Článek je úvodem hlavních zásad návrhu šikmých střech především z pohledu tepelné ochrany budov. Šikmé střešní konstrukce se v posledních letech těší značnému zájmu jak projektantů, tak i investorů a uživatelů budov. Příčinu tohoto jevu je třeba spatřovat především ve snaze o efektivní využití podkroví, kde obvykle lze realizovat atypické, často mimořádně rozlehlé a exkluzivní uživatelské prostory. Šikmá střecha je výraznou součástí každé stavby, jejímž hlavním úkolem je chránit vnitřní prostředí před klimatickými jevy. Ve středoevropském regionu je šikmá střecha tradiční a osvědčený typ střešní konstrukce.
S technologickým pokrokem a vývojem nových materiálů se mění a vyvíjí také skladba šikmých střech. A to hlavně kvůli stále rostoucím nárokům a požadavků na energetickou účinnost střešních konstrukcí. Pro předcházení vadám a poruchám šikmých střešních konstrukcí je třeba znát základní funkční principy tohoto typu střešních plášťů a respektovat pravidla pro návrh jednotlivých částí šikmého střešního souvrství. Návrh šikmého střešního pláště z hlediska stavební tepelné techniky představuje řešení komplexu navzájem provázaných a na sobě závislých problémů, což vyžaduje nejenom značné penzum odborných znalostí a zkušeností, ale i použití výpočtových metod k ověření funkčních vlastností střešního pláště a kvalifikovaný návrh jednotlivých konstrukčních detailů. Rutinní návrh bez výpočtového ověření není garancí správné a bezchybné funkce střešního pláště a jeho dlouhodobé spolehlivosti a vysoké míry životnosti.
Nosná konstrukce střechy
Nosná konstrukce je základem celé střechy. Přenáší vlastní hmotnost střešního pláště i zatížení od sněhu, větru a dalších vlivů. Správně navržený nosný systém zajišťuje dlouhou životnost a stabilitu celé stavby. Krov a konstrukční prvky, které slouží k instalaci ostatních funkčních vrstev, musí být navrženy s ohledem na mechanické statické a dynamické namáhání, tlaku a sání větru a namáhání vlhkostí. Podle typu budovy a požadovaného tvaru střechy se používají různé konstrukční systémy:
- krokevní soustava - nejběžnější řešení u rodinných domů, vhodná zejména pro menší rozpětí a klasické sedlové střechy,
- vaznicové a hambálkové soustavy - u šikmých střech s většími rozpony, kde je potřeba rovnoměrně rozložit zatížení,
- ocelové a železobetonové konstrukce - u průmyslových a halových objektů, kde se často navrhuje plochá střecha s velkou únosností.
Podle konstrukce se šikmé střechy dělí na skeletové a masivní střechy. Níže jsou popsána systémová řešení šikmých střech podle konstrukčních typů - masivní střechy (např. betonové střešní desky) a skeletové střechy (např. dřevěné krokve).
Tepelná izolace
Zateplení šikmé střechy je osvědčeným způsobem, jak zabránit únikům tepla během zimních měsíců, v letních měsících zpomalit prostup tepla od slunečního záření dovnitř budovy a také způsob, jak využít podkrovní prostor k bydlení. Z všech částí budovy představuje šikmá střecha největší plochu, která je vystavená slunečnímu záření, vysokým teplotním výkyvům a také vyzařuje teplo do noční oblohy. Proto bychom měli věnovat zvýšenou pozornost návrhu vhodného typu i tloušťky tepelné izolace a řazení vrstev konstrukce střechy.
