od Mason Knowles
Po desetiletí používají projektanti podkroví a půdních prostor křížové větrání, aby minimalizovali možnost hromadění vlhkosti a kondenzace. Avšak podníceny nedávnými tvrzeními o úsporách energie a kontrole vlhkosti se nevětrané podkroví stalo populárním jak v obytných, tak v komerčních aplikacích. Ačkoli tato podkroví lze použít za mnoha okolností, tento autor se domnívá, že v mnoha situacích existují důvody pro použití odvětrávaných sestav.

Tradiční metody izolačních materiálů a konstrukce vyžadují využití cirkulace vzduchu v podkrovním prostoru, která napomáhá vysoušení přebytečné vlhkosti. V klimatických podmínkách vytápění a chlazení by tato vlhkost mohla potenciálně procházet vláknitou izolací v dutinách budovy.

Tradičním prostředkem proti tomuto zvlhčování je zpomalení přílivu vlhkého vzduchu do dutiny pomocí vnitřního parotěsného zábranného systému a odvětrání střešní dutiny do exteriéru, aby se usnadnil odvod vlhkosti (tj. vysoušení).

Při správném provedení může odvětrání podkroví snížit možnost kondenzace v zimě i v létě. V zimě je hlavní příčinou problémů s vlhkostí v podkroví infiltrace teplého vlhkého vzduchu z obývaných prostor do podkroví a jeho kondenzace na studených površích. To se může zintenzivnit, když světla, potrubí, větrací otvory a další prostupy procházejí podlahou podkroví. Příliš často se stává, že mechanické větrací potrubí z koupelen, kuchyní nebo prádelen ukládá teplý vlhký vzduch do podkroví místo mimo obvodový plášť budovy.

Kombinace utěsnění a izolace podlahy podkroví při současném zajištění větrání výrazně snižuje možnost kondenzace, protože je méně pravděpodobné, že se teplý vlhký vzduch dostane do prostoru a zkondenzuje na studených površích. Výsledkem je, že chladnější, méně vlhký vzduch zvenčí může být nasáván podhledovými větracími otvory umístěnými ve spodní části střechy a proudit do střešních nebo hřebenových větracích otvorů a nahradit tak teplejší vlhký vzduch, který mohl proniknout do podkroví.

V létě přichází teplý vlhký vzduch většinou zvenčí. Zdá se tedy, že odvětrání podkroví by zvýšilo možnost kondenzace. Opak je však pravdou, pokud je podlaha podkroví vzduchotěsná a izolovaná.

I když je venkovní vzduch horký a vlhký, pokud je půdní prostor vzduchotěsný z interiéru, je mnohem teplejší než venkovní vzduch. Čím je vzduch teplejší, tím více vlhkosti (tj. absolutní vlhkosti) se ve vzduchovém prostoru může udržet. Proto nahrazení teplejšího vzduchu v podkroví chladnějším venkovním vzduchem – i při výrazně vyšší relativní vlhkosti (RH) – má tendenci prostor vysušovat a minimalizovat možnost kondenzace.

Jak ukazuje obrázek 1, pokud má venkovní vzduch 32 C (90 F) a 70 % RH, je sušší než vnitřní podkrovní prostor, který má 43 C (110 F) při 40 % nebo vyšší RH.

Tato konstrukce je méně účinná, pokud se v podkrovním prostoru nachází zařízení HVAC a potrubí. V těchto případech je pro systémy obtížnější udržet požadovanou teplotu. Vzduch v potrubí obtížně udržuje teplotu, když je v prostoru příliš teplo nebo chladno a musí se prodlužovat na dlouhé trasy. V mírných klimatických podmínkách to nepředstavuje významný problém. V extrémnějších prostředích, jak horkých, tak studených, to však může být problém.

Příklad v závislosti na barvě střechy a orientaci ke slunci může teplota vzduchu v podkroví přesáhnout 55 C (131 F), když je venku méně než 38 C (100 F). Tento horký interiér může způsobit, že potrubí a zařízení HVAC pracují mnohem více, aby snížily teplotu na příjemnou úroveň. To je ještě výraznější, pokud jsou potrubí netěsná a zařízení HVAC nasává vzduch ze samotného půdního prostoru. Také pokud vnější povrch zařízení HVAC nebo potrubí dosáhne teploty 26 C (79 F), stačí 21 % relativní vlhkosti vzduchu k tomu, aby došlo ke kondenzaci.

