Wilgoć w konstrukcji dachu

Konstrukcje dachów starych obiektów z „przewiewnymi strychami” są przeważnie w idealnym stanie. Często ich wiek znacznie przekracza 100 lat. Jednocześnie znamy wiele przypadków, gdy nowe więźby dachowe pod wpływem korozji biologicznej znajdują się w stanie awaryjnym już po roku od oddania do eksploatacji pomieszczeń użytkowych na poddaszu. Na podsufitkach pojawiają się ślady wilgoci, które bynajmniej nie są wynikiem przecieku w pokryciu. Przyczyną jest oczywiście obecność pary wodnej pod pokryciem dachowym.

Dorosły człowiek w ciągu doby wydala z siebie ok. 2 litrów wody w postaci pary wodnej. Duża wilgotność powietrza w mieszkaniach to także efekt korzystania z łazienek, kuchni itp. Obliczono, że w budynku mieszkalnym o powierzchni 150 m2, w wyniku eksploatacji, powstaje 50 litrów wody w postaci pary wodnej w ciągu doby. Teoretycznie wilgoć ta powinna być usuwana przez system wentylacji. W praktyce, w wyniku stosowania szczelnej stolarki okiennej i zapominaniu o umieszczeniu otworów wentylacyjnych w każdym pomieszczeniu wewnątrz budynku, wilgotność na poddaszu użytkowym może dochodzić do 80 %. Oznacza to, że powietrze wewnętrzne o temperaturze 20 st.C migrujące w przegrodach zewnętrznych (ścianach, dachu) wystarczy schłodzić o 4 st.C aby w przegrodach tych nastąpiło wykraplanie się pary wodnej. Biorąc pod uwagę, że temperatura w naszym klimacie jest często niższa od 0oC, to zjawisko jest standardem w źle skonstruowanych dachach. Skondensowana para wodna zwiększa współczynnik przewodzenia ciepła w każdym zastosowanym materiale termoizolacyjnym, co powoduje wzrost kosztów utrzymania budynku wraz ze wzrostem zapotrzebowania na energię cieplną, a także dodatkowo przyczynia się do zawilgocenia konstrukcji nośnej dachu. Drewno wbudowywane w więźbę dachową ma wilgotność 15-18 %. Wystarczy by wilgotność ta wzrosła do 21% by stworzyć dobre warunki dla rozwoju grzybów.

Walka z wilgocią

Rozwój inżynierii materiałowej przyczynił się do powstania wielu wyrobów zabezpieczających konstrukcję dachu przed wilgocią powstającą wewnątrz obiektu budowlanego. Instalowane pod termoizolacją folie polietylenowe stanowią barierę opóźniającą przepływ pary wodnej. Ich grubość wynosi zazwyczaj 0,2 mm i przepuszczają 2,5 g/m2 pary wodnej na dobę. Znacznie skuteczniejsze w tym zakresie są folie aluminiowe typu ALUBAR zabezpieczone powłokami polimerowymi przed uszkodzeniami mechanicznymi. Paroprzepuszczalność tych membran jest równa zeru.

W praktyce stosowanie samych barier opóźniających przepływ pary wodnej lub paroizolacji nie rozwiązuje nam problemu kondensacji pary wodnej, a nawet w dłuższym okresie czasu przyczynia się do eskalacji tego zjawiska. Przyczyną są nieszczelności powstałe w wyniku mechanicznego montażu w/w produktów do konstrukcji nośnej a często brak prawidłowych uszczelnień połączeń między poszczególnymi arkuszami membran. Nieszczelności te powodują, że wilgoć dostaje się w przestrzeń międzykrokwiową, tam zaś zostaje zamknięta między paroizolacją a pokryciem dachowym. Ilość wilgoci w przestrzeni międzykrokwiowej zwiększa się więc wraz z upływem czasu eksploatacji, a następnie w postaci skroplonej pary wodnej ujawnia się na podsufitce w miejscach największych nieszczelności w warstwie paroizolacji. Dla inwestorów i znacznej części „fachowców” jest to dowód na powstanie nieszczelności w pokryciu dachowym. Często podejmowane są próby uszczelniania pokrycia, które prowadzą do utraty jego walorów estetycznych lub nawet do powstania uszkodzeń mechanicznych, ale nie rozwiązują rzeczywistych problemów.

Jedyną sprawdzoną metodą walki z wilgocią jest wywołanie w strukturze dachu efektu wspomnianego wcześniej „przewiewnego strychu” czyli skonstruowanie nad użytkowymi poddaszami dachu wentylowanego. Efekt ten uzyskuje się tworząc przewietrzaną pustkę powietrzną miedzy warstwą termoizolacji a poszyciem dachu. Ruch powietrza w przestrzeni międzykrokwiowej usuwa nadmiar wilgoci z konstrukcji nośnej przegrody i termoizolacji. Dachy wentylowane mają dodatkowe zalety eksploatacyjne:
- w lecie przepływające w przestrzeni międzykrokwiowej powietrze, spełniające rolę czynnika chłodzącego, usuwa nadmiar energii cieplnej dostarczanej pokryciu przez promienie słoneczne zapewniając odpowiedni mikroklimat na poddaszu (rys. 1).
- w zimie dzięki tej samej roli wentylacyjnej powietrza utrzymywany jest równomierny rozkład temperatury na połaciach dachowych dzięki czemu zapobiega się nadtapianiu i zsuwaniu śniegu z powierzchni ciepłych i ich gromadzeniu na przyokapowych powierzchniach zimnych – zapobiega się niszczeniu rynien i powstaniu przecieków na styku wyrobów pokryciowych (rys. 2).

