Кровля современных зданий: необходимые элементы

ВЫБОР КРОВЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ
При устройстве кровли особое внимание следует обратить на правильный выбор материалов, от которых в значительной степени зависит ее надежность и долговечность. В отдельных объектах недвижимости, где крыша составляет значительную часть объема и существенно влияет на общее архитектурное решение, от кровельных материалов зависит и внешний вид здания (эстетические и декоративно-художественные качества).
Поскольку в помещении потери тепла сквозь крышу могут составлять 20-30%, то по теплофизическим показателям она является одной из наиболее уязвимых частей здания. В то же время, жесткие климатические условия, характерные для нашей страны, требуют от кровельных материалов устойчивости к низким температурам (до -30°С) и высокой теплостойкости (летом кровля нередко нагревается до +80°-100°С), к частым переходам через отметку О°С, ультрафиолетовому облучению и воздействию озона. Таким образом, при выборе кровельных материалов особое значение нужно уделять климатическим условиям местности, где расположен запроектированный дом.
Сергей Кутузов, технический консультант компании «Лафарж кровельные системы», отмечает: «В больших городах или вблизи крупных промышленных предприятий в атмосфере наблюдается достаточно высокая концентрация агрессивных химических веществ. Поэтому для кровли в таких районах необходимо применять материалы, стойкие к воздействию кислотного дождя и щелочного снега.
В регионах с мягкой и влажной зимой (а непрерывные оттепели как раз характерны для значительной части нашей страны) необходимо обращать внимание на такую характеристику кровельных материалов, как водопоглощение. Кровля поглощает влагу своими порами, а при заморозке вода превращается в лед и, расширяясь в объеме, разрушает структуру материала, в котором находится».


Кровля современных зданий представляет собой сложный комплекс инжиниринговых систем
фото: Олег Герасименко

Помимо климатических условий, на выбор кровельных материалов особое влияние оказывает форма крыши, ее сложность, перепады высот, количество ендов и ребер.
«Чем сложнее форма крыши, тем более мелкоштучным должен быть кровельный материал. Это поможет минимизировать отходы производства. Другими словами, даже самый недорогой кровельный материал в данном случае может привести к перерасходу денег по сравнению с более дорогим, который легко форматируется и укладывается», – отмечает Сергей Кутузов.
На сегодняшний день существует множество различных материалов для кровли – черепица, шифер, металл, мягкие искусственные полотна, стекло, камыш и т.д. «В числе наиболее престижных и надежных кровельных материалов по-прежнему остается натуральная (керамическая и цементно-песчаная) черепица. В странах Западной Европы ей отдают предпочтение около 86% застройщиков, причем керамическая и цементно-песчаная производятся и используются примерно в равных пропорциях. Кровлю из металлочерепицы предпочитают 3%, а другие кровельные материалы занимают 11% от общего объема», – отмечает Сергей Кутузов.
И это неудивительно, поскольку по сроку службы натуральная черепица значительно превосходит все кровельные материалы. «Пожалуй, только медь может соперничать с ней по продолжительности «жизни» на крыше. Да и то вряд ли, если учесть современную экологию с кислотными дождями, которые «едят» металл, но равнодушны к черепице, поскольку та способна противостоять не только времени, но и проливным дождям, ураганным порывам ветра, ультрафиолетовому излучению. К тому же ни дождь, ни ветер не способны извлечь из нее какие-либо звуки. Поэтому, черепица идеальна для мансард и других жилых помещений под самой крышей. Кроме того, она не накапливает статического электричества подобно полимерным кровельным материалам и не столь привлекательна для молнии как металлическая», – подытожил Сергей Кутузов.
Огнестойкость черепичной кровли не требует доказательств. Черепица намного дольше сопротивляется высокой температуре, нежели металл, шифер или, тем более, мягкая битумная кровля, поэтому на крышу дома с кровлей из черепицы никогда не перекинется огонь с соседнего дома.
К преимуществам натуральной черепицы также следует отнести и ее теплозащитные свойства, которые значительно выше, чем у любых других кровельных материалов. Обладая низкой теплопроводностью, зимой черепичная кровля препятствует тепловым потерям и, следовательно, сокращает расходы на отопление. Летом она способствует сохранению прохлады в мансарде даже в самые жаркие дни. А благодаря своей толщине и свойствам смеси, из которой она изготовлена, черепица термически инертна, и реагирует на перепады температур значительно слабее, чем многие другие материалы. Поэтому на черепице по сравнению, например, с металлом, при прочих равных условиях, выпадает меньше конденсата с внутренней стороны кровли.
Кроме того, большая тепловая масса черепицы способствует более эффективной работе системы подкровельной вентиляции, которая выводит наружу воздух, насыщенный влагой.


