Pri návrhu stavebných konštrukcií a priestorov vymedzených stavom vnútorného prostredia bytových budov sa požadujú kritéria minimálnych tepelnoizolačných vlastnosti stavebných konštrukcií. S ohľadom na splnenie podmienok tepelnej pohody v pobytových priestoroch v zimnom období (STN 73 0540 – 1) [1] a splnenie energetických požiadaviek (Z. č.555/2005 Z.z.) [7 ], v súlade s týmito predpismi aj strešné konštrukcie bytových budov musia spĺňať minimálne požiadavky na tepelnoizolačné vlastnosti.

 

1. Konštrukčná sústava P 1.14

Bytové domy panelovej konštrukčnej sústavy P 1.14  sa realizovali podľa typového podkladu „Unifikovaná malorozponová stavebná sústava P1.14/15 BA“, ktorý spracoval ŠPTU Bratislava v r. 1980. Na typové podklady spracované ŠPTÚ Bratislava nadväzovali svojimi variantmi krajské Stavoprojekty (KE, TN a BA) podrobnou dokumentáciou. Stavebná sústava P 1.14 má obvodový plášť predsadený, vrstvený – sendvičový, hrúbky 300 mm, P1.15 je pórobetónový variant sústavy so zaveseným plášťom hrúbky 300 mm. Takéto sústavy sa realizovali od roku 1980 približne do roku 1994. Konštrukcie budov, treba konštatovať, neboli ideálne navrhnuté a boli horšie kvalitatívne realizované. Na území SR sú tieto bytové domy zastrešené, podľa typových podkladov, jednoplášťovými plochými strechami. V Košiciach sú ale temer všetky budovy tejto sústavy zastrešené dvojplášťovými strechami, pričom nosnú vrstvu horného plášťa tvorí železobetónový alebo pórobetónový panel. Tieto strechy, dnes už viac ako 25-ročné, napriek minimálnej údržbe, nie sú v zlom hydrotechnickom stave, sú zväčša len po opravách hydroizolačnej vrstvy z dôvodu vyčerpania životnosti použitých mate­riálov, asfaltovaných lepeniek a tmelov použitých v detailoch.

 

Obr. 1a–d  Pohľad na pôvodný stav roviny strechy budovy a na vetraciu šachtu ZTI a odvetrania BJ

 

K myšlienke obnovy strešného plášťa dochádza z dvoch dôvodov:

•  strešný plášť „preteká“ v najvyššom podlaží z neznámeho titulu (najčastejšie kondenzácia difundujúcej vlhkosti), pričom táto porucha sa vyskytuje dlhšiu dobu a užívatelia bytov už podnikli nejaké kroky k náprave (zväčša montáž samočinných vetracích hlavíc na odťah vzduchu z medzipriestoru), alebo

•  sa jedná o komplexnú obnovu bytového domu, o zateplenie, kedy sa chcú problémy so strechou vyriešiť súčasne, t.j. zateplením so zhotovením novej hydroizolácie.

 

Obnova alebo sanácia strešného plášťa je úloha náročná, vždy ovplyvnená viacerými faktormi:

•  poznaním skutočného stavu konštrukcie dvojplášťovej strechy, vrátane rôznych defektov, anomálií, otvorov (prívod/odvod vzduchu), prestupov, poznaním použitých materiálov,... až po orientáciu strechy ku svetovým stranám, k smeru prevládajúcich vetrov, k čomu využívame proces diagnostiky,

•  poznaním reálneho vlhkostného režimu, k čomu využívame invazívnu diagnostiku (sondy) a počítačové simulácie,

•  až po disponibilné finančné zdroje, ktoré sú pre obnovu k dispozícii, k čomu slúži orientačne projektantský rozpočet.

 

Nemenej dôležitou úlohou je výber skúseného projektanta a vo výberovom konaní výber skúseného zhotoviteľa, pričom inštitút minimálnej ceny je neakceptovateľný.