Nepropustné půdní vestavby
Propustné půdní vestavby spoléhají na nepropustnou izolaci instalovanou na spodní straně střešního pláště (tj. stropu podkroví), která zabraňuje tomu, aby se vzdušná vlhkost dostala na chladný povrch a kondenzovala uvnitř obálky budovy. V tomto provedení izolace účinně odděluje vnitřní a vnější prostory a zároveň zpomaluje proudění vlhkosti, takže nedochází k dosažení rosného bodu uvnitř obálky budovy.

Dva výrobky nejčastěji používané v sestavě nevětraného podkroví jsou stříkaná polyuretanová pěna (SPF) střední a nízké hustoty.

V typických konstrukcích a klimatických podmínkách lze při použití SPF jako izolace a vzduchotěsnění dodržovat tabulky stavebních předpisů. Avšak v případech, kdy se parní pohon trvale pohybuje jedním směrem – například u chladírenských aplikací nebo bazénů – je rozumné provést hygrotermické modelování nebo výpočty, aby se zjistilo, zda je navržená konstrukce pro danou aplikaci vhodná.

Střední hustota
Vlhkostní výpočty stavebních sestav (tj. hygrotermické modelování) a pozorování v terénu prokazují střední hustotu (tj. vlhkostní modelování).2-pcf) SPF eliminuje možnost kondenzace ve většině klimatických zón a situací bez odvětrávání nebo dalších parotěsných prvků.

Podle normy ASTM E96, Standardní zkušební metody pro prostup vodních par materiály, má SPF střední hustoty permitu přibližně 1,5 až 3,0 na 25 mm (1 palec) a hodnotu R přibližně 1,05 na 25 mm (6,0 na 1 palec). Byla také testována jako vzduchotěsná izolace.1 Tato kombinace nízké propustnosti, vysoké hodnoty R na palec a vlastností vzduchové bariéry účinně zpomaluje proudění vodní páry, odděluje vnější prostředí od interiéru a eliminuje vnikání vzduchu zatíženého vlhkostí.

Fyzikální vlastnosti a provozní charakteristiky SPF umožňují navrhovat neodvětrávaná podkroví a půdní prostory s minimálním potenciálem kondenzace uvnitř.

Nízkohustotní
Hygrotermické modelování stavebních sestav a pozorování v terénu ukazují, že nízkohustotní SPF lze použít v teplém a smíšeném klimatu bez dodatečného parotěsného prvku. V chladnějších klimatických podmínkách je však nutný dodatečný parotěsnicí prvek, aby se zabránilo možné kondenzaci.

Nízkohustotní SPF má hodnotu propustnosti 8 až 15 na 76,2 až 127 mm a hodnotu R přibližně 0,616 na 25 mm. Při testování jako součást sestavy může být SPF s nízkou hustotou účinnou vzduchovou bariérou.

Výsledkem je, že fyzikální vlastnosti SPF s nízkou hustotou účinně oddělují vnitřní a vnější teplotu a minimalizují infiltraci vzduchu, ale umožňují vyšší míru prostupu vodních par než SPF se střední hustotou. To usnadňuje navrhování nevětraných podkroví v teplém a smíšeném podnebí bez dodatečného parotěsného prvku, ale v chladnějších oblastech vyžaduje dodatečný parotěsný prvek.

Každý z těchto systémů je spojen s vyšší cenou – obvykle dvakrát až třikrát vyšší než cena odvětrané podkrovní sestavy z foukaných skelných vláken nebo celulózy.

Kombinované podkrovní sestavy
Moderní návrh obytných budov se skládá z výškových úrovní, které mohou vytvářet různé podkrovní prostory v rámci jedné budovy. Například dům tohoto autora má půdní prostor přístupný standardními dveřmi ve druhém patře a horní část, která je přístupná pouze stropním poklopem. Vikýře jsou také připojeny, což velmi ztěžuje jejich izolaci jako nevětrané sestavy. Část půdního prostoru je navíc nad venkovní terasou, zatímco jiné části jsou nad vnitřním prostorem domu. V celém podkrovním prostoru na všech úrovních, s výjimkou vikýřů a prostoru nad venkovní palubou, jsou vedena topná tělesa, potrubí a klimatizační zařízení.

