Poruchy šikmého střešního pláště půdní vestavby

1.   Úvod
Půdní vestavby jsou jedním z nemnoha způsobů, jak za relativně přijatelných ekonomických podmínek získat nové kvalitní byty, často rozměrově, dispozičně i konstrukčně nadstandardní. Realizace půdních vestaveb však přináší řadu úskalí (jak ve fázi projektové tak i realizační), která mohou úsilí všech účastníků výstavby znehodnotit. Náprava vzniklých škod je často technicky i finančně  dosti obtížná. Je tedy třeba jak projektům půdních vestaveb, tak i jejich realizaci věnovat zvýšenou pozornost, neboť v těchto  případech se velmi často kupí technické problémy, někdy i dosti neobvyklého charakteru.

V popisovaném případě se jedná o vestavbu bytů do půdního prostoru starších cihelných bytových domů. Konstrukce krovu byla řešena ne zcela běžným způsobem, neboť kromě štítových sekcí byly na celém objektu použity prefabrikované železobetonové krokve. Právě těchto konstrukčních prvků pak použil architekt k výraznému ztvárnění podstřešních bytových prostorů s tím, že tepelně izolační vrstvu nově navrženého šikmého střešního pláště vložil mezi tyto železobetonové krokve, které tak vytvářely na podhledové ploše střešního pláště výrazný a charakteristický rastr. Objekt byl v prostoru nově vzniklých půdních bytů v podstatě standardním způsobem zateplen s použitím tepelně izolačních vláknitých desek, krytých sádrokartonem. Plocha střechy byla prolomena několika vikýři, v dalších  částech bytu byla použita střešní okna.

2.  Popis poruch střešního pláště
Již první zimu po zprovoznění bytů se začaly projevovat výrazné poruchy, které kromě enormně vysoké spotřeby energie na vytápění a nemožnosti řádně byty vytopit v případě mrazivějšího počasí (budova se nachází v podhorské oblasti) byly charakterizovány sníženou pohodou vnitřního prostředí, kondenzací vodní páry na vnitřním povrchu střešní konstrukce a následným výskytem plísní. Plísně se vyskytovaly nejenom v prostorách s výraznějšími zdroji vodní páry, jako jsou koupelny a kuchyňské kouty, ale i v obývacích pokojích, kde byl však jejich výskyt vázán především na tepelné mosty, to znamená na místa s vícerozměrným vedením tepla a také na místa s omezeným prouděním vzduchu, jako jsou kouty a fabiony. I v oblasti vystupujících železobetonových krokví byl evidován výskyt plísňových kultur a stopy po povrchové kondenzaci vodní páry.

Vzhledem k tomu, že právě v oblasti krokví bylo zvoleno dosti netypické konstrukční řešení podhledu a s ohledem na výrazně zhoršenou tepelně izolační schopnost železobetonových prvků s porovnáním s klasickými krokvemi dřevěnými bylo v první fázi předpokládané opravy střešního pláště nevhodné konstrukční uspořádání v oblasti krokví označeno za hlavní potenciální příčinu poruch, zvláště když bylo zjištěno, že část krokví, přesahující přes vnější líc obvodového zdiva do vnějšího prostředí je zcela neizolovaná. Proto také prvním požadavkem investora a přivolaného znalce bylo detailní prověření rozložení teplotních polí v oblasti krokve. Vzhledem k prostorovému uspořádání problematického detailu bylo rozhodnuto provést výpočtové posouzení trojrozměrného teplotního pole celé kritické oblasti konstrukce.

3.   Výsledky podrobného průzkumu střešního souvrství
Při následném podrobném průzkumu poruch střešní konstrukce se však ukázalo, že stopy po povrchové kondenzaci vodní páry se projevují na vnitřních sádrokartonových deskách i v místech  nosného roštu sádrokartonových konstrukcí, to znamená v ploše konstrukcí. Toto zjištění jasně signalizovalo, že se nejedná pouze o lokální problém, související s teplotním polem v okolí železobetonové krokve, ale že se zřejmě jedná o další, pravděpodobně výraznější závady v konstrukci střešního pláště. Proto bylo rozhodnuto provést nejprve systém sond do střešního pláště, které by umožnily objasnit skutečnou skladbu a reálné konstrukční řešení střešního souvrství. Sondy prokázaly, že v řadě míst dochází k pronikání studeného vnějšího vzduchu až na zadní líc sádrokartonového obkladu, to znamená do prostoru mezi sádrokartonem a tepelně izolační vrstvou. Proto bylo následně rozhodnuto demontovat rozsáhlejší části sádrokartonového obkladu a v plném rozsahu identifikovat všechny nedostatky v návrhu i realizaci střešního pláště.

