Elastyczne wyroby wodochronne w dachach i stropodachach

W artykule:

• Folie i membrany w dachach wentylowanych i niewentylowanych
• Nazewnictwo
• Podstawowe parametry MKW
• Paroizolacje

Folie i membrany w dachach wentylowanych i niewentylowanych

Stopniowo, w tempie podyktowanym rozwojem technologii wytwarzania, powstawały materiały przeznaczone do ściśle określonej funkcji w dachu. Ich powstanie zawdzięczamy popularyzacji poddaszy przeznaczonych do celów mieszkalnych. Okazało się bowiem, że skuteczność ocieplenia takich dachów nie jest proporcjonalna do grubości tych materiałów. Wzrost grubości termoizolacji nie wystarcza do uzyskania odpowiedniej termoizolacyjności dachu. Termoizolacja musi być jeszcze odpowiednio osłaniana przed przenikaniem i skraplaniem się pary wodnej oraz musi być zabezpieczona przed jej przewiewaniem zachodzącym w szparach między materiałami tworzącymi dach.

W ten sposób powstało kilka grup elastycznych materiałów osłaniających konstrukcję i termoizolację. Są to produkty tworzące grupę paroizolacji i grupę nazywaną warstwą wstępnego krycia uszczelniającą pokrycia leżące na łatach. Wśród tych uszczelnień występują dwie grupy:

• folie wstępnego krycia (FWK),
• membrany wstępnego krycia (MWK).

Paroizolacje ograniczają lub uniemożliwiają dostęp pary wodnej napływającej z wnętrza budynku, a FWK i MWK, współdziałając z systemem wentylacji dachu lub jego pokrycia, umożliwiają wydostanie się pary wodnej z konstrukcji i termoizolacji. Dzięki współdziałaniu tych dwóch grup para wodna ma ograniczony dostęp do dachu, a równocześnie może go swobodnie opuścić, gdy się w nim znajdzie.

FWK i MWK są ściśle związane z techniką wentylowania dachów, chociaż dach, w którym jest zamontowana MWK, nie może być zaklasyfikowany do kategorii „dachu wentylowanego”. FWK zastąpiły papę na deskowaniu i nie zmieniły systemu wentylowania dachów. Natomiast MWK wprowadziły nową jakość i nowy system osuszania dachu za pomocą powietrza wentylującego przepływającego wzdłuż kontrłat nad membranami. Dzięki nim zmienił się system pozbywania się wilgoci: zamiast dachu wentylowanego uzyskujemy ten sam efekt za pomocą systemu pokrycia wentylowanego.

Czytaj także: Folie stosowane na dachach i stropodachach

Wszystkie te nowe materiały charakteryzują się dużą elastycznością i małą wagą oraz łatwością montażu. Dlatego każdy współczesny dach zawiera w swojej konstrukcji co najmniej jeden materiał foliowy, czyli taki, który jest elastyczny i wykonany z tworzyw sztucznych (najczęściej polimerów). Współczesne dachy pochyłe są w większości pokryte pokryciami leżącymi na łatach i kontrłatach, uszczelnionymi właśnie materiałami foliowymi, które określam jako folie wstępnego krycia lub membrany wstępnego krycia.

Niestety każdy z tych materiałów bywa różnie nazywany. Nazwy te są i będą jeszcze przez pewien czas problemem dla wszystkich związanych zawodowo z budownictwem. Wynika to z wielu przyczyn, między innymi z bogatej oferty i wielości zastosowań materiałów foliowych.

Nazewnictwo

W tytule normy PN-EN 13859 [1], według której certyfikuje się wszystkie takie materiały (folie, membrany i wiatroizolacje), użyte jest sformułowanie: „elastyczne wyroby wodochronne”. Norma ta obejmuje szerszą grupę produktów niż tylko te stosowane jako uszczelniające warstwy wstępne. Dlatego potrzebne są bardziej precyzyjne nazwy, lepiej odzwierciedlające funkcje tych wyspecjalizowanych produktów. Warto przy tym podzielić je według ich najważniejszych cech, istotnych dla działania przegrody budowlanej, dla której są one przewidziane.

W TABELI 1 podano nazwy dotyczące materiałów stosowanych jako uszczelnienia pokryć dachów pochyłych, które stosuję już od wielu lat. Uwzględniają one zaakceptowane przez środowisko określenia dostosowane do europejskich tendencji i tradycji (np. membrana). Dla potrzeb tej publikacji są one nieznacznie zmodyfikowane (rozszerzone) w stosunku do powszechnie stosowanych.

Poszczególne nazwy w TABELI 1 określają:

• Folie wstępnego krycia (FWK) – folie o niskiej paroprzepuszczalności, stosowane jako uszczelnienie pokryć leżących na łatach, wymagające wentylowania między tymi foliami a termoizolacją (według techniki dachu wentylowanego); w dachu, w którym są zastosowane, muszą być skonstruowane dwie szczeliny wentylacyjne – jedna pod pokryciem, a druga pod FWK (RYS. 1),
• FWK paroszczelne – są to produkty o bardzo niskiej paroprzepuszczalności porównywalnej do paroizolacji typu opóźniacze pary (Sd ≥ 20 m) – przeważnie są to produkty przeznaczone do stosowania pod blachy układane w systemie pokrycia niewentylowanego [2],
• FWK paroprzepuszczalne – mają paroprzepuszczalność dochodzącą do 40 g/m² na dobę, co odpowiada Sd ≤ 1 m; są to popularne folie zbrojone lub folie wzmacniane tkaniną,
• Membrany wstępnego krycia (MWK) – materiały wysoko paroprzepuszczalne (poniżej Sd = 0,3 m według [1]). Ich główną zaletą jest możliwość układania na styk z termoizolacją, co eliminuje szczelinę nad termoizolacją i dach jest osuszany przez jedną szczelinę znajdującą się pod pokryciem (RYS. 2). W związku z tym taki dach należy do typu dachów niewentylowanych z pokryciem wentylowanym.