    


    
    


    
    


    
    


    
    


    
    


    
    


    
    


    
    

Выбор кровельного материала в зависимости от угла наклона кровли
Материал	Угол наклона кровли
Асбестоцементные волнистые листы	25-45°
Битумная черепица	min 12° Допустимый – от 0°до 90°
Оцинкованная сталь	16-22°
Металлочерепица	min 14°
Профнастил	min 12°
Натуральная черепица	Оптимальный 22-60° Допустимый 10-90°
Деревянные кровли	27°-45°

Источник: «Лафарж кровельные системы»
«Многие люди не хотят делать на своих домах кровлю из черепицы под влиянием мифа о ее неимоверной тяжести. Но ведь именно благодаря своей массе черепичная кровля способна защищать от холода и перегрева, выдерживать штормовые ветра. Конечно, черепица тяжелее других материалов, но это не является препятствием даже при возведении крыш деревянных домов. Нужно лишь правильно рассчитать все нагрузки на фундамент и стены, а также спроектировать соответствующую стропильную систему», – говорит Сергей Кутузов.
А для больших промышленных объектов, БМЗ торгового и складского назначения, по мнению Александра Мартынюка, директора компании «ПЕМ Украина», «основным кровельным материалом все-таки остается металл. Это могут быть готовые сэндвич-панели или сборный «пирог». Чаще всего несущей конструкцией для такого «пирога» выступает высокий профнастил. Наружное покрытие может быть также выполнено из профлиста, но чаще выполняется из рулонных материалов. Для неутепленных кровель небольших пролетов (до 18 метров) хорошо использовать самонесущие арочные профнастилы. Они не требуют каркасных конструкций и прогонов и хорошо подходят для герметизации уже существующих «вечнотекущих» рубероидных крыш.


