3. 2 Kondenzace vodní páry na dolním (vnitřním) povrchu střechy

Zde je třeba rozlišit:

1. Povrchovou kondenzaci vodní páry u střech nad půdním (nevytápěným) prostorem.
2. Povrchovou kondenzaci vodní páry u střech nad obytným (vytápěným) prostorem.

3. 2. 1 Povrchová kondenzace vodní páry u střech nad půdním (nevytápěným) prostorem

U povrchové kondenzace vodní páry na vnitřním povrchu stavebních konstrukcí u střech nad půdním (nevytápěným) prostorem je třeba rozlišit:

1. Kondenzaci vodní páry v ploše střechy.
2. Kondenzaci vodní páry v rizikových místech.

Ad a) Kondenzace vodní páry v ploše střechy

Obr. 29: Zvýšení relativní vlhkosti vnitřního vzduchu za konstantní teploty – znázornění v Mollierově h-x diagramu.

Bývá zapříčiněna zvýšenou vlhkostí a nedostatečnou výměnou vzduchu v půdním prostoru. Příčinou zvýšení vlhkosti vzduchu v půdním prostoru je difuze vodní páry skrze stropní konstrukci z vytápěného prostoru situovaného pod půdou. A to zejména v případech stropů realizovaných v dřívějších dobách (například před řadou desetiletí), kdy se běžně prováděly dřevěné stropní konstrukce (např. dřevěný trámový strop apod.), které vykazují nízké hodnoty difuzního odporu. V těchto případech nelze vyloučit ani netěsnosti ve stropních konstrukcích, skrze které pak dochází k proudění vzduchu z vytápěného prostoru, který se nachází pod problematickým stropem do prostoru půdy, což má následně na zvýšení vlhkosti vzduchu v půdním prostoru významný vliv. Nedostatečná výměna vzduchu v půdním prostoru má pak za následek zvýšení jeho vlhkosti. Důsledkem toho je zvýšení teploty rosného bodu vnitřního vzduchu. Pokud se zvýší teplota rosného bodu vnitřního vzduchu nad povrchovou teplotu dřevěného bednění či jiných prvků, dochází na jejich povrchu ke kondenzaci vodní páry. Viz obr. 29.

Povrchová kondenzace vodní páry na dřevěném bednění či na jiných dřevěných prvcích má za následek zvýšení hmotnostní vlhkosti dřeva. Důsledkem toho pak může být jeho napadení některým z biologických dřevokazných škůdců – dřevokazné houby (viz obr. 10), dřevokazný hmyz (viz obr. 31), hniloba a plísně (viz obr. 30). Pokud hmotnostní vlhkost dřevěných prvků zde situovaných překročí cca 10 %, vzniká riziko jeho napadení dřevokazným hmyzem. Překročí-li hmotnostní vlhkost dřeva 18 %, pak hrozí riziko jejich napadení Dřevomorkou domácí. V případě hmotnostní vlhkosti 20 % a vyšší také napadení některou z ostatních druhů dřevokazných hub. Pokud jde o vznik plísní, je známou skutečností, že k jejich vzniku na povrchu dřevěných prvků či zdiva může docházet i  při teplotách o málo vyšších než jsou teploty rosného bodu.

Obr. 30: Plíseň na dolním povrchu dřevěného bednění šikmé střechy zapříčiněná nedostatečnou výměnou vzduchu v mezistřeším prostoru.

Obr. 31: Dřevěný prvek krovu napadený dřevokazným hmyzem (tesaříkem krovovým).

Pokud se ve skladbě střechy nachází také pojistná hydroizolace, může docházet ke kondenzaci vodní páry také na jejím spodním povrchu (viz obr. 32). Odtud pak může kondenzát odkapávat na podlahu, nebo na tepelnou izolaci – v případě „horního trojúhelníku" u střechy nad vytápěných prostorem (obdobně jako u obr. 30).

Ke zvýšení vlhkosti vnitřního vzduchu v půdním prostoru může napomáhat také plechová střešní krytina, která má vysoký difuzní odpor (viz obr. 33).

Obr. 32: Kondenzace vodní páry na dolním povrchu pojistné hydroizolace.

Obr. 33: Pohled na plechovou krytinu.

Ad b) Kondenzace vodní páry na dřevěných prvcích situovaných v rizikových místech

Obr. 34: Místo uložení krokve na pozednici.


Obr. 35: Snížení povrchové teploty dřevěného prvku pod teplotu rosného bodu vnitřního vzduchu – znázornění v Mollierově h-x diagramu.

