Problematika nadměrné vlhkosti u střešních plášťů šikmých a strmých střech
Šikmé a strmé střechy jsou na budovách prováděny po několik staletí. Ještě do nedávné doby měly tyto střechy pouze jediný účel – chránit budovu před srážkovou vodou, sněhem či dalšími klimatickými vlivy. Podívejme se podrobněji na současnou problematiku nadměrné vlhkosti u střešních plášťů šikmých a strmých střech a ukažme si i pomocí obrázků některé konkrétní příklady.
Šikmé a strmé střechy jsou na budovách prováděny po několik staletí. Ještě do nedávné doby měly tyto střechy pouze jediný účel – chránit budovu před srážkovou vodou, sněhem či dalšími klimatickými vlivy. Tuto funkci zde zajišťovaly dvě základní vrstvy střešního pláště a to:
- Nosná vrstva střešního pláště (dřevěné latě či bednění z prken) a nosná konstrukce střechy (dřevěný krov).
- Hydroizolační vrstva, tvořená skládanou střešní krytinou (např. pálené tašky, eternitové šablony, plechová krytina, dřevěné šindele, slámové došky atd.).
V několika desetiletích nazpět se však se do podstřešních prostorů začaly umísťovat pobytové místnosti (obytné prostory, kanceláře apod.). To znamená, že původní nevytápěný a nezateplený podstřešní prostor se mění na prostor vytápěný a zateplený. Střešní souvrství oproti výš uvedené jednoduché skladbě (skládaná krytina a dřevěné bednění či latě) nyní obsahuje další vrstvy – podhledovou vrstvu, parotěsnou vrstvu, tepelnou izolaci, vzduchovou mezeru a pojistnou hydroizolaci. V důsledku toho dochází k zásadním změnám teplotních a vlhkostních poměrů uvnitř skladby střechy. Mění se také její funkce – účelem střech již není pouze ochrana budovy proti srážkové vodě, ale také eliminace tepelných ztrát, funkce akustická či protipožární.
Na základě výše uvedeného je možno šikmé a strmé střechy rozdělit na:
- Střechy nad půdním (nevytápěným) prostorem.
- Střechy nad obytným (vytápěným) prostorem.
1. Střechy nad půdním (nevytápěným) prostorem
Podstřešní prostor není využíván k pobytu osob a bývá využíván jako podřadný prostor (např. pro uskladnění věcí, sušení prádla apod.). Skládaná střešní krytina z důvodu existence spár mezi jednotlivými prvky ve většině případů umožňuje difuzi vodní páry z podstřešního prostoru. Jedinou ochranou proti případné srážkové vodě zavanuté větrem je pojistná hydroizolace tvořená volně položeným asfaltovým pásem, nebo u novějších střech difuzní fólií. Zmíněná pojistná hydroizolace funguje v době realizace střechy také jako provizorní ochrana budovy v období před provedením kompletní pokládky střešní krytiny.
Takto provedené střešní skladby mají své velké přednosti. Jsou to:
- Poměrně jednoduchá technologie provádění.
- Přirozený únik vodní páry z půdního prostoru v důsledku spárové difuze skrze skládanou krytinu.
- Dřevěné prvky střešního pláště jsou ze tří, nebo i ze čtyř stran viditelné. To umožňuje:
- volné proudění vzduchu okolo nich, čímž je výrazně sníženo riziko zvýšení jejich vlhkosti a tím i napadení některým z biologických dřevokazných škůdců,
- jednoduchou vizuální kontrolu jejich stavu.
- Jednoduchá vizuální kontrola stavu střešní krytiny. Případné zatékání srážkové vody je viditelné ihned.
- Možnost okamžité a jednoduché opravy případné poruchy. Tedy včas, čímž se předejde vzniku závažných poruch,
Obr. 1: Princip skladby šikmé či strmé střechy nad půdním (nevytápěným) rostorem.
Z hlediska výskytu vlhkostních poruch jsou tyto střešní pláště méně problematické, než střešní pláště nad obytným (vytápěným) prostorem. To proto, že zde není umožněn výskyt poruch zapříčiněných kondenzací vodní páry uvnitř střešního pláště (viz kap. 2, bod 3) Také poruchy zapříčiněné povrchovou kondenzací vodní páry nejsou časté. Vážné poruchy se u tohoto typu střech vyskytují pouze v extrémních případech a bývají způsobeny ve většině případů pouze zanedbanou údržbou nebo havárií.
Princip skladby šikmé či strmé střechy nad nevytápěných (půdním) prostorem je znázorněn na obr. 1. U střech realizovaných v dobách minulých nebývá provedena pojistná hydroizolace (viz obr. 2 a 3).
Obr. 2: Střecha nad půdním (nevytápěným) prostorem s dřevěnými latěmi.
Obr. 3: Střecha nad půdním (nevytápěným) prostorem s dřevěným bedněním.
2. Střechy nad obytným (vytápěným) prostorem
Tento typ střech je náchylnější ke vzniku vlhkostních poruch a to z následujících důvodů:
- Složitější a technologicky náročnější provádění (nutnost zajištění těsnosti parozábrany v ploše a v místech její návaznosti na ostatní přilehlé konstrukce, řádné provedení tepelné izolace, zajištění tepelné izolace proti působení větru, potřeba napojení vzduchové mezery na venkovní ovzduší atd.).
