Střešní světlíky – analýzy hydroizolačních poruch

Střešní světlík lze členit dle rozměrů a geometrie na dvě základní skupiny. Maloplošné, zhotovené z jednoho kusu prosklené výplně, realizované jako výrobek dovezený na stavbu a velkoformátové, které jsou zhotoveny z více kusů prosklených výplní a jsou skládány do výrobku na stavbě. Tento příspěvek se věnuje problematice vodotěsné spolehlivosti velkoformátových střešních světlíků, analýzám poruch.

1. Základní principy technického řešení

Velkoformátové střešní světlíky jsou obvykle zhotoveny z profilů hliníku a prosvětlovacích polí do nich vložených, nejčastěji skleněné výplně. Profilace hliníkové konstrukce vychází z fasádního systému s doplňky specifickými pro použití ve svislé poloze. Systémová řešení uvažují s těsností proti srážkové vodě pomocí gumového EPDM těsnění se zajištěním přítlaku k prosvětlovacímu poli speciálně tvarovanou lištou a doplněné o pojistnou hydroizolační pásku na bázi bitumenu aplikované na hliníkové fólii. Tvar vnější přítlačné lišty je uzpůsoben, aby co nejméně bránil odtoku vody z jednotlivých prosvětlovacích polí. Přítlačné lišty profilů kolmých na směr sklonu světlíku jsou též doplněny o prostupy umožňující rychlejší odtok vody z jednotlivých prosvětlovacích polí.

Součástí systému je odvod kondenzátu prostoru dutin zasklívacích spár mimo prostor konstrukce, vně střešního pláště. Dle složitosti konstrukce z hlediska geometrické vazby odvodnění kondenzátu mohou být realizovány až tři úrovně. Pro složitější konstrukce je nutné rozdělení na jednotlivé úseky tak, aby bylo možné provedení systému odvodnění kondenzátu do tří úrovní. Odvodnění kondenzátu je zajištěno speciálním žlábkem v profilaci hliníkové konstrukce tvořící podklad pro prosvětlovací výplně. Odvodňovací žlábky jsou symetricky k ose, kde se nachází vyvýšená hrana pro realizaci kotevních šroubů přítlačných lišt a z hrany profilu k vyvýšené drážce pro osazení gumového EPDM. Značení tohoto systému je o odtokového žlábku vyvádějící kondenzát mimo konstrukci protisměrně toku vody. První úrovní jsou obvykle hlavní profily vedoucí přes celý světlík ve směru spádu (tzv. krokve) a tyto drážky mají vyšší kapacitu než drážky vyšších úrovní. Systém je vždy minimálně o dvou úrovních, dle geometrie může být i tříúrovňový. Druhou úroveň odvodnění tvoří příčník kolmý na krokev. Kondenzát vzniklý v prostoru zasklívací spáry tohoto příčníku stéká díky odlišné výškové pozici do odvodňovací drážky úrovně 1, tj. profilu vedoucí ve sklonu střešního světlíku, tzv. krokve. Pokud je mezi rastrem hlavních krokví vloženo několik polí, vzniká systém odvodnění o třech úrovních. Třetí úroveň je profil ve směru sklonu střechy, nevede ale přes celý světlík jako hlavní krokev, ale navazuje na příčník vedoucí kolmo na dvě hlavní krokve. Toto řešení vzniká, pokud je do rastru klasického pole vloženo pole menší s nutností spojení polí profilem rovnoběžným s hlavní krokví. Kondenzát vznikající v zasklívací drážce a průsaková voda skrz přítlačné EPDM těsnění třetí úrovně stéká ve směru spádu do příčníku, úroveň 2, a následně by měla být svedena dle výše popsaného mechanismu do hlavní krokve úrovně č. 1, ze které je vyvedena mimo konstrukci do exteriéru.

2. Nejčastější poruchy vodotěsnosti střešních světlíků

Základním předpokladem funkčnosti střešního světlíku popsaného v kapitole 1. je vodotěsnost prosvětlovacích polí. Tyto pole jsou obvykle zhotoveny ze skleněných tabulí, která tento požadavek bezezbytku zajistí. Alternativně se lze setkat s prosvětlovacími poli na bázi komůrkových plastů. Zde již vodotěsná spolehlivost systému jako celku závisí též na vodotěsné spolehlivosti jednotlivých plošných výplní.

