Zateplování dvouplášťových střech panelových bytových domů

Dvouplášťové střešní konstrukce jsou velmi častou variantou zastřešení panelových budov u nás. Postupem času se samozřejmě začínají množit poruchy, nehledě k tomu, že konstrukce nesplňují dnešní nároky na tepelně-technické vlastnosti. Jak při sanacích těchto konstrukcí postupovat, je tématem tohoto článku.

Dvouplášťovou střechu tvoří vnitřní a vnější plášť; odděleny jsou vzduchovou vrstvou. Vzduchová vrstva může být buď větraná, nebo nevětraná – u panelových bytových domů se většinou jedná o větrané dvouplášťové střechy. Vnitřní (spodní) plášť plní funkci tepelněizolační, vnější (horní) plášť má funkci hydroizolační. Větraná vzduchová vrstva má za úkol odvádět vlhkost, která jinak může zůstávat ve střešní konstrukci z důvodu vysokého difuzního odporu vrchní hydroizolační vrstvy a může kondenzovat.

Dvouplášťovou střechu lze na panelovém domě poměrně snadno identifikovat podle tří typických znaků:

1. vysoká atika z vnější strany a naopak nízká ze strany střechy,

2. větrací otvory v atice,

3. podélný odvodňovací žlab.

Dvouplášťové střechy měly už první panelové domy G40. Konstrukce střechy byla z velkoplošných betonových desek, položených na atikový a žlabový prefabrikát, funkci tepelné izolace plnil škvárový násyp. Vlivem dilatačních pohybů betonových dílců však docházelo k trhání krytin a dokonce k naklánění atikových dílců. Tyto vady vedly k přehodnocení dvouplášťových konstrukcí střech G40 a další typy byly téměř výhradně jednoplášťové.

V Ostravě se prováděly zkoušky s nosnými pórobetonovými panely pro střechy, které byly označovány jako dvouplášťové, i když vzduchová vrstva probíhala z technologických důvodů pod tepelnou izolací – tato skladba je dnes ale považována za jednoplášťovou.

V karlovarské oblasti byla postupně zavedena do realizace konstrukce dřevěné dvouplášťové střechy s vysokým stupněm kompletace (prefabrikace) horního pláště – tzv. krabicová konstrukce s vloženou tepelnou izolací a provizorní krytinou. Vzhledem k vyšší cenové hladině však nebyl tento systém příliš rozšířen. Dnes patří dvouplášťové střechy s dřevěným horním pláštěm k nejproblémovějším dvouplášťovým konstrukcím vůbec.

V průběhu let byly dvouplášťové střechy realizovány prakticky na všech konstrukčních soustavách či jejich krajských variantách (nejenom panelových, ale i skeletových) alespoň jako zkušební (alternativní) verze střešního pláště. Většího rozšíření doznaly u konstrukčních soustav G57, PS 69, VVÚ ETA, Larsen & Nielsen, BA – NKS, T 06B a OP 1.1.

 

Závaznost normových požadavků a výpočtových metod je daná zákonem č. 406/2006 Sb., O hospodaření energií, zákonem č. 183/2006 Sb., O územním plánování a stavebním řádu a jeho prováděcími vyhláškami č. 137/1998 Sb., O obecně technických požadavcích na výstavbu a č. 499/2006 Sb., O dokumentaci staveb.

Základní „střechařskou“ normou je ČSN 73 1901 Navrhování střech – základní ustanovení. Tato norma stanovuje požadavky pro navrhování a rekonstrukci střech budov (vč. bytových).

Technickým předpisem v oblasti stavební tepelné techniky je komplex norem ČSN 73 0540 Tepelná ochrana budov, část 1–4, ve kterém jsou stanoveny tepelně-technické požadavky na konstrukce, návrhové hodnoty fyzikálních veličin stavebních materiálů a konstrukcí, návrhové hodnoty veličin vnějšího a vnitřního prostředí a výpočtové metody pro navrhování a ověřování konstrukcí a budov.