Při určování způsobu izolace tohoto podkrovního prostoru byly vzaty v úvahu různé sestavy a byla naplánována hybridní kombinace odvětrávaného a neodvětrávaného podkrovního prostoru.

Vikýře a půdní prostor nad venkovní verandou byly od zbytku podkroví odděleny vytvořením stěny z překližky a následným zateplením stěny pomocí SPF s uzavřenými buňkami. Následně byl SPF s uzavřenými buňkami instalován také na spodní stranu střešního pláště.

Stavební předpisy a půdní vestavby
Od roku 2004 jsou podle dodatků Mezinárodní rady pro stavební předpisy (International Code Council, ICC) k Mezinárodním předpisům pro obytné budovy (IRC) nevětrané půdní vestavby akceptovány stavebními předpisy v obytných, ale nikoliv komerčních aplikacích. IBC vyžaduje větrání podkroví a půdních prostor a nezabývá se koncepcí nevětraného podkroví. Mnoho úředníků odpovědných za stavební předpisy však akceptovalo nevětrané podkroví v jednotlivých případech, pokud jim byly předloženy přesvědčivé důkazy – například hygrotermické modelování navrhovaných sestav – že sestava bude správně fungovat. Požadavky se v průběhu let mírně změnily, ale mnoho prvků zůstalo stejných.

Doplněk ICC z roku 2007, International Energy Conservation Code (IECC) 202, „General Definitions“, zavedl tři nové třídy parotěsných zábran:

• Třída I: 0,1 promile nebo méně;
• Třída II: 0,1 promile nebo méně.1 až 1 perm;
• Třída III: 1,0 až 10 perm.

Středně hustá SPF o tloušťce 51 až 76 mm (2 až 3 palce) obvykle spadá do kategorie II, zatímco SPF o nízké hustotě o tloušťce 89 až 140 mm (3,5 až 5,5 palce) spadá do kategorie III.

Třídy parotěsných zábran jsou důležité pro správnou specifikaci nevětraných podkrovních sestav. Kvalifikace pro nevětrané podkroví jsou uvedeny v oddílu IRC R806.4 „Nevětrané podkrovní sestavy“. Vyžaduje splnění následujících podmínek:

• je zcela uzavřena v tepelné obálce budovy;
• na její stropní straně (tj. podlaze podkroví) nejsou instalovány žádné vnitřní parotěsné zábrany;
• nejméně 6,3 mm (1/4 palce).) odvětrávané vzduchové mezery odděluje jakýkoli dřevěný šindel nebo šindel a střešní podklad nad konstrukčním pláštěm; a
• pro klimatické zóny 5, 6, 7 a 8 podle IECC je paropropustná izolace nebo je parotěsná zábrana instalována v přímém kontaktu s izolací (to by se týkalo SPF s nízkou hustotou).

V závislosti na nepropustnosti izolace pro vzduch přímo pod konstrukčním střešním pláštěm vyžaduje oddíl IRC také jednu z těchto podmínek:

• pouze izolace nepropouštějící vzduch (tzn. SPF s uzavřenou buněčnou strukturou) musí být použita v přímém kontaktu se spodní stranou konstrukčního střešního pláště;
• kromě vzducho-propustné izolace instalované přímo pod konstrukčním pláštěm musí být přímo nad konstrukčním střešním pláštěm instalována nepropustná tuhá desková nebo fóliová izolace podle tabulky 8 (obrázek 2) pro ochranu proti kondenzaci; nebo
• vzducho-propustná izolace musí být instalována na spodní stranu střešního pláště podle tabulky R806.4 pro regulaci kondenzace, zatímco izolace propouštějící vzduch musí být instalována přímo na spodní stranu izolace propouštějící vzduch.

(Tento oddíl by se vztahoval na systémy s bleskem a latěmi, kde je vrstva SPF s uzavřenými buňkami instalována na spodní stranu střešního pláště a další izolace, například ze skleněných vláken, je instalována přímo na SPF.)

