Hoci sa plechové strechy tešia stále väčšej popularite, medzi ľuďmi stále koluje viacero mýtov o ich vlastnostiach a využiteľnosti. Jeden z nich sa týka aj vysokých teplôt vzduchu, ktorým musí plechová strecha odolávať aj v našich zemepisných šírkach. Presvedčíme vás, že na plechovú strechu určite nebudete počas horúceho leta nadávať. Vplyv vysokých teplôt na plechové strechy môžeme posudzovať z dvoch hľadísk. Kým pri návrhu a montáži strechy bude rozhodujúca tepelná rozťažnosť, po položení strechy vás bude určite zaujímať tepelný komfort v priestore pod ňou, teda v podkroví.
Tepelná rozťažnosť plechových striech: Technická výzva s profesionálnym riešením
Aj dnes sa môžete stretnúť s názorom, že plechová strecha sa počas horúcich letných dní príliš prehrieva a tak bude v podkroví, resp. v celom dome na nevydržanie. Rozhodne to však nie je pravda. Nechceme vás príliš zaťažovať vzorcami ani technickými údajmi. Je ale dôležité spomenúť, že s tepelnou rozťažnosťou materiálu sa pri montáži akejkoľvek strechy musí počítať vždy. Hoci sa môže zdať, že ide o milimetre, pri streche väčších formátov môžu byť práve aj tieto milimetre rozhodujúce. Ak ale montáž strechy zveríte odborníkom, o problémy vyplývajúce z tepelnej rozťažnosti strechy sa nemusíte obávať. Pripevnenie jednotlivých prvkov strechy musí umožniť ich pohyb v rámci ich tepelnej rozťažnosti. Treba na to myslieť nielen pri kotvení, ale aj montáži ďalších prvkov strechy.
V našich zemepisných šírkach, ak počítame s najnižšími teplotami v zime a najvyššími v lete, musí strecha odolať aj rozdielom teplôt vyše 100 °C. Pre odborníkov však montáž s ohľadom na dilatačné možnosti nie je žiadnym problémom. Po technickej stránke sú plechové strešné krytiny dokonale pripravené odolávať vysokým teplotám.
Tepelný komfort pod plechovou strechou: Kľúčom je izolácia a odvetranie
Ako je to však s tepelným komfortom? Niektorí ľudia môžu mať obavu z toho, že ak sa počas leta bude plechová strecha prehrievať a doma potom budú mať príliš teplo. Nie je to ale vôbec pravda. Plechová strecha sa síce zahreje, to čo však v skutočnosti ovplyvňuje tepelný komfort je práve tepelno-izolačná vrstva strechy. Rovnako ako v lete to pritom platí aj v zime.
Kvalitná tepelno-izolačná vrstva má svoj význam ako v zime, tak aj v lete. Kým v zime zabráni izolačná vrstva úniku drahocenného tepla, v lete zas zabráni prestupu horúčavy z krytiny dovnútra. Keďže spôsob vyhotovenia tejto vrstvy nie je jednoduchý, oplatí sa vždy staviť na konzultáciu s odborníkom.
Tepelno-izolačná vrstva spomenutá vyššie samozrejme nie je všemocná. Prestup tepla časť tepla odizoluje a prienik zvyšku značne spomalí. Dôležité je preto kvalitné odvetrávanie strešnej krytiny pomocou odvetrávacích prvkov pri hrebeni strechy či odkvapových hrán. V prípade, že sa vonku ochladí viac, ako vnútorný priestor, horúci vzduch nahromadený pod krytinou sa dostane von, čím prirodzene dôjde aj k ochladeniu priestorov bezprostredne pod strechou. Správne odvetranie krytiny má preto zásadný vplyv na to, koľko tepla sa vám dostane do vnútorného priestoru a to bez ohľadu na to, aký typ strešnej krytiny si vyberiete.
Ak chcete mať istotu, že aj počas horúcich letných dní sa podkrovné priestory nezahrejú na neúnosnú úroveň, stavte na poistnú izoláciu. Na tento účel sa používajú fólie umiestnené tesne pod krytinu. Vďaka tenučkej kovovej vrstve sa starajú o výrazné zníženie prestupu tepla do priestoru pod krytinou.
