Poprawka dla stropodachów odwróconych, Część 1

Poprawka współczynnika przenikania ciepła Delta Ur dla stropodachów odwróconych,

Część 1 – Projektowanie dachu odwróconego pod kątem obliczeń poprawki Delta Ur.

Termin stropodach odwrócony określa typ stropodachu, którego warstwa hydroizolacyjna znajduje się pod warstwą izolacji termicznej (znajdującą się od strony zewnętrznej).

Poprawka Delta Ur ma zastosowanie tylko dla budynków lub pomieszczeń ogrzewanych. Natomiast w obliczeniach współczynniku U dla pomieszczeń i budynków chłodzonych nie należy jej stosować.

Podany w załączniku D normy EN ISO 6946:2007 sposób obliczeń ma zastosowanie tylko w przypadku użycia do ocieplenia od strony zewnętrznej stropodachu styropianu (polistyrenu) ekstrudowanego XPS, charakteryzującego się znacznie lepszymi parametrami fizycznymi i użytkowymi od typowego styropianu EPS. Oznacza, to że wzoru na Delta Ur podanego w normie D.6 dla zwykłego styropianu EPS oraz wełny mineralnej się nie stosuje. Często też w dachach odwróconych używa się specjalnego styropianu hydrofobowego EPS  P o bardzo niskiej nasiąkliwości i dużej wytrzymałości na ściskanie, narażonych na duże obciążenia (np. od kół samochodów).

Podczas projektowania dachów odwróconych, należy zwrócić szczególną uwagę na szczelność warstw znajdujących się ponad warstwą hydroizalacji często określaną terminem: membrana hydrofobowa (wodoodporna), membrana dachowa lub warstwa paraizolacji. Membrana taka stanowi barierę dla wody, cząstek pyłu i bakterii, ale jednak ze względu na swoją porowatą strukturę, pozwala swobodnie przenikać cząsteczkom pary wodnej.

Bardzo ważna rolę odgrywa warstwa separująca, oddzielająca warstwę żwiru od warstwy izolacji termicznej. To właśnie od rodzaju materiału tej warstwy w głównej mierze zależą straty ciepła dla konstrukcjach dachów odwróconych. Gdy warstwa ta wykonana jest ze standardowej geowłókniny, wtedy większość wody deszczowej dochodzącej do tej warstwy, przenika przez nią, przedostając się później, poprzez nieszczelności w warstwie izolacji (styropianu XPS), do membrany hydrofobowej, powodując ogrzewanie wody deszczowej ciepłem, pochodzącym od części nośnej dachu pomieszczenia ogrzewanego.

Dlatego w pomieszczeniach o temperaturach wyższych lub równych 16 stopni (gdzie straty ciepła są znacznie większe) powinno się stosować nie zwykłe geowłókniny, przepuszczające duże ilości wody np. 100 l/ (m2*s), ale specjalne, dodatkowe warstwy drenażowe służące do całkowitego lub prawie całkowitego odprowadzenia nadmiaru wody deszczowej, aby nie mogła ona dostać się do warstwy izolacji i membrany o parametrze sd < 0,1 m.

Przy małej średniej ilości opadów wynoszącej do 1 mm/dzień dodatkowa grubość warstwy izolacji nie ma jest potrzebna, aby znaczenia na wartość współczynnika przenikania ciepła U, ale gdy średnia dzienna ilość opadów wzrośnie do 4mm/dzień i konstrukcja dachu jest standardowa (iloczyn f * x =0,04), wtedy grubość warstwy izolacji musi także się zwiększyć 4 – krotnie, np. z 20 cm do aż 80 cm. Na szczęście taka sytuacja w Polsce nie występuje. Prawie na całej powierzchni kraju (z wyjątkiem terenów górzystych) średnia ilość opadów waha się od około 0,9 mm do 1,8 mm/dzień.

Przy takim rozwiązaniu temperatura membrany hydrofobowej oraz części konstrukcyjnej dachu mają zbliżoną temperaturę do temperatury pomieszczenia ogrzewanego i wtedy kondensacja pary wodnej nie wystąpi.