Konstrukcja dachu wentylowanego

Projektując dach wentylowany musimy określić wysokość szczeliny wentylacyjnej między poszyciem a termoizolacją, pole powierzchni i rozmieszczenie wlotów i wylotów powietrza oraz parametry wyrobów wbudowywanych w strukturę przegrody ze względu na rodzaj zastosowanego materiału pokryciowego. Pokrycia z blachy czy dachówki ceramicznej lub betonowej wymagają zastosowania dodatkowej warstwy izolacji wodoszczelnej lub wiatroizolacji, która zbierałaby wodę powstającą w wyniku wykraplania się pary wodnej na tego typu produktach. Zjawisko to nie występuje jeśli zastosujemy materiały na bazie asfaltu np. dachówkę bitumiczną. Przyjrzyjmy się bliżej dachom o najprostszej budowie na przykładzie systemu dachów wentylowanych Tegola Canadese – nie stosujemy wiatroizolacji i w większości przypadków nie wymagana jest paroizolacja.

Najwięcej nieporozumień przy konstruowaniu dachu wentylowanego powstaje przy określeniu wysokości komory powietrznej. Powszechnie znane jest wymaganie, że wysokość aktywnej szczeliny wentylacyjnej powinna wynosić minimum 2 cm. Stąd częstym błędem jest przyjmowanie faktycznej wysokości komory powietrznej właśnie 2 cm. Błąd ten wynika z braku znajomości podstawowych zasad mechaniki gazów. Przyglądając się rozkładowi prędkości gazu przepływającego przez przewód widzimy, że zmienia się on parabolicznie przy czym prędkość maksymalna występuje na osi przewodu i spada do zera przy jego ściankach. Nie wdając się w żmudne rozważania teoretyczne, przedstawiona wyżej zależność oznacza w praktyce, że dwucentymetrowa wysokość pustki powietrznej nie zapewnia swobodnego, wystarczającego ruchu powietrza pod pokryciem dachowym i nie wystarcza do utworzenia aktywnej szczeliny wentylacyjnej. Z badań przeprowadzonych przez laboratorium Tegola Canadese – firmy będącej największym europejskim producentem dachówki bitumicznej wynika, że minimalna wysokość komory powietrznej powinna wynosić 5 cm. Przy czym wielkość ta powinna być zwiększona przy długich połaciach o małym kącie nachylenia. Równie istotnym elementem jest powierzchnia wlotów i wylotów powietrza. Wielkości te są również funkcją długości i kątów nachylenia połaci dachowych. Otwory wentylacyjne powinny umożliwiać wentylację każdej przestrzeni międzykrokwiowej. Powietrze z komór wentylacyjnych zamkniętych np. deską koszową powinno mięć możliwość przepływu do przestrzeni otwartych. W tym celu wykonuje się otwór w górnej części krokwi na głębokość 2,5 cm i szerokość 10 cm. Biorąc pod uwagę, że w dachach pokrytych dachówką bitumiczną, w przenoszeniu obciążeń krokwie współpracują z nie branym w obliczeniach konstrukcyjnych pod uwagę deskowaniem, tak wykonane otwory nie mają znaczącego wpływu na pracę konstrukcji. Przy projektowaniu wylotów powietrza najlepiej korzystać z gotowych elementów wentylacyjnych wchodzących w skład systemu producenta pokrycia. Należy pamiętać, że wywietrzniki powinny być umieszczone poza strefą zasysania powietrza – ich odległość od kalenicy lub naroża nie powinna być większa niż 0,5 m. Źle umieszczone wywietrzniki wylotu powietrza są częstą przyczyną braku pracy szczeliny wentylacyjnej i zasysania pod pokrycie dachowe śniegu i deszczu.

Indywidualne podejście

Skonstruowany wg powyższych zasad dach nie wymaga dodatkowych zabezpieczeń w postaci barier paroszczelnych.

Wyjątek od reguły stanowią dachy o dużej rozpiętości w obiektach o stałej i dużej, sięgającej 95%, wilgotności powietrza. Należy również pamiętać, że omówiono najprostszą strukturę tego typu przegród budowlanych. Jak wspomniałem wcześniej w dachach krytych blachą, dachówką ceramiczną i betonową stosowana jest dodatkowa warstwa hydro- lub wiatroizolacyjna, co wymusza stosowanie odpowiednio dobranych barier opóźniających przepływ pary wodnej do termoizolacji. Nie omówiłem również wszystkich czynników wpływających na jakość pracy systemu wentylacyjnego dachu – ukształtowania terenu, wpływu sąsiednich obiektów i roli jaką dach odgrywa w odprowadzeniu wilgoci z budynku, który jest indywidualnym organizmem stworzonym wg konkretnej technologii. Każdy obiekt wymaga indywidualnego podejścia do rozwiązania poszczególnych zagadnień. W przypadku dachów najlepiej korzystać z konsultacji firm, które mają w tej dziedzinie duże doświadczenie.