Vetranie strechy a difúzna priepustnosť

Strecha sa vetrá najmä z dvoch dôvodov: jednak na odvedenie vlhkosti preniknutej zvonka alebo zvnútra, alebo ešte sa vyskytujúcej stavebnej vlhkosti z konštrukcie strechy (primárna úloha) a jednak na odvetranie časti tepla pri letnom prehriatí vonkajších vrstiev strechy vplyvom absorpcie solárneho žiarenia a na eliminovanie vysokých teplôt strešnej krytiny, čo priaznivo vplýva aj na tepelnú ochranu podstrešného priestoru v lete (sekundárna úloha).

Rovina vetrania
Z hľadiska ochrany proti vlhkosti sa rozlišujú dva druhy strešných konštrukcií:

• vetraná strecha, t. j. s vetranou vzduchovou vrstvou bezprostredne nad tepelnou izoláciou,
• nevetraná strecha, t. j. bez vetranej vzduchovej vrstvy nad tepelnou izoláciou.

Vetraná vrstva nad tepelnou izoláciou napojená na okolité ovzdušie cez privádzacie a odvádzacie vetracie otvory pri odkvape a hrebeni sa v praxi označuje aj ako dolná rovina vetrania. Používa sa pri tradičných konštrukciách šikmých striech.

Okrem toho rozlišujeme:

• vetranú skladanú strešnú krytinu vytvorenú napr. keramickými alebo betónovými škridlami a pod., na podložke v tvare priamky, napr. na latovaní a kontralatovaní, pod ktorou môže prúdiť vzduch v definovanej medzere,
• nevetranú skladanú strešnú krytinu položenú bezprostredne na plošnej podložke, napr. na debnení, pričom výmena vzduchu medzi dolnou stranou záklopu a okolím nastáva len cez škáry, štrbiny, drážky atď.

Vetraná vzduchová vrstva bezprostredne pod strešnou krytinou, ktorá je takisto napojená na okolité ovzdušie cez privádzacie a odvádzacie otvory, sa v praxi označuje aj ako horná rovina vetrania a predstavuje tradičné osvedčené pokrytie strechy.

Prúdenie vo vetraných vzduchových vrstvách
Aby bola rovina vetrania funkčná, treba vytvoriť podmienky na prúdenie vzduchu, čo v podstatnej miere závisí od odporu proti prúdeniu vzduchu v medzere. Pri rovnej vrstve musí mať medzera v ohraničujúcich rovinných plochách hrúbku minimálne 2 cm, aby sa v praxi mohlo vytvoriť účinné prúdenie spôsobené tlakom vetra alebo termickým vztlakom. Smerodajný odpor proti prúdeniu vo vetracej vrstve v bežných podmienkach na stavbe závisí od mnohých faktorov. Všetky nerovnosti, výstupky, zmeny prierezu, prívody, vyústenia, dĺžka prúdu, sklon vrstvy, odklonenie a podobne zvyšujú odpor proti prúdeniu a ohrozujú tak účinné vetranie. Zdôrazňovaná minimálna hodnota hrúbky vrstvy 2 cm je teoreticky správna, ale z praktického hľadiska ju treba výrazne zvýšiť podľa odhadu odporu proti prúdeniu.

Mimoriadne kritické je to v prípade vetracej vrstvy nad tepelnou izoláciou, keď dovolená rozmerová tolerancia pri hrubších tepelnoizolačných materiáloch môže uzatvoriť medzeru s minimálnou hrúbkou, čo pri plánovanom potrebnom vetraní spôsobí poruchy. V takýchto prípadoch treba rátať aj s prípadnými dištančnými prvkami.

Vznik prúdenia v rovine vetrania podmieňuje okrem konštrukčného vyhotovenia (prierez, sklon strechy) aj klíma okolia, t. j. veterné podmienky a slnečné žiarenie. Vzniká tak vynútené alebo voľné prúdenie, väčšinou pôsobia súčasne. Rýchlosť prúdenia dosahuje v rovine vetrania šikmej strechy pri spolupôsobení rozličných príčin rádovo 0,05 až 0,5 m/s.

