Ploché strechy v drevostavbách zo separátnou prevetrávanou medzerou; skúsenosti z iných krajín

1. Úvod – podiel drevostavieb u nás a u našich západných susedov

V susedných západných krajinách s dlhoročnou tradíciou v odbore drevostavieb ako je Rakúsko bol podiel drevostavieb v občianskej bytovej výstavbe v roku 2018, 23 % (zdroj ProHolz Austria, 2018) a podiel vo výstavbe bytových domov 11 % (zdroj ProHolz Austria, 2018), pričom v posledných rokoch tieto čísla ešte viac rástli. Na neväčšom európskom stavebnom trhu – v Nemecku tvoria drevostavby 20,4 % zo všetkých 129 363 povolených stavieb (20,4 % = 27 554 povolených domov v roce 2021, zdroj: Holzbau Deutschland, 2023). Ale hlavne v hospodársky silných spolkových krajinách tvoril podiel drevostavieb vysoký konkrétne: v roku 2021 až 34,3 % v Bádensku-Württembersku, 25,1 % v Bavorsku a v Hesensku 27,3 % (zdroj: Holzbau Deutschland, 2023). Tento trend jednoznačne potvrdzuje aj to, že drevo je v týchto vyspelých krajinách plnohodnotným stavebným materiálom a tento vzťah k drevu a dreveným materiálom potvrdzuje drevo ako hlavný konštrukčný prvok pri budovaní prakticky akejkoľvek bežnej stavby. Hlavne je spojenie nemeckej systematiky a precíznosti v podobe platných pravidiel pre kvalitné plánovanie a realizáciu drevostavieb (v zmysle noriem DIN a smerníc zväzov a výrobcov, ako je napr. ZVDH a pod.). V našich krajinách toto číslo rovnako potvrdzuje stúpajúci trend (Slovensko 15 % v roku 2022 podľa kvalifikovaného odhadu Zväzu drevospracujúceho priemyslu SR – Sekcia drevostavieb), ale nedosiahli sme kvôli obmedzenej technickej legislatíve ešte vyšších dimenzií v podobe bytových domov a výškových budov.

Obr. 1 a 2: Moderná drevostavba HasleTre v Oslo (Nórsko), ktorá môže byť rozobraná a opäť využitá, realizácia 2022
(zdroj: Oslotre, www.oslotre.no, 2023)

1.1 V blízkej budúcnosti vyšší podiel automatizácie v stavebníctve – u nás sen a u našich susedov blízka realita

Obr. 3: Nové druhy tlačených (injekt-print) senzorov vlhkosti v rámci prebiehajúceho projektu Holzfosrschung Austria MindWOOD
(zdroj: Holzfrorschung Austria 2023)

S ubúdajúcou pracovnou silou narastá význam automatizácie a tvorba detailov vo výrobnom procese – tvorba detailov na výrobnej linke. Dosahuje sa tým naviac minimalizovanie množstva chýb pri montáži systémom „per partes“, tj. po jednotlivých malých častiach. Tým, že výroba prebieha mimo stavby na výrobnej linke, sa redukuje aj riziko atmosférických vplyvov a zanesenie vlhkosti do konštrukcie. Vzhľadom na tieto požiadavky bola v 90. rokoch 20. storočia vynájdená technológia CLT (cross laminated timber), tj. krížom lepeného dreva. CLT materiál upravovaný na moderných CNC obrábacích strojoch a výrobných linkách totiž ponúka veľkú škálu výrobkov a aplikácii pri rôznych detailoch. Technológia CLT sa stále doplňuje o nové časti a komponenty, ktoré pomáhajú vylepšovať jeho akustické a statické vlastnosti (beton), ale ponúka aj úplne nové modality, ktoré sa v konvenčných postupoch nevyužívali. Napríklad integrácia izolácie a senzorov na meranie vlhkosti v konštrukcii.