Pokud je dřevěný krov situován nad nevytápěným půdním prostorem, pak mohou být místa, kde jsou krokve uloženy na pozednice (viz obr. 34) rizikovými místy z hlediska povrchové kondenzace vodní páry.

Příčiny povrchové kondenzace vodní páry v rizikových místech mohou být následující:

1. Výška obvodového půdního zdiva nad úrovní povrchu podlahy na půdě je velmi malá (nebo dokonce nulová). Tehdy zpravidla nedochází k řádné výměně vzduchu v uvedeném místě. To má za následek zvýšení relativní vlhkosti vnitřního vzduchu v tomto místě. V důsledku toho pak, pokud se zvýší teplota rosného bodu vnitřního vzduchu nad povrchovou teplotu stavebních konstrukcí, dochází ke kondenzaci vodní páry na povrchu zde umístěných dřevěných prvků (tedy pozednic a konců krokví) a zdiva. Uvedený jev a jeho důsledky jsou popsány v bodě a) a je znázorněn na obr. 29.
2. Výška obvodového půdního zdiva nad úrovní povrchu podlahy na půdě je třeba i dostatečná, ale v místě mezi pozednicí a dolním povrchem střechy dochází k proudění venkovního vzduchu dovnitř. Zmíněné proudění venkovního vzduchu může sice na jednu stranu působit pozitivně z hlediska výměny vzduchu a tím i snižování jeho vlhkosti v daném místě. Na druhé straně však může působit negativně tím, že dřevěné prvky v tomto místě mohou být výrazně ochlazovány. A to tak, že jejich povrchová teplota se sníží natolik, že bude nižší než je teplota rosného bodu odpovídající hodnotám teploty a relativní vlhkosti vnitřního vzduchu v půdním prostoru. Uvedený jev je znázorněn na obr. 35.

Míra ochlazování dřevěných prvků či zdiva v problematickém místě je dána intenzitou proudění venkovního vzduchu ve zmíněném místě a je v závislá na následujících parametrech:

1. Na teplotě venkovního vzduchu a teplotě vnitřního vzduchu (resp. na jejich rozdílu).
2. Na rychlosti proudění venkovního vzduchu.
3. Na velikosti otvoru v problematickém místě: Tedy na jeho šířce, která je dána světlou vzdáleností mezi krokvemi, a výšce, která je dána vzdáleností mezi horním povrchem pozednice a dolním povrchem střešního pláště.
4. Na velikosti součinitele tření v daném místě (charakter povrchu jednotlivých konstrukčních prvků v daném místě).
5. Na velikosti součinitele vřazeného odporu v daném místě. Ten je dán:
   
   • přesahem krokví,
   • sklonem střešního pláště,
   • velikostí a polohou pozednice.

3. 2. 2 Řešení problému povrchové kondenzace vodní páry v rizikových místech u střech nad půdním (nevytápěným) prostorem u rekonstrukcí střech

V rámci projekčního návrhu rekonstrukce střechy, pokud dochází k zásahu do její nosné konstrukce, nebo k její celkové výměně je třeba respektovat následující konstrukční zásady:

1. Provést dostatečnou výšku půdních stěn v daném místě – min. 300 mm. Tedy tak, aby v uvedeném místě bylo zajištěno dostatečné proudění vzduchu. Zde však narážíme na zásadní problém – každá stavba má svůj typický tvar střechy. Pokud zvětšíme výšku půdních obvodových stěn, zasahujeme tím do architektonického výrazu stavby. To může mít, v závislosti na výšce obvodových stěn, negativní dopad na venkovní vzhled budovy.
2. Řádně vyřešit a provést detail v místě uložení krokve na pozednici. Tedy celkové řešení provést s tepelnou izolací tak, aby zde nebyl vytvořen tepelný most a aby byla vyloučena kondenzace vodní páry na vnitřním povrchu obvodových konstrukcí. Provedeme posouzení teplotního faktoru vnitřního povrchu v kritických místech podle ČSN 73 0540-2 [4] – např. pomocí výpočetního programu AREA 2011 [5]. Musí být splněna podmínka:

kde

f_Rsi

– teplotní faktor vnitřního povrchu [–]

f_Rsi,N

– požadovaná hodnota nejnižšího teplotního faktoru vnitřního povrchu [–]

Zároveň je třeba zajistit vzduchotěsnost obvodového, resp. střešního pláště v daném místě tak, jak je požadováno v č. 7. 1. 3 ČSN 73 0540-2 [4].