Tlak vetra
Obtekanie budov charakterizuje tvar strechy. Vzniká známa náveterná oblasť (pretlak) a záveterná oblasť (podtlak), ktoré spôsobujú výmenu vzduchu v budove vplyvom infiltrácie a aj vynútené prúdenie vo vetracích vrstvách. Treba pripomenúť, že pri striedavom nápore vetra sa môže meniť aj smer prúdenia vo vetracích vrstvách (od odkvapu k hrebeňu, od hrebeňa k odkvapu). Stredné tlakové rozdiely spôsobené vetrom dosahujú rádovo 1 až 6 Pa v závislosti od strednej rýchlosti vetra medzi 2 a 5 m/s, čo spôsobuje rýchlosť prúdenia v bežných vetracích vrstvách približne 0,2 až 0,5 m/s.

Termický vztlak
Prúdenie pri termickom vztlaku vo vetracích vrstvách sa vyskytuje len pri šikmej streche a spôsobujú ho rozdiely teplôt, t. j. rozdiel hustoty medzi vzduchom vo vrstve a vzduchom v okolí a v čase bezvetria (približne 10 % roka) je všeobecným „motorom“ vetrania. Zvýšenie teploty vzduchu v hornej a dolnej rovine vetrania závisí najmä od ohrievania strešnej plochy a od jej sfarbenia.

V lete možno dosiahnuť tieto maximálne teploty povrchu strešnej krytiny:
kovová, lesklá     približne 40 °C
bledá, sivá     približne 50 až 60 °C
tehlovočervená    približne 60 až 70 °C
tmavá, hnedá     približne 70 až 80 °C
čierna/antracitová    približne 80 až 85 °C.

Tieto dočasne sa vyskytujúce teploty sa prenášajú do vrstiev nachádzajúcich sa nižšie. Takto vyvolané vztlakové prúdy v jestvujúcich vetracích prierezoch budú tým intenzívnejšie, čím strmšia je strecha, čím menší je odpor proti prúdeniu vo vrstve a čím vyššia je teplota vo vrstve v porovnaní s vonkajšou teplotou.
Priemerné zvýšenie teplôt vo vetracích rovinách bežných šikmých striech od 1 K do 15 K spôsobujú podmienené rýchlosti prúdenia z teplotného účinku približne 0,05 až 0,3 m/s.

V období bez slnečného žiarenia (v noci), resp. pri strešných plochách orientovaných na sever alebo pri stále zatienených, chladnejších strešných plochách môže nastať napr. pri nočnom ochladení spôsobenom emisivitou aj presmerovanie prúdenia zhora nadol s nasávacím účinkom pri hrebeni. Tento účinok podporuje aj prerušenie prívodu vzduchu z vnútorného prostredia pri použití bežných tepelnoizolačných materiálov.

Rozdelenie hrebeňa
Šikmé krokvové krovy sa tradične zhotovujú s dvomi rovinami vetrania. Požadované odvádzanie vlhkosti prostredníctvom prúdiacich vzduchových tokov zabezpečujú vetracie otvory umiestnené pri odkvape a pri hrebeni, pričom sa roviny vetrania oboch strešných plôch zbiehajú v hrebeni a z hľadiska techniky prúdenia sú spojené (obr. 1).

Obr. 1: Skladba strechy vetranej vo dvoch rovinách bez rozdelenia hrebeňa a s rozdelením hrebeňa

Pri strešných plochách vystavených rozdielnym klimatickým podmienkam, napr. plochy orientované na juh a na sever, sa pri vyššom tlaku vetra alebo účinkom intenzívneho tepelného vztlaku z južnej strany nahromadí zohriaty vlhký vzduch v oblasti vyústenia hrebeňa a natlačí sa do rovín vetrania severnej plochy. Tam vznikajú hnané prúdy podporované chladnejšími oblasťami vzduchovej medzery najmä v noci, čo znamená bezprostredný prívod vlhkosti do oboch rovín vetrania so zvýšením sorpčnej vlhkosti chladnejších drevených prvkov (laty, debnenie, krokvy) a prípadne aj so vznikom skondenzovanej vodnej pary.

Môže to spôsobiť navlhnutie dreva, najmä v zime, keď sneh aj ľad zabraňujú odvetrávaniu cez krytinu, alebo dokonca vznik inovate, prípadne skondenzovanej vodnej pary v hornej a dolnej rovine vetrania aj bez nočného ochladenia. Merania potvrdili tento účinok na základe vlhkosti obsiahnutej v krokvách na severnej a južnej strane šikmej strechy (obr. 2).