ТЕПЛОИЗОЛЯЦИЯ КРОВЛИ
Летом поглощенное поверхностью покрытия тепло передается вниз, к несущей конструкции, а зимой – наоборот – поднимается от нее вверх. В обоих случаях возникают определенные температурные деформации, различные для разных частей слоистых покрытий. Поэтому температурные швы для снятия температурных напряжений требуются в кровельном слое в большей мере, чем в теплоизолированной несущей конструкции. Практика показывает, что, если температурные швы не предусмотрены в достаточном количестве, то резкое понижение температуры может привести к возникновению разрывов в хрупком кровельном слое.
В качестве утеплителя используют плиты из минеральной базальтовой ваты, пенополистирола или стекловаты. Причем их толщина, по словам специалистов, должна быть не менее 15 сантиметров, в противном случае крыша может промерзнуть настолько, что наледи начнут образовываться даже на потолке мансарды.
При выборе утеплителя специалисты рекомендуют обращать внимание на среднюю плотность материала, являющуюся своеобразным показателем теплоизолирующих способностей, поскольку, чем легче теплоизолятор, тем больше его пористость и меньше теплопроводность.
Однако, даже самый передовой утеплитель потеряет теплоизолирующие качества, если отсыреет или, более того, намокнет. Так, по словам специалистов, при увеличении содержания влаги в утеплителе всего лишь на 5% его теплоизоляционная способность уменьшается почти в два раза. Кроме того, из-за влажности гниют деревянные и коррозируют металлические элементы крыши. Если влаги окажется слишком много, она может протечь внутрь жилых помещений.
Источником увлажнения утеплителя является конденсат (роса), выпадающий на внутренней поверхности кровли при резком понижении температуры. Наиболее интенсивно он образуется на металлической поверхности, в меньшей степени – на черепичной. Чем больше разница температур снаружи и внутри дома, тем больше образуется влаги, поэтому в зимнее время влага накапливается под кровлей больше, чем летом. Для того, чтобы защитить утеплитель от влаги, поверх него натягивают непромокаемую пленку, образующую сплошной слой гидроизоляции. Если же влаги много, она стекает по поверхности пленки вниз, из-под кровли на улицу, а если мало, то испаряется и выносится наружу с потоком воздуха через систему подкровельной вентиляции.
Однако, существует еще один источник увлажнения утеплителя – это водяной пар, который непременно присутствует во внутренних помещениях здания.
Сергей Кутузов отмечает: «Охлаждаясь в подкровельном пространстве до температуры ниже точки росы, водяной пар конденсируется в утеплителе, превращая его из материала для сохранения тепла в его проводник (теплопроводность воды в 20 раз больше теплопроводности воздуха). Более того, по мере накопления вода начинает увлажнять стропила и стекать по ним на потолок.
Чтобы этого не произошло, утеплитель необходимо защитить с помощью гидрофобных (водоотталкивающих) пропиток или уложить под него пароизоляционный материал. Последний создаст барьер для влажного воздуха и воспрепятствует конденсации пара в теплоизоляторе.
Еще недавно для подобных целей применяли рукавную пленку, пергамин, рубероид. Сегодня на смену им пришли специальные подкровельные пленки, которые монтируют вплотную к внутренней стороне утеплителя, с вентиляционным зазором или без него, к обшивке».


ГИДРОИЗОЛЯЦИЯ КРОВЛИ
Среди современных материалов, используемых для подкровельной гидроизоляции, можно отметить усовершенствованные диффузионные («дышащие») мембраны. Благодаря особой структуре, они задерживают поступающую извне влагу и одновременно свободно пропускают пар из утеплителя. В этом случае конденсат, который образуется над мембраной и под кровельным покрытием, легко выветривается.
Помимо мембран, для этой цели также используются перфорированные (для гидроизоляции) и неперфорированные (для пароизоляционной функции) армированные полиэтиленовые пленки.
Как отмечают эксперты, на украинском рынке присутствуют еще и полипропиленовые пленки, покрытые с одной стороны специальным антиконденсатным слоем, что особенно важно при использовании в качестве кровельного покрытия металлочерепицы.
Специалисты утверждают, что «дышащие» мембраны уже в ближайшем будущем вытеснят другие виды гидроизоляционных пленок, поскольку их можно укладывать непосредственно на теплоизолирующий слой. При использовании пленок необходим вентиляционный зазор над поверхностью утеплителя, на который уходит до 50% пространства, выделенного под теплоизоляционные материалы кровли.
Единственным недостатком «дышащих» мембран эксперты называют их относительно высокую цену. «Подобного рода мембраны нельзя назвать дешевыми, поэтому многие заказчики в пылу борьбы за сокращение средств на строительство все еще стремятся использовать для гидроизоляции дешевый отечественный пергамин. Он, конечно, имеет предельно низкую стоимость, но никакой паропроницаемости не обеспечивает, не говоря уже о малом сроке службы и низких эксплуатационных характеристиках.
К тому же пергамин далеко не безупречен с экологической точки зрения, а его применение делает систему вентиляции подкровельного пространства еще более сложной: паронепроницаемость пергамина вынуждает устраивать два канала вентиляции вместо одного», – говорит Сергей Кутузов.
По словам специалистов, крыши, чердачное пространство которых не отапливается, в гидроизоляции не нуждаются. При правильной вентиляции, устроенной, например, с помощью слуховых окон, проникшая снаружи влага выветривается, однако и в этом случае на гидроизоляции лучше не экономить.
Мансардным крышам гидроизоляция необходима для сохранения теплоизоляционных свойств утеплителя. Кровельный материал должен служить надежной защитой от проникновения воды извне, однако, при малом уклоне крыши или неправильном монтаже фрагментов кровельного покрытия, влага может проникать в подкровельное пространство.
Для гидроизоляции крыш с кровельным покрытием из материалов на битумной основе и из натуральной черепицы применяются диффузионные гидроизолирующие мембраны с микроперфорацией. Эти материалы представляют собой пленку или крафт-бумагу, пропитанную полиэтиленом и имеющую микроотверстия в виде воронок, обращенных широкой стороной внутрь помещения. Благодаря этим отверстиям диффузионные мембраны пропускают пар, но задерживают проникновение влаги извне.
Кровля из металлочерепицы и других металлических кровельных материалов (оцинкованная сталь, медь) нуждается в гидроизоляции другого типа. В этом случае применяются пленки, имеющие слой из водопоглощающего нетканого материала, впитывающего образующийся конденсат. Таким образом предотвращается появление капель на внутренней стороне металлического покрытия. В воздушном потоке вентиляционного зазора нетканый материал быстро высыхает. Слой полиэтилена с армированной сеткой обеспечивает защиту от проникновения влаги извне.