Demontáž sádrokartonových desek umožnila odhalit zřejmě nejzávažnější závadu střechy, kterou bylo nekvalitní provedení tepelně izolační vrstvy. Tloušťka této vrstvy sice byla 160 mm, což je z pohledu stavební tepelné techniky hodnota zcela dostačující k tomu, aby zajistila dostatečně spolehlivou funkci střešní konstrukce. Tepelná izolace však byla tvořena pouze jednou vrstvou izolačních desek, takže nebylo možné desky uložit tak, aby došlo k prostřídání spár, což je běžná situace v případě, kdy je tepelná izolace tvořena  dvěma  vrstvami izolačních desek. V daném stavu vznikaly mezi jednotlivými izolačními deskami více či méně otevřené spáry, kterými pronikal vnější studený vzduch přes tepelně izolační vrstvu k vnitřnímu sádrokartonovému obkladu a jeho plechovým nosným profilům. Situaci navíc zhoršovala skutečnost, že drátové fixační kříže, které slouží ke stabilizaci  tepelné izolace nebyly provedeny v patřičné hustotě a fixační dráty nebyly dostatečně napnuty. Tím docházelo k pronesení tepelně izolačních desek a následnému otvírání spár mezi těmito deskami.

Také návaznost tepelně izolační vrstvy na okolní konstrukce nebyla zrovna silnou stránkou realizace střešního souvrství – v řadě detailů byla tepelná izolace ukončena ve vzdálenosti několika centimetrů od půdních nadezdívek, krokví, okenních rámů a podobně. Těmito nehomogenitami tepelně izolační vrstvy pronikal další studený vzduch přímo k vnitřnímu sádrokartonovému obkladu a byl tak bezprostřední příčinou velmi nízké vnitřní povrchové teploty této konstrukce a tím i příčinou vnitřní povrchové kondenzace vodní páry a následného vzniku plísňových kultur.

Dalším nedostatkem projektového řešení byl fakt, že ve dvouplášťové šikmé střešní konstrukci s provětrávanou vzduchovou vrstvou pod střešní krytinou  nebyla navržena difuzní folie. I když neexistuje žádné zákonné pravidlo, které by použití takovéto vrstvy ve střešním plášti předepisovalo, její nesporné výhody spočívají především ve vytvoření pojistné hydroizolační vrstvy, zvyšující hydroizolační bezpečnost střešního pláště a fungující v mimořádných situacích nebo při ztrátě vodotěsnosti střešní krytiny. Nezanedbatelná je i funkce difuzní folie jako větrové zábrany, jak ostatně ukazuje i popisovaný případ. V případě, kdy by byla difuzní folie ve skladbě zkoumaného střešního souvrství použita, by evidentně došlo jak ke snížení průvzdušnosti tepelně izolační vrstvy jako celku a tím i ke zlepšení funkčních vlastností střešního pláště, ale i k omezení pronikání studeného vzduchu do spár mezi tepelně izolačními deskami. Použití difuzní folie ve skladbě dvouplášťové šikmé střešní konstrukce má tedy zcela jednoznačné a jasné opodstatnění, spočívající  především ve výrazném zvýšení funkční spolehlivosti konstrukce.

