Ogólne zasady projektowania i wykonywania dachów płaskich, odwróconych i zielonych (cz. 3.)

Stropodach odwrócony

Jest to odmiana tradycyjnego stropodachu pełnego. Różnica polega na zmianie kolejności ułożenia dwóch charakterystycznych warstw tej struktury. W stropodachu pełnym o odwróconej kolejności warstw izolacja termiczna leży nad warstwą wodoszczelną. To ona, wraz z warstwami leżącymi powyżej, chroni izolację wodoszczelną przed wieloma wpływami zewnętrznymi, dzięki czemu opóźnia jej starzenie. Stropodach odwrócony to złożona, niewentylowana przegroda. Nachylenie podłoża pod warstwę wodoszczelną (w kierunku odprowadzenia wody) powinno wynosić min. 3%. Izolacja wodoszczelna pełni jednocześnie rolę przegrody paroszczelnej.

Jednym z podstawowych zadań przy realizacji stropodachu odwróconego jest wykonanie absolutnie szczelnej i niezawodnej w trakcie eksploatacji warstwy hydroizolacyjnej, trafnie nazywanej w tych rozwiązaniach wodoszczelną. Materiały do jej wykonania są obecnie łatwo dostępne. Na warstwę izolacji wodoszczelnej można stosować np. papy polimerowo- asfaltowo-modyfikowane elastomerem SBS (kauczuk butadienowo-sterynowy).

Materiał przeznaczony do izolacji termicznej także musi spełniać określone wymagania, gdyż w tej konfiguracji jest narażony m.in. na stałe oddziaływanie wilgoci. W dachach odwróconych te wysokie wymagania dobrze spełniają np. nienasiąkliwe i wytrzymałe płyty z polistyrenu ekstrudowanego (tzn. polistyrenu o jednorodnej zamkniętokomórkowej strukturze). Dobrze jest, gdy płyty są łączone między sobą na zakład, na pióro i wpust lub na pióro obce.

Należy podkreślić, że układanie na warstwie izolacji termicznej dodatkowej izolacji wodochronnej lub paroszczelnej jest niedozwolone, gdyż może prowadzić do wykraplania się pary wodnej w warstwie ocieplającej. Poza tym zakłóca naturalny ruch wilgoci w warstwach położonych powyżej izolacji wodochronnej. Opisana struktura stanowi podbudowę dla kolejnych modyfikacji w ramach grupy stropodachów odwróconych.

Zalety stropodachów odwróconych

Pokrycie dachowe wykonane w stropodachu o tradycyjnym układzie warstw znajduje się na wierzchu przegrody i dlatego narażone jest przede wszystkim na dobowe i sezonowe (lato–zima) zmiany temperatur, działanie promieni UV oraz uszkodzenia mechaniczne (np. przez grad). Pomimo „pracy” w tak ekstremalnych warunkach pokrycie  powinno być zawsze szczelne, najlepiej, aby nie wymagało wykonywania jakichkolwiek zabiegów konserwacyjnych przez długi czas, np. 40 - 50 lat.

Tylko niektóre z materiałów na pokrycia dachowe spełniają te wysokie wymagania (wówczas mamy do czynienia z tzw. pokryciami bezobsługowymi), jednak ze względów ekonomicznych nie zawsze mogą być zastosowane. Przy zmienionej kolejności warstw dzięki zastosowaniu odpowiednio dostępnych materiałów można zbudować przegrodę, która spełnia warunki trwałości i szczelności.

Szczególnie groźne dla warstwy wodochronnej w tradycyjnym układzie warstw są wahania temperatury, powodują one bowiem powstanie zmian zmęczeniowych w materiale pokrycia. Analiza wykresu temperatury oddziałującej na warstwę wodochronną na stropodachu przy tradycyjnym odwróconym układzie warstw ujawnia mechanizm procesu destrukcji.

Z przebiegu zmian temperatury dla obu przypadków widać, że pokrycie dachu tradycyjnego jest narażone na największe wahania temperatur (różnica wynosi ok. 50°C). Z praktyki wiadomo, że w czasie upalnego lata w ekstremalnych warunkach wahania mogą być dwukrotnie wyższe. W stropodachu odwróconym temperatura na poziomie warstwy wodoszczelnej jest prawie stała. Wahania temperatur w skali roku są niewielkie, różnica wynosi zaledwie kilka stopni.

