Izolacja dachów zielonych

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

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

Zagadnienia konstrukcyjno-materiałowe oraz cieplno-wilgotnościowe dachów zielonych

Ożywienie monotonnego pejzażu aglomeracji wielkomiejskich za pomocą dachów zielonych znajduje coraz więcej zwolenników na Zachodzie. Tymczasem w Polsce zagadnienie to jest przyjmowane z dużą rezerwą i traktuje się je raczej jako „ciekawostkę budowlaną”. Mimo to zdarzają się jednak u nas przykłady stosowania tej technologii, a korzyści z jej eksploatacji wyglądają obiecująco, zarówno pod względem techniczno-ekonomicznym jak ekologiczno-urbanistycznym. Do korzyści techniczno-ekonomicznych ze stosowania dachów zielonych zaliczyć należy 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 w czasie intensywnych opadów.

Pod względem ekologicznym korzyści są ewidentne i wynikają chociażby z poprawy klimatu, wchłaniania kurzu i nadmiaru dwutlenku węgla (ruch samochodowy), regulacji wilgotności, uzyskiwania sztucznych siedlisk dla flory i fauny. Pod względem urbanistycznym uwzględnić należy takie profity jak rekompensata za utracone parki i zieleń miejską, ożywienie przyrody na terenach utraconych ze względu na zabudowę, podniesienie wartości użyteczności publicznej domów mieszkalnych, obiektów przemysłowych i z „ogródkami” na dachach.

Dachy zielone w układzie odwróconym

Obecnie zielone dachy powstają w technologii dachu odwróconego i stanowią jego szczególne rozwiązanie. Od zwykłego dachu odwróconego różnią się jedynie warstwą zewnętrzną, która w tym przypadku musi być uprawna [1].

W konstrukcji dachu odwróconego izolacja przeciwwodna lokalizowana jest poniżej izolacji termicznej, co skutecznie zmniejsza ryzyko uszkodzenia jej pod wpływem zróżnicowanych czynników zewnętrznych (niskie i wysokie temperatury, działanie tlenu i promieniowanie ultrafioletowe oraz oddziaływania mechaniczne na przykład 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 przedstawiono na rysunku 1. Podkładem dla przyszłych warstw dachu zielonego najczęściej jest płyta żelbetowa, która oprócz ciężaru własnego powinna przenosić obciążenie wynikające z ciężaru wszystkich warstw, obciążenie wiatrem oraz śniegiem, a także obciążenia użytkowe wynikające z późniejszej eksploatacji [2].

Zagadnienia konstrukcyjno-materiałowe oraz cieplno-wilgotnościowe dachów zielonych

W konstrukcji dachu zielonego odwróconego podkład pod warstwę hydroizolacji powinien być równy, czysty i pozbawiony ostrych krawędzi. W tym celu układa się warstwę szlichty wyrównawczej, która stanowi ponadto warstwę poślizgową zapobiegającą przenoszeniu się ruchów podłoża na warstwę izolacji, a tym samym przeciwdziała jej uszkodzeniu. Na tak przygotowane podłoże układana jest warstwa hydroizolacji. Na szczególną uwagę w bogatej ofercie materiałów przeznaczonych do wykonywania izolacji przeciwwodnej dachów zielonych zasługują kompozyty bitumiczne modyfikowane polimerami, jednowarstwowe folie z PCW i EPDM (kauczuk etylenowo-propylenowy).

W Polsce w przypadku hydroizolacji zdecydowanie dominują rolowe bitumiczne materiały hydroizolacyjne, czyli papy. W papach termozgrzewalnych, stanowiących materiały nowej generacji, najczęściej wykorzystuje się welon szklany, tkaninę poliestrową oraz szklaną. Nie wchłaniają one wilgoci i są odporne na gnicie. Czasami włókninę poliestrową łączy się z welonem z włókien szklanych, co przejawia się zwiększeniem odporności i kurczliwości pap. Właściwą izolację przeciwwodną stanowi bitumiczna masa powłokowa – im grubsza, tym szczelniejsza papa. Dodanie do masy powłokowej polimeru APP (ataktycznego polipropylenu) lub SBS (kopolimeru blokowego styren-butadien-styren) zapewnia papie większą elastyczność w szerokim zakresie temperatur oraz dobrą przyczepność do podłoża (zwłaszcza dodatek SBS).