 

2. Analýza strešného plášťa

Predmetom obnovy bol bytový dom na ulici Cottbuská v Košiciach. Ide o 9 podlažný radový bytový dom, konštrukčne a staticky samostatne stojaci, ktorý tvorí súčasť uličnej zástavby. Budovu tvoria 4 schodiskové sekcie, vstupné podlažie je technické, neobytné, 8 ďalších podlaží je obytných. Obvodový plášť je sendvičový hrúbky 300 mm (150 + 2x40 + 70 mm).

 

Strešná konštrukcia je riešená ako plochá bezspádová strecha, dvojplášťová, so (slabo) vetranou vzduchovou medzerou, s vnútorným odvodnením do 4 vnútorných vpustov, bez atiky. Tepelná izolácia je podľa pôvodného projektu z perlitových vankúšov, horný plášť tvoria železobetónové alebo pórobetónové strešné panely (bolo potrebné overiť sondou). Vzduchová vrstva je málo vetraná otvormi φ = 50 mm cez atikové dielce (2 ks/dielec), výšky cca 150 mm. Hydroizolačné súvrstvie je priamo natavené na panely, pričom ho tvoria asfaltované lepenky – živičné pásy.

 

Strešný plášť bytového domu, podľa výpovede vlastníkov bytov, vykazuje poruchy hydrodynamické, najmä v krajných sekciách budovy – zateká zo strechy cez styky stropnej konštrukcie do jednotlivých bytov. Ako bolo vypozorované, nezateká z titulu priameho presakovania dažďovej vody, ale zrejme kondenzačná voda preniká do vnútorných priestorov v najvyššom podlaží s následkom vzniku porúch, plesní, v interiéroch bytov. V rámci údržby a eliminácie porúch boli zrealizované lokálne vysprávky hydroizolácie a následne vykonaná celoplošná oprava jednou vrstvou lepenky z modifikovaných asfaltov a montáž 1 ks samočinnej vetracej hlavice, ktorej účelom bolo zvýšenie prietoku vzduch vo vzduchovej medzere, čo malo zlepšiť vlhkostné pomery strechy. Napriek uvedenému hydroizolačne možno pôvodnú strechu považovať za vyhovujúcu, tepelnotechnicky za nevyhovujúcu.

 

Obsahom spracovania projektovej dokumentácie pre tento bytový dom bol návrh stavebných úprav  napĺňajúcich pojem Významná obnova bytového domu podľa Zákona č. 555/2005 Z. z. O energetickej hospodárnosti budov a odstránenie systémových porúch panelových domov (v zmysle § 10 výnosu č. V-1/2006 v doplnení V-2/2008 O poskytovaní dotácií na rozvoj bývania MVaRR SR), t.j. zjednodušene povedané išlo o zateplenie obvodového a strešného plášťa, zateplenie stropných konštrukcií vo vstupnom podlaží, obnovu podláh a pod., s tým že v I. etape sa z dôvodu finančných možností stavebníka zrealizuje len obnova strechy. Dané riešenie je zamerané len na opravu strešného plášťa jeho zateplením.

 

3. Diagnostika skutkového stavu strešného plášťa

Súčasťou riešenia projektu bol projektantom vykonaný najskôr len nedeštrukčný prieskum stavu strechy, vizuálna obhliadka, zhotovenie fotodokumentácie a domeranie rozmerov, ktoré slúžili ako podklad pre rozpracovanie projektu, pretože reálna konštrukcia je niekedy iná než v pôvodnom projekte budovy. Vizuálne sa hodnotila najmä rovinnosť povrchu strechy (stojatá voda), geometria, stav hydroizolačnej vrstvy (degradácia), stav klampiarskych konštrukcií (korózia), stav konštrukcií prestupov a stav detailov (napojenia). Na základe predchádzajúcich zistení možných zhotoviteľov sa pozornosť upriamila na šachty odvetrania bytových jadier, kde sa zisťoval stav strešnej konštrukcie z priestoru týchto šácht a cez otvory v atike (viď. Obr. 1) pre podozrenie, že teplý a vlhký vzduch z odvetrania bytových jadier je netesnosťami (chýbajúce domurovky medzi jednotlivými strešnými plášťami) nasávaný do priestoru vzduchovej medzery, kde kondenzuje. Po výbere zhotoviteľa stavby, sa skladba plášťa overila rezanými sondami a zistil sa technický stav jednotlivých konštrukcií a materiálov odkrytím.

