Obrácené střechy a DUO střechy I

Obrácené střechy

Obrácená střecha, čili střecha s opačným pořadím vrstev, je definována jako střecha s hydroizolační vrstvou umístěnou pod vrstvou tepelně izolační.

Obr. 7.1 Obrácená střecha

Tepelná izolace z extrudovaného polystyrenu (XPS) je jedinou materiálovou možností jak vytvořit dlouhodobě spolehlivou obrácenou střechu, čili střechu s opačným pořadím vrstev. Desky z XPS se pokládají na vazbu volně na povlakovou vodotěsnou izolaci z asfaltových pásů nebo z vhodné hydroizolační fólie. V případě vodotěsné izolace z hydroizolační fólie je nutno přihlédnout i k materiálovému provedení hydroizolační fólie a v nezbytném případě oddělit desky z XPS od fólie vhodnou separační vrstvou. S ohledem na volnou pokládku desek z XPS na hydroizolaci je nutnou podmínkou zajištění stability střešního pláště vůči sání větru, případně i vůči rozplavání desek z XPS po ploše střechy při přívalovém dešti přitížením - buď vrstvou kačírku, nebo provozním souvrstvím. Na vytvoření tepelné izolace obrácených střech se používají zásadně desky z XPS s polodrážkou, které nejenže minimalizují vznik tepelných mostů, ale zajišťují také jejich vzájemné spolupůsobení při výše uvedeném namáhání.

Jaké jsou hlavní výhody obrácené střechy oproti klasickým jednoplášťovým plochým střechám?

• Jednodušší skladba střešního pláště (bez parozábrany, volná pokládka XPS).
• Jednodušší pokládka jednotlivých vrstev střešního pláště.
• Pokládka XPS i dalších vrstev je zpravidla nezávislá na povětrnostních vlivech.
• Vodotěsná izolace je chráněna proti mechanickému poškození.
• Vodotěsná izolace není vystavována tepelnému namáhání v létě nebo v zimě.
• Dlouhá životnost střešního pláště.
• Významně větší únosnost XPS oproti klasickému EPS umožňuje provedení dlažby na podložkách nebo dokonce provedení parkovišť na střechách.
• Jednodušší přístupnost jednotlivých vrstev střechy k případným opravám.
• Možné opětovné použití XPS.

Jaké jsou nevýhody obrácené střechy oproti klasickým jednoplášťovým plochým střechám?

• Stabilita střešního pláště obrácené střechy proti rozplavání desek z XPS při dešti a zejména proti účinkům sání větru je zajišťována přitížením kačírkem nebo provozním souvrstvím (například dlažbou do podsypu nebo na podložkách). Ve svých důsledcích to znamená požadavek na větší únosnost nosné konstrukce střešního pláště.
• Při návrhu i dimenzování tepelné izolace je nutno přihlédnout k vlivu proudící chladné dešťové vody na nosnou konstrukci střechy (vody, která protéká po hydroizolaci pod tepelnou izolací z desek XPS). Tento vliv proudící chladné dešťové vody zohledňuje korekce součinitele prostupu tepla ΔU_r (kap. 4). Vliv proudící vody mohou významně omezit speciální systémové difuzně otevřené separační fólie, které zajišťují separační a drenážní funkci nad deskami z XPS.
• Obrácenou střechu je nutné (stejně jako klasickou plochou střechu) pravidelně kontrolovat. U klasické obrácené střechy se stabilizační vrstvou z kačírku může časem docházet k uchycení náletové zeleně, kterou je nutné odstraňovat. Proto se doporučuje použít povlakovou izolaci odolnou vůči prorůstání kořenů rostlin.
• U dvouvrstvého provedení tepelné izolace z XPS existuje reálná možnost vytváření vodního filmu mezi oběma vrstvami XPS, u střešních zahrad pak prorůstání kořenových systémů pod deskami z XPS.
• XPS je dražší než klasický EPS.
• Obrácené střechy nelze realizovat na dřevěném bednění či trapézovém plechu.

