Obrácené střechy a DUO střechy II

7.4 Praktické informace z oblasti použití extrudovaného polystyrenu (XPS)

Protože se v souvislosti s používáním XPS v plochých střechách vyskytla celá řada různých návrhů a doporučení, požádal jsem pana Ing. Stanislava Štajera z firmy Dow Europe GmbH, která k nám dováží extrudovaný polystyren známý pod názvem Styrofoam, o odpovědi na několik otázek, které s používáním XPS souvisí:

Jaký je názor firmy Dow na zabudování extrudovaného polystyrenu Styrofoam pod vodotěsnou izolaci v klasické jednoplášťové střeše?

Firma Dow Chemical na základě svých zkušeností nedoporučuje použití XPS v klasické skladbě střešního pláště především pro rozměrovou nestálost desek XPS pod hydroizolací, zejména v letních měsících roku. V případě nutnosti použití XPS v klasické skladbě jednoplášťové ploché střechy doporučujeme následující opatření, která napomáhají eliminovat možné tvarové deformace desek (miskový či banánový efekt):

• dostatečně silná ochranná oddělovací vrstva mezi XPS a hydroizolací;
• štěrková vrstva na vnější straně hydroizolace;
• reflexní nátěr či volba světlé hydroizolace.

Několikrát jsem se setkal s návrhem, aby se desky z extrudovaného polystyrenu kladly na smyčkovou rohož položenou na povlakovou vodotěsnou izolaci. Tím by měla být vytvořena spolehlivá drenážní vrstva zajišťující údajně lepší odvedení dešťové vody. Domnívám se však, že dojde k většímu prochlazování nosné konstrukce pod hydroizolací, a že zde navíc vznikne i prostor pro úspěšné přežívání mikroorganismů. Navíc časem pravděpodobně dojde k zanesení tohoto meziprostoru jemnými částicemi, které se sem dostanou s dešťovou vodou. Jaký je váš názor na použití prostorové smyčkové rohože pod deskami z XPS?

Souhlasím, tato tzv. smyčková rohož může být v systému obrácené ploché střechy spíše nevýhodou. Základním principem obrácené skladby je její jednoduchost a snadná instalace. Přidáváním dodatečné drenážní vrstvy na spodní hydroizolaci se komplikuje skladba jak z hlediska funkčnosti a ekonomiky, tak i pracnosti. V případě protečení vody skrz spoje desek stéká voda ve sklonu po funkční hydroizolaci do střešního vtoku. Tato smyčková rohož tudíž ve skladbě inverzní ploché střechy neplní žádnou rozhodující či podstatnou funkci. Naopak, rohož může být zdrojem problémů, jakými může být její zanesení a tím zpomalení odtoku vody již v podmínkách samotné pokládky vrstev střešního pláště nebo později. Raději než na drenážní "smyčkovou" rohož pod deskami bych rád upozornil na existenci systému se separačně-drenážní fólií Roofmate MK nad deskami z XPS, která značně redukuje protékání vody skrz spoje desek na hydroizolaci. Systém Roofmate MK může mít ve srovnání se standardním řešením podle ČSN EN ISO 6946 až několikrát nižší přirážku k součiniteli prostupu tepla na vliv srážek.

V případě hydroizolace z asfaltových pásů se často doporučuje pokládka desek z XPS na asfaltové pásy s posypem z drcené břidlice nebo z keramického granulátu, jindy je doporučována pokládka na pásy s jemným minerálním posypem. Asfaltové pásy odolné proti prorůstání kořenů rostlin však řada výrobců nabízí právě jen s posypem z drcené břidlice. Jaký je váš názor na vhodnou povrchovou úpravu hydroizolace z asfaltových pásů, na které je pokládána tepelná izolace z XPS?

