Střechy a krovy pro úsporu energie

Tepelné ztráty prostupem tepla přes střechu u běžných domů dosahují přibližně 5 až 20 %. Je tedy logické, že se neustále zvyšuje zájem o budování energeticky úsporných střech, které brání únikům tepla. Použitím vhodných materiálů s dostatečnou tloušťkou, ale i správným návrhem a realizací střechy s vyloučením tepelných mostů se šetří energií během celého užívání stavby a zároveň se eliminuje tvorba plísní.

Do poloviny minulého století se používaly pouze klasické konstrukce krovů. Stavělo se individuálně, nikoli masově. Času i dřeva na krovy byl dostatek. Pevnost krovu nezaručovaly výpočty, a tak se spíše pro jistotu přidávalo více dřeva. V podstatě ani nebyl důvod promýšlet, jak co nejúsporněji zhotovit krov – podkroví se k bydlení využívalo jen málokdy. Příčné trámy, sloupky, kleštiny, vzpěry a ostatní prvky tradiční vaznicové soustavy se stojatou stolicí při uskladňování sena (nejběžnějším využití půdy) tedy nevadily. Naši předci mysleli ekologicky: seno v zimě plnilo funkci tepelné izolace. Díky vhodnému provětrávání a pravidelné výměně byla tato tepelná izolace vždy nová a čerstvá. V místech spojů byla konstrukce sice často zúžená, a tudíž oslabená, ale protože se počítalo s tím, že střecha má vydržet několik desetiletí až století, zhotovoval se mohutný a pevný krov; jeho mírné naddimenzování nikdo nepovažoval za překážku.
 
Ve 20. století se však začalo stavět masověji. Prvořadá byla rychlost práce a úspora materiálu. Slušné bydlení si náhle měla dovolit prakticky každá rodina. To byl jeden z faktorů, které podnítily zracionalizování stavby krovů. Kromě toho vznik úsporných krovů a střech urychlil požadavek obydlení podkroví a uvolnění půdorysu. Začalo se počítat s každým prostorem v domě – i s dosud nepříliš využívaným podkrovím. Při tvorbě krovů bylo zapotřebí eliminovat vazné trámy (v klasické vaznicové soustavě se nacházely po celé šířce podkroví ve čtyř- až pětimetrových rozestupech přibližně půl metru nad podlahou a bránily volnému pohybu v podkrovním prostoru).

Při obydlování podkroví by se sice některé trámy mohly nahradit nebo přesunout, mnohem jednodušší však bylo vymyslet takový typ krovu, v němž by se vůbec nenacházely. Zároveň vznikl požadavek na úsporu dřeva, tedy zmenšení průřezů jednotlivých prvků na minimální možnou míru a takovou konstrukci spojů, aby nebylo nutné prvky spojovat a nevznikalo riziko, že na některých místech budou rezavět a oslabovat se. Toto zmenšení průřezu jednotlivých prvků krovu je u zateplených podkroví významné i z energetického hlediska, neboť umožňuje zateplit prostor prakticky v celé tloušťce tepelněizolačním materiálem, díky čemuž je střecha lépe tepelně izolována. Samotné dřevo má totiž součinitel tepelné vodivosti až čtyřnásobně vyšší než tepelněizolační materiály. To znamená, že v místech, kde se v ploše střechy nacházejí pouze krokve bez izolace, uniká teplo až 4krát rychleji. Použitím krokví z příhradových nosníků se poměrně jednoduchým a levným způsobem může umístit do prostoru mezi ně izolace o tloušťce až 40 cm (a to bez tepelných mostů a nutnosti uchytávat izolaci pod nebo nad krokve), což je dnes už standardem pro pasivní domy. Pevnost na pohled velmi jemných příhradových krokví z latěk malých průřezů je srovnatelná s běžně používanými krokvemi.

Na konstrukci úsporných krovů se používá nejen masivní dřevo, ale i lepené a hřebíkované profily. Tak se využijí i menší průřezy dřevní hmoty, které by jinak zůstaly bez užitku. Méně materiálu se spotřebuje díky použití lehkých střešních plášťů, které jsou lehčí než klasické, proto k tvorbě krovu pod ně postačí méně dřeva než u klasických těžkých střešních krytin.