Obr. 7.2 DUO střecha

DUO střecha

V některých případech je možné z různých důvodů využít některých vlastností XPS (zejména pevnosti v tlaku) a vytvořit tzv. DUO střechu, kdy je v podstatě na klasickou jednoplášťovou střechu s povlakovou vodotěsnou izolací a s vhodnou tepelnou izolací (např. z EPS) položena další tepelná izolace z XPS. DUO střechu je možné navrhnout ze tří důvodů:

• V případě požadavku na vytvoření obrácené střechy na nosné konstrukci s malou akumulací tepla by mohlo docházet k jejímu podchlazení dešťovou vodou, protékající po povrchu vodotěsné izolace pod deskami z XPS. Teplota vnitřního povrchu takové konstrukce střechy by se snadno mohla snížit pod hodnotu rosného bodu, v nepříznivých obdobích roku by proto mohlo docházet nejen k hygienickým závadám (vzniku plísní), ale někdy i k riziku poškození nosné konstrukce vlhkostí. V tom případě je možné tento nepříznivý vliv podchlazené vody na nosnou konstrukci výrazně snížit provedením klasické jednoplášťové střechy například s tepelnou izolací z EPS a na povlakovou vodotěsnou izolaci položit volně (jako u obrácené střechy) tepelnou izolaci z XPS s přitížením.
• V případě požadavku na vytvoření provozního souvrství někdy z hlediska pevnosti v tlaku nevyhoví ani nejpevnější druhy pěnového polystyrenu (například ani EPS 200 S Stabil) zabudovaného do klasické jednoplášťové střechy a docházelo by k poškození nejen EPS, ale i povlakové izolace například vysokým bodovým zatížením. To se týká zejména teras s dlažbou na podložkách nebo střešních zahrad s drenážní a akumulační nopovou fólií. V tom případě je možné využít velmi vysoké pevnosti v tlaku desek z XPS a vytvořit DUO střechu. Desky z XPS tl. min. 50 mm zpravidla spolehlivě roznesou bodové zatížení na podklad.
• Stávající klasické jednoplášťové ploché střechy nevyhovují normovým požadavkům tepelně technické normy ČSN 73 0540-2:2007, a je proto nutné je doteplit. U rekonstrukcí stávajících plochých střech lze po opravě nebo výměně stávající povlakové izolace položit dodatečnou tepelnou izolaci z XPS včetně přitížení a vytvořit tak DUO střechu. Nutnými podmínkami je ale nejen dostatečná únosnost nosné konstrukce střešního pláště s ohledem na nutné přitížení střešního pláště hmotností stabilizační vrstvy, ale i řádné vyspádování stávající plochy střechy k odvodňovacím prvkům.

U rekonstrukcí stávajících jednoplášťových plochých střech s doteplením se s ohledem na omezení kondenzace vlhkosti pod hydroizolací doporučuje, aby byl tepelný odpor této dodatečné tepelné izolace z XPS roven alespoň hodnotě tepelného odporu stávajícího střešního pláště (samozřejmě s požadavkem na dodržení alespoň požadované hodnoty součinitele prostupu tepla U_N dle platné ČSN 73 0540-2).

Zásady pro použití tepelné izolace z extrudovaného polystyrenu v obrácených střechách nebo DUO střechách