Na záver dodajme, že vplyv strechy na tepelnú pohodu počas leta rozhodne netreba pri návrhu novej strechy, prípadne jej rekonštrukcii zanedbávať. Na strane druhej si treba uvedomiť, že samotný výber krytiny má na prestup tepla do interiéru iba minimálny vplyv.
Legislatívne požiadavky a tepelná ochrana budov: Smernica 20-20-20 a jej vplyv
S cieľom naplniť požiadavky stratégie 20-20-20 podľa Európskej smernice 2010/31/EU, ktorá zaväzuje členské krajiny Európskej únie k úsporám energie v budovách, vstúpila na Slovensku 1. júla 2012 do platnosti norma STN 73 0540-2:2012, ktorá nadobudla účinnosť 1. januára nasledujúceho roka. Legislatívnymi opatreniami bolo na Slovensku zavedené prechodné obdobie, keď boli stanovené požiadavky na nízkoenergetickú úroveň výstavby od 1. januára 2013. V období po 1. januári 2016 boli stanovené požiadavky na ultranízkoenergetickú úroveň výstavby. Cieľové požiadavky na budovy s takmer nulovou spotrebou energie budú musieť byť splnené po 1. januári 2021, pričom pre verejné budovy je stanovený dátum 1. január 2019.
Cieľom stratégie 20-20-20 je:
- zníženie spotreby energie v budovách minimálne o 20 % do roku 2020;
- zvýšenie podielu energie z obnoviteľných zdrojov ≥ min. 20 % do roku 2020;
- výstavba všetkých nových budov na území EÚ od 1. januára 2021 na úrovni budov s takmer nulovou spotrebou energie.
Požiadavky na budovy realizované po 1. januári 2016 sú v norme označené ako odporúčané a požiadavky na budovy realizované po roku 2020 sú stanovené ako cieľové odporúčané. Po 1. januári 2016 u nás teda z hľadiska tepelnej ochrany budov platia normalizované hodnoty, platné pre ultranízkoenergetické budovy. Po roku 2020 bude nutné stavať nové budovy v súlade s cieľovými hodnotami, v súčasnosti platné pre budovy s takmer nulovou spotrebou energie. V zmysle týchto požiadaviek sa musia spracovať všetky projektové dokumentácie k stavbám.
Všeobecne známym faktom je, že z celkovej spotreby energie pripadá takmer 40 % na budovy a z tejto energie by sa dalo výstavbou úsporných budov ušetriť do 78 % energie. Skutočnosťou zároveň zostáva, že v Európe žije približne 5 % svetovej populácie, ktorá však spotrebuje tretinu svetovej produkcie energie. Ušetrená energia je nielen prínosom pre rodinný rozpočet. Je to energia, ktorú nie je potrebné vyrobiť, nespotrebujú sa teda pri jej výrobe palivá, ktoré budú čoraz vzácnejšie a aj drahšie. Je nutné si uvedomiť, že naplnenie stratégie 20-20-20 nehovorí iba o zatepľovaní plášťov budov. Zatepľovanie je len jedným z pilierov tejto iniciatívy. Výstavba budov s nízkymi spotrebami energií ide ruka v ruke so znižovaním energetickej náročnosti budov, a teda úzko súvisí s využívaním alternatívnych zdrojov energií na vykurovanie (chladenie) a prípravu teplej vody.
Tepelný odpor a súčiniteľ prestupu tepla: Pochopenie základných parametrov
STN 73 0540-2 udáva hodnoty tepelných odporov R pre jednotlivé stavebné konštrukcie, na základe ktorých sa výpočtom určujú hrúbky tepelných izolácií. Pre ploché strechy a šikmé strechy so sklonom strešnej roviny do 45° je v súčasnosti platná hodnota tepelného odporu konštrukcie R = 6,5 (m2.K/W) a po roku 2020 R = 9,9 (m2.K/W). Okrem hodnôt tepelného odporu uvádza norma aj hodnoty súčiniteľov prestupu tepla U.