Obecnie coraz rzadziej, choć nadal się to spotyka, są one nazywane (mniej precyzyjnie) membranami dachowymi, czyli tak samo jak membrany na dachy płaskie zastępujące papy wierzchniego krycia (np. EPDM, PCW itd.). Są to laminaty zbudowane z włóknin, osłaniających i podtrzymujących film funkcyjny, który przepuszcza parę wodną i zatrzymuje wodę. Filmy funkcyjne są wytwarzane z różnych tworzyw sztucznych i różnymi metodami. Dzielą się na dwie zasadnicze grupy: filmy mikroporowate i filmy monolityczne.

Te pierwsze, wylewane najczęściej z polipropylenu (PP), zawierają domieszki, które po rozciąganiu w dalszej obróbce mechanicznej membrany powodują powstanie mikroporów. Przez te mikropory swobodnie przechodzi para wodna, a woda nie, ponieważ jej lepkość nie pozwala na przejście przez tak małe otwory (FOT. 1).

Natomiast filmy monolityczne mają zdolność przeprowadzania pary wzdłuż molekuł tworzywa, z jakiego są wylane. Taką zdolność mają termoplastyczne poliuretany (TPU) i polietyleny (TPE). Można stwierdzić, że molekuły filmów monolitycznych są na tyle luźno ułożone, że mogą między sobą przepuszczać parę wodną. Jednak mają one mniejszą paroprzepuszczalność niż filmy mikroporowate. MWK z filmem mikroporowatym mają Sd od 0,004 m do 0,04 m, w zależności od gramatury (grubości) i rodzaju tworzywa. Natomiast MWK z filmem monolitycznym charakteryzują się: te z TPU Sd od 0,08 m do 0,3 m, a z TPE Sd od 0,003 m do 0,07 m. Przypomnę, że im niższe jest Sd, tym membrana ma większą paroprzepuszczalność.

Na rynku funkcjonuje jeszcze podział jakościowy na MWK lekkie i ekrany.

MWK lekkie są to membrany o mniejszej gramaturze i wytrzymałości spełniające podstawowe wymagania o różnej, ale wysokiej paroprzepuszczalności.

MWK ekrany to grupa membran o podwyższonej trwałości, gramaturze i wytrzymałości mechanicznej (od 160 g/m²) o zdecydowanie wysokiej paroprzepuszczalności (Sd = ok. 0,02 m). Warto wyróżnić je jako oddzielną grupę, ponieważ tylko one mają bardziej uniwersalne zastosowania i w przyszłości będą powszechnie stosowane.

FWK, a potem MWK powstały w procesie, który trwa już dostatecznie długo (ponad 50 lat), aby można było sformułować dobrą teorię i zasady ich montażu odpowiadające współczesnym wymaganiom. Dlatego nowoczesne membrany dachowe mają coraz lepsze parametry i własności. Jednak efekt i skuteczność ich działania w dużej mierze zależą od prawidłowego zamontowania ich na dachu. Montaż decyduje o tym, czy podstawowe funkcje membran są możliwe do spełnienia w praktyce. Membrany są obecnie najlepszym spośród materiałów produkowanych z przeznaczeniem na warstwy wstępnego krycia i dlatego warto dołożyć starań na każdym etapie budowy dachu, aby ich zalety zostały maksymalnie wykorzystane.

FWK (folie wstępnego krycia) były pierwszymi produktami z tworzyw sztucznych stosowanymi do uszczelniania pokryć dachów skośnych leżących na łatach i kontrłatach. Pierwszy raz zostały dopuszczone do stosowania w Niemczech w połowie lat 60. ubiegłego wieku. Początkowo do ich wytwarzania używano folii z PCV, które jako pierwsze zastąpiły papy leżące na deskowaniu. Papy na deskowaniu układane pod dachówkami stanowiły warstwę uodparniającą dach przed skutkami działania silnego wiatru wpychającego opady atmosferyczne pod dachówki. Zauważono, że dla większości dachów o dostatecznie dużym nachyleniu połaci, papa jest nadmiernie szczelna i że wystarczą zamiast niej materiały lżejsze, bardziej elastyczne. 

W ten sposób na użytek dachówek powstał system pokrycia dwuwarstwowego, w którym w zależności od potrzeb i uwarunkowań można stosować różne materiały uszczelniające – od pap do lekkich folii. W tym systemie pokrycie zasadnicze osłania cały dach przed czynnikami atmosferycznymi, a materiały stanowiące warstwę wstępną uszczelniają pokrycie od spodu, leżąc pod ołatowaniem (ruszt z łat i kontrłat). Ten podwójny układ był i jest stosowany dla większości rodzajów pokryć działających w systemie „dachu wentylowanego” lub „pokrycia wentylowanego”.

Gdy pojawiły się technologie umożliwiające wyprodukowanie materiałów wysokoparoprzepuszczalnych, to dość szybko zostały przystosowane do produkcji membran przeznaczonych do uszczelniania pokryć dachowych oraz elewacji ściennych. Membrany w sposób zasadniczy uprościły konstrukcję dachów skośnych dzięki możliwości układania ich na styk z termoizolacjami, które montowane są między krokwiami ze względu na maksymalizację kubatury pomieszczeń użytkowych budowanych na poddaszach.

