Stavíme energeticky úsporný dům (VI) - Střechy

Diskuze o přednostech a nevýhodách jednotlivých typů střech se vedou na nejrůznějších úrovních a jednoduchá odpověď na otázku, která střecha je lepší, neexistuje. V dnešním pokračování seriálu předkládáme jako podklad k diskuzi a Vašim dotazům pohled odborníků na ploché střechy obecně a popis jednoho typu šikmé střechy vhodné právě pro energeticky úsporné domy.

Plochá střecha pro energeticky úsporný dům
doc. Ing. Antonín Fajkoš, CSc.
Ing. Jan Plachý

Plochou střechou nazýváme střechu o sklonu do 5° a lze ji aplikovat na jakýkoliv typ objektu. Z hlediska budoucí funkčnosti lze tedy plochou střechu navrhnout i na energeticky úsporný dům.

Střecha musí plnit svoji funkci jako celek a jsou tedy stejně důležité všechny její vrstvy. Funkčnost zajišťují nejen správně navržené vrstvy, ale všechny její části, zvláště pak detaily.

Související normy:

ČSN 73 05 40-Část 1-4. Tepelná ochrana budov. ČSN 73 19 01. Navrhování střech - Základní ustanovení. ČSN P 73 0600. Hydroizolace staveb - Základní ustanovení. ČSN P 73 0606. Hydroizolace staveb - Povlakové hydroizolace -Základní ustanovení.

1. Rozdělení a typy plochých střech

Podle počtu střešních plášťů ploché střechy rozdělujeme na jednoplášťové, dvouplášťové a několikaplášťové.
Podle pořadí vrstev dělíme ploché střechy na střechy o klasickém uspořádání vrstev a o opačném pořadí vrstev. Oba typy mohou mít provozní úpravu (pochůznou, pojízdnou, či vegetační).

2. Vrstvy střešního pláště

Každý typ střešního pláště se skládá z několika různých vrstev. Tato část se tedy bude věnovat materiálovému řešení jednotlivých vrstev.

2.1. Hydroizolační vrstvy
Jako hydroizolační vrstvu je možné použít asfaltové pásy, hydroizolační folie či stěrkové hydroizolace.
Asfaltové pásy. Dnes se ve skladbě plochých střech uplatňují především pásy z modifikovaných asfaltů.
Hydroizolační fólie lze obecně rozdělit na termoplasty, elastomery a termoplastické elastomery.

Základní fyzikální a mechanické vlastnosti uvádí tabulka č. 1.

Název vrstvy	Asfaltové pásy	Hydroizolační folie
tl. jedné vrstvy (mm)	4,0 mm - 5,5 mm	1,5 - 3,0 mm
plošná hmotnost (kg/m2)	3,0 - 5,5 kg/m2	1,5 - 2,0 kg/m2
aplikace	v souvrství, nebo v jedné vrstvě	pouze v jedné vrstvě
průtažnost	dle nosné vložky 2-60%	až 500%
připevnění k podkladu	natavení, nalepení, volné položení	volné položení
vzájemné spojování	plamenem, horkým vzduchem, samolepící úprava	horkým vzduchem, samolepící úprava, chemické sváření, vulkanizací, spojovací pásky
odolnost proti UV záření	je nutná úprava horního povrchu pásu (mimo modifikace APP)	není nutná speciální úprava
průměrná odolnost teplotám	dle modifikace -35°C až 130 °C	-40°C až +130 °C
nasákavost	dle použité nosné vložky	téměr nenasákavé
faktor difúzního odporu	20 000 - 90 000	7 000 - 260 000
smrštění	neuvádí se	do 1 %

Tab. č. 1 - Porovnání základních fyzikálních a mechanických
vlastností asfaltových pásů a hydroizolačních folií.

2.2.Tepelně izolační vrstva
Tepelné izolace používané pro jednoplášťové ploché střechy jsou:

tuhé desky z minerální plsti pěnové polymery - expandovaný pěnový polystyrén (EPS) extrudovaný pěnový polystyrén (XPS) - vzhledem k velmi malé nasákavosti je XPS téměř výhradně předurčen pro aplikaci do obrácených střech. pěnový polyuretan (PU) pěnové sklo - uplatnění v kompaktní střeše s extrémně zatíženými plochami, nad prostory s vysokou teplotou a relativní vlhkostí

Charakteristické fyzikálně mechanické vlastnosti uvádí tabulka č. 2.