Problémy s nevětranými podkrovími
Přijetí konceptu nevětraných podkroví a půdních prostor vyvolalo určité obavy těch, kteří nejsou obeznámeni s fyzikálními vlastnostmi a schopností SPF kontrolovat vlhkost. Častá obava, která zaznívá při specifikaci SPF v těchto prostorech, je, že pěna s uzavřenými buňkami instalovaná na spodní stranu dřevěných střešních palubek povede k hnilobě, protože netěsnosti zůstanou díky voděodolnosti polyuretanu nezjištěny. Pěna s uzavřenými buňkami však odpuzuje kapalnou vodu. Utěsňuje trhliny a štěrbiny v dřevěné palubě, takže veškerá voda, která se dostane kolem střešního systému, zůstane na dřevěné palubě. Gravitace ji pak odvádí dolů k okraji budovy a mimo střechu.

Pokud je vnější povrch dřeva při instalaci pěny mokrý, pak by vysychání probíhalo ze strany střechy do exteriéru, nikoli přes dřevo do pěny. Stejně by tomu bylo i v případě, že by pěna nebyla na místě. Pokud je dřevo nasáklé, nejlepší praxe v oboru vyžaduje pěnu neinstalovat. Pokud je pěna instalována na mokré dřevo, je to aplikátorovi zřejmé a byly by zde otevřené buňky a nižší hustota, což by umožnilo absorpci vody do pěny. V takovém případě by se netěsnosti projevily v interiéru. Bez ohledu na to by se měl střešní systém pravidelně kontrolovat, aby se zjistily známky netěsnosti střechy a případné poškození střešního pláště. Pěnová izolace neztěžuje odhalení poškození.

V chladnějším podnebí může SPF snížit možnost vzniku ledových škod. Zabraňuje tomu, aby se teplý vzduch dostal na spodní stranu střechy, kde by mohl rozpustit sníh, což by způsobilo stékání vody a její opětovné zamrznutí do okapu. Důležité je prodloužit izolaci za vnitřní stěnu s trny podél podhledu. Pokud nejsou vzduchové mezery v horní části stěny utěsněny, může teplý vzduch ohřívat spodní stranu střešního pláště a v chladném podnebí potenciálně způsobovat ledové zácpy.

Dalším problémem je, že nevětrané podkroví s izolací instalovanou na spodní stranu střešního pláště způsobuje nadměrně vysoké teploty šindelů, což snižuje jejich životnost.

Někteří výrobci asfaltových šindelů výslovně vylučují záruky na základě „nedostatečného větrání podkroví“. Jiní však ve svých zárukách povolují použití SPF instalovaných na spodní stranu střešních plášťů v nevětraných podkrovích.

Inženýrské studie provedené Carlem Cashem (bývalým předsedou výboru ASTM D08 pro střešní krytiny) zkoumaly předpoklad větrání podkroví a jeho vliv na teplotu šindelů ve srovnání s dalšími faktory, které by mohly ovlivnit teplotu šindelů. Podle Cashe:

Větrání střešního pláště snižuje průměrnou teplotu střechy o -1,75 C (5 F), což je třetina vlivu barvy šindelů, aspektu střechy (směru, kterým je otočena) a 1/36 vlivu zeměpisné polohy.

Další často uváděnou obavou je, že vzhledem k tomu, že stříkaná pěna s uzavřenými buňkami je parotěsná, nelze ji používat v teplém a vlhkém podnebí, protože brání průchodu vodních par dovnitř a ven ze sestavy.

Stříkaná pěna s uzavřenými buňkami má permitu přibližně 1.5 až 3,0 na 25 mm (1 palec) a hodnotu R přibližně 1,05 na 25 mm (6,0 na 1 palec) Tato kombinace umožňuje řízený tok vodní páry a zároveň odděluje vnitřní a vnější prostředí. Výsledkem je lepší kontrola kondenzace uvnitř obálky budovy, pokud je k dispozici dostatečná izolace SPF, která zabraňuje kondenzaci. Ve většině aplikací postačí v teplých a smíšených klimatických oblastech 12,7 až 25 mm SPF, v chladnějších oblastech je potřeba 38 až 63,5 mm. Je třeba poznamenat, že výpočty pomocí hygrotermického modelu se doporučují v případě výskytu atypických podmínek, jako je extrémní prostředí a neobvyklá konstrukce nebo návrh.