Tvar střechy
Ve snaze o energetickou (ale i finanční) úsporu je zapotřebí zvážit nejen složení střešního pláště, druh a tloušťku použitých materiálů, ale i tvar střechy. Z fyzikálních zákonů vyplývá: čím menší plocha střechy je nad stejným půdorysem, tím by tepelné ztráty měly být menší. Pro úsporu energie jsou vhodné především pultové a ploché střechy, ale chyby se nedopustíme ani v případě, že se rozhodneme pro klasickou hladkou sedlovou střechu bez výčnělků.

foto: KM Beta

Pultové střechy
Pultové střechy s mírným sklonem a přesahem na jižní straně umožňují efektivní stínění, čímž se ušetří na ochlazování domu v létě, v zimě zase bývá slunce nízko, takže se sluneční paprsky dostanou snadno dovnitř. Při volbě sklonu střechy je třeba zvážit vhodnost konkrétního materiálu střešní krytiny pro určitý sklon střechy:

• už od sklonu 7° je možné použít určité druhy tašek, pod nimiž však musí být plné bednění a hydroizolace,
• u sklonu nad 12° až 15° se už dá uvažovat o použití několika druhů betonových i pálených tašek, stavební úprava by měla respektovat pokyny výrobce.

Plech je rovněž vhodnou a i lehkou krytinou, ovšem mimořádně esteticky působící falcované plechy mohou být poměrně drahé. Pultové střechy jsou však obecně levnější a kromě toho v případě běžné výšky rodinného domu umožní plnohodnotné využití obou podlaží.

Úspory mohou vzniknout i v případě, že přiznáme mírnou šikminu střechy v interiéru a vyhneme se budování stropu nad posledním podlažím. V případě příhradových nosníků se zase vyhneme budování cenově náročnějšího železobetonového nebo keramického stropu tím, že spodní část vazníků využijeme jako nosný prvek pro sádrokartonový strop. Taková střecha se může zateplit přímo nad podkladem foukanou tepelnou izolací splňující kritéria nízkoenergetických staveb.

Valbové a sedlové střechy
Pokud se i přes zmiňované výhody jednoduchých tvarů rozhodneme pro složitou valbovou nebo sedlovou střechu s mnoha vikýři, úžlabími a dalšími problematickými detaily, pak nemůžeme očekávat ani zdaleka takovou úsporu energie (materiálu, peněz), jako když si vybereme jednoduchou střechu bez zbytečných výstupků a výklenků. Kromě vyšší spotřeby materiálu a různých předražených specifických prvků hrozí u střechy složitého tvaru nebezpečí, že nebude provedena kvalitně a že některý detail po krátké době začne činit problémy.

Úsporné typy konstrukcí krovů
Do této kategorie patří především příhradové nosníky, úsporné hambálkové krovy a lepené krovy.

Příhradové nosníky
Příhradovými nosníky lze zastřešit prostory široké až 30 m. Nepotřebují podpěry uprostřed půdorysu, proto umožňují výjimečnou variabilitu a odlehčenost vnitřní dispozice. Pomocí nich lze docílit i různorodých členitých tvarů střech, především v případě členitých domů typu bungalov. Celá konstrukce bývá vyrobena z tenkého nehoblovaného řeziva (nejčastěji ze smrku) s vysokou třídou pevnosti. Desky jsou ostře hraněné a jejich tloušťka je přibližně 20 až 40 mm. Je nutné použít předepsanou kvalitu dřeva a dohlédnout na to, aby spoje byly správně zhotoveny, protože na jejich spolehlivosti závisí únosnost celé konstrukce. Spoje jsou konstruovány tak, aby se dřevo ve spojích co nejméně oslabovalo, proto se jeho průřez zachovává v celé délce.

Vazníky sbíjené (hřebíky) a šroubované se používají k zastřešení jednodušších staveb, obvykle se kombinují s lehkou střešní krytinou kladenou na vazničky. Pro exponované polohy nebo nadmořské výšky nad 600 m n. m. nejsou vhodné. Příhradové konstrukce se styčníkovými deskami jsou vhodné i do exponovanějších podmínek a v dnešní době se využívají stále častěji. Styčníkovými deskami se spojují jednotlivé dřevěné prvky. Desky jsou vyrobeny z kvalitního galvanizovaného, případně z nerezového plechu a jsou na nich desítky hřebíků (hustě zatlučených na malé ploše). Jejich velikost navrhuje software, dokonce každý vazník se posuzuje samostatně statickým výpočtem, přičemž se zohledňují povětrnostní a sněhové podmínky lokality stavby. Ve výrobně se styčníky vtlačují do dřeva z obou stran, takže vznikne vazník potřebného tvaru. Jde o jakýsi polotovar, který se (nejčastěji ve tvaru tupoúhlého trojúhelníku) vyrobí ve výrobní hale a dřevo se zároveň ošetří přípravkem proti dřevokaznému hmyzu. Konstrukce se dopraví na stavbu a postupně se ukládá do vymezeného prostoru.

