Wydarzenia i nowości Konstrukcje       Publikacje       Producenci Dachy skośne       Publikacje       Producenci Dachy płaskie       Publikacje       Producenci Pokrycia dachowe       Pokrycia ceramiczne             Publikacje             Producenci       Pokrycia cementowe             Publikacje             Producenci       Pokrycia blaszane             Publikacje             Producenci       Papy             Publikacje             Producenci       Gonty bitumiczne             Publikacje             Producenci       Łupek             Publikacje             Producenci       Płyty dachowe             Publikacje             Producenci       Inne             Publikacje             Producenci Dachy zielone       Publikacje       Producenci Dachy odwrócone       Publikacje       Producenci Okno w dachu       Publikacje       Producenci Folie dachowe       Publikacje       Producenci Ocieplenia dachów skośnych       Publikacje       Producenci Ocieplenia dachów płaskich       Publikacje       Producenci Akcesoria dachowe       Publikacje       Producenci Kominy       Publikacje       Producenci Rynny i odwodnienia       Publikacje       Producenci Ochrona odgromowa       Publikacje       Producenci Renowacja       Publikacje       Producenci Chemia budowlana       Publikacje       Producenci Maszyny i narzędzia       Publikacje       Producenci Obróbki blacharskie       Publikacje       Producenci Poddasza       Publikacje       Producenci Wentylacja dachów       Publikacje       Producenci Dom energooszczędny       Publikacje       Producenci Proekologiczne budowanie       Publikacje       Producenci Instrukcje Poradnik       Publikacje       Producenci Dylematy Inne TV Dachy Forum szkół Dla dekarzy       Z życia PSD       Szkolenia Budownictwo w statystykach BHP na budowie Rzeczoznawcy Organizacje branżowe Targi Wydawnictwa Konkursy i szkolenia Kontakt

  Strona główna  >>  Konstrukcje
 

 

Pobierz odtwarzacz Adobe Flash Player

Zagadnienia konstrukcyjno-materiałowe oraz cieplno-wilgotnościowe dachów zielonych

Tematyka artykułu obejmuje głównie zagadnienia konstrukcyjno-materiałowe oraz cieplne dachów zielonych na podstawie informacji prezentowanych przez innych autorów. Wybór materiałów informacyjnych był wykonywany w taki sposób, by w maksymalnym stopniu wyeksponować walory techniczne i ekologiczne materiałów z tworzyw sztucznych lub kompozytów bitumicznych z ich udziałem. Właśnie te materiały kreują aktualnie nowoczesność w tego rodzaju budownictwie.

Ożywienie monotonnego pejzażu dużych aglomeracji miejskich za pomocą dachów zielonych znajduje coraz więcej zwolenników na Zachodzie, natomiast w Polsce zagadnienie to jest przyjmowane z dużą rezerwą; traktuje się je raczej jako „ciekawostkę budowlaną”.
Niezależnie od tego zdarzają się jednak u nas przykłady stosowania tej technologii, a korzyści z jej eksploatacji wyglądają na obiecujące, zarówno pod względem techniczno-ekonomicznym jak ekologiczno-urbanistycznym. Do korzyści techniczno-ekonomicznych ze stosowania dachów zielonych należy zaliczyć: dodatkową, znakomitą ochronę cieplną i akustyczną, ochronę przed oddziaływaniem skrajnych temperatur, ochronę przed promieniowaniem ultrafioletowym oraz pożytki z odciążenia urządzeń komunalnych od nadmiernego spływu wody podczas intensywnych opadów.
Pod względem ekologicznym korzyści są ewidentne, chociażby z powodu poprawy klimatu, wchłaniania kurzu i nadmiaru dwutlenku węgla (ruch samochodowy), regulacji wilgotności, uzyskiwania sztucznych siedlisk dla flory i fauny.
Pod względem urbanistycznym, należy brać pod uwagę takie profity jak: rekompensata za utracone parki i zieleń miejską, ożywienie przyrody na terenach utraconych ze względu na zabudowę, podniesienie wartości domów mieszkalnych, obiektów przemysłowych i użyteczności publicznej z „ogródkami” na dachach.