Technické vlastnosti		Expandovaný pěnový polystyrén PSB-S-30	Extrudovaný pěnový polystyren XPS 32-35	Pěnový polyuretan z dílců	Tužené desky z minerální plsti	Pěnové sklo
charakteristická hodnota součinitele tepelné vodivosti λk (W/mK)		0,032	0,025 - 0,027	0,022	0,04	0,042
výpočtová hodnota součinitele tepelné vodivosti λp (W/mK)		0,039	0,032 - 0,035	0,024 - 0,028	0,044	0,042
objemová hmotnost ρ (kg/m2)		25 - 30	32 - 35	30	150 - 200	120
faktor difúzního odporu μ		35 - 85	100 - 200	30 - 200	1,4 - 2,5	jednovrstvé μ cca 70 000
						dvouvrstvé μ blíží se nekonečnu
pevnost v tlaku M/mm2 = Mpa	při 10 % deformaci	0,18	0,3	0,12 - 0,15	0,04 - 0,075	-
	při 2 % deformaci	0,12	0,1	neuvádí se	neuvádí se	-
	bez deformace	neuvádí se	neuvádí se	neuvádí se	neuvádí se	0,7 - 1,6
hořlavost dle ČSN 73 08 63		C1 nebo C3 nebo B	C1 nesnadno hořlavé	C1 nesnadno hořlavé	B těžce hořlavé	A nehořlavé
dlouhodobá tepelná stabilita		až + 80 °C	+ 75 °C	+ 120 °C	300 °C	430 °C
nasákavost		4% objemová (= 200% hmotnostní)	max. 0,5% objemová (= 15% hmotnostní)	25% objemová	8% objemová (= 40% hmotnostní)	téměř nenasákavé

Tab. č. 2 - Porovnání základních fyzikálně mechanických vlastností jednotlivých druhů tepelných izolací

2.3. Ostatní vrstvy střešního pláště
Jedná se o vrstvu spádovou, parotěsnou, pojistnou hydroizolační, expanzní, dilatační, separační, spojovací, ochrannou, stabilizační a drenážní.

3. Tepelně technické požadavky na střešní plášť

Požadavky na vnitřní prostředí jsou stanoveny v ČSN 73 0540. Při návrhu složení střešních plášťů se vychází z jejich závazných požadavků uvedených v části 2 "Funkční požadavky".
Nejdůležitější z nich jsou:

nejnižší vnitřní povrchová teplota konstrukce, součinitel postupu tepla, zkondenzované množství vodních par uvnitř konstrukce.

3.1. Nejnižší vnitřní povrchová teplota
Střešní konstrukce nad prostory s relativní vlhkostí nižší než 60% musí vykazovat v každém místě takový součinitel prostupu tepla, který plně zajišťuje nejnižší vnitřní povrchovou teplotu θ_si, ve °C, jež se stanoví ze vztahu:

θ_si ≥ θ_si,N = θ_si,cr + Δθ_si (°C)

kde:

θsi	je skutečná povrchová teplota konstrukce (°C),
θsi,N	je požadovaná hodnota nejnižší povrchové teploty konstrukce střechy (°C)
θsi,cr	je kritická vnitřní povrchová teplota (°C)
Δqsi	je bezpečnostní teplotní přirážka (°C), která zohledňuje způsob vytápění vnitřního prostoru a tepelnou setrvačnost konstrukce.

Např. pro obytné místnosti s Δθ_ai = 21°C a φ_i = 50% je kritická vnitřní povrchová teplota stavebních konstrukce θ_si,cr = 13,6 °C.

Nejnižší povrchová teplota se obvykle stanovuje pro kritický detail konstrukce (tepelný most) řešením vícerozměrného teplotního pole. Při tomto stanovení je nutné uvažovat i zhoršující vliv zvlhčení na stavební materiály ve střešním plášti v případě připuštěné kondenzace vodní páry.