2. Typy plochých striech z dreva a v drevostavbách
v krajinách D-A-CH

Nedeliteľnou súčasťou dnešných štandardných moderných drevostavieb, ale aj tých modulových, je architektonicky populárna plochá strecha. Nižšie je uvedené rozdelenie plochých striech, tak ako je to štandardné v krajinách D-A-CH (Nemecko: normy a pravidlá ZVDH, Informationsdienst Holz, Švajčiarsko: Gebäudehölle Schweiz, Rakúsko: Holzforschung Austria atd.).

Pri súčasných moderných drevostavbách je najviac používaný typ I, tj. jednoplášťová neprevetrávaná plochá strecha s tepelnou izoláciou nad nosnou konštrukciou (hydroizoláciou).

Tab. č. 1 Druhy plochých striech podľa ich konštrukcie pod štandardov v krajinách D-A-CH. Zdroj: Informationsdienst Holz (2019), Merkblatt Gebäudehülle Schweiz (2007)

Typ	Skladba
Typ I – jednoplášťová neprevetrávaná plochá strecha s tepelnou izoláciou nad nosnou konštrukciou
Typ II – jednoplášťová neprevetrávaná plochá strecha s tepelnou izoláciou v oblasti nosníkov a s tepelnou spádovou izoláciou nad nosnou konštrukciou
Typ III – jednoplášťová neprevetrávaná plochá strecha bez tepelné spádovej izolácie nad nosnou konštrukciou	V krajinách D-A-CH považovaná za rizikovú s minimálním použitím
Typ IV – zo separátnou prevetrávanou medzerou
Typ V – s prevetrávanou medzerou v oblasti nosníkov a tepelnou izoláciou

2.1 Požiadavky zrýchlenia výstavby – výzva pre konštrukcie plochých striech

Rýchlosť výstavby moderných masívnych a modulárnych drevostavieb bez prítomnosti efektívnej ochrany drevenej konštrukcie behom fázy výstavby (definuje ČSN 731702 a cituje taktiež DIN 68800 časť 2 z roku 2022) zvyšuje riziko vnikania vlhkosti atmosférickými vplyvmi. Okrem počasia hrá rolu taktiež nedodržiavanie technologickej disciplíny na stavbe. V prípade, ak nie je technologická morálka na stavbe a nie je pravidelná kontrola vlhkosti dreva a zabudovaných CLT panelov a ďalších prvkov z dreva dostatočná, tak následne v prípade aplikácie parozábrany na vlhké drevo hrozí rozbeh nežiadúcej degradácie ergo rozbeh procesov biologickej korózie dreva vplyvom vzniku plesní a drevokazných húb v následných rokoch užívania stavby.

2.2 Zanedbávaný bezpečný druh konštrukcie plochej strechy z dreva – zo separátnou prevetrávanou medzerou

Pomyselným poistným faktorom môže byť voľba difúzne otvorenej konštrukcie plochej strechy zo separátnou prevetrávanou medzerou v spojení s prefabrikovanými prvkami. Tento druh konštrukcie vďaka svojej skladbe predstavuje väčšiu bezpečnosť pri výskytu kondenzátu, ale aj vniknutej vlhkosti v dôsledku netesnosti obálky budovy. Vďaka svojej difúznej otvorenosti dochádza k lepšiemu a rýchlejšiemu vysychaniu v letných periódach. Behom dekád používania tejto konštrukcie došlo k osvedčeniu skladby tejto skladby a dostalo túto konštrukciu do normy DIN 4108 časť 3 (2018) a DIN 68800 48 časť 2 (2022), (DIN 4108 časť 3 zodpovedá našej STN 730540 časť 2). DIN 4108 časť 3 túto konštrukciu označuje ako „nachweisfreie Konstruktion“ tj. konštrukciu, kde neje treba uvádzať výskyt tvorby kondenzátu z dôvodu potvrdenia bezpečnej funkčnosti technickou praxou v krajinách D-A-CH pri zachovaní hodnôt Sd parobrzdy v interiéri Sd_int ≥ 2 m a hodnoty u poistnej strešnej hydroizolácie Sd_ext ≤ 0,3 m.