Te korzystne warunki termiczne na poziomie warstwy wodoszczelnej są wynikiem ochrony warstw leżących powyżej, zwłaszcza kilkunastocentymetrowej izolacji termicznej. Prawidłowo wykonana i tak chroniona warstwa wodoszczelna zachowuje swoje właściwości przez długi czas, gdyż w okresie eksploatacji „pracuje” w szczególnie korzystnych warunkach. Przy zastosowaniu warstwy wodoszczelnej na konstrukcji nośnej nie wykonuje się już paroizolacji, gdyż przegroda wodoszczelna w tym układzie spełnia jednocześnie taką rolę.

Kolejna zaleta stropodachu odwróconego ma związek z wykonawstwem. Układanie warstwy izolacji termicznej może odbywać się przy każdej pogodzie, co jest  niedopuszczalne w przypadku wykonania tradycyjnych struktur stropodachów pełnych. Bazowy układ struktury stropodachu odwróconego może stanowić podstawę dla innych wariantów stropodachu, takich jak stropodach balastowy ze szczególną odmianą – stropodachem żwirowym, dach zielony lub taras, które scharakteryzowano w dalszej części artykułu.

Dach balastowy

Może mieć tradycyjną lub odwróconą kolejność warstw. Jego cechą charakterystyczną jest sposób wykończenia struktury od góry warstwą balastu (np. ze żwiru). W trakcie realizacji stropodachu odwróconego podstawowe zadanie sprowadza się do wykonania absolutnie szczelnej i niezawodnej (w trakcie okresu eksploatacji) warstwy hydroizolacyjnej, na której układa się materiał izolacyjny.

Na izolacji termicznej należy ułożyć warstwę filtracyjną (np. z ozeliny), a następnie wykonać na niej warstwę balastową. Balastem może być np. pięciocentymetrowa warstwa grubego, płukanego żwiru. Taka warstwa może stanowić docelowe wykończenie wierzchnie lub podkład pod inne rodzaje nawierzchni, np. z płyt betonowych lub z kamienia naturalnego. Jeśli nawierzchnia w takim stropodachu jest przeznaczona do ruchu pieszego, to mamy do czynienia z kolejnym rozwiązaniem stropodachu, który spełnia specjalną funkcję i wówczas jest tarasem.

Dach zielony

Może być budowany w oparciu o tradycyjną strukturę bądź strukturę o odwróconym układzie warstw. Cechą charakterystyczną struktury dachu zielonego jest warstwa wierzchnia przeznaczona do uprawy roślin.

Dachy zielone wpływają nie tylko na podniesienie komfortu użytkowanego obiektu (warstwy niezbędne do wegetacji roślin stanowią dodatkową izolację termiczną i  akustyczną), lecz także na przedłużenie trwałości warstwy wodoszczelnej; mają również pozytywny wpływ na mikroklimat i estetykę otoczenia.

Pomysł dachu pokrytego roślinnością nie jest nowy. Początki tego rodzaju dachów sięgają VI wieku p.n.e. Pierwowzorem były „wiszące ogrody” (ogrody–tarasy) królowej asyryjskiej Semiramidy (Babilon, Mezopotamia), zaliczone w poczet siedmiu cudów świata. Najliczniejsze i najstarsze, zachowane do dzisiaj przykłady zastosowania klasycznego zielonego dachu można znaleźć w krajach skandynawskich. Krycie dachów roślinnością było przez wieki łatwo dostępnym środkiem ochrony wnętrz przed wilgocią i surowym klimatem Skandynawii. Z braku innych materiałów warstwa roślinności stanowiła dostateczne zabezpieczenie.

Na Śląsku, pod koniec XIX w. (gdy ziemie te były pod zaborem pruskim), dachy pokrywane roślinnością wykonywano ze względu na obowiązujące wówczas w Prusach przepisy przeciwpożarowe. Rośliny zaopatrują nas w tlen, filtrują powietrze oraz regulują wilgotność powietrza. Wraz z tzw. postępem cywilizacyjnym człowiek oddala się od naturalnego środowiska, więc dziś dachy zielone nabierają jeszcze innego znaczenia.