- Na rozdíl od střech situovaných nad půdními prostorami se zde poruchy zatékání projevují s určitým časovým zpožděním. Jejich lokalizace a následné odstraňování je také komplikovanější.
- Na rozdíl od střešních plášťů situovaných nad půdními prostorami vzniká u těchto střech riziko kondenzace vodní páry uvnitř skladby střechy.
- Dřevěné prvky jsou ve většině případů ve skladbě střechy uzavřeny (viz obr. 4, 5 a 7). To znamená, že je nutno provést jejich chemickou ochranu proti působení biologických dřevokazných škůdců (dřevokazné houby, dřevokazný hmyz, hniloba a plísně). Dřevěné prvky také není možno v průběhu užívání kontrolovat. Také je omezeno jejich vysoušení.
Výjimku tvoří pouze případy, kdy se krokve nacházejí pod úrovní dolního povrchu střechy ve vytápěném interiéru (viz obr. 6), což je z hlediska ochrany dřeva proti působení případné kondenzace vodní páry a z hlediska rizika jeho napadení některým z biologických dřevokazných škůdců nejvhodnější řešení. Uvedená rizika jsou v těchto případech téměř úplně vyloučena.
Střechy nad obytným (vytápěným) prostorem mohou být řešeny jako:
- Dvouplášťové – zde je na venkovní ovzduší napojena pouze pojistná hydroizolace (viz obr. 6, nebo také v případě obr. 4 B a 5 B, pokud by tepelná izolace byla navržena až do výše horní úrovně krokví).
- Tříplášťové – zde je na venkovní ovzduší napojena jak pojistná hydroizolace, tak také tepelná izolace (viz obr. 4 A, obr. 5 A a obr. 7).
Zde je třeba podotknout, že dvouplášťové a tříplášťové střechy znázorněné na obr. 4 a 5 se neliší pouze horní úrovní tepelné izolace, ale s tím souvisí také nutnost použití rozdílného typu pojistné hydroizolace (difuzní fólie) – tzv. bezkontaktní (v případech 4 A a 5 A) a kontaktní (v případech 4 B a 5 B). Obdobně u skladeb znázorněných na obr. 6 a 7. U skladby na obr. 6 bude nutno použít kontaktní fólii, u skladby na obr. 7 bude možno použít bezkontaktní fólie.
A
B
Obr. 4: Skladba šikmé střechy s tepelnou izolací umístěnou mezi krokvemi. A – tříplášťová střecha, B – dvouplášťová střecha.
A
B
Obr. 5: Skladba šikmé střechy s tepelnou izolací umístěnou mezi krokvemi a pod krokvemi. A – tříplášťová střecha, B – dvouplášťová střecha.
Obr. 6: Skladba šikmé střechy s tepelnou izolací s tepelnou izolací umístěnou nad krokvemi.
Obr. 7: Skladba šikmé střechy s tepelnou izolací s tepelnou izolací umístěnou pod krokvemi.
Ukázky střech nad obytným (vytápěným) prostorem jsou znázorněny na obr. 8 a 9. Z tepelnětechnického hlediska je nejméně vhodné řešení, které je znázorněno na obr. 4. To proto, že krokve zde tvoří tzv. systematické tepelné mosty. U řešení, jež je znázorněno na obr. 5 sice krokve tvoří systematické tepelné mosty také, ale jejich vliv je eliminován tepelnou izolací, která je před nimi umístěna. V obou těchto případech je však nutné vliv systematických tepelných mostů vzít v úvahu v rámci tepelnětechnického posouzení. Jejich případné zanedbání je hrubou projekční chybou. To proto, že součinitel prostupu tepla v důsledku situování krokví v tepelné izolaci bývá přibližně o jednu třetinu vyšší. Jeho hodnota následně ovlivňuje další tepelnětechnické výpočty (například energetický štítek obálky budovy, výpočet tepelných ztrát, výpočet potřeby tepla na vytápění apod.). Ty by pak byly výrazně nadhodnoceny.
Dále je třeba podotknout, že skladby znázorněné na obr. 4 a 5 bývají v praxi často značně problematické z hlediska zajištění dostatečné vzduchotěsnosti. To proto, že pojistná hydroizolace bývá tvořena tenkou fólií, která někdy není ani řádně slepena ve spojích a v místech detailů není řádně provedena. V takových případech pak chladný venkovní vzduch proniká až do interiéru a může být i problém s dosažením požadované vnitřní teploty. Tato skutečnost pak může v některých případech činit podstřešní prostor neobyvatelným.
Situování krokví v tepelné izolaci má také vliv na kondenzaci vodní páry uvnitř střešního pláště.
Obr. 8: Střecha nad obytným (vytápěným) prostorem. Pohled na tepelnou izolaci.
Obr. 9: Střecha nad obytným (vytápěným) prostorem. Pohled na pojistnou hydroizolaci.
3. Příčiny vlhkostních poruch u šikmých a strmých střech
Vlhkostní poruchy u šikmých a strmých střech mohou být zapříčiněny:
- Zatékáním srážkové vody do skladby střechy.
- Kondenzací vodní páry na dolním (vnitřním) povrchu střechy.
- Kondenzací vodní páry uvnitř skladby střechy.