Obr. 2: Nameraný priebeh vlhkosti krokiev na severnej a južnej strane vetranej, resp. utesnenej strechy bez rovín vetrania

Preto sa odporúča urobiť opatrenie, ktorým sa zamedzí podtekaniu vody pri vetracích otvoroch v oblasti hrebeňa, napr. zabudovaním zvislého deliaceho prvku (obr. 1 vpravo).

Výhody a nevýhody
Horná rovina vetrania
Vetracia vrstva pod strešnými krytinami s dobrou priepustnosťou vzduchu (napr. pod tvarovanou alebo vlnovkovou škridlou) nie je bezpodmienečne potrebná, čo potvrdili aj mnohé výskumy. Pre vysušenie nepatrného množstva preniknutej dažďovej vody, skondenzovanej vodnej pary alebo vlhkosti obsiahnutej v latách je rozhodujúca najmä teplota krytiny. Pri skladanej krytine s nižšou priepustnosťou vzduchu (napr. pri bobrovke) alebo aj pri prienikoch strechy, pri vikieroch a oknách v strešnej rovine, kde podľa známej problematiky týkajúcej sa hydroizolácie striech môže preniknúť aj väčšie množstvo dažďovej vody, sa odporúča použiť kontralaty a zabezpečiť vetranie.

Väčšie množstvo dažďovej vody môže ľahšie odtiecť a ani nosné latovanie nie je vystavené nahromadenej vlhkosti. Napriek zvýšenému riziku, že pri nočnom ochladení nastane v oblasti s menším slnečným žiarením kondenzácia vodnej pary, z praktických dôvodov by sa ani pri chladnejších strešných plochách nemalo upustiť od vetrania krytiny. Rýchlejšie odovzdanie zvyškovej alebo sorpčnej vlhkosti vo vonkajšej oblasti konštrukcie strechy (škridla, latovanie, prípadne záklop) sa pozitívne odrazí aj v súvislosti s letnou obrátenou difúziou do štruktúry strechy.

Dolná rovina vetrania
Diskusie o neodvetrávaných strechách, ktoré sa viedli od začiatku 90. rokov minulého storočia, sa skončili ustanovením tohto konštrukčného typu za odskúšanú konštrukciu zodpovedajúcu norme, vyznačujúcu sa praktickými výhodami a preukázateľne lepšie reagujúcu na vlhkosť. Za predpokladu paropriepustných vonkajších plášťov (vetraná krytina alebo krytina prepúšťajúca vzduch), paropriepustných poistných hydroizolácií so záklopom a voľne uložených poistných hydroizolácií prináša vynechanie vetracej vrstvy medzi tepelnou izoláciou a poistnou hydroizoláciou so záklopom alebo voľne uloženou poistnou hydroizoláciou viaceré výhody:

• priestor medzi krokvami sa môže celý využiť na tepelnoizolačné účely;
• zabráni sa zvýšeniu sorpčnej vlhkosti dreva (debnenie, krokvy), ako aj vzniku skondenzovanej vodnej pary na dolnej strane záklopu kvapkajúcej na tepelnú izoláciu vplyvom prúdenia vonkajšieho vzduchu dovnútra a nočného ochladenia. Drevo zostáva celkovo suchšie;
• paropriepustná voľne uložená poistná hydroizolácia a parobrzda umiestnená zo strany miestnosti s relatívne nízkou hodnotou sd (približne 2 m) spolu vytvárajú lepšie podmienky na vysušenie stavebnej vlhkosti a prípadnej vlhkosti vyskytujúcej sa v zime smerom von z miestnosti a smerom do miestnosti. Vysušovanie prebieha rýchlejšie;
• Pri zodpovedajúcom zosúladení hodnôt s_d vonku a vnútri netreba použiť prostriedky na chemickú ochranu dreva;
• Konštrukcia je jednoduchšia, a teda aj cenovo výhodnejšia, pretože sa nemusia vyhotoviť špeciálne privádzacie a odvádzacie vetracie otvory, prípadné rozdelenie hrebeňa sa vyrieši jednoduchšie alebo ho netreba riešiť vôbec. Takisto nie je potrebné ani relatívne nákladné zabezpečenie vetrania v oblasti vikierov, okien umiestnených v strešnej rovine atď.