V případě nedostatečné výšky obvodového půdního zdiva nad úrovní povrchu podlahy je třeba, pokud je to možné, vhodným způsobem zajistit řádnou výměnu vzduchu v rizikových místech.

Pokud dochází k nadměrnému ochlazování dřevěných prvků v důsledku proudění venkovního vzduchu je třeba je třeba eliminovat jeho proudění skrze obvodové konstrukce.

Návrh opatření pro sanaci nadměrné vlhkosti může být proveden pouze na základě řádného průzkumu objektu a zjištění příčiny. Teprve pak je možno korektním způsobem provést návrh vhodného sanačního zásahu.

3. 2. 3. Povrchová kondenzace vodní páry u střech nad obytným (vytápěným) prostorem

Kondenzace vodní páry na dolním povrchu u střech nad obytným (vytápěným) prostorem může být zapříčiněna:

1. Nedostatečnou výměnou vnitřního vzduchu.
2. Nedostatečnou tloušťkou tepelné izolace ve skladbě střechy.
3. V důsledku existence tepelných mostů ve skladbě střechy.
4. Kombinací uvedených příčin.

Ad a) Povrchová kondenzace vodní páry zapříčiněná nedostatečnou výměnou vnitřního vzduchu

Nedostatečná výměna vzduchu může nastat například v místnostech, kde byla původní dřevěná okna nahrazena novými, která jsou velmi těsná proti infiltraci venkovního vzduchu. Vodní pára, jež byla dříve nepřetržitě odvětrávána v důsledku infiltrace původními okny, nyní zůstává v místnosti, přičemž zároveň dochází k další produkci vodní páry v důsledku užívání místnosti. Tím dochází ke zvyšování měrné vlhkosti vnitřního vzduchu. To má za následek zvýšení teploty rosného bodu vnitřního vzduchu nad hodnotu teploty povrchu některých stavebních konstrukcí. Výsledkem je kondenzace vodní páry na konstrukcích, které mají nízkou povrchovou teplotu.

Problém s nedostatečnou výměnou vzduchu může nastat také v místnostech, resp. v celých objektech, kde v důsledku změny užívání vnitřního prostoru došlo ke zvýšení produkce vodní páry.

Ad c) V důsledku existence tepelných mostů ve skladbě střechy

Princip vzniku kondenzace vodní páry na dolním povrchu střechy v místech tepelných mostů je stejný, jak je znázorněn na obr. 29. Na obr. 36 až 39 jsou znázorněny ukázky kondenzace vodní páry na vnitřním povrchu střechy, resp. přilehlých konstrukcí.

Obr. 36: Důsledek chybějící tepelné izolace, nebo její provedení v nedostatečné tloušťce. Kondenzace vodní páry v koutě na povrchu podhledu a navazujících obvodových stěn.

Obr. 37: Důsledek chybějící tepelné izolace, nebo její provedení v nedostatečné tloušťce. Kondenzace vodní páry v místě pozedního věnce.

Obr. 38: Důsledek chybějící tepelné izolace, nebo její provedení v nedostatečné tloušťce. Kondenzace vodní páry na povrchu podhledu střechy.

Obr. 39: Kondenzace vodní páry na dolním povrchu podhledu střechy v místech kotevních prvků.

Obr. 40: Nedbalé provedení tepelné izolace v místě vodorovných kleštin.

Příčinou povrchové kondenzace vodní páry může být také nedbalé provedení tepelné izolace. Viz obr. 40. Vodorovné kleštiny zde tvoří také systematické tepelné mosty.

Vzhledem k tomu, že ke kondenzaci vodní páry na vnitřním povrchu střechy a přilehlých konstrukcích dochází v zimním období za extrémně nízkých či nízkých venkovních teplot, je možno tyto poruchy zjistit i dříve, například po skončení realizace v rámci přejímacího řízení. A to pomocí termovizní diagnostiky (viz obr. 41 a 42).

