Systémový návrh a realizace inverzních plochých střech s drenážně separační fólií

Tento příspěvek navazuje na předochozí téma měření a vyhodnocení tepelně technických parametrů inverzních plochých střech s jevem podtékající srážkové vody (mezi spoji volně položených XPS tepelně izolačních desek) a tím dodatečně vznikající tepelné ztráty inverzní střešní konstrukce. Výrobci XPS vítají aktivity, které se snaží upozornit na správný návrh a řešení inverzních plochých střech s ohledem na dlouhodobě udržitelné tepelně technické parametry XPS izolace ve střešní konstrukci. Tento jev na západ od nás dobře znám, zdokumentován a dlouhé roky systematicky řešen. Jsou známa měření, studie či články o tomto efektu např. z Francie J. Villain, 1996 či z Německa H. Künzel, 1978 / H. Merkel a E. Boy 1996 / E.Cziesielski a O. Fechner 1999 / E. Cziesielski, O. Fechner a H. Merkel. 2001. Viz. obrázek nejběžnějšího typu inverzní střechy se štěrkem, separační textílií, deskami XPS s polodrážkou, hydroizolací a nosnou ŽB deskou. Druhý obrázek ukazuje dva scénáře, vlevo podtékající voda na hydroizolaci skrz standardní geotextílii a v pravo řešení tohoto jevu pomocí systémové drenážně separační fólie.

Zde je potřeba připomenout, že tento jev zahrnuje střechy s otevřeným vrchním souvrstvím jako jsou stěrkové střechy či terasy s dlaždicemi na roštu či na podložkách. Existují však i inverzní střechy, kde je tento efekt minimalizován kompaktním vrchním souvrstvím. Jedná se např. o parkoviště s ŽB monolitickou deskou či zelené střechy s drenážně – akumulačními systémy a pěstebným souvrstvím.
Platná ČSN EN ISO 6946 popisuje tento jev včetně výpočtu přirážky ∆U (W/(m2K) k hodnotě součinitele prostupu tepla “U” střešní konstrukce.

Vstupními parametry pro výpočet je průměrný srážkový úhrn v topném období v dané lokalitě, koreční faktor průtoku vody - ztráty tepla a navržená skladba střešního pláště (tepelný odpor vrstvy XPS a celkový  tepelný odpor střešní kce). Metodika měření, koeficienty a výpočet v normě vycházejí z již výše zmiňovaných studií a měření (Francie CSTB, Německo TU Berlín, Švýcarsko). Např. v sousedním Německu je v technickém osvědčení u aplikace inverzní ploché střechy uveden pro tento jev koreční faktor ∆U 0,05 W/(m2K) viz. DIN 4108-2. Tento jev zahrnuje a definuje i nově platný ETAG 031 “Izolační sestavy pro obrácené střechy” s definicí korečních faktorů fx pro různé druhy inverzních střech (0,04 – 0,02), dále pak požadavky na separační a separačně drenážní vrstvy a metodiku měření včetně výpočtu podtékající srážkové vody. Výše popsaný výpočet s korekcí ∆U není u nás příliš využíván, stejně tak jako jednoduché řešení tohoto jevu pomocí drenážně separační fólie. Je běžnou realitou prosté navýšení výpočtové tloušťky izolantu o cca 10% (neřeší tento jev) či v případě pochybností (riziko kondenzace dle specifik provozu, lehká nosná konstrukce) řešení pomocí DUO střešní skladby (kombinace tepelné izolace pod a nad hydroizolací).
Jak jsem již zmínil v úvodu, existuje a řadu let se již s úspěchem používá, jednoduché a ekonomicky výhodné řešení eliminující efekt podtékání vody s možným ochlazováním vnitřní střešní konstrukce. Jedná se o využití specifické textílie či fólie, která plní hned dvě funkce v souvrství inverzní střechy:
1) separace XPS a vrchního souvrství např. štěrk,
2) drenáž s odvodem vody nad XPS a tím zamezení průtoku vody na spodní hydroizolaci.
Mimo ČR je označována jako “water - repellent separation layer” či zkratkou WSL. Tyto specifické fólie jsou z netkaných vysokoobjemových PE vláken a splňují všechny nároky na separační vrstvu:
- max. váha do 100 g/m2,
- difúzně otevřená s Sd hodnotou max. 0.1m,
- voděodolná na stupni W1,
-  s nízkou retenční nasákavostí, vyloučení možnosti vytvořit parotěsnou vrstvu pro difundující zbytkovou vodu,
- odolná proti prorůstání kořínků,
- s dostatečnou pevností v tahu v příčném či podélném směru min. 100N/5cm,
- odolnost proti UV degradaci až 4 měsíce,
- reakce na oheň s třídou E.
Svojí drenážní funkcí dokážou odvést až 90-95% proudící vody na vrchní straně XPS a tím víceméně redukovat přirážku součinitele prostupu tepla k nule viz. výpočet ČSN EN ISO 6946. V tomto případě je pro výpočet používán koreční faktor fx v úrovni o řád nižší 0,004 - 0,002 (AVIS Technique / CSTB Francie).
Použitím systémové fólie se eliminuje i možné riziko, kdy podtékající voda nadzvedne XPS desky takzv. plouvoucí efekt. 
Fólie se volně pokládá na desky XPS s min. přesahem 150mm. Těsnění spojů či lepení není potřeba. Zachová se tím pricip volně ložených vrstev nad hydroizolací. Níže ilustrativní obrázky efektu odvodu srážkové vody nad XPS, ukázky fólie a její pokládky.