Nezaregistrovali jsme žádný problém co se týče pokládky XPS na různé druhy asfaltových hydroizolačních pásů. Různé posypy a finální povrchy hydroizolací nijak zásadně neovlivňují pokládku a funkčnost extrudovaného polystyrenu. Desky jsou kladeny celoplošně a při zatížení nedochází k jejich poškození. Může se stát, že hrubozrnné posypy způsobí při zatížení povrchovou penetraci do povrchu desky, avšak tato částečná a povrchová penetrace nemá žádný podstatný vliv na vlastnosti a funkčnost XPS desek.

Nedochází ke zvýšení nasákavosti desek z XPS, pokud se desky z XPS musí opracovat (odříznout, seříznout...) například po okrajích střech u atik nebo v úžlabí?

Obecně platí, že při seříznutí celoplošného hladkého povrchu desky se nepatrně zvýší hodnoty nasákavosti, protože vlhkost se může dostat do řezem otevřených buněk na povrchu. Na základě velikosti buněk a celkovému poměru celé hmoty tento jev nepředstavuje nijak zásadní problém. Pro Vaši informaci uvádím hodnotu dlouhodobé nasákavosti při ponoření u XPS s hladkým povrchem (Roofmate SL) oproti XPS s celoplošně zdrsněným/seříznutým povrchem (Styrofoam IB):

• Roofmate SL = 0,5 % objemově;
• Styrofoam IB = 1,5 % objemově.

Firma Dow v minulosti v souvislosti s DUO střechami uváděla, že dodatečná tepelná izolace z XPS by měla být tak silná, aby při teplotách, které se dají očekávat v zimě, nemohla teplota na hydroizolaci klesnout pod bod mrazu. Dalším názorem bylo, že tepelný odpor tepelně izolačních desek ROOFMATE umístěných na hydroizolaci musí být minimálně takový jako tepelný odpor stávající střešní konstrukce. Jaký je Váš dnešní názor na tuto problematiku?

Tento postoj je stále platný pro skladbu DUO střechy, kdy se hydroizolační vrstva nachází mezi dvěma vrstvami tepelné izolace. Zde je potřeba zohlednit teplotní stabilitu konstrukce včetně zatížení samotné hydroizolace.

Proč nemají být používány na vytvoření separační vrstvy na XPS geotextilie o hmotnosti větší než 200 g/m²?

Máme zkušenost, že u geotextilií nad 200 g/m² existuje riziko zvýšené nasákavosti textilie a tím vytvoření dlouhodobě difuzně uzavřené vrstvy nad tepelnou izolací. To může mít negativní vliv na funkčnost skladby obrácené ploché střechy, kde vrstvy nad tepelnou izolací by měly být difuzně otevřené. Již při samotné instalaci (zejména v letních měsících) může větší hmotnost geotextilie (tedy její větší tloušťka) společně s nevhodně zvolenou tmavou barvou způsobit potencionální rozměrovou nestabilitu desek. Námi doporučované geotextilie se pohybují v intervalu 100-140 g/m². Mají světlou barvu a jsou nenasákavé s dobrou difuzní paropropustností.

V řadě prospektů vaší firmy bylo u provozního souvrství s betonovou mazaninou (s dlažbou do lepicí malty) nebo se železobetonovou roznášecí deskou (u parkovišť) požadováno provedení difuzně otevřené vrstvy z drceného kameniva frakce 4/8 tl. min. 30 mm, která měla zajišťovat odvedení (expanzi) difundující vodní páry mimo tepelnou izolaci z XPS. V současné době to již požadováno není. Změnil se váš názor na potřebu provedení této vrstvy?

Terasy s dlažbou na betonové mazanině se postupem času projevily jako poměrně kontroverzní či problematická varianta ve vztahu k propustnosti a hromadění vlhkosti v mazanině a tím následných poruch jak samotné dlažby, mazaniny tak i potencionální problémy ve spodních vrstvách skladby terasy. Tato varianta v současné době není již doporučována.

