Projektowanie dachów zielonych w aspekcie wymagań stawianych konstrukcji i izolacji wodochronnej budynku.

Projektowanie dachów zielonych jest miłe i przyjemne, jednak podczas tworzenia projektów dachów zielonych należy pamiętać o kilku istotnych aspektach będących na styku branż, ważnych z punktu widzenia konstrukcji czy izolacji dachów budynku. Dlatego też już od samego początku tworzenia procesu inwestycyjnego, odpowiedzialny za koncepcję budynku architekt powinien uwzględnić formę i przeznaczenie dachów zielonych oraz wymagania z nimi związane.

Etapy projektowania dachu zielonego

Wyróżniamy trzy główne etapy uczestnictwa w projektowaniu i budowie dachów zielonych

1. Projektowanie dachu zielonego na etapie sporządzania opracowania projektu architektoniczno-budowlanego;
2. Projektowanie dachu zielonego na etapie sporządzania projektu budowlanego wykonawczego;
3. Uczestnictwo w pracach budowlanych na etapie wykonawstwa

Ważne definicje

Przed rozwinięciem powyższych zagadnień, warto przypomnieć podstawowe definicje słów kluczowych do prawidłowego zrozumienia tematu dachów płaskich. Definicje te często źle są rozumianych a nawet mylone.

1. Dach – przegroda ograniczająca budynek od góry, chroniąca pomieszczenie przed opadami atmosferycznymi, przenosząc obciążenie zewnętrzne, nie chroniąca jednak pomieszczenia przed zmianami jego mikroklimatu w wyniku działania czynników atmosferycznych;
2. Stropodach – przegroda z izolacją cieplną zamykającą budynek od góry i pełniąca jednocześnie rolę stropu oraz dachu pod względem konstrukcyjnym i funkcjonalnym;
3. Przekrycie dachowe – przegroda składająca się z elementów nośnych, izolacji termicznej i izolacji wodochronnej oraz innych warstw wykończeniowych, pełniąca rolę dachu zarówno pod względem konstrukcyjnym, jak i funkcjonalnym;
4. Pokrycie dachowe – wierzchnia, wodochronna warstwa dachu lub stropodachu, przymocowana do podłoża lub podkładu i odporna na działanie czynników atmosferycznych

Uwaga: Na dachach zielonych pokrycie dachowe nie stanowi wierzchniej warstwy przekrycia, co pozwala na zamienne stosowanie terminu „pokrycie dachowe” z określeniami „warstwa hydroizolacji”  lub „hydroizolacja”

Źródło: Poradniki ITB – zeszyt 461/2011, zeszyt 471/2012

Wytyczne dla dachów zielonych na etapie projektu architektoniczno-budowlanego

1. Ustalenie dopuszczalnej wysokości budynku

Zgodnie z definicją „Wysokość budynku (…) mierzy się od poziomu terenu przy najniżej położonym wejściu do budynku lub jego części, znajdującym się na pierwszej kondygnacji nadziemnej budynku, do górnej powierzchni najwyżej położonego stropu, łącznie z grubością izolacji cieplnej i warstwy ją osłaniającej, bez wyniesionych ponad tę płaszczyznę maszynowni dźwigów i innych pomieszczeń technicznych, bądź do najwyższego punktu stropodachu lub konstrukcji przekrycia budynku znajdującego się bezpośrednio nad pomieszczeniem przeznaczonym na pobyt ludzi” (Rozp. M. I. Dz. U 2009 Nr 56 poz. 461)

Uwaga: W wydawanych decyzjach o ustaleniu warunków zabudowy i zagospodarowania terenu (brak planów zagospodarowania terenu), można spotkać się z określeniem maksymalnej wysokości budynku krytego stropodachem jako wysokości mierzonej do poziomu najwyżej położonej attyki.