ВОДООТВОД
Одной из основных задач обустройства кровли является организация систем водоотвода – внутреннего или внешнего. Игнорирование этого вопроса приводит к повреждению элементов фасада, разрушению цоколя, а также преждевременному износу фундамента из-за чрезмерно высокой гидростатической нагрузки.
При внутреннем водоотводе трубы располагаются внутри здания, обычно в отдалении от наружных стен. Кровельное покрытие, ендовы и разжелобки в этом случае должны иметь уклоны к водоприемным воронкам, которые следует располагать равномерно по площади кровли на пониженных участках на расстоянии не менее 50 сантиметров от парапетов и других выступающих частей здания.
Стоит отметить, что водоотвод можно и не организовывать, если речь идет о небольших строениях с односкатной крышей, при условии, что вода не будет попадать на отмостку и тротуары. Для этого необходимо увеличение выноса карниза – как правило, не менее чем на 60 сантиметров.
По экспертным оценкам, количество водоотводных воронок закладывают в проект таким образом, чтобы на 1 см² поперечного сечения водоотводной трубы приходилось 0,75 м² кровли.
Наружный водоотвод должен быть устроен так, чтобы вода, стекающая с кровли по желобам, отводилась к наружным водосточным трубам. При обустройстве таких водостоков строители зачастую сталкиваются с проблемой обмерзания карнизов и стыков скатов, а также намокания ограждающих конструкций.
Эксперты выделяют ряд вопросов, на которые нужно обращать особое внимание при устройстве водоотводной системы:
– способ состыковки отдельных элементов водосливной системы и устранение негерметичности;
– проблема засорения водостоков падающей листвой и ветками, требующая организации облегченного доступа к трубам для их обслуживания;
– сложность профиля кровли, влекущая за собой увеличение длины элементов водосливных систем, усложнение их профиля, а также возрастание вероятности возникновения ошибок при проектировании и монтаже, что в целом снижает эффективность всей системы водоотвода.


ПАРОИЗОЛЯЦИЯ И ВЕНТИЛЯЦИЯ КРОВЛИ
Как уже отмечалось, иногда в подкровельном пространстве накапливается влага, постепенно разрушающая элементы конструкции крыши. Барьером на пути ее проникновения под кровлю может служить специальная пленка с низкой паропроницаемостью, которую помещают непосредственно перед теплоизоляцией. Однако, некоторое количество влаги различными путями все-таки попадает в утеплитель, поэтому, чтобы кровля со временем не теряла свою теплоизолирующую способность, необходимо, чтобы влага, накопившаяся в теплоизоляционном материале зимой, летом выходила наружу.
Данная задача решается конструктивными мерами. В частности, на скатных крышах устраивают специальные вентиляционные зазоры. Благодаря вентиляции деревянные конструкции (контробрешетка и обрешетка) постоянно проветриваются, что обеспечивает их долговечность. Качественное обустройство пароизоляции с внутренней стороны утеплителя и наличие достаточного вентиляционного зазора исключают переувлажнение конструкции кровли.
Для обеспечения циркуляции воздуха многие производители кровельных материалов предлагают целый ряд доборных вентиляционных элементов: аэраторы для свеса и конька, вентиляционные решетки, а для черепичных кровель – специальные вентиляционные черепицы.
Необходимо учитывать, что некоторые из предлагаемых доборных элементов не способны обеспечить полноценную вентиляцию подкровельного пространства в условиях нашей зимы. Они забиваются снегом (особенно в случае со сложными кровлями и небольшими уклонами), поэтому при проектировании необходимо увеличивать число этих элементов или устанавливать элементы с большими пазухами.