Existují vydané osvědčení potvrzující funkčnost fólie a tepelně technické parametry s izolantem XPS. Je to např. systém Roofmate Mk s XPS Styrofoam či Slimline a XSP Polyfoam. Textílie jsou certifikované pomocí ITT, CE deklarace shody dle ČSN EN 13859-1 včetně kontrolního systému řízení kvality výrobcem. Příkladem jsou vydaná technická osvědčení od CSTB / Francie, DIBt / Německo či BBA / Anglie, kde je popsán způsob použití a hodnoty pro výpočet korekce hodnoty U či korekce součinitele tepelné vodivosti (lambda) pro XPS.
Vhodná volba separační textílie pak má vliv na dlouhodobé chování a vlastnosti tepelné izolace XPS, zejména pak na nasákavost. Viz. níže graf s hodnotami dlouhodobé nasákavosti z reálných projektů inverzních střech se štěrkem pro XPS tl. 50mm v objemových procentech     (Vol. %). Výsledky ukazují u většiny projektů hodnoty pod 1%. Druhý graf ukazuje hodnoty dlouhodobé nasákavosti XPS dle druhů použitých separačních fólií. Výsledky potvrdily negativní vliv v případě nepropustných vrstev např. PE fólie či geotextílie s vysokou retenční nasákavostí.  

Krom certifikátů, norem a technických požadavků existují i další výhody použití těchto systémových fólií. Mám na mysli investora a dodavatele stavby. Z jejich pohledu je zajímavá ekonomická a realizační stránka s vazbou na správnou funkci střešní konstrukce. Pro názornost uvádím jednoduchý propočet nákladů na realizaci vrstev XPS a textílie u střešní konstrukce.

Vstup:
- střecha 10.000 m2
- “U” hodnota střešní konstrukce 0,24 W/(m2K)
- tloušťka XPS izolace dle ČSN EN ISO 6946 a ČSN EN ISO 10456
- předpoklad stejného vrchního a spodního souvrství včetně nákladů pokládky vrstev, ceny bez DPH

Vrstvy
(Kč/m2) Střecha A
(standardní separační PP textílie) Střecha B
(drenážně separační PE fólie)
XPS  620
  (tl. 200mm) 420
(tl. 160mm)
Textílie  28  45
Celkem  648 465
Cena (Kč) 6.480.000 4.650.000
 (1.830.000 úspora)
 
Výstup: střecha B vychází z pohledu cen XPS a použité fólie o více než 25% levněji než střecha A. I přes vyšší náklady na systémovou fólii je skladba střechy B výrazně levnější z důvodu optimalizace potřebné tloušťky XPS izolantu / redukce přirážky ∆U takzv. průtokem srážkové vody dle ČSN EN ISO 6946.