Poruchy vodotěsnosti střešních světlíků lez obvykle rozdělit do skupin dle příčin:

• Chyby vznikající v projekční fázi
• Chybná realizace, nedodržení základních pravidel a montážních pokynů
• Ne-kompatibilita použitých materiálů a jejich vzájemné chemické ovlivňování vlastností

2.1 Chyby vznikající v projekční fázi

2.1.1 Sklon světlíku

Základním parametrem majícím výrazný vliv na vodotěsnou spolehlivost střešního světlíku, ovlivnitelného v projekční fázi, je sklon světlíku. Obecně platí pravidlo, čím větší sklon, tím vyšší spolehlivost. Je to dáno mírou intenzity odtoku srážkové vody. I když všichni renomovaní výrobci systémů pro realizaci střešních světlíků hovoří o odvodnění kondenzátu, součástí tohoto odvodnění je zajištění odvodu průsakové vlhkosti vnikající přes EPDM těsnění pod přítlačnou lištou a šrouby perforované pojistné hydroizolační pásky. Přítlak pro EPDM těsnění se v průběhu životnosti střešního světlíku mění a je vhodné jej v určitém cyklu kontrolovat a popř. servisním zásahem zajistit požadovanou úroveň pro snížení průsaku srážkové vody do odvodňovacích kanálků pro kondenzát. Přímá souvislost sklonu světlíku s rizikem zatečení je nejen na úrovni průsaku přes přítlačné EPDM těsnění, ale též v místě dilatačního spojení krokví, pokud střešní světlík přesahuje výrobní a transportní rozměry krokví pro realizaci z jednoho kusu, obvykle 6 m.

2.1.2 Individuální návrh při použití katalogových parametrů

Velkoformátové střešní světlíky vyžadují vždy individuální projekční přístup. Pouhá aplikace katalogového řešení systémového výrobce dodávané jako doporučení a podklad k projekčním pracím nemusí zajistit správné fungování konstrukce. Projektant by měl vždy zvážit, pro jaký druh a rozměr konstrukce jsou katalogová řešení navržena a zda je možné jejich aplikace bez vznesení individuální modifikace. Základním parametrem je sklon světlíku, popsaný výše, a odvodňovací plocha ve směru sklonu světlíku. Množství odtékající srážkové vody bude vždy jiné pro pole u horní hrany světlíku a v posledním poli ve směru spádu. Katalogové doporučení by proto mělo být vždy posouzeno individuálně, zda bude funkční pro všechny pole světlíku, nebo zda je nutné ve vodou zatíženějších polích tyto odvodňovací drážky uzpůsobit.

2.1.3 Neprůhledné části střešního světlíku

Neprůhledné části střešního světlíku, pokud musí být realizovány, musí respektovat proveditelnost z pohledu řemeslného, tak respektovat základní pravidla systému odvodnění. Počty neprůhledných částí, jejich orientace ke směru spádu světlíku je součástí projekčního návrhu. Pokud již je součástí střešního světlíku neprůhledná část, je vhodné, aby byla realizována v rámci jednoho pole mezi hlavními krokvemi po celou délku krokve od horní po dolní hranu světlíku. Pokud je realizována neprůhledná část kolmo na spád světlíku, vzniknou na světlíku technicky obtížně řešitelné detaily v porovnání s provedením neprůhledného pásu mezi dvě nebo více krokví po celé délce spádu.

2.1.4 Členění geometrie a návaznost úrovní odvodnění

Pro zajištění správné funkce střešního světlíku není vhodné navrhovat složité tvary jednotlivých polí a víceúrovňové odvodnění. Střešní světlíky navržené se dvěma úrovněmi odvodnění navazujících vždy na hlavní profil vedoucí od horní hrany po dolní hranu světlíku (krokev) má výrazně nižší riziko vlhkostních poruch než světlík, který je složen z mnoha segmentů tříúrovňového odvodnění, kdy úroveň dvě a jedna odvádí kondenzát a průsakovou vodu z více segmentů a velké odvodňovací plochy. Kapacitně jsou odvodňovací drážky navrženy na kondenzát a malé procento průsakové vody. Pokud je navržen světlík s labyrintem jednotlivých polí, kdy je sčítán odvod kondenzátu či průsakové vody z jednotlivých úrovní do jedné drážky, může nastat nedostatečný prostor odvodňovacího žlábku a voda zateče přes osazovací EPDM těsnění do interiéru v místě jejího napojení.