Dachy zielone w układzie odwróconym
Obecnie zielone dachy powstają w technologii dachu odwróconego jako jego szczególne rozwiązanie, a od zwykłego dachu odwróconego różnią się jedynie warstwą zewnętrzną, która w tym przypadku musi być uprawna [1].
W konstrukcji dachu odwróconego izolacja przeciwwodna umieszczona jest poniżej izolacji termicznej, co skutecznie zmniejszyło ryzyko uszkodzenia jej pod wpływem zróżnicowanych czynników zewnętrznych (niskie i wysokie temperatury, działanie tlenu i promieniowanie ultrafioletowe oraz oddziaływania mechaniczne np. praca konstrukcji dachu pod wpływem różnic w rozszerzalności termicznej i wiatru), które w poważnym stopniu wpływają na jej niezawodność oraz trwałość eksploatacyjną [2].
Przykład konstrukcji dachu zielonego odwróconego pokazano na rysunku 1.
Podkładem dla przyszłych warstw dachu zielonego jest najczęściej płyta żelbetowa, która oprócz ciężaru własnego powinna przenieść obciążenie wynikające z ciężaru wszystkich warstw, obciążenie wiatrem oraz śniegiem, jak również obciążenia użytkowe wynikające z późniejszej eksploatacji [2].

