PergolyDoplňková hydroizolační vrstva (DHV) ve skladbách šikmých střech: Produkty DEK a normativní výzvy
Doplňková hydroizolační vrstva (DHV) je nedílnou součástí konstrukce střešního pláště, která spolu s krytinou tvoří hydroizolační konstrukci střechy. Proto by se měla doplňková hydroizolační vrstva navrhovat a realizovat ve kvalitě, která odpovídá využití prostor pod střechou a riziku případných škod.
DEKTEN PRO II a DEKTEN PRO PLUS II: Produkty pro DHV od Stavebnin DEK
Fólie DEKTEN PRO II a DEKTEN PRO PLUS II jsou lehkého typu a nacházejí uplatnění ve skladbách šikmých střech. Slouží k vytvoření doplňkové hydroizolační vrstvy (DHV), která zachycuje a odvádí vodu proniklou pod skládanou krytinu. Chrání tím podstřešní prostory a vrstvy střech před vodou a sněhem, které se dostanou pod krytinu, nebo před vodou zkondenzovanou na spodním povrchu krytiny.
Charakteristika fólie DEKTEN PRO II
- DEKTEN PRO II je třívrstvá fólie.
- Funkční vrstva je tvořena difuzně propustnou polymerní monolitickou vrstvou.
- Na horní a spodní straně je fólie opatřena ochrannými vrstvami z netkané polypropylenové textilie.
- Fólie byla zařazena do sortimentu společnosti Stavebniny DEK a.s.
- DEKTEN PRO II je konstrukčně uzpůsobena pro kontakt s podkladní konstrukcí bez nutnosti vytvářet vzduchovou vrstvu pod DHV.
Charakteristika fólie DEKTEN PRO PLUS II
- DEKTEN PRO PLUS II je fólie lehkého typu.
- Slouží k vytvoření doplňkové hydroizolační vrstvy (DHV).
- DEKTEN PRO PLUS II je třívrstvá fólie.
- Funkční vrstva je tvořena difuzně propustnou polymerní monolitickou vrstvou.
- Na horní a spodní straně je fólie opatřena ochrannými vrstvami z netkané polypropylenové textilie.
- Fólie byla zařazena do sortimentu společnosti Stavebniny DEK a.s.
- DEKTEN PRO PLUS II je v podélném přesahu opatřena samolepicími pruhy na obou okrajích, které jsou kryté ochrannou snímatelnou fólií.
- DEKTEN PRO PLUS II je konstrukčně uzpůsobena pro kontakt s podkladní konstrukcí, bez nutnosti vytvářet vzduchovou vrstvu pod DHV.
Výzvy a problémy se stárnutím DHV
V posledních letech pokrývači stále častěji zmiňují konstrukce šikmých střech, u kterých po několika letech používání ztratily pojistné hydroizolační fólie (DHV) svoji funkčnost, přestože splnily normativní proces stárnutí podle DIN EN 13859-1. Norma z roku 2010 ještě nemohla zohlednit zásadní poznatky o chování pojistných hydroizolačních fólií při dlouhodobém stárnutí - jednoduše proto, že tyto poznatky v té době ještě nebyly k dispozici.
Normativní požadavky a jejich omezení
DIN EN 13859-1 nejen specifikuje relevantní vlastnosti pojistných hydroizolačních fólií, ale odkazuje také na zkušební metody k jejich stanovení. Tím je zajištěna porovnatelnost vlastností různých výrobků uvedených v prohlášení o vlastnostech. Jednou z největších výzev normových zkoušek pro určení životnosti výrobku je „trvanlivost po umělém stárnutí“. Ta sice při testech uplatňuje standardizované normativní postupy, ale stále se jedná o specifický výrobkový test, který svými parametry nezohledňuje odpovídající použití pojistné membrány v prostředí, ve kterém je zabudována.
V době, kdy byla vyvíjena výrobková norma pro pojistné hydroizolace, bylo o chování těchto membrán při dlouhodobém stárnutí známo poměrně málo. Verze z roku 2010, která platí dodnes, proto počítá s relativně krátkou fází do položení krytiny a vystavení fólie účinkům UV záření (336 hodin UV záření / 55 MJ/m2) a kompletním životním cyklem pod krytinou simulovaným namáháním teplem (90 dnů při 70 °C). V průběhu let se však ukázalo, že ne všechny výrobky, které projdou normovaným procesem stárnutí, mají také v praxi proti stárnutí dostatečně dlouhodobou odolnost. Navíc jsou známy i mnohé případy, kdy pojistná fólie nebyla vystavena vůbec žádnému UV záření, protože střešní krytina byla položena bezprostředně po pokládce fólie. Poškození UV zářením jako hlavní argument je tedy vyloučeno. Příčina selhání výrobku tedy musí být někde „pod krytinou“.
