Jak ograniczyć nagrzewanie się dachu latem? – metody i rozwiązania techniczne

Znaczenie problemu nagrzewania się dachów

Nadmierne nagrzewanie się dachów w okresie letnim to zarówno problem techniczny, jak i użytkowy. Zjawisko to wpływa bowiem na eksploatację, trwałość konstrukcji dachowej oraz komfort użytkowników.

Dach, jako najwyższa przegroda budynku, jest bezpośrednio narażony na promieniowanie słoneczne, co prowadzi do wzrostu temperatury jego warstw. W przypadku dachów pokrytych tradycyjnymi materiałami, latem ich temperatura sięga nawet 70-85°C. Taki poziom nagrzania może zwiększać obciążenie systemów klimatyzacyjnych, skutkując wyższym zużyciem energii czy też przyspieszać proces starzenia się materiałów pokryciowych, zwłaszcza bitumicznych. 

Ponadto, przy nieoptymalnej konstrukcji dachu duże nasłonecznienie może prowadzić do przegrzewania się poddaszy użytkowych (obniżenia komfortu użytkowników), zaburzenia bilansu cieplnego budynku oraz pogorszenia jakości powietrza wewnętrznego. Dlatego tak duże znaczenie ma ograniczenie absorpcji promieniowania przez dach oraz poprawa jego zdolności do oddawania nagromadzonego ciepła. Problem nagrzewania się dachów stanowi więc istotne wyzwanie w projektowaniu i modernizacji budynków, ma również znaczenie dla wymogów energooszczędności.

Dobór pokryć dachowych o wysokim albedo

Jednym z najskuteczniejszych sposobów ograniczania nagrzewania się dachu jest zastosowanie materiałów o wysokim współczynniku odbicia promieniowania słonecznego, tzw. albedo. Współczynnik ten określa, jaka część promieniowania słonecznego jest odbijana, a jaka pochłaniana przez powierzchnię.

Pokrycia dachowe o wysokim albedo (tzw. chłodne/zimne dachy, ang. cool roofs) – zwykle jasne, białe lub specjalnie powlekane – mogą odbijać nawet 60-85% promieniowania słonecznego.  Z kolei ciemniejsze pokrycia pochłaniają większość energii cieplnej, co znacząco podnosi ich temperaturę. Wśród przykładowych rozwiązań pokryć dachowych o wysokim albedo można wymienić:

• membrany dachowe z warstwą refleksyjną (np. PVC, TPO w jasnych odcieniach);
• blachy powlekane w jasnych kolorach;
• papy nawierzchniowe termozgrzewalne z jasną posypką mineralną;
• refleksyjne powłoki dachowe aplikowane na istniejące dachy.

Przeczytaj również: Wentylacja dachu skośnego – zasady i rozwiązania dla różnych typów dachów i poddaszy

Przy doborze materiału należy kierować się parametrem SRI (ang. Solar Reflectance Index), czyli wskaźnikiem zdolności powierzchni dachu do oddawania energii słonecznej do atmosfery. Im współczynnik SRI jest wyższy, tym lepiej odbija promienie słoneczne i ciepło.

Zastosowanie pokryć o wysokim albedo ma szczególne znaczenie w budynkach:

• narażonych na intensywne nasłonecznienie;
• położonych w zabudowie miejskiej, gdzie występuje zjawisko miejskiej wyspy ciepła;
• w których ważna jest efektywność energetyczna i komfort użytkowników.

W praktyce, zastosowanie chłodnego dachu może obniżyć temperaturę powierzchni dachu nawet o 20-30°C, w porównaniu z tradycyjnymi materiałami, co przekłada się m.in. na niższe koszty chłodzenia, lepszy komfort i wydłużenie trwałości pokrycia.

Termorefleksyjne powłoki dachowe

Termorefleksyjne powłoki dachowe i specjalistyczne farby odbijające promieniowanie UV to skuteczny sposób na ograniczenie nagrzewania istniejących pokryć dachowych, zwłaszcza w przypadku dachów płaskich i przemysłowych. Powłoki refleksyjne stosuje się w celu:

• renowacji i poprawy właściwości istniejących pokryć (np. pap, blach, membran);
• szybkiej poprawy efektywności energetycznej bez ingerencji w konstrukcję dachu;
• dodatkowej ochrony pokrycia przed degradacją UV.