Nosná konstrukce střechy

Nosná konstrukce střechy musí splňovat dva nezbytné požadavky. Jednak musí mít oproti klasickým plochým střechám obvykle větší únosnost a s ohledem na možné prochlazování podtékající podchlazenou dešťovou vodou také určité tepelně technické vlastnosti. Klasické obrácené střechy i DUO střechy musí být zajištěny proti účinkům sání větru přitížením - obvykle vrstvou kačírku frakce 16/32 tl. 50 mm a více (v závislosti na namáhání střešního pláště sáním větru). Oproti běžným plochým střechám je tedy při dimenzování nebo posuzování nosné konstrukce nutno počítat i s hmotností této stabilizační vrstvy. U provozních střech je samozřejmě třeba přihlédnout i k hmotnosti celého provozního souvrství včetně užitného zatížení (a samozřejmě k zatížení sněhem). Z tepelně technického hlediska je nutné přihlédnout i k již zmíněnému riziku podchlazování nosné konstrukce střechy podchlazenou vodou, která proteče spárami mezi deskami z XPS až k vodotěsné izolaci a odtud ke střešním vtokům. Aby byl tento efekt podchlazování minimalizován, byly v minulosti doporučovány různé hodnoty minimální plošné hmotnosti nosné konstrukce střechy včetně silikátové spádové vrstvy. Hmotnější nosná konstrukce má samozřejmě větší tepelnou akumulaci a riziko jejího nárazového prochlazování je tedy výrazně nižší. Současné doporučení minimální plošné hmotnosti nosné konstrukce včetně spádové vrstvy je 250 kg/m², případně tepelný odpor R ≥ 0,15 m².K/W (viz podklady od fi rmy DOW nebo BASF). Obrácenou střechu tak není možné realizovat například na dřevěném bednění. Domnívám se však, že požadavek na tepelný odpor R ≥ 0,15 m².K/W není bezpečný, a doporučuji raději násobně vyšší hodnoty. Firma Dektrade uvádí v časopisu Dektime 6/05 v této souvislosti doporučení na tepelný odpor vrstev pod hydroizolací minimálně 0,75 m².K/W.

Sklon střešního pláště obrácené střechy nebo DUO střechy

Tepelná izolace z extrudovaného polystyrenu je vystavena přímým účinkům dešťových srážek. Část dešťové vody odteče po povrchu střechy (zejména v případě, že je realizováno provozní souvrství), část po povrchu desek, a zbytek vody proteče spárami mezi deskami a odtéká po povrchu povlakové izolace k odvodňovacím prvkům. Desky z XPS nesmí být dlouhodobě ponořeny do vody, jinak může docházet k jejich nasáknutí vodou difuzí a ke zhoršení jejich tepelně technických vlastností. Je proto doporučován sklon min. 1,5 %, lépe min. 2 %. Ostatně naše norma ČSN 73 1901:1999 "Navrhování střech" hovoří o sklonu plochých střech min. 1° = 1,75 %. U střech s velmi malým sklonem není možné zabránit vzniku prohlubní, ve kterých může stát voda. Rovněž přesahy asfaltových pásů způsobují malé nerovnosti ve střešní rovině. Maximální sklon obrácených střech nebo DUO střech není v literatuře uveden, ale ploché střechy mají sklon do 5° = 8,8 %. Při větším sklonu by již mohlo docházet k sesuvu stabilizační vrstvy z kačírku.

Vodotěsná izolace

Vodotěsnou izolaci obrácených střech i DUO střech tvoří vždy povlaková izolace z asfaltových pásů nebo hydroizolační fólie. V případě asfaltových pásů se používá vždy dvouvrstvá vodotěsná izolace s vrchní vrstvou z modifikovaného asfaltového pásu - obvykle se doporučuje pás s posypem z drcené břidlice nebo z keramického granulátu. Spodní asfaltové pásy by měly být s expanzní vrstvou, například s THERM pruhy. Pokud se jedná o hydroizolační fólie, měla by být tloušťka fólie min. 1,5 mm a více (dle druhu fólie). Doporučuje se, aby povlaková izolace byla navržena z výrobků odolných i proti prorůstání kořenů rostlin, protože zejména u střech se stabilizační vrstvou z kačírku nebo u dlažby do podsypu dochází časem k uchycení náletové zeleně, která spolehlivě prorůstá mezi kamenivem dobře zásobovaným vlhkostí při dešti (obr. 7.3). Obrácené střechy nebo DUO střechy, na jejichž povrchu je vytvořeno provozní souvrství střešní zahrady, musí mít vždy vodotěsnou izolaci odolnou proti prorůstání kořenů rostlin (asfaltové pásy nebo fólie s atestem).