2.3 Bezpečnosť konštrukcie nie je možná bez fungujúcej prevetrávanej medzery

Pre bezpečné fungovanie konštrukcie plochej strechy s prevetrávanou separátnou medzerou je dôležitá úplne funkčná prevetrávaná medzera. Norma ČSN 731901 časť 2 a pravidla CSS definujú úplne správne jej minimálnu bezpečnú výšku, ale nehovorí sa o jej tvare a podobe nasávacieho a výpustného otvoru. Ďalej ale definuje minimálnu plochu privetrávacích otvorov. Tu by mal byť ale zohľadnený faktor redukcie a tvaru prevetrávanej mriežky. Nemecká norma DIN 68800 časť 2 (2022) pripúšťa maximálnu dĺžku prevetrávanej medzery 15 metrov a vstupný a výpustný otvor musí byť umiestnený viditeľne oproti sebe. Naviac, aby bola zaručená funkčná termika, musí byť minimálny sklon plochej strechy ≥ 3°. Pri návrhu takejto konštrukcie plochej strechy by mal byť zohľadnený prevládajúci smer vetru, tj. na náveternej strane by mali byť umiestnené nasávacie otvory. Na celkovú cirkuláciu v prevetrávanej medzere má vplyv aj celková rýchlosť vetra.

Obr. 4: Definícia minimálnej výšky prevetrávanej medzery podľa ČSN 731901 Navrhovanie striech – Časť 2: Strechy zo skladanou krytinou

2.4 Skladba plochej strechy z dreva – zo separátnou prevetrávanou medzerou podľa jednotlivých vrstiev

Najznámejšie prevedenie konštrukcie plochej strechy s nosnou konštrukciou z dreva s prevetrávanou medzerou je varianta s rámovou nosnou konštrukciou. Kedy na interiérovej strane je umiestnená parobrzda (parozábrana) Sd ≥ 2 m podľa DIN 4108 časť 3 a DIN 68800 časť 2), potom nosná trámová konštrukcia (KVH) vyplnená difúzne otvorenou tepelnou izoláciou (minerálna vlna, drevovláknitá fúkaná tepelná izolácia, celulóza atď.). Nad nosnou konštrukciou je umiestnené drevené doskové debnenie z dreva zo šírkou max b = 160 mm, zakryté difúzne otvorenou poistnou strešnou hydroizoláciou určenou pre vodotesné podstrešie podľa pravidiel ZVDH triedy 1 (dľa ÖN B 4119 – kedy jednotlivé presahy sú vodotesne spojené teplovzdušným zváraním popr. inou technikou stanovenou výrobcom, iným prostriedkom. Normou ÖN B 4119 je stanovená minimálna šírka zvaru teplovzdušnou technológiou na min. šírku 40 mm a pokaď sa jedná o robotické zváranie, tak je minimálna šírka 20 mm. Podľa pravidiel ZVDH tu platí prevedenie spojov a napojenie poistnej strešnej hydroizolácie tak ako pro triedu 1 (ZVDH), tj. vodotesné podstrešie, a musí byť difúzne otvorená a jej Sd musí byť ≤ 0,3 m. Prevedenie prevetrávanej medzery, tj. jej dimenzia, navrhnuté v zmysle DIN 68800 (max. dĺžka 15 m, min. výška 50 mm), alebo podľa pravidiel ZVDH. V zmysle pravidiel CSS a ČSN 731901 časť 2 je min. výška prevetrávanej medzery 100 mm). Pri plechových krytinách je nutné v zmysle odporúčania z nemeckej praxi dodržať minimálny sklon strešnej roviny 7° a samozrejme dodržať pokládku a skladbu v zmysle technologických pokynov výrobcov krytiny.