Jednotlivé vazníky je samozřejmě nutné zvedat, přepravovat i skladovat pouze ve svislé poloze, aby se jejich spoje nepoškodily bočními tlaky. Ukládají se na zdivo na impregnované dřevěné podložky. Aby se zajistila stabilita osazené konstrukce, montují se současně s vazníky i ztužidla a zavětrovací prvky. Po dokončení montáže se vazníky připevní ke kotevním příchytkám a kotevní otvory se zalijí cementovou maltou. Jsou-li příhradové nosníky součástí nejvyššího poschodí (podkroví), je vhodné použít podhled, protože nejsou příliš vzhledné. Prostor mezi nimi lze výhodně využít ke skladování. Na takový krov s příhradovými vazníky se spotřebuje mnohem méně dřeva, ale při cenové kalkulaci musíme počítat i s dalšími výdaji, jako je doprava velkých kusů, montáž nebo dokonce případné ubytování pracovníků-odborníků určených ke smontování krovu.

Úsporný hambálkový krov
Úsporný hambálkový krov se v současné době uplatňuje asi nejčastěji. Tvoří ho prázdné vazby – dvojice krokví ve vzájemné vzdálenosti 90 až 110 cm, které jsou uloženy na dřevěných pozednicích kolmo na okap. V horní části jsou dvojice krokví spojené na ostřih nebo přeplátované. Od rozpětí střechy 4 až 6 m jsou zpevněné kleštinami, které ztužují krov v příčném směru. U rozpětí 6 až 10 m bývají krokve uloženy navíc i na dvou vaznicích ukotvených v nosném zdivu, případně na jedné vaznici v hřebeni střechy.

Spotřeba dřeva je menší než u klasických krovů díky absenci sloupků a vzpěr a i vzniklý prostor je mnohem variabilnější. Ještě větší obytný prostor je možno získat přizpůsobením hambálkového krovu mansardovému tvaru střechy. Tak vzniknou dva různé sklony střechy – u pozednic bude sklon strmější a v části nacházející se u hřebene střechy mírnější. Toto řešení je však náročnější na přesné provedení detailů střešního pláště. Vhodným materiálem při budování úsporného hambálkového krovu je masivní dřevo (domácí smrk, finská či ruská borovice nebo sibiřský modřín) a materiály na bázi dřeva, které jsou lehké a nezvětšují tolik zatížení v nosných konstrukcích.

Sbíjené hambálkové krovy byly vyvinuty především pro rodinné domy. Jak název napovídá, jejich konstrukci včetně pozednice tvoří sbíjené desky. Obdobou tohoto krovu je i krov z fošnových vazníků zhotovených z fošen, které se rovněž sbíjejí hřebíky.

Lepené krovy
Jsou úsporné díky tomu, že nevyžadují použití masivního dřeva velkých průřezů, ale nosné prvky se vytvoří slepením několika vrstev tenčích dřevěných desek či fošen. Díky tomu se mohou využít i tenčí profily, které by jinak v konstrukci krovu nenašly uplatnění. Obvykle se uplatňuje zdravé jehličnaté dřevo, lepené plochy musejí být vždy hladce ohoblované. K lepení se používají vodovzdorná lepidla ze syntetických pryskyřic. Lepené prvky se aplikují na vazníkové konstrukce se styčníky, na krovy z lepených dřevěných rámů, ale i na hambálkové krovy. Lepené krovy se mohou použít k vytvoření efektních nosných konstrukcí s rozpětím až do 100 m. Zastřešují se jimi sportovní haly, výstavní pavilony, průmyslové objekty i obytné budovy.

