Вътрешно отводняване на покриви

Отводняването е една от функциите, които са много съществени за покривите на сградите в нашата страна. В първата част на темата разгледахме външното отводняване. Сега ще се спрем на вътрешното, с неговите разновидности - гравитачно и вакуумно.
При наличие на две основни системи на отводняване - външно или вътрешно, естествено се появява сравнението и започва чуденето - кои са преимуществата, какви са недостатъците. Ще се опитаме да ги посочим безпристрастно. А има ли еднозначен отговор на въпроса коя е по-добрата система? Ще видим.

Поради климатичните пояси, в които попада страната ни, средногодишните валежи, макар и неравномерно разпределени, са сравнително обилни. Столетия наред хората са се справяли с тях по най-логичния начин - като са "съдействали" на водата по пътя є. И понеже водата се оттича толкова по-бързо, колкото повърхността е по-наклонена, при старите постройки забелязваме, че покривите винаги са скатни. Водата лесно се стича по тях, и се излива на терена или в някакви помощни елементи, но винаги извън обема на сградата - външно отводняване.

В началото на миналия век стоманата, бетонът и стоманобетонът навлизат в масовото строителство. По същото време настъпват и значими промени в социален аспект. Като хора на изкуството, архитектите улавят вибрациите, предвестници на нови обществени ценности, и започват да експериментират с нови форми и концепции. Новите строителни материали и технологии идват точно навреме, за да се материализират новаторските идеи. Появяват се сгради с плоски покриви. Макар че плоски покриви са били изграждани и много преди това, те са били присъщи само на сухи, слънчеви райони. Предполага се, че първата такава сграда в България е построена около 1930г. В наши дни сградите с плоски покриви са обичайна гледка. Как става отводняването при плоския покрив? Винаги ли се налага вътрешно отводняване?

Вътрешното отводняване - доколко е свързано с плоския покрив?
На преден план излизат две понятия - вътрешно отводняване и плосък покрив. За да разберем доколко са свързани, най-напред ще ги разгледаме поотделно. По принцип системата за вътрешно покривно отводняване осигурява оттичане на дъждовната вода от покривната повърхност през специални елементи - воронки, които насочват водата към отвеждащи тръби, разположени обикновено във вътрешния обем на сградата. Оттук е и обобщаващият термин "вътрешно" отводняване. Водата се оттича на гравитачен принцип в отвеждащите тръби до сградната канализационна мрежа и дъждовната канализация. Звучи просто, но идва изненадата. С новата система за вакуумно отводняване вече е възможно тези тръби да бъдат изведени по контура на сградата, без да са необходими многобройните отвори в етажните плочи. По този начин схващането за "вътрешно" отводняване малко се размива, затова ще се придържаме към първичния елемент, който е разположен върху покрива и през който започва оттичането на водата. Приемаме, че щом отводнителната система е немислима без воронка, ще я разглеждаме като система за вътрешно отводняване, без значение дали оттичането е гравитачно или вакуумно.

Използването на думата "плосък" за характеризиране на определен тип покрив не е съвсем коректно. Колкото и "плосък" да е покривът, винаги е необходим някакъв, макар и минимален, наклон, за да се оттича водата. Приема се, че ъгълът на наклона на покривната повърхност трябва да бъде между 1,5÷10% или 1˚÷6˚. Това означава, че най-малкият наклон, 1,5% или 1˚, е в състояние да осигури условия за стичане на водата към воронките, без да се застоява. По-рядко се използват ъгли над 4˚, тъй като при голяма площ на покрива хидроизолацията се приплъзва към най-ниската линия. Обичайното оформяне на плоския покрив е с борд по контура, и ако площта е малка, на помощ идват барбаканите, но те са елемент от външното отводняване и сега почти не ни интересуват, освен ако не ни потрябват при аварийна ситуация! Когато покривът е със значителни размери в план, минималният наклон за отводняване започва да създава проблеми. Тогава се прибягва до разделяне на цялата площ на отделни участъци, така че денивелацията, която осигурява минималния наклон, да не изисква дебели пластове материал за наклон, и същевременно броят на воронките да е минимален.

След този бегъл преглед на основните понятия можем да обобщим, че плоският покрив е тясно свързан с вътрешното отводняване.

