W ostatnich latach coraz częściej obserwujemy długotrwałe fale upałów, podczas których temperatura powietrza przekracza 35°C, a powierzchnia dachów wystawionych na bezpośrednie promieniowanie słoneczne osiąga nawet 80–90°C. Wraz ze wzrostem temperatur rośnie zainteresowanie inwestorów wpływem pokrycia dachowego na komfort cieplny budynku.
Jednym z najczęściej zadawanych pytań jest: czy dachówka jest chłodniejsza od blachy? W dyskusjach pojawiają się również opinie, że ciemny dach powoduje przegrzewanie poddasza, a zastosowanie określonego materiału pokryciowego może znacząco obniżyć temperaturę we wnętrzu.
Z punktu widzenia fizyki budowli odpowiedź nie jest jednak tak prosta. O temperaturze pomieszczeń pod dachem decyduje cały układ dachowy, a samo pokrycie jest jedynie jednym z jego elementów.
Bilans cieplny dachu – co dzieje się podczas upału?
Każdy dach podlega jednocześnie kilku procesom wymiany ciepła:
- absorpcji promieniowania słonecznego,
- odbiciu części promieniowania,
- emisji promieniowania cieplnego,
- przewodzeniu ciepła przez warstwy dachu,
- konwekcji, czyli przekazywaniu ciepła przez przepływające powietrze.
To właśnie równowaga pomiędzy tymi zjawiskami decyduje o temperaturze poszczególnych warstw przegrody dachowej.
Największy udział w nagrzewaniu ma promieniowanie słoneczne, którego moc w letni dzień może przekraczać 900–1000 W/m². Nie oznacza to jednak, że cała ta energia trafia do wnętrza budynku. Znaczna jej część zostaje odbita lub oddana do otoczenia poprzez promieniowanie długofalowe i konwekcję.
Znaczenie współczynnika odbicia promieniowania
Jednym z najważniejszych parametrów wpływających na nagrzewanie pokrycia jest współczynnik odbicia promieniowania słonecznego (solar reflectance), określający, jaka część energii zostaje odbita od powierzchni.
Pokrycia o jasnych barwach odbijają znacznie więcej promieniowania niż pokrycia ciemne. W praktyce oznacza to, że:
- białe lub bardzo jasne powierzchnie mogą odbijać ponad 70% energii słonecznej,
- pokrycia w kolorach ceglastych lub jasnoszarych odbijają jej wyraźnie mniej,
- pokrycia grafitowe i czarne absorbują zdecydowaną większość promieniowania.
Efektem jest znacznie wyższa temperatura powierzchni ciemnego dachu.
Nie oznacza to jednak automatycznie wzrostu temperatury we wnętrzu budynku o podobną wartość.
Czy blacha nagrzewa się bardziej niż dachówka?
Z punktu widzenia temperatury powierzchni różnice pomiędzy materiałami często są znacznie mniejsze, niż sugerują obiegowe opinie.
Blacha stalowa posiada wysoką przewodność cieplną i niewielką masę własną. Oznacza to, że bardzo szybko reaguje na zmiany warunków atmosferycznych – szybko się nagrzewa, ale również szybko stygnie po zachodzie słońca lub podczas opadów.
Dachówki ceramiczne oraz betonowe charakteryzują się natomiast znacznie większą masą i pojemnością cieplną. Energia słoneczna jest w nich częściowo magazynowana, dzięki czemu zmiany temperatury zachodzą wolniej.
To zjawisko określa się mianem bezwładności cieplnej materiału.
W praktyce oznacza ono, że dachówka opóźnia przepływ energii cieplnej, jednak sama zdolność akumulacji nie zastąpi odpowiedniej izolacji termicznej.
Pojemność cieplna a komfort użytkowników
Duża masa pokrycia powoduje przesunięcie w czasie maksymalnego strumienia ciepła docierającego do niższych warstw dachu.
Jest to korzystne zwłaszcza w budynkach, które nocą mogą być intensywnie przewietrzane.
Należy jednak pamiętać, że współczesne dachy skośne wyposażone są zwykle w 25–40 cm izolacji termicznej, której opór cieplny jest wielokrotnie większy niż samego pokrycia. W efekcie wpływ różnic pomiędzy blachą a dachówką na temperaturę pomieszczeń okazuje się znacznie mniejszy niż różnice obserwowane na powierzchni dachu.
Wentylacja połaci – niedoceniany element ochrony przed przegrzewaniem
Jednym z najważniejszych elementów ograniczających nagrzewanie poddasza pozostaje prawidłowo zaprojektowana wentylacja połaci dachowej.