U parkovišť s monolitickou železobetonovou deskou jsme na základě odebraných vzorků z dlouhodobě realizovaných projektů zjistili, že drenážní vrstvu je možné vynechat za následujících podmínek:

• min. 120 mm tlustá monolitická železobetonová deska;
• deska je řádně provedena od výztuže přes beton až po samotnou realizaci desky;
• řádně provedené spoje a dilatační spáry s jejich dlouhodobou funkčností.

Za těchto podmínek byla skladba bez drenážní štěrkové vrstvy plně funkční a desky Styrofoam dosahovaly návrhových hodnot tepelné izolace. V tomto případě se celá konstrukce zjednodušuje o drenážní a separační vrstvu. V případě pochyb o kvalitě provozní železobetonové desky a její dlouhodobé funkčnosti, doporučujeme ponechat drenážní vrstvu, která zabezpečí návrhové tepelně technické hodnoty a dlouhodobou funkčnost konstrukce.

U provozního souvrství vytvořeného z dlažby na podložkách uvádějí někteří výrobci XPS pokládku podložek přímo na povrch desek z XPS bez separační geotextilie. Extrudovaný polystyren je však v takovém případě vystaven přímému účinku UV záření, které se k jeho povrchu dostává spárami mezi dlaždicemi. Tyto spáry jsou široké až kolem 1 cm a jejich šířku vymezují nálitky na podložkách. Na druhou stranu bývá separační geotextilie pod dlažbou na podložkách zdrojem problémů vyplývajících z nečistot (například listí), které mohou při vyhnívání obtěžovat okolí. Jaký je váš názor na používání separační geotextilie pod dlažbou na podložkách? V případě, že se tato separační vrstva neprovede a podložky se osadí přímo na povrch XPS - nepoškodí UV záření časem povrch XPS?

Doporučujeme použít raději separační geotextilii, která vytvoří nad XPS deskami souvislou ochrannou a oddělovací vrstvu nad XPS deskami. V případě vynechání separační vrstvy je potřeba dobře zvážit zvýšená rizika, jako je zanášení nečistot do spojů desek či možná povrchová degradace XPS v místech širokých spár dlaždic. Co se týče poškození XPS desek UV zářením, jedná se o povrchovou degradaci (1-3 mm), kterou lze dodatečně odstranit či ponechat a která nemá nijak závažný vliv či dopad na celoplošnou funkci tepelné izolace u dlažby na podložkách.

Je možné použít dlažbu na podložkách přímo na desky z extrudovaného polystyrenu opatřené vrstvičkou z plastbetonu, dodávané pod názvem Roofmate LG ?

NE. Výrobek Roofmate LG je určen pouze pro nepochozí střechy s omezenou únosností či pro obklad atik. Vrstva plastbetonu o tloušťce 10 mm není navržena na přenos zatížení od vrchních souvrství a provozního zatížení.

Jak se osvědčily desky Roofmate LG osazované jako ochrana hydroizolace a zateplení atik? Nepoškodí vrstvičku plastbetonu na jejich povrchu časem sníh nebo tekoucí voda? Je možné je použít u atik střech se střešními zahradami? Nepoškodí je časem substrát nebo kořínky rostlin?

Plastbetonová vrstva tl. 10 mm má u desek pouze funkci ochrannou a přitěžovací. Může se stát, že desky budou mít povrchové mikrotrhlinky či odchylku v barevnosti plastbetonu, to však nemá žádný vliv na tepelně technické parametry desek. Plastbeton není nijak specificky povrchově upraven a tudíž od něj nemůže být požadována velká estetická hodnota s trvale neměnným povrchem. Obecně upozorňujeme na riziko a nevhodnost použití desky do esteticky náročných aplikací, jako jsou obklady atik teras. Tento výrobek se používá převážně u plochých střech se štěrkovým násypem a u navazujících atik. V případě atik střešních zahrad jsme nezaznamenali žádné problémy s kořínky či substrátem, plastbeton je stálý, doporučujeme však pravidelnou údržbu střechy. Spíše existuje riziko pronikání kořínků či substrátu do spár mezi deskami, toto riziko se však zmenšuje díky spojům desek na pero a drážku.