V této normě jsou uvedeny také odkazy na další normy, které se tím stávají její součástí. Pro hodnocení dvouplášťových střech jsou nejdůležitější:

● ČSN EN ISO 6946 Stavební prvky a stavební konstrukce – Tepelný odpor a součinitel prostupu – Výpočtová metoda – uvádí metodu výpočtu tepelného odporu a součinitele prostupu tepla pro prvky a konstrukce, které obsahují vzduchové vrstvy (nevětrané, slabě větrané, silně větrané),

● ČSN EN ISO 13789 Tepelné chování budov – Měrná ztráta prostupem tepla – Výpočtová metoda – uvádí metodu pro výpočet tepelné ztráty přes nevytápěný prostor (v případě, že vzduchová vrstva je silnější než 30 cm),

● ČSN EN ISO 13788 Tepelně-vlhkostní chování stavebních dílců a stavebních prvků – Vnitřní povrchová teplota pro vyloučení kritické povrchové vlhkosti a kondenzace uvnitř konstrukce – Výpočtové metody – uvádí metodu pro posouzení rizika růstu plísní na vnitřním povrchu konstrukce a rizika kondenzace způsobené difuzí vodní páry uvnitř konstrukce.

 

Pokud se na zateplovanou střechu zpracovává projektová dokumentace (např. ke stavebnímu povolení), musí být součástí technické zprávy (vyhl. č. 499/2006 Sb., příl. č. 1) tepelně-technické posouzení zateplovaných konstrukcí dle ČSN 73 0540-2:2007. Zčásti kvůli neznalosti a zčásti kvůli neúplným podkladům (chybějící skladby konstrukcí a navazující detaily) se toto posouzení zjednodušuje na pouhé konstatování, že: „konstrukce vyhovují tepelně-technickým normám“. Někdy bývá uváděn pouze součinitel prostupu tepla, jako tzv. „základní tepelně-technické posouzení“. Norma však takové zjednodušené posouzení nezná, a správně tedy musí být posuzovány všechny v ní uvedené požadavky, které se týkají dané konstrukce. V případě dvouplášťové střechy to bude:

● součinitel prostupu tepla U [W/(m².K)],

● lineární a bodový činitel prostupu tepla ψ [W/(m.K)] a χ [W/K],

● teplotní faktor vnitřního povrchu f_Rsi [–],

● zkondenzované množství vodní páry v konstrukci M_c [kg/(m².a)],

● roční bilance zkondenzované M_c [kg/(m².a)] a vypařitelné M_ev [kg/(m².a)] vodní páry v konstrukci.

Součinitel prostupu tepla

Součinitel prostupu tepla U [W/(m².K)] konstrukce, včetně zabudovaných tepelných mostů, musí u budov s převažující návrhovou vnitřní teplotou Ø_im = 18 až 24 °C splňovat podmínku:

U ≤ U_N.

 

Pro střechy platí dle ČSN 73 0540-2:2007:

U_{N, pož} = 0,24 W/(m².K) … požadovaná hodnota,

U_N,dop = 0,16 W/(m².K) … doporučená hodnota.

 

Obtížnějším může být v některých případech stanovení součinitele prostupu tepla dvouplášťové střechy, resp. stanovení tepelné vodivosti l [W/(m.K)] vzduchové vrstvy. Podle ČSN EN ISO 6946 se rozlišují tři typy vzduchových vrstev:

● nevětraná (plocha větracích otvorů je maximálně do 0,05 % z celkové odvětrávané plochy),

● slabě větraná (plocha větracích otvorů je od 0,05 % do 0,15 % z celkové odvětrávané plochy),

● silně větraná (větrací otvory mají větší plochu než 0,15 % z celkové odvětrávané plochy).

 

Pokud je vzduchová vrstva silně větraná (což je u větrané dvouplášťové střechy vždy), do výpočtu součinitele prostupu tepla se zahrnou jen materiály pod touto vrstvou – tedy vnitřní plášť. Součinitel přestupu tepla na vnější straně se potom uvažuje jako pro vnitřní prostředí.