Jest to rozwiązanie szczególnie korzystne w budynkach, w których montaż nowego pokrycia lub dodatkowej izolacji jest technicznie lub ekonomicznie trudny.

Izolacja termiczna dachu

Odpowiednio dobrana izolacja termiczna dachu to podstawowa ochrona przed przegrzewaniem się pomieszczeń pod dachem. Jej rolą jest tu ograniczenie przenikania ciepła z nagrzanej połaci do wnętrza budynku.

Latem liczy się nie tylko współczynnik przewodzenia ciepła (λ), ale również tzw. przesunięcie fazowe – zdolność materiału do spowolnienia przepływu ciepła. Szczególnie dobrze sprawdzają się tu materiały o wysokiej pojemności cieplnej, (jak np. wełna drzewna, wełna skalna, celuloza), które mogą opóźnić nagrzewanie wnętrza nawet o kilkanaście godzin. Dla porównania – materiały izolacyjne o niskiej pojemności cieplnej, takie jak styropian, pianki PUR – dobrze izolują zimą, ale latem szybko się nagrzewają i szybko oddają ciepło do wnętrza.

Przeczytaj również: Kiedy remont i naprawa dachu są konieczne?

W kontekście ochrony przed przegrzewaniem dachu podstawowe zasady skutecznej izolacji to: odpowiednia grubość warstw oraz zachowanie ciągłości izolacji – unikanie mostków termicznych. Warto też zwracać uwagę na stosowanie materiałów o wysokiej pojemności cieplnej i przesunięciu fazowym. Skuteczna termoizolacja dachu to przede wszystkim niższe straty ciepła zimą, ale też realna bariera przed przegrzewaniem latem – ważna dla energooszczędności i komfortu użytkowników.

Wentylacja a ograniczanie nagrzewania się dachów

Wentylacja dachu jest niezbędna dla ograniczania nagrzewania się dachów latem. Jej główną funkcją jest odprowadzanie ciepła i wilgoci spod pokrycia dachowego, co poprawia efektywność izolacji i chroni materiały przed degradacją. Najważniejsze zalety skutecznej wentylacji dachu to:

• redukcja temperatury połaci;
• ochrona izolacji przed zawilgoceniem;
• zapobieganie kondensacji pary wodnej;
• dłuższa trwałość pokrycia dachowego.

W dachach skośnych najczęściej stosuje się wentylację, bazującą na swobodnym przepływie powietrza między pokryciem a termoizolacją. Taki system obejmuje otwory wlotowe przy okapie i wylotowe przy kalenicy. Dodatkowo wentylacja jest wspomagana przez dachówki i kominki wentylacyjne. Czym grozi brak wentylacji dachu? Oprócz przegrzewania, nadmierna wilgoć pogarsza właściwości termoizolacyjne ocieplenia, może nawet doprowadzić do uszkodzenia konstrukcji dachu.  

Dachy retencyjne

W nowoczesnym budownictwie coraz częściej stosuje się systemy retencyjno-odwodnieniowe, które poza odprowadzaniem nadmiaru wody opadowej wpływają również na ograniczenie nagrzewania powierzchni dachu. Główną funkcją dachów retencyjnych jest magazynowanie wody za pomocą materiałów, takich jak np. geowłóknina, substrat mineralny czy maty drenażowe. Zatrzymana w tych warstwach technicznych woda może chłodzić dach poprzez parowanie, co obniża temperaturę jego powierzchni nawet o kilkanaście stopni. Oprócz możliwości chłodzenia dachu przez efekt parowania, korzyści z zastosowania systemów retencyjnych to:

• redukcja efektu miejskiej wyspy ciepła;
• zmniejszenie obciążenia kanalizacji deszczowej;
• oszczędność wody;
• poprawa mikroklimatu;
• redukcja ryzyka powodzi;
• możliwość integracji z zielonymi dachami.

Dachy zielone są najczęściej stosowanym typem dachu retencyjnego.