Čtěte také: Vše o střechách v Karlovarském kraji
Tepelná izolace musí být dimenzována tak, aby v požadované míře zamezila tepelným ztrátám konstrukcí střechy. Poloha tepelně izolační vrstvy je z hlediska koncepce návrhu šikmého střešního pláště rozhodujícím faktorem. S ohledem na současné požadavky na tepelně izolační vlastnosti střešních konstrukcí tloušťka této vrstvy dosahuje hodnoty až 300 milimetrů, u energeticky pasivních domů to někdy jsou hodnoty ještě vyšší. U skladeb s paropropustnou krytinou (např. tašky) je výhodné vložit izolaci na celou výšku krokví a dle navržené celkové tloušťky zbývající izolaci vložit pod nebo nad krokve do roštů. U skladeb střech s tepelnou izolací umístěnou výhradně nad krokvemi, kde se provádí parotěsnicí vrstva shora, se používají i težké materiály - asfaltové pásy apod. Tepelně izolační vrstva nad krokvemi má naopak zásadní výhodu v totální eliminaci tepelných mostů. Další její výhodou je možnost vytvoření této vrstvy z velkoplošných dílců (často i kompletizovaných), které jsou jednak s ohledem na použitý materiál vodotěsné, jsou navzájem spojovány zámkovým systémem a bezprostředně v jejich konstrukci je často řešeno i upevnění jednotlivých prvků střešní krytiny. Nevýhodou tohoto systému je poměrně velká tloušťka izolantu nad nosnou konstrukcí střechy, která výrazně ovlivňuje vzhledové vlastnosti nejen střechy, ale i celého objektu, což je z pohledu mnoha architektů zcela zásadní a těžko překonatelný problém.
Pokud bude instalační mezera zaplněna izolací, je třeba dodržet zásadu poměru tlouštěk izolace nad a pod parobrzdou 4:1 až 5:1. Produkty FIBRANgeo jsou výrobky z minerální vlny, které se ve stavebnictví používají jako tepelná, hluková a protipožární izolace. Skladba izolace a konstrukční prvky obsažené ve vrstvách tepelné izolace musí být navrženy tak aby ani v konstrukci ani na jejím vnitřním povrchu nemohlo docházet k nepřípustné kondenzaci vlhkosti. Pro správné stanovení výsledné hodnoty součinitele prostupu tepla je důležité zahrnout vliv všech prvků (tepelných mostů, tj. trámů, ocelových nebo dřevěných roštů, vzduchových mezer apod.) které jsou v konstrukci obsažené.
Parozábrana
Parozábrana patří k nejčastěji podceňovaným, ale zároveň k nejdůležitějším vrstvám ve skladbě střechy. Jejím úkolem je zabránit pronikání vodní páry z interiéru do vrstev tepelné izolace. Pokud se vlhkost dostane do izolace, dochází ke kondenzaci, tedy ke srážení páry uvnitř izolačního materiálu. Důsledky chybějící nebo špatně provedené parozábrany mohou být velmi závažné. Navlhlá izolace ztrácí své tepelněizolační vlastnosti, což vede k výrazným energetickým ztrátám a vyšším nákladům na vytápění. Zároveň vznikají podmínky pro rozvoj plísní a hub, které negativně ovlivňují nejen konstrukci, ale i zdraví obyvatel domu.
Parotěsnicí vrstva v šikmém střešním plášti se navrhuje na základě výsledků numerického tepelně technického hodnocení konstrukce. Materiálové řešení parozábrany nejčastěji vede při montáži zespodu na použití speciálních fóliových materiálů. Z fyzikálního hlediska je ideální jejich poloha co nejblíže interiérové straně konstrukce. Tento požadavek je však v konfliktu s požadavkem na celistvost parotěsnicí vrstvy, která je nezbytná pro zachování jejích očekávaných funkčních vlastností. Je dlouhodobě známo a řadou experimentů potvrzeno, že pokud perforace, mechanická poškození a další imperfekce v celistvosti parotěsné vrstvy dosahují hodnoty jednoho procenta plochy této vrstvy, je parotěsná vrstva z funkčního hlediska zcela neúčinná a tudíž bezcenná.