MWK zabezpieczają więc konstrukcję i termoizolację dachu przed podwiewanymi pod pokrycie zasadnicze opadami atmosferycznymi oraz przed przeciekami lub wodą skraplającą się pod pokryciem dachowym. Podczas ewentualnych uszkodzeń pokrycia oraz w trakcie prac dekarskich spełniają rolę zabezpieczenia przed opadami. Dodatkowo stanowią osłonę przed kurzem i pyłami w czasie długoletniej eksploatacji dachu. Ich działanie jest szczególnie ważne w pierwszych 3–4 latach po wybudowaniu dachu, czyli w okresie wysychania budynku po wybudowaniu (w okresie wysychania wilgoci technologicznej).

Działanie membran jest ściśle związane z techniką dachów wentylowanych, czyli takich, które w swojej konstrukcji zawierają przestrzenie lub szczeliny umożliwiające przepływ powietrza usuwającego wilgoć. Właściwie położone pozwalają kontrolować, niebezpieczne dla drewnianej konstrukcji dachu i dla termoizolacji, procesy związane z kondensacją pary wodnej grożące gromadzeniem się skroplin, czyli wilgoci. Wilgotna termoizolacja nie spełnia swoich funkcji i jest istotnym powodem nadmiernego zużycia energii przeznaczonej na ogrzewanie domów. Dlatego prawidłowo ułożone membrany dachowe w znaczącym stopniu ograniczają zużycie energii i przedłużają życie całemu budynkowi (cieknący dach zagraża pozostałym elementom budynku).

Wynika z tego, że ten niepozornie wyglądający materiał stanowi ważny element systemów dachowych, ponieważ decyduje o trwałości i termoizolacyjności nie tylko dachu, ale i pośrednio całego budynku.

We współczesnym budownictwie stosuje się wiele rodzajów konstrukcji dachowych wymagających wielu różnych, wyspecjalizowanych materiałów. Dlatego membrany typu MWK stanowią dużą grupę zróżnicowanych produktów o kilku zastosowaniach (np. warstwy poślizgowe pod blaszane pokrycia płaskie). Natomiast folie wstępnego krycia (FWK) o niskiej paroprzepuszczalności są stosowane dużo rzadziej. 

Obecnie FWK są jedynie stosowane w dwóch rodzajach konstrukcji:

• w dachach o poddaszu nieużytkowym, w którym przestrzeń nad ocieplonym stropem jest wentylowana (RYS. 4),
• w nieocieplanych dachach budynków magazynowych, przemysłowych itp.,

czyli wszędzie tam, gdzie funkcje i proste kształty dachu nie wymagają stosowania MWK o wysokiej paroprzepuszczalności, a jednocześnie ważne są dwie cechy: wysoka wytrzymałość i niskie koszty materiału.

Porównując te trzy najczęściej występujące systemy budowy skośnych dachów wentylowanych (RYS. 1–3), śmiało można powiedzieć, że najkorzystniejszą wersją jest ta z MWK (RYS. 2). W stosunku do FWK i wentylowanego deskowania uzasadniają to następujące zalety membran:

• niższy koszt wykonania pokrycia dachu i całego dachu, dzięki uproszczeniu konstrukcji – prawidłowe wykonanie szczeliny wentylacyjnej bardzo podnosi koszty całkowite,
• lepsza ochrona termoizolacji i konstrukcji dachu w newralgicznych jego punktach (na kalenicach, w koszach i w miejscach przejść różnych instalacji przez pokrycie),
• wykorzystanie całej wysokości krokwi dla termoizolacji, co jest bardzo ważne przy obecnych wymaganiach dotyczących termoizolacyjności dachu,
• lepsza termoizolacyjność dachu wynikająca z braku dolnej szczeliny wentylacyjnej, która w okresie chłodów „wpuszcza” wilgoć atmosferyczną do termoizolacji,
• lepsza ochrona drewnianych elementów konstrukcji dachu – brak dostępu do drewna wilgotnego powietrza atmosferycznego.

Podane w TABELACH 2–3 granice określające paroprzepuszczalność FWK i MWK są wybrane tak, aby odzwierciedlały ofertę na rynku. To znaczy, że pokazują zakresy paroprzepuszczalności najczęściej oferowanych produktów z każdej z tych grup. Takie zestawienie ma sens tylko dlatego, że wyroby o parametrach pośrednich występują rzadziej i są stosowane regionalnie w specjalnych zastosowaniach. Jednak byłoby dobrze, aby w każdym kraju określano granicę między FWK a MWK według ich paroprzepuszczalności, ponieważ istnieją już technologie umożliwiające produkowanie materiałów foliowych o pośrednich wartościach tego parametru.

O tym, czy produkt ma być nazwany FWK czy MWK, powinno decydować to, czy może być układany na styk z termoizolacją. Jeżeli może się z nią stykać, to jest to MWK, a jeżeli jego paroprzepuszczalność jest zbyt mała i dlatego między termoizolacją a tym wyrobem musi się znajdować szczelina wentylacyjna, to powinien być zaklasyfikowany jako FWK.

Wyznaczenie granicznej paroprzepuszczalności między MWK a FWK powinno uwzględniać warunki klimatyczne, które mają duży wpływ na procesy przenikania i skraplania się pary wodnej wewnątrz konstrukcji dachów i stropodachów. Dlatego w każdym kraju, na podstawie uśrednionego rocznego bilansu wilgoci w dachu, warto byłoby określić graniczną wielkość parametru Sd – równoważnej dyfuzyjnie grubości powietrza.

Na podstawie miesięcznej średniej wilgotności względnej powietrza atmosferycznego (TABELA 4), można śmiało sformułować wniosek, że dla Polski graniczna wartość Sd powinna być mniejsza niż dla Niemiec czy Skandynawii. Wynika z tego, że pewne produkty w jednym kraju (regionie) mogą spełniać funkcje MWK, a w innym powinny być używane tylko jako FWK. Między innymi dlatego większość producentów, przystępując do wytwarzania MWK, wybiera takie technologie, które zapewniają większą paroprzepuszczalność niż w produktach poprzednio wytwarzanych. W ten sposób bez względu na klimat ich wyroby muszą być klasyfikowane jako MWK.