Konstrukcje - Zagadnienia konstrukcyjno-materiałowe oraz cieplno-wilgotnościowe dachów zielonych
Podkład pod warstwę hydroizolacji w konstrukcji dachu zielonego odwróconego powinien być równy, czysty i pozbawiony ostrych krawędzi. Z tego powodu układa się warstwę szlichty wyrównawczej, która stanowi dodatkowo warstwę poślizgową zapobiegającą przenoszeniu się ruchów podłoża na warstwę izolacji i tym samym przeciwdziała jej uszkodzeniu.
Na tak przygotowane podłoże układa się warstwę hydroizolacji. Z bogatej oferty materiałów przeznaczonych do wykonywania izolacji przeciwwodnej dachów zielonych na szczególną uwagę zasługują kompozyty bitumiczne modyfikowane polimerami, jednowarstwowe folie z PCW i EPDM (kauczuk etylenowo-propylenowy).
W warunkach krajowych w przypadku hydroizolacji zdecydowanie dominują rolowe bitumiczne materiały hydroizolacyjne, czyli papy. W papach termozgrzewalnych, które stanowią materiały nowej generacji najczęściej wykorzystuje się welon szklany, tkaninę poliestrową oraz szklaną – nie wchłaniają wilgoci i są odporne na gnicie.
Czasami łączy się włókninę poliestrową z welonem z włókien szklanych, co przejawia się zwiększeniem odporności i kurczliwości pap. Bitumiczna masa powłokowa stanowi właściwą izolację przeciwwodną – im grubsza, tym szczelniejsza papa. Dodatek polimeru APP (ataktyczny polipropylen) lub SBS (kopolimer blokowy styren-butadien-styren) do masy powłokowej zapewnia papie większą elastyczność w szerokim zakresie temperatur oraz dobrą przyczepność do podłoża (zwłaszcza dodatek SBS).
Warstwę izolacji przeciwwodnej układa się w postaci dwóch warstw papy polimerobitumicznej. Jako pierwszą warstwę izolacji przeciwwodnej stosowane są papy elastomerowo-bitumiczne z wkładką nośną z włókna poliestrowego. Natomiast drugą warstwę stanowi także papa elastomerowo-bitumiczna, z podwójną wkładką z włókna poliestrowego i taśmy miedzianej. Często obie papy są wyposażone w środki hamujące wzrost korzeni [2].
Wymagania stawiane izolacji termicznej w dachach zielonych (wykonanych w systemie odwróconym) są bardzo wysokie ze względu na ekstremalne warunki atmosferyczne i czynniki mechaniczne. Płyty ze styropianu ekstrudowanego (PN EN 13164:2001) spełniają wszystkie wymagania stawiane niezawodnej izolacji termicznej w dachach w systemie odwróconym dzięki swojej fizycznej budowie. Wiele drobnych i zamkniętych porów powoduje, że jest to materiał lekki, odporny na działanie wilgoci i kwasów humusowych zawartych w gruncie oraz ma pomijalnie niską nasiąkliwość. Ponadto jest to materiał odznaczający się niezmiennymi w czasie parametrami izolacyjności termicznej, stabilnością wymiarów, łatwością obróbki i wysoką wytrzymałością mechaniczną (odpowiednia wytrzymałość na ściskanie). Niektóre z płyt mają na powierzchniach rowki zapewniające sprawniejsze odprowadzenie wód opadowych i skroplin skondensowanej wilgoci do systemu odwadniającego dach.
Na warstwie izolacji termicznej konieczne jest ułożenie tkaniny z włókna sztucznego (geowłóknina, flizelina), która oddziela żwir od płyt izolacji termicznej. Powinna oczyszczać wodę opadową, która przesiąka pod i między płytami izolacji termicznej, aby nie uległy zanieczyszczeniu oraz umożliwiać dyfuzję pary wodnej przy jej wysychaniu. Nadają się do tego znakomicie geotkaniny z włókien polipropylenowych. Niedopuszczalne jest układanie na izolacji termicznej warstw paroszczelnych (np. folii polietylenowej).
Warstwa drenażowa konieczna jest zwłaszcza przy dachach o niewielkim nachyleniu połaci. Powinna gromadzić wodę i odprowadzać jej nadmiar z podłoża do specjalnie wykonanego systemu odpływów. Może tworzyć też przestrzeń dla korzeni rosnących roślin. Wykonywana jest często ze żwirów, grysów naturalnych, sztucznych lub pochodzących z recyklingu. Generalnie uziarnienie uzależnione jest od grubości warstwy drenującej i wegetacyjnej. Ponieważ rozwiązanie owo stanowi znaczne obciążenie dla konstrukcji dachu pewną alternatywę stanowią płyty drenażowe z rowkami odprowadzającymi wodę, maty i kształtki z tworzyw sztucznych [1].
Kolejną warstwą jest warstwa filtracyjna; winna ona zapobiegać zanieczyszczaniu warstw znajdujących się poniżej, a jednocześnie zapewniać dużą przepuszczalność wody. Materiał na nią musi charakteryzować się wysokimi parametrami mechanicznymi, dużą odpornością na działanie mikroorganizmów i roztworu glebowego oraz musi być przenikalny dla korzeni roślin. Wymogi te spełniają przede wszystkim włókniny z tworzyw sztucznych i flizeliny.
Warstwa wegetacyjna często jest nazywana podłożem. Podstawową jej funkcją jest odprowadzenie nadmiaru wody do warstw położonych niżej przy jednoczesnym okresowym jej magazynowaniu np. w okresie suszy. Powinna zapewniać też roślinom niezbędną ilość powietrza i składników odżywczych np. soli mineralnych, aby możliwa była prawidłowa wegetacja roślin.
Warstwę wegetacyjną stanowić mogą wszelkiego rodzaju substraty stanowiące najczęściej mieszanki ziemi z humusem i rozdrobnionym materiałem pochodzenia mineralnego np. żwiru, grysu kamiennego, dolomitu, pumeksu, kory i tuf wulkanicznych.
W celu wykonania warstwy wegetacyjnej można zastosować płyty i maty wegetacyjne. Pierwsze z nich produkowane są z tworzywa sztucznego, najczęściej modyfikowanego poliuretanu o profilowanej powierzchni. Natomiast maty wytwarzane są z włókien kokosowych lub wełny mineralnej nasyconych dodatkowo nasionami i substratem glebowym [1, 3].
Pewną alternatywą dla tradycyjnych materiałów (żwir, grys), które ze względu na duży ciężar własny lub z uwagi na dużą energochłonność procesu ich produkcji (łupki porowate, glińce, pumeksy) stanowią materiały produkowane na bazie gruzu ceglanego, dachówkowego oraz z porowatych materiałów ceramicznych w postaci granulatu o zróżnicowanych frakcjach.

Dachy zielone w układzie klasycznym

Konstrukcje - Zagadnienia konstrukcyjno-materiałowe oraz cieplno-wilgotnościowe dachów zielonych
Poszczególne warstwy dachu zielonego oraz zastosowane materiały są prawie identyczne zarówno w przypadku dachów o konstrukcji tradycyjnej jak i odwróconej. Jedyną różnicą jest kolejność ułożenia poszczególnych warstw. W rozwiązaniu dachu zielonego w układzie klasycznym izolacja termiczna umieszczona jest pod hydroizolacją – odwrotnie niż w układzie odwróconym. Z tego też powodu niezbędna jest konieczność ochrony termoizolacji przed wilgocią z dołu, czyli zastosowanie paroizolacji.
Najlepiej w tym celu służy papa polimerobitumiczna z wkładką składającą się z włókna szklanego oraz odporną na korozję taśmą aluminiową. Przed przystąpieniem do ułożenia paroizolacji konieczne jest zagruntowanie podłoża impregnatem na bazie asfaltu. Przykładowy układ warstw w dachu zielonym w technologii tradycyjnej przedstawiono na rysunku 2.