Obr. 5: Konštrukcia plochej drevenej strechy zo separátnou prevetrávanou medzerou
(zdroj: Informationsdienst Holz)

V našom blízkom zahraničí je táto konštrukcia takisto často využívaná a ako príklad môže slúžiť ocenená budova komunitného centra v mestečku St. Gerold v Rakúsku (spolková krajina Vorarlberg) na obr. č. 6 (U = 0,119 W/m²K, plocha konštrukcie 773 m²), ktorá je umiestnená v alpskom terénu v nadmorské výške 887 m n.m., tj. snehové zaťaženie 4,81 kN/m² podľa ÖN B EN 1991-1-3 (Dlubal.com). Táto stavba bola postavená v roku 2009 a slúži bezpečne aj v týchto extrémnych alpských podmienkach doteraz. Táto stavba bola nominovaná na architektonickú cenu „Mies van der Rohe Award“ v roku 2011 [8].

Obr. 6 a 7: Konštrukcia plochej strechy z dreva zo separátnou prevetrávanou medzerou, projekt komunitného centra St. Gerold
(zdroj: Dataholz.eu)

2.5 Plochá strecha z dreva zo separátnou prevetrávanou medzerou v konštrukcii z CLT

V predchádzajúcich kapitolách bola zmienená aj informácia o narastajúcich počtoch projektov z CLT, kde je z veľkej miery kladená požiadavka na rýchlosť a vysoký stupeň prefabrikácie. Panely CLT musia byť chránené nielen počas svojej životnosti, ale už aj počas fázy výstavby. Nutnosť chrániť drevo behom fázy výstavby je definovaná aj v norme DIN 68800-2, ale taktiež v ČSN 731702, (kedy pri dočasnej stavebnej konštrukčnej ochrane dreva je možné postupovať podľa DIN 68800-2).

2.6 Spojenie stavebnej konštrukčnej ochrany CLT panelov a prefabrikácie

Ako vhodný prvok pre efektívnu ochranu CLT panelov počas fázy výstavby vyvinula firma SIGA Cover AG produkt Wetguard 200 SA, jedná sa o celoplošne lepivú parobrzdu s hodnotou Sd = 3,5 m, ktorá vďaka svojej robustnosti a spoľahlivej hydroizolačnej funkcii chráni stavbu proti atmosférickým vplyvom počasia. SIGA Wetguard vďaka svojej s výbornej UV stabilite dokáže chrániť stavbu až 3 mesiace proti atmosférickým vplyvom a zároveň môže slúžiť ako efektívna vzduchotesná rovina v konštrukciách drevostavieb. Stavebno-konštrukčnú ochranu v podobe celoplošne lepivej parobrzdy SIGA Wetguard možno aplikovať priamo na stavbe, alebo taktiež priamo vo výrobe, kedy je zaistená ochrana už aj počas transportu, skladovania na stavbe, ale hlavne pri finálnej montáži a priebehu stavebných prác. Vďaka svojej skladbe je zabránené kapilárnemu efektu v prípade prieniku vody do ochrannej hornej vrstvy, nakoľko je impregnovaná kvalitným lepidlom. Pri aplikácii na stavbe nie je limitujúcim faktorom teplota, nakoľko je možné vďaka kvalitnému lepidlu produkt aplikovať výrobok aj pri teplote −10 °C priamo na CLT, alebo dosku na báze dreva.

2.7 Prefabrikácia pri poistnej strešnej hydroizolácii pri vodotesnom podstreší

Tak ako pri CLT paneloch, tj. masívnych drevostavbách, je požiadavkom pri poistnej strešnej hydroizolácii, aby došlo k jej aplikácii v čo najrýchlejšom čase a bola by tým zároveň najlepšie chránená nosná konštrukcia z dreva a aj tepelná izolácia. Pre strechy s nízkym sklonom a aj ploché strechy (sklon strešnej roviny ≥ 3°) je odpoveďou na tieto požiadavky výroba „prefabrikovanej“ poistnej strešnej hydroizolácie na mieru a podľa požiadaviek projektu. Pre šikmé strechy s požiadavkom dažďu odolného podstrešia a vodotesného podstrešia a plochej strechy zo separátnou prevetrávanou medzerou špeciálne v alpských podmienkach firma SIGA Cover AG otestovala a odporúča produkt SIGA Majcoat 350 – trojvrstvová poistná strešná hydroizolácia tvorená vysoko pevnou špeciálnou polyesterovou textíliou s obojstrannou polyuretánovou difúzne otvorenou vrstvou, ktorá chráni funkčnú vrstvu a umožňuje teplovzdušné zváranie. Vďaka teplovzdušnému zváraniu možno vytvárať vodotesné spoje podľa požiadaviek pravidiel a noriem v alpských krajinách D-A-CH (pravidlá ZVDH, ale aj ÖN B 4119, švajčiarske normy SIA 232 a SIA 2/1: 2011).