Warstwa izolacji przeciwwodnej układana jest w postaci dwóch warstw papy polimerobitumicznej. Jako pierwszą warstwę izolacji przeciwwodnej stosuje się papy elastomerowo-bitumiczne z wkładką nośną z włókna poliestrowego. Drugą warstwę również stanowi papa elastomerowo-bitumiczna, z podwójną wkładką z włókna poliestrowego i taśmy miedzianej. Obie papy często wyposażone są w środki hamujące wzrost korzeni [2].

Ze względu na ekstremalne warunki atmosferyczne i czynniki mechaniczne wymagania stawiane izolacji termicznej w dachach zielonych (wykonanych w systemie odwróconym) są bardzo wysokie. Dzięki swojej budowie płyty ze styropianu ekstrudowanego (PN EN 13164:2001) spełniają wszystkie wymagania stawiane niezawodnej izolacji termicznej w dachach w systemie odwróconym. Duża liczba drobnych i zamkniętych porów sprawia, że jest to materiał lekki, odporny na działanie wilgoci i kwasów humusowych zawartych w gruncie oraz ma pomijalnie niską nasiąkliwość. Ponadto materiał odznacza się niezmiennymi w czasie parametrami izolacyjności termicznej, stabilnością wymiarów, łatwością obróbki i wysoką wytrzymałością mechaniczną (odpowiednia wytrzymałość na ściskanie). Niektóre z płyt posiadają 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 (geowłókniny, flizeliny), oddzielającej żwir od płyt izolacji termicznej. Tkanina ta powinna oczyszczać wodę opadową, przesiąkającą pod i między płytami izolacji termicznej, aby nie uległy zanieczyszczeniu oraz umożliwiać dyfuzję pary wodnej przy jej wysychaniu. Świetnie nadają się do tego geotkaniny z włókien polipropylenowych. Na izolacji termicznej niedopuszczalne jest układanie warstw paroszczelnych (na przykład folii polietylenowej).

Warstwa drenażowa jest konieczna zwłaszcza w przypadku dachów o niewielkim nachyleniu połaci. Jej zadaniem jest gromadzenie wody i odprowadzanie jej nadmiaru z podłoża do specjalnie wykonanego systemu odpływów. Może również tworzyć przestrzeń dla korzeni rosnących roślin. Często wykonywana jest ze żwirów, grysów naturalnych, sztucznych lub pochodzących z recyklingu. Generalnie uziarnienie zależy od grubości warstwy drenującej i wegetacyjnej. Ponieważ rozwiązanie to znacznie obciąża konstrukcję dachu pewną alternatywę stanowią płyty drenażowe z rowkami odprowadzającymi wodę, maty i kształtki z tworzyw sztucznych [1].

Zagadnienia konstrukcyjno-materiałowe oraz cieplno-wilgotnościowe dachów zielonych

Kolejną warstwą jest warstwa filtracyjna, która ma zapobiegać zanieczyszczaniu warstw znajdujących się poniżej, a jednocześnie zapewniać dużą przepuszczalność wody. Materiał na nią musi cechować się wysokimi parametrami mechanicznymi, dużą odpornością na działanie mikroorganizmów i roztworu glebowego oraz musi być przenikalny dla korzeni roślin. Wymogi te spełniają głównie włókniny z tworzyw sztucznych i flizeliny. Warstwę wegetacyjną często nazywa się podłożem. Jej podstawową funkcją jest odprowadzenie nadmiaru wody do warstw położonych niżej przy jednoczesnym okresowym jej magazynowaniu, na przykład w okresie suszy. Ponadto powinna zapewniać roślinom niezbędną ilość powietrza i składników odżywczych, w tym soli mineralnych, aby możliwa była prawidłowa wegetacja roślin.

Warstwę wegetacyjną stanowić mogą wszelkiego rodzaju substraty. Najczęściej są to mieszanki ziemi z humusem i rozdrobnionym materiałem pochodzenia mineralnego, na przykład żwiru, grysu kamiennego, dolomitu, pumeksu, kory i tuf wulkanicznych.