3.2. Součinitel prostupu tepla
ČSN 73 0540 stanovuje dvě hodnoty součinitele prostupu tepla, podle kterých se musí konstrukce (střešní plášť) navrhovat. Jsou to hodnota doporučená a požadovaná.

Obě hodnoty se stanoví následujícím výpočtem
Pro relativní vlhkost vnitřního prostředí φ_i menší než 60% platí vztah:

U_N ≥ U

ČSN 73 0540-3 uvádí tabulku těchto hodnot součinitele prostupu tepla U_N, platících pro budovy s převažující návrhovou teplotou θ_im = 20 °C, která odpovídá návrhové vnitřní teplotě φ_i většiny prostorů v budově. Za tyto budovy jsou považovány všechny budovy obytné, občanské s převážně dlouhodobým pobytem lidí a jiné, pokud vypočtená převažující návrhová teplota θ_im je v intervalu od 18 °C do 24 °C včetně. Pro jiné budovy se pak hodnoty získají výpočtem.

Typ střechy	Doporučená hodnota UN (W.m-1.K-1)
	Těžká konstrukce	Lehká konstrukce
Plochá (do 5°)	0,20	0,16

Tab. č. 4 - Hodnoty součinitele tepelného prostupu pro ploché střechy

Technické vlastnosti	Expandovaný pěnový polystyrén PSB-S-30	Extrudovaný pěnový polystyren XPS 32-35	Pěnový polyuretan z dílců	Tužené desky z minerální plsti	Izolace pěnového skla v bitumenu
	Orientační tl. tepelné izolace (mm)
požadovaná hodnota pro lehkou konstrukci Un= 0,16 W/(M2K)	240	200	160	280	260
požadovaná hodnota pro těžkou konstrukci Un= 0,2 W/(M2K)	200	180	140	220	220

Tab. č. 5 - Orientační hodnoty tl. různých druhů tepelných izolací

3.3. Zkondenzované množství vodních par
V souladu s ČSN 73 0540 by měl být střešní plášť navržen rovněž tak, aby v něm nedocházelo ke kondenzaci vodní páry. Za určitých předpokladů určité množství kondenzace vodních par je ve střešním plášti připouštěno. Je ale nutno zajistit, aby se při zpětné přeměně kondenzátu do plynného skupenství měly vzniklé vodní páry možnost odpařit ze střešního pláště do vnějšího ovzduší. Přitom musí platit, že:

G_v ≥ G_k

kde:

Gk	je množství zkondenzované vodní páry v průběhu roku (kg.m-2.rok-1),
Gv	je množství vypařené vodní páry v průběhu roku (kg.m-2.rok-1).

Současně však platí pro jednoplášťové střechy, že:

G_k ≤ 0,1 kg.m^-2.rok^-1

4. Požadavky na ochranu proti hluku

Základní požadavky z hlediska ochrany proti hluku jsou obsaženy v ČSN 73 0532. Podle této normy musí být index vzduchové neprůzvučnosti střech nad chráněným prostorem obytného domu v případě, že je střešní plášť pochozí

R ≥´52 dB¹

Pokud je střecha i provozní, je nutné zajistit i kročejovou neprůzvučnost. Požadavek na index kročejového hluku je:

L_nw ≤ 53 dB²

5. Požadavky z hlediska požárního namáhání

Požadovaná požární odolnost střešního pláště se stanoví podle stupně požární bezpečnosti požárního úseku, nad kterým je střecha umístěna a podle možného namáhání střešního pláště přilehlé části objektu požárem.

Nosná konstrukce a jednotlivé materiály vrstev střešního pláště tak musí splňovat požadované požárně technické vlastnosti, mezi které patří:

požární odolnost konstrukce, hořlavost nosné konstrukce, šíření požáru střešním pláštěm.

Díky tomuto se střešní plášť posuzuje z horní a dolní (spodní) strany. Ze spodní strany se posuzuje na požární odolnost a na hořlavost. Zde se hodnotí celá skladba střešního pláště od nosné konstrukce až po vrchní úpravu a to v minutách (15 - 180).

