Partner sekcie:
  • Stavmat
  • Vailant

Možnosti dodatočného zatepľovania dvojplášťových striech

Možnosti dodatočného zatepľovania dvojplášťových striech

V 70. rokoch 20. storočia pri masívnej výstavbe panelových domov vzniklo veľké množstvo plochých vetraných dvojplášťových striech rôznych typov. Tento typ striech sa presadil v takom veľkom množstve preto, lebo bol s ohľadom na vtedajšiu kvalitu stavebných materiálov (predovšetkým tepelných izolácií) v porovnaní s jednoplášťovými strechami menej rizikový. Vzhľadom na vysoký vek hydroizolačných vrstiev sa tieto strechy v súčasnej dobe musia vo veľkom rekonštruovať, a to nielen z hľadiska obnovy ich hydroizolačnej funkcie, ale aj ich dodatočného zateplenia.

Teoretickou možnosťou dodatočného zateplenia dvojplášťovej strechy je pokládka tepelnej izolácie na spodný plášť tak, aby sa splnil požadovaný súčiniteľ prestupu tepla, a súčasne sa ponechali v streche vetracie otvory, ktoré takto môžu naďalej odvádzať prebytočnú vlhkosť zo skladby strešnej konštrukcie. Tento variant je ale z technického hľadiska náročne realizovateľný, pretože zväčša treba rozobrať vrchný plášť. Navyše, dodatočná tepelná izolácia môže vetracie otvory prekrývať a brániť vetraniu vzduchovej vrstvy. Vo väčšine prípadov preto ostáva variant zateplenia vrchného plášťa. V prípade, že by sme položili tepelnú izoláciu na vrchný plášť a ponechali súčasne vetracie otvory priechodné, nedosiahneme dostatočný účinok. Treba si uvedomiť, že vplyv vrchnej tepelnej izolácie závisí práve od veľkosti vetracích otvorov.

Pre overenie vplyvu vetrania na vplyv tepelnej izolácie sme použili výpočet priemerného súčiniteľa prestupu tepla vetranej dvojplášťovej strechy v závislosti od veľkosti vetracích otvorov a dimenzie dodatočnej tepelnej izolácie na vrchnom plášti. Počítali sme s priemernou rýchlosťou vetra 3 m/s. Ako modelová je zvolená strecha s nasledujúcou skladbou:

Pôvodná skladba:

  • železobetónový panel,
  • tepelná izolácia z minerálnych vlákien (λ = 0,04 W/m2K) hrúbky 80 mm,
  • vetraná vzduchová vrstva priemernej hrúbky 450 mm,
  • železobetónový panel,
  • pôvodné hydroizolačné vrstvy.

Vrstvy doplnené pri rekonštrukcii:

  • tepelná izolácia (λ = 0,04 W/m2K) premennej hrúbky,
  • nové hydroizolačné vrstvy.

Výstupy výpočtov sú uvedené v grafe 1. Na zvislej osi grafu je uvedená hodnota priemerného súčiniteľa prestupu tepla strechy a na vodorovnej osi je znázornená dodatočná dimenzia tepelnej izolácie na vrchnom plášti. Jednotlivé krivky prináležia rôznym prierezovým rozmerom vetracích otvorov pripadajúcich na priečny úsek široký 1 m. Dĺžka úseku je 10 m. Z grafu je zrejmé, že zachovanie vetracích otvorov obvyklej veľkosti znehodnotí vplyv pridanej tepelnej izolácie. Vo všeobecnosti, s rastúcou plochou vetracích otvorov klesá vplyv vrchnej tepelnej izolácie na výsledný súčiniteľ prestupu tepla. Preto má zmysel úvaha o uzatvorení vzduchovej vrstvy dvojplášťovej strechy.