Podstawowe parametry MKW

W tej części omówiono tylko MWK (membrany wstępnego krycia), ponieważ są już dużo bardziej popularne od FWK (folii wstępnego krycia), a jednocześnie najważniejsze parametry w obu tych grupach powinny być oceniane podobnie.

Z wieloletnich polskich doświadczeń wynika, że uwzględniając wszystkie podstawowe funkcje membran, najważniejszymi ich cechami są wysoka paroprzepuszczalność, gramatura (od niej tak naprawdę zależy trwałość) i odporność na UV. Co do gramatury, to warto zaznaczyć, że kryterium to stało się mniej rygorystyczne, ponieważ pojawiły się membrany o mniejszej gramaturze, ale o większej wytrzymałości. Z tego powodu proste porównywanie straciło sens i najlepiej jest porównywać za pomocą zestawu parametrów: gramatura/wytrzymałość, czyli wytrzymałość średnia (z obu kierunków rozciągania) przypadająca na gram ciężaru powierzchniowego.

Jest też grupa cech, które powinny zawierać się w pewnych określonych granicach, ale wielkość parametrów je określających nie ma już tak dużego znaczenia dla użytkowania (w odróżnieniu od układającego) MWK. Do cech tych należą: wytrzymałość na rozrywanie, zakres wytrzymałości temperaturowych, wymiary i kolory. Wodoodporność jest objęta wyznaczonym klasyfikowanym minimalnym parametrem (wymagana klasa W1). W związku z tym wszystkie membrany mają tę samą klasę W1 i nie warto tego porównywać. Można się posiłkować badaniem słupa wody wykonywanym nieobowiązkowo przez producenta.

Paroprzepuszczalność

Jedną z podstawowych funkcji MWK jest ochrona termoizolacji przed zawilgoceniem. Przez zawilgocony dach ucieka dużo ciepła i dlatego membrana o dużej paroprzepuszczalności ogranicza wydatki na energię zużywaną na ogrzewanie domu. Aby membrana działała skutecznie, musi być zrównoważony bilans przepływu pary wodnej przez przegrodę, jaką jest dach: ilość pary wodnej opuszczającej dach musi być co najmniej taka sama jak ilość wchodząca. Jednak na poddaszu zamieszkałym dopływ pary od wewnątrz trwa stale, ponieważ temperatura i wilgotność powietrza przez cały rok są w pomieszczeniach te same (z niewielkimi zmianami). 

Natomiast dla strony zewnętrznej okresy, w których możliwy jest przepływ pary wodnej, są znacznie krótsze. Para wodna napływa od wewnątrz przez cały rok, a na zewnątrz może wyjść tylko w ciągu kilku miesięcy, kiedy zaistnieją ku temu odpowiednie warunki. Dlatego im większą paroprzepuszczalnością charakteryzuje się membrana dachowa, tym większe są szanse, aby w tym procesie bilans przepływu pary wodnej nie powodował powstawania skroplin w dachu.

Ilość pary wodnej przepuszczanej przez membranę zależy od temperatury i wilgotności względnej oraz od różnicy ciśnienia między warstwami powietrza rozdzielonymi przez membranę (w termoizolacji zamknięte jest powietrze). Określenie paroprzepuszczalności objęte jest w związku z tym normami ustalającymi warunki badania. Ale w każdej normie jako warunki znamionowe przyjmuje się inne wielkości temperatury, wilgotności i różnicy ciśnienia. Posłużę się przykładem dwuwarstwowej membrany o ciężarze powierzchniowym 115 g/m²: w TABELI 4 podaję paroprzepuszczalność tego materiału uzyskaną w laboratorium firmy Lyssy, ale w różnych warunkach badawczych. Wskutek różnic w sposobie badania ten sam materiał uzyskał bardzo różne wielkości paroprzepuszczalności.

Aby ominąć te wszystkie problemy przy określaniu paroprzepuszczalności membran, należy porównywać je za pomocą współczynnika Sd, który nazywany jest równoważną (lub ekwiwalentną) dyfuzyjnie grubością powietrza dla danego materiału.

Gramatura (masa powierzchniowa)

Trwałość MWK i FWK jest ściśle związana z ich gramaturą, czyli ciężarem właściwym (g/m²). Wynika to z tego, że ciężar przy tej samej gęstości tworzywa jest tym większy, im grubsza jest folia. Czyli im większa jest gramatura, tym grubsza jest membrana lub folia. Taka zależność jest oczywista dla wszystkich rodzajów tworzyw, z których najczęściej wytwarza się FWK, dla polietylenu (PE). Najpopularniejsze MWK wytwarzane są (w większości) z polipropylenu (PP), który okazał się mieć lepsze własności dla zastosowań dachowych. 

Im membrany (i folie) są grubsze, tym są trwalsze, ponieważ cienkie bardzo łatwo ulegają uszkodzeniom w trakcie układania i w okresie eksploatacji na skutek działania degradujących czynników atmosferycznych (np. promieniowanie UV).

Membrany są w większości wytwarzane w wersji wielowarstwowej z warstwą nośną wykonaną z włókniny polipropylenowej (PP). Z tego powodu ich odporność na promieniowanie UV oraz inne czynniki atmosferyczne jest większa niż folii polietylenowych (PE). W gamie najczęściej produkowanych w Europie membran ich ciężary powierzchniowe (gramatury) wahają się między 90 a 300 g/m².

