Движение воздуха, воздушные каналы и отверстия
Кровельные конструкции, состоящие из большого количества многослойных компонентов, монтируются специалистами разных отраслей как правило на стройплощадке. При этом возможны отклонения от заданных размеров, а также ошибки при реализации примыканий, из-за которых нарушается непроницаемость кровли тля воды и пара. Поэтому настил и теплоизоляция должны быть вентилируемыми. Это достигается при помощи вентиляционных отверстий, расположенных на краях кровли, через которые поступает внешний воздух. Так отводятся тепло, водяной пар, талая вода и остаточная влажность конструкций.
Движение воздуха
Движение воздушных масс в кровле возникает либо из-за давления ветра (как следствие разности воздушного давления), либо из-за конвективного потока вследствие разности температуры воздуха. Если давление ветра и тепловая подъемная сила действуют одновременно, они могут «поддерживать» друг друга (усиленное движение воздуха) или «мешать» друг другу, затрудняя движение воздуха.
Движение воздушных масс вследствие разности давления
Показатели давления-разрежения на элементах здания зависят от направления и силы ветра, а также формы сооружения и наклона кровли. В то время как форма здания и его положение относительно направления ветра определяют размер зоны разрежения, наклон кровли оказывает влияние как на распределение давления и разрежения, так и на величину этих показателей на кровле. На краях и углах кровли действующие силы ветра во много раз выше, чем на самой поверхности кровли. При косом ветре возможно также возникновение давления в области перелома. Приблизительно 30 дней в году в среднеевропейском регионе продолжается штиль. В эти дни не возникает воздушных потоков, обусловленных разностью давления. Целесообразно поставить здание одной из его наклонных поверхностей против основного направления ветра. Направление ветра может, однако, на время менять распределение давления и разрежения на противоположное; окрестность здания (например, плотная застройка) также оказывает влияние на движение воздушных масс на кровле.
Движение воздушных масс вследствие разности температур
Перепад плотности между теплым воздухом в кровле и более холодным внешним воздухом ведет к возникновению тепловой подъемной силы и, тем самым, к конвективному движению воздушных масс. Это движение тем сильнее, чем выше угол наклона кровли. При небольшом наклоне кровли и слабой подъемной силе следует обеспечить беспрепятственное движение воздуха, сократив трение с окружающим поверхностями. Размер впускных и выпускных отверстий при этом должен быть увеличен.
Ламинарное и турбулентное (вихревое) движение воздушных потоков
Воздух в вентиляционных слоях может перемещаться в виде ламинарного или турбулентного потока. Понятие «ламинарный» означает, что отдельные потоки воздуха параллельны друг другу и движутся в вентиляционном пространстве без завихрений. Завихрения образуются только по краям вентиляционного пространства (контакт воздуха с «неровными» поверхностями строительных элементов, окружающих вентиляционное пространство). В случае турбулентного потока его частицы движутся не только параллельно, но и совершают поперечное движение. Это приводит к вихреобразованию по всему сечению вентиляционного канала.
Состояние воздушного потока в вентиляционном пространстве зависит от:
- Скорости потока воздуха.
- Температуры воздуха (плотность, давление, подвижность воздушных частиц).
- Площади сечения вентиляционного канала.
- Формы и поверхности строительных элементов на границе вентиляционного канала.
a. Холодная кровля: объем воздуха велик, что и при более высокой температуре способствует хорошей вентиляции кровли. Для этого необходимо предусмотреть достаточно большие отверстия.
b. Теплая кровля с одним вентиляционным зазором: норма DIN 4108 проводит различие между кровельным покрытием и кровельной изоляцией.
Кровельное покрытие, В категории кровельных покрытий перечисляются различные конструкции, для которых определены пары показателей эквивалентной толщины воздушного слоя с наружной (Sde) и внутренней стороны (Sdj) теплоизоляционного слоя. Для конструкций с невентилируемыми покрытиями и диффузионным слоем под теплоизоляцией показатель Sdj всегда должен быть более или равен 100 м.
Сопротивление теплопередаче под диффузионным слоем принципиально не должно превышать 20% теплопередачи всей конструкции. Кроме того, в контексте паропроницаемости теплоизоляции норма DIN также упоминает пористую бетонную конструкцию без покрытий, а также инверсионную кровлю с покрытием.
Кровельная изоляция. В случае кровельной изоляции для показателя Sdj и теплопередачи действуют те же требования, что и для покрытия с диффузионным слоем под теплоизоляцией.