Pro provedení parozábrany se používají nejčastěji speciální fólie z polyetylenu, polypropylenu nebo s hliníkovou vrstvou, které se instalují z vnitřní, vytápěné strany střechy. Velmi důležité je, aby byly všechny spoje pečlivě přelepeny systémovou páskou - jen tak může vrstva plnit svou funkci. V moderních projektech střech se často využívají také inteligentní parozábrany, které dokážou přizpůsobit svou paropropustnost aktuálním vlhkostním podmínkám. Díky tomu může konstrukce střechy „dýchat“, a přesto zůstává účinně chráněna proti nadměrné vlhkosti. Nesprávně provedená parozábrana může negativně ovlivnit celou skladbu plechové střechy a výrazně snížit její životnost. Pro napojení parozábrany na navazující konstrukce se používají samolepicí pásky odpovídajícího typu a kvality, pro napojení jednotlivých pásů parozábrany již řada výrobců používá samolepicí vrstvy, které jsou integrální součástí parozábrany. Funkci parozábrany lze v řadě případů jednoduše a spolehlivě prověřit provedením blower-door testu, který se obvykle realizuje dvakrát, a to po montáži parotěsné vrstvy a následně i po dokončení všech stavebních prací.
Čtěte také: Podrobný průvodce vazníkovými konstrukcemi
O reálném nebezpečí nedokonalé funkce parotěsné vrstvy v souvislosti s vlivem lidského faktoru jak při návrhu tak i při pokládce této vrstvy svědčí i fakt, že řada specialistů při výpočtovém hodnocení konstrukcí s parotěsnou vrstvou cíleně uvažuje s degradací této vrstvy snížením jejího faktoru difuzního odporu - často se jedná o snížení v úrovni jednoho, extrémně i dvou řádů. Difúzně otevřené konstrukce nepoužívají parozábranu a kondenzace vodní páry v takovýchto konstrukcích je buď zcela vyloučena nebo velmi výrazně omezena. Tento typ obvodových konstrukcí nabývá v současné době stále většího významu. Jedná se o skladby, v nichž se používá speciálních materiálů s příznivými hodnotami faktoru difúzního odporu a poměrně vysokou akumulační schopností.
Doplňková hydroizolační vrstva a větrání
Hydroizolace je vrstva, která rozhoduje o tom, zda bude střecha skutečně funkční a odolná vůči povětrnostním vlivům. Jejím hlavním úkolem je zabránit průniku vody do konstrukce a ochránit tepelnou izolaci před navlhnutím. Správně navržená a provedená hydroizolace výrazně prodlužuje životnost celé střechy. Doplňková hydroizolační vrstva ve skladbě šikmého střešního pláště má především funkci hydroizolační. Jistí pod ní ležící tepelně izolační vrstvu před srážkovou vodou, která může do střešního pláště proniknout v důsledku lokální ztráty vodotěsnosti střešní krytiny. Tuto funkci vrstva plní i v případech, kdy z jakýchkoliv důvodů dojde ke kondenzaci vodní páry na spodním líci střešní krytiny a vzniklý kondenzát odkapává do prostoru tepelné izolace. Za určitých podmínek lze vodotěsnosti této vrstvy využít i v období montáže střešního pláště, kdy slouží jako provizorní ochranná vrstva.
V současné době jsou preferovány tak zvané kontaktní fólie, které se ukládají přímo na tepelněizolační vrstvu. Použití dříve hodně využívaných nekontaktních mikroperforovaných fólií, které vyžadují vytvoření odvětrávané vzduchové vrstvy mezi touto fólií a tepelněizolační vrstvou (čímž v podstatě vznikne tříplášťová provětrávaná střecha) se v současné době nedoporučuje, protože takováto skladba přináší problémy spojené s realizací a umožňuje průnik venkovního studeného vzduchu do tepelného izolantu. Navíc v důsledku provětrávání nepřispívá tento typ doplňkové hydroizolační vrstvy ke zvýšení vzduchotěsnosti střešního pláště a o dlouhodobé spolehlivosti takovéhoto střešního souvrství vznikaly často oprávněné pochybnosti.