Гравитачно и вакуумно отводняване - основни прилики и разлики
При гравитачните системи водата се стича във водоотвеждащите тръби по закона за земното привличане. Тя се завихря по вътрешната повърхност на тръбата, но в центъра винаги остава въздух. Това намалява ефективността на системата. Още при оразмеряване на тръбите се приема, че до 35% от вътрешното напречно сечение пропуска оттичащата се вода, а това изисква по-големи сечения.

Вакуумната отводнителна система работи със специални вакуумни покривни водоприемници - воронки, и пълна с вода отвеждаща тръбна инсталация (т.е.оттичането на водата е през цялото напречно сечение). За да се постигне това, не бива да се допуска засмукване на въздух в системата при дъжд. При слаб валеж вакуумната отводнителна система работи като гравитачна. С нарастване на интензивността на дъжда водното ниво около воронките се покачва. След потапянето на противовъздушната клапа на водоприемника, тръбната мрежа започва да се пълни с вода. Като се обезвъздуши, системата достига максималния си капацитет - водният поток увеличава скоростта си, водата изтича при 100% използване на пропусквателната възможност на тръбата.

Двете системи за вътрешно водоотвеждане си приличат единствено по това, че зависят от едни и същи външни фактори - интензивността на дъжда и покривната конструкция, съвместно с покритието. Площта на покрива, височината на сградата, тръбната мрежа за отвеждане на водата и присъединяването към канализационната мрежа са факторите, определящи избора на система за всеки отделен обект. При проектирането всички изброени фактори са от значение.

Ще подчертаем, че разликите при двете системи не бива да се възприемат като недостатъци, а по-скоро като различни възможности. Например малките покриви, или с малки водосбори на воронките, са подходящи за гравитачно отводняване, докато при покривни площи над 1000m2 и водосбори над 150m2 по-рентабилно е вакуумното. При гравитачното отводняване водата, чрез воронката, поема по отвеждащата тръба или вертикално, или с много къс хоризонтален клон. При вакуумното има възможност за дълги хоризонтални клонове, в които могат да се включат няколко воронки, и тогава да достигнат до отвеждащата тръба, но се изисква определена минимална височина между покрива и точката на заустване, а за да се избегне въвличането на въздух, отделните водоприемници, свързани към един общ вертикален клон, трябва да поемат еднакви водни количества. И докато за малки покриви системата за гравитачно отводняване все още се проектира почти емпирично, то проектирането на вакуумно водоотвеждане вече става със специален софтуер, като се отчитат всички фактори - от статистически данни за валежите до количествена сметка на предвижданите елементи; при хидравличните изчисления се взема предвид дори съпротивлението при снадки на тръби, което може да повлияе на скоростта на оттичащата се вода.

Вътрешното отводняване - среща ли се при скатен покрив?
Нека си представим две халета, долепени по дългата си страна. Обикновено това са сгради с двускатни покриви. В такъв случай при всяко от халетата водата по единия склат ще се оттича към улук, монтиран по свободната дълга страна. Какво става между двете халета, в най-ниската зона, там, където двата ската едновременно ще изливат водата, попаднала върху тях? Можем ли да разглеждаме извеждането на водата от тази зона като една интересна разновидност на вътрешно отводняване?

При описаната конфигурация в най-ниската линия между двете халета се монтира широк и дълбок улук. Оттичането на водата от улука става по класическия начин, с директно заустване на водосточните тръби, или с използване на водосборни кутии. Ако халетата са с голяма дължина, за да се осигури безпроблемното отвеждане на водата, част от водосточните тръби ще бъдат разположени във вътрешността на сградата. Макар че липсва воронката, проблемите, присъщи на вътрешното отводняване, са налице, и дори са изявени по-отчетливо. Ще привлечен вниманието към един от тях - възможността водата да замръзне. Знаем, че за доброто водоотвеждане е необходим лек наклон на улука към водосточната тръба. Ако снегът е много, или ако се е плъзнал по скатовете, това ще деформира улука. В провисналите зони водата ще се задържа, а при падане на температурата през нощта ще замръзва. Постепенното натрупване на лед ще доведе до преливане на улука в някои участъци. Решението е просто - за да не се деформира улукът, под него трябва да се осигури корава подложка. А ако се използват и нагревателни нишки в улука, ще се избегне един друг проблем, свързан с обичайната липса на топлоизолация при такива междинни улуци. Да проследим поведението на водата в един зимен ден, когато слънцето е огряло покривите, остатъците сняг са се стопили, нашият улук е с перфектни наклони, подпрян е стабилно и е отвел водата до водосточните тръби. Нещата изглеждат добре, но... През нощта температурата пада. Сериозно. По долната страна на улука започва да кондензира влага от вътрешността на сградата. При този конденз не само ще закапят капки вода по пода, но ще се образуват ледени висулки! Точно това се предотвратява с нагревателите - не са скъпи, а спестяват много неприятности.

