Stropodachy wentylowane

Wczasach dominacji lekkich i tanich konstrukcji stalowych wiedza o technice wentylowania dachów płaskich jest mało znana, mimo że jest bardzo prosta. Dzieje się tak z wielu powodów, być może również dlatego, że w okresie PRL większość budynków wielorodzinnych miała płaskie dachy wentylowane (fot.), jednak były one źle ocieplone i skutki tego wadliwego ocieplenia stały się powodem zwątpienia w skuteczność wentylowania dachów. Szkoda, bo wentylowanie jako technika utrzymywania dachów w stanie suchym jest dobrze sprawdzona i skuteczna. Dodatkowo jest opłacalna, ponieważ dachy wentylowane są bardziej ekonomiczne, gdyż są trwalsze i ucieka przez nie mniej ciepła.

Trzeba również stwierdzić, że istnieją konstrukcje, w których powinno się budować dachy wentylowane. Doskonałym przykładem są kryte baseny, nad którymi dachy powinny być wykonane jako wentylowane. W dachach budynków wielu pływalni występują stałe problemy ze skroplinami, dlatego że ilość i ciśnienie pary wodnej atakującej dach jest wysoka i tylko za pomocą wentylowania można ją z nich usunąć [1].

Fot. Wentylowany dach płaski

Jak działa osuszanie

Wentylowanie polega na pozbywaniu się wilgoci dzięki zapewnieniu stałego przepływu powietrza atmosferycznego w przestrzeniach celowo zaprojektowanych w przegrodach budowlanych (dachach i ścianach) przewidzianych do spełniania tej funkcji. Przepływ powietrza zapewnia osuszanie, ponieważ wilgotne powietrze jest lżejsze od suchego i dzięki temu wilgoć zawsze się wydostaje do atmosfery.

Suszenie jest technologią znaną ludzkości od tysiącleci i stosowaną w wielu celach – kiedyś głównie w celu konserwowania żywności. Jest możliwe dzięki naturalnym zasadom (znanym jako prawo Avogadra) powodującym, że powietrze wilgotne ma mniejszą gęstość (jest lżejsze) niż suche. Jeśli więc zapewniony jest stały przepływ powietrza, to usuwane są nadmiary wilgoci z suszonego obiektu. Dodatkowo proces wysychania jest przyspieszany przez wzrost temperatury, ponieważ ciepłe powietrze może wchłonąć więcej pary wodnej niż zimne.

Trzeba zaznaczyć, że ze względu na zmienność pogodową zdarzają się sytuacje, gdy powietrze napływające do przestrzeni wentylacyjnych ma większą wilgotność niż osłaniane: konstrukcja i termoizolacja dachu. Wtedy czynnikiem decydującym o wielkości zawilgocenia dachu przez takie powietrze jest czas, w którym ono występuje. Jednak jak dowodzi wielowiekowa praktyka, bilans wilgoci dostarczanej i odbieranej przez powietrze wentylujące jest zdecydowanie korzystny dla osuszanego dachu (lub ścian).

Roczne bilanse wilgoci są podstawą do wyliczeń w większości komputerowych programów obliczających poziom wilgoci w projektowanych lub badanych przegrodach budowlanych.

Rys. 1

Jak działa wentylacja dachów

Działanie wentylacji dachów odbywa się dzięki przepływowi powietrza wentylującego przez zaprojektowane do tego celu przestrzenie. Ruch powietrza następuje dzięki dwóm naturalnym zjawiskom: działaniu wiatru oraz istnieniu ciągu termicznego.

Ciąg termiczny jest ruchem powietrza wywołanym różnicą jego gęstości wynikającą z różnicy temperatur i wilgotności – im różnica temperatur jest większa, tym ciąg i prędkość przepływu powietrza są większe. Powietrze wchodzące do przestrzeni wentylacyjnych pobiera ciepło z dwóch źródeł: z wnętrza domu i z promieniowania słonecznego. Nocami oraz w sezonie grzewczym ciepło napływa z wnętrza, a w dzień i latem pokrycie dachu jest nagrzewane przez słońce i oddaje ciepło w głąb dachu.

Siła ciągu termicznego działa tym lepiej, im dach jest bardziej pochyły (rys. 3). Zakłada się, że ciąg funkcjonuje w dachach nachylonych od 5° wzwyż, jednak znaczące ruchy powietrza są notowane przy nachyleniu od 10°. Wynika z tego, że dachy o mniejszym nachyleniu niż 10° mogą być skutecznie wentylowane tylko dzięki różnicy ciśnień wywołanych działaniem wiatru (rys. 2).

Rys. 2

Jeżeli założymy, że słowo „stropodach” oznacza konstrukcję dachu płaskiego (wg słownika dekarskiego wydanego przez PSD dach o nachyleniu do 5°), to się okaże, że wielkość graniczna nachylenia tego typu dachów jest jednocześnie granicą działania ciągu termicznego (nachylenie 5°). Można podejrzewać, że jest to efekt przypadkowy, jednocześnie trzeba zauważyć pragmatyzm w określaniu granic powodujący taką zbieżność. Chodzi o to, że ciąg termiczny będzie występował nawet przy mniejszych nachyleniach niż 5° (zależy on również od różnicy temperatur), jednak w kategoriach praktycznych lepiej jest założyć, że działa skutecznie dopiero przy nachyleniu dachu od 5°, a jeszcze lepiej jest przyjąć granicę od 10°. Można być wtedy pewnym działania wentylacji stropodachu.