Badaniami nad dachami odwróconymi zajmują się przede wszystkim od wielu lat duńscy i islandzcy naukowcy, co wynika z powszechnie stosowanych tego rodzaju rozwiązań na Wyspach Owczych należących do Danii czy w Islandii.

Do obliczeń ilości dodatkowych strat ciepła q powinno się uwzględnić opór cieplny warstwy izolacji R1 (opór cieplny izolacji, znajdującej się powyżej warstwy membrany) oraz R_k (sumaryczny opór cieplny wszystkich warstw, znajdujących się poniżej membrany), a także ciepło właściwe i masę wody deszczowej spływającej po membranie. Ponieważ jednak największym problemem jest oszacowanie ilości masy wody deszczowej dochodzącej do membrany, dlatego postanowiono podać poniższy wzór na dodatek Delta Ur , który byłby możliwie prosty w praktycznym zastosowaniu i uwzględniał intensywność opadów deszczu oraz różne konstrukcje części dachu, znajdujące się powyżej membrany hydrofobowej.

Wzór na dodatek ma następującą postać:
Delta Ur = p * f * x * (R₁/R_TH) ²

gdzie:
p [ mm/dzień] – średnia wartość opadów atmosferycznych podczas sezonu grzewczego Ld, określona na podstawie odpowiednich danych dla lokalizacji (np. stacja meteorologiczna) lub podana przez przepisy lokalne, regionalne czy krajowe albo inne dokumenty krajowe czy normy. W praktyce źródłem informacji dotyczącej opadów są dane pochodzące np. IMiGW (Instytutu Meteorologii i Gospodarki Wodnej), serwisu www.pogodynka.pl albo innych opracowań. Można też odpłatnie zamówić dane np. z IMiGW, ale ich ceny nie będę podawał, ponieważ nie wypada (jest zaporowa).

f – bezwymiarowy czynnik podający frakcję p dochodzącą do membrany wodochronnej (hydroizolacji). Parametr ten określa jaka część wody, która dociera do membrany, znajdującej się poniżej warstwy izolacyjnej. Wielkość tej frakcji zależy od stopnia wodoszczelności ewentualnej warstwy drenażowej znajdującej się nad warstwą izolacją termicznej, szczelności warstwy separującej i sposobu połączenia płyt styropianowych oraz konstrukcji dachu.

x [ (W * dzień)/ (m² *K *mm)] – czynnik zwiększenia strat ciepła spowodowanych przez wodę deszczową, wpływającą na membranę. Czynnik uwzględniający  straty ciepła spowodowane wpływem masy wody deszczowej na warstwę membrany.

R₁ [(m2 * K) / W] – opór cieplny warstwy izolacji (np. styropianu XPS) powyżej membrany wodochronnej. Styropian XPS zapewnia dodatkową ochronę przed korozją biologiczną, promieniami UV i posiada odporność zarówno na niskie jak i wysokie temperatury. Najlepiej stosować płyty styropianowe typ L i FT, które umożliwiają połączenie płyt na zakładkę (L) lub na pióro-wpust (FT).

R_T [(m2 * K) / W] – sumaryczny opór cieplny konstrukcji (poniżej warstwy izolacyjnej) przed zastosowaniem poprawki Delta Ur.

W części drugiej artykułu, która zostanie dodana do bloga w maju br., będzie podany przykład obliczeń i długi zestaw wniosków końcowych, obejmujących kluczowe aspekty projektowania dachów odwróconych pod kątem strat ciepła wynikających z opadów deszczu (śniegu).

 Zródła:
1.Requirements of inverted roofs with a drainage layer. Leimer, Hans-Peter, Prof. Dr.-Ing. I ,University of Applied Sciences and Arts, BBS INSTITUT,Rode, Carsten, Assoc. Prof., PhD Technical University Denmark ,Künzel, M. Hartwig, Dr.-Ing. Fraunhofer Institute for Building Physics,Bednar, Thomas, Dr.-Ing. Vienna University of Technology

2. Norma EN ISO 6946:2007