Skutki „braku wysokości”  budynku

• Ograniczenie grubości warstw dachu zielonego: drenażu żwirowego, substratu glebowego dla roślinności, co skutkować może koniecznością zmiany w doborze rodzaju roślin, a nawet brakiem wykonania dachu zielonego;
• Ograniczenie  grubości warstwy izolacji termicznej, co skutkuje koniecznością doboru droższych materiałów izolacyjnych o mniejszym współczynniku przewodzenia ciepła (λ);
• Zmniejszanie kąta nachylenia spadku połaci dachu, co powodować może pogorszenie odpływu wody, a nawet powstawanie zastoin na izolacji wodochronnej.

2. Określenie funkcji użytkowych dachu, zaplanowanie rodzaju roślinności (ekstensywna lub intensywna)

• Zapewnienie niezbędnej powierzchni biologicznie czynnej – dach z roślinnością ekstensywną (minimalna grubość warstwy wegetacyjnej, obciążenia użytkowe wyłącznie związane z pracami ekip konserwatorskich);
• Dach użytkowy z roślinnością intensywną i komunikacją pieszą (zwiększona grubość warstwy wegetacyjnej, obciążenia użytkowe wyłącznie ruchem pieszym);
• Dach użytkowy z roślinnością intensywną  i komunikacją kołową (zwiększona grubość warstwy wegetacyjnej, obciążenie ruchem pojazdów – osobowych i / lub ciężarowych)

3. Ustalenie ilości i rodzaju urządzeń, które mają być zamontowane na dachu

Urządzenia dachowe należy zgrupować w miarę możliwości tak, aby liczba przebić połaci dachowej była jak najmniejsza.

Dachu płaskiego, także jeśli jest dachem zielonym, użytkowym, nie należy traktować jako miejsca prostego montażu różnego rodzaju urządzeń nie przewidzianych na etapie projektowym.

Skutki montażu dodatkowych urządzeń:

• Zwiększenie obciążenia konstrukcji przekrycia dachu;
• Problemy z izolacją miejsc dodatkowych przebić;
• Bezładnie prowadzone przewody instalacyjne.

4. Uwzględnienie wymaganej grubości warstwy izolacji termicznej

Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. (Dz. U. z 2002 r. Nr 75 poz. 690 z późn. zm.: Dz. U. 2013 poz. 926) określa wymagania izolacyjności cieplnej m. in. dla stropodachów. Na przykład dla temperatury wewnątrz pomieszczenia t_i  ≥ 16 ^oC,  obowiązujący współczynnik przenikania ciepła U_c(max) [W/(m²xK)] będzie wynosił:

• 0,20 od 1 stycznia 2014 r.
• 0,18 od 1 stycznia 2017 r.
• 0,15 od 1 stycznia 2021 r.

Należy więc, w kolejnych latach, liczyć się z koniecznością zwiększania grubości warstw materiałów do izolacji termicznej stropodachów lub stosowania droższych materiałów o mniejszym współczynniku przewodzenia ciepła (λ), np. płyty z typu PIR;

Skutki braku miejsca na wystarczającą grubości izolacji termicznej:

• Zmniejszenie wysokości pozostałych warstw dachu zielonego;
• Niewłaściwe ocieplenie budynku;
• Przemarzanie stropodachu i związana z tym możliwość rozwoju pleśni na powierzchni wewnętrznej przegrody.

5. Określenie spadków połaci dachu i rozmieszczenia miejsc odpływu wody

Projektowane spadki połaci dachu oraz rozmieszczenie miejsc odpływu wody mają wpływ na grubość przekrycia dachu. Wraz ze wzrostem odległości od odpływu wody przyrasta grubość warstwy spadkowej.

Przykład – obliczenie przyrostu grubości warstwy spadkowej

Wpust dachowy położony w odległości  5 m od attyki dachu,

Projektowany spadek dachu 6% (3,4^o),

Warstwa spadkowa wykonana z betonu o minimalnej grubości 4 cm.

Przyrost grubości warstwy spadkowej wynosi 6% tj. 6 cm na każdym metrze odległości .

Przy odległości  5 m:

5 x 6 cm =  30 cm

Minimalna grubość warstwy spadkowej 4 cm, zatem

30 cm + 4 cm = 34 cm

A więc dla dachu, w podanym przykładzie, należałoby uwzględnić  aż 34 cm dodatkowej grubości przekrycia dachu.

