DISKURS: Как обеспечить защиту плоской крыши от влаги в деревянном строительстве

Надежный контроль влажности в плоских кровлях в деревянном строительстве

Нововведения в DIN 68800-2 или 100 метров против вариативности

Какие конструкции сегодня не требуют подтверждения

То, что согласно стандарту DIN 4108-3 со значением «100 м» не требовало пристального внимания, в реальности приводило к строительным повреждениям. Это стало давно объектом переживаний и исследовании со стороны «деревянщиков». Еще в 2008 году отраслевое издание Informationsdienst Holz (нем. «Информатионсдинст Хольц») в своей брошюре про плоские крыши в деревянном строительстве написало, что пароизоляционный слой с sd=100 м больше не отвечает текущим техническим запросам. Были проведены многочисленные исследования в области деревянного строительства и плоских крыш, которые дали новые данные. Результаты публиковались и обсуждались на всевозможных мероприятиях и в различных изданиях.

Многое из исследований и экспертной практики затем вошло в обновленную версию стандарта о защите древесины. Конструкции невентилируемых плоских крыш, не подлежащие подтверждению надежности, современной редакции стандарта DIN 4108-3:2014-11 неизвестны. При оценке конструкций также следует учитывать конструкционную защиту древесины в соответствии с DIN 68800-2, так как «не требующие подтверждения» как раз потерпели неудачу из-за высокого содержания влаги в древесине. Однако говоря о защите древесины, мы принимаем в расчет только свойства материала и его компенсационную (равновесную) влажность в окружающей среде. В зависимости от равновесной влажности материал может относиться к тому или иному классу защиты (ранее — класс опасности). В этом смысле надежной считается та конструкция, древесина которой может быть отнесена к классу защиты 0 (класс 0 — химическая защита древесины не требуется).

Что касается надежности конструкции, стандарт DIN 68800-2 предъявляет еще более высокие требования, чем стандарт DIN 4108-3. Надежность частей конструкции из древесины определяется в DIN 4108-3 тем, что образующийся конденсат должен высыхать полностью, и должны быть соблюдены предельные значения:

• а) по объему конденсата и
• б) по увеличению влажности строительных материалов.

Но при этом резерв на непредвиденное проникновение влаги не предусмотрен, достаточно полного высыхания расчетной влажности. В спорных случаях количество конденсата и высушиваемой влаги может быть одинаковым, и при этом по DIN 4108-3 будет считается, что конструкция в порядке.

В соответствии со стандартом защиты древесины DIN 68800-2 необходимо предусмотреть наличие резервов к высыханию конструкции. При расчете методом Глазера они составляют: для крыш — 250 г/м2 и 100 г/м2 для перекрытий и стен. Таким образом учитываются оставшиеся негерметичные места в пароизоляционном слое и, как следствие, непредвиденное проникновение влаги. При обосновании надежности конструкции с помощью численного модулирования расчеты производятся с учетом планируемого класса воздухонепроницаемости оболочки здания. Контроль качества монтажа воздухонепроницаемой оболочки здания осуществляется с помощью теста на разницу давлений, например Blower Door. Он рекомендован при использовании любого из указанных подходов к проектированию.



При проектировании и монтаже древесина конструкции плоской крыши из рисунка A.20 в соответствии с DIN 68800-2:2012-02 может быть отнесена к классу защиты Dk0, но с жесткими ограничениями. По причине возникавших строительных повреждений, вызванных использованием «100 м мембран», границы для конструкций класса Dk0 без расчетных доказательств надежности были сильно сужены (подробнее в информационном блоке ниже). Поэтому в строительной практике подтверждение защиты от влаги с ее ограничениями является таким же важным, как и тщательное проектирование и тщательный монтаж, чтобы в конечном итоге получить надежную конструкцию.

Учет старения пароизоляции в расчетах

В полностью утепленных невентилируемых плоских или пологих крышах с металлическим покрытием либо наружной гидроизоляцией при расчетном анализе надежности конструкции необходимо учитывать старение пароизоляционных мембран. Это относится к мембранам как с постоянным сопротивлением диффузии, так и с переменным. Мембраны с постоянным сопротивлением диффузии проходят испытание на старение в соответствии с процедурой, описанной в DIN EN 13984.

Поскольку значение sd после испытаний на старение может отклоняться на +/– 50% от первоначального, при проведении влаготехнического анализа рекомендуется использовать sd с учетом отклонения, если нет других достоверных данных. DIN EN 13984 неприменим к пароизоляционным мембранам с вариативным сопротивлением паропроницанию. Таким образом, кривая значения sd при старении должна быть определена и подтверждена документально как часть общего национального допуска строительного надзора (AbZ) или ETA (Европейской технической оценки). При помощи этих значений можно провести качественный расчет надежности конструкции. Если эти документы у вариативной мембраны отсутствуют, для гигротермического расчета конструкции в соответствии с DIN 68800-2, 7.5 можно использовать только постоянное значение сопротивления диффузии.