Čtěte také: Hronbach – váš spolehlivý dodavatel stavebnin
Role pohybu vzduchu a teploty v procesu stárnutí
Společnost Dörken s více než 60 lety zkušeností ve vývoji pojistných hydroizolačních fólií pro šikmé střechy začala před několika lety zevrubně zkoumat klimatické podmínky v úrovni kontralatě na různých střechách v Německu a vliv těchto podmínek na proces stárnutí střešní membrány. V prostoru kontralatí byl kromě teploty a vlhkosti zaznamenáván a měřen i pohyb vzduchu. Pravidelně bylo pozorováno, že když na povrch střechy začalo svítit slunce, zvýšila se i rychlost proudění vzduchu pod krytinou. Jednou z příčin relativně vysokých rychlostí vzduchu bylo sluneční záření, které způsobuje proudění vzduchu ve větrané mezeře tvořené výškou kontralatí. Na druhou stranu se ukázalo, že srovnatelné rychlosti vzduchu se vyskytují i ve dnech, kdy bylo zataženo. Tyto poznatky o pohybu vzduchu v úrovni kontralatě nejsou nové a byly již popsány Lierschem [1] v roce 1986.
Testování a důsledky stárnutí
Po testech na střeše byla celá řada pojistných hydroizolací uložena v teple při 70 °C a různých rychlostech proudění vzduchu. Po dobu téměř dvou let byly v pravidelných intervalech odebírány vzorky a zkoumány změny odolnosti pod tlakem stoupajícího vodního sloupce (dynamický vodní sloupec). Dynamický vodní sloupec se ukázal jako osvědčený prostředek k vizualizaci známek stárnutí. Progresivní procesy stárnutí v plastech jdou ruku v ruce se ztrátou pružnosti a pevnosti v roztržení, běžně označované také jako křehnutí. Proto je to u tenkých fólií či membrán vidět na klesající tlakové stabilitě při zatížení vodním sloupcem.
Jako příklad byl vybrán běžně dostupný výrobek, který v předchozích testech v praktických podmínkách ztrácí svou vodotěsnost (W1, 200 mm výška vodního sloupce během 2 h) již po třech letech. Pokles vodního sloupce v průběhu času při třech různých rychlostech vzduchu ukázal následující:
- Červená křivka: Průběh při uložení fólie pouze za působení teploty bez pohybu vzduchu - vlastně podle podmínek DIN EN 13859-1 (2010), přesněji řečeno se zanedbatelnou rychlostí vzduchu <0,05 m/s. Důsledky procesu stárnutí lze stále více pozorovat po 70 týdnech. Výrobek již neodolá tlaku vodního sloupce, jako když byl nový, počínající proces stárnutí již nezvládá tlak vody a výšky vodního sloupce se stále snižují. Po zhruba dvou letech umělého stárnutí za současných normativních podmínek pojistná hydroizolační fólie zcela selhává.
- Zelená křivka: Zvýšení rychlosti vzduchu po celou dobu umělého stárnutí na pouhých 0,3 m/s (maximální rychlost vzduchu u běžných zkušebních komor pro testování umělého stárnutí) již ukazuje obrovský vliv pohybu vzduchu na životnost testovaného výrobku. Po pouhých šesti měsících umělého stárnutí se kvalita začíná zhoršovat, což pak vede ke ztrátě vodotěsnosti již zhruba po roce.
- Modrá křivka: Za podmínek průměrné rychlosti vzduchu 5 m/s (vyvinutá komora s podstatně větším pohybem vzduchu) je testovaný výrobek již po krátkém období šesti až osmi týdnů horší v procesu stárnutí. Degradace výrobku, který v praxi selže po třech letech, je patrná již v tomto krátkém časovém úseku, což je možné jinak zjistit až po dvou letech testování za normativních podmínek stárnutí.
Pro řešení tohoto problému byla ve spolupráci s předním výrobcem průmyslových komor pro umělé stárnutí vyvinuta taková komora, která s průměrnou rychlostí vzduchu 5 m/s umožňuje podstatně větší pohyb vzduchu než standardní zkušební komory.
