby na podložkách
3.4. Rozvoj kořenového vegetačního systému v souvrství
Poslední dobou je poměrně často popisován jev nasycení, jinak téměř nenasákavých, desek extrudovaného polystyrénu. Zjištěno bylo, že k tomuto jevu může nastat tehdy, když na vrchním líci desek z extrudovaného polystyrénu je položena jakákoliv vrstva s celkovým vysokým difúzním odporem. Faktor difúzního odporu extrudovaného polystyrénu je udávaán v rozmezí 80 – 300, tedy je tento materiál poměrně pro vodní páru propustný. Nasákavost extrudovaného polystyrénu je udávána 0-0,5% hmotnosti. Jedná se tedy o materiál poměrně nepropustný pro molekuly vody. Princip daného problému je nutno hledat v kondenzaci vodní páry pod výše uvedenou nepropustnou vrstvou, kde potom v kapalném stavu zůstává uzavřena v objemu vlastní tepelné izolace. Vodní pára difunduje ne převážně z interiéru, ale především z mezivrstvy pod tepelnou a nad vodotěsnou izolací, kde lze očekávat prakticky 100% relativní vlhkost a tedy i poměrně vysoký tlak, v tomto případě saturované,vodní páry. Na vnější straně extrudovaného polystyrénu (XPS) je tlak vodní páry nižší, čímž vniká diferenciál tlaků a tedy hnací mechanismus oné difúze vodní páry. Podobné nasycení spodních desek XPS bylo rekognoskováno i v případě dvouvrstevných tepelných izolací v obrácených skladbách. Hnací mechanismus je zřejmě podobný. Funkci vrstvy s vysokým difúzním odporem v tomto případě plní uzavřený vodní film mezi spodní a vrchní deskou. V současnosti význačnější výrobci extrudovaného polystyrénu nedoporučují tento pokládat ve skladbách s obráceným pořadím vrstev ve dvou vrstvách, tak jak bylo poměrně dlouhou dobu v našich podmínkách, vhledem k přenosu této zvyklosti za účelem minimalizace tepelných mostů spárami z jednoplášťových skladeb s klasickým pořadím vrstev nebo dvouplášťových konstrukcí, zvykem.
3.6. Kondenzace vodní páry na vnitřním povrchu konstrukce