с. Оборудованное кровельное пространство с вентилируемой конструкцией
Норма DIN 4108 различает кровли с наклоном более и менее 5°, и предъявляет (в случае применения без подтверждения расчетами) к различным участкам минимальные требования в отношении показателей эквивалентной толщины воздушного слоя Sd, площади сечения вентиляционного канала, а также сопротивления теплопередаче R. Эти требования в отношении минимальных показателей вентиляционного сечения толжны выполняться для конструкции в смонтированном состоянии.
Однако рекомендуется все же запланировать сечения большего размера, так как:
- Теплоизоляция после укладки может увеличиться в размерах или деформироваться.
- Необходимо учитывать возможные ошибки при монтаже, а также допустимые отклонения, которые могут уменьшить вентиляционное сечение.
- Аэроэлементы свеса, вентиляционные ленты / перфорированные листы или вентиляционные рулоны на коньках или хребтах могут существенно ограничить свободное вентиляционное сечение в зависимости от своей конструкции.
Мелкоячеистые решетки / сетки и лиcты с мелкой перфорацией могут сократить вентиляционное сечение уже будучи просто окрашенными. Поэтому их ячейки не должны быть меньше 5 мм.
Поверхность кровли
Использование отдельных вентилятионных элементов возможно любом месте кровли. Вентиляционные отверстия должны быть защищены от падающего снега и сильного дождя. Это происходит вследствие многократного изменения направления потока воздуха в вентиляционном элементе. Так как давление и разрежение (в зависимости от состояния воздушной среды) часто сменяют друг друга, всегда рекомендуется обеспечить дополнительную защиту.
Простые вентиляционные элементы пропускают больше воздуха, нежели защищенные от снега и сильного дождя, так как они создают меньше сопротивления и завихрений. Однако они не столь надежно защищают крышу от внешних осадков.
Установленный перед вентиляционным отверстием ветроотражатель отклоняет поток ветра, а на его обратной стороне образуется разреженный участок. В случае использования ветроотражателей вентиляционные отверстия без дополнительной защиты могут быть размещены также и в области давления.
Конек
Согласно норме DIN 4108, свободное вентиляционное сечение на коньке вентилируемых конструкций, возводимых без проведения расчетов, должно иметь сечение, указанное в . Задача конька как наивысшей точки кровли - отводить поступающий через карниз в подкровельное пространство воздух. Это происходит через специальные элементы кровельного покрытия или через кровельные аксессуары. Однако иногда воздух проходит мимо конька и выходит уже только на противоположном карнизе. Однако это, при определенных условиях (например, при ориентации кровли с юга на север), приводит к тому, что влажный теплый воздух перемещается из южного участка кровли в северный и там конденсируется на холодных элементах.
Поэтому на кровлях, подверженных разным климатическим воздействиям, имеет смысл разделять воздушные слои на коньке. Это хотя и ведет к ухудшению воздухообмена (что можно компенсировать увеличением вентиляционного канала), одновременно снижает увлажнение расположенной ниже теплоизоляции.
Специальные вентиляционные элементы, служащие для воздухообмена, могут быть размещены на коньке точечно или линейно в виде сплошной укладки, Многократное изменение направления воздуха в аэроэлементах конька или фасонных подконьковых черепицах предотвращает проникновение падающего снега и дождя.
Конек / нижний воздушный канал
Чтобы обеспечить связь между нижним и верхним вентиляционными зазорами в коньковой части, сплошной настил с гидроизоляцией следует не доводить до конька минимум на 3 см, а гидроизоляционную пленку прерывать перед коньком на расстоянии в 5 см.
Конек односкатной кровли
Площади сечения вентиляционных отверстий конька односкатной кровли приравниваются к этим же показателям на карнизе. Так как вентилируемая поверхность кровли всего одна, сечения вентиляционных каналов больше, чем у двускатной кровли. Перфорированный вентиляционный профиль защищается планкой из листового металла.
Конек односкатной кровли, верхний воздушный канал
Свободное вентиляционное сечение между стропилами / настилом и коньковой планкой из листового металла защищается от проникновения мелких животных и птиц перфорированным листом. Возникающее при этом уменьшение площади вентиляционного сечения необходимо учитывать при выборе размера вентиляционного зазора.
Конек односкатной кровли, нижний воздушный канал
Уложенные с определенным зазором доски подшивки обеспечивают вентиляцию в воздушном канале. Если расстояние между досками слишком велико, промежутки закрываются перфорированным листом/ вентиляционной лентой. В случае применения перфорированных софитов следует проверить расчетом площадь свободного сечения вентиляционных отверстий
Хребет
Требования к вентиляции хребта те же, что и для конька. Воздухообмен реализуется либо непосредственно через вентиляционные элементы, либо может быть достигнут при помощи конструктивных решений. Воздух при этом поднимается вдоль хребта до вентиляционных отверстий на коньке.