Obr. 41: Tepelné mosty na dolním povrchu podhledu střechy v místech kotevních prvků. (Zd. Peřina)

Obr. 42: Tepelný most v místě návaznosti střechy na obvodovou zeď. (Zd. Peřina)

Aby nemohlo dojít k v rámci užívání budovy k povrchové kondenzaci vodní páry na dolním povrchu střechy a v přilehlých konstrukcích dojít ke kondenzaci vodní páry je nutno v rámci projekčního návrhu provést důkladné tepelnětechnické posouzení v souladu ČSN 73 0540-2 [4]. Z tohoto důvodu je nutné posouzení teplotního faktoru vnitřního povrchu v kritických místech podle ČSN 73 0540-2 [4] – např. řešením dvourozměrného teplotního pole pomocí výpočetního programu AREA 2011 [5], případně řešením trojrozměrného teplotního pole pomocí výpočetního programu CUBE 3D [6].

Musí být splněna podmínka:

kde

f_Rsi

– teplotní faktor vnitřního povrchu [–]

f_Rsi,N

– požadovaná hodnota nejnižšího teplotního faktoru vnitřního povrchu [–]

Ukázky z výstupů výše uvedených výpočetních programů jsou uvedena na obr. 43 a 44.

Obr. 43: Teplotní pole v místě vodorovných kleštin u krovu.
Výstup z programu AREA 2011 [5].

Obr. 44: Teplotní pole v místě zhlaví trámu.
Výstup z programu CUBE 3D 2011 [5].

3. 3 Kondenzace vodní páry uvnitř skladby střechy

Předpokladem správné funkce šikmé či strmé střechy v jejíž skladbě jsou obsaženy dřevěné prvky, což je převážná většina těchto střech, je úplné vyloučení kondenzace vodní páry uvnitř skladby střechy – tak, jak je požadováno v čl. 6. 1. 1 ČSN 73 0540-2 [4]. Tento požadavek je možno zajistit zejména tehdy, jestliže:

1. Parotěsná vrstva má dostatečně vysoký difuzní odpor. Je důkladně provedena v celé ploše střešního pláště a také řádně napojena na obvodové a prostupující konstrukce.
2. Pojistná hydroizolace má velmi nízký difuzní odpor.
3. Skladba střechy je z obou stran (z interiéru i z exteriéru) proveden jako vzduchotěsná.
4. Mezi pojistnou hydroizolací a dřevěným bedněním (resp.latěmi) se nachází vzduchová mezera.

Obecně platí zásada, že difuzní odpor parotěsné vrstvy musí být větší, než difuzní odpor pojistné hydroizolace. Vzhledem k tomu, že u šikmých střech je parotěsná vrstva téměř vždy perforována kotevními prvky, dochází v důsledku této perforace k výraznému snížení jejího difuzního odporu. Proto je třeba navrhovat materiály s vysokými hodnotami difuzního odporu (resp. ekvivalentních difuzních tlouštěk). V rámci tepelnětechnického posouzení při projekčním návrhu je také nutno vliv perforace zohlednit ve výpočtu – redukcí hodnoty faktoru difuzního odporu. Parotěsná vrstva musí být důkladně provedena v celé ploše střešního pláště a také řádně napojena na obvodové a prostupující konstrukce Případné lokální netěsnosti nelze vystihnout ve výpočtu. Jediná lokální netěsnost v jinak kvalitně provedené parozábraně může mít za následek výrazné snížení jejího účinku. To proto, že vnitřní vzduch, který obsahuje vodní páru, pokud pronikne do tepelné izolace má negativní vliv na její vlhkostní bilanci a bývá příčinou závažných vlhkostních poruch. Nedbalé, resp. žádné, spojení parotěsné vrstvy (viz obr. 45), nebo její vadné napojení na prostupující konstrukce (viz obr. 46), může zapříčinit vznik nadměrné kondenzace vodní páry uvnitř střešního pláště v tepelné izolaci a tím také výrazné snížení (případně úplnou eliminaci) její funkce.

K výrazné eliminaci realizačních chyb u parotěsné vrstvy může přispět již návrh střechy s tepelnou izolací umístěnou nad krokvemi (viz obr. 6 ). To proto, že provedení parozábrany je v takových případem mnohem jednodušší, a tím i méně náchylné k realizačním chybám.

Obr. 45: Chybějící napojení parotěsné vrstvy v ploše. Vlevo je provedeno dokonce její prořezání v místě dilatační spáry.

Obr. 46: Neodborné provedení prostupu skrze parotěsnou vrstvu.

Pokud jde o vzduchotěsnost střešního pláště ze strany interiéru – ta je požadována z toho důvodu, že:

1. Množství tepla, které unikne prouděním vzduchu skrze netěsnosti v konstrukci střešního pláště (spárami, trhlinami) bývá vysoké.
2. Vnitřní vzduch, který obsahuje vodní páru, pokud pronikne do tepelné izolace má zpravidla velmi negativní vliv na její vlhkostní bilanci a bývá příčinou závažných vlhkostních poruch.