Zielone dachy jako naturalna ochrona przed upałem

Zielone dachy to jedne z najbardziej efektywnych rozwiązań pasywnych, które chronią budynek przed przegrzewaniem w okresie letnim. Warstwa roślinna wraz z podłożem pochłania znaczną część promieniowania słonecznego, ograniczając jego docieranie do warstw konstrukcyjnych. Dodatkowo proces ewapotranspiracji – czyli parowania wody z roślin i podłoża – powoduje naturalne chłodzenie powierzchni dachu, obniżając jej temperaturę nawet o 10-30°C, w porównaniu z klasycznym pokryciem. Do zalet zielonych dachów zalicza się:

• znaczące ograniczenie nagrzewania dachu;
• poprawę mikroklimatu w otoczeniu budynku (chłodzenie powietrza, filtracja pyłów);
• dodatkową izolację akustyczną i cieplną;
• ochronę warstw hydroizolacyjnych przed promieniowaniem UV, wahaniami temperatury i uszkodzeniami mechanicznymi;
• możliwość retencjonowania wody opadowej i zmniejszenie obciążenia kanalizacji deszczowej.

Zielone dachy – szczególnie w formie ekstensywnej (z niską roślinnością, niewymagającą intensywnej pielęgnacji) – są coraz częściej stosowane w zabudowie miejskiej. Zwłaszcza na budynkach mieszkalnych wielorodzinnych, biurowcach, halach przemysłowych i obiektach użyteczności publicznej. Pełnią nie tylko funkcję estetyczną i ekologiczną, ale również znacząco poprawiają efektywność energetyczną budynków, wspierają adaptację miast do zmian klimatu oraz przyczyniają się do redukcji zjawiska miejskich wysp ciepła.

Fotowoltaika jako pasywna osłona przeciwsłoneczna dachu

Systemy fotowoltaiczne zyskują dziś nie tylko na znaczeniu jako źródło energii odnawialnej, ale również jako element wspierający ochronę dachu przed przegrzewaniem. Montaż paneli PV na połaci tworzy warstwę, która zacienia pokrycie dachowe i ogranicza bezpośrednie nagrzewanie się powierzchni dachu. Dach pod panelami może być nawet o kilkanaście stopni chłodniejszy, co ma korzystny wpływ na bilans energetyczny budynku, zwłaszcza przy słabo wentylowanych poddaszach.

Takie rozwiązanie może stanowić skuteczną ochronę dachu przed promieniowaniem UV i przegrzewaniem oraz podnosić efektywność energetyczną budynku – mniej ciepła trafia do wnętrza, mniejsze jest zużycie klimatyzacji. Korzystne pod względem ochrony przed nagrzewaniem dachu potencjalnie są też rozwiązania zintegrowane (BIPV – ang. Building Integrated Photovoltaics), w których moduły PV stanowią element struktury budynku, np. pokrycie dachowe.

Przeczytaj również: Membrana wstępnego krycia – jak wybrać odpowiednią?

Fotowoltaika może zatem efektywnie ograniczać nagrzewanie dachu, zwłaszcza jeśli uwzględniono taką funkcję na etapie projektu. Skuteczność ochrony przeciwsłonecznej zależy bowiem od konstrukcji systemu, a w szczególności zapewnienia odpowiedniej wentylacji i izolacji termicznej pod modułami.

Rolety i markizy zewnętrzne na oknach dachowych

Okna dachowe to newralgiczny punkt pod względem przegrzewania poddaszy – mogą przepuszczać nawet kilkadziesiąt procent całkowitego zysku ciepła latem. Skutecznym rozwiązaniem ograniczającym ten efekt są zewnętrzne rolety i markizy, które zatrzymują promieniowanie słoneczne jeszcze przed szybą, zapobiegając jego przenikaniu do wnętrza.

Zalety zewnętrznych osłon przeciwsłonecznych:

• redukcja nagrzewania wnętrza nawet o ponad 70%;
• poprawa komfortu cieplnego i ograniczenie kosztów chłodzenia;
• ochrona szyb i ram okiennych przed nadmiernym promieniowaniem UV;
• w przypadku rolet – również izolacja akustyczna i ochrona antywłamaniowa.

Warto wiedzieć, że osłony montowane od zewnątrz są znacznie skuteczniejsze niż te wewnętrzne (np. żaluzje czy rolety materiałowe), ponieważ blokują ciepło zanim dostanie się do wnętrza.

Zobacz: Ekologiczne budynki biurowe i mixed-use z certyfikatem BREEAM

Źródło: Ograniczenie przegrzewania się dachów – izolacja, wentylacja i powłoki refleksyjne