Jednym z ważniejszych zadań planowania urbanistycznego jest zachowanie odpowiednich proporcji pomiędzy powierzchnią, zabudową a terenami zielonymi. Wzrost zanieczyszczeń powietrza z powodu rozwoju motoryzacji i przemysłu, coraz większe zagęszczenie zabudowy (coraz mniejsze działki źle działają na psychikę człowieka) oraz wzrost świadomości ekologicznej zadecydowały o potrzebie odtwarzania terenów zielonych. 

W Holandii obowiązują przepisy, na podstawie których należy oddać tyle powierzchni w postaci zielonego dachu lub zrekultywowanych nieużytków, ile terenu zabiera się pod zabudowę przemysłową [2]. W Polsce pojawiają się również pewne zwiastuny działań, będące świadectwem troski o środowisko, w którym żyjemy.

W obowiązujących od grudnia 2002 r. warunkach technicznych [1] znajdują się zapisy dotyczące tej kwestii: „Na działkach budowlanych przeznaczonych pod zabudowę wielorodzinną budynki opieki zdrowotnej (z wyjątkiem przychodni) oraz oświaty i wychowania co najmniej 25% powierzchni działki należy urządzić jako powierzchnię terenu biologicznie czynnego, jeżeli inny procent nie wynika z ustaleń miejscowego planu zagospodarowania przestrzennego”.

Powierzchnia terenu biologicznie czynna to w rozumieniu przepisów rozporządzenia [1] „grunt rodzimy pokryty roślinnością oraz wodą powierzchniową na działce budowlanej, a także 50% sumy powierzchni tarasów i stropodachów, urządzonych jako stałe trawniki lub kwietniki na podłożu zapewniającym ich naturalną wegetację, o powierzchni nie mniejszej niż 10 m2”. W świetle tego zapisu stropodachy urządzone jako dachy zielone mogą być zaliczone do powierzchni biologicznie czynnej.

Większe zainteresowanie budową dachów zielonych obserwuje się od początku lat 70. W tym czasie przemysł na szeroką skalę rozpoczął produkcję nowych materiałów umożliwiających wykonanie w stropodachu trwałej przegrody wodoszczelnej. W ostatnich latach najwięcej dachów zielonych wykonuje się w Niemczech (ok. 9 mln m2, tj. ok. 10% powierzchni wszystkich wykonywanych dachów). Tam również dopracowano już stosowne przepisy. Większość wymagań technicznych dotyczących zielonych dachów szczegółowo określają niemieckie normy oraz Wytyczne FLL – Niemieckiego Towarzystwa Naukowo-Badawczego Krajobrazu i Rolnictwa [3]. 

Zalety dachów zielonych

Do wzrostu zainteresowania budową ogrodów na dachach przyczyniły się różnorodne korzyści płynące z ich wykonania.