3. 1 Zatékání srážkové vody do skladby střechy
Zatékání srážkové vody do střešní skladby a následně do interiéru může být zapříčiněno zejména:
- V důsledku porušení funkce střešní krytiny v ploše střechy.
- Poruchou v místech detailů (odvodňovacích žlabů, úžlabí, nároží, okapů, komínů, potrubních či kabelových prostupů apod.).
- Překročením životnosti střešní krytiny.
- Následkem zanedbané údržby.
Pokud je nosná konstrukce šikmé či strmé střechy tvořena dřevěným krovem, pak je při zatékání srážkové vody do střešního pláště (v důsledku poruchy střešní krytiny v ploše, nebo v v místech detailů) zasaženo nejprve dřevěné bednění či laťování. Následně pak, u okrajů střech – pozednice, vazné trámy v místech uložení na zdivu, námětky, krokve atd. V ploše střechy pak rovněž krokve, vaznice, eventuelně další prvky.
Obr. 10: Dřevomorka domácí.
Hydroizolace šikmých a strmých střech je v drtivé většině případů tvořena skládanou střešní krytinou (např. střešní pálené tašky, betonové tašky, přírodní břidlice atd.). Skládané krytiny nejsou vodotěsné – vodu pouze odvádějí. Jejich správná funkce je dána minimálním sklonem střešního pláště, který je předepsán výrobcem. Dále pak dodržením dalších požadavků, předepsaných výrobcem (způsob pokládky, přesahy jednotlivých prvků atd.).
Pokud zatékání srážkové vody do skladby střechy trvá delší dobu, pak hrozí riziko napadení dřevěných prvků některým z biologických dřevokazných škůdců (dřevokazné houby, dřevokazný hmyz, hniloba a plísně). O této problematice je podrobně pojednáno v literatuře týkající se poruch, rekonstrukcí a sanací dřevěných konstrukcí (např. v [1] až [3]).
Na obr. 10 je znázorněna jedna z nejrozšířenějších dřevokazných hub dřevomorka domácí.
3. 1. 1 Porušení funkce střešní krytiny v ploše střechy
Porušení funkce střešní krytiny v ploše střechy může být zapříčiněno například:
- mechanickým poškozením některých prvků střešní krytiny (např. pádem předmětů, prošlápnutím atd.),
- nedodržením požadovaného přesahu jednotlivých prvků krytiny,
- nedostatečnou tuhostí nosných prvků střechy (prken, latí), atd.
Příklady poruch od zatékání srážkové vody v ploše a u okraje střechy jsou znázorněny na obr. 11 až 13.
Obr. 11: Nadměrná vlhkost dřevěného bednění v ploše šikmé střechy způsobená srážkovou vodou v důsledku netěsnosti skládané střešní krytiny.
Obr. 12: Nadměrná vlhkost dřevěného bednění u okraje šikmé střechy způsobená srážkovou vodou v důsledku netěsnosti skládané střešní krytiny.
Obr. 13: Zavlhčení podhledu následkem zatékání srážkové vody.
Obr. 14: Nevhodné řešení proniku střešních rovin u šikmých střech.
Na obr. 14 je znázorněno nevhodné řešení proniku střešních rovin u šikmých střech s odvodněním mezistřeším žlabem. V místě střešního žlabu může docházet ke kumulaci srážkové vody – například v při srážkách o velké intenzitě, nebo v důsledku zanesení žlabu nečistotami (v takových případech je také problematická kontrola žlabu a jeho čištění) a následně k jejímu zatékání pod střešní krytinu, tedy do střešního pláště a do prostoru pod střechou. Stejně tak v zimním období může v místě žlabu docházet k hromadění sněhu se stejnými důsledky.
Při poruše střešní krytiny v ploše střechy může docházet k zatékání srážkové vody do podstřešního prostoru v důsledku chybějící, nebo neodborně provedené pojistné hydrozolace (viz obr. 15), nebo její neodborné opravy. (viz obr. 16).
Obr. 15: Neodborně provedená pojistná hydroizolace.
Obr. 16: Neodborně provedená oprava pojistné hydroizolace.
3. 1. 2 Poruchy v místech detailů
Detaily ve střešních pláštích šikmých střech (v místech odvodňovacích žlabů, úžlabí, nároží, okapů, komínů, potrubních či kabelových prostupů apod.) jsou velmi častým zdrojem poruch. I zdánlivě drobná porucha může během krátké doby vést k vážným následkům. A to zejména u střešních plášťů nad obytným prostorem, u kterých není možno kontrolovat stav vnitřních vrstev (zejména tepelné izolace a dřevěných prvků).
Řešení zmíněných detailů se ve většině případů neobejde bez klempířských prvků. Při jejich navrhování a provádění vycházíme z ČSN 73 3610 [8] a ze Základních pravidel pro klempířské práce [9].
Příklady nefunkčních detailů jsou znázorněny na obr. 17 až 24.
Obr. 17 a 18: Důsledky nedostatečné funkce podokapních žlabů.
Obr. 19: Důsledky nedostatečné funkce podokapních žlabů v místě úžlabí.
Obr. 20: Důsledek nefunkčního lemování komína.
Obr. 21 a 22: Důsledky nedostatečné výšky lemování.
Obr. 23: Neodborné napojení pojistné hydroizolační fólie na prostupující potrubí.
Obr. 24: Neodborné napojení pojistné hydroizolační fólie na střešní okno.