Roślinność dachów zielonych
Dobór odpowiednich roślin zależy od szeregu czynników, takich jak: lokalne warunki klimatyczne (temperatura, ukształtowanie terenu, ilość opadów, siła wiatru) i indywidualnych upodobań klientów. Jednak najważniejszym czynnikiem jest grubość podłoża, a co za tym idzie – dopuszczalne obciążenie dachu. Właśnie ze względu na grubość podłoża można wprowadzić klasyfikację [1] dachów zielonych na:
– ekstensywne,
– intensywne o roślinności niskiej,
– intensywne o roślinności wysokiej.
Przy zazielenieniu ekstensywnym grubość warstwy wegetacyjnej nie powinna przekraczać 10 cm. Natomiast grubość warstwy drenażowej powinna wynosić 6÷9 cm. W takich warunkach możliwa jest uprawa roślin o wysokości do 20 cm, czyli roślin o najmniejszych wymaganiach wegetacyjnych. Do takich roślin można zaliczyć przede wszystkim mchy, porosty, trawy i rośliny skalne.
Przy dachach intensywnych o roślinności niskiej grubość podłoża powinna wynosić do 25 cm. Wysokość roślin nie może być wyższa niż 50 cm. Zieleń stanowią trawy, niektóre byliny oraz niskie krzewy. W konstrukcji dachu intensywnego z roślinnością wysoką grubość warstwy wegetacyjnej przekracza 50 cm. Wysokość roślin ograniczona jest w tym przypadku do 200 cm. Grubość warstwy drenażowej wynosi 10÷30 cm. Zaleca się również, by większe krzewy oraz pojedyncze drzewa zamocować za pomocą lin do elementów stałych co zabezpieczy je przed wywróceniem w czasie silniejszych wiatrów. W przypadku dachu o zazielenieniu intensywnym konieczne są systematyczne pracochłonne zabiegi pielęgnacyjne np. podlewanie w okresie długotrwałej suszy, usuwanie chwastów, przycinanie nadmiernie wybujałych odrostów. Nawet zazielenienie ekstensywne wymaga od czasu do czasu pielęgnacji, lecz jest ona ograniczona w tym przypadku do minimum.
Konstrukcje - Zagadnienia konstrukcyjno-materiałowe oraz cieplno-wilgotnościowe dachów zielonych
Nowoczesne rozwiązania materiałowe pozwalają wykonywać dachy zielone przy bardzo zróżnicowanych spadkach połaci. Przy spadkach połaci do 2% zaleca się rozwiązania wielowarstwowe z cienką warstwą filtrującą i drenującą. Przy spadkach od 5 do 17% należy stosować grubszą warstwę wegetacyjną z uwagi na zwiększony odpływ powierzchniowy wód. Przy spadkach powyżej 17% zalecane jest stosowanie zazielenienia wyłącznie ekstensywnego. Bardzo często stosowane są specjalne zasobniki wody, które zabezpieczają warstwę wegetacyjną przed obsunięciem. Substrat glebowy ułożony jest bezpośrednio na zasobniku wody bez włókniny filtrującej. W celu dodatkowej ochrony substratu roślinnego układa się ruszt z łat drewnianych [3].
Wartość współczynnika przenikania ciepła określonego wg PN-EN ISO 6946:1999 nie może być większa niż Umax < 0,30 W/m2•K (wg Rozporządzenia Ministra Infrastruktury z dnia 12.04.2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie – Dz.U. nr 75 z dnia 15.06.2002 r., poz. 690). Ponieważ woda deszczowa w przypadku dachu zielonego w konstrukcji odwróconej może podciekać pod izolację termiczną należy ten fakt uwzględnić w obliczeniach cieplno-wilgotnościowych. Średnia strata ciepła powstająca w wyniku opadów deszczu na skutek podciekania polega na skorygowaniu współczynnika przenikania ciepła Umax, wówczas jego wartość dla dachów w systemie odwróconym nie powinna przekraczać 0,25 W/m2•K.
Na rys. 3 przedstawiono przykładową konstrukcję dachu zielonego w systemie odwróconym, dla której wykonano obliczenia cieplno-wilgotnościowe. Do obliczeń przyjęto następujące założenia:
– budynek mieszkalny w zabudowie jednorodzinnej w pierwszej strefie klimatycznej,
– wilgotność względna wewnątrz pomieszczenia ϕi = 55%, a na zewnątrz ϕe = 85%,
– temperaturę powietrza wewnętrznego ti = 20°C, a powietrza zewnętrznego te = –16°C,
– kierunek strumienia cieplnego: w górę, a więc opór przejmowania ciepła na wewnętrznej powierzchni Rsi = 0,10 m2•K/W, a na zewnętrznej Rse = 0,04 m2•K/W.
W tabeli 1 podano własności fizyczne materiałów przyjętych do obliczeń cieplno-wilgotnościowych w uproszczonej konstrukcji dachu zielonego w systemie odwróconym.