Při použití hybridního izolačního systému, jako je stříkaná pěna s uzavřenými buňkami pokrytá izolací ze skleněných vláken nebo celulózy, je potřeba větší tloušťka pěny s uzavřenými buňkami, aby se snížila možnost kondenzace.

Další otázkou týkající se použití stříkané pěny je, co se stane, když aplikátor neúmyslně nastříká pěnu na mokré řezivo, zejména na mokré rámové prvky. Byl proveden výzkum instalace SPF na mokré řezivo. Kniha Dr. Marka Bombera, Spray Polyurethane Foam in External Envelopes of Buildings, informuje o výzkumu provedeném na toto téma. Tento výzkum prokázal, že pěna s uzavřenými buňkami za typických stavebních podmínek (tj. při instalaci na dřevěné rámové konstrukce s vlhkostí 28 až 35 %) vysychala přibližně 35 dní při vlhkosti nižší než 19 % ve srovnání s 8,5 dny při vysychání bez připevněné pěny. Rovněž uvádí, že vzduchotěsnicí vlastnosti pěny zůstaly zachovány.

V tomto článku však nebyly uvedeny důsledky instalace SPF s uzavřenými buňkami na studenou stranu stěny s konstantním tepelným spádem. Například v extrémních severních klimatických podmínkách nebo v chladných skladovacích prostorách by tyto podmínky vedly k neustálému pohonu vlhkosti jedním směrem, což by zpomalilo vysychání do té míry, že by mohlo dojít k hnilobě dřeva.

Nehledě na to, průmysl SPF nedoporučuje stříkat otevřenou ani uzavřenou pěnu na mokré nebo vlhké povrchy, protože by byla ovlivněna přilnavost pěny. Podobně jako u nátěrů a nátěrových hmot by měly být podklady, na které se má nanášet SPF všech typů, relativně suché (např. dřevo s maximální vlhkostí 18 %). To lze snadno zkontrolovat pomocí měřiče vlhkosti. Montážní firmy okamžitě poznají, zda je dřevěný povrch vlhký, protože kapalina reaguje s vlhkostí, což způsobuje barevnou odchylku a špatné stoupání pěny.

Závěr
Na závěr lze říci, že při rozhodování, zda použít odvětrávanou nebo neodvětrávanou půdní vestavbu, neplatí jedna velikost pro všechny. To, že je něco populární nebo módní, ještě neznamená, že je to nejlepší volba. Mezi proměnné ovlivňující rozhodnutí o odvětrání či neodvětrání patří:

• vnitřní a vnější teplota a vlhkost;
• typ VZT a potrubních rozvodů;
• předpokládaný pohyb páry;
• konstrukční materiály;
• typ budovy;
• konfigurace konstrukce a
• stavební předpisy.

Je důležité, aby zadavatel zohlednil všechny tyto faktory před vypracováním plánů a vydáním konečného doporučení.

Poznámky
1 Materiály, které byly testovány podle normy ASTM 283, propouštějí méně než 2 l/m2 vzduchu při tlaku 75 kPa. (zpět na začátek)

Mason Knowles je prezidentem společnosti Mason Knowles Consulting LLC, která se specializuje na poskytování vzdělávání/školení, řešení problémových aplikací, technických služeb a článků a prezentací specifických pro průmysl stříkaných pěn. Má 42 let zkušeností v oboru stříkané pěny jako dodavatel, výrobce stříkané polyuretanové pěny (SPF) a zařízení a vedoucí pracovník obchodního sdružení. Knowles předsedá podvýboru ASTM pro střešní krytiny ze stříkané pěny a pracovní skupině ASTM odpovědné za normu ASTM C 1029, Specifikace stříkané polyuretanové pěny. Je akreditovaným stavebním a střešním inspektorem Asociace pro stříkanou polyuretanovou pěnu (SPFA) a instruktorem kurzů SPFA pro aplikátory a inspektory. Knowles je členem International Code Council (ICC), RCI International, Insulation Contractors Association of America (ICAA), SPFA, Building Enclosure Technology and Environment Council (BETEC) a Roofing Industry Committee on Weather Issues (RICOWI)’s Hurricane and Hail Investigation Teams. Můžete ho kontaktovat e-mailem na adrese [email protected].

Pro přečtení prvního postranního panelu klikněte zde.

Pro přečtení druhého postranního panelu klikněte zde.