Mýty a fakta o nadkrokevním zateplení

Materiály pro nadkrokevní zateplení

Pro splnění současných normových požadavků je nutné skladby šikmých střech řešit a provádět z minerální izolace vložené mezi krokve a nad či pod krokvemi. Na straně interiéru se aplikují parozábrany lehkého typu, které vykazují vysoký stupeň difúzního odporu a na straně exteriéru pojistné difúzně otevřené mebrány o malém dif.odporu. (obr.1) Nadkrokevní zateplení z PIR izolantu se klade na celoplošné bednění nebo přímo na krokve. (obr.č.2) PIR izolace jsou vyráběny ve dvou modifikacích. S vysokým stupněm difúzního odporu s oboustranným čistým hliníkem (obr.č.6) nebo difúzně otevřené izolace s oboustranným papírovým nosičem (obr.č.3 - 5) či sklotextilií určené pro kombinaci s minerální izolací mezi krokvemi – pro rekonstrukce.

Obr.č.1

Obr.č.2

Obr.č.3

Obr.č.4

Obr.č.5

Izolační desky vykazují spárovou netěsnost a proto je nutné pod nimi aplikovat celoplošně parozábrany nebo mít vyřešený vzduchotěsný spoj desek. Kotvení střešního pláště je prováděno kotevními vruty přes kontralať, pojistnou hydroizolaci, tepelnou izolaci a parozábranu do krokví. (obr.č.9) Parozábrana musí být těsná jako celá vrstva. Při montážích parozábran lehkého typu pod krokvemi s minerální izolací mezi krokvemi vznikají netěsnosti ve spojích parozábran, v napojeních na okolní konstrukce a perforacích od vrutů, elektroinstalace apod. Při aplikaci parozábrany pod krokvemi se dosáhne cca 10% hodnoty deklarovaného faktoru difúzního odporu. Potom výpočet a realita jsou zcela odlišné. Proto jsou nejčastější poruchy u skladeb s minerální izolací.

Obr.č.6

Při aplikaci parozábrany nad krokvemi dosáhneme deklarovaných hodnot faktoru difúzního odporu. U nadkrokevního zateplení se aplikuje parozábrana na pevný celoplošný podklad. Parozábrany lehkého typu mají ve spojích integrované samolepicí pásky. Spojování na pevném podkladu zaručuje bezpečné spojení. Na parozábranu se kladou izolační desky PIR a přes kontralať se kotví do krokví. Perforace parozábrany je přes bednění v místě krokví.

Tvrzení

Netěsnost parozábran lehkého typu patří mezi nejčastější vady a proto na základě našich zkušeností (neuvádím kdo to tvrdí) „doporučujeme provádět parotěsnící a vzduchotěsnící vrstvu u nadkrokevního zateplení z asfaltových pásů na celoplošném podkladu“

Proč používat jako parozábranu asfaltové pásy

• asfaltové pásy neumožňují perforaci kolem kotevních vrutů
• místo prostupu vrutů je vzduchotěsné a vodotěsné
• vrut nepoškodí (neroztrhne) asfaltový pás
• zaručená těsnost ve spojích asfaltových pásů

Uvedené argumentace jsou implementovány do myšlení projektantům a pokrývačským firmám, které se obtížně orientují v tom, co je pravda a co ne.

Rozeberme si aplikaci parozábrany lehkého typu u nadkrokveního zateplení na celoplošném podkladu a pokusme se najít odpovědi na otázky:

1. dochází k perforaci parozábrany kotevním vrutem. Pokud ano, jak veliká je perforace
2. dochází k infiltraci vnitřního vzduchu do exteriéru v místě kotevního vrutu
3. dochází ke kondenzaci na kotevním vrutu. Pokud ano, jak je veliká
4. dochází k teplotnímu a vlhkostnímu ovlivnění chování nadkrokevní střešní konstrukce aplikováním parozábrany lehkého typu

ad. 1. dochází k perforaci parozábrany kotevním vrutem. Pokud ano, jak veliká je perforace

V praxi se používají dva typy vrutů. Se samovrtnou hlavou nebo vrut pro předvrtání.

Obr.č.7

Obr.č.8

Provedli jsme ověřovací zkoušku, zda při předvrtání či samozávrtném vrutu dochází k poškození parozábr přes PIR izolaci a parozábranu byla PIR izolace odřezána tak, aby byl viditelný průchod vrutu v místě parozábrany.(obr.9-11).

Obr.č.9

Obr.č.10

Obr.č.11

Obr.č.12

Z uvedené dokumentace je zřejmé, že místo průchodu vrutu nepoškodilo parozábranu. Dochází k návinu parozábrany na vrut. Po demontáži vrutu je vidět zcela nepoškozené místo v parozábraně.