Oczywiście należy spodziewać się, że ich trwałość będzie tym dłuższa, im są grubsze, czyli im mają większą gramaturę.

Obecnie pojawiły się nowe tworzywa i nowe technologie, które pozwalają wykonać membrany o tych samych parametrach wytrzymałościowych, ale o mniejszym ciężarze. Należą do nich membrany monolityczne z TPE, które jednocześnie mają wysoką paroprzepuszczalność. Dodatkowo są one bardziej elastyczne (przy wysokich gramaturach), co ma znaczenie przy ich układaniu i eksploatacji.

Wytrzymałość na rozrywanie

Wytrzymałość MWK jest opisywana za pomocą dwóch wskaźników określających siły zrywające: w czasie prób na pasku o szerokości 5 cm oraz na gwoździu (według PN o średnicy 2,5 mm). Jednak takie próby badawcze nie odzwierciedlają prawdziwych obciążeń, jakie występują na dachu. Membrany są narażone na rozerwanie tylko podczas układania ich i układania pokrycia. Po zamontowaniu pokrycia nie ma możliwości uszkodzenia membrany, ponieważ jest ona chroniona pokryciem dachu. Siły rozciągające, jakie występują normalnie na dachu, są wynikiem działania wiatru i rozsychania się drewna konstrukcji. Jednak nawet niewielka elastyczność membrany wystarczy, aby siły te nie wyrządziły jej żadnej krzywdy, ponieważ przemieszczenia towarzyszące tym siłom są niewielkie.

Jedyne zagrożenia, jakim może podlegać MWK, są związane z okresem jej układania oraz układania pokrycia zasadniczego na dachu. Im membrana jest mocniejsza, tym łatwiej jest dekarzowi ją rozpiąć i zamontować pokrycie. Samo rozpinanie wymaga jedynie niewielkich sił, ponieważ membrany powinny być układane z lekkim naprężeniem i z tego powodu wytrzymałość membran nie musi być duża. Jednak w czasie montażu pokrycia jedyne uszkodzenia, jakim może ulec membrana, wynikają z przypadkowych obciążeń, upadku narzędzi, potknięć itp. wydarzeń o nieprzewidywalnym charakterze. W związku z tym nawet najmocniejsza membrana może być uszkodzona i jej wytrzymałość niczego nie gwarantuje. Nie oznacza to, że po wypadku trzeba ją wymieniać. Wystarczy ją zreperować za pomocą specjalnych taśm samoprzylepnych, które są już oferowane przez większość producentów oraz dostawców dachowych materiałów uzupełniających.

Jedynie niektóre zastosowania pod specjalne rodzaje pokryć wymagają mocniejszych odmian membran. Są to pokrycia leżące na sztywnym poszyciu i w czasie ich układania membrany są po prostu mocno „deptane”. Taki sam proces „deptania” może mieć miejsce w okapie dachów spadzistych, gdzie w czasie mocowania pokrycia dekarz wykonuje dużo czynności montażowych i regulacyjnych.

Odporność na promieniowanie UV

Problemy ze zrozumieniem złożonych zagadnień związanych z działaniem promieniowania UV zawartego w świetle słonecznym na folie i membrany wstępnego krycia trwają od momentu ich pojawienia się na rynku. Dzisiaj zbrojone folie wstępnego krycia (FWK) stosuje się już rzadko. Produkuje się je z dodatkami uodparniającymi na UV najczęściej na czas od 1 do 3 miesięcy. Natomiast membrany wstępnego krycia (MWK) wykazują się najczęściej odpornością od 3 do 6 miesięcy. Jednak nie wszyscy stosujący te warstwy wstępne zdają sobie sprawę z tego, że ten czas nie jest przeznaczony tylko dla tymczasowego pobytu FWK (FOT. 2) lub MWK na dachu z jakichkolwiek przyczyn. Dodatki dające taką odporność na UV są do nich dodawane po to, aby zabezpieczyć je przed słońcem docierającym do nich przez małe dziurki lub prześwity zawsze występujące w pokryciach zasadniczych. 

Podawane przez producentów cechy określane mianem „odporność na UV” są wytworem marketingowym, ponieważ nie istnieje wiarygodna miara takiej odporności spowodowana zmiennością zawartości UV w promieniowaniu słonecznym. Według przepisów obowiązujących w UE wszystkie MWK produkuje się według normy PN-EN 13859-1:2010 [1], która nakazuje wykonanie sztucznego starzenia membrany według określonych norm. Po starzeniu bada się odporność na przesiąkanie, odporność na rozciąganie i wydłużenie.

Norma [1] przy odporności na sztuczne starzenie podaje, że producent powinien podać (zadeklarować) średnią wartość wytrzymałości na rozciąganie i wydłużenie próbek wyrobu przed i po sztucznym starzeniu oraz spełniać wymagania tej samej klasy odporności na przesiąkanie wody. Tak więc zgodnie z normą odporność na sztuczne starzenie powinna być podana w formie wartości wytrzymałości mechanicznej przed i po starzeniu. Warunki badania starzeniowego membran wstępnego krycia są takie same na terenie całej Europy. Gdy membrana je spełni, może być stosowana w UE. Tak więc, według tych zasad nie można określić żadnej „odporności” na działanie promieniowania UV.

Z moich wieloletnich (min. 25 lat) obserwacji dotyczących MWK wynika, że ich uszkodzenia wywołane przez UV mogą się zdarzyć tylko wtedy, gdy:

1. MWK leży na więźbie zbyt długo bez pokrycia zasadniczego,
2. pokrycie zasadnicze ułożone jest wadliwie z dużymi szparami lub dziurami,
3. MWK jest zbyt długo naświetlana od strony poddasza,
4. MWK jest zbyt długo naświetlana w okapie, który nie jest osłonięty podbitką.