• Roślinność na dachach ożywia i wzbogaca martwe biologicznie powierzchnie dachów tradycyjnych, łagodzi surowe kształty budynków i integruje je z otoczeniem. Ogród na dachu nadaje każdemu budynkowi indywidualne cechy i niepowtarzalny charakter związku z naturą.
• Wprowadzenie roślinności w najbliższe otoczenie pozwala na bezpośredni kontakt z przyrodą, co wpływa korzystnie na psychikę człowieka.
• Dachy budynków, zwłaszcza na terenach wysoko zurbanizowanych, to ogromne rezerwy niezagopodarowanej powierzchni. Dachy w skupiskach budynków mieszkalnych, biurowych czy magazynowych pokryte roślinnością mogą tworzyć parki, ogrody i tereny rekreacyjne.
• Roślinność na dachach wpływa korzystnie na mikroklimat otoczenia, osiedla i miasta, gdyż pochłania zanieczyszczenia, produkuje tlen, reguluje wilgotność, a w okresie upałów obniża temperaturę. Rośliny, filtrując powietrze, usuwają z atmosfery 10–20% zanieczyszczeń.
• W zależności od grubości i struktury warstwy wegetacyjnej dachu zielonego straty ciepła przez stropodach mogą się zmniejszyć o kilka procent. W podłożu roślinnym tworzy się pewnego rodzaju poduszka powietrzna, która przy niskich temperaturach znacznie ogranicza ucieczkę ciepła z pomieszczeń przekrytych stropodachem. „Zielone futro” na dachu zmniejsza zapotrzebowanie na energię grzewczą [4].
• Pokrycie dachu roślinnością ma duże znaczenie z punktu widzenia techniki budowlanej, ponieważ redukuje skutki niekorzystnego wpływu czynników atmosferycznych. Na dachu z zielenią maksymalna różnica temperatury nie przekracza 30°C, podczas gdy połać nieosłonięta jest narażona na różnicę temperatury do 100°C [5]. W tradycyjnym układzie stropodachu tak duże cykliczne zmiany temperatury między dniem i nocą powodują nieustanną „pracę” pokrycia. Warstwa roślinności ochrania pokrycie dachowe przed promieniowaniem UV, które przyspiesza jego starzenie.
• Rośliny na dachu mają bardzo dobre właściwości pochłaniania fal akustycznych (w odróżnieniu od pokryć tradycyjnych, które tych fal nie pochłaniają). W zależności od grubości warstwy wegetacyjnej następuje redukcja hałasu miejskiego o ok. 40–50 dB.
• Zielone dachy magazynują dużą ilość wody opadowej i bardzo powoli ją oddają, co poprawia mikroklimat otoczenia i jednocześnie odciąża miejską kanalizację i oczyszczalnię ścieków, jeśli chodzi o przetwarzanie dodatkowych ilości ścieków. Z dachu zielonego tylko 1/3 deszczówki spływa do kanalizacji deszczowej, i to dopiero wówczas, gdy podłoże jest w pełni nawilżone.

Projektowanie dachów zielonych

Wybór dachu zielonego niesie za sobą obowiązek zaprojektowania takiej konstrukcji nośnej stropodachu, która mogłaby przenieść dodatkowe obciążenia warstwą roślinności oraz innymi warstwami struktury, charakterystycznymi dla danego rozwiązania dachu zielonego. W przypadku już istniejącego dachu przy planowaniu zazielenienia należy sprawdzić zdolność konstrukcji do przeniesienia tych zwiększonych obciążeń.

W zależności od grubości podłoża szacuje się jego masę w stanie nasycenia wodą następująco: przy grubości ok. 8 cm – ok. 100 kg/m2, przy grubości ok. 50 cm – ok. 675 kg/m2. Masę całego dachu zielonego o konstrukcji żelbetowej szacuje się w niektórych wypadkach nawet na 1200 kg/m2. Kąt nachylenia ma również wpływ na wybór rozwiązania. Dachy płaskie zdecydowanie ułatwiają projektowanie, wykonawstwo i pielęgnację roślinności.

Roślinność to charakterystyczny element dachu zielonego, który może mieć postać ogrodu, parku, trawnika lub dzikiej łąki. Wyróżnia się trzy zasadnicze rodzaje zazielenienia [3, 5]:

• ekstensywne – podłoże ma niewielką grubość (ok. 8 cm), przeznaczone do nasadzeń roślin niskich o małych wymaganiach, które potrafią rosnąć same bez dodatkowej pielęgnacji, np. nawadniania. W naszym klimacie nasadzenia wykonuje się z mchów, rozchodników i ziół;
• intensywne wysokie – ten rodzaj zazielenienia polega na sadzeniu różnych rodzajów roślin od traw i bylin, po krzewy i specjalne niskopienne drzewka. W tym wypadku mogą być tworzone oczka wodne (a nawet baseny) i ścieżki spacerowe wraz z placami zabaw dla dzieci. Zieleń ma wysokie wymagania, dlatego podłoże musi być regularnie nawadniane i zasilane w składniki mineralne. Grubość warstwy wegetacyjnej o ściśle określonym składzie wynosi ok. 50 cm;
• intensywnie niskie – wymagania są nieco niższe niż przy nasadzeniach intensywnych wysokich, gdyż w tym rodzaju zazielenienia nie nasadza się drzew.

