V současné době, kdy ceny energií stoupají a jen stěží lze odhadnout jejich budoucí vývoj, je stále více kladen důraz na snižování jejich spotřeby. Vzhledem ke klimatické oblasti, ve které se Česká republika nachází a kde otopné období začíná v září a končí v květnu, je logické, že značný (ne-li největší) podíl ze spotřeby energií v domácnostech je energie vynaložená na zajištění tepelné pohody ve vnitřním prostředí.
Tento fakt nutí domácnosti zabývat se jednotlivými možnostmi, jak efektivně spotřebu energie na vytápění snížit. Možností u stávajících objektů je několik. Určitých energetických úspor lze dosáhnout efektivním hospodařením, tzn. vytápět pouze ty místnosti, ve kterých je to požadováno, během nepřítomnosti uživatelů vytápět na nižší teplotu, instalovat účinnější systémy regulace, atd.
Energetické úspory dosažitelné těmito jednoduchými metodami jsou však omezené. Je-li vznesen požadavek na výraznější snížení energetické náročnosti stávajících objektů, je nutné zasáhnout do obálky budovy a zlepšit její tepelnětechnické parametry. Toho lze dosáhnout např. výměnou výplní otvorů za okna s nižší hodnotou součinitele prostupu tepla, zateplením střešního pláště, zateplením fasády atd.
V tomto článku se budeme věnovat právě dodatečnému zateplení šikmých střešních plášťů u stávajících objektů. Vzhledem k současným trendům, kdy i objekty postavené cca před 10 lety nesplňují současné představy o optimálních tepelnětechnických parametrech obálky budovy a kdy je pro dosažení nízké energetické náročnosti nutné přemýšlet o dodatečném zateplení konstrukcí s určitými výchozími tepelněizolačními vlastnostmi, byl jako výchozí stav pro analýzu současných možností zvolen model šikmého střešního pláště se 160mm tepelné izolace z minerálních vláken umístěnými mezi krokve.
Možnosti způsobu dodatečného zateplení existují v podstatě dvě – buď je možné aplikovat tepelnou izolaci z interiéru pod stávající tepelnou izolaci nebo z exteriéru nad stávající tepelnou izolaci. Podkrokevní systém však znamená snížení podstřešních prostorů a zásah do interiéru místností, mezi uživateli tedy většinou nachází větší sympatie systém nadkrokevní. Proto se budeme dále soustředit na systém nadkrokevní.
Před vlastním návrhem konstrukčního a materiálového řešení dodatečného zateplení skladby střešního pláště je důležité uvědomit si, jakých parametrů musíme a chceme dosáhnout (normové požadavky jsou nutné minimum). Tepelněizolační schopnost konstrukce je charakterizována hodnotou součinitele prostupu tepla. Čím nižších hodnot konstrukce dosahuje, tím nižší jsou tepelné ztráty přes tuto konstrukci. Při dodatečném zateplování stávajících konstrukcí je vhodné snažit se dosáhnout hodnot normou doporučených či nižších (např. hodnot doporučených pro pasivní domy).
Dále je při návrhu konstrukce nutné pamatovat i na požadavky z hlediska kondenzace vodní páry v konstrukci. Souvrství střešního pláště je nutné navrhovat tak, aby v něm nedocházelo ke kondenzaci vodní páry, která by mohla ohrozit dřevěné prvky střešního pláště. Dokonce by měla být zajištěna taková relativní vlhkost dřevěných konstrukcí, aby nedocházelo k překročení rovnovážné vlhkosti dřeva, kterou stanovuje ČSN 73 0540-2 na 18%. Při překročení tohoto limitu již dochází k degradaci dřevěných prvků a hrozí riziko růstu dřevokazných hub.
Pro zajištění správného vlhkostního režimu konstrukce je zapotřebí ctít několik základních zásad. Co nejblíže vnitřního líce konstrukce by měla být umístěna parozábrana či parobrzda. Směrem k exteriéru by se měla ekvivalentní difúzní tloušťka jednotlivých vrstev konstrukce snižovat. Difúzní folie plnící funkci pojistné hydroizolace a zajišťující ochranu tepelné izolace by měla mít výrazně nižší hodnotu ekvivalentní difúzní tloušťky než použitá parozábrana, řádově by se hodnota sD měla pohybovat do 0,2m.
Samozřejmostí je dostatečné odvětrání konstrukce mezi tepelnou izolací a střešním pláštěm. Větraná vzduchová vrstva musí být dostatečně dimenzovaná, průběžná, s dostatečnou plochou vstupních a výstupních otvorů. Pro konkrétní návrh konstrukce je zapotřebí zpracovat tepelnětechnický výpočet s podrobnou vlhkostní analýzou.
Střešní plášť musí samozřejmě splňovat požadavky z hlediska průvzdušnosti, tzn. musí se jednat o vzduchotěsnou konstrukci.
Vzhledem k tomu, že se soustředíme na rekonstrukce objektů starých 10 let a více, valná většina z nich bude zapadat do kategorie difúzně uzavřených konstrukcí s parozábranou na vnitřním líci. Vlastnosti parozábrany jsou pro návrh dodatečného zateplení stěžejní. Většinou lze její stav velice těžko odhadnout, v modelových případech budeme tedy předpokládat, že její vlastnosti z hlediska nepropustnosti vodních par jsou značně degradované.