Часто крыша составляет значительную часть объема здания и существенно влияет на общее архитектурное решение
фото: «Лафарж кровельные системы»

В случае с мансардой должна утепляться непосредственно кровля. Утеплитель, как правило, укладывается между элементами стропильной конструкции крыши. При этом паронепроницаемый слой размещается с внутренней стороны утеплителя. В конструкции крыши предусматриваются вентилируемые полости, за счет которых паровоздушные смеси отводятся с циркулирующим воздухом, а образовавшийся конденсат выветривается.
В последние годы на отечественном рынке появились полимерные парозащитные пленки, основу которых составляет слой полиэтилена с армирующей сеткой из полиэтиленовых полос. Герметичность пароизоляционного слоя обеспечивает пленка, укладываемая внахлест и скрепленная с помощью специальной соединительной ленты. Между пароизоляцией и потолком посредством деревянных реек создается воздушный зазор толщиной 4-6 сантиметров. Кроме стандартных образцов, существуют и модифицированные виды пароизоляционных пленок, на одну из сторон которых наносится огнестойкий алюминиевый слой, отражающий тепловое излучение.
Эксперты отмечают, что сложная крыша должна иметь хорошо вентилируемый, зимой тщательно изолированный от теплых помещений холодный чердак, поэтому крайне нежелательно устраивать в ней мансарду. Если мансарда все же обустроена, лучше применять не черепицу или металлочерепицу, а мягкую черепицу или медь. Оборудуя мансардную крышу, эксперты рекомендуют сначала обустроить вентиляцией несущий каркас крыши, а лишь затем утеплить ее и сделать пароизоляцию.
Сергей Кутузов отмечает: «Сухая крыша не гниет и не поддается коррозии, не говоря уже о том, что сохраняет благоприятный климат в жилище. Поэтому при строительстве дома нужно уделить особое внимание системе вентиляции подкровельного пространства.
В целом же сделанная с умом система вентиляции является радикальным методом борьбы с сыростью. С ее помощью влажный воздух просто удаляется из-под крыши, причем без помощи вентиляторов, путем естественной тяги. Для ее создания используют специальные элементы, которые устанавливаются на свесах карниза, коньке, скатах и в других местах.
Система вентиляции требует дополнительных расходов, но они с лихвой оправдываются хотя бы тем, что срок службы крыши намного продлевается. К тому же, надежная система вентиляции и дымоудаления – это неотъемлемая часть общей пожаробезопасности здания, позволяющая минимизировать ущерб и избежать человеческих жертв».


