Analýza jednoplášťové ploché střechy: Principy návrhu, stavebně fyzikální aspekty a řešení poruch

Ploché střechy, definované sklonem do 5° (nebo 10°, dle různých norem), jsou stále oblíbenější v moderní architektuře, ať už u bytových, tak u rodinných domů. Poskytují plné využití plochy posledního podlaží a otevírají možnosti pro terasy či střešní zahrady. S nárůstem jejich rozlohy a stárnutím stávajících konstrukcí však roste i význam jejich správného návrhu, realizace a diagnostiky případných poruch. Základní rozdělení plochých střech je na jednoplášťové a víceplášťové.

Co je jednoplášťová plochá střecha?

Jednoplášťová střecha je střecha, která odděluje vnitřní prostředí od vnějšího jedním pláštěm - kontaktním souvrstvím jednotlivých funkčních vrstev. Jednoplášťové ploché střechy patří dnes k nejpoužívanějším variantám. Všechny funkční vrstvy jsou uloženy přímo na nosné konstrukci bez větrané mezery. Takové řešení bývá jednoduché a spolehlivé. Jednoplášťové střechy jsou také někdy nazývány jako střechy „teplé“, protože se v jejich souvrství vyskytuje tepelně izolační vrstva.

Typická skladba jednoplášťové ploché střechy:

  • Nosná konstrukce - betonová deska, trapézový plech nebo dřevěná konstrukce. Musí být staticky vyhovující.
  • Parozábrana - brání pronikání vlhkosti z interiéru. Je nutná pečlivá pokládka a je zásadní pro účinnost. Zabraňuje pronikání vodních par do tepelné izolace, které by mohly účinnost tepelné izolace snížit.
  • Tepelná izolace - nejčastěji tuhé desky z pěnového polystyrenu (EPS) nebo minerálních vláken (čedičových). Snižuje tepelné ztráty a je důležitá správná tloušťka.
  • Hydroizolační vrstva - asfaltové pásy nebo fólie. Jedná se o nejcitlivější část střechy, která chrání před vodou.

Příklad skladby jednoplášťové ploché střechy popsané výše. Neobsahuje větranou mezeru, musí mít dobře vyřešenou parozábranu! Spádová vrstva může být vytvořena také klíny tvarované tepelné izolace.

Typy jednoplášťových střech:

  • Jednoplášťová střecha nevětraná je střecha bez systému větracích kanálků napojených na vnější prostředí a se zpravidla klasickým pořadím vrstev, tj. hydroizolační vrstva je umístěna nad tepelně izolační vrstvou.
  • Jednoplášťová střecha větraná je jednoplášťová střecha, v jejíž skladbě je systém větracích kanálků napojený na vnější prostředí a se zpravidla klasickým pořadím vrstev, tj. hydroizolační vrstva je umístěna nad tepelně izolační vrstvou.
  • Jednoplášťová střecha s kombinovaným pořadím vrstev (též střecha "duo") je střecha, ve které je část tepelné izolace umístěna pod hydroizolační vrstvou a část tepelné izolace umístěna nad hydroizolační vrstvou.
  • Jednoplášťová střecha "plus" je střecha vytvořená kombinací jednoplášťové střechy s klasickým pořadím vrstev a střechy s kombinovaným pořadím vrstev.
  • Plochá střecha lehká je speciální jednoplášťová střecha, jejíž plošná hmotnost je nižší než 100 kg/m2. Nosnou konstrukci tvoří zpravidla trapézový plech nebo dřevěné bednění a výjimečně např. betonové skořepiny. Lehké střechy mají výrazně nižší schopnost akumulace tepla a proto je třeba při návrhu navýšit jejich tepelně izolační vlastnosti o cca 15 %.

Rozdíl mezi jednoplášťovou a dvouplášťovou plochou střechou

Základní rozdíl mezi jednoplášťovou a dvouplášťovou plochou střechou se zdá celkem jasný. Jednoplášťové ploché střechy mají pouze jeden střešní plášť, zatímco ty dvouplášťové mají střešní pláště dva. Ovšem zde pozor na terminologii. Dva pláště nerovná se dvě vrstvy. Plášť je celé souvrství (tzn. včetně nosné konstrukce, tepelné izolace, parotěsné vrstvy atd.). A pokud souvrství nemá žádnou větranou mezeru, jedná se o jednoplášťovou střechu. Oproti tomu, pokud souvrství odděluje jedna větraná vzduchová mezera, tak mluvíme o dvouplášti.

Dvouplášťová plochá střecha má oproti jednoplášťové variantě jednu zásadní výhodu - větranou vzduchovou mezeru. Ta pomáhá odvádět vlhkost, která se dostane do skladby střechy. Tento typ skladby se často používá u staveb s vyšší vlhkostí v interiéru nebo v náročnějších klimatických podmínkách. Na druhou stranu je konstrukčně složitější a náročnější na provedení. Dvouplášťová střecha větraná má vzduchovou vrstvu napojenu na vnější prostředí a je vhodná pro použití nad prostory s vysokou relativní vlhkostí (i nad 80 %). Při splnění důležitých podmínek v ní nedochází ke kondenzaci vodní páry. Podmínkou je mimo jiné dokonale vzduchotěsný spodní plášť, nenulový tepelný odpor horního pláště a dostatečná míra větrání střechy.