Ak sledujeme tepelno-izolačné vlastnosti materiálov, porovnávame, respektíve dávame do súvislosti dva parametre. Tepelný odpor R a súčiniteľ tepelnej vodivosti daného materiálu λ. Zvýšenie tepelného odporu konštrukcie dosiahneme výberom produktu s nižším súčiniteľom tepelnej vodivosti λ a zvýšením hrúbky tepelnej izolácie.
Súčiniteľ tepelnej vodivosti materiálu λ (W/m.K) je dôležitým kritériom na porovnanie tepelnoizolačných vlastností izolácií udávajúcim, ako materiál vedie teplo. Čím je jeho hodnota nižšia, tým je izolačná schopnosť tepelnej izolácie vyššia. Hrúbka tepelnej izolácie d (m) sa vypočíta ako súčin d = R . λ.
Príklady:
Ak použijeme izolant s λ = 0,03 W/m.K a chceme splniť kritérium pre tepelný odpor konštrukcie R = 9,9 m2.K/W, výpočtom zistíme, že budeme musieť použiť tento izolačný materiál s hrúbkou 0,3 metra.
Moderné izolačné materiály pre strešné konštrukcie
Na izoláciu plochých striech sa odporúča použiť izolácie z minerálnej vlny, expandovaného polystyrénu EPS, extrudovaného polystyrénu XPS alebo polyuretánu či penového skla. Veľkej obľube sa tešia a vrchol vo svojom používaní určite zaznamenajú izolácie z organických materiálov.
Minerálna vlna
Pojmom minerálna vlna označujeme skupinu izolačných materiálov vyrábaných tavením hornín. Tavením čadiča a následnou úpravou vzniká kamenná vlna. Tavenina sa rozvlákňuje a do jej jemných vlákien sú vstrekované spojivá, hydrofobizačné oleje, protiplesňové prísady a iné aditíva upravujúce vlastnosti. Materiál sa po ochladení reže na potrebné rozmery. Kamenná vlna sa dodáva v zrolovaných pásoch alebo doskách. Vďaka čadiču má kamenná vlna vysoký bod tavenia a odoláva ohňu. Sklená vlna sa vyrába podobne ako kamenná, avšak, základnou surovinou na jej výrobu je kremeň. Vyznačuje sa podobnými vlastnosťami ako kamenná vlna.
Významnou výhodou minerálnych tepelných izolácií je ich nízky difúzny odpor, a tým aj vysoká paropriepustnosť. Stavba s izoláciami na báze minerálnej vlny môže pri vhodne navrhnutej skladbe obvodových plášťov „dýchať“. Táto schopnosť umožňuje vlhkosti skondenzovanej v obálke domu, teda aj v strešnom plášti, voľne sa odparovať. Takýmto spôsobom sa vlhkosť naakumulovaná v strešnom plášti počas nepriaznivých klimatických pomerov stihne v suchom období odpariť. Vďaka tejto vlastnosti sa minerálna vlna úspešne používa v difúzne otvorených konštrukciách. Súčiniteľ tepelnej vodivosti minerálnych vĺn je od λ = 0,035 W/(m.K). Práca s minerálnou vlnou je pomerne jednoduchá, dobre sa delí aj tvaruje.
Minerálna vlna sa používa na zateplenie plochých striech v dvoch úrovniach. Najčastejšie je to rozložením na nosnú časť strechy, ktorú tvorí plný záklop drevenej konštrukcie, alebo betónová plocha stropnej konštrukcie. Ak je plocha strechy v požadovanom spáde, dosky minerálnej vlny sa rozložia obvykle v dvoch navzájom pootočených vrstvách s vystriedaním škár tak, aby sa eliminovali tepelné mosty. Spád je možné vytvoriť aj doskami narezanými na mieru v požadovanom sklone. Na vrstvy tepelnej izolácie sa následne montujú ďalšie vrstvy hydroizolačného plášťa strechy. Aj v prípade plochých striech je možné tepelnú izoláciu montovať pod jej nosnú časť, obvykle zo spodnej časti priehradových nosníkov.