Projektując przegrody zewnętrzne domu jednorodzinnego należy sprawdzić, czy są spełnione następujące wymagania:
U ≤ Umax, (1)
ϑi > ts (2)
w których:
U – współczynnik przenikania ciepła przegrody,
Umax – największe dopuszczalne wartości współczynnika przenikania ciepła przegrody,
ϑi – temperatura wewnętrznej powierzchni przegrody,
ts – punkt rosy przegrody.
Obliczenia współczynnika przenikania ciepła U przegrody, temperatury wewnętrznej powierzchni przegrody ϑi oraz punktu rosy ts dla założeń podanych wcześniej wykonano zgodnie z PN-EN ISO 6946:1999.

Konstrukcje - Zagadnienia konstrukcyjno-materiałowe oraz cieplno-wilgotnościowe dachów zielonych

Dla tak przyjętych założeń, warunki (1, 2) są spełnione, ponieważ wartość współczynnika przenikania ciepła U przegrody wynosi 0,22 W/m2•K, a więc jest mniejsza od Umax = 0,25 W/m2•K. Natomiast temperatura wewnętrznej powierzchni przegrody ϑi = 18,68°C jest większa od temperatury punktu rosy ts = 10,50°C. Z tych obliczeń wynika, że nie nastąpi kondensacja pary wodnej na powierzchni wewnętrznej przyjętego układu przegrody. Nie nastąpi również kondensacja pary wodnej wewnątrz przegrody, ponieważ linie ciśnienia pary wodnej nasyconej i ciśnienia rzeczywistego nie przecinają się (rys. 3b).
Trwałość i własności użytkowe dachów zielonych w znacznym stopniu zależą do umiejscowienia izolacji przeciwwodnej i cieplnej. Wykonując dachy zielone w konstrukcji dachu odwróconego chronimy izolację przeciwwodną dzięki czemu przedłużamy jej trwałość, co w konsekwencji prowadzi do wydłużenia bezawaryjnego okresu użytkowania konstrukcji.
Należy również pamiętać, że w przegrodach zachodzi szereg zjawisk cieplno-wilgotnościowych związanych z przenikaniem strumienia ciepła i pary wodnej. Zjawiska te nasilone są w okresach, kiedy różnica temperatur pomiędzy temperaturą zewnętrzną, a temperaturą w pomieszczeniu dochodzi do 40°C.
Przy takim układzie temperatur często dochodzi do kondensacji pary wodnej w wyniku jej dyfuzji przez warstwy przegrody. Wykraplająca się para wodna może powodować zawilgocenie materiałów wchodzących w skład przegrody. Dlatego ważne jest, aby w każdym rozwiązaniu przeprowadzić dokładną analizę warunków cieplno-wilgotnościowych i na jej podstawie przeprowadzić odpowiednie obliczenia, pozwalające na prawidłowe zaprojektowanie grubości i kolejności poszczególnych warstw.
O trwałości dachu zielonego decyduje jakość wszystkich materiałów oraz solidność wykonania wszystkich robót. Z uwagi na to zaleca się stosowanie kompletnych rozwiązań dachów zielonych, ponieważ sprzyja to ich odporności.

Mgr inż. R. Jurczak
Politechnika Szczecińska

Literatura:
[1] Grocholska A.: Ogród na dachu. Dom 2003, nr 4, s. 76÷80.
[2] Sawicki J.: Dachy odwrócone. Izolacje 2003, nr 2, s. 30÷34.
[3] Zgoła B.: Dach zielony – nowoczesność w domu. Warstwy 2002, nr 2, s. 85÷87.

(numer 2/2007)

 
 
do góry



Nasze portale



Partnerzy

  Kontakt