Obr. 7.3 Náletová zeleň prorůstající neudržovanou stabilizační vrstvou kačírku

Tepelná izolace z extrudovaného polystyrenu

Používají se zásadně výrobky určené pro ploché střechy, tedy desky s polodrážkou a s hladkým povrchem - u provozních střech dle požadavku na zatížení v tlaku. S ohledem na tepelnou roztažnost by neměly by být nikdy používány velkoplošné desky - obvyklý rozměr desek je 1250×600 nebo 1200×600 mm (dle výrobce). V případě klasické obrácené střechy by měly být zásadně používány desky z XPS v jedné vrstvě. Někteří výrobci (například firma Dow Chemical) je dnes dodávají i v tloušťce 200 mm. Samozřejmě, že se někdy nelze z různých důvodů ubránit dvouvrstvému provedení této tepelné izolace, ale v tom případě je nutné dodržet doporučované zásady. Dříve se doporučovalo, aby měla ve dvouvrstvé skladbě spodní vrstva desek menší tloušťku než horní, a to v poměru cca 2:3. Dnes se doporučuje, aby měla ve dvouvrstvé skladbě spodní vrstva desek tloušťku min. 120 mm a více. Dvouvrstvá skladba XPS se v individuálních případech navrhuje až od tloušťky 180, lépe ale 200 mm (120+80 mm). Do tloušťky 140 mm se v žádném případě nedoporučuje realizovat dvouvrstvou variantu pokládky XPS. U dvouvrstvé skladby XPS je tepelný odpor tepelné izolace až o 5 % horší než u jednovrstvé. Hlavním důvodem pro provádění jednovrstvé skladby oproti dvouvrstvé je možnost vytvoření vodního filmu mezi oběma vrstvami desek XPS, zejména kvůli malým nerovnostem podkladu. Vodní film na horním povrchu spodní desky XPS tvoří vrstvu s vysokým difuzním odporem, která zabrání nebo významně omezí difuzi vlhkosti skrz tepelnou izolaci do vnějšího prostředí, následně tak dochází k vyššímu nasáknutí spodních desek XPS difundující vodní párou, a tím i ke snížení jejich tepelněizolačních vlastností. Čím má spodní vrstva XPS větší tloušťku, tím je možnost zvýšené vlhkosti desek menší, od tl. 80 mm by měl být tento vliv vlhkosti podstatně redukován. Zvýšení hodnoty součinitele tepelné vodivosti spodních desek z XPS se doporučuje kompenzovat navýšením vypočtené tloušťky tepelné izolace cca o 10 mm.

Obr. 7.4 Realizace obrácené střechy - pokládka desek z extrudovaného polystyrenu

Desky z XPS se pokládají na podklad (povlakovou vodotěsnou izolaci) volně na vazbu. U dvouvrstvé skladby se vrchní vrstva pokládá s posunutím o polovinu šířky desky, tak aby došlo k vzájemnému posunutí spár. Podklad s povlakovou vodotěsnou izolací musí být řádně vyspádován k odvodňovacím prvkům, aby bylo vyloučeno dlouhodobé ponoření desek z XPS do vody. Vyspádování podkladních vrstev pod hydroizolací je tedy nutnou podmínkou pro realizaci obrácené střechy nebo DUO střechy. Desky z XPS tedy nelze pokládat na vodorovnou povlakovou izolaci a spád vytvořit jen v tepelné izolaci z XPS. Výrobci XPS na rozdíl od výrobců EPS nevyrábí z extrudovaného polystyrenu spádové klíny, ale pouze desky. Přesto se lze ojediněle setkat s individuální výrobou spádových klínů z XPS jejich dodatečným nařezáním z desek. Takto vyrobené spádové klíny jsou z výše uvedených důvodů v obrácené střeše nebo vrchní části DUO střechy nepoužitelné.

Pokud slouží desky z XPS jako podklad pro dlažbu na podložkách, je nutné použít vždy rektifikovatelné podložky. U DUO střechy, kde se používá XPS zejména pro roznesení bodového zatížení od dlažby na podložkách, nebo od nopů nopové fólie například u střešní zahrady by měla být s ohledem na možné nerovnosti podkladu tloušťka desek z XPS nejméně 50 mm.