СИСТЕМЫ СТАИВАНИЯ СНЕГА И ЛЬДА
Зимой, лежащий на крыше снег подтаивает под влиянием перепада температуры или тепла, проникающего снизу из дома, и постепенно сползает по поверхности, смоченной талой водой. Вода, стекая по теплой кровле, замерзает на холодном свесе крыши и образует наледи и сосульки. По словам специалистов, наледь, образующаяся на крыше здания, может в несколько раз сократить срок службы дорогостоящей кровли, водосточной системы и даже за один зимний сезон вывести ее из строя.
Установка систем стаивания снега и льда – удовольствие не из дешевых, однако, это обеспечивает безопасность людей и их имущества, в несколько раз продлевая срок службы кровельного покрытия и водосточной системы. Кроме того, дешевле один раз установить систему по стаиванию снега и льда, чем каждый год ремонтировать дорогостоящую кровлю и водосток.
Основная часть такой системы состоит из нагревательных кабелей и элементов крепления их к кровле. Кабели прокладываются, прежде всего, на карнизах, а также в других местах скопления снега – вокруг мансардных окон, фонарей, в водосточных трубах и желобах. Кроме нагревательной части, система имеет распределительную, информационную сети и блок управления. Распределительная и информационная сети обеспечивают питание элементов нагревательной части и передачу сигналов от датчиков к блоку управления. Последний включает специальные терморегуляторы, датчики температуры, уровня осадков и воды, пускорегулирующую и защитную аппаратуру, являясь своего рода мини-метеостанцией. Благодаря этому оборудованию фиксируется изменение погодных условий для своевременного автоматического включения системы.
Эксперты отмечают постоянный рост популярности такого рода оборудования. В сознании многих отечественных девелоперов оно уже стало неотъемлемой частью комплекса инженерных коммуникаций объекта коммерческой недвижимости. Работая в тесном взаимодействии, высокотехнологические электронные терморегуляторы и датчики температуры способны обеспечить потребление минимального количества электроэнергии для достижения оптимального результата, и с высокой точностью в состоянии определить погодные условия, чтобы включить обогрев в нужный момент. При этом экономия электроэнергии может достигать 70%.
Так, благодаря кабельным системам стало возможным предохранять фасады, желоба и водостоки от разрушения, сохраняя тем самым эстетичный внешний вид здания на протяжении всего периода эксплуатации.
По словам Виктора Драчука, менеджера по продажам компании «ДЕ-ВИ Украина», «исходя из теплового режима, крыши можно условно разделить на три типа:
– «Холодная крыша». Это хорошо изолированная крыша с низким уровнем потерь тепла через верхние перекрытия, часто – с проветриваемым подкровельным пространством. Снег начинает таять, как правило, только на солнце, при этом минимальная температура таяния – не ниже -5°С. Мощность системы стаивания снега и льда для такой крыши может быть минимальной (соответствующей западноевропейским рекомендациям) и, зачастую, – только в водосточной системе.
– «Теплая крыша». Это плохо изолированная крыша. На таких крышах снег тает и при низких отрицательных температурах воздуха. Талая вода стекает вниз к холодным водостокам, где замерзает и образует ледяной валик и сосульки. Минимальная температура таяния снега – до -10°С. К этому типу относят большинство крыш старых административных и жилых зданий. Для них необходимы более мощные системы стаивания снега и льда, нежели в первом случае. Кабель устанавливается как в водостоках, так и на кромке кровли.
«Горячая крыша». Это неизолированная крыша, у которой чердак используется в технических целях, например, для разводки систем отопления или как жилое помещение. На таких крышах снег тает и при очень низких отрицательных температурах воздуха (ниже -10°С). В этом случае проектирование кабельной защиты системы невозможно, а ее эксплуатация в дальнейшем сопряжена со значительным расходом электроэнергии. В данном случае целесообразно сначала попытаться уменьшить количество «паразитного» тепла, установив изолятор в кровельное пространство, а затем устанавливать кабельную систему антиобледенения.
По словам специалистов, опыт эксплуатации систем стаивания снега и льда показывает, что при правильном выборе комплектующих система на конструкции крыши работает только во время снегопадов или оттепелей, при температуре, близкой к нулю. Как говорит Виктор Драчук, «количество таких дней в году обычно не превышает 40-50. Исходя из этих данных, можно приблизительно оценить расход электроэнергии при известной установленной мощности. Например, оборудование для крыши средних размеров с периметром около 100 метров и высотой здания 20 метров (5 этажей) имеет установочную мощность примерно 20 кВт. Усредненный расход электроэнергии за зимний сезон составит 15-18 тысяч кВт/час. Если сравнить стоимость платы за электроэнергию и стоимость работ по ремонту поврежденных элементов кровли, водостоков и фасада, можно сделать однозначный вывод в пользу выбора кабельных систем защиты от снега и льда».