Správně navržené větrání střechy je klíčové pro její dlouhou životnost i funkčnost. Pokud se ve střešním plášti hromadí vlhkost, dochází ke ztrátě izolačních vlastností, vzniku plísní a rychlejšímu stárnutí materiálů. V praxi je odvětrání řešeno vzduchovými mezerami, které umožňují proudění vzduchu od okapu až po hřeben a tím odvádějí vlhkost a přebytečné teplo. Aby střešní plášť vykonával správnou funkci, musí se zabránit kondenzaci vodních par, která je způsobena především vařením, praním, koupáním, vypařováním u rostlin, dýcháním a pocení lidí atd. Rosení - jak se kondenzace par také nazývá - se vyvarujete, když správně odvětráte střešní plášť. Páry mohou nenávratně ohrozit prvky v konstrukci střechy (latě, kontralatě, krokve, krytina, eventuálně i tepelné izolace), a tím se zkracuje životnost a funkčnost celého střešního pláště. Mezi konkrétní nepříznivé důsledky kondenzace vodních par patří hniloba dřevěných prvků, snižuje se vodivost tepelné izolace, vytváří se plíseň, která může vyvolat nežádoucí alergické reakce, dochází také k puchnutí a odpadávání vnitřních maleb.
Větraná vzduchová vrstva se navrhuje téměř u všech střešních krytin a slouží k bezpečnému odvedení vodní páry, difundující z interiéru do střešního pláště a případnému zamezení kondenzace vodní páry na spodním líci střešní krytiny. Minimální tloušťka vzduchové vrstvy je dána hodnotou 40 mm, při nižších sklonech a velké délce vzduchové vrstvy se její rozměr zvětšuje. Pro zajištění potřebného proudění vzduchu v této vrstvě, která funguje na principu komínového efektu, je třeba navrhnout systém otvorů pro přívod a odvod větracího vzduchu. Ideální řešení pro přívodní otvory je průběžná větrací štěrbina, situovaná u paty střešní konstrukce - odvětrání se řeší buď speciálními tvarovkami, umístěnými těsně pod vrcholem každého větracího pole nebo speciální úpravou, provedenou ve hřebenu střechy. Všechny takovéto otvory musí být zabezpečeny proti nepříznivým účinkům větrem hnaného deště (nejlépe žaluzií z nekorodujícího materiálu) a opatřeny síťkou (také nekorodující) proti vnikání hmyzu do dutiny střechy.
Čtěte také: Skatepark pro všechny jezdce v Plzni
Hlavně pro budovy se zatepleným podkrovím je nutné střechy navrhovat jako dvouplášťové větrané s otevřenou vzduchovou mezerou. Dvouplášťová větraná střecha funguje na principu přirozené cirkulace vzduchu vlivem rozdílu teplot u okapu a hřebene. Proto je nutné správně dimenzovat vstupní otvor u okapu střechy a výstupní otvor u hřebene střechy. Střechy s odvětraným prostorem pod krytinou mají v souladu s normami DIN 4108, ÖNORM B 2219, B7219, B 7215, ČSN 730540, ČSN 731901 s Pravidly pro navrhování a provádění střech stanoveny minimální větrací průřezy:
- v okapové hraně 2,0 ‰ přilehlé střešní plochy, minimálně však 200 cm2 na 1 bm okapu ve střední části musí být plocha nejméně 200 cm2 na 1 metr šířky (světlá výška větrací mezery měřená kolmo na sklon střechy musí být min. 2 cm),
- u hřebene nejméně 0,5 ‰ příslušné spádové střešní plochy, tj. při délce krokve do 10 m min. 50 cm2 na 1 bm šířky hřebene.
Doporučuje se, aby celková plocha větracích otvorů byla alespoň 0,5 % z plochy střechy, což v praxi znamená kombinaci nasávacích otvorů u okapu a výdechů u hřebene. Pravidelná údržba a čištění větracích otvorů od listí, sněhu nebo jiných nečistot je pak podmínkou jejich plné funkčnosti. Tabulka níže pomáhá určit velikost vstupního otvoru u okapu, výstupního otvoru u hřebene střechy a velikosti průběžné větrané mezery. Tabulka je určena do délky krokve střechy 10 m. Pokud je krokev delší než 10 m zvětšuje se nejmenší tloušťka vzduchové vrstvy o 10% hodnoty připadající k nejmenší tloušťce a příslušnému sklonu. Do délky krokví 6 m ve sklonu střechy plochy > 25° je přípustná minimální tloušťka vzduchové mezery 40 mm (*).