Хребет, верхний воздушный канал
После монтажа обрешетки и контробрешетки поток воздуха в верхнем вентиляционном слое может быть направлен зигзагом. При этом воздух идет попеременно над контробрешеткой и под обрешеткой. Если вместо обрешетки предусмотрен сплошной настил (например, в случае металлической кровли), контробрешетка может сыть прервана в области хребта. Поступающий воздух через свободное пространство будет отводиться вдоль хребта. Так как пролеты между накосными стропилами при этом становятся шире, могут потребоваться дополнительные рейки между контробрешеткой и хребтовым бруском. Еще одна возможность: создать разрыв в обрешетке, используемой в качестве хребтового бруска . Воздух движется сквозь хребет в соседний пролет другого ската кровли (например, в случае шатровой крыши).
Хребет, нижний воздушный канал
Для создания продольной вентиляции вдоль хребта сечение накосной стропильной ноги в области хребта уменьшается на толщину обрешетки на протяжении приблизительно 200 мм. С точки зрения статики это допустимо так как по сравнению с более длинными обычными стропилами эти стропила, при том же сечении, слишком мощные. Этим обеспечивается свободное поступление воздуха от карниза в область конька через хребет. Еще одна возможность состоит в установке дополнительной контробрешетки параллельно хребту с необходимым зазором, которая крепится к накосным стропилам. Гидроизоляционная пленка заворачивается на этот брусок (укладывается без перехлеста через хребет) и закрепляется. Таким образом достигается линейная вентиляция нижнего воздушного зазора.
Хребет, верхний / нижний воздушный канал
Существуют разные возможности для того, чтобы направить воздух из одного вентиляционного зазора в другой:
- использование вентиляционных элементов (решеток из пластика) в области на хлеста рулонов подкровельных пленок. Вода проходит вокруг этих элементов и не попадает под пленку;
- монтаж дополнительной контробрешетки на расстоянии около 2 см параллельно хребтовому бруску. Подкровельная пленка заводится на брусок и закрепляется. Тем самым на хребте создается непрерывная вентиляционная щель от карниза до верхней точки крыши.
Оба решения подходят только для простых конструкций, к которым предъявляются низкие требования:
- перенаправление потока воздуха в установленные в подкровельной гидроизоляции вентиляционные проходы. Благодаря тому что края вентиляционной проходки слегка приподняты (около 2 см), вода проходит вокруг отверстия. Необходимым условием достаточной вентиляции нижнего воздушного зазора является установка точечных проходок в каждом пролете между стропильными ногами, приходящими на хребет.
Карнизный свес
Требуемое для вентилируемых конструкций в норме DIN 4108 свободное вентиляционное сечение на карнизе составляет 20° (промилле) площади соответствующей кровли, но не менее 200 см2/м карниза. Карниз, как низшая точка кровли, в большей степени выполняет задачу обеспечения поступления внешнего воздуха в кровельное пространство.
Карниз, верхний воздушный зазор
Установленный на карнизном брусе аэроэлемент свеса или перфорированный лист / вентиляционная лента защищают верхний воздушный зазор от проникновения птиц, грызунов и насекомых.
В качестве вентиляционных элементов можно применять аэроэлементы / ленты из пластика или металлический перфорированный профиль, а также вентиляционные гребни, которые монтируются на выравнивающий брусок.
Карниз, нижний воздушный зазор
Вентиляция нижнего воздушного зазора на карнизе обеспечивается установкой между стропилами перфорированного листа или профиля из металла / пластика. Показатели вентиляционного сечения перфорированных листов, планок и вентиляционных гребней зависят от высоты и диаметров отверстий соответствующего изделия. Они лежат в диапазоне между 200 и 300 см2/м. Другие возможности реализации вентиляции описаны в разделе «Конек односкатной кровли».
Ендова
В отношении вентиляционных отверстий к ендове должны быть применены те же принципы, что и к хребту.
Ендова, верхний воздушный зазор
Контробрешетка обрывается перед бруском / настилом ендовы. Это необходимо для того, чтобы беспрепятственно отводить проникающую воду и строительный мусор во время кровельных работ. Воздух проходит через свободный зазор между конструкцией ендовы и контробрешетки и устремляется в направлении конька или карниза.
Другой вариант реализации состоит в том, чтобы подвести контробрешетку вплоть до желобка ендовы. На идущем параллельно ендове брусе, по всей его длине, крепится перфорированный лист или вентиляционный гребень, чтобы предотвратить проникновение птиц и мелких животных и обеспечить приток / выход воздуха по всей длине ендовы.