V případě uzavření větracích atikových otvorů se stanoví podle ČSN EN ISO 6946 tzv. ekvivalentní tepelná vodivost vzduchové vrstvy λ_g [W/(m.K)] (podle toho, jestli je vrstva nevětraná nebo slabě větraná) a do výpočtu celkového součinitele prostupu tepla střechy se zahrnou všechny vrstvy. V uvedené normě je i výpočtový postup pro stanovení součinitele prostupu tepla konstrukcí se zkosenými (spádovými) vrstvami.

Problém však může nastat, pokud je vzduchová vrstva silnější než 30 cm. V tomto případě by jediný součinitel prostupu tepla neměl být stanovován (ČSN EN ISO 6946, čl. 5.3 – Poznámka). Vzduchovou vrstvu lze potom započítat velmi přibližně jako přídavný tepelný odpor podstřešního prostoru – v ČSN EN ISO 6946 je v tabulce 3 pro ploché dvouplášťové střechy uvedena hodnota tohoto odporu:

 

R_u = 0,3 m².K/W.

 

Přesnější výpočet součinitele prostupu tepla celé skladby dvouplášťové střechy je možný na základě tepelných toků (měrné tepelné ztráty) přes nevytápěný prostor dle ČSN EN ISO 13789. 

 

Lineární a bodový činitel prostupu tepla charakterizují tepelné mosty (vazby) mezi konstrukcemi – nejsou tedy součástí součinitele prostupu tepla samotné konstrukce. Ke stanovení obou činitelů je potřeba podrobně znát hodnocený detail, výpočet se pak provádí pomocí řešení 2D, resp. 3D teplotního pole. Typickým příkladem lineárního tepelného mostu u střechy je vazba mezi střešní konstrukcí a atikou, příkladem bodového tepelného mostu mohou být kotevní prvky nebo větrací komínky, procházející vrstvou tepelné izolace.

Lineární a bodový činitel prostupu tepla Y [W/(m.K)] a c [W/K] musí u budov s převažující vnitřní teplotou Ø_im = 20 °C splňovat podmínky:

 

 ψ ≤ ψ_N,

χ ≤ χ_N.

 

Pro lineární tepelnou vazbu mezi vnější stěnou a střechou platí dle ČSN 73 0540-2:2007:

ψ_{N, pož} = 0,6 W/(m.K) … požadovaná hodnota,

ψ_{N, dop} = 0,2 W/(m.K) … doporučená hodnota.

 

Pro bodovou tepelnou vazbu (průnik tyčové konstrukce střechou) platí dle ČSN 73 0540-2:2007:

χ_{N, pož} = 0,9 W/K … požadovaná hodnota,

χ_{N, dop} = 0,3 W/K … doporučená hodnota.

 

Vnitřní povrchová teplota se hodnotí v poměrném tvaru jako teplotní faktor vnitřního povrchu. Jedná se o hygienické kritérium, jehož splněním se minimalizuje riziko růstu plísní na vnitřním povrchu kritických detailů – tedy v místech tepelných mostů a tepelných vazeb (u panelového bytového domu je to nejčastěji styk mezi stropním a stěnovým panelem v podstřešních místnostech).

V zimním období musí stavební konstrukce v prostorech s relativní vlhkostí vnitřního vzduchu φ≤ 60 % v každém místě svého vnitřního povrchu splňovat podmínku:

 

f_Rsi ≥ f_{Rsi, N}.

 

Požadovaná hodnota teplotního faktoru f_{Rsi, N} [–] pro danou konstrukci se stanoví dle ČSN 73 0540-2:2007 na základě konkrétních okrajových podmínek (vnější a vnitřní teploty a relativní vlhkosti) a podle způsobu vytápění.

U větrané dvouplášťové střechy se rovněž požaduje splnění požadavku na teplotní faktor vnitřního povrchu vnějšího pláště f_Rsi [–]:

 

f_Rsi ≥ f_{Rsi, cr} + 0,03,