Materiálových variant pro dodatečné zateplení šikmých střešních plášťů je několik. Pro účely tohoto článku byla vybrána minerální izolace a PIR izolace v nadkrokevním systému.
Minerální vlákna se vyznačují nízkým faktorem difúzního odporu a nízkým součinitelem tepelné vodivosti. Desky PIR (polyisocynaurát), popř. PUR (polyuretan) se vyznačují výrazně nižší hodnotou součnitele tepelné vodivosti oproti výše jmenovaným izolacím, ale výrazně vyšší hodnotou faktoru difúzního odporu. Většina dostupných systémů bývá opatřena hliníkovou folií na obou stranách, což vede k dalšímu snížení propustnosti konstrukcí pro vodní páry.
V případě aplikace minerálních vláken je nutné počítat s vytvořením pomocného nosného roštu.
Pro porovnání jednotlivých možností je proveden následující modelační výpočet. Pro stávající konstrukci (160 mm tepelné izolace z minerálních vláken mezi krokvemi, stávající parozábrana z PE folie a sádrokartonový obklad směrem z interiéru) je navrženo její zateplení z exteriéru nad krokvemi ve dvou materiálových variantách:
z minerálních vláken
z PIR desek
Tloušťka dodatečné tepelné izolace byla navržena ve dvou variantách:
dosažení normou doporučených hodnot součinitele prostupu tepla,
dosažení hodnot součinitele prostupu tepla doporučených pro pasivní objekty.
Schématické znázornění stávající skladby
sádrokartonová deska (směrem od interiéru)
degradovaná stávající parozábrana z PE folie
tepelná izolace z minerálních vláken mezi krokvemi, tl. 160 mm
pojistná hydroizolace
větraná vzduchová vrstva
střešní krytina
Schématické znázornění navrhované skladby var 1A
sádrokartonová deska
degradovaná stávající parozábrana z PE folie
tepelná izolace z minerálních vláken mezi krokvemi, tl. 160 mm
tepelná izolace z minerálních vláken mezi přídavný rošt tl. 180 mm
pojistná hydroizolace
větraná vzduchová vrstva
střešní krytina
Schématické znázornění navrhované skladby var 1B
sádrokartonová deska
degradovaná stávající parozábrana z PE folie
tepelná izolace z minerálních vláken mezi krokvemi, tl. 160 mm
PIR panel oboustranně opláštěný hliníkovou folií tl. 100 mm
pojistná hydroizolace
větraná vzduchová vrstva
střešní krytina
Vyznačení oblasti kondenzace pro variantu 1B
V následující tabulce je provedeno porovnání jednotlivých variant dodatečného zateplení z hlediska tepelnětechnických parametrů.
rozložení tlaků vodní páry v typickém místě konstrukce pro variantu 1A
rozložení tlaků vodní páry v typickém místě kontrukce pro variantu 1B
(červeně=tlak nasycené vodní páry, tmavě červeně=teoretický tlak vodní páry) (červeně=tlak nasycené vodní páry, tmavě červeně=teoretický tlak vodní páry, modře=oblast kondenzace)
Na základě výše uvedených výpočtů vyplývají pozitiva i negativa jednotlivých systémů dodatečného zateplení. Z hlediska potřebné tloušťky tepelné izolace pro dosažení doporučených, případně lepších, hodnot součinitele prostupu tepla je jednoznačně lepší materiál na bázi PIR. Ovšem z hlediska kondenzace vodní páry uvnitř konstrukce je tomu právě obráceně. PIR desky, které jsou navíc velmi často opatřeny Al folií na obou stranách, jsou výrazně méně difúzně propustné, proto při jejich aplikaci dochází ke kondenzaci vodní páry na rozhraní stávající tepelné izolace a PIR desek.
Pro dosažení vyhovujícího stavu bývá většinou navrhována současná aplikace kvalitní parozábrany směrem z interiéru. Tento krok však vyžaduje výrazný zásah do konstrukce z interiéru. Navíc, i když by při dodatečné aplikaci parozábrany byla konstrukce vyhovující z hlediska normových požadavků, došlo by realizací takovéto konstrukce k uzavření dřevěných prvků mezi difúzně nepropustné materiály a mohlo by zde i tak docházet k jejich degradaci.
Z praktického hlediska je navíc použití desek z PIR rizikové při tvorbě detailů, které musí být vyřešeny precizně. V případě netěsného provedení spojů desek, případně nedůsledného vyřešení detailů hrozí výrazně vyšší riziko kondenzace vodní páry než bylo stanoveno výpočtem pro typický výsek konstrukce.
Při dodatečné aplikaci tepelné izolace z minerálních vláken je sice zapotřebí použít větší tloušťky tepelné izolace, dřevěné prvky krovu jsou však směrem z exteriéru překryty difúzně propustným materiálem a nemělo by tak docházet ke kondenzaci v jejich blízkosti. Do budoucna lze předpokládat, že se dimenze potřebné izolace z minerálních vláken bude zmenšovat a to díky novým technologiím výrobě, kdy postupně dochází ke snižování deklarovaných hodnot součinitele tepelné vodivosti.
Jak vyplývá z modelové situace, při požadavku na dodatečné zateplení daného typu šikmého střešního pláště je z prověřovaných variant vhodnější varianta se zateplením minerálními vlákny. Potřebná tloušťka tepelné izolace bude sice větší než v případě použití tepelné izolace na bázi PIR, nehrozí zde však problémy s kondenzací vodní páry uvnitř konstrukce.