„Pravidlo tří“ pomáhá s odhadem délky testování: jsou-li tři roky praktického stárnutí zastoupeny v šesti až osmi týdnech umělého stárnutí, pak je pro jistotu vyžadováno 64 týdnů testování umělého stárnutí pro určení minimální odolnosti po dobu 25 let. Společnost Dörken zakotvila takový test dlouhodobé odolnosti vůči pohybu vzduchu ve střední části střechy jako doplňkovou vlastnost ke stávajícímu požadavku normy na „trvanlivost po umělém stárnutí“ v EAD [3]. Test již nabízí nezávislý zkušební ústav.
Čtěte také: Dřevo a stavebniny od Palubky Lochovice
Polymery, z nichž jsou fólie vyrobeny, podléhají více či méně silnému procesu oxidace. Oxidační procesy jsou známé např. z tvorby rzi v součástech vyrobených ze železa. Takzvané spalování kalorií v lidském těle také není nic jiného než oxidační proces, na kterém se podílí vdechovaný kyslík. Při fyzické aktivitě rychlejší dýchání urychluje oxidační proces, který podporuje odbourávání tukových buněk. Palivové dřevo také v kamnech více či méně rychle oxiduje v závislosti na přívodu vzduchu, který lze regulovat přes škrticí klapku. Čím více čerstvého vzduchu je přiváděno, tím rychleji probíhá oxidační proces.
Doporučení pro výrobce a architekty
Na první pohled by se nabízelo upustit od principu větrané mezery jako důležitého konstrukčního prvku u šikmých střech a uzavřít okapové a hřebenové otvory. To by však bylo nejhorší možné řešení, protože by to s sebou přineslo ještě závažnější problémy. Výrobci pojistných hydroizolačních fólií budou mít v budoucnu spíše za úkol zvážit pohyb vzduchu v prostoru kontralatí jako důležitý ovlivňující faktor ve vývoji výrobků odolných proti stárnutí. S vědeckým pochopením vztahů, výsledným výběrem vhodných materiálů a přísad jako např. stabilizátory lze vyvinout produkty, které obstojí v reálných podmínkách. Dr. Ronald Flaig, vedoucí projektu inovací ve společnosti Dörken GmbH & Co. KG, Herdecke.
Praktické příklady a doporučení pro návrh DHV
Z výše uvedeného vyplývá, že pod skládanou krytinu v průběhu životnosti stavby proniká voda a nejedná se o nikterak ojedinělý jev. Tento fakt je podložen dlouhodobým zkoumáním a pozorováním střech. O tomto jevu již v minulosti také psali kolegové v časopise DEKTIME (například DEKTIME SPECIÁL 01/2012, DEKTIME SPECIÁL 2022). S touto skutečností pracuje i metodika pro návrh DHV uvedená v Pravidlech pro navrhování a provádění střech vydaných Cechem klempířů, pokrývačů a tesařů ČR v roce 2014. Na tato Pravidla odkazuje i norma ČSN 73 1901-2 Navrhování střech - Část 2: Střechy se skládanou krytinou z roku 2020. Pomůcku pro návrh DHV, která využívá principy Cechu, lze nalézt i v Katalogu skladby a systémy DEK včetně dalších doporučení nad rámec metodiky v Pravidlech Cechu. Bližší vysvětlení principu návrhu DHV podle Pravidel Cechu je také uvedeno v DEKTIME 03/2015.
Třídy těsnosti DHV podle Pravidel Cechu
Pravidla Cechu rozlišují 6 tříd těsnosti DHV, přičemž nejtěsnější je třída 1, nejméně těsná je třída 6. Například jakmile je využívané podkroví (byty, kanceláře atd.), pak podle pravidel Cechu má DVH ležet na rozměrově a tvarově stálé tepelné izolaci nebo na celoplošném bednění. Když se k tomu ještě přidá konstrukční náročnost střechy (vikýře, úžlabí, změna sklonu střešních rovin, střešní okna, výlezy, prostupy atd.), pak spoje DHV mají být slepené nebo svařené. Je vhodné, jakmile je pod střechou využívané podkroví, použít i těsnění pod kontralatě.