Z horní strany se posuzuje z hlediska šíření požáru v požárně nebezpečném prostoru a mimo požárně nebezpečný prostor. V požárně nebezpečném prostoru musí být z konstrukcí druhu D1 (nehořlavé hmoty), nebo se musí prokázat, že nešíří požár a brání vznícení hořlavých částí konstrukce (musí vyhovět zkoušce typu A³). Mimo požárně nebezpečný úsek musí vyhovět zkoušce typu B.

6. Stavební detaily

Nejdůležitějšími požadavky řešení jsou naprostá vodotěsnost detailů a eliminace všech tepelných mostů. Symbolická schémata špatně a správně řešených charakteristických detailů jednoplášťových střech z hlediska eliminace tepelných mostů jsou na Obr. 1.

Obr. 1 - Schémata špatných (levý sloupec) a správných (pravý sloupec)
řešení charakteristických detailů plochých střech

7. Závěr

Plochá střecha tedy jednoznačně patří i na energeticky úsporný dům.

¹ ČSN 730532, tab. č. 1, případ, kdy jsou nad obytnými prostory veřejné průchody, veřejně přístupové terasy.
² ČSN 730532, tab. č. 1, případ, kdy jsou nad obytnými prostory veřejné průchody, veřejně přístupové terasy.
³ Zkušební předpis MV ČR ředitelství Hasičského záchranného sboru č. ZP-2/1991

---

Přednosti šikmé střechy pro nízkoenergetický dům
Ing. Jan Maloušek

Střecha je právem označována za korunu stavby. Šikmá střecha, zejména u nízkopodlažních staveb, svým tvarem a dalšími architektonickými prvky určuje konečný dojem celé stavby a mimoděk leccos vypovídá o investorovi. V podkroví, pod šikmými střechami novostaveb, jsou zpravidla další obytné místnosti popřípadě samostatné byty. Z elementárních znalostí stavební fyziky je známo, že střecha se podílí na celkové bilanci tepelných ztrát objektu v rozsahu od 30 do 50%. To je důvod k důkladné analýze konstrukčních řešení šikmých střech.

Krátce z historie:
Zpočátku bylo bydlení v podkroví chápáno jako provizorium a náklady na zprovoznění byly omezovány na minimum. Motto bylo: vše zhotovit z vnitřní strany budoucího bydlení, hlavně zabránit nadměrným únikům tepla v zimním období a přehřívání z letního oslunění. Zásady stavební fyziky nikdo nebral do úvahy, vždyť se jednalo o provizorium.

Obr. 1

Podle tehdejších názorů byla izolace - zpravidla na bázi minerální plsti - mokrá pouze vlivem zatékání netěsnou krytinou. Na kondenzaci vlhkosti pronikající z interiéru nebral nikdo zřetel.

Střešní tašky byly větší částí své rubové plochy v přímém kontaktu s mokrým izolantem, což mělo neblahý vliv na životnost zvětralé pálené krytiny. Z oprávněné teorie zatékání vznikl požadavek na pokládku pojistné hydro-izolace. Její realizace s sebou logicky přinesla prvky dnes označované jako tzv. kontralatě.

Postupně se vytvořily standardní skladby této tzv. páté stěny domu. Tyto "učebnicové" skladby vždy sestávají z několika vrstev, zejména: pojistné hydro-izolace, její jednoduché nebo dvojité odvětrávání, mezi krokve vkládané tepelné izolace na bázi minerální plsti a interiérové parozábrany. Jednotlivé vrstvy jsou podle typu skladby přesně prostorově vymezené tak, aby byla zajištěna teorií zadávaná funkce skladby. Předpokladem dobrého výsledku je přesné dodržování technologických postupů, použití projektem stanovených materiálů a pečlivé provádění - jak to probíhá v praxi (viz obr. č. 1).