3. 1. 3 Poškození střechy v důsledku překročení předpokládané životnosti střešní krytiny
Obr. 25: Detailní pohled naskládanou střešní krytinu značného stáří.
Životnost střechy je, kromě jiného, dána také trvanlivostí střešní krytiny. Obecně je možno konstatovat, že trvanlivost skládaných krytin, které bývají používány u šikmých střech, je výrazně vyšší (u některých druhů i 100 let), než je tomu u krytin povlakových (asfaltových pásů, nebo polymerních fólií), které bývají, jež se aplikují na plochých střechách. Po uplynutí trvanlivosti střešní krytiny je třeba provést její výměnu. Někdy také kompletní rekonstrukci celé střechy, pokud degradací střešní krytiny došlo ke ztrátě její vodotěsnosti natolik, že dešťová voda zatekla na nosné prvky a následně zapříčinila jejich nadměrnou vlhkost, jejíž výsledkem je napadení dřevěných nosných prvků některým z biologických dřevokazných škůdců (např. hnilobou, některou z dřevokazných hub či dřevokazným hmyzem).
Trvanlivost střešní krytiny je také ovlivněna následujícími faktory:
- sklonem střešní roviny,
- kvalitou provedení,
- pravidelnou kontrolou a údržbou.
3. 1. 4 Poškození střechy v důsledku zanedbané údržby
Obr. 26: Zanedbaná údržba střechy – střešní krytina, komínové zdivo a lemování komína.
Střešní krytiny a další příslušenství šikmých a strmých střech včetně detailů vyžadují pravidelnou kontrolu a údržbu (například výměnu poškozených prvků, nátěry klempířských výrobků apod.). Zanedbání pravidelných kontrol a tím i údržby střechy způsobuje rychlejší degradaci střešní krytiny a doplňkových prvků střechy (viz např. obr. 26). Častým důsledkem pak je zatékání srážkové vody do podstřešního prostoru.
Problémy mohou vznikat také z důvodu zanedbání čištění podokapních žlabů, které se mohou postupně zanášet nečistotami (např. listím). Nečistoty zpomalují odtok vody a mají za následek její kumulaci v podokapních žlabech. Působí pak rychlejší stárnutí žlabů. V zimním období se v místech podokapních žlabů mohou tvořit ledové valy.
Vážným problémem jsou také detaily, jejichž výplň je provedena tmelením (např. silikonovým tmelem). Takovéto detaily poměrně rychle degradují – výrazně rychleji než skládaná střešní krytina. Z tohoto důvodu je nutno v rámci pravidelné prohlídky střechy tyto detaily důkladně kontrolovat a v případě zjištěné závady neprodleně zajistit opravu.
Místa s větším nánosem nečistot slouží jako živná půda pro růst nežádoucí vegetace (tzv. náletová zeleň) – viz obr. 27 a 28.
Obr. 27: Odpadlé šablony eternitové střešní krytiny.
Obr. 28: Náletová zeleň na střeše – doklad o zanedbané údržbě.
3. 2 Kondenzace vodní páry na dolním (vnitřním) povrchu střechy
Zde je třeba rozlišit:
- Povrchovou kondenzaci vodní páry u střech nad půdním (nevytápěným) prostorem.
- Povrchovou kondenzaci vodní páry u střech nad obytným (vytápěným) prostorem.
3. 2. 1 Povrchová kondenzace vodní páry u střech nad půdním (nevytápěným) prostorem
U povrchové kondenzace vodní páry na vnitřním povrchu stavebních konstrukcí u střech nad půdním (nevytápěným) prostorem je třeba rozlišit:
- Kondenzaci vodní páry v ploše střechy.
- Kondenzaci vodní páry v rizikových místech.
Ad a) Kondenzace vodní páry v ploše střechy
Obr. 29: Zvýšení relativní vlhkosti vnitřního vzduchu za konstantní teploty – znázornění v Mollierově h-x diagramu.
Bývá zapříčiněna zvýšenou vlhkostí a nedostatečnou výměnou vzduchu v půdním prostoru. Příčinou zvýšení vlhkosti vzduchu v půdním prostoru je difuze vodní páry skrze stropní konstrukci z vytápěného prostoru situovaného pod půdou. A to zejména v případech stropů realizovaných v dřívějších dobách (například před řadou desetiletí), kdy se běžně prováděly dřevěné stropní konstrukce (např. dřevěný trámový strop apod.), které vykazují nízké hodnoty difuzního odporu. V těchto případech nelze vyloučit ani netěsnosti ve stropních konstrukcích, skrze které pak dochází k proudění vzduchu z vytápěného prostoru, který se nachází pod problematickým stropem do prostoru půdy, což má následně na zvýšení vlhkosti vzduchu v půdním prostoru významný vliv. Nedostatečná výměna vzduchu v půdním prostoru má pak za následek zvýšení jeho vlhkosti. Důsledkem toho je zvýšení teploty rosného bodu vnitřního vzduchu. Pokud se zvýší teplota rosného bodu vnitřního vzduchu nad povrchovou teplotu dřevěného bednění či jiných prvků, dochází na jejich povrchu ke kondenzaci vodní páry. Viz obr. 29.