Jeżeli przyjmiemy, że w tak nisko nachylonych dachach powietrze jest wymieniane tylko dzięki działaniom wiatru, to trzeba wziąć pod uwagę fakt, że wiatr jest czynnikiem zmiennym i trudno przewidywalnym. Z tego powodu dachy o nachyleniu mniejszym niż 10° muszą mieć dużo większe przestrzenie wentylacyjne niż te bardziej nachylone (rys. 2). Natomiast te powyżej 20° mogą być wentylowane za pomocą szczelin wentylacyjnych (rys. 3). Szczeliny, z konieczności, tworzy się w dachach pochyłych o poddaszach mieszkalnych, w których termoizolację układa się między belkami więźby dachowej.

W dachach wentylowanych o nachyleniu ponad 10° działają więc dwie siły, a w bardziej płaskich tylko jedna (jako stale działająca). Przy czym ciąg termiczny jest czynnikiem pewnym, a wiatr w dużo mniejszym stopniu. To determinuje sposób wentylowania stropodachów.

Rys. 3

Stropodach. Jest to strop nad ostatnią kondygnacją budynku, który jednocześnie spełnia rolę dachu i jest bez poddasza. Z konstrukcyjnego punktu widzenia jest to dach płaski. Ze względu na układ warstw stropodachy dzielimy na:

– wentylowane (dwudzielne) – uważane za poprawne rozwiązanie dla budownictwa mieszkaniowego;

– pełne (jednopowłokowe, niewentylowane) – stosowane w budownictwie przemysłowym.

Stropodachy to wielowarstwowe układy konstrukcyjne, stosowane przy kątach nachylenia połaci dachowej do 10° (inne źródła podają do 15%).

Dachem wentylowanym nazywamy taką konstrukcję, która zawiera zaprojektowaną do tego celu wewnętrzną przestrzeń rozdzielającą termoizolację od kompletnego pokrycia, przeznaczoną do swobodnego przepływu powietrza atmosferycznego osuszającego termoizolację i konstrukcję tego dachu. Przez kompletne pokrycie rozumie się wszystkie jego warstwy: pokrycie zasadnicze z uszczelnieniem (pokryciem wstępnym). Przestrzeń wentylacyjna musi być tak zaprojektowana, aby ruch powietrza był naturalny, a jedynie w najtrudniejszych dużych konstrukcjach wymuszony.

Rys. 4

Przestrzeń wentylacyjna

W każdym dachu wentylowanym, bez względu na jego nachylenie, przestrzeń wentylacyjna musi spełniać trzy podstawowe warunki:

– posiadać wlot dla powietrza wentylującego,

– posiadać wylot dla tego powietrza,

– być drożna na całej swojej długości. W przypadku stropodachów (nachylenie do 5°) w zależności od kierunku działania wiatru przepływ powietrza wentylującego jest zmienny i dlatego wloty mogą i muszą być również wylotami.

Jak z tego wynika, bardzo duże znaczenie dla prawidłowego działania przestrzeni wentylacyjnej mają otwory wentylacyjne – ich wielkość, usytuowanie i odpowiednia osłona. Natomiast sama przestrzeń powinna zawierać jak najmniej elementów spowalniających

ruch powietrza. Z tych powodów wykształciły się popularne rozwiązania charakterystyczne dla budynków o płaskich dachach, w których otwory umieszcza się na przestrzał budynku (w przeciwległych ścianach) pod okapami lub w szczytach budynku (rys. 2, 4-7).

Takie dachy są stosowane najczęściej na dużych budynkach i halach. Jeżeli budowane są w wersji wentylowanej, to mają rozdzielony strop od warstwy nośnej pokrycia dachu, co daje pewną swobodę do wygospodarowania odpowiednio dużej przestrzeni dla przepływu powietrza wentylacyjnego. Warto odnotować, że gdy stropodach jest wentylowany, to nazywany jest stropodachem dwudzielnym wentylowanym.

Rys. 5

Stropodachy dwudzielne wentylowane, w zależności od zastosowanych rozwiązań konstrukcyjnych, wykonuje się w dwóch wersjach:

– z pokryciem leżącym na poszyciu (fot.) i termoizolacją ułożoną pod spodem na stropie masywnym, poszycie jest wparte ściankami ażurowymi;

– z izolowanym termicznie stropem podwieszonym do konstrukcji wiązara dachowego, na którym ułożone jest poszycie z pokryciem.

Oba te rozwiązania umożliwiają łatwą realizację wentylacji o różnych kierunkach przepływu powietrza. Jedyne ograniczenia co do wyboru kierunku wynikają z sąsiedztwa innych stykających się lub będących w pobliżu budynków.

Przestrzenie wentylacyjne w takich stropodachach mają formę spłaszczonych brył o wymiarach zbliżonych do wymiarów obrysu budynku. O skuteczności wentylacji decyduje wysokość przestrzenni, w której przepływa powietrze usuwające wilgoć, oraz odpowiednie usytuowanie otworów dla tego powietrza.