Przestrzeń wentylacyjna pomiędzy pokryciem a membraną dachową umożliwia ciągły przepływ powietrza od okapu do kalenicy.
Powietrze ogrzane od spodu pokrycia unosi się ku górze, zabierając znaczną część energii cieplnej zanim dotrze ona do warstw izolacyjnych.
Sprawność tego procesu zależy między innymi od:
- wysokości szczeliny wentylacyjnej,
- drożności wlotów przy okapie,
- prawidłowo wykonanych wylotów przy kalenicy,
- długości połaci,
- obecności przeszkód utrudniających przepływ powietrza.
Niewłaściwie wykonana wentylacja może powodować wzrost temperatury pod pokryciem nawet o kilkanaście stopni.
Izolacja termiczna ma większe znaczenie niż pokrycie
Badania prowadzone w różnych strefach klimatycznych pokazują, że o temperaturze wnętrza decyduje przede wszystkim jakość izolacji termicznej.
Dobrze wykonana warstwa wełny mineralnej lub innego materiału termoizolacyjnego ogranicza przepływ ciepła do pomieszczeń niezależnie od rodzaju pokrycia.
Znacznie większy wpływ niż materiał pokryciowy mają:
- mostki termiczne,
- nieszczelności paroizolacji,
- błędy montażowe,
- brak ciągłości izolacji,
- niewłaściwa wentylacja poddasza.
W praktyce źle wykonany dach z dachówki będzie przegrzewał się bardziej niż poprawnie wykonany dach z blachy.
Technologie „cool roof”
Rosnące znaczenie efektywności energetycznej spowodowało rozwój pokryć określanych jako cool roof.
Ich działanie opiera się na stosowaniu pigmentów odbijających promieniowanie bliskiej podczerwieni (Near Infrared Reflective Pigments – NIR), które odpowiada za znaczną część energii docierającej ze słońca.
Dzięki temu nawet ciemne pokrycia mogą osiągać temperaturę niższą od tradycyjnych odpowiedników wykonanych w identycznym kolorze.
Parametrem wykorzystywanym do oceny takich rozwiązań jest Solar Reflectance Index (SRI), uwzględniający jednocześnie zdolność odbijania promieniowania oraz emisji ciepła.
Im wyższa wartość SRI, tym niższa temperatura powierzchni pokrycia w identycznych warunkach nasłonecznienia.
Okna dachowe – często większy problem niż pokrycie
Analizując przyczyny przegrzewania poddaszy, nie można pominąć przeszkleń.
Przez okna dachowe do wnętrza dociera wielokrotnie więcej energii niż przez dobrze zaizolowaną połać dachową.
Dlatego zastosowanie:
- rolet zewnętrznych,
- markiz,
- szyb selektywnych,
- automatycznej wentylacji nocnej
często przynosi większy efekt niż zmiana materiału pokryciowego.
Czy warto wybierać jasny dach?
Z punktu widzenia ograniczenia nagrzewania odpowiedź brzmi: tak.
Jaśniejsze pokrycia osiągają niższe temperatury powierzchni, co ogranicza obciążenie cieplne całej konstrukcji oraz poprawia warunki pracy materiałów dachowych.
Jednak w klimacie umiarkowanym, takim jak Polska, korzyści dla użytkowników będą zauważalne przede wszystkim wtedy, gdy cały dach zostanie poprawnie zaprojektowany i wykonany.
Wnioski
Wpływ rodzaju pokrycia dachowego na temperaturę wewnątrz budynku jest znacznie mniejszy, niż sugerują popularne opinie. Owszem, blacha nagrzewa się szybciej, a dachówka dzięki większej masie wykazuje większą bezwładność cieplną. Jasne pokrycia osiągają niższe temperatury niż ciemne, a nowoczesne technologie refleksyjne pozwalają ograniczyć nagrzewanie nawet ciemnych dachów.
Najważniejszym czynnikiem pozostaje jednak prawidłowo zaprojektowana przegroda dachowa. Odpowiednia izolacja termiczna, skuteczna wentylacja połaci, eliminacja mostków cieplnych oraz właściwe zabezpieczenie okien dachowych mają zdecydowanie większy wpływ na komfort użytkowników niż sam wybór materiału pokryciowego.
Z perspektywy współczesnego budownictwa energooszczędnego pytanie nie powinno więc brzmieć „blacha czy dachówka?”, lecz „czy cały dach został zaprojektowany jako sprawnie działający system ograniczający zyski ciepła latem i straty energii zimą?”.