Prefabrikácia podľa projektov zákazníka zaručuje vysokú kvalitu zvaru podľa požiadaviek noriem a pre zákazníka tak šetrí čas a znižuje riziko zatečenia do konštrukcie počas fázy vytvárania spojov. Hotový produkt je teda možné dodať na stavbu a bezpečne aplikovať. Pre prípad aplikácie na komín, kruhové prestupy (komín, ventilácia, odpady atď.) alebo strešné okno je možné využiť aj fabricky vyrobené manžety pre efektívne riešenie zložitých detailov.

2.8 Spojenie prefabrikácie CLT a prefabrikovanej poistnej strešnej hydroizolácie v konštrukcii plochej strechy z dreva – zo separátnou prevetrávanou medzerou

Konštrukcia plochej strechy z dreva zo separátnou prevetrávanou medzerou s nosným CLT a konfekčne vyrobená poistná strešná hydroizolácia s roboticky zváranými spojmi ponúka aplikáciu v čo najrýchlejšom čase, a tým aj najefektívnejšiu ochranu nosnej konštrukcie z dreva a tepelnej izolácie. Pre ďalšie hodnotenie tejto konštrukcie podľa numerickej simulácie podľa DIN EN 15026 bola vybraná resp. navrhnutá táto konštrukcia viď obr. č. 8.

Obr. 8: Konštrukcia plochej strechy zo separátnou prevetrávanou medzerou z CLT panelu s celoplošne aplikovanou lepivou parobrzdou Wetguard 200 SA a poistnou strešnou hydroizoláciou SIGA Majcoat 350 (grafika: ubakus.de)

2.9 Vyhodnotenie konštrukcie z pohľadu STN EN 15026

Vyššiepopísaná skladba bola už v roku 2014 uvedená aj v publikácii TU vo Štýrskom Hradci (TU Graz) „Timber in town“ [7], zaoberajúcej sa konštrukciami masívnych drevostavieb, ako budúci systém pre efektívnu bytovú a rezidenčnú výstavbu. V tejto publikácii bola uverejnená podobná skladba ako na obr. č. 8.

Obr. 9: Konštrukcia plochej strechy zo separátnou prevetrávanou medzerou z CLT panelov, projekt TU Graz Timber in Town

Aj keď DIN 4108-3 a DIN 68800 hodnotí túto skladbu ako difúzne otvorenú a skladba spadá do tzv. bezpečných konštrukcií „nachweisfreie Konstruktionen“, bola táto konštrukcia zhodnotená podľa EN 15026 programom WUFI pre časové obdobie 6 rokov, a to aj pre variantu s vyššou vlhkosťou panelov CLT kryté produktom SIGA Wetguard 200 SA, to všetko je definované okrajovými podmienkami typu: plochá strecha z panelu CLT; FV panely (80 % plochy plochej strechy), sklon 3°, orientácia sever, klíma Holzkirchen, DE (680 m n.m.), EN ISO 13788, stanovená netesnosť obálky budovy resp. vzduchová priepustnosť budovy q₅₀ = 5 [m³/(m² h)] atď., intenzita výmeny vzduchu v prevetrávanej medzere (2/h).