2.1.5 Propojení odvodňovacích drážek s exteriérem

Pro zajištění odtoku vodu musí být odvodňovací drážky napojeny na exteriér tak, aby nedocházelo tokem vody k vytvoření podtlaku a tím nefunkčnosti systému odvodnění. Dřívější aplikace neměly speciální prvky a bylo uvažováno s napojením vzduchu přes netěsnosti EPDM těsnění a závity šroubů přítlačných lišt. Nyní jsou doporučovány systémovými výrobci tvarovky s krytkami proti zatečení srážkové vody s napojením na exteriér pro zajištění dekomprese odvodňovacích drážek.

2.2 Časté chyby vzniklé při realizaci

2.2.1 Zásah do systému odvodnění

Častou chybou realizací střešního světlíku mající za následek imperfekci vodotěsné funkce je zásah do systému odvodnění. Při realizaci nebo udržovacích pracích bývá častým omylem nevyvedení prostoru odvodňovacích drážek úrovně 1 mimo konstrukci vně střešní plášť, nebo při rekonstrukci navazujícího střešního pláště provedení zaslepení či zakrytí tohoto vyvedení hydroizolací střešního pláště. Toto má za následek dotaci vody procházející odvodňovacím systémem střešního světlíku do navazujícího střešního pláště či konstrukce, která se dle míry vlhkosti projeví vizuálně v interiéru.

2.2.2 Vodotěsná dilatace sloupku s odvodněním úrovně 1

V případě, že je hlavní profil vedený ve spádu světlíku délky větší než výrobní rozměr a je nutné realizovat pomocí několika kusů, je nutné řádně realizovat vodotěsné napojení s umožněním dilatace. Vzhledem k tomu, že se jedná o drážku v profilovaném systému, je toto velice obtížně zajistitelné. Systémoví výrobci uvažují s vložením přechodového můstku do tmelového lože. Riziko zatečení tímto spojením se zvyšuje se snižujícím se sklonem světlíku. Pro limitní sklony je systémovými výrobci doporučeno řešení se speciálním gumovým těsněním, nahrazující odvodnění v místě profilové drážky. Toto gumové těsnění vyrobené na míru daného projektu by mohlo být osazeno v jednom kuse na profil krokve složené z několika dílů vč. překlenutí dilatačního spoje a vzniklo by dokonale odvodnění úrovně 1. Z pohledu investičního je nutné respektovat zvýšené náklady na zhotovení zakázkově tvarovaného EPDM těsnění i problematiku údržby v případě nutnosti výměny části těsnění.

2.2.3 Absence systémových prvků těsnění a jejich náhrada tmelením

Systémoví výrobci obvykle nabízejí v místech ukončení přítlačných a krycích lišt systémové tvarovky pro zajištění funkčnosti. Absence těchto tvarovek se obvykle řeší realizací vrstvy tmelu, který zajišťuje vodotěsnou funkčnost do prvního příchodu vyšších teplotních rozdílů. Následně je realizována další a další vrstva nemající žádný dramatický dopad do prodloužení živostnosti konstrukce.

3. Příklady z praxe

3.1 Absence individuálního návrhu

Střešní světlík nacházející se na střeše obchodního centra byl při kompletní revizi podkladů a výrobní dokumentace navržen a realizován dle doporučení a katalogových postupů dodaných systémovým výrobcem hliníkové konstrukce. Zdrojem netěsností byl identifikován nedostatečnými kapacitami odvodňovacích drážek v profilech hliníkového systému ve vztahu k ploše světlíku a množství srážkové vody po něm stékající. Související příčinou vlhkostního defektu bylo netěsné napojení jednotlivých segmentů profilů, tzv. krokví, kdy netěsností ve spoji docházelo k nepřípustnému transportu vody z odvodňovacích kanálků do dutiny profilu. Voda z dutiny profilu buď vytékala v dalším dilatačním spoji do interiéru objektu, nebo na ukončení v místě návaznosti na střechu do skladby střešního pláště, protože vyvedení vně střechy je koncipováno pouze pro odvodňovací drážky. Ověřovacím výpočtem bylo zjištěno, že z plochy střešního světlíku může odtékat až 97 m³ vody za hodinu.

Obr. č. 1 pohled na část střešního světlíku (plocha celkem 2600 m²)

Obr. č. 2 pohled na část střešního světlíku (plocha celkem 2600 m²)

3.2 Geometrická složitost odvodňovacích drážek

Rozsáhlý střešní světlík zastřešující atrium administrativní budovy v Praze vykazoval opakované zátoky. Navzdory udržovacím pracím zhotovitele nebylo realizováno dostatečně vodotěsně funkční řešení. Zásadním negativním prvkem majícím dopad do vodotěsné spolehlivosti střešního světlíku, byla jeho geometrická složitost. Odvodňovací plochy v rámci systému hliníkových profilů byly ve všech třech úrovních a jednotlivé plochy byly na sebe vzájemně napojeny, nikoliv s propojením odvodňovacích drážek. Tím docházelo ke sčítání průsakové vody, která v krátkém časovém horizontu překročila kapacity drážek s následným zatečením do interiéru. Při zachování tohoto konceptu již nelze realizovat spolehlivé sanační opatření a pouze snižovat rizika a množství opakujících se zátoků na minimum.

