Mýty a fakta o nadkrokevním zateplení – Nutnost aplikace parozábrany z těžkých asfaltových pásu z důvodu perforace kotevními vruty

Aplikace nadkrokevních tepelných izolačních desek PIR (tvrdá polyuretanová pěna na bázi izokianurátu) se stále rozšiřuje a s tímto trendem se zvyšuje i konkurence výrobců či dovozců PUR a PIR izolantů. Zvyšující se konkurence vede k tomu, že jsou používány argumentace a tvrzení, která neodpovídají realitě.

Materiály pro nadkrokevní zateplení
Pro splnění současných normových požadavků je nutné skladby šikmých střech řešit a provádět z minerální izolace vložené mezi krokve a nad či pod krokvemi. Na straně interiéru se aplikují parozábrany lehkého typu, které vykazují vysoký stupeň difuzního odporu, a na straně exteriéru pojistné difuzně otevřené mebrány o malém difuzním odporu (obr. 1). Nadkrokevní zateplení z PIR izolantu se klade na celoplošné bednění nebo přímo na krokve (obr. 2). PIR izolace jsou vyráběny ve dvou modifikacích. S vysokým stupněm difuzního odporu s oboustranným čistým hliníkem (obr. 6) nebo difuzně otevřené izolace s oboustranným papírovým nosičem (obr. 3–5) či sklotextilií určené pro kombinaci s minerální izolací mezi krokvemi – pro rekonstrukce.

Izolační desky vykazují spárovou netěsnost, a proto je nutné pod nimi aplikovat celoplošně parozábrany nebo mít vyřešený vzduchotěsný spoj desek. Kotvení střešního pláště je prováděno kotevními vruty přes kontralať, pojistnou hydroizolaci, tepelnou izolaci a parozábranu do krokví (obr. 9). Parozábrana musí být těsná jako celá vrstva. Při montážích parozábran lehkého typu pod krokvemi s minerální izolací mezi krokvemi vznikají netěsnosti ve spojích parozábran, v napojeních na okolní konstrukce a perforacích od vrutů, elektroinstalace apod. Při aplikaci parozábrany pod krokvemi se dosáhne cca 10 % hodnoty deklarovaného faktoru difuzního odporu. Potom výpočet a realita jsou zcela odlišné. Proto jsou nejčastější poruchy u skladeb s minerální izolací.

Při aplikaci parozábrany nad krokvemi dosáhneme deklarovaných hodnot faktoru difuzního odporu. U nadkrokevního zateplení se aplikuje parozábrana na pevný celoplošný podklad. Parozábrany lehkého typu mají ve spojích integrované samolepicí pásky. Spojování na pevném podkladu zaručuje bezpečné spojení. Na parozábranu se kladou izolační desky PIR a přes kontralať se kotví do krokví. Perforace parozábrany je přes bednění v místě krokví.

Tvrzení
Netěsnost parozábran lehkého typu patří mezi nejčastější vady, a proto na základě našich zkušeností (neuvádím, kdo to tvrdí) „doporučujeme provádět parotěsnicí a vzduchotěsnicí vrstvu u nadkrokevního zateplení z asfaltových pásů na celoplošném podkladu“.

Proč používat jako parozábranu asfaltové pásy:
– asfaltové pásy neumožňují perforaci kolem kotevních vrutů;
– místo prostupu vrutů je vzduchotěsné a vodotěsné;
– vrut nepoškodí (neroztrhne) asfaltový pás;
– zaručená těsnost ve spojích asfaltových pásů.

Uvedené argumentace jsou implementovány do myšlení projektantům a pokrývačským firmám, které se obtížně orientují v tom, co je pravda a co ne. Rozeberme si aplikaci parozábrany lehkého typu u nadkrokveního zateplení na celoplošném podkladu a pokusme se najít odpovědi na otázky:
1. Dochází k perforaci parozábrany kotevním vrutem? Pokud ano, jak veliká je perforace?
2. Dochází k infiltraci vnitřního vzduchu do exteriéru v místě kotevního vrutu?
3. Dochází ke kondenzaci na kotevním vrutu? Pokud ano, jak je veliká?
4. Dochází k teplotnímu a vlhkostnímu ovlivnění chování nadkrokevní střešní konstrukce aplikováním parozábrany lehkého typu?

1. Dochází k perforaci parozábrany kotevním vrutem? Pokud ano, jak veliká je perforace?
V praxi se používají dva typy vrutů. Se samovrtnou hlavou nebo vrut pro předvrtání. Provedli jsme ověřovací zkoušku, zda při předvrtání či samozávrtném vrutu dochází k poškození parozábrany přes PIR izolaci. PIR izolace byla odřezána tak, aby byl viditelný průchod vrutu v místě parozábrany (obr. 9–11).

Z uvedené dokumentace je zřejmé, že místo průchodu vrutu nepoškodilo parozábranu. Dochází k návinu parozábrany na vrut. Po demontáži vrutu je vidět zcela nepoškozené místo v parozábraně.