Obr. 10: Celkový vývoj vlhkosti v konštrukcii počas 6 rokov, WUFI Pro 6.4

Obr. 11: Vývoj vlhkosti vo vrchnej časti CLT panelu chránený produktom SIGA Wetguard 200 SA počas 6 rokov – WUFI Pro 6.4

3. Záver

Konštrukcie plochej strechy sa vďaka nepodareným developerským projektom vyskytujú bohužiaľ v tej najrizikovejšej skladbe, tj. s rámovou konštrukciou bez spádovej tepelnej izolácie nad rámovou konštrukciou. Tento negatívny vývoj spôsobuje negatívnu odozvu u laickej aj odbornej verejnosti, pretože tieto konštrukcie a ich poruchy poškodili meno celej skupine plochých striech z dreva a v drevostavbách. Preto je nutné poukázať na príklady dobrej praxe na západ od našich hraníc, kde sa tieto konštrukcie vyskytujú bežne a bez akýchkoľvek problémov. V tomto článku bola okrajovo spomenutá konštrukcia síce nie tak populárna, ale zato bezpečná. Chceli sme týmto podporiť tieto konštrukcie na slovenských stavbách za predpokladu, že budú v budúcnosti implementované všetky praktické odporučenia podľa štandardov krajín D-A-CH. Odporúčame sa sústrediť hlavne na bezpečný návrh prevetrávanej separátnej medzery, ktorá zaručuje dlhodobé fungovanie tejto konštrukcie.

A takisto pokiaľ bude v budúcnosti spojená technológia CLT s prefabrikovanou poistnou strešnou hydroizoláciou, tak aj napriek malej nevýhode v podobe väčšej robustnosti tejto konštrukcie, a teda aj ceny, môže byť v budúcnosti zaujímavá vzhľadom na minimalistické trendy v modernej architektúre. Máme zato, že eliminovanie konštrukčných chýb vplyvom spomínaných noriem a smerníc zlepší povedomie o drevostavbách (aj konvenčných stavbách, kde sa tieto konštrukcie takisto využívajú) a podporí budovanie týchto konštrukcií na Slovensku.

Článok bol pôvodne publikovaný v zborníku Cechu strechárov Slovenska. Ďalšie sympóziá a semináre nazvané CECHOVÉ DNI 2025 sa uskutočnia v priebehu februára a marca. Program zde

Literatura / zdroje

1. Holzbau Deutschland-Institut e.V., 2019: Flachdächer in Holzbauweise, https://informationsdienst-holz.de/
2. ČSN 731901 (2020) Navrhování střech – Část 2 Střechy se skládanou krytinou
3. ZVDH, 2016, Fachregel für Abdichtungen – Flachdachrichtlinie
4. DIN 68800-2 (2022) Wood preservation - Part 2: Preventive constructional measures in buildings
5. ČSN 73 0540-2, 2011, Tepelná ochrana budov – Část 2: Požadavky
6. DIN 4108-3: Wärmeschutz und Energie-Einsparung in Gebäuden – Teil 3: Klimabedingter Feuchteschutz – Anforderungen, Berechnungsverfahren und Hinweise für Planung und Ausführung
7. A. Ringhofer, TU Graz: Timber-in-Town – current examples for residential buildings in CLT and tasks for the future
8. DATAHOLZ: Katalog bauphysikalisch und ökologisch geprüfter und/oder zugelassener Holz- und Holzwerkstoffe, Baustoffe, Bauteile und Bauteilfügungen für den Holzbau freigegeben von akkreditierten Prüfanstalten,
   https://www.dataholz.eu/
9. Holzbau Deutschland-Institut e.V., Holzschutz Bauchliche Maßnahmen, 2022, https://informationsdienst-holz.de/
10. ČSN 731702: Navrhování, výpočet a posuzování dřevěných stavebních konstrukcí – Obecná pravidla a pravidla pro pozemní stavby
11. Gebäudehülle Schweiz, Merkblatt Flachdachkonstruktionen in der Holzbauweise, 2007
12. STN EN 15026 Hygrothermal performance of building components and building elements - Assessment of moisture transfer by numerical simulation