 

 

Obr. 2  Detail skladby dvojplášťovej strechy bytového domu, pôvodné projektové riešenie [7]

 

 

Skladba konštrukcie podľa pôvodného projektového riešenia [5]:

•  hydroizolácia z oxidovaných asfaltovaných lepeniek (po oprave)

•  železobetónový stropný panel horného plášťa
na podkládkach             150 mm

•  vetraná vzduchová vrstva                  150 mm

•  tepelnoizolačná vrstva, 2x perlitové vankúše
hr. 75 mm (neoverené)                         150 mm

•  železobetónový stropný panel spodného plášťa      150 mm

 

Využitím výpočtových programov boli stanovené takéto charakteristiky strešného plášťa:

Tepelný odpor konštrukcie R_N:                                        1.71 m²K/W <  R_N = 3,20 m²K/W

Súčiniteľ prestupu tepla konštrukcie U_N:                      0.54 W/(m²K)>U_N = 0,30 W/(m²K)

Fázový posun teplotných kmitov Psi:      14.6 h

 

Množstvo skondenzovanej vodnej pary:    0.410 kg/m²,rok

Množstvo vyparenej vodnej pary:             0.202 kg/m²,rok (50 %!)                       

 

Hodnotenie strešnej konštrukcie podľa STN 73 0540-2 tab. 3 [1]  na maximálnu hodnotu súčiniteľa prechodu tepla nevyhovuje. V konštrukcii dochádza počas modelového roka ku kondenzácii, množstvo vyparenej vody je menšie ako skondenzovanej!

 

Príčinou „hydroizolačných“ porúch strechy je zrejme samotný návrh a nedostatočne kvalitná realizácia konštrukcie dvojplášťovej strechy, s nevyhovujúcimi tepelnotechnickými parametrami konštrukcie, kde vplyvom nedostatočného pohybu vzduchu (slabo (ne)vetraný dvojplášť) nedochádza k efektu vetrania (rýchlosť vetra sa reálne blíži k hodnote 0,0 m/s, priemerná plocha otvorov na náveternej / záveternej strane je 0,001 m², čo pri ploche strechy Si = 643,50 m² nedosahuje normou požadovanú hodnotu, t.j. 1/400 plochy = 1,608 m²), v súčinnosti s kondenzáciou vodných pár z nasávania vlhkého teplého vzduchu z vetracích šácht bytových jadier na spodnom, chladnom povrchu horného plášťa so známymi dôsledkami.

 

Návrh riešenia eliminácie takýchto porúch je len pomocou tepelnotechnických výpočtov, ktoré umožnia navrhnúť také riešenie, ktoré zabezpečia strešnému plášťu vyhovujúci stav. Je potrebné zrealizovať tepelno-technické výpočty (obvykle je nutné uskutočniť dva výpočty: a) tepelno-technický výpočet spodného plášťa a b) výpočet, ktorý preverí funkciu vetranej vzduchovej vrstvy

 

Pozn.: U dvojplášťových striech sa poruchy hydroizolácie vyskytujú ojedinele, funkcia odvetrávanej vzduchovej medzery nebýva efektívna z dôvodu poddimenzovaného prierezu otvorov na náveternej a záveternej strane,  pričom tak dochádza ku  kondenzácii vodných pár na spodnom  povrchu horného plášťa. Poruchy sa vyskytujú  aj z dôvodu exis tencie tepelných mostov,  kedy podpery horného plášťa tvoria tepelné mosty a tepelné mosty tvorí aj nedokonalé rozloženie tepelnej izolácie na hornom povrchu spodného plášťa. Zatekanie atmosférickej vody je možné v detailoch napojenia hydroizolácie na zvislé konštrukcie, v prestupoch potrubí, čo je spôsobené nedokonalým prevedením detailu.

 

4. Návrh obnovy strešného plášťa

Na základe nedeštrukčnej analýzy, realizovaných odberov a výpočtov, bolo rozhodnuté na pôvodnom hornom plášti dvojplášťovej strechy vytvoriť novú jednoplášťovú strechu aj so zapojením všetkých jestvujúcich vrstiev pôvodného dvojplášťa, podľa tepelne technických a konštrukčných zásad.