7.5 Tepelně technické posouzení obrácené ploché střechy

(autor textu Zbyněk Svoboda)

Specifikem tepelně technického hodnocení plochých střech s obrácenou skladbou je zohlednění nepříznivého vlivu atmosférických srážek pronikajících pod tepelnou izolaci z extrudovaného polystyrenu. Míra zhoršení součinitele prostupu tepla závisí nejen na lokalitě budovy, ale i na řešení horního líce tepelné izolace a také na celkové skladbě střechy (podrobněji v kapitole 4 "Ploché střechy a tepelná technika"). Modelový příklad ukazuje způsob výpočtu vlivu srážek pro skladbu (shora):

• stabilizační vrstva - kačírek (ve výpočtu se neuvažuje);
• separační geotextilie (ve výpočtu se neuvažuje);
• tepelná izolace - extrudovaný polystyren tl. 150 mm;
• 2× modifikované asfaltové pásy celk. tl. 8 mm;
• spádový perlitbeton tl. 50-150 mm;
• železobetonová deska 260 mm.

Splnění či nesplnění požadavku na součinitel prostupu tepla postačí pro tuto skladbu vyhodnotit jen jednou, a to zjednodušeně jen pro místo s nejmenší tloušťkou spádové vrstvy. Variantně by sice bylo možné počítat podrobně tepelně efektivní tloušťku spádové vrstvy podle ČSN EN ISO 6946 (viz příklad výpočtu jednoplášťové střechy s klasickou skladbou v kapitole 5.3), ale vzhledem k tomu, že perlitbeton není hlavní tepelně izolační vrstvou, je možné jeho reálný vliv mírně podcenit. Ušetří se tím na druhou stranu dosti času, kterého je spíše potřeba pro započítání vlivu srážek a pro posouzení šíření vodní páry. Navzdory převažujícímu odbornému mínění totiž může i v obrácených střechách docházet ke kondenzaci vodní páry, a to především tehdy, jsou-li tyto střechy umístěny nad vlhkými provozy a mají-li spádové vrstvy z lehkých betonů větších tlouštěk. Šíření vodní páry je proto u obrácených střech vhodné hodnotit jak v místě nejmenší tloušťky spádové vrstvy, tak v místě její tloušťky největší. Na obrázku 7.6 je vidět zadání skladby obrácené střechy včetně pomocného výpočtu vlivu srážek v programu Teplo. Přirážka ΔU = 0,029 W/(m².K) platí pro nejnepříznivější uspořádání tepelné izolace, tedy pro tupé spáry desek s překrytím geotextilií a kačírkem. Pro sofistikovanější řešení (např. spoje desek na pero a drážku či překrytí tepelné izolace drenážní fólií s nízkým difuzním odporem) vychází přirážky k součiniteli prostupu tepla výrazně nižší.

Výsledky výpočtu pro lokalitu Plzeň a novostavbu administrativní budovy s vytápěním radiátory a klimatizací (relativní vlhkost v interiéru min. 55 %) jsou následující:

• součinitel prostupu tepla střešní konstrukce je 0,22 W/(m².K) - konstrukce splňuje požadavek ČSN 73 0540-2 (vypočtená hodnota součinitele prostupu tepla je nižší než požadovaných 0,24 W/(m².K));
• nejnižší vnitřní povrchová teplota v ploše konstrukce je 18,7 °C, čemuž odpovídá nejnižší teplotní faktor f_Rsi = 0,946 - konstrukce splňuje normový požadavek, protože vypočtený teplotní faktor je vyšší než požadovaných 0,848 pro předpoklad tlumeného vytápění s poklesem výsledné teploty do 5 °C (uvedené hodnocení platí pouze pro základní plochu konstrukce mimo tepelné mosty a vazby - v nich je nutné splnění požadavku ověřit výpočtem vícerozměrného teplotního pole);
• ve střešním plášti nedochází ke kondenzaci vodní páry, což znamená, že jsou splněny i požadavky ČSN 73 0540-2 na šíření vodní páry.