Większość tych uszkodzeń wynika z naświetlania membran w dwóch okresach:

• w czasie budowy dachu, gdy nie ma jeszcze pokrycia zasadniczego (dachówki, blachy itp.),
• w czasie oczekiwania na wykończenie doświetlonego poddasza.

Wiadomo, że w wieloletniej eksploatacji pokrycia pojawią się uszkodzenia samego pokrycia lub materiałów uszczelniających je w najtrudniejszych miejscach dachu – w koszach, narożach, kalenicy, przy kominie czy ścianie lukarny. Nawet najmniejsze uszkodzenia wpuszczą światło słoneczne pod pokrycie i chociaż osłabione, promieniowanie UV będzie powoli uszkadzało membranę. Aby nie dopuścić do jej rozkładu i tym samym przecieków dachów, producenci dodają tzw. stabilizatory, które opóźniają działanie UV. Współcześnie produkowane MWK mają dodatki uodparniające je na okres wielomiesięczny, który gwarantuje wieloletnią ich eksploatację porównywalną do pokryć zasadniczych.

Jednak trzeba pamiętać, że pozostawienie membran na dachu bez pokrycia na okres przekraczający ich termin odporności na UV jest związane z większym lub mniejszym uszkodzeniem tworzywa. Dlatego trzeba unikać przetrzymywania membran na dachu bez przykrycia ich pokryciem zasadniczym. Nie ma to żadnego uzasadnienia organizacyjnego lub technicznego. Tym bardziej że nawet materiały specjalnie przeznaczone do osłony tymczasowej materiałów na budowie (np. plandeki) nie wytrzymują działania silnego wiatru na dachu. A zwykłe folie lub membrany tym bardziej. Dlatego dodawanie dużej ilości stabilizatorów UV do tworzyw, z których wykonuje się membrany, nie jest uzasadnione.

Warto zauważyć, że wiele firm, podając długość odporności na UV jako czas na ułożenie zasadniczego pokrycia, prowokuje do pozostawiania membran na dachach bez pokrycia zasadniczego, co nie jest korzystne dla dachu, ponieważ im krócej naświetlone są membrany w czasie ich układania, tym dłużej dobrze działają.

Wytrzymałość na temperatury

Większość MWK wytrzymuje bez zasadniczych zmian własności temperatury występujące pod pokryciami dachów pochyłych. Warto wiedzieć, że zakres temperatur od -40ºC do + 80ºC (maks. 120ºC) odzwierciedla w zupełności warunki, w jakich pracują membrany dachowe w naszym klimacie, pod warunkiem że dach jest prawidłowo wykonany. Ze względu na wymóg funkcjonowania wentylacji nad membranami dachowymi górna granica nie jest przekraczana, ponieważ przepływające nad MWK powietrze ochładza całe pokrycie. 

Membrany charakteryzują się wysoką paroprzepuszczalnością po to, aby para wodna mogła opuścić termoizolację i konstrukcję dachu, przechodząc przez nie do przestrzeni wentylacyjnej utworzonej przez kontrłaty i łaty. W tej przestrzeni musi być swobodny przepływ powietrza, które wyprowadza parę wodną poza pokrycie, przesuwając się wzdłuż kontrłat (RYS. 3). Mechanizm usuwania pary wodnej zapobiega gromadzeniu się wilgoci w dachu i jednocześnie obniża temperaturę pod pokryciem w okresie letnim, podnosząc znacząco komfort mieszkania na poddaszu.

W okresie największych upałów pod pokryciami blaszanymi temperatura sięga 115–120ºC, ale tylko w obszarze bezpośrednio pod powierzchnią blachy i bez działania wentylacji. Odległość od rozgrzanych powierzchni blach do membrany dachowej wynosi od 7 do 10 cm i w zupełności wystarczy, aby przepływające na takiej grubości powietrze wentylujące zapobiegało nadmiernemu rozgrzewaniu się membran dachowych.

Temperatury mogą osiągnąć wymienione granice tylko wtedy, gdy powietrze pod blachą nie będzie mogło swobodnie przepływać ku górze. W takim (błędnym) wypadku dla dachu nie ma znaczenia, czy membrana jest uszkodzona przez temperatury czy nie, ponieważ w obu wypadkach dach ulegnie stopniowemu zawilgoceniu.

Odporność na działanie słupa wody – wodoodporność

Jest ważna z powodu okresowego niebezpieczeństwa związanego z powstaniem zatorów śniegowo-lodowych pod pokryciem zasadniczym w czasie topnienia śniegów. W czasie silnych wiatrów śnieg łatwo przedostaje się pod pokrycia dachów przez wszelkie nieszczelności, zakłady (np. dachówek) i otwory montażowe. W czasie topnienia zamienia się w lód, a cały proces trwa długo pod pokryciem. Gdy taki czop śniegu powstanie, naciska na membrany i, topniejąc, powoduje stosunkowo duży nacisk wody. Zjawisko to najczęściej występuje w koszach, okapach (RYS. 6), za kominami oraz pod elementami wentylującymi pokrycie (np. pod dachówkami wentylacyjnymi i gąsiorami). Procesy te mogą trwać długo – od kilku dni do kilku tygodni (FOT. 3).

Z tego powodu im większa jest wodoodporność membran, tym lepiej. Dodatkowo, co jest dość oczywiste, membrany muszą odprowadzać okresowo duże ilości skroplin lub ewentualnych przecieków. Dlatego wodoodporność MWK jest w naszym klimacie ważną cechą.