 

 

Obr. 3 Čiastočný pôdorys strechy z projektovej dokumentácie

 

 

 

Obr. 4 Rez strechou z projektovej dokumentácie

 

Obnova tak rieši celoplošné zateplenie strešného plášťa na hornom povrchu horného plášťa, hydroizolačná vrstva pôvodného strešného plášťa zostáva použitá ako parozábrana (v prípade zistenia zvýšenej vlhkosti materiálov strešného plášťa by bolo nutné hydroizolačnú vrstvu perforovať v rozsahu aspoň 2 % plochy), všetky existujúce vetracie otvory v obvodových stenách – atikách aj v ploche strechy (vetracie komíny, samočinné vetracie hlavice a pod.) budú uzavreté. Okraje tepelnej izolácie (uložené napr. v plechovom profile) musia byť bezpodmienečne vzduchotesne uzavreté, napr. vypenením, obvodové steny okolo pôvodnej vzduchovej vrstvy je potrebné zatepliť, aby ich tepelne izolačná schopnosť bola rovnaká ako u ostatných obvodových stien budovy,– zateplenie strechy je tak vhodné spojiť so zateplením obvodových stien (ETICS). Ako ďalšie opatrenie bolo doporučené existujúcu uzavretú vzduchovú vrstvu prepojiť s exteriérom pomocou veľmi malých otvorov cez novo zateplené fasádne steny, ide o vytvorenie systému mikroventilácie, ktorú môžu zabezpečiť napr. 10 mm otvory rozmiestnené vo vzdialenostiach á 2 m.

 

Tepelnoizolačná vrstva sa navýši pridaním mechanicky kotvenej dvojvrstvovej tepelnej izolácie z minerálnovláknitých dosák v minimálnej hrúbke 140 mm (projektant doporučoval zvážiť po cenovej analýze použitie aj väčších hrúbok (200 mm. Povlaková krytina musí byť zaistená proti strhnutiu vetrom mechanickým kotvením (doporučené kotvy Ejot FDD). Následne sa na tepelnej izolácii zrealizuje nová hydroizolačná vrstva z mPVC fólie napr. Alkorplan 35 176, Sikaplan 15G,  hr. 1,5 mm. V súvislosti s tým dôjde k výmene klampiarskych konštrukcií, pričom sa použije systémové riešenie použitím poplastovaných plechov.

 

Skladba strešného plášťa projektového návrhu:

•  hydroizolačná vrstva, fólia z mPVC s PES výstužou, jednovrstvová, Alkorplan 35 176 hr. 1,5 mm, mechanicky kotvená cez tepelnoizolačnú vrstvu,

•  tepelnoizolačná vrstva, dosky z MW DACHOTHERM G hr. 60 mm a DACHOTHERM SL hr. 80 mm s fóliou kotvené k podkladu 140 mm .

•  pôvodnú konštrukciu očistiť, vypraviť, prespádovať.

 

Tepelný odpor konštrukcie R:                                        5.73 m²K/W >  RN = 3,20 m²K/W

Súčiniteľ prestupu tepla konštrukciou U:                    0.17 W/(m²K)<UN = 0,30 W/(m²K)

Fázový posun teplotných kmitov Psi:      16.9 h

 

Množstvo skondenzovanej vodnej pary:                    0.006 kg/m²,rok

Množstvo vyparenej vodnej pary:                             0.032 kg/m²,rok ( + 400 % !)

 

Hodnotenie strešnej konštrukcia podľa STN 73 0540-2 Tab. 3 [1] na maximálnu hodnotu súčiniteľa prechodu tepla vyhovuje. V konštrukcii dochádza počas modelového roka ku kondenzácii, avšak výpar je násobne väčší ako kondenzácia, čo je vyhovujúce.

 

Pozn.: Navrhnutá hrúbka tepelnej izolácie prekračuje požiadavky na doporučenú hodnotu (nové budovy) súčiniteľa prestupu tepla UN (W/K.m²) podľa STN 73 0540-2 [1].  Doporučená hodnota pre budovy s prevládajúcou návrhovou vnútornou teplotou 20 °C a pre všetky exteriérové teploty je UN = 0,20 W/K.m².