Dach zielony może być wykonany na bazie stropodachu pełnego o tradycyjnym lub odwróconym układzie warstw. Należy dobrze zaprojektować strukturę i zadbać o właściwy dobór materiałów do przegrody.

Przy projektowaniu dachów zielonych należy zwrócić również uwagę na poniższe zalecenia:

• kąt nachylenia powinien wynosić 2–3% dla uprawy ekstensywnej i prostej uprawy intensywnej. Jeżeli zieleń w uprawie ekstensywnej jest zakładana na dachu o nachyleniu mniejszym niż 2%, to ze względu na wymóg odprowadzania wody należy przewidzieć warstwę drenażową o odpowiedniej (zwiększonej) grubości. Dla zieleni w uprawie intensywnej o nawodnieniu zastoinowym dach powinien być wykonany bez nachylenia. Można również zazieleniać dachy o większym nachyleniu, jednak tylko roślinami niskimi. Nachylenie dla dachów może wynosić nawet do 25°, ale tylko pod warunkiem dodatkowego zabezpieczenia podłoża przed obsuwaniem się warstw;
• obciążenie dachu zielenią należy traktować jako dodatkowe. Z uwagi na ssanie wiatru również w dachach zielonych należy zapewnić odpowiednie obciążenie dodatkowe w zależności od wysokości okapu ponad poziomem terenu i obszaru dachu.

W obszarach brzegowych oraz w narożach należy uwzględnić zwiększenie ssania wiatru na szerokości 1 m ≤ b/8 ≤ 2 m.

Kilka uwag projektowo-wykonawczych

Dach zielony wymaga współpracy projektanta, dekarza, ogrodnika oraz doradcy technicznego producenta materiałów wchodzących w skład systemu. Pierwszeństwo przy projektowaniu i wykonawstwie bezwzględnie mają wymagania wiedzy technicznej, a nie aspekty dekoracyjno-ekologiczne i wegetacyjne.

Wszystkie wymogi i warunki  konstrukcyjne, fizyczne, techniczne i wegetacyjne muszą być uzgodnione już na etapie projektowania. Współpraca ta nie może kończyć się na etapie projektowania – poprawne wykonanie poszczególnych warstw wymaga współpracy dekarza i ogrodnika, przy czym ich kompetencje są zazwyczaj „rozdzielone” warstwą hydroizolacji połaci dachowej. Dobrze zaprojektowany dach zielony nie wywołuje wrażenia ciężkości; harmonijne połączenie bryły budynku z zazielenieniem, nawet intensywnym wysokim, nie musi przytłaczać swoim ciężarem.

Dostępne obecnie materiały pozwalają na odpowiednie skonstruowanie i wykonanie trwałego dachu zielonego, zwłaszcza niezawodnego i trwałego jego uszczelnienia, jednak źle przyjęte rozwiązania konstrukcyjne, brak szczegółowych rysunków rozwiązań konstrukcyjnych i detali może spowodować, że dach zielony będzie zielonym tylko z nazwy. Dlatego konieczne jest dobranie systemu z materiałów sprawdzonej jakości, gwarantujących długotrwałą, bezawaryjną eksploatację, zastosowanych zgodnie z wytycznymi producenta, na podstawie przemyślanych i sprawdzonych rozwiązań technologiczno-materiałowych. Późniejsza naprawa uszkodzeń i przecieków jest bowiem nie tylko bardzo trudna, ale i bardzo kosztowna.

Literatura

1. Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (DzU z 2002 r. nr 75, poz. 690 z późn. zm.).
2. Cz. Gruszewski, „Dachy zielone”, „Materiały Budowlane” nr 6/1998,
3. T. Cuman, „Kilka uwag o zielonym dachu”, „Warstwy” nr 1/1999.
4. S. Rokicki, „Zieleń na dachu nie tylko zdobi”, „Warstwy” nr 1/1998.
5. A. Kiełbasa, „Zielone dachy – konstrukcje odwrócone”, „Budownictwo Fachowe” nr 4/1999.

KWIECIEŃ 2007

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!