Difúzna priepustnosť
Treba pripomenúť, že paropriepustný záklop, resp. voľne uložená poistná hydroizolácia uľahčuje aj letnú obrátenú difúziu zvonka dovnútra. Preto by sa malo pri týchto strechách dbať na to, aby pod strešnou krytinou podľa možnosti nezostávalo dlhší čas veľké množstvo sorpčnej vlhkosti (materiály strešnej krytiny, drevo) alebo väčšie množstvo preniknutej dažďovej vody (vetraná krytina, materiály s nízkou sorpčnou, resp. kapilárnou nasiakavosťou) a aby nie príliš vysoká hodnota s_d zo strany miestnosti umožnila odovzdávanie vlhkosti smerom dovnútra (špeciálne fólie zamedzujúce difúziu vodnej pary môžu ešte viac urýchliť vysušovanie).

Teoretické vypustenie parobrzdy na strane miestnosti pri extrémne paropriepustných voľne uložených poistných hydroizoláciách (s_d je približne 0,02 m) však treba dôkladne zvážiť, pretože táto započítaná extrémna paropriepustnosť zvonka sa môže prípadne zhoršiť v zime v dôsledku pretrvávajúcej vrstvy ľadu alebo znečistenia poistnej hydroizolačnej vrstvy pri veľkej záťaži z prostredia.

Pri nevetraných, zvonku parotesných strechách treba naprojektovať zo strany miestnosti parotesnú vrstvu s hodnotou s_d ≥ 100 m. Konštrukcie s predpokladanou veľkou parotesnosťou sú vo všeobecnosti problematické najmä pri šikmých krokvových strechách, pretože spoľahlivé utesnenie parobrzdy je v praxi komplikované a často chybné, pričom stavebná vlhkosť alebo vlhkosť preniknutá cez netesnosti sa len ťažko vyparí.

Hoci výskumy dokázali, že pri strešných plochách vystavených slnečnému žiareniu možno dostatočne odviesť vlhkosť dovnútra, ak sa zníži hodnota sd asi na 2 m zo strany miestnosti alebo pri použití parobrzdy prispôsobujúcej sa vlhkosti, lepšie je vyhnúť sa tomuto druhu konštrukcie. V zime sa k tomu pridruží problém bočnej difúzie (obr. 3), pričom napr. cez štítové murivo alebo cez votknuté priečky s porovnateľne nízkymi hodnotami µ prenikajú difúzne toky a v studených oblastiach sa skondenzuje vodná para, ktorú nemožno odviesť ani von vetraním, ani dnu cez parotesné vrstvy. V takýchto prípadoch sa môžu vyskytovať vážne poruchy.

Záver
Tradičné vetranie nad tepelnoizolačnou vrstvou je potrebné, ak sa na základe špeciálneho sklonu striech, rozličných typov konštrukcií alebo klimatických podmienok zhotovujú vodotesné, t. j. veľmi parotesné voľne uložené poistné hydroizolácie (bitúmenové pásy na debnení), resp. tesné strešné krytiny (plechová strecha).

Pri vetraných šikmých strechách potom treba rátať zo strany miestnosti s hodnotou sd minimálne 2 m. Pri tomto druhu konštrukcie strechy treba zvážiť všetky uvedené problémy týkajúce sa prúdenia, vetracej medzery, odporov na prívode a na odvode, prípadne rozdelenia hrebeňa, vlhkosti privedenej do konštrukcie vzduchom z okolia a ochladenia, konštrukčnej náročnosti a nie celkom využitého priestoru na tepelnú izoláciu. Problém obrátenej difúzie smerom od krytiny dovnútra tu nevzniká, napriek tomu je dôležité vysušovanie, ktorému by sa nemalo zabraňovať vysokými hodnotami s_d.

Výňatok z publikácie: Eberhard Schunck, Hans Jochen Oster, Rainer Barthel, Kurt Kiessl: Atlas striech: Šikmé strechy, Bratislava, JAGA GROUP, s. r. o., 2003.