S ohledem na to, že uvedené "učebnicové" skladby provádějí pracovníci minimálně dvou profesí a často ne jednoho dodavatele, je výsledek zpravidla žalostný. Nejčastěji se chybuje v množství a umístění tepelné izolace, ve volbě materiálů a jejich vzájemné vhodnosti a zejména v provedení interiérové parobrzdy. Tato vrstva musí být provedena tak, aby vykazovala faktor difúzní odpor "μ" v celé ploše, včetně prostupů touto vrstvou a v napojení na ostatní konstrukce stavby. Což je požadavek z kategorie zbožných přání.

Nedbalá práce a bohužel často i programové šetření na kvalitě a materiálu vedou k vážným poruchám.

Nejčastější porucha je kondenzace vodní páry uvnitř konstrukce střešního pláště. Vede k vlhnutí tepelné izolace a tím k výraznému zhoršení tepelně-izolačních vlastností (efekt mokrého zimníku). Izolant na bázi minerální plsti je na vlhko vnímavý materiál. Dlouhodobá vlhkost v izolantu vede ke zvyšování vlhkosti v dřevěné konstrukci krovu. Také vyšší tepelná vodivost dřeva, v porovnání s tepelnou izolací je cca 4x větší, má za následek zvyšování vlhkosti krovu. Dřevo mokré nad 20% hmotnostní vlhkosti je ideální terén pro plísně, dřevokazné houby apod.

Další zvyšování celkové vlhkosti ve střešní konstrukci má na svědomí dutina často vyžadovaná pod střešní krytinou. Této mezeře se přisuzuje funkce větrání pod spodním lícem skládané krytiny. Má jí proudit vzduch, kterému se přisuzuje schopnost vysoušet vlhkost spodního líce krytiny, resp. povrchy pojistné hydro-izolace a udržet také suchou tepelnou izolaci.

Jak je to ve skutečnosti?

1) Spolehlivá funkce proudění vzduchu pod spodním lícem skládané střešní krytiny je problematická. Zejména v období zimních měsíců, kdy jsou krytiny zatěžovány střídáním mrazu a tání, není větrání zajištěno, neboť odvětrací pásmo je často překryto sněhem. Dále není žádné technické řešení, jak v úžlabí, u střešních oken, vikýřů apod. vytvořit trvale funkční odvětrací pásma.

2) Dlouhodobé sledování střech s provětrávanou mezerou, tzv. spodní větrání, ukázalo, že touto spárou pronikne ke spodnímu líci tašek ještě více vlhkosti než bez odvětrávání [1] a [2]. Dále dlouhodobé sledování prokázalo, že během jedné noci se na každém čtverečním metru spodního líce střešních tašek může vysrážet až 120 g kondenzátu [2].

Vzduchový průduch, zvláště mezi střešní konstrukcí a spodním lícem krytiny, nemá z hlediska větrání smysl. Působí kontraproduktivně: usnadňuje pronikání vlhkosti do podstřeší. Odvětrávací spáry v podstřeší jsou překvapivě další příčinou vlhkostních zisků v podstřeší.

S ohledem na to, že krokve tvoří tepelné mosty (cca 15% z plochy střechy), je třeba tuto skutečnost zohlednit v konstrukčním řešení. Skladba střešního pláště šikmých střech, která vychází z principu vkládání tepelného izolantu mezi krokve, má limit množství, resp. tloušťky vložené tepelné izolace. Řešení s návrhem příslušně vysokých krokví a přidávání další tepelné izolace pod krov vede nejen k neúměrné spotřebě dřeva, ale také ke zmenšování užitného prostoru podkrovního obydlí.

Spolehlivé řešení šikmé střechy s vlastnostmi vyhovujícími pro nízkoenergetický objekt vyžaduje zcela jiný stavebně fyzikální pohled. Střecha, pod níž se má bydlet, je v podstatě šikmá stěna s dřevěnou nosnou konstrukcí.

Tepelná izolace svislého obvodového pláště se předsazuje před nosné prvky - vně objektu. Podle názorů odborníků a z hlediska stavební fyziky je takové konstrukční uspořádání nejvhodnější. To je třeba aplikovat také na šikmou střechu!

Když mezi nosnou konstrukci krovu a venkovní plášť (skládanou krytinu) vložíme vrstvu splňující všechny fyzikální požadavky na pátou stěnu domu, zcela oddělíme interiér od vnějšího prostředí.

