Fizyka dachów cz. I: Cyrkulacja powietrza ma znaczenie

Świadomość procesów związanych z cyrkulacją powietrza i szeroko pojętą wentylacją dachu sprawia, że każdy etap projektowania dachu, a następnie jego konstruowania powinien być odpowiednio przemyślany.

Już podczas układania więźby dachowej, a później poszycia oraz pokryć dachowych tworzone są odpowiednie systemy odpowiedzialne za prawidłową cyrkulację powietrza.

Dlaczego jest to aż tak istotne niezależnie od rodzaju dachu?

O fizyce dachów na potrzeby dekarstwa

Naturalne działanie wiatru oraz tzw. ciąg termiczny sprawiają, że przepływ powietrza wentylującego możliwy jest w przygotowanych do tego przestrzeniach dachu.

1. W przypadku ciągu termicznego ważna jest gęstość powietrza zależna od jego temperatury, a pozostałe prawa fizyki decydują o tym, że:

• ogrzane powietrze pod pokryciem dachowym wypychane jest na zewnątrz przez powietrze chłodne – cięższe,
• ciąg oraz prędkość cyrkulacji powietrza wzrastają wraz z powiększaniem się różnicy temperatur powietrza wtłaczanego i wypychanego,
• odpowiednio przygotowane wloty i wyloty powietrza pozwalają spełnić warunki wynikające między innymi z zapisów aktualnych norm, ale też z prawideł w sztuce dekarskiej.

Niezależnie od sezonowej zmienności temperatur, dach powinien być gotowy na odprowadzenie większej ilości pary wodnej niż do niego przenika. Zapobiega to gromadzeniu się skroplin na warstwie termoizolacji, deskowaniu, membranach oraz na wewnętrznej stronie pokryć dachowych.

2. Gęstość powietrza a ciśnienie – to również zjawisko, o którym warto wspomnieć. Wentylacja naturalna, zwana również grawitacyjną, bazuje między innymi na różnicy ciśnień powietrza. W tym przypadku inaczej niż przy rosnącej temperaturze, wzrost ciśnienia atmosferycznego sprawia, że wzrasta również gęstość powietrza.

3. Wilgotne powietrze jest lżejsze od powietrza suchego, dlatego wystarczy sprawna wentylacja dachu, aby bez trudu było odprowadzane na zewnątrz. Tę zawiłość wyjaśnia między innymi prawo Avogadra, które stanowi, że taka sama porcja gazu będzie zawierać tyle samo cząsteczek bez względu na rodzaj gazu.

→Na bardziej praktycznym przykładzie: dodanie pary wodnej do powietrza sprawia, że ta sama objętość gazu staje się lżejsza, ponieważ cięższe molekuły zastępowane są lżejszymi.

Szczelność a wentylacja dachu – rozsądne połączenie

Prawidłowa cyrkulacja powietrza między pokryciem wstępnym i właściwym dachu nie oznacza, że konieczne jest stworzenie szczelin zagrażających bezpieczeństwu dachu.

Prawidłowo przeprowadzone działania dekarskie mają na celu połączenie rozwiązań związanych z dwiema różnymi potrzebami, czyli wentylacją połaci dachowych oraz ich szczelnością. Jest to możliwe przy prawidłowo przeprowadzonych działaniach oraz przy doborze odpowiednich rozwiązań.

Do najbardziej oczywistych powodów wentylowania dachu należą:

1. zmniejszanie ryzyka skraplania pary wodnej pod pokryciem dachowym – dbałość o warstwy znajdujące się pod dachówkami, blachodachówką, czy blachą na rąbek dotyczy między innymi prawidłowej wentylacji dachu; nie dochodzi wtedy do zawilgocenia membran paroprzepuszczalnych ani warstw ocieplenia dachu;
2. ochrona elementów więźby dachowej oraz deskowań pełnych i niepełnych – zawilgocone drewno szybko ulega wypaczeniu, rozwarstwieniu oraz innym deformacjom, dlatego wszystkie konstrukcje drewniane również wymagają odpowiedniej wentylacji; zadbane i suche przetrwają długie lata na Państwa dachu.

Należy pamiętać, że zawilgocenie dachu powodowane jest warunkami pogodowymi, ale też użytkowaniem poddasza, dlatego współczesne metody wentylacji działają dwutorowo, odparowując również wilgoć z wnętrz poddasza użytkowego.

Wytyczne istotne przy tworzeniu niezawodnych dachów

Zanim powstaną różnego rodzaju dachy i kwestie cyrkulacji powietrza będzie można sprawdzić w praktyce, ważne jest, aby zwrócić uwagę na kilka istotnych czynników:

• rodzaj konstrukcji dachowej – najpopularniejsze są więźby krokwiowe, z belkami stropu opartymi na murze lub na murłacie; niektóre dachy mają również krokwie oparte na ścianach, a w przypadku dużych rozpiętości dachu stosowane są więźby jętkowe (jętka to element, który łączy i usztywnia krokwie);
• kąt nachylenia dachu – gdy kąt nachylenia połaci dachowych jest mniejszy niż 30°, stosuje się dodatkowe rozwiązania, ponieważ naturalny ciąg powietrza byłby niewystarczający; zazwyczaj wystarczą większe przestrzenie wentylacyjne oraz dodatkowe dachówki wentylacyjne w pokryciu dachowym;
• system ocieplenia dachu – czy to wełna mineralna, czy płyty termoizolacyjne, warstwę ociepleniową należy zabezpieczyć specjalną membraną lub folią; taka warstwa przejmować będzie nadmiar skroplonej pary wodnej i odprowadzać ją pod pokrycie dachowe, gdzie następuje wietrzenie dachu;
• rodzaj pokrycia dachowego – można tutaj mówić o nasiąkliwości oraz szczelności pokryć dachowych, i tak:
  ◦ pokrycia mniej nasiąkliwe (blachy dachowe) zmniejszają wykraplanie pary wodnej i mają większy wpływ na regulację wilgotności,
  ◦ pokrycia o niepełnej szczelności (dachówka) pozwalają na przenikanie powietrza przez zamki, co wzmaga naturalną cyrkulację powietrza.

Rodzaj zastosowanej wentylacji powinien być dobrany pod kątem każdej z powyższych cech, ale również z uwzględnieniem przeważających warunków pogodowych w danym regionie, sąsiedztwa innych wysokich budynków, czy zacienienia bezpośredniego otoczenia obiektu.

Wietrzenie dachów ocieplonych to konieczność

Zapewnienie prawidłowej cyrkulacji powietrza bywa mylnie kojarzone z wyziębieniem poddasza. Wentylacja odbywa się tuż pod pokryciem dachowym, zatem nie dociera bezpośrednio do wnętrz, co oznacza, że nie wpływa na temperaturę w pomieszczeniach poddasza użytkowego.

Temat fizyki dachów rozwiniemy w dwóch kolejnych wpisach. Zapraszamy już wkrótce do naszej zakładki porady.