 

Zateplenie sa zrealizovalo z dôvodu finančných možností stavebníka použitím inej skladby:

•  hydroizolačná vrstva, fólia z mPVC s PES výstužou, jedno­vrstvová, systém Fatrafol – S (šedá 810) hr. 1,5 mm, mechanicky kotevná,

•  separačná vrstva, geotextília 300g/m²,

•  tepelnoizolačná vrstva, dosky EPS 100 S Stabil mechanicky kotevné k podkladu v jednej vrstve hr. 140 mm,

•  ponechaná pôvodná konštrukcia vrátane oplechovania okrajov strechy.

 

Zhotoviteľ stavby zrealizoval naviac samostatné kotvenie tepelnoizolačnej vrstvy k nosnému panelu, následne cez ňu prekotvil aj hydroizolačnú vrstvu a doplnil pod hydroizolačnú vrstvu odvetrávacie „komínky“, ktoré majú zabezpečiť odvetranie prípadnej zabudovanej vlhkosti. Vedenie bleskozvodov bolo opätovne zmontované na ploche strechy, pričom je možné zhotoviteľovi vytknúť, že nepodložil stabilizačné prvky pásmi nevystuženej mPVC fólie.

 

Obr. 5a–d Pohľad na strechu počas realizácie prác

 

 

Obr. 6a–d Pohľad na strechu po ukončení prác

 

 

ZÁVER

Samotná realizácia prebehla v netradične krátkom časovom úseku, a to v priebehu mesiaca október 2010, v dobrej kvalite. Rozpočtované náklady na realizáciu boli podľa rozpočtu projektanta pre projektovanú skladbu cca 96 000 Eur, dohodnutá cena pre upravené riešenie bola 47 000 Eur. Strechu od realizácie obnovy monitorujeme a zaznamenávame zmeny v chovaní strešnej konštrukcie. Dúfame, že vynaložené prostriedky a kvalita zrealizovaných prác kvalitnou realizačnou firmou prinesú stavebníkovi aj očakávaný výsledný efekt v podobe bezpečnej strechy.

 

Tento príspevok vznikol vďaka podpore v rámci operačného prog­ramu Výskum a vývoj pre projekt: Centrum výskumu účinnosti integrácie kombinovaných systémov obnoviteľných zdrojov energií, s kódom ITMS: 26220220064, spolufinancovaný zo zdrojov Európskeho fondu regionálneho rozvoja.

 

 

Ing. Jaroslav Vojtuš, CSc.

Technická univerzita v Košiciach, Stavebná fakulta, Vysokoškolská 4, 042 00 Košice

telefón: 055/602 4285, mail: jaroslav.vojtus@tuke.sk

  

Recenzoval:

doc. Ing. Anna Sedláková, PhD.

Technická univerzita v Košiciach, Stavebná fakulta, Vysokoškolská 4, 042 00 Košice, tel.: 055/602 4285, mail: anna.sedlakova@tuke.sk

 

Literatúra:

[1]    STN 73 0540 – 1 až 4 Tepelnotechnické vlastnosti stavebných konštrukcií a budov. Tepelná ochrana budov.

[2]    STN EN ISO 6946 Stavebné konštrukcie. Tepelný odpor a súčiniteľ prechod tepla. Výpočtová metóda.

[3]    STN 73 1901, 73 1901/01 Navrhovanie striech. Základné ustanovenia.

[4]    STN 73 3610, 73 3610/Z1 Klampiarske práce stavebné

[5]    Katalógy vybraných reprezentantov bytových domov, podklady pre zatepľovanie a MaRT, VÚPS-NOVA, Bratislava 1995–1997

[6]    Z. Sternová a kolektív: Obnova bytových domov, hromadná bytová výstavba po roku 1970, Jaga Bratislava 2002

[7]    Zákon č.555/2005 Z.z. O energetickej hospodárnosti budov

[8] Aktuálne súvisiace STN, STN EN, EN, firemné materiály a publikované práce.