Ponadto należy zwrócić uwagę na znaczący przyrost ciężaru tak skonstruowanej warstwy spadkowej.

Projektowany spadek dachu

Zgodnie z normą PN-B-02361:2010 pochylenie podłoża nie powinno być mniejsze niż 1% (0,6^o). Projektując  przekrycie dachu należy jednak pamiętać, że w przypadku nachylenia połaci dachu  mniejszego niż 5% ( ok. 3^o), z powodu dopuszczalnych tolerancji równości podłoża, grubości materiałów do izolacji wodochronnych, zakładów itp. istnieje możliwość powstawania zastoin wody oraz utrudnionego odpływu wody.

Wytyczne dla dachów zielonych na etapie projektu wykonawczego

1. Dostosowanie projektowanych rozwiązań szczegółowych do warunków określonych w projekcie architektoniczno-budowlanym

Na etapie opracowania projektu wykonawczego powinno dostosować się do warunków określonych w projekcie architektoniczno-budowlanym w zakresie:

• Wysokości budynku;
• Założonej funkcji użytkowej dachu zielonego;
• Przygotowania rozwiązań konstrukcyjnych do montażu planowanych urządzeń na  dachu. Urządzenia dachowe w postaci wywiewek kanalizacyjnych, anten, urządzeń klimatyzacyjnych, przejść kabli elektrycznych itp. należy zgrupować w miarę możliwości tak, aby liczba przebić połaci dachowej była jak najmniejsza. Dodatkowo urządzenia te, jak również wyłazy dachowe, świetliki, klapy dymowe itp., powinno się umieszczać na cokołach, których wysokość powinna być większa od sumy warstw dachu zielonego i które będzie można zaizolować w poprawny sposób oraz otoczyć pozostałymi warstwami dachu zielonego. Dachy zielone powinny być bez problemów dostępne dla celów konserwacyjnych. Godne polecenia jest przy tym projektowanie na powierzchni dachu lub w jego pobliżu przyłącza wody.

2. Szczegółowe określenie rodzaju materiałów i kolejności ułożenia warstw powyżej izolacji wodochronnej dachu zielonego

Szczegółowe określenie rodzaju materiałów  oraz ilości ich użycia jest konieczne do prawidłowego zebrania obciążeń niezbędnych do obliczenia wymaganej wytrzymałości konstrukcji stropodachu i wszystkich elementów konstrukcyjnych budynku znajdujących się poniżej.

Precyzyjne określenie kolejności ułożenia warstw powyżej izolacji wodochronnej przyczynia się do zmniejszenia ryzyka popełnienia błędu przez wykonawcę prac budowlanych.

3. Zabezpieczenie minimalnej wysokości attyk powyżej wierzchniej warstwy przekrycia dachu

Wysokość attyki dachu, na którą wywinięta ma być izolacja wodochronna nie powinna być niższa niż 15 cm powyżej wierzchniej warstwy przekrycia dachu.

4. Prawidłowe umiejscowienie wpustów dachowych względem attyk i w korytach odpływowych

Wpusty dachowe odpływu wody z opadów atmosferycznych należy projektować i montować w odległości co najmniej 25 cm od ścian attyk, brzegów koryt odpływowych itp.  Zaleca się również, aby w promieniu 25 cm od wpustu podłoże było poziome. Wokół wpust należy obsypać żwirem.

5. Zabezpieczenie wentylacji przekrycia dachu

Przekrycia stropodachu w układzie tradycyjnym, tj. z warstwą ocieplenie pomiędzy płytą stropową, a pokryciem, powinny mieć zapewniona wentylację. Podobnie taką wentylację należy zapewnić w każdym przypadku, gdy istnieje ryzyko zamknięcia wody w przegrodzie, np. w przypadku remontu pokrycia dachu.

6. Projektowanie wykonania robót wyłącznie w oparciu o materiały dopuszczone do stosowania w budownictwie

Wszystkie materiały budowlane powinny posiadać odpowiednie certyfikaty, atesty, aprobaty techniczne itp., na podstawie których można stwierdzić, że zostały dopuszczone do stosowania w budownictwie.