Separační vrstva

Přímo na položené desky z XPS se pokládá tzv. separační vrstva, která odděluje tepelnou izolaci z XPS od stabilizační vrstvy (u běžné obrácené střechy), nebo od provozního souvrství (tvořícího například terasu nebo střešní zahradu). V souvrství střešního pláště má několik technických úkolů: odděluje volně položené desky z XPS od ostatních vrstev a umožňuje v případě potřeby jejich snadné rozebrání, zabraňuje "rozplavání" desek z XPS při dešti v rozpracované střeše, chrání XPS proti UV záření a minimalizuje zanášení jemných částic (například spad z ovzduší) mezi spáry desek. K tomu se používají různé geotextilie, nejčastěji z polypropylenu či polyesteru. Někteří dovozci XPS nabízí své vlastní výrobky (například Typar nebo Roofmate R), obvykle se však používají běžné geotextilie z polypropylenu dodávané v různých plošných hmotnostech. Měly by být používány nenasákavé textilie s hmotností optimálně 140 g/m², výjimečně až 200 g/m² světlé barvy. Pokládají se volně s přesahy 200 mm.

Novinkou je existence již uvedených systémových separačních fólií, které plní funkci separační a drenážní vrstvy, čímž výrazně snižují vliv chladné vody protékající spárami mezi deskami z XPS a proudící po hydroizolaci. Řada výrobců nabízí k tomuto účelu speciální difuzně otevřené fólie, které jsou současně málo propustné pro vodu (například fólie Roofmate MK vyrobená z polyetylenu se strukturou mikrovláken nebo fólie Knauf Polyfoam Slimline). Zatímco u standardního provedení obrácené střechy se separační vrstvou z klasické geotextilie se předpokládá, že pod tepelnou izolaci z XPS proteče až 83 % dopadajících dešťových srážek, při použití těchto systémových separačních fólií se v některých pramenech uvádí až 20ti násobná redukce protékajícího množství vody. V ideálním případě by tedy mohla pod deskami z XPS protékat pouhá 4 % dopadajících dešťových srážek a redukce součinitele prostupu tepla ΔU_r (která však také závisí na intenzitě dešťových srážek) by se proto mohla v řadě případů výrazně snížit. Pro započtení vlivu těchto systémových separačních fólií na tepelně technický výpočet obrácené střechy je však nutné mít k dispozici detailní podklady od jejich výrobce, v opačném případě je spolehlivější uvažovat raději s bezpečnou hodnotou redukce součinitele prostupu tepla ΔU_r dle ČSN EN ISO 6946 (viz kapitola 4). Jejich konkrétní použití je proto nutné konzultovat s výrobcem nebo dovozcem.

Stabilizační vrstva

Protože je tepelná izolace z extrudovaného polystyrenu volně položena na vodotěsné izolaci, je nutné zajistit stabilitu takto vytvořeného střešního pláště vůči sání větru a proti rozplavání desek z XPS při přívalovém dešti. U klasické obrácené střechy nebo DUO střechy je to zajištěno zásypem ze štěrku, u střech s provozním souvrstvím (terasy, střešní zahrady, parkoviště) potom hmotností provozního souvrství. Používá se drcené kamenivo nebo kačírek z oblázků zrnitosti 16/32 mm o tloušťce min. 50 mm. Vždy musí být použito prané kamenivo, aby bylo minimalizováno jeho znečistění organickými příměsemi a omezeny podmínky pro růst rostlin. Hmotnost stabilizační vrstvy musí být vždy v konkrétních případech ověřena statickým výpočtem s ohledem na namáhání sáním větru.