Kritéria pro určení třídy těsnosti DHV
Při určování třídy těsnosti DHV je jedno z několika zásadních kritérií porovnání sklonu střechy s tzv. Bezpečným sklonem krytiny (BSK). Třída výsledné těsnosti DHV se bude také odvíjet od toho, zda navržený sklon střechy podkročí nebo nepodkročí BSK. Každá krytina má stanovený Bezpečný a minimální sklon. Na menším sklonu než minimálním by se krytina neměla vůbec použít. Informace o těchto sklonech lze nalézt v Pravidlech Cechu, ČSN 73 1901-2, technických listech výrobců krytiny nebo v Katalogu skladby a systémy DEK.
Čtěte také: Rozšíření výroby dřevěných konstrukcí v Mimoni
Rozměrově a tvarově stálá tepelná izolace je například vrstva z tuhého pěnového plastu jako PIR nebo EPS. Určitě do této kategorie nepatří tepelné izolace ze skleněných a minerálních vláken, které se běžně do skladeb šikmých střech používají. Jedná se zejména o skladby, ve kterých je tepelná izolace umístěna mezi krokve a pod krokve. Použití vláknitých skleněných nebo minerálních tepelných izolací nás vede k tomu použít pod DHV jako tuhý podklad celoplošné bednění. Vhodné je klasické bednění z prken nebo z dřevovláknitých desek. Určitě není vhodné bednění z desek typu OSB. Ty vytvářejí příliš difúzně uzavřenou vrstvu pro prostup vzdušné vlhkosti z interiéru do exteriéru a vznikalo by zde riziko kondenzace vlhkosti. Další varianty vhodných podkladních vrstev pod DHV jsou uvedeny v DEKTIME SPECIÁL 2022. Funkce tuhého podkladu je zjevná: nedochází k prověšení DHV, spoje se lépe a kvalitněji slepují, nehrozí vyboulení DHV směrem nahoru v momentě, kdy se někdo snaží mezi krokve zespodu umístit tepelnou izolaci. Celkově se tím zlepší fungování DHV ve smyslu odvádění vody proniklé pod krytinu.
Při volbě konkrétního výrobku pro DHV je třeba pečlivě prostudovat jeho technický list. Určitě je dobré se zaměřit kromě fyzikálních parametrů i na informace, které udávají, na jaký minimální sklon lze výrobek (většinou fólie) použít, jakou třídu těsnosti lze z výrobku vytvořit, jak dlouho můžu nechat výrobek vystavený přímému účinků UV záření atd.
Případová studie: Rekonstrukce mansardové střechy
Investor si nechal zhotovit mansardovou střechu s obytným podkrovím. Na střeše byla použita krytina z velkoformátových plechových tabulí imitujících tašky. Investor byl tak nespokojen s jejím provedením, že ukončil vztah se zhotovitelem a najal novou firmu, zákazníka Stavebnin DEK, aby střechu uvedla do funkčního stavu. Tato nová firma se rozhodla využít služeb Atelieru DEK a požádala našeho technika o konzultaci. Na základě konzultace se investor rozhodl k radikálnímu řešení - odstranit všechny dosud realizované vrstvy střechy kromě nosné konstrukce a realizovat novou skladbu střechy.
Analýza původního stavu
Střecha byla řešena jako mansardová, se střešním vikýřem pultového tvaru. Sklon střešních rovin činil 15° (vikýř a horní část mansardy) a 47° (spodní část mansardy). Nosná konstrukce byla vytvořena z ocelových rámů a dřevěných krokví po vlašsku. V původním provedení byla shora na krokvích realizována doplňková hydroizolační vrstva z mikroporézní fólie, volně zavěšená na krokve. Prvním problematickým místem byla nosná konstrukce tvořená ocelovými rámy v úrovni budoucího zateplení minerální vatou. Realizace zateplení v úrovni ocelové konstrukce s sebou nese významné riziko kondenzace vlhkosti na chladném povrchu oceli a též významného poklesu teploty vnitřních povrchů v místech těchto rámů. Vzduchová vrstva byla nevětraná. Další chybou byla realizace doplňkové hydroizolační vrstvy (DHV) nejnižší třídy těsnosti bez řádného napojení v detailech.
Návrh a realizace nového řešení
Pokud zjistíme minimální dimenzi DHV pro daný případ postupem dle [2] a [3] pro velkoformátovou plechovou krytinu MAXIDEK, dojdeme k požadavku na stupeň těsnosti min. třídy 3 (sklon 15°), resp. 4 (sklon 47°). Tedy DHV z fólie lehkého typu, položené na tuhém podkladu s utěsněním přesahů, u sklonu 15° též s utěsněním kontralatí. Využívání podkroví - např. pro obytné účely, kanceláře apod. Počet zvýšených požadavků (ZP) předmětné střechy byl tedy 3.