Wytyczne dla dachów zielonych na etapie wykonawstwa

1. Stosowanie materiałów wskazanych w projekcie budowlanym, w szczególności jeśli są elementami systemu materiałów;
2. Nie należy bezkrytycznie korzystać z zamienników, tylko ze względu na ich niższą cenę;
3. Wszelkie zamiany materiałów, a także ewentualne korekty rozmieszczenia wpustów, wykonanie nowych przebić dachowych, montaż dodatkowych urządzeń zawsze konsultować z projektantem;
4. Nie dopuszczać do przeciążeń konstrukcji dachu przez gromadzenie w jednym miejscu materiałów budowlanych;
5. W przypadku realizacji prac budowlanych na budynkach istniejących (remont, przebudowa), należy uwzględniać wszystkie opisane wyżej wytyczne dotyczące każdego z etapów, a przede wszystkim bardzo szczegółowo sprawdzić stan techniczny istniejącej konstrukcji budynku.

Dachy zielone, a izolacja wodochronna

Izolacja wodochronna na dachach zielonych musi być odporna na przerastanie korzeniami lub zabezpieczona odpowiednim materiałem chroniącym. W opracowaniu projektowym, zarówno w części opisowej, jak i w części graficznej, należy to jednoznacznie  określić.

Skutki braku zabezpieczenia hydroizolacji przed przerastaniem korzeniami:

• Bardzo liczne miejsca przecieków;
• Degradacja elementów konstrukcyjnych budynku;
• Uszkodzenia elementów wykończeniowych;
• Bardzo wysokie koszty remontu – konieczność remontu całego przekrycia dachu.

Ogólna charakterystyka izolacji wodochronnych

Elastyczne wyroby wodochronne stosowane do wykonywania pokryć dachowych:

1. Papy asfaltowe i asfaltowe modyfikowane;
2. Folie z tworzyw sztucznych np. PVC;
3. Materiały rolowe na bazie kauczuku typu EPDM;

Wyroby te opisane są normami europejskimi wprowadzonymi do zbioru norm polskich:

PN-EN 13707+A2:2009 Elastyczne wyroby wodochronne. Wyroby asfaltowe na osnowie do pokryć dachowych. Definicje i właściwości.

PN-EN13956:2006 Elastyczne wyroby wodochronne. Wyroby z tworzyw sztucznych i kauczuku do pokryć dachowych.

Ponadto do izolacji wodochronnej pokryć dachowych stosuje się pokrycia bezspoinowe – laminaty asfaltowo polimerowe zgodnie z instrukcjami producenta lub aprobatami technicznymi.

Charakterystyka izolacji wodochronnych

Papy asfaltowe:

• termozgrzewalne –klejone do podłoża metodą palnikami na gaz propan butan;
• aktywowane termicznie – mocowane do podłoża metodą uaktywniania warstwy klejącej za pomocą gorącego powietrza lub gazów spalinowych;
• samoprzylepne – przyklejane do podłoża za pomocą masy naniesionej na spodnią wstęgę papy, po usunięciu przekładki antyadhezyjnej.

Folie dachowe z polichlorku winylu (PVC):

• zbrojone wewnątrz siatką lub włókniną na bazie włókien szklanych lub polimerowych;
• laminowane od spodniej strony włóknina na bazie włókien szklanych lub polimerowych;
• niewzmacniane

Rolowane materiały EPDM:

• zbrojone wewnątrz siatka na bazie włókien szklanych lub polimerowych;
• laminowane od spodniej strony włóknina na bazie włókien szklanych lub polimerowych;
• z powłoką bitumiczną naniesioną na spodnią stronę wstęgi, samoprzylepne lub zgrzewane gorącym powietrzem.

Pokrycia bezspoinowe z laminatów:

• wykonywane  są z masy asfaltowo polimerowej o grubości dwóch warstw ok 6 mm z wkładką zbrojącą  z włókniny poliestrowej.
• Do zabezpieczenia miejsc szczególnie narażonych na uszkodzenia mechaniczne, takich jak dylatacje fasety naroża itp. , stosuje się systemowe taśmy neoprenowe.

Autor: Roman Kwiatkowski