Polystyrén (EPS a XPS)
Penový polystyrén je produktom polymerizácie styrénu a pentánu, ktoré sa následne spevňujú. S cieľom splniť požiadavky odolnosti voči ohňu sa doň pridávajú retardéry horenia, ktoré zaisťujú samozhášavosť materiálu. Expandovaný polystyrén (EPS) sa vyrába s pevnosťami v tlaku 50 až 250 kPa. Táto hodnota je súčasťou označenia produktov. Napríklad, EPS 200 znamená, že materiál má pevnosť v tlaku 200 kPa. Súčiniteľ tepelnej vodivosti expandovaného polystyrénu je od λ = 0,037 W/(m.K). Tepelnoizolačné vlastnosti zabezpečuje štruktúra materiálu, ktorý je tvorený asi 2 hmotnostnými percentami styrénu.
Na trhu sa stretávame aj tzv. sivým polystyrénom. Ide o novú generáciu EPS, ktorá sa od bežného polystyrénu líši vzhľadom, ale predovšetkým tepelnoizolačnými vlastnosťami, ktoré materiál získa pridaním uhlíkových nanočastíc pred jeho vypenením. Tieto častice sú pôvodcom sivého sfarbenia, zároveň však obmedzujú sálavú zložku šírenia tepla materiálom, čo vedie k jeho lepšej hodnote súčiniteľa tepelnej vodivosti λ, ktorý je od 0,032 W/(m.K).
Extrudovaný polystyrén (XPS) sa na rozdiel od penového polystyrénu vyrába procesom nazývaným extrúzia. Tavenina kryštalického polystyrénu sa vytláča za súčasného sýtenia speňovadlom. Na konci vytláčacej trubice zariadenia dochádza k uvoľneniu tlaku za súčasného napenenia materiálu. Aj napriek tomu, že expandovaný i extrudovaný polystyrén majú základ v rovnakej látke, ich výsledné vlastnosti sú rôzne. Extrudovaný polystyrén má uzavreté bunky, a tým aj prakticky nulovú nasiakavosť, vyššiu odolnosť voči zmenám teploty, mechanickému poškodeniu a aj podstatne vyššiu pevnosť, až do 300 kPa. Objemová hmotnosť XPS je 30 - 40 kg/m3.
Polystyrén sa používa na zateplenie plochých striech výhradne zhora. Na plochu strechy sa mechanicky kotví, aby nedošlo k posunu jednotlivých platní. Aby sa eliminovali tepelné mosty v miestach styku polystyrénových platní, vhodné je použiť dve vrstvy izolácie kladené na väzbu. Na vytvorenie požadovaného spádu je možné u výrobcu objednať aj tzv. spádový polystyrén, ktorý sa vyrába pre konkrétnu strechu na objednávku.
Polyuretán (PUR)
Penový polyuretán (PUR) je mimoriadne účinnou tepelnou izoláciou s veľmi nízkym súčiniteľom tepelnej vodivosti λ < 0,025 W/(m.K). Vzduchové bubliny (póry) peny sú veľmi malé a schopné vyššej absorpcie tepelného infračerveného žiarenia. Vzhľadom na vysokú citlivosť materiálu voči UV žiareniu je potrebné ho okamžite po zabudovaní chrániť prerytím. Na zateplenie strešného plášťa plochej strechy je vhodné použiť predovšetkým PUR izoláciu vo forme dosiek. Pri jej aplikácii dosiahneme (v porovnaní s inými izolačnými materiálmi) rovnaké tepelno-technické parametre pri použití menších hrúbok izolantu. Dosky z PUR peny sa rozložia po streche. Tepelným mostom pomáhajú predchádzať perá a drážky po stranách dosiek. Prípadné škáry sa vyplnia odrezkami izolácie a PUR penou v spreji.
Penové sklo
Penové sklo si v našich končinách ešte stále hľadá svoje miesto pod slnkom. Zrejme aj kvôli vysokej cene. Vyrába sa zo špeciálneho hlinitosilikátového skla zmiešaného s veľmi jemným uhlíkovým prachom. Táto zmes sa v tunelovej peci v oceľových formách ohreje na asi 1000 °C. Roztaví sa za súčasnej oxidácie uhlíka na CO2, ktorý vytvorí z taveniny penu. Materiál obsahuje drobné uzavreté bublinky, vďaka čomu je nehorľavý a parotesný. Penové sklo sa vyrába vo forme granúl (štrku) alebo vo forme dosiek, ktoré sa s úspechom používajú pri izolovaní šikmých i plochých striech, a to aj pochôdznych a pojazdných s vysokým zaťažením. Súčiniteľ tepelnej vodivosti penového skla je λ = 0,04 až 0,048 W/(m.K).