Povrchová kondenzace vodní páry na dřevěném bednění či na jiných dřevěných prvcích má za následek zvýšení hmotnostní vlhkosti dřeva. Důsledkem toho pak může být jeho napadení některým z biologických dřevokazných škůdců – dřevokazné houby (viz obr. 10), dřevokazný hmyz (viz obr. 31), hniloba a plísně (viz obr. 30). Pokud hmotnostní vlhkost dřevěných prvků zde situovaných překročí cca 10 %, vzniká riziko jeho napadení dřevokazným hmyzem. Překročí-li hmotnostní vlhkost dřeva 18 %, pak hrozí riziko jejich napadení Dřevomorkou domácí. V případě hmotnostní vlhkosti 20 % a vyšší také napadení některou z ostatních druhů dřevokazných hub. Pokud jde o vznik plísní, je známou skutečností, že k jejich vzniku na povrchu dřevěných prvků či zdiva může docházet i při teplotách o málo vyšších než jsou teploty rosného bodu.
Obr. 30: Plíseň na dolním povrchu dřevěného bednění šikmé střechy zapříčiněná nedostatečnou výměnou vzduchu v mezistřeším prostoru.
Obr. 31: Dřevěný prvek krovu napadený dřevokazným hmyzem (tesaříkem krovovým).
Pokud se ve skladbě střechy nachází také pojistná hydroizolace, může docházet ke kondenzaci vodní páry také na jejím spodním povrchu (viz obr. 32). Odtud pak může kondenzát odkapávat na podlahu, nebo na tepelnou izolaci – v případě „horního trojúhelníku“ u střechy nad vytápěných prostorem (obdobně jako u obr. 30).
Ke zvýšení vlhkosti vnitřního vzduchu v půdním prostoru může napomáhat také plechová střešní krytina, která má vysoký difuzní odpor (viz obr. 33).
Obr. 32: Kondenzace vodní páry na dolním povrchu pojistné hydroizolace.
Obr. 33: Pohled na plechovou krytinu.
Ad b) Kondenzace vodní páry na dřevěných prvcích situovaných v rizikových místech
Obr. 34: Místo uložení krokve na pozednici.
Obr. 35: Snížení povrchové teploty dřevěného prvku pod teplotu rosného bodu vnitřního vzduchu – znázornění v Mollierově h-x diagramu.
Pokud je dřevěný krov situován nad nevytápěným půdním prostorem, pak mohou být místa, kde jsou krokve uloženy na pozednice (viz obr. 34) rizikovými místy z hlediska povrchové kondenzace vodní páry.
Příčiny povrchové kondenzace vodní páry v rizikových místech mohou být následující:
- Výška obvodového půdního zdiva nad úrovní povrchu podlahy na půdě je velmi malá (nebo dokonce nulová). Tehdy zpravidla nedochází k řádné výměně vzduchu v uvedeném místě. To má za následek zvýšení relativní vlhkosti vnitřního vzduchu v tomto místě. V důsledku toho pak, pokud se zvýší teplota rosného bodu vnitřního vzduchu nad povrchovou teplotu stavebních konstrukcí, dochází ke kondenzaci vodní páry na povrchu zde umístěných dřevěných prvků (tedy pozednic a konců krokví) a zdiva. Uvedený jev a jeho důsledky jsou popsány v bodě a) a je znázorněn na obr. 29.
- Výška obvodového půdního zdiva nad úrovní povrchu podlahy na půdě je třeba i dostatečná, ale v místě mezi pozednicí a dolním povrchem střechy dochází k proudění venkovního vzduchu dovnitř. Zmíněné proudění venkovního vzduchu může sice na jednu stranu působit pozitivně z hlediska výměny vzduchu a tím i snižování jeho vlhkosti v daném místě. Na druhé straně však může působit negativně tím, že dřevěné prvky v tomto místě mohou být výrazně ochlazovány. A to tak, že jejich povrchová teplota se sníží natolik, že bude nižší než je teplota rosného bodu odpovídající hodnotám teploty a relativní vlhkosti vnitřního vzduchu v půdním prostoru. Uvedený jev je znázorněn na obr. 35.
Míra ochlazování dřevěných prvků či zdiva v problematickém místě je dána intenzitou proudění venkovního vzduchu ve zmíněném místě a je v závislá na následujících parametrech:
- Na teplotě venkovního vzduchu a teplotě vnitřního vzduchu (resp. na jejich rozdílu).
- Na rychlosti proudění venkovního vzduchu.
- Na velikosti otvoru v problematickém místě: Tedy na jeho šířce, která je dána světlou vzdáleností mezi krokvemi, a výšce, která je dána vzdáleností mezi horním povrchem pozednice a dolním povrchem střešního pláště.
- Na velikosti součinitele tření v daném místě (charakter povrchu jednotlivých konstrukčních prvků v daném místě).
- Na velikosti součinitele vřazeného odporu v daném místě. Ten je dán:
- přesahem krokví,
- sklonem střešního pláště,
- velikostí a polohou pozednice.
3. 2. 2 Řešení problému povrchové kondenzace vodní páry v rizikových místech u střech nad půdním (nevytápěným) prostorem u rekonstrukcí střech
V rámci projekčního návrhu rekonstrukce střechy, pokud dochází k zásahu do její nosné konstrukce, nebo k její celkové výměně je třeba respektovat následující konstrukční zásady:
- Provést dostatečnou výšku půdních stěn v daném místě – min. 300 mm. Tedy tak, aby v uvedeném místě bylo zajištěno dostatečné proudění vzduchu. Zde však narážíme na zásadní problém – každá stavba má svůj typický tvar střechy. Pokud zvětšíme výšku půdních obvodových stěn, zasahujeme tím do architektonického výrazu stavby. To může mít, v závislosti na výšce obvodových stěn, negativní dopad na venkovní vzhled budovy.