В зависимости от того, какой коэффициент sd менее эффективен для защиты от влаги, следует выбирать либо значение после испытания на старение (+/– 50%), либо изначальное значение sd. Подтверждение надежности конкретной конструкции производится с использованием численного моделирования под конкретный объект и его местоположение. Из этого следует, что конструкции с вариативными мембранами, поведение которых при старении доказано, наиболее безопасны с точки зрения диффузии. В сравнении с ними судьба вентилируемых конструкций полностью зависит от эффективной работы вентканала. Независимо от типа конструкции нужно учитывать фактор защиты от влаги  и изменение при старении. Поведение конструкции с учетом характеристик материалов и работы вариативных мембран может быть реалистично рассчитано только с применением численных методов моделирования, таких как WuFi или Delfin.

Затенение и его влияние на конструкцию

Влияние блуждающего затенения от камина на плоскую крышу 

Эффект стены

Вертикальная поверхность мешает коротковолновым солнечным лучам падать на поверхность диффузно-закрытой с наружной стороны конструкции. Коротковолновые лучи, как и в микроволновой печи, играют решающую роль в нагревании. Но излучение либо поглощается, либо отражается тенеобразующей поверхностью. Поверхность конструкции может нагреваться только за счет температуры воздуха и глобального солнечного воздействия. Ночью поверхности конструкции пытаются сбалансировать температуру с противоположным, очень холодным космосом. Создается длинноволновое излучение, которое охлаждает поверхность.

При затенении типа «эффект стены» негативное воздействие на конструкцию, накопленное за день и ночь, суммируется. В течение дня прямое солнечное излучение полностью прерывается теневым участком, а ночью длинноволновому обратному излучению ничто не препятствует. Плохой нагрев плюс охлаждение создают наибольший риск повреждения конструкции. 

Эффект зонта

 Стоящая под наклоном поверхность создает тень на поверхности конструкции. В зависимости от наклона и расстояния создающей тень поверхности до конструкции, прямое воздействие солнечного излучения может полностью блокироваться или снижаться. Но за счет наклона в течение дня при нагреве конструкции может возникать и положительный эффект — к примеру, обратное тепловое излучение и увеличение воздействия непрямого излучения. 

Эффект навеса для машины 

В зависимости от типа и расстояния параллельной плоскости прямое солнечное излучение попадает на конструкцию только в ограниченном объеме либо не попадает совсем. Тепловое излучение все же может передаваться на находящуюся под ним конструкцию за счет нагрева покрытия.

В ночное время параллельная кровле поверхность влияет на длинноволновое излучение. Интенсивность охлаждения снижается. Таким образом, с одной стороны кровля не нагревается так сильно днем, как незатененная конструкция, с другой — не охлаждается так интенсивно ночью. Может возникнуть компенсаторный эффект.

Верхние слои, такие как гравий, камни, подложки при озеленении крыши или даже террасные покрытия, ограничивают воздействие солнечного света, но, с другой стороны, они также сдерживают процесс охлаждения во время ночной фазы излучения. Таким образом, конструкции с верхним покрытием всегда должны перепроверяться и подтверждаться.





Что делать, если солнечное излучение ограничено? Опять же в игру вступает естественное поведение баланса сил: стремление к равновесию. Древесина и древесные конструкционные материалы при соответствующих окружающих климатических условиях подстраиваются к характерной для этих материалов равновесной влажности. Эта равновесная влажность зависит от относительной влажности, то есть от температуры и абсолютной влажности.

Чем теплее слой конструкции, тем ниже его равновесная влажность. Благодаря этому физическому эффекту в определенных рамках можно разработать решения для конструкций плоской крыши. Как правило, на верхний слой покрытия кровли укладывается дополнительный слой утеплителя, что приводит к повышению температуры слоя и, следовательно, к снижению равновесной влажности или уменьшению относительной влажности воздуха. 

При использовании дополнительного слоя утеплителя поверх рекомендуется использовать дополнительный слой, препятствующий диффузии, со значением sd ≥ 100 м.

Эта мера помогает достичь двойного эффекта:

1) Диффузионный поток прерывается. Диффузия (так же, как и конвекция) доходит только до этого слоя. За счет разграничения влага в верхнем слое утеплителя скапливаться не будет. Скопление может возникать при использовании изоляционных материалов вспененного типа, которые медленно пропускают диффузию (более инертны к диффузии), или при использовании обшивки с более высоким значением sd.
2) «Обратный путь» влаги в сторону помещения должен быть максимально коротким. Чем больше доля внешней массы, тем более инертной будет реакция верхней части конструкции. Цель всегда заключается в том, чтобы сократить обратный путь влаги при учете как значений sd, так и фактической толщины конструкции в метрах.
Чем короче расстояние, тем меньше времени требуется на обратное испарение влаги, тем быстрее достигается баланс.

Что делать с внешними факторами воздействия