Organické tepelné izolácie
Organické tepelné izolácie majú síce najstaršiu históriu v ich využívaní, stále sú však verejnosťou prijímané s veľkou dávkou nedôvery a rezervovanosti. Dokonca patria aj k pomerne drahým materiálom. Sú ekologické a obnoviteľné, založené 100 % na prírodnej báze. Spĺňajú všetky požiadavky na ekológiu výstavby.
Konope: Najväčšou prednosťou konope je jeho rýchla obnoviteľnosť. Rastie rýchlejšie ako drevo, bez potreby zvláštnej starostlivosti a nárokov na ošetrovanie chemickými látkami. Z vlákien tejto rastliny sa môžu vyrábať konštrukčné dosky alebo tepelno-izolačné materiály vo forme dosiek či rúna. K dispozícii je aj konopná fúkaná sypká izolácia vhodná na zateplenie neprístupných a tvarovo zložitejších priestorov. Súčiniteľ tepelnej izolácie je λ = 0,035 W/(m.K). Preto by tento materiál mohol smelo konkurovať minerálnej vlne. Prednosťou je pevnosť a odolnosť voči vlhkosti, hnilobe alebo napadnutiu škodcami. Nevýhodou je mierne ťažšie spracovanie, pretože sa ťažšie reže.
Ľan: Ľanové izolácie majú zníženú horľavosť a sú paropriepustné. Sú preto predurčené pre difúzne otvorené skladby strešných plášťov. Neobsahujú formaldehyd, živice a ani žiadne zdravotne škodlivé zlúčeniny. Ide teda o ekologický a zdravotne neškodný produkt. Odborníci tvrdia, že rastliny sú vo výrobnom procese zbavené hlavných zdrojov živín a výrobok obsahuje len celulózu.
Drevné vlákna: Podobné vlastnosti predchádzajúce rastlinné izolácie a rovnaký boj o popredné priečky v popularite majú pred sebou izolačné materiály z drevených vlákien. Majú vysokú tepelnú kapacitu (c = 2100 J/(kg·K)), vďaka ktorej sa v horúcich letných mesiacoch neprehrievajú a súčasne pôsobia ako tepelnoakumulačný materiál. Sú paropriepustné, v konštrukcii navyše fungujú ako pijavý papier - pohlcujú vlhkosť a distribuujú ju bez toho, aby boli mokré.
Celulóza: Z recyklovaného novinového papiera sa vyrábajú celulózové tepelno-izolačné materiály. Pri ich zrode je teda v podstate drevo. Rozdrvený novinový papier sa v procese výroby izolačnej zmesi zmiešava s prísadami, spravidla bóritanmi, ktoré zaisťujú jeho odolnosť proti škodcom, plesniam, hnilobe a ohňu. Zmes je následne rozomletá. Keďže sa aplikuje fúkaním, je ňou možné vyplniť akékoľvek, aj ťažko dostupné miesta, čo sa využíva pri dodatočnom zatepľovaní jestvujúcich objektov bez nutnosti demontáže strešného plášťa. Treba však počítať so sadaním materiálu. Pri aplikácii do striech s väčšími sklonmi je preto potrebné urobiť vhodné opatrenia, aby nedošlo k zosunutiu materiálu v smere gravitácie, a tým k znefunkčneniu izolácie.
Na trhu sú k dispozícii aj ďalšie izolácie, napríklad z korku alebo kokosových vlákien. Ich použitie je však spojené s ekologickým problémom. Jedinou izoláciou biologického pôvodu je ovčia vlna, ktorá sa formuje do mäkkých izolačných dosiek alebo izolačných rohoží. Vďaka trvanlivému a pružnému ovčiemu vláknu sa veľmi dobre tvarovo prispôsobuje. Patrí do skupiny materiálov so súčiniteľom tepelnej vodivosti od λ = 0,040 W/(m.K). Izolácia z ovčej vlny je difúzne otvorená, s vysokou paropriepustnosťou.