- Řádně vyřešit a provést detail v místě uložení krokve na pozednici. Tedy celkové řešení provést s tepelnou izolací tak, aby zde nebyl vytvořen tepelný most a aby byla vyloučena kondenzace vodní páry na vnitřním povrchu obvodových konstrukcí. Provedeme posouzení teplotního faktoru vnitřního povrchu v kritických místech podle ČSN 73 0540-2 [4] – např. pomocí výpočetního programu AREA 2011 [5]. Musí být splněna podmínka:
kde
- fRsi
- – teplotní faktor vnitřního povrchu [–]
- fRsi,N
- – požadovaná hodnota nejnižšího teplotního faktoru vnitřního povrchu [–]
Zároveň je třeba zajistit vzduchotěsnost obvodového, resp. střešního pláště v daném místě tak, jak je požadováno v č. 7. 1. 3 ČSN 73 0540-2 [4].
V případě nedostatečné výšky obvodového půdního zdiva nad úrovní povrchu podlahy je třeba, pokud je to možné, vhodným způsobem zajistit řádnou výměnu vzduchu v rizikových místech.
Pokud dochází k nadměrnému ochlazování dřevěných prvků v důsledku proudění venkovního vzduchu je třeba je třeba eliminovat jeho proudění skrze obvodové konstrukce.
Návrh opatření pro sanaci nadměrné vlhkosti může být proveden pouze na základě řádného průzkumu objektu a zjištění příčiny. Teprve pak je možno korektním způsobem provést návrh vhodného sanačního zásahu.
3. 2. 3. Povrchová kondenzace vodní páry u střech nad obytným (vytápěným) prostorem
Kondenzace vodní páry na dolním povrchu u střech nad obytným (vytápěným) prostorem může být zapříčiněna:
- Nedostatečnou výměnou vnitřního vzduchu.
- Nedostatečnou tloušťkou tepelné izolace ve skladbě střechy.
- V důsledku existence tepelných mostů ve skladbě střechy.
- Kombinací uvedených příčin.
Ad a) Povrchová kondenzace vodní páry zapříčiněná nedostatečnou výměnou vnitřního vzduchu
Nedostatečná výměna vzduchu může nastat například v místnostech, kde byla původní dřevěná okna nahrazena novými, která jsou velmi těsná proti infiltraci venkovního vzduchu. Vodní pára, jež byla dříve nepřetržitě odvětrávána v důsledku infiltrace původními okny, nyní zůstává v místnosti, přičemž zároveň dochází k další produkci vodní páry v důsledku užívání místnosti. Tím dochází ke zvyšování měrné vlhkosti vnitřního vzduchu. To má za následek zvýšení teploty rosného bodu vnitřního vzduchu nad hodnotu teploty povrchu některých stavebních konstrukcí. Výsledkem je kondenzace vodní páry na konstrukcích, které mají nízkou povrchovou teplotu.
Problém s nedostatečnou výměnou vzduchu může nastat také v místnostech, resp. v celých objektech, kde v důsledku změny užívání vnitřního prostoru došlo ke zvýšení produkce vodní páry.
Ad c) V důsledku existence tepelných mostů ve skladbě střechy
Princip vzniku kondenzace vodní páry na dolním povrchu střechy v místech tepelných mostů je stejný, jak je znázorněn na obr. 29. Na obr. 36 až 39 jsou znázorněny ukázky kondenzace vodní páry na vnitřním povrchu střechy, resp. přilehlých konstrukcí.
Obr. 36: Důsledek chybějící tepelné izolace, nebo její provedení v nedostatečné tloušťce. Kondenzace vodní páry v koutě na povrchu podhledu a navazujících obvodových stěn.
Obr. 37: Důsledek chybějící tepelné izolace, nebo její provedení v nedostatečné tloušťce. Kondenzace vodní páry v místě pozedního věnce.
Obr. 38: Důsledek chybějící tepelné izolace, nebo její provedení v nedostatečné tloušťce. Kondenzace vodní páry na povrchu podhledu střechy.
Obr. 39: Kondenzace vodní páry na dolním povrchu podhledu střechy v místech kotevních prvků.
Obr. 40: Nedbalé provedení tepelné izolace v místě vodorovných kleštin.
Příčinou povrchové kondenzace vodní páry může být také nedbalé provedení tepelné izolace. Viz obr. 40. Vodorovné kleštiny zde tvoří také systematické tepelné mosty.
Vzhledem k tomu, že ke kondenzaci vodní páry na vnitřním povrchu střechy a přilehlých konstrukcích dochází v zimním období za extrémně nízkých či nízkých venkovních teplot, je možno tyto poruchy zjistit i dříve, například po skončení realizace v rámci přejímacího řízení. A to pomocí termovizní diagnostiky (viz obr. 41 a 42).