Ke zjevným nedostatkům projektového řešení patří i absence nuceného větrání v prostorech s výraznými zdroji vodní páry. Jak v koupelnách, tak i v kuchyňských koutech bezprostředně navazujících na obývací pokoje se předpokládalo, že odvod vodních par bude zajištěn pouze přirozeným větráním okny. Pomineme-li skutečnost, že v zimním období je větrání koupelny oknem v době, kdy dochází k největší produkci vodních par  prakticky nereálné, je přirozené větrání bezprostředně závislé na lidském faktoru a nemůže tedy zajistit optimální odvod vodních par jak z hlediska kvantitativního, tak i časového. Je proto nezbytné navrhovat v koupelnách i kuchyních systém nuceného větrání, ovládaného pokud možno automaticky pomocí vlhkostního čidla. V posuzovaném případě sice byly v několika kuchyních osazeny odsávače par, jednalo se však o zařízení cirkulačního typu, které odstraňuje z vnitřního vzduchu pachy a mastnoty, není však napojeno na vnější prostředí a tudíž nemůže pomoci snížit vlhkostní zatížení vnitřního prostoru.

4.   Výpočtové hodnocení trojrozměrného teplotního pole
Jak prokázal vizuální průzkum odkryté střešní konstrukce, vytvářela neizolovaný prostup železobetonové krokve z vnějšího do vnitřního prostředí  v konstrukci tepelný most, který vykazoval stopy po mírném výskytu kondenzace vodní páry.  Pro výpočtové posouzení tohoto trojrozměrného teplotního pole bylo použito programu CUBE 3D. Výsledky výpočtu prokázaly, že původně navržené řešení nesplňuje požadavky ČSN 73 0540/1994 [1], podle níž byla střecha realizována, natož přísnější požadavky novelizované ČSN 73 0540-2/2002 [2]. Nutno však přiznat, že tepelný most v konstrukci nebyl zdaleka tak výrazný, jak se původně očekávalo.

Na základě tohoto výpočtového hodnocení a po konzultaci s technology byla navržena dvě odlišná řešení úpravy tohoto problematického detailu, která obě po podrobném numerickém vyhodnocení prokázala svoji použitelnost. Při hodnocení bylo použito jak numerického výstupu výpočtu, tak výstupu grafického, umožňujícího zobrazení izotermy nejnižší normou požadované vnitřní povrchové teploty konstrukce a simulaci termovizního zobrazení.

5.   Doporučená sanační opatření
Při návrhu sanačních opatření bylo sledováno především zajištění maximální provozní spolehlivosti rekonstruovaného střešního pláště, zvýšení jeho životnosti a zajištění co nejvyšší míry uživatelského komfortu v podstřešních prostorech.

Vnitřní sádrokartonový obklad byl posunut pod spodní hranu železobetonových krokví, čímž sice došlo k totální likvidaci výrazného architektonického prvku z interiéru bytů, pod krokvemi však vznikl prostor pro průběžnou nepřerušenou homogenní tepelně izolační vrstvu, která prakticky zcela eliminovala tepelný most v této původně dosti teplotně i vlhkostně exponované oblasti.

Navíc byly na základě výsledku výpočtu trojrozměrného teplotního pole železobetonové krokve v celé své délce izolovány deskami z expandovaného polystyrénu a střešní souvrství doplněno o difuzní folii, plnící současně funkci pojistné hydroizolační vrstvy a větrové zábrany.

Při realizaci stavebních úprav byl kladen maximální důraz na zajištění dokonalé funkce parozábrany a kvalitní uložení dvou vrstev tepelné izolace, především v místech návaznosti na okolní konstrukce.

6.   Závěr
Příčiny zjištěných poruch šikmého střešního pláště bytových jednotek  půdní vestavby lze rozdělit na vady projektu (absence nuceného větrání v prostorách se zvýšenou produkcí vodní páry, neošetřený tepelný most v místě železobetonové krokve, návrh střešního souvrství bez difuzní folie) a vady vzniklé při realizaci stavebních prací (nekvalitní uložení tepelně izolační vrstvy).

Navržené konstrukční úpravy vedou nejenom k odstranění všech popsaných poruch, ale i k úsporám energie při vytápění objektu, ke zvýšení životnosti a provozní spolehlivosti střešního pláště a ke zvýšení uživatelského komfortu jednotlivých bytů.

Literatura:
[1] ČSN 73 0540 – Tepelná ochrana budov, 1994
[2] ČSN 73 0540-2: Tepelná ochrana budov – Část 2: Požadavky, 2002

Článek byl prezentován v rámci 6. ročníku konference IZOLACE, jehož internetovým partnerem je server www.izolace.cz.