W celu wykonania warstwy wegetacyjnej zastosować można płyty i maty wegetacyjne. Pierwsze z nich produkuje się z tworzywa sztucznego, najczęściej modyfikowanego poliuretanu o profilowanej powierzchni. Natomiast maty wytwarza się z włókien kokosowych lub wełny mineralnej nasyconych dodatkowo nasionami i substratem glebowym [1, 3]. Ze względu na duży ciężar własny lub energochłonność procesu ich produkcji pewną alternatywą dla tradycyjnych materiałów (żwiru, grysu), stanowią materiały produkowane na bazie gruzu ceglanego, dachówkowego oraz z porowatych materiałów ceramicznych w postaci granulatu o zróżnicowanych frakcjach (łupki porowate, glińce, pumeksy).

Dachy zielone w układzie klasycznym

Zarówno w przypadku dachów o konstrukcji tradycyjnej jak i odwróconej, poszczególne warstwy dachu zielonego oraz zastosowane materiały są prawie identyczne. Jedyną różnicę stanowi kolejność ułożenia poszczególnych warstw. W klasycznym układzie dachu zielonego izolacja termiczna umieszczona jest pod hydroizolacją – odwrotnie niż w układzie odwróconym. Dlatego też niezbędna jest ochrona termoizolacji przed wilgocią z dołu, czyli zastosowanie paroizolacji.

W tym celu najlepiej zastosować papę polimerobitumiczną z wkładką składającą się z włókna szklanego oraz odporną na korozję taśmę aluminiową. Przed ułożeniem paroizolacji konieczne jest zagruntowanie podłoża impregnatem na bazie asfaltu. Przykładowy układ warstw w dachu zielonym w technologii tradycyjnej przedstawia rysunek 2.

Roślinność dachów zielonych

Na dobór odpowiednich roślin wpływ ma szereg czynników, takich jak: lokalne warunki klimatyczne (temperatura, ukształtowanie terenu, ilość opadów, siła wiatru) i indywidualne upodobania klienta. Najważniejszym czynnikiem jest jednak grubość podłoża, a co za tym idzie – dopuszczalne obciążenie dachu. Właśnie ze względu na grubość podłoża dachy zielone można podzielić na [1] ekstensywne, intensywne o roślinności niskiej oraz intensywne o roślinności wysokiej.

W przypadku zazielenienia ekstensywnego grubość warstwy wegetacyjnej nie powinna przekraczać 10 cm, natomiast grubość warstwy drenażowej powinna wynosić 6÷9 cm. Warunki te umożliwiają uprawę roślin o wysokości do 20 cm, czyli roślin o najmniejszych wymaganiach wegetacyjnych, do których można zaliczyć przede wszystkim mchy, porosty, trawy i rośliny skalne. W przypadku zazielenienia intensywnego o roślinności niskiej grubość podłoża powinna wynosić do 25 cm, a wysokość roślin nie może być wyższa niż 50 cm. Zieleń stanowią wówczas trawy, niektóre byliny oraz niskie krzewy. Grubość warstwy wegetacyjnej w konstrukcji dachu intensywnego z roślinnością wysoką przekracza 50 cm. Wysokość roślin ograniczona jest do 200 cm, a grubość warstwy drenażowej wynosi 10÷30 cm. Ponadto zaleca się, by większe krzewy oraz pojedyncze drzewa mocować za pomocą lin do elementów stałych, zabezpieczając je przed wywróceniem w czasie silniejszych wiatrów. Dach o zazielenieniu intensywnym wymaga systematycznych pracochłonnych zabiegów pielęgnacyjnych, takich jak podlewanie w okresie długotrwałej suszy, usuwanie chwastów, przycinanie nadmiernie wybujałych odrostów. Również zazielenienie ekstensywne wymaga od czasu do czasu pielęgnacji, lecz jest ona ograniczona w tym przypadku do minimum.

Nowoczesne rozwiązania materiałowe pozwalają wykonywać dachy zielone o bardzo zróżnicowanych spadkach połaci. W przypadku połaci o spadku do 2% zaleca się rozwiązania wielowarstwowe z cienką warstwą filtrującą i drenującą.

Przy spadkach od 5 do 17% z uwagi na zwiększony odpływ powierzchniowy wód należy stosować grubszą warstwę wegetacyjną. Przy spadkach powyżej 17% zaleca się stosowanie zazielenienia wyłącznie ekstensywnego. Bardzo często stosowane są specjalne zasobniki wody, zabezpieczające warstwę wegetacyjną przed obsunięciem. Substrat glebowy układa się bezpośrednio na zasobniku wody bez włókniny filtrującej, a dla uzyskania dodatkowej ochrony substratu roślinnego układany jest ruszt z łat drewnianych [3].