Na RYS. 6 pokazano mechanizm powstawania czapy śniegowo-lodowej na MWK w okapie. Działanie tego zjawiska jest niezależne od rodzaju warstwy wstępnego krycia, chociaż niewątpliwie najwięcej szkód może ono wywołać na FWK, która nie jest niczym podparta (zwisa między dwoma szczelinami) i lód może ją łatwo uszkodzić. Najmniej wrażliwa na to zjawisko jest papa na deskowaniu, ale i tak najbardziej narażone na destrukcyjne skutki funkcjonowania czapy są pozostałe materiały tworzące okap.

Paraizolacje

Drugą powszechnie stosowaną w dachach grupą materiałów foliowych są paroizolacje, które spełniają dwie funkcje:

• służą do osłony konstrukcji i termoizolacji przegród budowlanych przed napływem z wnętrza budynku pary wodnej, która po kondensacji jest powodem zawilgocenia przegrody,
• zapobiegają powstawaniu przewiewów przez przegrody powodujących duże straty ciepła – nawet bardzo małą szparą w dachu może uciec bardzo dużo energii cieplnej, ponieważ różnica temperatur w sezonie grzewczym powoduje duże różnice ciśnień i powstawanie gwałtownych przepływów powietrza (przewiewów).

Przegrodami, w których mogą być stosowane paroizolacje, są dachy, stropodachy, ściany lub stropy. Szczelne ułożenie paroizolacji jest bardzo ważnym warunkiem jej prawidłowego działania ze względu na duże zdolności penetracyjne pary wodnej. Pozostawienie niezaklejonych kolejnych warstw folii paroizolacyjnej znacznie zwiększa niebezpieczeństwo dopływu i pozostania pary wodnej w termoizolacji.

Podobnie do FWK i MWK, podział paroizolacji też jest uzależniony od możliwości przepuszczania pary wodnej. W związku z tym, w tej grupie materiałów wyróżnia się (uszeregowane od najmniejszej do największej paroprzepuszczalności) następujące rodzaje paroizolacji:

• bariery parowe (zbudowane najczęściej z nośnika i bitumu lub folii aluminiowej),
• opóźniacze pary (zbudowane najczęściej z uszlachetnionych folii polietylenowych),
• regulatory pary (wielowarstwowe materiały o zwiększonej paroprzepuszczalności).

Podobnie jak w TABELACH 2–3, tak i w TABELI 5 podano granice paroprzepuszczalności dla najczęściej występujących na rynku produktów. Takie zestawienie ułatwia pokazanie kryteriów podziału obowiązujących w tej grupie materiałów foliowych. Zaproponowany podział nie określa wartości granicznych między poszczególnymi typami, ponieważ z powodów praktycznych nie są one tak potrzebne, jak w przypadku FWK i MWK. Odmian paroizolacji jest dużo i ich wybór powinien być dostosowany do systemu materiałowego zaprojektowanego dla konstrukcji lub według kryteriów wynikających z przeznaczenia pomieszczeń znajdujących się pod projektowanym dachem.

Jak widać w TABELI 5, jest wiele odmian paroizolacji i czasami trudno jest wybrać odpowiednią dla określonej konstrukcji dachu. Teoretycznie, zasada wyboru jest prosta: im większy opór dla pary stawia zewnętrzna warstwa dachu (pokrycie), tym większy opór powinna stawiać paroizolacja montowana od strony wewnętrznej termoizolacji dachu.

O wielkości oporu warstw całego pokrycia dachu pochyłego leżącego na ołatowaniu decydują własności warstwy wstępnego krycia. Dlatego folie niskoparoprzepuszczalne (RYS. 1) i papy na deskowaniu (RYS. 3) wymagają zastosowania paroizolacji o większym oporze dla pary wodnej, a membrany dachowe (RYS. 2) o mniejszym. Aby użyć odpowiedniej dla danej konstrukcji dachu odmiany, produkuje się wiele rodzajów paroizolacji: bariery parowe, opóźniacze pary lub regulatory pary.

Bariery parowe najczęściej stosuje się w dachach płaskich (niewentylowanych) oraz w tych dachach pochyłych, które mają szczelinę wentylacyjną nad termoizolacją (RYS. 1–2), a pod poszyciem lub pod FWK. W tej grupie materiałowej znajduje się bardzo dużo różnorodnych produktów, których opór dyfuzyjny jest zdecydowanie wyższy od oporu pozostałych paroizolacji. Wśród nich są specjalne, kilkuwarstwowe papy paraizolacyjne stosowane głównie na dachach płaskich, folie z nośnikiem papierowym osłoniętym po jednej stronie cienką folią PE, a uszczelnionym masą bitumiczną po drugiej oraz różne folie refleksyjne (czyli odblaskowe). Folie refleksyjne zawierają cienką blachę aluminiową (rzadziej) lub napyloną na folię warstwę aluminium, która, uszczelniając folię, zwiększa jej opór dyfuzyjny. Tam, gdzie wymagany jest bardzo duży opór dyfuzyjny, stosuje się połączenie bitumu z cienką folią aluminiową (głównie do zastosowań na dachach płaskich niewentylowanych).

Najbardziej uniwersalnymi i najczęściej stosowanymi materiałami w grupie paroizolacji są opóźniacze pary, czyli folie polietylenowe (PE) o grubościach od 0,15 do 0,2 mm. Folie te są tak nazywane, ponieważ nie zatrzymują pary wodnej, lecz tylko opóźniają i ograniczają jej przenikanie do wnętrza dachu.

Natomiast nowy typ paroizolacji, nazywany regulatorem pary (lub aktywną paroizolacją), powinien być stosowany w dachu skośnym jedynie razem z membraną typu MWK. Ułożenie membrany na termoizolacji, a regulatora pary pod nią umożliwia rozwiązanie często występującego problemu gromadzenia się wilgoci (nadmiaru pary wodnej) między płytami gipsowo-kartonowymi a paroizolacją. Taki nadmiar może wystąpić, jeżeli wentylacja pomieszczeń na poddaszu jest niewydolna na stałe lub okresowo (sezonowo).