Obr. 41: Tepelné mosty na dolním povrchu podhledu střechy v místech kotevních prvků. (Zd. Peřina)
Obr. 42: Tepelný most v místě návaznosti střechy na obvodovou zeď. (Zd. Peřina)
Aby nemohlo dojít k v rámci užívání budovy k povrchové kondenzaci vodní páry na dolním povrchu střechy a v přilehlých konstrukcích dojít ke kondenzaci vodní páry je nutno v rámci projekčního návrhu provést důkladné tepelnětechnické posouzení v souladu ČSN 73 0540-2 [4]. Z tohoto důvodu je nutné posouzení teplotního faktoru vnitřního povrchu v kritických místech podle ČSN 73 0540-2 [4] – např. řešením dvourozměrného teplotního pole pomocí výpočetního programu AREA 2011 [5], případně řešením trojrozměrného teplotního pole pomocí výpočetního programu CUBE 3D [6].
Musí být splněna podmínka:
kde
- fRsi
- – teplotní faktor vnitřního povrchu [–]
- fRsi,N
- – požadovaná hodnota nejnižšího teplotního faktoru vnitřního povrchu [–]
Ukázky z výstupů výše uvedených výpočetních programů jsou uvedena na obr. 43 a 44.
Obr. 43: Teplotní pole v místě vodorovných kleštin u krovu.
Výstup z programu AREA 2011 [5].
Obr. 44: Teplotní pole v místě zhlaví trámu.
Výstup z programu CUBE 3D 2011 [5].
3. 3 Kondenzace vodní páry uvnitř skladby střechy
Předpokladem správné funkce šikmé či strmé střechy v jejíž skladbě jsou obsaženy dřevěné prvky, což je převážná většina těchto střech, je úplné vyloučení kondenzace vodní páry uvnitř skladby střechy – tak, jak je požadováno v čl. 6. 1. 1 ČSN 73 0540-2 [4]. Tento požadavek je možno zajistit zejména tehdy, jestliže:
- Parotěsná vrstva má dostatečně vysoký difuzní odpor. Je důkladně provedena v celé ploše střešního pláště a také řádně napojena na obvodové a prostupující konstrukce.
- Pojistná hydroizolace má velmi nízký difuzní odpor.
- Skladba střechy je z obou stran (z interiéru i z exteriéru) proveden jako vzduchotěsná.
- Mezi pojistnou hydroizolací a dřevěným bedněním (resp.latěmi) se nachází vzduchová mezera.
Obecně platí zásada, že difuzní odpor parotěsné vrstvy musí být větší, než difuzní odpor pojistné hydroizolace. Vzhledem k tomu, že u šikmých střech je parotěsná vrstva téměř vždy perforována kotevními prvky, dochází v důsledku této perforace k výraznému snížení jejího difuzního odporu. Proto je třeba navrhovat materiály s vysokými hodnotami difuzního odporu (resp. ekvivalentních difuzních tlouštěk). V rámci tepelnětechnického posouzení při projekčním návrhu je také nutno vliv perforace zohlednit ve výpočtu – redukcí hodnoty faktoru difuzního odporu. Parotěsná vrstva musí být důkladně provedena v celé ploše střešního pláště a také řádně napojena na obvodové a prostupující konstrukce Případné lokální netěsnosti nelze vystihnout ve výpočtu. Jediná lokální netěsnost v jinak kvalitně provedené parozábraně může mít za následek výrazné snížení jejího účinku. To proto, že vnitřní vzduch, který obsahuje vodní páru, pokud pronikne do tepelné izolace má negativní vliv na její vlhkostní bilanci a bývá příčinou závažných vlhkostních poruch. Nedbalé, resp. žádné, spojení parotěsné vrstvy (viz obr. 45), nebo její vadné napojení na prostupující konstrukce (viz obr. 46), může zapříčinit vznik nadměrné kondenzace vodní páry uvnitř střešního pláště v tepelné izolaci a tím také výrazné snížení (případně úplnou eliminaci) její funkce.
K výrazné eliminaci realizačních chyb u parotěsné vrstvy může přispět již návrh střechy s tepelnou izolací umístěnou nad krokvemi (viz obr. 6 ). To proto, že provedení parozábrany je v takových případem mnohem jednodušší, a tím i méně náchylné k realizačním chybám.
Obr. 45: Chybějící napojení parotěsné vrstvy v ploše. Vlevo je provedeno dokonce její prořezání v místě dilatační spáry.
Obr. 46: Neodborné provedení prostupu skrze parotěsnou vrstvu.
Pokud jde o vzduchotěsnost střešního pláště ze strany interiéru – ta je požadována z toho důvodu, že:
- Množství tepla, které unikne prouděním vzduchu skrze netěsnosti v konstrukci střešního pláště (spárami, trhlinami) bývá vysoké.
- Vnitřní vzduch, který obsahuje vodní páru, pokud pronikne do tepelné izolace má zpravidla velmi negativní vliv na její vlhkostní bilanci a bývá příčinou závažných vlhkostních poruch.
Vzduchotěsnost střešního pláště ze strany exteriéru je požadována čl. 7. 1. 3 v ČSN 73 0540-2 [4], kde je uvedeno, že: „Tepelněizolační vrstva konstrukce musí být účinně chráněna proti působení náporu větru.“ Důvody tohoto požadavku jsou následující:
- Množství tepla, které unikne pronikání venkovního vzduchu do tepelné izolace (pokud je tvořena vláknitými materiály) bývá vysoké. Tento účinek může být ještě zvýšen, jestliže je objekt situován v zeměpisné oblasti s intenzivním působením větru.