Odpověď
Při průchodu vrutu přes PIR izolaci nedochází k poškození parozábrany na celoplošném bednění v místě krokve. U parozábrany lehkého typu nedošlo k perforaci – roztržení. Místo prostupu lze považovat za těsné.

ad. 2. dochází k infiltraci vnitřního vzduchu do exteriéru v místě kotevního vrutu

Kotevní vrut nepoškozuje parozábranu, prochází přes plné bednění do krokve. Těsnost ve dřevě je prokazatelná. Vnitřní vzduch nemá možnost infiltrovat přes krokev, bednění a kolem vrutu v místě parozábrany do vrstvy PIR izolace. Průchod vrutu tepelnou izolací je utěsněn tzv. PIR pilinami. Kolem vrutu nevzniká otevřený otvor umožňující volný pohyb vzduchu.
Průchod vrutu pojistnou hydroizolací je těsněn pod kontralatí těsnícím tmelem nebo butilovou páskou.

Obr.č.13

Obr.č.14

Odpověď
Při průchodu vrutu přes krokev, bednění, parozábranu, PIR izolaci, pojistnou hydroizolaci a kontralatí nedochází k infiltraci vnitřního vzduchu přes uvedené vrstvy do exteriéru. Místo prostupu kotevního vrutu je vzduchotěsné.

Obr.č.15

ad.3 dochází ke kondenzaci na kotevním vrutu. Pokud ano, jak je veliká

Výpočtový odhad rizika hromadění vnitřní vlhkosti v oblasti šroubového připojení nadkrokevní tepelné izola-ce PIR
Detail spojovacího kovového vrutu je ve schématu vyznačen, při montáži střechy kovový vrut se upevňuje přes kontralať a prochází pojistnou hydroizolační vrstvou, vrstvou tepelné izolace, parotěsnou vrstvou, dřevěným bedněním a je ukotven do nosné dřevěné krokve do hloubky alespoň 80 mm. Průměr dříku kovového vrutu činí 5,5 mm, vnější průměr závitů vrutu činí 7 mm.

Poznámka: pro vyčíslení součinitele difúzní vodivosti  použitých materiálů byla použita hodnota součinitele difúzní vodivosti vzduchu _air = 0,18824.10-⁹ s.

Obr.č.16

Výpočet množství vnitřního kondenzátu
Pro tento účel byla výpočtově zjištěna hustota difúzního toku, který proudí vzduchovou dutinou mezi rovinami parotěsné fólie a pojistné hydroizolační vrstvy. Ve vzduchové dutině okolo dříku kovového vrutu nastane hodnota difúzního toku vodní páry nejvyšší v porovnání se všemi ostatními materiály, neboť difúzní tok vodní páry zaujímá ve vzduchu nejvyšší hodnotu.
Výpočty byly provedeny v prostředí výpočtového systému ANSYS za předpokladu stacionárního difúzního toku vodní páry tak, jak je stanovena metodika výpočtu roční bilance zkondenzované a vypařitelné vlhkosti ve stěně ve smyslu normy ČSN 73 0540-4 s okrajovými podmínkami uvedenými v ČSN 73 0540-3
Pro tento účel na objemovém fragmentu bylo nejprve vypočteno rozložení teplot ve výpočtovém fragmentu (obr.č.19) za okrajových podmínek teploty _{i ai} = +21°C a relativní vlhkosti vnitřního vzduchu φ_i = 50 %, resp. se započtením předepsané výpočtové přirážky φ_i = 55 %. Pro vnější okrajové podmínky byly využity deklarované hodnoty ČSN 73 0540-3 pro roční bilanci zkondenzované a vypařitelné vlhkosti ve stěně.

Význam symbolů:
Θ_i teplota vnitřního vzduchu (°C)
φ_i relativní vlhkost vnitřního vzduchu (%)
Θ_e teplota vnějšího vzduchu (°C)
φ_i relativní vlhkost vnějšího vzduchu (%)
Δ_τ časová výdrž okrajové podmínky (s)

Obr. č.17,18 Grafické vyobrazení výpočtových veličin pro teplotu vnějšího vzduchu t_e = -15°C (teplotní pole vlevo, oblast kondenzace vpravo).

Obr. č.19,20 Grafické vyobrazení výpočtových veličin pro teplotu vnějšího vzduchu t_e = -5°C (teplotní pole vlevo, oblast kondenzace vpravo).

Obr. č.21,22 Grafické vyobrazení výpočtových veličin pro teplotu vnějšího vzduchu t_e = 0°C (teplotní pole vlevo, oblast kondenzace vpravo).