Zhrnutie a odporúčania pre budúcnosť
Ak plánujete v súčasnosti stavbu nového domu, prípadne rozsiahlejšiu rekonštrukciu staršieho objektu, myslite dopredu. Určite nepôjde o krátkodobú investíciu, a preto uvažujte nad jeho zateplením podľa štandardov, ktoré prídu do platnosti po roku 2020. Uvedomte si, že navýšenie rozpočtu sa bude týkať v podstate len hrúbky materiálu.
Blížia sa najteplejšie mesiace v roku a to je obdobie, kedy v mnohých domácnostiach sú naplno pustené ventilátory a klimatizácie. Počas obdobia, kedy ani teploty v noci neklesajú pod 20 °C sa bez ochladzovania vzduchu o tepelnej pohode rozhodne hovoriť nedá. Keď sa počas dňa do strechy poriadne „oprú“ slnečné lúče, v podkrovných priestoroch môže byť doslova na nevydržanie. Široké rozpätie teplôt v našich zemepisných šírkach kladie zvýšené nároky aj na stavebné materiály. Pri streche je preto potrebné počítať s tepelnou rozťažnosťou jednotlivých prvkov a kým v zime musia hravo odolať aj tuhým mrazom, počas letných dní, keď slnko poriadne páli, teploty hravo presiahnu aj 40 či 50 °C.
Možno ste sa už aj vy stretli s rôznymi informáciami o tom, do akej miery sa prehrievajú jednotlivé materiály strešných krytín. Rovnako ste možno zachytili aj to, že plechové krytiny majú tendenciu zahrievať sa až príliš. Samozrejme, ak porovnáme povedzme klasickú škridlu a plechovú strechu, na ktorú páli slnko, práve plech sa zahreje o niečo viac. Podobne to platí aj pri farbách. Ešte stále sa mnohí ľudia obávajú krytín s tmavším sfarbením, pričom práve pri plechových krytinách je výber farieb naozaj pestrý a ak chcete povedzme čiernu či tmavohnedú strechu, nie je problém ju zrealizovať. Tmavé farby samozrejme slnečné lúče priťahujú viac ako iné a teda aj čierny či tmavohnedý plech na streche sa rozhorúči viac. Na samotný tepelný komfort to však nemusí mať až tak zásadný vplyv.
V prípade obývateľného podkrovia je veľmi dôležitá kvalitná tepelno-izolačná vrstva, ktorá má svoj význam ako v zime, tak aj v lete. Kým v zime zabráni izolačná vrstva úniku drahocenného tepla, v lete zas zabráni prestupu horúčavy z krytiny dovnútra. Keďže spôsob vyhotovenia tejto vrstvy nie je jednoduchý, oplatí sa vždy staviť na konzultáciu s odborníkom.
Tepelno-izolačná vrstva spomenutá vyššie samozrejme nie je všemocná. Prestup tepla časť tepla odizoluje a prienik zvyšku značne spomalí. Dôležité je preto kvalitné odvetrávanie strešnej krytiny pomocou odvetrávacích prvkov pri hrebeni strechy či odkvapových hrán. V prípade, že sa vonku ochladí viac, ako vnútorný priestor, horúci vzduch nahromadený pod krytinou sa dostane von, čím prirodzene dôjde aj k ochladeniu priestorov bezprostredne pod strechou. Správne odvetranie krytiny má preto zásadný vplyv na to, koľko tepla sa vám dostane do vnútorného priestoru a to bez ohľadu na to, aký typ strešnej krytiny si vyberiete.
Ak chcete mať istotu, že aj počas horúcich letných dní sa podkrovné priestory nezahrejú na neúnosnú úroveň, stavte na poistnú izoláciu. Na tento účel sa používajú fólie umiestnené tesne pod krytinu. Vďaka tenučkej kovovej vrstve sa starajú o výrazné zníženie prestupu tepla do priestoru pod krytinou. Na záver dodajme, že vplyv strechy na tepelnú pohodu počas leta rozhodne netreba pri návrhu novej strechy, prípadne jej rekonštrukcii zanedbávať. Na strane druhej si treba uvedomiť, že samotný výber krytiny má na prestup tepla do interiéru iba minimálny vplyv.