Shrnutím příspěvku podtékající srážkové vody v inverzních střechách je tedy volba  systémových separačně drenážních fólií s XPS a tím eliminace dodatečných tepelných ztrát podtékající srážkovou vodou včetně výhod z pohledu návrhu a nákladů na tepelnou izolaci XPS.      
 
Na závěr bych rád velmi stručně uvedl v kontextu tohoto příspěvku objevující se “tvůrčí” řešení inverzních střech z pohledu odvodnění a tepelně technického návrhu skladby střešního pláště.

 Nevhodná separační geotextílie – použití levných geotextilií z pozemního stavitelství (difúzně uzavřené s velkou absorpcí vody, gramáž, tmavá barva…) s vazbou na vytvoření difúzně nepropustné vrtsvy a v letních měsících možný tepelný šok s tvarovou nestálostí desek XPS (zejména při pokládce). Zde počáteční úspora v řádu jednotek Kč může znamenat následnou ztrátu v řádu stovek Kč na m2.    
 Instalace jedno versus dvoj/troj vrstev XPS – dvojvrstvá či trojvrstvá skladba v malých tlouštkách např. 3x60mm s potenciálním rizikem vytvoření difúzně uzavřené vrstvy vodního filmu mezi vrstvami a tím vyšší dlouhodobá nasákavost spodních vrstev XPS. Přední výrobci doporučují jednovrtsvou skladbu do tlouštky 200mm (XPS technologický limit). Nad 200 mm je možné řešit max. ve dvojvrstvé skladbě se spodní vrstvou o min. tloušťce 120mm (nová technická osvědčení z Německa např. Dow či BASF). Existuje i varianta vícevrtsvý XPS laminovaný blok, kde výrobce nabízí tloušťku až do 320mm.   
 Umístění spodní drenážní “smyčkové” rohože jako řešení odvodu vody pod XPS. Tato rohož představuje dodatečnou vrtsvu v konstrukci střechy a s tím spojené náklady. Diskutabilní je dlouhodobá drenážní fce (zanesení, možné zpomalení proudící vody směrem ke vtoku), neřeší podtékající - ochlazovací efekt.
 XPS s prefabrikovanými spodními či vrchními drážkami jako řešení odvodu vody pod / nad XPS. Negativem je degradace povrchu XPS desek s možnou dlouhodobou zvýšenou nasákavostí, diskutabilní je i drenážní fce (napojení drážek desek až ke vtoku, zpomalení vody, zanesení drážek), neřeší se podtékající - ochlazovací efekt, taktéž vyšší náklady výrobku s dodatečnými drážkami.

V rámci konference bude k výše uvedeným příkladům prezentována fotodokumentace. 

Použité materiály a dokumenty:
1) Inverted Roofs with Reduced Heat Losses due to a Water-Repellent Separating Layer / Holger Merkel, Ph.D.
2) EN ISO 6946 Building components and building elements - Thermal resistance and thermal transmittance - Calculation method
3) ETAG 031 Izolační sestavy pro obrácené střechy
4) Roofmate minK Avis Technique / CSTB, Zulassung Roofmate / DIBt 
5) Brožury, prospekty a internet výrobců Dow, Knauf, BASF, Jackon

ABSTRACT
A conference paper follows the previous topic of measurement rain water flowing effect with extra gained heat loss in the opened inverted flat roofs. The presentation focuses on the developed solution with top water-repellent separation layer (WSL), the legislative framework and existing market offers with the installation technique and the economic aspects of WSL. In relation to this topic another existing and market used techniques will be presented with the following consequences either for XPS thermal insulation performance or the whole inverted flat roof build-up.

Tento příspěvek byl prezentován na konferenci IZOLACE 2012