Материали за покритията при вътрешно отводняване
За доброто оттичане на водата от значение са местата на разполагане на воронките, наклоните към тях и материалът на покритието на покрива. При много малките покривни наклони хидроизолационните мембрани отдавна са се доказали. Материалът, от който се изработва една мембрана, трябва да притежава хидроизолационни свойства, да позволява на дъждовната вода лесно да се стича по наклона към водоприемника, да е устойчив на UV/IR лъчи (ултравиолетови и инфрачервени лъчи), на стареене, механични въздействия, паразити и растителност, и да е достатъчно еластичен, за да поема температурни разширения и свивания в широк диапазон. Допълнителни предимства са химическата устойчивост, паропропускливостта, възможността за озеленяване. На пазара има много различни видове хидроизолационни мембрани - от поливинил хлорид, от полиолефин, от етилен пропилен диен и други на база синтетичен каучук, както и различни модифицирани битумни мембрани. Материалът на мембраната е от голямо значение и за безупречното вграждане на воронките в пластовете изолации, оформящи покритието на покрива.

Материали за елементите, които изграждат системите
Каквото и да е покритието, основният водоприемник - воронката, е неизбежен елемент. Воронките, предназачени за гравитачно водоотвеждане, обикновено са кръгли или квадратни. Материалите за тях трябва да са устойчиви на дъждовни води, UV-лъчи, климатични условия и, ако е необходимо, на горещи битумни покрития, да имат клас на реакция на огън, същият или по-висок от класа на реакция на огън на покривната хидроизолация. Готовото изделие трябва да гарантира лесен, но надежден монтаж, да намалява риска от поява на топлинен мост в покривната изолация, да е осигурено срещу замръзване. Произвеждат се от чугун или полипропилен, а фланците им могат да са от най-различни материали, които зависят от материала на покривната мембрана. Воронките за вакуумно водоотвеждане също са кръгли или квадратни, изискванията към материалите не са по-различни от описаните за гравитачното водоотвеждане. Освен от чугун, те се произвеждат и от неръждаема стомана.

И при двете системи от най-голямо значение за водоплътност на покрива е връзката между водоприемника и хидроизолационната мембрана. Правилото е - материалите във връзката да са с еднаква химическа структура. Например хидроизолационна покривна мембрани от PVC изисква воронка с PVC фланец, термополиолефинова (ТПО) мембрана изисква TPO фланец - само така е възможно да се осъществи монолитна връзка, с химически обща структура. Ако материалите са разнородни, тогава решението е механично притискане на хидроизолационната мембрана или на допълнителен помощен маншет към воронката с пръстен от неръждаема стомана и крепежни елементи. Воронките и за двете системи са разработени и с противопожарен предпазител.

При плоските покриви е задължително осигуряването на водоотвеждане при аварийна ситуация. Освен специално разработените воронки, за тази цел се използват и барбакани - тръбни елементи, които преминават през бордовете на сградата, за да изтекат странично извън покрива непредвидените количества вода, когато обикновените воронки не могат да поемат целия воден поток. Така се предотвратява допълнително натоварване на покривната конструкция, с евентуално последващо наводняване, дори срутване. Изборът на материал за барбаканите е аналогичен на този при воронките. За да се изпълни перфектната водонепроницаема връзка между барбакана и покритието, трябва да се спазва определена съвместимост между тях. Ако покритието е от битумна хидроизолация, устойчива на газопламъчна обработка с открит огън, то барбаканът трябва да е от термопластичен еластомер, обикновено изработен по термопластична технология. Ако покритието е от PVC полимери и може да се заварява с автомати с горещ въздух, то барбаканът също трябва да е от такъв полимер.