Čtěte také: Principy předpjatého betonu

Stavebně fyzikální analýza a požadavky

Vzhledem k tomu, že jednoplášťové ploché střechy neobsahují větranou vzduchovou mezeru, je nesmírně důležité zajistit funkčnost střechy z hlediska hydroizolačního a tepelně-izolačního. To zajistíme správným navržením střešní konstrukce a výběrem kvalitního materiálu. Při návrhu jednoplášťové střechy je snahou projektanta, aby se vodní pára do střešní konstrukce nedostala, případně aby se jí do konstrukce dostalo co nejméně. Tedy takové množství, které neohrozí funkci střechy.

Prostup tepla a tepelná izolace

Tepelná izolace ploché střechy zásadně ovlivňuje energetickou náročnost domu. Nedostatečná tloušťka izolace znamená únik tepla v zimě a přehřívání interiéru v létě. Pojem „tepelný odpor“ (značení „R“) byl nahrazen „součinitelem prostupu tepla“ (značení „U“ nebo „k“), který je zjednodušeně řečeno převrácenou hodnotou původního tepelného odporu (viz ČSN 73 0540). Dodržení ČSN 73 0540, která stanovuje maximální přípustný součinitel prostupu tepla obvodových konstrukcí, je povinné a zákonem vyžadováno. Požadavky na úsporu tepla stále rostou a nelze předpokládat, že se v brzké době zastaví. Proto je vhodné při návrhu tepelné izolace s tímto trendem počítat.

Vývoj požadavků na součinitel prostupu tepla pro ploché střechy:

Období k [W/m2/K] R [m2.K/W]
do roku 1964 2,00 0,50
1964 - 1977 1,94 0,52
1977 - 1992 0,50 2,00
1992 - 2005 0,33 3,00
od roku 2005 0,24 4,17

Parozábrana

Toho dosáhneme použitím kvalitní parozábrany co nejblíže k vnitřnímu líci konstrukce. Je však třeba zdůraznit, že kvalitní parotěsná fólie musí být zároveň kvalitně provedena. V opačném případě její účinnost klesá. Laicky si můžeme představit nafukovací balónek: jestliže se v něm objeví i sebemenší otvor, vzduch se z balónku okamžitě vyfoukne. Jednoplášťové konstrukce se zásadně navrhují jako nevětrané. Jakákoli snaha o větrání jednoplášťových střech (například pomocí větracích kanálků) se zejména v panelové výstavbě 70. let ukázala jako zcela neúčinná.

Kondenzace vodní páry

Teoretické výpočty, ale i prováděný aplikovaný výzkum, prokázaly, že jednoplášťovou střechu s klasickým pořadím vrstev (to znamená, že se hydroizolace nachází ve skladbě střechy úplně nahoře) nad běžným prostředím v podstatě nelze navrhnout bez výskytu kondenzátu, a to i v případě, že použijeme kvalitní parozábranu. Pokud však vzniklý kondenzát neohrozí funkci střechy a v letním období se z konstrukce vypaří, tzn. že se v konstrukci nehromadí, můžeme omezené množství kondenzátu připustit. Jednoplášťové střechy mají nevýhodu v tom, že v nich prakticky nejsme schopni vyloučit výskyt kondenzace vodní páry.

Řešení: Obrácená a Duo střecha

Teorie říká, že nejvýhodnější skladba střešního pláště je taková, kde jsou tepelně izolační materiály umístěny na vnější straně konstrukce, zatímco parotěsné vrstvy na straně vnitřní. Bohužel v případě plochých střech s klasickým pořadím vrstev tomuto doporučení nelze vyhovět, neboť mezi parotěsné vrstvy musíme počítat i povlakové krytiny. Proto nelze vyloučit výskyt kondenzace vodních par. Jistým řešením tohoto problému jsou tzv. obrácené střechy. Abychom vyhověli výše uvedenému požadavku, musíme ve skladbě střešního pláště vyměnit pořadí vrstev. Obrácenou (inverzní) střechu získáme záměnou tepelné izolace a hydroizolace. Tepelná izolace se tak dostává do přímého styku s vnějším prostředím, proto je bezpodmínečně nutné, aby byla nenasákavá. Tomuto požadavku vyhovuje jen málokterý materiál. Nejběžněji používaným materiálem pro tepelné izolace obrácených střech je nenasákavý extrudovaný polystyren. Nicméně ani obrácená střecha není zcela bezproblémová. Kritické období pro obrácené střechy je jaro, kdy na střechách taje sníh. Studená tající voda, která má teplotu 0 °C, se v drenážní vrstvě dostává do přímého kontaktu s hydroizolací a nepříznivě ochlazuje nechráněné vrstvy pod ní. Proto se pod hydroizolaci vkládá druhá doplňková tepelná izolace, která již být nenasákavá nemusí. Tak vzniká tzv. Duo střecha (někdy nazývaná obrácená střecha kombinovaná).