Provozní souvrství teras

Provozní souvrství vytvořené na obrácené střeše nebo DUO střeše může být provedeno různými způsoby. U teras je používána zpravidla dlažba na podložkách nebo dlažba do podsypu zrnitosti 4/8 mm tl. min. 40 mm - v obou případech může být povrch dlažby vodorovný s tím, že samozřejmě vodotěsná izolace včetně tepelné izolace z XPS je ve sklonu k odvodňovacím prvkům. Pokud se jedná o dlažbu na podložkách, doporučuje se vždy použití jednovrstvé tepelné izolace z XPS a rektifi kovatelných podložek. U dlažby na podložkách, umístěné zejména na veřejném prostranství nelze nikdy vyloučit bodové poškození XPS hořícím nedopalkem cigarety. XPS však obsahuje retardér hoření, který zabraňuje vzplanutí a šíření ohně, takže je podobné poškození tepelné izolace obvykle velmi malé. Keramická dlažba do lepicí malty (nebo dlažba do maltového lože) na betonové mazanině provedené na tepelné izolaci z XPS se v současné době nedoporučuje. Pokud je toto provedení provozního souvrství přesto vyžadováno, musí být pod dilatovanou betonovou mazaninou tl. min. 50 mm provedena drenážní a expanzní vrstva z drceného kameniva frakce 4/8 mm tl. min. 30 mm, oddělená od tepelné izolace z XPS nenasákavou geotextilií o hmotnosti max. 200 g/m². Stejnou geotextilii je nutné v tom případě položit na uvedenou drenážní a expanzní vrstvu z kameniva před betonáží mazaniny. Betonovou mazaninu je také možné oddělit od tepelné izolace z XPS speciální drenážní nopovou fólií s geotextilií.

Provozní souvrství střešních zahrad

Jako drenážní a akumulační vrstva se obvykle používá speciální nopová fólie, na které je položena filtrační geotextilie a střešní substrát v tloušťce dle zvoleného druhu zeleně (zpravidla od 60 do 300 mm). Mezi nopovou fólii a tepelnou izolaci XPS se pokládá separační geotextilie o hmotnosti 200 g/m², která má za úkol minimalizovat zanášení drobných částic ze střešního substrátu do spár mezi deskami. Zde je třeba upozornit na skutečnost, že kořenové systémy některých rostlin (zejména některých druhů trav) časem prorostou spárami mezi deskami z XPS až do prostoru mezi tepelnou izolací a hydroizolací. V případě dvouvrstvé skladby tepelné izolace z XPS prorostou kořínky spárami i do prostoru mezi oběma vrstvami této tepelné izolace - zejména tam, kde je výskyt vody způsoben nerovností střechy. Nebylo však zjištěno prorůstání kořínků vlastními deskami z XPS. Existence kořenového systému pod deskami a mezi deskami není samozřejmě z tepelně technického hlediska příznivou skutečností.

Provozní souvrství parkovišť

V tomto případě se zpravidla používají výrobky z XPS s větší pevností v tlaku. Vlastní provozní souvrství může tvořit zámková dlažba do štěrkopísku frakce 4/8 mm nebo monolitická železobetonová deska tl. min. 120 mm (s vhodnou povrchovou úpravou), nabetonovaná na separační geotextili o hmotnosti 200 g/m² a PE fólií tl. 0,2 mm.

Odvodnění obrácených střech

K odvodňování těchto střech se používají buď klasické jednostupňové vtoky s osazením ochranného košíčku v úrovni vrchního povrchu XPS, nebo raději jednostupňové střešní vtoky s děrovaným nástavcem speciálně určené na odvodnění obrácených střech (obr. 7.5). S ohledem na rozplavání tepelné izolace z volně položené a stabilizační vrstvou zatížené tepelné izolace z XPS při ucpaných odvodňovacích prvcích (střešních vtocích) nebo při přívalových deštích, se vždy doporučuje provedení bezpečnostních přepadů.

Obr. 7.5 Střešní vtok s perforovaným nástavcem pro odvodnění obrácené střechy
(foto Topwet)

Upozornění na realizaci v letních měsících

Jak již bylo uvedeno, má XPS trvalou tepelnou odolnost +75 °C, je proto nevhodné používat v létě separační geotextilie z tmavě zbarveného polypropylenu, protože na rozpracované střeše s obnaženou tepelnou izolací z XPS a s položenou geotextilií hrozí riziko přehřátí desek z XPS a jejich následné zkroucení. Podobně může dojít k nezvratnému zkroucení desek z XPS po pokládce tmavé nopové fólie tvořící drenážní a akumulační vrstvu v provozním souvrství střešní zahrady. V takovém případě je nutné co nejdříve po pokládce nopové fólie (nejlépe souběžně) položit filtrační geotextilii a střešní substrát, aby se tepelná expozice a tím i prohřátí XPS snížilo na minimum.