- Venkovní vzduch o nízké teplotě, který pronikne do tepelné izolace má taktéž negativní vliv na tepelnou a vlhkostní bilanci ve střešním plášti.
Problematiku šíření vzduchu v konstrukci není možno řešit tepelnětechnickým posouzením. Tepelnětechnickým posouzením je možno ověřit pouze vedení tepla a kondenzaci vodní páry uvnitř skladby střechy a na jejím vnitřním povrchu . Zanedbání problematiky šíření vzduchu v konstrukci v rámci projektu však může vést ke vzniku nadměrných tepelných ztrát, které nebyly předpokládány.
Z těchto důvodů je nutno:
- Pro eliminaci spárové difuze vnitřního vzduchu je třeba navrhnout pod tepelnou izolaci vzduchotěsnou vrstvu. Její funkci může plnit také řádně provedená parotěsná vrstva.
- Povrch tepelné izolace na vnější straně je třeba rovněž opatřit vhodnou vzduchotěsnou vrstvou – viz výše uvedený požadavek v ČSN 73 0572-2 [4]. Tuto funkci může plnit vhodně navržený typ kontaktní pojistné hydroizolace, jejíž spoje jsou vzájemně slepeny.
Poznámka:
Pokud jde o dvouplášťové či tříplášťové šikmé či strmé střechy s tepelnou izolací, je třeba konstatovat následující:
- pojistná hydroizolace u dvouplášťových střech, která je součástí dolního pláště a spočívá přímo na tepelné izolaci, chrání tepelnou izolaci před proniknutím venkovního vzduchu, jež má výrazně negativní vliv na tepelnou a vlhkostní bilanci střešního pláště, dále pak před vodou z případně zavanutého sněhu a před prachem. Pokud však má vzduchová mezera pod pojistnou hydroizolací u tříplášťových střech malou tloušťku, nedojde v ní k výraznějšímu proudění vzduchu a má pozitivní vliv na vyrovnání tlaku vodní páry pod pojistnou hydroizolací, čímž dochází k vyloučení možnosti její kondenzace na dolním povrchu pojistné hydroizolace. Působí tedy jako expanzní (mikroventilační) vrstva.
V každém případě je třeba, aby spoje pojistné hydroizolace byly vzájemně slepeny. - pokud se pod pojistnou hydroizolací neprovádí vzduchová mezera (u dvouplášťových střech) realizace je jednodušší.
Obr. 47: Posouzení kondenzace vodní páry uvnitř skladby střechy šikmé střechy.
Výstup z programu TEPLO 2011 [7].
V rámci projekčního návrhu je nutno provést řádné tepelnětechnické posouzení v souladu s ČSN 73 0540-2 [4]. Ukázka výstupu posouzení vnitřní kondenzace vodní páry je znázorněna na obr. 47.
V případech, kdy je střešní plášť navržen, nebo proveden neodborně dochází ke kondenzaci vodní páry uvnitř skladby střechy. To má za následek:
- Zvýšení hodnoty součinitele tepelné vodivosti tepelné izolace λ, čímž se zvýší také její hodnota součinitele prostupu tepla U. Důsledkem je eliminace její funkce a tím i vyšší tepelné ztráty skrze střešní plášť.
- Pokud oblast kondenzace vodní páry zasahuje dřevěné prvky, pak dochází ke zvýšení jejich hmotnostní vlhkosti. Důsledkem je jejich napadení některým z biologických dřevokazných škůdců.
- Pokud mezi tepelnou izolací a dřevěným bedněním není provedena vzduchová mezera, pak na dolním povrch bednění, které má větší difuzní odpor dochází k povrchové kondenzaci vodní páry s výše uvedenými důsledky.
Literatura
- [1] Reinprecht. L.: Ochrana dreva. Vysokoškolská učebnica. 453 s. Technická univerzita vo Zvolene, 2008. ISBN 978-80-228-1863-6.
- [2] Reinprecht, L., Štefko, J.: Dřevěné stropy a krovy. Typy, poruchy, průzkumy a rekonstrukce. 242 s. ABF, a. s., Nakladatelství ARCH. Praha, 2000. ISBN 80-86165-29-9.
- [3] Žák, J., Reinprecht, L.: Ochrana dřeva ve stavbě. 95 s. ABF, a. s., Nakladatelství ARCH. Praha, 1998. ISBN 80-86165-00-0.
- [4] ČSN 73 0540-2 Tepelná ochrana budov – Část 2: Požadavky (2011).
- [5] Svoboda, Z.: AREA 2011. Výpočtový program pro PC.
- [6] Svoboda, Z.: CUBE 3D 2011. Výpočtový program pro PC.
- [7] Svoboda, Z.: TEPLO 2011. Výpočtový program pro PC.
- [8] ČSN 73 3610 Navrhování klempířských konstrukcí (2008).
- [9] Základní pravidla pro klempířské práce. Zpracoval a vydal Cech klempířů, pokrývačů a tesařů ČR. Vydání první, březen 2003.
Sloping roofs have been being built for centuries. Until recently, these roofs had only one purpose - to protect the building from rainwater, snow or other climatic influences. Let's look more closely at the current issue of excessive moisture in the roofs and let's show with pictures some specific examples.