Graf 1 Závislosť hodnoty priemerného súčiniteľa prestupu tepla strechy od hrúbky dodatočnej tepelnej izolácie vrchného plášťa

Uzatvorenie vetrania vzduchovej vrstvy má ale svoje skryté úskalia. V prípade, že chceme mať tepelno-technicky fungujúcu dvojplášťovú strechu práve pri uzatvorenej vzduchovej vrstve, treba na vrchný plášť navrhnúť také množstvo tepelnej izolácie, aby pri nízkych teplotách v exteriéri nedochádzalo k extrémnej kondenzácii vodných pár na spodnej strane vrchného plášťa. Čím je dimenzia tepelnej izolácie na spodnom plášti väčšia, tým väčšia musí byť aj dimenzia vrchnej tepelnej izolácie.

Graf 2 Potrebná hrúbka novej vrchnej tepelnej izolácie v závislosti od hrúbky spodnej pôvodnej tepelnej izolácie

Z grafu 2 je zrejmá potrebná hrúbka novej tepelnej izolácie v závislosti od hrúbky pôvodnej izolácie. Hodnoty hrúbky novej tepelnej izolácie sú zvolené tak, aby sa splnili požiadavky na súčiniteľ prestupu tepla, na množstvo skondenzovanej vodnej pary a na aktívnu vlhkostnú bilanciu strechy. Graf je vypracovaný pre objekty s tesným spodným plášťom – s plášťom tvoreným napríklad železobetónovými panelmi so zaliatymi škárami bez akýchkoľvek ďalších prestupov napojujúcich vzduchovú vrstvu na interiér. Skladba modelovej strechy, s ktorou graf počíta, je nasledujúca:

Pôvodná skladba:

  • železobetónový panel,
  • tepelne izolačná vrstva,
  • vzduchová vrstva,
  • železobetónový alebo keramický panel,
  • hydroizolácia z oxidovaných asfaltových pásov.

Dodatočná skladba:

  • dosky z penového polystyrénu,
  • hydroizolačná fólia.

Z grafu 2 je zrejmé, že doplnenie dimenzie vrchnej tepelnej izolácie je pre akúkoľvek vlhkostnú triedu reálne a treba len zvážiť, či je ekonomicky výhodné danú hrúbku tepelnej izolácie navrhnúť.

Zásady premeny dvojplášťovej strechy s vetranou vzduchovou vrstvou na strechu s nevetranou vzduchovou vrstvou môžeme stručne zhrnúť v nasledujúcich bodoch:

  • vzduchotesný spodný plášť,
  • uzatvorenie vetracích otvorov,
  • nutnosť tepelno-technického výpočtu,
  • návrh tepelnej izolácie vrchného plášťa musí potlačiť účinok tepelnej izolácie spodného plášťa,
  • s pôvodnou zábranou pary neodporúčame počítať (nie je možné skontrolovať jej stav, obyčajne to je asfaltový pás typu A alebo R),
  • pokiaľ je v streche zabudovaná vlhkosť, je vhodné zrušiť vetranie až po vyschnutí vrstiev,
  • pre strechu s vrchným dreveným debnením je lepšie premenu na nevetranú dvojplášťovú strechu nenavrhovať,
  • ak hrozí vo vzduchovej vrstve povrchová kondenzácia na vnútornom povrchu atiky, treba tepelne doizolovať obvodovú konštrukciu atiky (zvyčajne zvonku).

Zásady premeny dvojplášťovej strechy s vetranou vzduchovou vrstvou na strechu s nevetranou vzduchovou vrstvou boli definované na kongrese Kutnar 2003. Doc. Ing. Zdeněk Kutnar, CSc. vtedy vyzval účastníkov kongresu k praktickému overeniu výsledkov teoretických výpočtov. Ateliér stavebných izolácií výzvu prijal a vykonal meranie parametrov vzduchu v streche s uzatvorenou vzduchovou vrstvou.

Praktické merania

Pre účely merania sme si zvolili panelový objekt typu G57. Pre tento objekt navrhol projektant dodatočné zateplenie strechy pri súčasnom zateplení obvodového plášťa. Fasádny systém zatepľovania tak uzatvoril pôvodné vetracie otvory vzduchovej vrstvy. Skladba strechy skúmaného objektu od interiéru je nasledujúca:

Pôvodná skladba:

  • železobetónová doska hrúbky 95 mm,
  • heraklitová doska hrúbky 50 mm,
  • škvarový násyp hrúbky 80 mm,
  • vzduchová medzera priemernej hrúbky 450 mm,
  • železobetónová doska hrúbky 95 mm,
  • cementová malta hrúbky 10 mm,
  • vrstvy oxidovaných asfaltových pásov.