Vzduchotěsnost střešního pláště ze strany exteriéru je požadována čl. 7. 1. 3 v ČSN 73 0540-2 [4], kde je uvedeno, že: „Tepelněizolační vrstva konstrukce musí být účinně chráněna proti působení náporu větru." Důvody tohoto požadavku jsou následující:

1. Množství tepla, které unikne pronikání venkovního vzduchu do tepelné izolace (pokud je tvořena vláknitými materiály) bývá vysoké. Tento účinek může být ještě zvýšen, jestliže je objekt situován v zeměpisné oblasti s intenzivním působením větru.
2. Venkovní vzduch o nízké teplotě, který pronikne do tepelné izolace má taktéž negativní vliv na tepelnou a vlhkostní bilanci ve střešním plášti.

Problematiku šíření vzduchu v konstrukci není možno řešit tepelnětechnickým posouzením. Tepelnětechnickým posouzením je možno ověřit pouze vedení tepla a kondenzaci vodní páry uvnitř skladby střechy a na jejím vnitřním povrchu . Zanedbání problematiky šíření vzduchu v konstrukci v rámci projektu však může vést ke vzniku nadměrných tepelných ztrát, které nebyly předpokládány.

Z těchto důvodů je nutno:

1. Pro eliminaci spárové difuze vnitřního vzduchu je třeba navrhnout pod tepelnou izolaci vzduchotěsnou vrstvu. Její funkci může plnit také řádně provedená parotěsná vrstva.
2. Povrch tepelné izolace na vnější straně je třeba rovněž opatřit vhodnou vzduchotěsnou vrstvou – viz výše uvedený požadavek v ČSN 73 0572-2 [4]. Tuto funkci může plnit vhodně navržený typ kontaktní pojistné hydroizolace, jejíž spoje jsou vzájemně slepeny.

Poznámka:
Pokud jde o dvouplášťové či tříplášťové šikmé či strmé střechy s tepelnou izolací, je třeba konstatovat následující:

1. pojistná hydroizolace u dvouplášťových střech, která je součástí dolního pláště a spočívá přímo na tepelné izolaci, chrání tepelnou izolaci před proniknutím venkovního vzduchu, jež má výrazně negativní vliv na tepelnou a vlhkostní bilanci střešního pláště, dále pak před vodou z případně zavanutého sněhu a před prachem. Pokud však má vzduchová mezera pod pojistnou hydroizolací u tříplášťových střech malou tloušťku, nedojde v ní k výraznějšímu proudění vzduchu a má pozitivní vliv na vyrovnání tlaku vodní páry pod pojistnou hydroizolací, čímž dochází k vyloučení možnosti její kondenzace na dolním povrchu pojistné hydroizolace. Působí tedy jako expanzní (mikroventilační) vrstva.
   V každém případě je třeba, aby spoje pojistné hydroizolace byly vzájemně slepeny.
2. pokud se pod pojistnou hydroizolací neprovádí vzduchová mezera (u dvouplášťových střech) realizace je jednodušší.

Obr. 47: Posouzení kondenzace vodní páry uvnitř skladby střechy šikmé střechy.
Výstup z programu TEPLO 2011 [7].

V rámci projekčního návrhu je nutno provést řádné tepelnětechnické posouzení v souladu s ČSN 73 0540-2 [4].Ukázka výstupu posouzení vnitřní kondenzace vodní páry je znázorněna na obr. 47.

V případech, kdy je střešní plášť navržen, nebo proveden neodborně dochází ke kondenzaci vodní páry uvnitř skladby střechy. To má za následek:

1. Zvýšení hodnoty součinitele tepelné vodivosti tepelné izolace λ, čímž se zvýší také její hodnota součinitele prostupu tepla U. Důsledkem je eliminace její funkce a tím i vyšší tepelné ztráty skrze střešní plášť.
2. Pokud oblast kondenzace vodní páry zasahuje dřevěné prvky, pak dochází ke zvýšení jejich hmotnostní vlhkosti. Důsledkem je jejich napadení některým z biologických dřevokazných škůdců.
3. Pokud mezi tepelnou izolací a dřevěným bedněním není provedena vzduchová mezera, pak na dolním povrch bednění, které má větší difuzní odpor dochází k povrchové kondenzaci vodní páry s výše uvedenými důsledky.