Instalací tepelné izolace vně krovu získáme:

stejnou hodnotu součinitele prostupu tepla v celé ploše střechy bez tepelných mostů posun rosného bodu mimo konstrukci krovu menší vlhkostní zátěž krovu, která významně zvýší jeho životnost krov dimenzovaný podle statického výpočtu - významná úspora dřeva možnost přiznat krov v interiéru

Většina výrobců si zřetelné výhody předsazení tepelné izolace vně krovu uvědomuje a na trhu je již řada ucelených systémů.

Domnívám se, že v průběhu seriálu "STAVÍME ENERGETICKY ÚSPORNÝ DŮM" bude prostor pro zástupce těchto výrobců, aby veřejnosti představili svá řešení.

VYBRANÁ ŘEŠENÍ S INTEGROVANOU IZOLACÍ THERMODACH

Obr. 2

Dílce technologie THERMODACH jsou tvrzené a stabilizované desky z EPS se samozhášivou úpravou. Mají výborné tepelně-izolační vlastnosti a jsou důmyslně tvarovány. Desky jsou určeny k přímé pokládce na střešní latě, zcela spolehlivě odvádějí kondenzovanou a zateklou srážkovou vodu k okrajům střechy, utěsňují podkrovní prostor a jsou uzpůsobeny pro přímou pokládku tašek. Dlouhodobé ověření systému THERMODACH na mnoha střechách v Bavorsku (od r. 1967) je předpokladem pro trvalou funkci vhodných užitných vlastností. (viz obr. č. 2)

V jednom pracovním postupu a z vnější strany střechy se pořídí:

tepelná izolace s možností volby výsledné hodnoty součinitele prostupu tepla pojistná hydro-izolace zvuková izolace se základní hodnotou vzduchové neprůzvučnosti Rw = 41 dB větrotěsnost podkroví pokládka taškové krytiny.

Obr. 3

Obr. 4

obr. 5

Obr. 6

Konstrukce krovu i latě jsou v chráněném interiérovém prostoru a jsou namáhány vlhkostními a teplotními změnami stejně málo jako nábytek. Veškeré práce probíhají z vnější strany krovu. Také finální podhledové materiály lze položit z vnější strany.
Dobré zkušenosti jsou se záklopem:

z jednostranně hoblovaných palubek (viz obr. č. 3) ze sádrokartonu, který se položí na krokve a po zalaťování se k latím kotví (viz obr. č. 4 a 5) s použitím desek CETRIS pro vysoké požadavky na požární odolnost (viz obr. č. 6) z heraklitových desek pro vysoké požadavky na zvukový útlum (viz obr. č. 7 a 8) (na konkrétní realizaci naměřená hodnota vzduchové neprůzvučnosti Rw = 53 dB)

Obr. 7

Obr. 8

Technologie THERMODACH je propracovaná také v řešení pro střechy s velmi malým součinitelem prostupu tepla ve variantách:

přidáním deskového EPS na plnoplošný záklop pod dílce THERMO (viz Obr. 01, Obr. 02, Obr. 03, Obr. 04) dodatečnou instalací dílců THERMO nad stávající střešní skladbu (viz tab. 1) a kombinací obou variant.

Výsledný součinitel prostupu tepla "U_N"
střechy se stávající izolací mezi krokvemi
a dodatečně izolované technologií THERMODACH

Tepelná izolace většiny šikmých střech je nedostatečná a chybně provedená.
Přidáním integrované izolace THERMODACH z vnější strany střechy
snadno a bez zásahu do interiéru výrazně zlepšíme celkovou tepelnou bilanci!

[1] ČSN 73 0540-2/2002, A.3.3.11
[2] Dachdekung und Dachbelüftung, Untersuchungsergebnisse und Folgerungen für die Praxis, Von Dr.-Ing. Helmut Künzel - Stuttgart: Fraunhofer-IRN-Verl., 1996

Zpracovala firma:
THERMO - STŘECHY s.r.o.
Lumírova 445/5
128 00 Praha 2
www.thermodach.cz