Зз изработване на отвеждащите тръби се използва предимно поливинил хлорид, по-известен като PVC. Макар и доста крехък материал, той е много лесен за работа, целият набор необходими съпътстващи елементи е наличен на пазара, снадките стават лесно, цената е без алтернатива. Системата се е наложила почти без конкуренция при масовите изпълнения на сгради с височина до около 20m. Все още се използва чугун - традиционен избор, стабилен, здрав материал, но скъп и изискващ редовна антикорозионна защита. Едно луксозно решение е неръждаемата стомана. Това е много скъп избор, но спестява последващи разходи за поддръжка. Поцинкованата стомана е добра алтернатива. Ако се използва алуминий, основният минус е мекотата му - тръбите се деформират лесно и при незначителни въздействия върху тях.

Накрая ще изброим някои от допълнителните елементи, които всъщност превръщат вътрешното отводняване в завършена, добре работеща система. При воронките такива са листоуловителите, чакълозадържателите, еластомерните уплътнения под притискащия пръстен, вградените нагреватели. При водоотвеждащите тръби такива са кривките, преходите, скобите и други помощни средства за фиксиране и стабилизиране.

Ако всички елементи от една система се избират от набора елементи, който всеки производител на отводнителни системи поддържа, няма да се получи несъвместимост между размери, форми и материали. Монтажът ще е лесен, а резултатът – добър.

Външно или вътрешно отводняване?
От всичко казано досега, отговорът на този въпрос се очертава многопласов, затова ще го разделим на подкатегории - малки и големи сгради. За "малки" ще приемем един условен критерий - застроена площ не повече от 200m2 и височина 2÷3 етажа. При големите сгради отговорът е категоричен - те са предимно с плосък покрив, а една добре проектирана и изпълнена система за вътрешно водоотвеждане е без конкуренция при отводняването му.

За "малките" сгради ще прибегнем до още едно подразделение - жилищни или нежилищни, които са предназначени за други цели - производства, трафопостове, гаражи и др. Всъщност, при малките сгради почти винаги е препоръчително да се използва външно отводняване. При малките сгради по-скоро възниква един друг въпрос - скатен или плосък покрив? За нежилищните постройки в най-общия случай плоският покрив е за предпочитане. Той пести материал, тъй като няма скатове, нито стрехи, а в същото време полезното пространство под него е с еднаква височина. Покрит с хидроизолационна мембрана, този тип покрив е лесен за преглед и ремонт.

Не така еднозначно може да се реши какъв покрив да се предпочете за малката жилищна сграда. Определено отводняването трябва да е външно - но покривът би могъл да е или скатен, или плосък. Кой е по-добър? Може би ще прозвучи странно, но правилният въпрос е "Кой покрив ми допада повече?"

Да, сега излизаме от темата за отводняването, но не можем да подминем едно малко сравнение между скатен и плосък покрив на къща. Скатният покрив дава възможност за усвояване на подпокривното пространство. Когато височината на къщата е лимитирана, в скосения таван могат да се оформят уютни спални, кабинети, технически помещения. Класическите материали, външен вид и излъчване допадат на много хора, които биха избрали скатния покрив. Къщата със скатен покрив е по-пригодена за обитаване и от гледна точка на целогодишната слънчева радиация. Има проучване за получената пряка слънчева радиация от околните стени и покрива. Резултатите за двускатен покрив са по-добри в сравнение с плосък покрив. Нещо повече - проучването анализира и полученото средно количество слънчева радиация на квадратен метър от околната повърхнина. Обикновено се изтъква, че скатният покрив има по-голяма повърхнина, и най-вероятно има и по-големи топлинни загуби. Данните обаче отново сочат, че скатният покрив е по-добър.

Обаче има новатори, експериментатори или просто хора с нетрадиционно мислене, които биха предпочели къщата им да е с плосък покрив. Визията на една такава къща е различна, усещането е за динамика и стил. Това може да бъде подсилено със сложна геометрия в план, която по никакъв начин не е проблем за външното отводняване, щом покривът е плосък. На обичайните критики, че плоският покрив крие рискове при отводняването и често има течове, ще отговорим, че ако е изготвен обмислен проект, ако елементите на отводнителната система са подбрани внимателно, ако системата е изградена съгласно всички изисквания на проекта и производителя, ако не са правени никакви компромиси при детайлите, дъждовната вода няма да проникне в дома ни дълги-дълги години.