Jak uczy praktyka, takie wypadki mogą się łatwo zdarzyć i dlatego warto zamiast opóźniacza lub tym bardziej folii refleksyjnej zamontować regulator, który jest materiałem o własnościach zapewniających większy lub mniejszy przepływ pary wodnej w stronę termoizolacji. Efektem gromadzenia się wilgoci pod płytami gipsowo-kartonowymi jest ich żółknięcie na początku procesu, a potem zagnieżdżenie się szkodliwych dla zdrowia pleśni (częsta przyczyna alergii). Dlatego jeżeli warstwa wstępnego krycia jest membraną o wysokiej paroprzepuszczalności (RYS. 5–7), warto zastosować regulator pary po to, aby nadmiary pary wodnej mogły, przechodząc przez termoizolację, wydostać się na zewnątrz. Jego paroprzepuszczalność jest dużo większa od popularnych paroizolacji z folii PE (typu opóźniacz pary wodnej), ale jednocześnie dużo mniejsza niż membran wstępnego krycia.

Dodatkowym argumentem przemawiającym za regulatorem jest to, że w dachach stromych stosowanie barier parowych nie eliminuje powstawania zawilgocenia konstrukcji i termoizolacji. Wynika to z dużej ilości materiałów stosowanych w tego typu konstrukcjach, z których duża część charakteryzuje się własnościami umożliwiającymi kapilarne podciąganie wody (drewno i mury). Każde połączenie tych materiałów zwiększa przenikanie pary wodnej. Przeprowadzone badania wilgotności drewna i termoizolacji potwierdzają, że stosowanie paroizolacji o dużym oporze dyfuzyjnym jest niecelowe w konstrukcjach dachów pochyłych. Dlatego coraz częściej jako materiały ograniczające dostęp pary wodnej od strony poddasza stosuje się regulatory pary.

Uzasadnia to również zjawisko odwrotnego przenikania pary, występujące, gdy do pomieszczenia na poddaszu napłynie bardzo suche powietrze. W takich sytuacjach działanie regulatora jest bardzo korzystne, ponieważ umożliwia on wysychanie termoizolacji i całej konstrukcji dzięki przepływowi pary do wnętrza pomieszczenia (to zjawisko nazywane jest odwrotnym przenikaniem). Procesu tego nie da się wykorzystać, gdy w dachu zostanie zainstalowana folia typu opóźniacz pary lub jeszcze gorsza bariera paroizolacyjna, która blokuje przepływ pary wodnej w obu możliwych kierunkach.

***
Uwaga! Wszystkie rodzaje folii i membran stosowanych w nowoczesnych dachach montowane są w takich miejscach, że ich nigdy nie widać. Z tego powodu są tą grupą materiałów, na których najchętniej wszyscy oszczędzają. Często prowadzi to do dużych błędów budowlanych, ponieważ materiały te są niewidoczne, ale decydują o bardzo ważnych dla trwałości dachu procesach związanych z działaniem pary wodnej (wilgoci).
***

Pisząc o regulatorach, trzeba koniecznie wspomnieć o bardzo mało popularnych w Polsce paroizolacjach wilgotnościowo-adaptacyjnych, które mają zmienne własności dyfuzyjne. Ich opór dyfuzyjny stawiany napływającej parze wodnej zależy od stopnia zawilgocenia panującego wokół tych paroizolacji. Są to laminaty z foliami poliamidowymi (PA), które przepuszczają parę wodną, wtedy gdy wzrośnie stopień zawilgocenia po jednej z ich stron. Para przepływa (jak zawsze) z ośrodka o większym zawilgoceniu do ośrodka bardziej suchego. Ich zastosowanie jest szczególnie uzasadnione w dachach niewentylowanych, zamkniętych od zewnątrz dla przepływu pary, w których osuszanie termoizolacji może się odbywać praktycznie tylko dzięki przenikaniu odwrotnemu (czyli do wewnątrz dobrze wentylowanych pomieszczeń). Jednak ich działanie możemy ocenić dopiero po zapoznaniu się z charakterystyką działania, czyli po poznaniu, przy jakiej wilgotności względnej wzrasta ich dyfuzyjność (wykres S_d w zależności od Rh).

W ofercie czołowych producentów znajduje się kilka rodzajów materiałów do stosowania jako opóźniacze i regulatory. W obu grupach są wyroby w wersji mocniejszej – z warstwą wzmacniającą (z siatką lub tkaniną). Takie wzmocnienie potrzebne jest w sytuacji, gdy wełna mineralna lub szklana leżą na tych paroizolacjach, które stanowią dla nich warstwę nośną. Zastosowanie mocniejszych odmian paroizolacji zapobiega w efekcie wybrzuszaniu się płyt gipsowo-kartonowych po dłuższym okresie eksploatacji. 

Wybrzuszanie to może się pojawić, ponieważ paroizolację obciąża termoizolacja. Z wyżej wymienionych powodów, gdy w dachu ma być zachowana pustka między paraizolacją a płytą gipsowo-kartonową, najdłużej będą działały mocne odmiany paroizolacji (wzmocnione siatką lub tkaniną). Dotyczy to szczególnie połaci dachowych o małych kątach nachylenia (< 30º).

Literatura

1. PN-EN 13859-1:2014-06, „Elastyczne wyroby wodochronne. Definicje i właściwości wyrobów podkładowych. Część 1. Wyroby podkładowe pod nieciągłe pokrycia dachowe”.
2. K. Patoka, „Systemy wentylowania dachów pochyłych”, „IZOLACJE” 6/2025, s. 58.