Stropodach szczelinowy nad basenem

Kompleks basenowy, nad którym wykonano analizowany dach, jest obiektem nowym. Budynek stanowi centrum rozrywki turystycznej, jest obiektem o charakterze uzdrowiskowym i rehabilitacyjnym. W budynku znajduje się 6 basenów o temperaturze wody od 29 do 36ºC. Konstrukcję budynku zrealizowano jako szkielet żelbetowy ze ścianami wypełniającymi z pustaków ceramicznych. Dach budynku głównego oparto na dźwigarach z drewna klejonego.

Głównymi elementami konstrukcji dachu są dźwigary z drewna klejonego klasy GL28 łączone za pomocą blach węzłowych. Obiekt dzieli się na trzy połączone ze sobą segmenty (fot. 1). Główny segment środkowy przekryto dachem dwuspadowym o rozpiętości 29 m, a dwa boczne segmenty ułożone symetrycznie przekryto dachami trójspadowymi o rozpiętości 22 m. Bryły dachów połączono ze sobą i w ten sposób powstały kilkunastometrowe płaszczyzny koszowe. Analizowany dach nad kompleksem basenów ma powierzchnię ok. 3800 m². Dach zaprojektowano jako stromy stropodach szczelinowy z dwiema szczelinami wentylacyjnymi.

Stan techniczny przekrycia dachowego

Na podstawie oględzin stanu opisywanego dachu podczas pierwszej wizji lokalnej wykonanej w połowie lutego (w kilka miesięcy po rozpoczęciu eksploatacji) stwierdzono występowanie oblodzenia okapów dachu na całym obwodzie, ze szczególnym natężeniem w strefach koszowych. Oblodzenie stref okapowych występowało zarówno w pasie nadrynnowym, jak i przy wlotach do dolnej szczeliny powietrznej zlokalizowanej w odeskowaniu dolnej powierzchni okapu dachów.

Oblodzenie okapów i koszy spowodowało liczne uszkodzenia blachy pokrycia oraz obróbek blacharskich, a także było przyczyną uszkodzeń instalacji odwodnienia dachu. Podczas następnej wizji lokalnej wykonanej na początku marca zaobserwowano duże ilości lodu i zlodzonego śniegu oderwane od okapów i zalegające wokół budynku, stwierdzono także zniszczenie większości elementów odwodnienia dachu (fot. 2 i 3).

Na podstawie dokonanych oględzin od strony wewnętrznej powierzchni dachu, zarówno nad przestrzenią basenową, jak i w strefie holu wejściowego oraz w pomieszczeniach jeszcze nieoddanych do użytku, stwierdzono występowanie licznych zacieków na powierzchniach bocznych dźwigarów dachowych. W strefie basenowej zaobserwowano cieknącą wodę bezpośrednio z powierzchni dźwigarów koszowych na powierzchnię posadzki. Na powierzchniach bocznych dźwigarów pośrednich zaobserwowano także liczne wycieki kondensatu z wnętrza stropodachu (fot. 4).

Wykonano kilka odkrywek dolnej płaszczyzny okładziny drewnianej w celu sprawdzenia przyczyn zawilgocenia. Obserwacja odkrywek pozwoliła stwierdzić widoczne gołym okiem zawilgocenie paroizolacji na jej zewnętrznej powierzchni (na styku z termoizolacją z wełny mineralnej) zarówno w pomieszczeniach wilgotnych (strefa pomieszczeń basenu), jak i w pomieszczeniach o niskiej wilgotności (pomieszczenia jeszcze nieoddane do użytku – fot. 5).

Dokumentacja termowizyjna wybranych fragmentów dachu

Podczas wizji lokalnej budynku zostały wykonane badania termowizyjne wybranych fragmentów obudowy zewnętrznej obiektu. Do badań została użyta kamera termowizyjna z detektorem mikrobolometrycznym o wymiarze 384 x 288 pikseli. Obrazy termowizyjne zostały zapisane na karcie pamięci kamery w formacie wewnętrznym, a po obróbce w komputerze w postaci bitmapy. Część wyników badań termowizyjnych pokazano na fot. 6–9.

Widoczna na fot. 6 wewnętrzna powierzchnia połaci dachu po prawej stronie dźwigara miała nieco zróżnicowaną temperaturę, co mogło być wynikiem niewielkiego wzrostu wilgotności powierzchniowej drewna w tym obszarze. Pionowe paski na dźwigarach to kondensat wyciekający z dachu. Czerwona plama po stronie lewej to efekt odbicia promieniowania od lampy oświetleniowej.

Na fot. 7 pokazano fragment odkrywki, w której usunięto deski podsufitki. Widoczny jest na nim obrys spodu drewnianej płatwi (kolor zielony) stanowiącej mostek cieplny; plamy o jeszcze niższej temperaturze (kolor granatowy) to woda ściekająca po paroizolacji, która była także dobrze widoczna gołym okiem.

Na kolejnym termogramie pokazano krawędź odkrywki w pobliżu jednego z dźwigarów dachowych. Granatowy kolor na termogramie wskazuje obszary intensywnie zawilgocone i bezpośrednio miejsca wyciekania kondensatu znad paroizolacji po krawędzi bocznej dźwigara i wzdłuż niego. Wycieki kondensatu na powierzchni bocznej dźwigara spowodowane przez nieszczelne połączenie paroizolacji z dźwigarem z drewna klejonego pokazano na fot. 9.

Na termogramie widoczne jest w tym obszarze zagęszczenie miejsc wyciekania kondensatu przez nieszczelne połączenie paroizolacji z krawędzią dźwigara oraz spływanie kondensatu wzdłuż dźwigara. 

Na podstawie przeprowadzonych badań termowizyjnych stwierdzono, że izolacyjność termiczna połaci dachowych była na ogół wyrównana, nie odnotowano w badanych obszarach istotnych braków izolacji termicznej czy jej nieciągłości.

Obecność wycieków wody z warstw stropodachu można było łatwo stwierdzić gołym okiem. Wykonane zdjęcia termowizyjne pozwalały na lokalizację przecieków słabo widocznych, a także pokazały obszary podwyższonej wilgotności desek podbicia oraz powierzchni ściany.

Usterki projektowe stropodachu

Ze względu na funkcję powierzchni wewnętrznej budynku zastosowano nowoczesne rozwiązania przekrycia dachu. Zastosowanie dźwigarów z drewna klejonego zwykle doskonale sprawdza się w pomieszczeniach o zwiększonej wilgotności względnej powietrza wewnętrznego.

W budynkach, w których znajdują się baseny, ze względu na panujące w ich wnętrzu bardzo trudne warunki cieplno-wilgotnościowe przegrody zewnętrzne powinny być zaprojektowane szczególnie starannie w celu zapewnienia ich bezawaryjnej eksploatacji. Niekompletna dokumentacja projektowa budynku zawierała jedynie rysunek przekroju poprzecznego przez stropodach. Na przekrojach stropodachu (rys. 1) nie podano szczegółowej specyfikacji materiałów użytych do wykonania stropodachu, co umożliwiło wykonawcy zastosowanie w stropodachu materiałów o dowolnych parametrach technicznych.

Zaprojektowane uwarstwienie stropodachu pomiędzy drewnianymi dźwigarami konstrukcyjnymi nie pozwalało na realizację w pełni skutecznej, szczelnej i ciągłej warstwy paroizolacyjnej. Dodatkowo sposób mocowania folii paroizolacyjnej za pomocą taśmy samoprzylepnej nie zapewniał trwałego przyklejenia paroizolacji do powierzchni dźwigarów dachowych.

Dokumentacja projektowa nie zawierała szczegółowych rozwiązań wlotów i wylotów szczelin wentylacyjnych stropodachów w okolicach koszy, krawędzi grzbietowych oraz zestawów okien dachowych. Złe rozwiązanie otworów wlotu i wylotu mogło powodować brak drożności szczelin wentylacyjnych. Zaprojektowany dach ze względu na kształt praktycznie nie nadawał się do stosowania rozwiązania stropodachu szczelinowego pokazanego na rys. 1. Zastosowanie okien połaciowych w układzie szeregowym (po 5 okien) oraz odwodnienia połaci dachowych kilkunastometrowymi korytami koszowymi przy konieczności zapewniania odpowiednich przestrzeni wlotu do obu szczelin wentylacyjnych, a także szczelności pokrycia było rozwiązaniem bardzo trudnym do zrealizowania w praktyce. Wymagało bowiem szczegółowych rysunków detali konstrukcyjnych, dużej staranności wykonania oraz stałego nadzoru budowlanego.

Brak w dokumentacji projektowej rysunków przedstawiających rozwiązanie izolacji termicznej i paroszczelnej w miejscach styków blach węzłowych dźwigarów, okapów oraz kalenicy dachu mógł być kolejną przyczyną realizacji wadliwie funkcjonującego stropodachu.

Usterki wykonawcze w stropodachu

Dach został wykonany bez należytej dbałości o szczelność warstwy paroizolacyjnej. Folia PE (paroizolacja) została zamontowana w sposób niezgodny z projektem (od spodu). Była ona mocowana tzw. tackerami (zszywkami), a styki arkuszy folii nie zostały należycie połączone ze sobą, przez co znacznie zmniejszono skuteczność warstwy paroizolacyjnej. Szczeliny wywiewne ze szczelin wentylowanych stropodachu w kalenicy zostały osłonięte obróbkami blacharskimi o zbyt małych otworach wylotowych (podniesiony gąsior kalenicy – fot. 10).

Gąsiory krawędzi grzbietowych dachu zostały wykonane z systemowych profili blach, które również nie zapewniały wystarczającej powierzchni wywiewu ze szczelin wentylowanych.

Obróbki blacharskie koszy dachu nie zapewniały wystarczającej powierzchni wlotu do szczelin wentylacyjnych (dolnych i górnych), a koryto kosza miało zbyt małą powierzchnię (fot. na górze).

Przy kryciu połaci dachowych blachą dachówkową arkusze blach zlewni w złączach prostopadłych do spadku należy łączyć na rąbki leżące pojedyncze lub podwójne; brzegi podłużne arkuszy blach zlewni zagina się ku górze i w stronę środka zlewni na szerokość 20–30 mm, pokrycie połaci dachowych powinno zaś zachodzić na pas zlewni min. na 150–200 mm, przy czym zgodnie z PN-B-10245:1961 [1] minimalna całkowita szerokość pasa blachy kosza nie może być mniejsza niż 60 cm. Wykonany kosz spełniał wymagania normy PN-B-10245:1961, jednak przy tak dużych powierzchniach dachu obsługiwanych przez koryto kosza powinien być wykonany jako znacznie szerszy. Instalacja ogrzewania kosza mocowana na dodatkowej obróbce blacharskiej kosza utrudniała odprowadzenie wody opadowej z dachu i była podatna na uszkodzenia przez zsuwającą się pokrywę śnieżną (fot. na górze).

Rynny zamocowano w poprawnym położeniu, przy zastosowaniu odpowiedniego rozstawu rynhaków, jednak zgodnie z PN-B-10245:1961 w przypadku rynien o średnicy 180 mm i większej należało stosować uchwyty z płaskowników o przekroju min. 5 x 30 mm.

Po przeprowadzeniu rozmów z pracownikami nadzorującymi prace budowlane oraz na podstawie fotografii z etapów wykonywania dachu stwierdzono, że w krawędziach koszowych oraz w grzbietowych nie wykonano otworów wlotowych i wylotowych do szczeliny dolnej stropodachu (rys. 1). Zamocowanie okien połaciowych w układzie szeregowym przy braku zapewnienia wywiewu w dolnej krawędzi okien i nawiewu do szczelin obsługujących powierzchnie pokrycia ponad pasem okien spowodowało brak drożności szczelin wentylacyjnych w pasmach z oknami połaciowymi (fot. 10).

Usterki eksploatacyjne

W celu zabezpieczenia przed wystąpieniem oblodzenia stref okapowych dachu w systemie orynnowania zamontowano elektryczną instalację ogrzewania. Podczas wizji lokalnej stwierdzono, że w dniu mroźnym (temperatura otoczenia wynosiła –2ºC) elektryczna instalacja podgrzewania rynien była wyłączona. Jednakże ilość śniegu i lodu na dachu była tak duża, że instalacja ogrzewania mogła być jedynie elementem wspomagającym funkcjonowanie stropodachu.

Najważniejsze konsekwencje błędów

Zmierzone temperatury wewnętrzne przestrzeni basenu wynosiły od 26,7 do 32,3ºC, a wilgotność względna powietrza – od 29,5 do 65,8%. Przy tak wysokiej temperaturze i wilgotności powietrza prężność pary wodnej jest wysoka i odpowiada warunkom klimatu wewnętrznego pomieszczeń dla klasy V według PN-EN ISO 13788:2003 [2]. W takich przypadkach najlepszym rozwiązaniem jest zastosowanie stropodachu dwudzielnego, z intensywnie wentylowaną przestrzenią powietrzną pod pokryciem dachowym.

Zastosowane rozwiązanie materiałowe paroizolacji i drugiej powierzchni odwodnienia dachu z papy termozgrzewalnej oraz brak drożności przepływu powietrza w szczelinach wentylacyjnych były jednymi z głównych przyczyn powstawania kondensacji pary wodnej w przekroju stropodachu (rys. 2).

Dwukrotne przecięcie wykresu ciśnienia stanu nasycenia i rzeczywistego ciśnienia pary wodnej wskazuje zakres przekroju, w którym prawdopodobnie nastąpi kondensacja wgłębna.

Zastosowane rozwiązanie według rys. 1 stropodachu szczelinowego jest kłopotliwe w realizacji ze względu na skomplikowany kształt dachu (wiele grzbietów, koszy i załamań płaszczyzny połaci dachu, szeregów okien połaciowych). Z tego powodu brakowało możliwości swobodnego przepływu powietrza w dolnej i górnej szczelinie wentylacyjnej.

Niedrożność przepływu powietrza w szczelinach wentylacyjnych była również spowodowana zbyt małymi powierzchniami wylotu powietrza ze szczelin wentylacyjnych. Obliczone zgodnie z normą DIN 4108 [3] minimalne powierzchnie szczelin powietrznych pokazano w tabeli.

Powierzchnie wlotu i wylotu dotyczą minimalnego przekroju dla każdej ze szczelin, tj. górnej i dolnej osobno z każdej strony połaci. Zgodnie z obliczonymi wynikami pole przekroju poprzecznego szczeliny wentylacyjnej było wystarczające, a powiększenia wymagały otwory wylotu w kalenicy. Powierzchnia otworów wywiewnych (fot. 10) wynosiła jedynie ok. 24 cm² na m.b. kalenicy, co nie odpowiada powierzchniom minimalnym według danych zawartych w tabeli.

Umożliwienie intensywnej wymiany powietrza w szczelinie wentylacyjnej pod płytami OSB sprawiłoby, że nawet przy niewielkim oporze dyfuzyjnym paroizolacji w żadnym miejscu przegrody nie doszłoby do wykraplania pary wodnej.

Proponowany sposób naprawy

W warunkach, w jakich pracował opisywany stropodach, jedynym rozwiązaniem, które mogłoby gwarantować poprawne funkcjonowanie przegrody, byłby stropodach wentylowany (najlepiej dwudzielny) z odpowiednią paroizolacją oraz intensywną wymianą powietrza w przestrzeni wentylowanej. Opisywany stropodach powinien zostać wykonany jako konstrukcja stropodachu wentylowanego, izolowanego termicznie od góry. Na powierzchniach górnych dźwigarów dachowych należało ułożyć warstwę płyt OSB, a na niej ciągłą wysokosprawną warstwę paroizolacji, następnie warstwę twardej termoizolacji z płyt XPS. Na warstwie izolacji termicznej należało ułożyć kontrłaty (ażurowo, co ułatwiałoby przepływ powietrza między pasmami kontrłat), na których można mocować kolejne poszycie z OSB i warstwy pokrycia (w postaci np. gontu bitumicznego na papie podkładowej). Powierzchnię przekroju szczeliny wentylacyjnej, otworów wlotu i wylotu należałoby znacznie zwiększyć w stosunku do wartości minimalnych podanych w tabeli. Tylko takie rozwiązanie dawałoby gwarancję skutecznej pracy dachu o skomplikowanej geometrii i utrudnionym ruchu powietrza w połaciach koszowych.

W celu poprawy funkcjonowania stropodachu przy minimalnym zakresie remontu zaproponowano próbę udrożnienia obu szczelin wentylacyjnych przez zmianę gąsiora systemowego na podniesiony gąsior z blachy płaskiej oraz wykonanie kosza ułożonego bezpośrednio na powierzchni płyt OSB, zapewniającego skuteczny wlot do szczelin wentylacyjnych. Nowy kosz oraz pasy nadokienne należałoby wykonać przez częściowy demontaż pokrycia blaszanego. Wlot do szczelin wentylacyjnych w strefach kosza oraz w pasach nadokiennych trzeba wykonać poprzez wycięcie otworów w płytach OSB pod blaszanym pokryciem dachowym. Dodatkowo w krawędziach grzbietowych powinny być udrożnione wyloty ze szczeliny dolnej, a sam grzbiet dachu powinien być zaopatrzony w gąsior z blachy płaskiej w sposób analogiczny do gąsiora kalenicowego. Przy okazji jakichkolwiek prac należy się także upewnić, czy szczelina wentylacyjna pod płytą OSB jest otwarta pod gąsiorem w kalenicy na całej długości.

Ze względu na niebezpieczeństwo zalegania śniegu w płaszczyznach koszowych zatykającego wloty powietrza do szczelin wentylowanych zaproponowane rozwiązanie nie może dawać pełnej gwarancji poprawnego funkcjonowania stropodachu i wymaga sprawdzenia przez obserwację jego skuteczności.

Naprawa dachu powinna być poprzedzona wykonaniem rysunków wykonawczych detali kształtowania szczelin wentylacyjnych wlotu i wylotu powietrza w stropodachu. Prace naprawcze powinny być wykonane przez firmę dekarską wyspecjalizowaną w wykonywaniu stropodachów wentylowanych.

Literatura

1. PN-B-10245:1961, „Roboty blacharskie budowlane z blachy stalowej ocynkowanej i cynkowej. Wymagania i badania techniczne przy odbiorze”.
2. PN-EN ISO 13788:2003, „Cieplno-wilgotnościowe właściwości komponentów budowlanych i elementów budynku. Temperatura powierzchni wewnętrznej konieczna do uniknięcia krytycznej wilgotności powierzchni i kondensacja międzywarstwowa. Metody obliczania”.
3. DIN 4108, „Wärmeschutz im Hochbau”.

PAŹDZIERNIK 2010

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!