Návrh dimenze DHV pro krytinu MAXIDEK byl pak volen s použitím následující tabulky:
| Sklon střechy | Počet zvýšených požadavků (ZP) | Minimální třída těsnosti (konstrukční typ) DHV |
|---|---|---|
| 47° | 3 | 2.2.-1.1. |
| 15° | 3 | 3.3.-1.1. |
Po odstranění původních vrstev střechy byl realizován záklop z OSB desek s okraji na pero-drážku. Vzhledem k tomu, že objekt byl realizován jako dřevostavba, byla okamžitě položena parotěsnicí vrstva ze samolepicího asfaltového pásu TOPDEK AL BARRIER, který plnil zároveň funkci provizorní hydroizolace. Následovala pokládka tepelné izolace TOPDEK 022 PIR v ploše střechy. V detailu okapní i štítové hrany bylo nutné provést vzduchotěsné napojení parotěsnicí vrstvy střechy na obvodové stěny a zateplení tohoto detailu tepelnou izolací KOOLTHERM K5. Doplňková hydroizolační vrstva byla v horní partii střechy o sklonu 15° realizována ze samolepicího asfaltového pásu TOPDEK COVER PRO a v dolní části střechy o sklonu 47° z kvalitní difúzně propustné fólie DEKTEN MULTI-PRO. Kontralatě byly těsněny v celé ploše střechy. Investor tak zvolil vyšší třídu těsnosti nad rámec doporučení [3].
Nosné prvky střechy byly vytvořeny z krokví po vlašsku (pokládaných kolmo ke směru spádnice střechy). Systém TOPDEK je obvykle fixován systémem kolmých a šikmých vrutů TOPDEK ASSY. Kolmé vruty stabilizující směrově kontralať a zajišťující stabilitu proti sání větru bylo možné umístit do krokví po vlašsku. Avšak šikmé vruty stabilizující kontralať proti smykovému namáhání sněhem a vlastní tíhou nebylo do čeho kotvit. Z tohoto důvodu bylo navrženo pro každou střešní rovinu dodatečné vložení nosných hranolů orientovaných po spádu mezi jedno pole krokví po vlašsku. Po stabilizaci kontralatí následovala realizace nosných latí a investorem zvolené krytiny MAXIDEK.
Další poznámky k návrhu DHV
U využívaných podkroví je nutné doplňkovou hydroizolační vrstvu v téměř všech případech položit na tuhý podklad. Inspirací vhodného řešení skladeb se zateplením mezi a pod krokvemi může být např. Ing.
Myslím, že snaha o originalitu, jejímž důsledkem je přílišná tvarová složitost střechy, dost často negativně ovlivňuje funkci střechy. Pokud se na to nemyslí v konstrukčním a materiálovém řešení skladby, prvotní nadšení ze zajímavé stavby může po nějakém čase vystřídat rozčarování a stres z nezodpovězených otázek, jak vlastně střechu opravit.
Aby se předešlo budoucím potížím, je nutné se při návrhu střešní konstrukce zamyslet nad jejím tvarovým řešením, sklonem střešní roviny, délkou odvodňované plochy, způsobem využití podkroví, v jakých klimatických podmínkách se objekt nachází, jaké budou související konstrukce (třeba střešní okna) a prostupy co do množství, velikosti a umístění. Je třeba včas přemýšlet, zda půjdou vůbec vzniklé detaily vyřešit standardními postupy nebo se bude muset vymýšlet něco neobvyklého, zda bude vůbec možné zajistit větrání ve skladbě střechy, jak bude možné zajistit spolehlivý odtok vody z povrchu střechy i z DHV, dále je třeba zvolit správnou krytinu ve vztahu ke sklonu střechy, zvolit správný konstrukční typ DHV.
Domnívám se, že jedním z možných řešení krytiny (po kontrole vzduchotěsnosti vnitřního pláště a vyřešení principů větrání) je hydroizolační povlak například z PVC fólie alespoň na části střechy, který sice nebude mít takovou životnost jako plech, ale bude od počátku spolehlivě chránit objekt před srážkovou vodou.