Ploché střechy Konstrukce plochých střech i jejich dodavatelé se za posledních dvacet let výrazně zlepšili a zdokonalili. Proto se už dnes není třeba obávat, že nám za několik let bude například zatékat střecha. S ohledem na to, že jde o střechu v jedné rovině bez zalomení či výstupků, je snazší na ní eliminovat tepelné mosty, a dokonce je vhodnější i při nepříznivých klimatických podmínkách. Dnešní technologie umožňují zachovat funkčnost i původní vzhled ploché střechy několik desetiletí. Plochá střecha má ještě několik dalších výhod, například umožňuje maximalizovat zisky ze sluneční energie – můžeme na ní snadno umístit a pohodlně kontrolovat například fotovoltaické články na výrobu elektrické energie či solární kolektory na výrobu teplé vody nebo vytápění budovy. Snad největší problém s plochými střechami v současné době není už naštěstí tedy funkční (při správném návrhu, realizaci i údržbě), ale spíše estetický – oko si na tento druh střechy v naší zvlněné rázovité krajině nedokáže zvyknout. Moderní materiály však umožňují velkou variabilitu tvarových i konstrukčních řešení, proto není důvod nezvolit plochou střechu v nové zástavbě nacházející se dál od historických částí měst a obcí. Dalším výborným řešením, které se začíná prosazovat už i v našich podmínkách, je extenzivní vegetační střecha, tj. na střechu se umístí jednoduchá a nenáročná vegetace (bezúdržbové společenství trav). Tato zelená vrstva s vrstvou zeminy v zimě pomáhá snižovat tepelné ztráty, v létě naopak brání přehřívání střechy, a přispívá tak výraznou měrou k prodloužení životnosti střešního pláště. Plochá střecha versus energeticky úsporný dům U energeticky úsporných domů je vhodné realizovat plochou střechu s klasickým pořadím vrstev, tedy (zevnitř ven): parozábrana (zabraňuje pronikání par z interiéru do konstrukce) – nosná konstrukce – tepelná izolace (v případě požadavku na úsporu energie je velmi důležitá) – hydroizolace (povlaková krytina – chrání konstrukci a tepelnou izolaci před povětrnostními vlivy). Pro nízkoenergetické a pasivní domy je ještě výhodnější místo ploché jednoplášťové použít dvouplášťovou střechu, složenou ze dvou nosných konstrukcí, mezi nimiž je provětrávaná vzduchová mezera. Její hydroizolační a tepelněizolační vlastnosti jsou zpravidla výborné, je však finančně náročnější, což může stavebníky odradit, pro pasivní domy se hodí ale asi nejvíce. Zevnitř ven ji tvoří postupně tyto vrstvy: nosná konstrukce dolního pláště, parozábrana, tepelněizolační vrstva, provětrávaná vzduchová mezera, nosná konstrukce horního pláště, expanzní vrstva a povlaková krytina.

Plášť střechy
Úspory energie i financí přinese i správně zvolený plášť střechy.

• Chceme-li při rekonstrukcích střech s původním krovem maximalizovat vnitřní prostor obytného podkroví, je výhodná moderní jednoplášťová střecha. Tvoří ji (směrem zevnitř ven) podhled, nosná konstrukce krovu, na níž jsou uchyceny speciálně tvarované desky ze stabilizovaného polystyrenu (kladou se přímo na střešní latě) a nakonec těžká skládaná střešní krytina, která tyto lehké zateplovací prvky stabilizuje. Tvarované polystyrenové desky plní souběžně funkci tepelné izolace, pojistné hydroizolace, zvukové izolace i větrotěsné zábrany.
• V případě, že volíme klasickou dvouplášťovou střechu, úspory dřeva v krovu můžeme dosáhnout například volbou lehkých střešních krytin (různé druhy profilovaných i hladkých plechových střešních krytin, krytin z prvků na bázi asfaltu a krytin z vláknocementových, plastových nebo dřevěných prvků). Vzhledem k tomu, že jejich plošná hmotnost dosahuje maximálně 100 kg/m², spotřebujeme k vybudování nosné konstrukce méně dřeva či oceli, díky čemuž je celková cena „lehké“ střechy o něco výhodnější než cena klasické střechy pokryté pálenou či betonovou taškou. Při srovnávání cen jednotlivých druhů střešních krytin si je třeba uvědomit, že cena za 1 m² materiálu v obchodě nemusí odpovídat ceně 1 m2 materiálu na střeše. Některé materiály vyžadují větší přesahy, proto na některých místech musí být materiál uložen dvojmo. Někdy zase výrobce dodá materiál v jiné šířce, než potřebujeme, a tak nám může zůstat poměrně velké množství nevyužitého materiálu.

text: Ing. arch. Jana Macinská
foto: Mediterran, KM Beta, Tondach, Kontrakting Krov hrou, Icopal, Bramac, Ruukii, RHEINZINK