Odpověď
Při průchodu vrutu přes PIR izolaci nedochází k poškození parozábrany na celoplošném bednění v místě krokve. U parozábrany lehkého typu nedošlo k perforaci – roztržení. Místo prostupu lze považovat za těsné.

2. Dochází k infiltraci vnitřního vzduchu do exteriéru v místě kotevního vrutu?
Kotevní vrut nepoškozuje parozábranu, prochází přes plné bednění do krokve. Těsnost ve dřevě je prokazatelná. Vnitřní vzduch nemá možnost infiltrovat přes krokev, bednění a kolem vrutu v místě parozábrany do vrstvy PIR izolace. Průchod vrutu tepelnou izolací je utěsněn tzv. PIR pilinami. Kolem vrutu nevzniká otevřený otvor umožňující volný pohyb vzduchu. Průchod vrutu pojistnou hydroizolací je těsněn pod kontralatí těsnicím tmelem nebo butilovou páskou.

Odpověď
Při průchodu vrutu přes krokev, bednění, parozábranu, PIR izolaci, pojistnou hydroizolaci a kontralatí nedochází k infiltraci vnitřního vzduchu přes uvedené vrstvy do exteriéru. Místo prostupu kotevního vrutu je vzduchotěsné.

3. Dochází ke kondenzaci na kotevním vrutu? Pokud ano, jak je veliká?

Výpočtový odhad rizika hromadění vnitřní vlhkosti v oblasti šroubového připojení nadkrokevní tepelné izolace PIR
Detail spojovacího kovového vrutu je ve schématu vyznačen; při montáži střechy se kovový vrut upevňuje přes kontralať a prochází pojistnou hydroizolační vrstvou, vrstvou tepelné izolace, parotěsnou vrstvou, dřevěným bedněním a je ukotven do nosné dřevěné krokve do hloubky alespoň 80 mm. Průměr dříku kovového vrutu činí 5,5 mm, vnější průměr závitů vrutu činí 7 mm.

Výpočet množství vnitřního kondenzátu
Pro tento účel byla výpočtově zjištěna hustota difuzního toku, který proudí vzduchovou dutinou mezi rovinami parotěsné fólie a pojistné hydroizolační vrstvy. Ve vzduchové dutině okolo dříku kovového vrutu nastane hodnota difuzního toku vodní páry nejvyšší v porovnání se všemi ostatními materiály, neboť difuzní tok vodní páry zaujímá ve vzduchu nejvyšší hodnotu.

Výpočty byly provedeny v prostředí výpočtového systému ANSYS za předpokladu stacionárního difuzního toku vodní páry tak, jak je stanovena metodika výpočtu roční bilance zkondenzované a vypařitelné vlhkosti ve stěně ve smyslu normy ČSN 73 0540-4 s okrajovými podmínkami uvedenými v ČSN 73 0540-3.

Pro tento účel bylo nejprve vypočteno rozložení teplot ve výpočtovém fragmentu za okrajových podmínek teploty θ_ai = +21 °C a relativní vlhkosti vnitřního vzduchu ϕ_i = 50 %, resp. se započtením předepsané výpočtové přirážky ϕ_i = 55 %. Pro vnější okrajové podmínky byly využity deklarované hodnoty ČSN 73 0540-3 pro roční bilanci zkondenzované a vypařitelné vlhkosti ve stěně.

Podle výsledků tabulce 3 je patrné, že ve vzduchové dutině vytvořené kolem kovového dříku spojovacího vrutu nastává kondenzace vlhkosti při mínus 10 °C v množství 0,018 g vody. Pro další teploty v řadě již nastane výpočtový přebytek výparu nad kondenzátem. Při teplotě vnějšího vzduchu θ_e = 0 °C však kondenzace vlhkosti bezprostředně ve vzduchové dutině okolo dříku kovového vrutu nevzniká. Kondenzace je pouze indikována v horní části tepelné izolace PIR a kovového vrutu. Množství zkondenzované vody ve vzduchové dutině okolo dříku kovového vrutu bylo zjištěno jako rozdíl mezi hustotou difuzního toku procházející z prostředí interiéru pod střechou perforací parotěsné vrstvy o průměru 7 mm a hustotou difuzního toku ze vzduchové dutiny perforací kašírováné desky tepelného izolantu PIR kovovým vrutem do odvětrávané vzduchové mezery pod krytinou. Zkondenzované množství vody je značeno symbolem BV (g H₂O). Z výsledků výpočtu vyplývá, že největšího množství ve vzduchové dutině bude dosaženo při teplotě θ_e = –10 °C v množství 0,018 g vody. Pro další teploty v řadě již nastane výpočtový přebytek výparu nad kondenzátem. Pro následující teploty výpočtové řady je zbytečné důkaz provádět, neboť je zřejmá zcela výrazná převaha množství výparu nad kondenzátem.

Poznámka: Kladná hodnota kondenzátu indikuje přítomnost kapalného kondenzátu, zde v nejvyšším množství ne celé půl kapky vody, Záporná hodnota množství kondenzátu indikuje výpočtovou převahu množství výparu nad množstvím kondenzátem.