Čtěte také: Jak technicko-fyzikální analýza zlepšuje komfort bydlení

Spádování plochých střech

Ploché střechy pro dlouhodobě spolehlivé fungování hydroizolace potřebují dostatečný spád. Spádování slouží k vytvoření spádu. Dříve používané ploché střechy bez spádu se neosvědčily, protože vlivem dotvarování konstrukce vždy docházelo ke vzniku tzv. stojaté vody se všemi negativními důsledky (poruchy hydroizolace, vznik mikroorganismů, napětí mezi mokrými a suchými částmi střechy apod.). Podle ČSN 73 1901 „Navrhování střech“ má být sklon povlakové hydroizolační vrstvy nejméně 1°. Spádování plochých střech pomocí spádových desek EPS je v současnosti nejpoužívanějším způsobem spádování plochých střech. Spádové klíny EPS pro spádování plochy se vyrábějí s nejmenší tloušťkou 20 mm. Pokládka spádových klínů na ne zcela rovný povrch se neliší od postupu u jiných izolačních desek. Nedílnou součástí každé pokládky je zpracování kladečského plánu, podle kterého je nutné postupovat.

Diagnostika poruch a návrh oprav

Návrh funkční a spolehlivé ploché střechy je kompozicí teoretických i praktických znalostí z oblasti stavební fyziky, stavebních materiálů, požární bezpečnosti, statiky a v neposlední řadě také praktických zkušeností. Problematika střešních plášťů je značně široká, protože tyto konstrukce jsou díky své poloze v objektu vystaveny působení řadě vnějších i vnitřních vlivů. Poruchou ploché střechy se rozumí úplná nebo částečná ztráta kterékoliv z jejích funkcí - hydroizolační, tepelněizolační či estetické. Nejzávažnější poruchou je poškození celistvosti hydroizolační vrstvy - krytiny - a následná ztráta hydroizolační funkce, prostě řečeno zatékání.

Časté chyby při návrhu a realizaci:

  • Špatně navržená parozábrana - vede ke kondenzaci vlhkosti.
  • Nedostatečný spád - voda zůstává stát na střeše.
  • Podcenění detailů - prostupy, atiky a vpusti.
  • Nekvalitní hydroizolace - riziko zatékání.

Metody diagnostiky:

Diagnostika střechy začíná prvotní obhlídkou in situ a konfrontací požadavků zákazníka s dostupnými zdroji informací o budově, střeše, období a způsobu realizace. Identifikují se všechny pravděpodobné příčiny poruchy a sestaví se postupové kroky k prokázání nebo zamítnutí těchto hypotéz. Postupové kroky se volí tak, aby byl zásah do konstrukce střechy pokud možno neinvazivní.

  • Zátopová zkouška: Plocha střechy se zaplaví vodou (s možností přidání barviva) a po určité době se kontrolují níže položená podlaží na případné zabarvení.
  • Dýmová zkouška (tzv. mataki test): Do otvoru v povlakové krytině se vpouští barevný dým a sleduje se, zda na některém místě neuniká.
  • Vakuová zkouška: Zkoušený spoj povlakové krytiny se natře mýdlovým roztokem, nasadí se na něj vakuový zvon a vysaje se vzduch. V případě vytváření bublinek se jedná o netěsnost.
  • Jiskrová zkouška: Do podkladu krytiny se zavede jedna elektroda a nad spoji krytiny se pohybuje druhou elektrodou. V místě poruchy celistvosti krytiny vznikne jiskření. Metoda však není účinná na střechách se suchým podkladem krytiny.
  • Kapacitní měření vlhkosti: Slouží k zjištění rozhraní se zvýšenou vlhkostí ve skladbě střešního pláště.
  • Měření vlhkosti střešního pláště tzv. Troxlerem: Stanovuje množství vody (vlhkosti) v materiálu pomocí gama záření.
  • Zkouška jehlou: Špičatým předmětem se přechází po spoji sousedních pásů krytiny. Jakákoliv nespojitost se projeví vpichem jehly do spoje.
  • Ultrazvuková kontrola tloušťky membrány: Používá se k ověření tloušťky povlakové krytiny bez odběru vzorků.
  • Sondáže: Vykopávání otvorů do střešního pláště k zjištění skutečných tlouštěk jednotlivých vrstev a odběru vzorků.

Návrh opravy

Primárním cílem opravy střešního pláště bývá často provedení funkční parotěsné vrstvy, což může znamenat poměrně zásadní zásah do provozu objektu. Oprava ploché střechy je komplikovanější než oprava střechy šikmé. I proto je důležité ji správně udělat na první pokus. Bez řešení konstrukčních detailů a zohlednění stavebněfyzikálních souvislostí nelze zajistit funkční a spolehlivé řešení střešního pláště. Již od počátečních fází návrhu je nutné zohlednit možnost praktického a funkčního provedení detailů při reálném provádění na stavbě.

Čtěte také: Efektivní odvodnění jednoplášťové střechy

tags: #analyza #jednoplastove #ploche #strechy

Oblíbené příspěvky: