Zasady działania wentylacji dachów i pokryć dachowych

Wentylacja dachów jest niezbędna do prawidłowego działania wielu materiałów dachowych, w tym, oczywiście, pokryć. Dlatego warto przypomnieć podstawowe zasady jej funkcjonowania.

Ważne definicje

Dach wentylowany to taka konstrukcja, która zawiera zaprojektowaną przestrzeń wewnętrzną rozdzielającą termoizolację od kompletnego pokrycia, przeznaczoną do swobodnego przepływu powietrza atmosferycznego osuszającego termoizolację i konstrukcję tego dachu.

Przez kompletne pokrycie rozumie się wszystkie jego warstwy: pokrycie zasadnicze z uszczelnieniem (pokryciem wstępnym).

Przestrzeń wentylacyjna musi być tak zaprojektowana, aby ruch powietrza był naturalny (rys. 1), a jedynie w najtrudniejszych, dużych konstrukcjach wymuszony. Przepływ powietrza wentylującego musi się odbywać nad izolacją cieplną.

Pokrycie to system powiązanych ze sobą materiałów spełniających funkcje osłonowe po zewnętrznej stronie przegrody dachowej. Pokrycie kompletne składa się z pokrycia zasadniczego i warstwy uszczelniającej (rys. 2).

W dachach pochyłych najczęściej występują dwa systemy: pokrycia leżące na łatach (np. dachówka, blacha trapezowa) i pokrycia leżące na poszyciach (np. pasma papy dachówkopodobnej, płytki łupka lub włókno-cementowe).

Dachówka stanowi pokrycie zasadnicze, a pokryciem wstępnym, uszczelniającym ją, mogą być: papa podkładowa na poszyciu, folia niskoparoprzepuszczalna lub membrana wysokoparoprzepuszczalna (najpopularniejsza).

Natomiast pokrycia leżące na poszyciach są uszczelniane papami podkładowymi, specjalnymi matami bitumicznymi lub foliami (rys. 3).

Membrana wstępnego krycia (MWK) jest warstwą uszczelniającą pokrycia leżące na łatach, charakteryzującą się wysoką paroprzepuszczalnością (ustalona przez PSD w 2001 r. w odniesieniu do MWK wartość Sd ≤ 0,1 m) i z tego powodu układana jest na styk z termoizolacją (rys. 5).

W związku z tym, że w takim systemie między jego pokryciem (kompletnym) a termoizolacją nie ma szczeliny wentylacyjnej, taki dach jest niewentylowany. Natomiast między jego pokryciem leżącym na łatach a MWK jest szczelina wentylacyjna utworzona przez kontrłaty i dlatego dach z MWK nazwany jest dachem niewentylowanym z pokryciem wentylowanym (rys. 6).

Szczelina wentylacyjna pod pokryciem jest niezbędna do prawidłowego działania MWK. Osusza ona termoizolację za pośrednictwem wysokoparoprzepuszczalnej membrany.

Folia wstępnego krycia (FWK) jest warstwą uszczelniającą pokrycia leżące na łatach, charakteryzującą się niską paroprzepuszczalnością (Sd > 0,1 m) i z tego powodu nie może być układana na styk z termoizolacją, lecz wymaga zbudowania szczeliny pod folią i nad termoizolacją (rys. 7).

W związku z tym dach z pokryciem uszczelnionym FWK może być nazywany dachem wentylowanym z pokryciem wentylowanym (rys. 2). W takim dachu muszą funkcjonować dwie szczeliny wentylacyjne (pod pokryciem i pod FWK) lub szczelina (po pokryciem) i przestrzeń wentylacyjna (pod FWK, a nad termoizolacją).

Warstwy paroprzepuszczalne to warstwy dachu o wartości S_d ≤ 0,1 m, a warstwami hamującymi dyfuzję pary wodnej są warstwy dachu o zależności 0,1 m < S_d ≤ 1500 m. Popularnie wszystkie warstwy hamujące dyfuzję nazywane są paroizolacjami.

Dzielą się one na: opóźniacze pary (najpopularniejsze są folie polietylenowe), bariery parowe (bitumy i folie metalowe) oraz regulatory pary (laminaty małoparoprzepuszczalne).

Warunki sprawności działania wentylacji

Przepływ powietrza wentylującego przez dach odbywa się dzięki występowaniu różnicy ciśnienia powstałej między wlotem a wylotem z przestrzeni wentylacyjnej. Różnica ta jest efektem działania dwóch czynników: ciągu termicznego oraz wiatru.

W dachach pochyłych ciąg termiczny powstaje prawie zawsze, gdyż powietrze wentylujące nagrzewa się na skutek ucieczki ciepła z wnętrza budynku oraz przenikania ciepła słonecznego przez pokrycia dachowe. Rozgrzanie powietrza powoduje wypychanie go z przestrzeni wentylacyjnej przez zimne powietrze atmosferyczne.

Natomiast działanie wiatru uzależnione jest od warunków atmosferycznych oraz od otoczenia budynku. Dlatego dachy nisko nachylone i płaskie, w których ciąg termiczny jest znikomy lub zerowy, mogą być wentylowane tylko dzięki działaniu wiatru i z tego powodu muszą mieć inną budowę.

Swobodny (niewymuszony) ruch powietrza w przestrzeniach wentylacyjnych zależy więc od wielu czynników. A mianowicie sprawność działania wentylacji dachów lub ich pokryć wymaga:

• przepływu powietrza wentylującego w szczelinach lub przestrzeniach do tego przeznaczonych, które będą miały wlot i wylot oraz będą drożne dla tego powietrza;
• odpowiedniej wielkości otworów wlotowych i wylotowych, tak aby umożliwiały ruch powietrza i jednocześnie aby wiatr nie podwiewał opadów atmosferycznych do przestrzeni wentylacyjnej dachu;
• odpowiedniej wielkości przekroju szczeliny na całej jej długości – powierzchnia przekroju przestrzeni wentylacyjnej nie może być mniejsza od powierzchni wlotu do tej przestrzeni;
• odpowiedniej wielkości wlotów i wylotów dla powietrza wentylującego; muszą być one uzależnione od długości przepływu tego powietrza w taki sposób, że pole ich przekrojów wzrasta wraz ze wzrostem długości przepływu (czyli długości krokwi), a jednocześnie nie mogą być zbyt małe, ponieważ przepływowi towarzyszą opory szczególnie wyraźne na brzegach szczeliny wentylacyjnej;
• w dachach o połaciach nisko nachylonych (kąt nachylenia <15°) – takiej wysokości przestrzeni wentylacyjnej, która będzie rosnąć odwrotnie proporcjonalnie do kąta nachylenia; czyli im niższy jest kąt nachylenia, tym wyższa powinna być przestrzeń (szczelina) wentylacyjna;
• w dachach, w których połacie mają kąt nachylenia umożliwiający powstawanie ciągu termicznego (kąt nachylenia ≥10°) – wyraźnie większych otworów wlotowych dla powietrza wentylującego niż wylotowe;
• w dachach, w których połacie mają kąt nachylenia uniemożliwiający powstawanie ciągu termicznego (kąt nachylenia <10°) otwory wlotowe i wylotowe są dwufunkcyjne (mogą być jednocześnie wlotami i wylotami) i dlatego powinny mieć tą samą wielkość (rys. 8);
• ograniczenia ilości pary wodnej napływającej z wnętrza dachu, z jego konstrukcji i termoizolacji za pomocą warstw hamujących dyfuzję pary wodnej (paroizolacji), co wynika z możliwości odbioru pary przez powietrze przepływające przez przestrzeń wentylacyjną;
• ograniczenia zmian kierunku przepływu powietrza w przestrzeniach wentylacyjnych – dotyczy to szczególnie szczelin wentylacyjnych; zakłada się, że powietrze nie powinno zmieniać tego kierunku więcej niż trzy razy.

Zasady wykonania wentylacji dachów według normy DIN 4108-3

Spełnienie wszystkich wymienionych warunków wymaga szczegółowego przeanalizowania zaleceń dotyczących budowy wentylacji dachów. Nie można tego zrobić bez starannego zebrania wyników badań (które są uzależnione od warunków klimatycznych w danym regionie oraz ich zmian) i wieloletnich doświadczeń praktyków. Nie wszystkie jednak państwa przeprowadzają stale takie badania.

Z tego powodu w wielu krajach stosuje się proste zalecenia oparte na tradycji lub korzysta się z rozwiązań zawartych w normach państw o zbliżonym klimacie.

W Europie najpopularniejszą normą, według której wykonuje się wentylację dachów, jest norma DIN 4108 [1, 2]. Trzecia część tej normy określa zasady budowy przestrzeni wentylacyjnej w dachach. Na przestrzeni lat 1981–2001 zawarte w niej zasady (tabela, rys. 8 i 9) w ogólnym zarysie nie zmieniały się.

Interesujący jest sposób określenia w normie ilości pary wodnej, jaka może dostać się do termoizolacji i konstrukcji dachu z wnętrza budynku. Warstwy przegrody trzeba dobierać tak, aby te z nich, które znajdują się poniżej przestrzeni wentylacyjnej, miały sumaryczną wartość Sd (równoważną dyfuzyjnie grubość warstwy powietrza) określoną w zależności od długości przepływu powietrza (długości krokwi).

Według wzoru pokazanego na rys. 6 dobiera się materiały tak, aby suma ich Sd nie była mniejsza od podanej w tabeli (im większa jest wartość Sd, tym większy jest opór dla pary wodnej przegrody).

Nowa wersja normy DIN 4108:2001 [2] określa warunki do wyliczenia wielkości szczelin wentylacyjnych przy użyciu specjalnych programów komputerowych.

Dyfuzję pary wodnej w przegrodach budowlanych oblicza się w niej metodą Glasera lub przy zastosowaniu zmodyfikowanej metody Jenischa. Uwzględnia się przy tym wiele czynników, ale decydujące znaczenie mają temperatura oraz wilgotność względna powietrza wewnętrznego i zewnętrznego.

Graniczne nachylenie

W normie DIN 4108-3:1981 [1] zasady tworzenia wentylacji dachów zostały podzielone według granicy nachylenia wentylowanych połaci określonej jako 10°.

Nachylenie połaci dachu współdecyduje o tym, czy ciąg termiczny występuje, czy nie. Oczywiście, na zjawisko to mają jeszcze wpływ temperatura i wilgotność powietrza przechodzącego przez przestrzeń wentylacyjną. W czasie dużych różnic temperatur nawet na połaciach o bardzo niskim nachyleniu może wystąpić efekt ciągu termicznego.

Jednak dla sprawności działania wentylacji (w ciągu całego roku) ważne jest, aby określić granicę nachylenia, poniżej której w normalnych warunkach atmosferycznych nie działa już ciąg termiczny jako stały element napędzający powietrze wentylujące.

Wentylacja dachu bez ciągu musi być zbudowana według innych zasad niż tego, w którym powietrze jest napędzane i przez ciąg, i przez wiatr. Dlatego wyznaczenie tej granicy jest potrzebne, ale warto zauważyć, że wielkość kąta granicznego zależy od klimatu.

W związku z tym może się ona zmieniać w zależności od regionu czy kraju, w którym została wyznaczona, lub od stanu wiedzy. Oto przykład takich zmian: według Niemieckich Reguł Dekarskich opublikowanych w 1997 r. [3], zgodnie z normą DIN 4108-3:1981 [1], kątem nachylenia granicznego jest 10° (tabela), a w wersji opublikowanej w 2010 r. granicą jest już tylko 5°.

Ze względu na brak przeprowadzonych w Polsce badań procesów zachodzących w trakcie suszenia dachu za pomocą wentylowania na pewno lepiej jest stosować się do bardziej bezpiecznych zasad i respektować granicę 10° wyznaczającą zasady tworzenia przestrzeni wentylacyjnych według starych wersji normy DIN 4108­‑3:1981 [1].

Literatura

1. DIN 4108-3:1981, „Wärmeschutz im Hochbau. Klimabedingter Feuchteschutz. Anforderungen und Hinweise für Planung und Ausführung”.
2. DIN 4108-3:2001, „Wärmeschutz und Energie-Einsparung in Gebäuden. Klimabedingter Feuchteschutz. Anforderungen, Berechnungsverfahren und Hinweise für Planung und Ausführung”.
3. „Deutsches Dachdeckerhandwerk. Regeln für Dachdeckungen”: „Merkblatt Wärmeschutz bei Dächern”, IX 1997.
4. „Deutsches Dachdeckerhandwerk. Regeln für Dachdeckungen”: „Merkblatt Wärmeschutz bei Dach und Wand”, IX 2004.
5. K. Patoka, „Poradnik. Wentylacja dachów i stropodachów”, Dom Wydawniczy MEDIUM, Warszawa 2010.

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!