Veličina m_H2O [g] vyjadřuje množství vodní páry nereálného předpokladu, kdy se vodní pára dostává parotěsnou vrstvou do vzduchové dutiny, kde beze zbytku zkondenzuje ve vrstvě tepelné izolace a toto množství vodní páry zkondenzuje (jde o případ zcela utěsněné desky tepelné izolace hliníkovou kašírovací fólií, která neumožní vodní páře projít do vzduchové vrstvy v nadstřešním prostoru). V tom případě by se vytvořilo 0,206 g kapalného kondenzátu za období, kdy nastává vnitřní kondenzace vodní páry ve střeše (to odpovídá asi 3. až 4. kapkám vody zatížení tepelné izolace v ploše asi 0,6×0,7 m).

Shrnutím poznatků vyplývá, že konstrukce detailu v oblasti spojovacího kovového vrutu je bezpečná z hlediska rizika hromadění vnitřní vlhkosti ve střeše výše uvedeného konstrukčního uspořádání, neboť malé množství kondenzátu se spolehlivě vypaří ze střechy. Přitom dřevo jako konstrukční materiál si uchovává v suchém stavu obvyklou materiálovou vlhkost

Odpověď
V oblasti spojovacího kovového vrutu je konstrukce detailu bezpečná z hlediska rizika hromadění vnitřní vlhkosti ve střeše. Malé množství kondenzátu se spolehlivě vypaří ze střechy. Přitom dřevo jako konstrukční materiál si uchovává v suchém stavu obvyklou materiálovou vlhkost u_m [8; 12] % hm.

4. Dochází k teplotnímu a vlhkostnímu ovlivnění chování nadkrokevní střešní konstrukce aplikováním parozábrany lehkého typu?

Odpověď
Aplikace parozábrany lehkého typu v nadkrokevním zateplení na celoplošném podkladu je zcela bezpečným a funkčním řeším. Tvrzení, že pouze asfaltové parozábrany jsou schopné zaručit parotěsnicí a vzduchotěsnicí funkci, se ukázalo jako mylné a obchodně zavádějící řešení.

Tabulka 1

j	materiál	λ [W/m.K]		μ [–]
j	materiál	směr x, y	směr z
1	ocelový trn	58		10 (= 10⁹)
2	tepelná izolace PIR	0,022		1000
3	parotěsná fólie	0,25		106
4	pojistná hydroizolační fólie	0,25		5
5	dřevěné bednění	0,34	0,17	4,5
6	dřevěná střešní lať	0,34	0,17	4,5
7	vzduchová dutina okolo vrutu	0,04	0,11	1
8	dřevěná střešní krokev	0,34	0,17	4,5
9	kašírování izolace PIR (tl. 50 µm)	204		10⁶

Poznámka: Pro vyčíslení součinitele difuzní vodivosti δ použitých materiálů byla použita hodnota součinitele difuzní vodivosti vzduchu δ_air = 0,18824 . 10^–9 s.

Tabulka 2

i	Δτ . 10^–3 [s]	vnitřní prostředí		vnější prostředí
i	Δτ . 10^–3 [s]	θ_i [°C]	ϕ_i [%]	θ_e [°C]	ϕ_e [%]
1	604,3	+21	55	–15	87
2	993,6			–10	83
3	2592,0			–5	82
4	5572,8			0	81

Tabulka 3

i	∆τ . 10^–3 [s]	dny	vnitřní prostředí		vnější prostředí		q_dk . 10^–9 [g/m².s]	q_dv . 10^–9 [g/m².s]	BV [g]	m_H2O[g]
i	∆τ . 10^–3 [s]	dny	θ_i [°C]	ϕ_i [%]	θ_e [°C]	ϕ_e [%]	q_dk . 10^–9 [g/m².s]	q_dv . 10^–9 [g/m².s]	BV [g]	m_H2O[g]
1	604,3	7	+21	55	–15	87	3725	2550	0,0105	0,0332
2	993,6	11,5			–10	83	3450	2910	0,0184	0,0837
3	259,2	3			–5	82	3200	4050	–0,0141	0,2058
4	5572,8	64,5			0	81	2600	4350	–0,1577	0,2058

Význam symbolů:
θ_i … teplota vnitřního vzduchu [°C]; ϕ_i … relativní vlhkost vnitřního vzduchu [%]; θ_e … teplota vnějšího vzduchu [°C]; ϕ_e … relativní vlhkost vnějšího vzduchu [%]; ∆τ … časová výdrž okrajové podmínky [s]; BV … bilance vlhkosti [g] ve vzduchové dutině okolo dříku vrutu v případě výdrže okrajových podmínek i = 1, 2, 3 a 4;

m_H2O … součtové množství vodní páry [g], které prošlo difuzí vzduchovou dutinou z interiéru; u_m … vlhkost materiálu vyjádřená v % hm.; normová kapka vody … 0,0476 g

LUDĚK KOVÁŘ
zdroj obrázků archiv společnosti Puren

Ing. Luděk Kovář (*1964)
je absolventem Fakulty stavební VUT v Brně, obor architektura. Od roku 1996 se věnuje problematice střech a otvorových výplní. V současné době pracuje pro firmu Puren jako technický poradce.