Obr. 7.6 Skladba obrácené střechy a výpočet vlivu srážek

Výše uvedený modelový příklad ukazuje nejčastější postup při tepelně technickém hodnocení obrácených střech. V některých případech je ale nutné postupovat mírně odlišně. Pokud jsou totiž nad tepelnou izolací z XPS umístěny málo difuzně propustné vrstvy (betonová mazanina s dlažbou, neperforovaná nopová fólie apod.), je nutné tyto vrstvy zohlednit při výpočtu šíření vodní páry konstrukcí (při výpočtu součinitele prostupu tepla se ovšem stále zanedbávají).

Dále je nutné upozornit, že podle ČSN EN ISO 6946/A1 by se měla tepelná vodivost XPS upravit vzhledem k možnému zvýšení obsahu vlhkosti způsobenému difuzí vodní páry. Protože však bohužel nejsou obecně k dispozici data popisující závislost tepelné vodivosti XPS na jeho vlhkosti, je většinou nutné postupovat odhadem. Obvykle se doporučuje zvýšit tepelnou vodivost XPS až o 10 %.

Podobný nedostatek údajů lze zaznamenat i v případě geotextilie mezi XPS a stabilizační vrstvou či v případě kořenového systému prorůstajícího mezi desky XPS. Obecně se sice soudí, že jak mokrá geotextilie, tak hustý kořenový systém mají na výsledné vlhkostní chování obrácené střechy vliv, ale prozatím nebyl stanoven.

7.6 Tepelně technické posouzení DUO střechy

(autor textu Zbyněk Svoboda)

DUO střechy se tepelně technicky hodnotí obdobně jako střechy obrácené. I u nich je tedy třeba zohlednit nepříznivý vliv atmosférických srážek pronikajících pod horní tepelnou izolaci z extrudovaného polystyrenu.

Samotný postup výpočtu je zcela stejný jako u obrácených střech. Za poznámku stojí jen skutečnost, že přirážka k součiniteli prostupu tepla vychází u DUO střech podstatně nižší než u střech s obrácenou skladbou. Příčinou je rozdělení tepelné izolace na dvě vrstvy, přičemž jedna z nich (pod hydroizolací) je zcela chráněna před vlivem srážek - započítává se tedy do celkových tepelně izolačních vlastností bez jakýchkoli redukcí na pronikající chladnou srážkovou vodu.

DUO střechy díky tomu vycházejí z tepelně izolačního hlediska lépe než klasické obrácené střechy. Mírně nepříznivější je u DUO střech samozřejmě vlhkostní chování, avšak nikoli podstatně, protože tepelná izolace nad hydroizolací zajišťuje i u DUO střech poměrně vysokou teplotu na úrovni hydroizolace. Díky tomu je i u DUO střech redukováno riziko kondenzace vodní páry pod hydroizolací - sice méně než u klasických obrácených střech, ale přesto významně.

Důležitou roli sehrává u DUO střechy existence parozábrany a samozřejmě její difuzní parametry. U nové DUO střechy by proto měla být vždy realizována kvalitní parozábrana a výsledný návrh by měl být vždy ověřen tepelně technickým výpočtem.

V některých případech je vhodné provést tepelně technický výpočet i pro skladbu střechy bez horní tepelné izolace z XPS. Jedná se zejména o DUO střechy, v nichž se používá extrudovaný polystyren jen pro roznesení bodového zatížení od dlažby na podložkách nebo bodového zatížení od nopů nopové fólie (například u střešní zahrady). Zcela spolehlivá skladba střechy by totiž měla vyhovět alespoň základním požadavkům na šíření vodní páry i bez vrstvy XPS (tj. vrstvy, která může být v budoucnosti odstraněna, např. i neodborným zásahem).