Współczynnik przenikania ciepła określonego wg PN-EN ISO 6946:1999 nie może być większy niż Umax < 0,30 W/m2•K (według Rozporządzenia Ministra Infrastruktury z dnia 12.04.2002 w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie – Dziennik Ustaw nr 75 z dnia 15.06.2002, poz. 690). Ponieważ woda deszczowa w przypadku dachu zielonego w konstrukcji odwróconej może podciekać pod izolację termiczną należy, fakt ten uwzględnić w obliczeniach cieplno-wilgotnościowych. Średnia strata ciepła w wyniku opadów deszczu na skutek podciekania polega na skorygowaniu współczynnika przenikania ciepła Umax. Jego wartość dla dachów w systemie odwróconym nie powinna wówczas przekraczać 0,25 W/m2•K.

Na rysunku 3 przedstawiono przykładową konstrukcję dachu zielonego w systemie odwróconym, dla której wykonano obliczenia cieplno-wilgotnościowe, przyjmując do obliczeń 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

Zagadnienia konstrukcyjno-materiałowe oraz cieplno-wilgotnościowe dachów zielonych

Tabela 1 przedstawia własności fizyczne materiałów przyjętych do obliczeń cieplno-wilgotnościowych w uproszczonej konstrukcji dachu zielonego w systemie odwróconym.

Podczas projektowania przegrody zewnętrznej domu jednorodzinnego należy sprawdzić, czy są spełnione następujące wymagania:

U ≤ Umax,(1)

ϑi > ts (2)
gdzie: U oznacza 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 ?i oraz punktu rosy ts dla założeń podanych wcześniej wykonane zostały zgodnie z PN-EN ISO 6946:1999. Ponieważ wartość współczynnika przenikania ciepła U przegrody wynosi 0,22 W/m2•K, a więc jest mniejsza od Umax = 0,25, W/m2•K. warunki (1, 2) dla tak przyjętych założeń są spełnione. Natomiast temperatura wewnętrznej powierzchni przegrody ?i = 18,68°C jest większa od temperatury punktu rosy ts = 10,50°C, z czego wynika, że nie nastąpi kondensacja pary wodnej na powierzchni wewnętrznej przyjętego układu przegrody. Kondensacja pary wodnej nie nastąpi również wewnątrz przegrody, ponieważ linie ciśnienia pary wodnej nasyconej i ciśnienia rzeczywistego nie przecinają się (rysunek 3b).

Trwałość i własności użytkowe dachów zielonych w dużej mierze zależą od umiejscowienia izolacji przeciwwodnej i cieplnej. Wykonując dachy zielone w konstrukcji dachu odwróconego zapewniamy izolacji ochronę przeciwwodną, przez co przedłużamy jej trwałość, a w konsekwencji wydłużając bezawaryjny okres użytkowania konstrukcji.

Pamiętać należy również o tym, że w przegrodach zachodzi szereg zjawisk cieplno-wilgotnościowych związanych z przenikaniem strumienia ciepła i pary wodnej. Zjawiska te nasilają się w okresach, gdy różnica temperatur pomiędzy temperaturą zewnętrzną, a temperaturą w pomieszczeniu dochodzi do 40°C. Przy takim układzie temperatur często dochodzi do kondensacji pary wodnej spowodowanej jej dyfuzją przez warstwy przegrody. Wykraplająca się para wodna może doprowadzić do zawilgocenia materiałów wchodzących w skład przegrody. Dlatego w przypadku każdego rozwiązania ważne jest przeprowadzenie dokładnej analizy warunków cieplno-wilgotnościowych i na jej podstawie wykonanie odpowiednich obliczeń, pozwalających na prawidłowe zaprojektowanie grubości i kolejności poszczególnych warstw.

Na trwałości dachu zielonego wpływ ma jakość wszystkich materiałów oraz solidność wykonania wszystkich robót. Dlatego zalecane jest stosowanie kompletnych rozwiązań dachów zielonych, które sprzyja ich odporności.


Izolacja dachów zielonych
5 (100%) 1 głos[ów]

dołącz do dyskusji

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *


Zobacz także