| Sklon střechy | Délka krokve do 10 m | Vstupní otvor (cm2/bm) | Výstupní otvor (cm2/bm) |
|---|---|---|---|
| > 25° | 40 mm | 200 | 50 |
| < 25° | 60 mm | 300 | 75 |
Pozor na zmenšení průřezů přiváděcích otvorů v okapové hraně vlivem konstrukce větracích pásů a pod. Norma stanovuje čisté průřezy. Plocha ventilátorů musí být stejná na vstupu i na výstupu. Střechy s parozábranou potřebují o 40 % menší odvětrávací plochu. U stanových či podobných střech, které mají krátký či žádný hřeben, je třeba použít deskový záklop na kontralatích ve výši požadované větrací mezery, přičemž je třeba mít mezi kontralatěmi mezery tak, aby vzduch mohl volně proudit mezi všemi mezikrokevními prostorami.
Střešní krytina
Krytina je nejviditelnější a architektonicky nejvýraznější část střechy, ale z hlediska funkce tvoří pouze poslední článek celé skladby. Jejím hlavním úkolem je chránit nižší vrstvy před deštěm, sněhem, sluncem a větrem a zároveň dodat budově estetický charakter. Správná volba krytiny musí vždy vycházet z nosnosti konstrukce, klimatických podmínek v dané lokalitě i z celkového návrhu střechy. Každý typ krytiny má své výhody i omezení, proto je důležité zohlednit nejen vzhled, ale i praktické vlastnosti:
- plechová tašková krytina - lehká a univerzální, vhodná pro novostavby i rekonstrukce, dostupná v mnoha tvarech a barevných odstínech, díky nízké hmotnosti nezatěžuje konstrukci a umožňuje rychlou montáž,
- střešní panely - moderní řešení s hladkým vzhledem a čistými liniemi, ideální pro domy s důrazem na minimalistickou architekturu, výhodou je vysoká odolnost a elegantní design,
- trapézové plechy - ekonomické a pevné řešení vhodné pro obytné domy, hospodářské budovy i průmyslové haly, vynikají jednoduchou montáží, dlouhou životností a schopností rychle pokrýt velké plochy,
- šindele - tradiční přírodní krytina s dlouhou historií, která se využívá zejména v horských oblastech a u staveb, kde je požadován rustikální vzhled v kombinaci s dobrými užitnými vlastnostmi.
Výběr krytiny dle našeho názoru náleží investorovi. Jde především o jeho střechu a je důležité, aby naplnila jeho veškeré požadavky. Na přání rádi s výběrem vhodné krytiny poradíme. Při realizaci šikmých střech používáme krytiny certifikované pro Český trh od předních dodavatelů. Používáme keramické, betonové, plechové a vláknocementové střešní krytiny. Kromě samotného materiálu je vždy nutné brát v úvahu také systém doplňků - hřebenáče, oplechování, odvětrávací prvky a těsnění, protože právě detaily rozhodují o tom, zda bude krytina dlouhodobě funkční.
Pro každý model tašky jsou vyráběny větrací tašky (větrací průřez 12-25 cm2), které se pokládají v patřičném množství ve druhé řadě od hřebene. Správné množství větracích tašek je nutné stanovit výpočtem, dle plochy střechy a typu pálené střešní tašky. Správný a dostatečný počet větracích tašek je nutné dodržet obzvláště u pultových střech končících v atice, kde by se měla jejich četnost, v tomto případě v první řadě u pultu, stanovit dle skutečné plochy pultovou částí. Dostatečné odvětrání zaručuje 10 odvětrávacích tašek na 100 m2 plochy střechy, položených ve 2. řadě pod hřebenem, současně s provedením hřebene, resp. Dostatečného odvětrání dosáhneme pomocí odvětrávací soupravy s klenutým krytem umístěné do 2. až 3. řady pod hřebenem (25 ks na 100 m2 plochy střechy) za současného provedení hřebene, resp. Zvláštní pozornost dostatečnému množství odvětrávacích otvorů je třeba věnovat při pokládání hřebene a nároží do malty a při malých sklonech střechy a dlouhých krokvích. V případě valbových, stanových apod. střech se odvětrávací tašky umisťují podél linie nároží. V případě dlouhých úžlabí se odvětrávací tašky umisťují oboustranně podél linie úžlabí.