Obr. č. 3 pohled na střešní světlík s viditelným přechodem dílčích prvků systému odvodnění bez návaznosti na hlavní odvodňovací úroveň průběžného profilu

3.3 Materiálová nekompatibilita a neprůhledná sekce ve směru spádu střešního světlíku

Specifický střešní světlík obchodního centra byl navržen s neprůhledným pásem uprostřed sklonu. Zde vzniká nutnost dodržení kontinuity odvodňovacích drážek z prosklených polí též přes neprůhledný pás. Neprůhledný pás byl realizován jako celek s vloženou tepelnou izolací na bázi minerální vaty s hydroizolační PVC-P fólií. Nutnost realizace kontinuálních odvodňovacích drážek byla realizována, ale zhotovitel nezajistil jejich volnost (průchodnost) pro odtok kondenzátu a průsakové vody separací od tepelné izolace na bázi minerální vaty. Při vkládání minerální vaty došlo k jejímu zatlačení do odvodňovacích drážek a nejen byl snížen průtok, ale vlákna minerální vaty kapilární vzlínavostí transportovaly vlhkost z odvodňovacích drážek do skladby neprůhledné části střešního světlíku. Sondou provedenou ještě v záruční době byla zjištěna velmi vysoká vlhkost ve skladbě neprůhledné části světlíku a vlhkostí degradovaná deska OSB. Nezatěsněný prostor okolo kondenzačních drážek vedoucí napříč neprůhledným polem navíc umožňovaly volný transport vzdušné vlhkosti z interiéru do skladby neprůhledné části. Zde mohlo docházet též ke zvýšené kondenzaci vodních par na studených částech konstrukce neprůhledného pole střešního světlíku oddělených od interiéru tepleným izolantem. Další chybou zjištěnou při analýze byla materiálová nekompatibilita provedeného napojení prosklené části s neprůhlednou části pomocí tmelené spáry. Tmel používaný pro tmelené spáry není kompatibilní s fóliovou krytinou na bázi PVC-P ani jejími doplňky, např. poplastovaným plechem. Docházelo zde s vysokou pravděpodobností k migraci chemických látek s důsledkem ztráty trvalé pružnosti tmelené spáry a tím i její ztrátu vodotěsnosti. Námi doporučený návrh tento materiálový problém řeší pomocí můstku hydroizolační stěrky na bázi PMMA (polymermetylakrylát) s vyztuženou vrstvou ze skleněné síťoviny. Tím je zajištěn spoj pomocí tmelené spáry a hydroizolační stěrka kompatibilní s oběma použitými materiály tvoří přechodový můstek zajišťující hydroizolační funkci.

Obr. č. 4 pohled na část střešního světlíku – neprůhledná část uprostřed prosklených polí ve směru spáru

Obr. č. 5 pohled na sondu v místě neprůhledné části

Obr. č. 6 pohled na realizaci sondy v místě neprůhledné části světlíku

Obr. č. 7 sondou zjištěna vlhkost ve skladbě

Obr. č. 8 sondou zjištěné průběžné odvodňovací drážky zatěsněné minerální vatou a otevřený prostor skladby vůči interiéru

Obr. č. 9 pohled na sondu v neprůhledné části světlíku

Závěr

Příspěvek zdokumentoval nejčastější příčiny ztráty vodotěsné funkce střešních světlíků či prosklených střech na stavebních konstrukcích, ke kterým byl autor článku v rámci své praxe přizván. Vhodným architektonickým návrhem a následným konstrukčním řešením lze mnoho opakujících se defektů těchto konstrukcí předcházet. Je nutné apelovat na přímou spolupráci specialistů z oboru prosklených konstrukcí již v raných fázích projektu, kdy lze velké množství rizikových a technicky složitých prvků eliminovat a tím i zvýšit budoucí hydroizolační spolehlivost předmětné konstrukce.

Použitá literatura

1. Katalog návrhu výrobků Schüco (Bestellkatalog)
2. Katalog zhotovení výrobků Schüco (Fertigungskatalog)