Dodatočne realizovaná skladba:

  • EPS hrúbky 140 mm
  • 2 x SBS modifikovaný asfaltový pás

Podľa grafu 2 (na spodnom plášti uvažujeme s ekvivalentnou hrúbkou tepelnej izolácie 40 mm) vychádza pri vlhkostnej triede IV pre vtedajšie požiadavky minimálna hrúbka tepelnej izolácie 80 mm, čo by bola dostatočná dimenzia pre splnenie vtedajších požiadaviek na požadovaný súčiniteľ prestupu tepla U = 0,3 W/m2K. Projektant navrhol zateplenie s ohľadom na odporúčanú hodnotu U, ktorá bola podľa vtedajšej platnej ČSN 73 0540-2 pre ťažké strechy 0,2 W/m2K. Vychádza nám takto hrúbka vrchnej tepelnej izolácie 140 mm.

Na merania sme použili teplomer a vlhkomer so súčasným zobrazením teploty a relatívnej vlhkosti a so zobrazením teploty rosného bodu. Senzory teploty a vlhkosti sú pevne spojené s prístrojom. V prístroji je konektor pre pripojenie ďalšej teplotnej sondy s čidlom.

V streche boli nainštalované dva prístroje. Z jedného prístroja viedla externá sonda na meranie povrchovej teploty hydroizolácie, ktorou sme zisťovali závislosť teploty vzduchu v uzatvorenej vzduchovej vrstve na povrchovej teplote v exteriéri. Z druhého prístroja viedlo čidlo na meranie povrchovej teploty na spodnej strane vrchného plášťa, aby sme zistili, či nedochádza na tomto povrchu ku kondenzácii.

Prístup do vzduchovej vrstvy umožňujú revízne otvory. Jeden otvor sa vždy nachádza v každej vchodovej sekcii. Aby boli merania čo najpresnejšie a vytvorila sa nevetraná vzduchová vrstva, všetky tieto otvory sme uzatvorili asfaltovým pásom (obr. 3). Merania prebiehali v období od septembra do marca.

Poznatky merania

V streche sa neprejavili žiadne tepelno-technické problémy. Hlavné poznatky z merania uvádzame v nasledujúcich bodoch:

  • nameraná relatívna vlhkosť vzduchu vo vzduchovej vrstve nepresahuje 50 %,
  • na spodnej strane vrchného plášťa nedochádzalo v celom období merania k povrchovej kondenzácii a jeho povrchová teplota je minimálne o 5°C vyššia, ako je teplota rosného bodu.
Ďalej sme porovnávali merané hodnoty teploty vo vzduchovej vrstve s vypočítanými hodnotami. Ako podklad pre priemerné výpočtové mesačné hodnoty teplôt vzduchu nám poslúžili dáta z Českého hydrometeorologického ústavu pre predmetné obdobie. V grafe 3 je uvedené porovnanie nameraných a vypočítaných hodnôt teplôt vzduchu vo vzduchovej vrstve.



Graf 3
Porovnanie nameraných a vypočítaných hodnôt teplôt vzduchu vo vzduchovej vrstve

Z grafu 3 vyplýva, že výpočet priemernej teploty vzduchu vo vzduchovej vrstve za jednotlivé mesiace takmer zodpovedá praktickému meraniu. Rozdiel medzi zmeranými a vypočítanými hodnotami je minimálny. Tepelno-technický výpočet teda zodpovedá reálnemu stavu.

Záver

Na základe výsledkov merania a ich rozboru môžeme prehlásiť, že pri strechách s tesným spodným plášťom a s vrchným plášťom tvoreným železobetónovou doskou, resp. doskou z keramických panelov, je premena vetranej dvojplášťovej strechy na strechu s uzatvorenou vzduchovou vrstvou v prípade dodržania základných podmienok (uvedených aj v tomto článku) bez rizika.

Pavel Štajnrt, Ateliér stavebných izolácií, Dektrade
Foto: archív autora