Důležité faktory pro návrh a realizaci
Kontrola vlhkosti
Pro zajištění odpovídající životnosti a zachování tepelně izolačních vlastností celé skladby je důležité, aby konstrukce splňovala požadavky na bilanci vlhkosti. Vlhkost do konstrukce vniká především z vnitřního vytápěného prostoru, směr toku je určován spádem (gradientem) částečného (parciálního) tlaku vodní páry. V našich klimatických podmínkách je vhodné šikmé střechy navrhovat tak aby v nich ke kondenzaci vlhkosti (při posuzováním výpočtem) v průběhu roku nedocházelo vůbec. Posuzování se provádí výpočtem podle ČSN 73 0540-4, případně podle ČSN EN ISO 13788. Kontrola vlhkosti dřevěných prvků krovu je klíčová.
Vzduchotěsnost
Na zajištění vzduchotěsnosti střešního pláště se podílejí i některé další vrstvy střešního souvrství, které jsou s ohledem na svoje technicko-fyzikální vlastnosti a použitou technologii uložení vrstvy v konstrukci schopny tuto důležitou funkci spolehlivě a dlouhodobě garantovat. Doporučuje se dosahovat co nejvyšší vzduchotěsnosti obálky budovy s ohledem na riziko poškození konstrukce v souvislosti s šířením tepla a vlhkosti prouděním.
Požární odolnost
Požární odolnost stavebních konstrukcí se hodnotí vždy pro celou systémovou skladbu. Požadavky na požární bezpečnost staveb jsou definovány v ČSN 73 0802 a ČSN 73 0804. Pro šikmé střešní pláště zpravidla postačuje odolnost REI 15. Dosažené úrovně požární odolnosti s použitím různých systémových skladeb jsou uvedené například v prospektu Ochrana stavebních konstrukcí před požárem systémy KNAUF dle ČSN EN který vydala společnost Knauf Praha, s. r. o. Sádrokartonové desky FIBRANgyps jsou k dispozici v různých typech a tloušťkách a mají praktické využití v systémech požární ochrany, v konstrukcích s tepelnou a hlukovou izolací a v konstrukcích náročných na odolnost proti vlhkosti.
Akustická ochrana
Šikmá střecha je součástí obvodového pláště budovy. Požadavky na zvukovou izolaci obvodového pláště jsou definovány v ČSN 73 0532. Úroveň požadované neprůzvučnosti se určuje na základě hladiny akustického tlaku v konkrétním místě stavby. Lze konstatovat, že v současné době realizované, skladby s běžnými a vyššími tloušťkami tepelné izolace požadavkům na akustickou ochranu vyhoví zpravidla s rezervou. Hodnoty vážené vzduchové neprůzvučnosti pro jednotlivé konstrukční varianty s minimální tloušťkou izolace najdete například v prospektu Podkroví Knauf vydaného společností Knauf Praha, s. r. o.
Dodávky a montáže
Provádíme kompletní dodávky a montáže všech dostupných druhů krytin pro šikmé střechy včetně doplňkového sortimentu jako jsou žebříky, lávky, sněhové zachytávače, držáky antén atd. Zejména u rekonstrukcí je třeba zároveň s výměnou střešní krytiny řešit i související práce jako jsou různé prostupy střechou, opravy komínů, zateplování, úpravy krovů a realizace vikýřů. Všechny práce související s kompletní rekonstrukcí šikmé střechy, včetně kompletních demontáží a likvidací starých částí střech, zajišťujeme na klíč.
KNAUF INSULATION, spol. s r. o.