Ендова, верхний / нижний воздушный канал (см. раздел «Хребет»)
В случае, если ширина вертикальных пролетов, по которым движется воздух, слишком велика, необходимы дополнительные опорные бруски. При этом дополнительные бруски должны быть смонтированы с учетом нагрузки на две или более несущие обрешетки.
Точечные вентиляционные проходки следует монтировать в каждом межстропильном пролете, приходящем на ендову. Так как эти мероприятия связаны с серьезными трудозатратами и снижением надежности подкровельной гидроизоляции, а также, при неблагоприятном соотношении давлений, могут приводить к сокращению воздухообмена, DIN 4108 (часть 3) констатирует, что надежная вентиляция нижнего зазора у ендовы невозможна, и предлагает реализацию конструкции только с верхним вентиля-ционным зазором (с диффузионной мембраной).
Межкрышные кюветы
Горизонтальный узел схождения двух соседних скатов (межкрышный кювет) - наиболее подверженный различным неблагоприятным воздействиям участок кровли; здесь приходится одновременно решать проблемы и гидроизоляции, и вентиляции
Так как свободное сечение вентиляционных отверстий может сокращаться из-за скапливающейся листвы, снега и льда, кювет должен постоянно вычищаться, а потому его необходимо конструировать с учетом дополнительной нагрузки, возникающей при передвижении людей. Также следует предусмотреть принудительный подогрев кювета в холодных и многоснежных регионах. Для конструкций кюветов в сочетании с небольшим углом наклона кровли невентилируемая конструкция (только с верхним венти-ляционным зазором) всегда более предпочтительна, нежели вентилируемая (с двумя вентиляционными каналами). Реализация вентиляционных отверстий в кюветах настолько сложна и затратна, что может быть представлена только индивидуально для каждой конструкции и материала.
Проходной элемент
Пространство вокруг проходного элемента, в принципе, должно быть вентилируемым. Однако, когда проходной элемент (например, печная труба или мансардное окно) очень широк, предпочтение, скорее, отдается невентилируемой конструкции (с одним вензазором с диффузионной мембраной).
Проходной элемент, верхний воздушный канал
Поступающий воздух упирается в проходной элемент и перенаправляется в соседние пролеты, обходя его. Затем воздух снова возвращается в первоначальный межстропильный пролет. Контробрешетка прерывается в области под проходным элементом и над ним. Как правило, вырезы в контробрешетке выполняются после монтажа шаговой обрешетки. Для усиления шаговой обрешетки могут быть смонтированы дополнительные рейки контробрешетки в случае использо-вания конструкции со сплошным настилом.
Проходной элемент, нижний воздушный канал
В случае необходимости монтажа поперечной (горизонтальной) стропильной балки ее высота должна быть меньше, чем высота стропил. Таким образом может быть обеспечена вентиляция нижнего воздушного зазора. Поток воздуха проходит сбоку непосредственно у проходного элемента. При этом должны быть соблюдены требования в отношении необходимой величины свободного сечения вентиляционного канал . Если проходной элемент (например, мансардное окно) блокирует целый пролет между стропилами, доски сплошного настила сверху и снизу проходного элемента могут быть удалены на 20 см и больше ширины вертикального зазора (между стропилами). Воздух может переходить через стропила в смежный межстропильный пролет. Так как вентиляционное сечение очень мало, должны быть пропущены две, а лучше три доски настила. При использовании подкровельной пленки также следует выполнить ее вентилируемое примыкание к проему, при этом необходимо обеспечить надежную защиту вентиляционных зазоров от внешней влаги.
Слуховое окно
Для слухового окна мансардной кровли справедливо сказанное ранее для меж-крышного кювета и широких проходных элементов: здесь также может быть целесообразен выбор невентилируемой конструкции (с одним вентзазором и диффузионной мембраной).
Слуховое окно, нижний воздушный зазор
Сечение боковых стропил слухового мансардного окна и верхней горизонтальной поперечины может быть меньше, чем сечение стропил. Посредством закрепления на боковых стропилах слухового мансардного окна реек обрешетки можно направить / перенаправить воздух, поступающий через зазоры слухового мансардного окна, в (нормальную) плоскость кроли.
Качественно продуманная и выполненная вентиляция подкровельного пространства является залогом долгой службы всей кровли. При этом особое внимание необходимо уделять выбору паро-гидроизоляционных материалов, их свойствам а также качеству выполненного утепления и его толщине. На сложных кровлях, в комплектации любого материала обязательно должны присутствовать элементы для дополнительной вентиляции внутреннего пространства.