Normová kapka vody 0,0476 g

Význam symbolů:
Θ_i teplota vnitřního vzduchu (°C)
φ_i relativní vlhkost vnitřního vzduchu (%)
Θ_e teplota vnějšího vzduchu (°C)
φ_i relativní vlhkost vnějšího vzduchu (%)
Δ_τ časová výdrž okrajové podmínky (s) BV bilance vlhkosti (g) ve vzduchové dutině okolo dříku vrutu v případě výdrže okrajových podmínek i = 1, 2, 3 a 4
m_H2O součtové množství vodní páry (g), které prošlo difúzí vzduchovou dutinou z interiéru
u_m vlhkost materiálu vyjádřená hmotnostně % hm)

Podle výsledků tabulce č. 3 je patrné, že ve vzduchové dutině vytvořené kolem kovového dříku spojovacího vrutu nastává kondenzace vlhkosti při mínus 10°C v množství 0,018 g vody. Pro další teploty v řadě již nastane výpočtový přebytek výparu nad kondenzátem. Při teplotě vnějšího vzduchu _e = 0°C však kondenzace vlhkosti bezprostředně ve vzduchové dutině okolo dříku kovového vrutu nevzniká. Kondenzace je pouze indikována v horní části tepelné izolace PIR a kovového vrutu. Množství zkondenzované vody ve vzduchové dutině okolo dříku kovového vrutu bylo zjištěno jako rozdíl mezi hustotou difúzního toku procházející z prostředí interiéru pod střechou perforací parotěsné vrstvy o průměru 7 mm a hustotou difúzního toku ze vzduchové dutiny perforací kašírováné desky tepelného izolantu PIR kovovým vrutem do odvětrávané vzduchové mezery pod krytinou. Zkondenzované množství vody je značeno symbolem BV (g H₂O). Z výsledků výpočtu vyplývá, že největšího množství ve vzduchové dutině bude dosaženo při teplotě _e = -10°C v množství 0,018 g vody. Pro další teploty v řadě již nastane výpočtový přebytek výparu nad kondenzátem. Pro následující teploty výpočtové řady je zbytečné důkaz provádět, neboť je zřejmá zcela výrazná převaha množství výparu nad kondenzátem.
Poznámka: Kladná hodnota kondenzátu indikuje přítomnost kapalného kondenzátu, zde v nejvyšším množství ne celé půl kapky vody, Záporná hodnota množství kondenzátu indikuje výpočtovou převahu množství výparu nad množstvím kondenzátem.

Graf č.1 Průběh množství kondenzátu v segmentu střechy ve vzduchové dutině okolo kovového vrutu v závislosti na teplotě vnějšího vzduchu

Veličina m_H2O vyjadřuje množství vodní páry nereálného předpokladu, kdy se vodní pára dostává parotěsnou vrstvou do vzduchové dutiny, kde beze zbytku zkondenzuje ve vrstvě tepelné izolace a toto množství vodní páry zkondenzuje (jde o případ zcela utěsněné desky tepelné izolace hliníkovou kašírovací fólií, která neumožní vodní páře projít do vzduchové vrstvy v nadstřešním prostoru). V tom případě by se vytvořilo 0,206 g kapalného kondenzátu za období, kdy nastává vnitřní kondenzace vodní páry ve střeše (to odpovídá asi 3. až 4. kapkám vody zatížení tepelné izolace v ploše asi 0,6 x 0,7 m).
Shrnutím poznatků vyplývá, že konstrukce detailu v oblasti spojovacího kovového vrutu je bezpečná z hlediska rizika hromadění vnitřní vlhkosti ve střeše výše uvedeného konstrukčního uspořádání, neboť malé množství kondenzátu se spolehlivě vypaří ze střechy. Přitom dřevo jako konstrukční materiál si uchovává v suchém stavu obvyklou materiálovou vlhkost

Odpověď
V oblasti spojovacího kovového vrutu je konstrukce detailu bezpečná z hlediska rizika hromadění vnitřní vlhkosti ve střeše. Malé množství kondenzátu se spolehlivě vypaří ze střechy. Přitom dřevo jako konstrukční materiál si uchovává v suchém stavu obvyklou materiálovou vlhkost u_m ∈ [8; 12] % hm.

ad.4. dochází k teplotnímu a vlhkostnímu ovlivnění chování nadkrokevní střešní konstrukce aplikováním parozábrany lehkého typu

Odpověď
Aplikace parozábrany lehkého typu v nadkrokevním zateplení na celoplošném podkladu je zcela bezpečným a funkčním řeším.
Tvrzení, že pouze asfaltové parozábrany jsou schopné zaručit parotěsnící a vzduchotěsnící funkci se ukázalo jako mylné a obchodně zavádějící řešení.

Zdroj obrázků, tabulek a měření – archiv Puren

Literatura – veřejně dostupná tvrzení firmy o nutnosti aplikace parozábran z asfaltových pásů