Sne og is på tage Professor Anker Nielsen Statens Byggeforskningsinstitut Aalborg Universitetet Dr. Neergårdsvej 15 DK-2970 Hørsholm Danmark E-mail: ani@sbi.dk Tidligere Chalmers Tekniske Universitet Bygg og Miljöteknologi Byggnadsteknologi Göteborg Sverige Rapport december 2010
Forord Enkelte vintre som 2009/2010 er der længere perioder med frost og sne. Det betyder, at der også ligger sne på taget og at det kan give skader fra sne og is. Det kan være snelast som får konstruktionen til at bryde sammen eller istapper som dannes ved tagrender. Istapper kan give anledning til skader, når de falder ned og i fx Sverige er personer blevet dræbt af istapper og isklumper som falder ned fra tag. Det er typisk at sne og isproblemer på tag optræder i meget stort antal på mange bygninger samtidigt, når forholdene ligger an til det. Det kan gøre det vanskeligt at få hjælp til at fjerne is og sne. Der er derfor vigtigt at beskrive, hvad der kan gøres for at reducere risikoen. Typisk er der mange vintre, hvor problemet ikke er særligt stort og så kommer der pludselig en vinter, hvor der er store problemer. Vi kan forvente at klimaændringerne kommer til at betyde at vintrene bliver varmere, men der vil stadig være risiko for at der kan opstå sne og isproblemer i enkelte år. De svenske bygningsejere har udgivet en rapport: Snö och is på Tak från Fastighetsbranchens Utviklingsforum fra 2004. Den beskriver sne og is problemer sammen med retssager og indeholder eksempler på kontrakter med firmaer, som rydder sne og is. Den giver kun et begrænset beskrivelse af fysikken bag problemet. Arbejdet er begyndt under min ansættelse ved Chalmers Tekniske Universitet. Länförsikringars forskningsfond har finansieret projektet om sne og is på tage. Der er ved Chalmers udviklet matematiske modeller som kan benyttes til at vurdere smeltning af is på tage samt opbygning af isning på tagudhæng samt mængden af smeltevand som kan danne istapper. Det give mulighed for at vurdere risikoen for typiske tagkonstruktioner og også hvad der kan gøres for at reducere risikoen for skader. Dette notat er skrevet for at sammenfatte viden om sne og is på tage. Der er valgt en enkel beskrivelse med billeder og beregningseksempler uden at vise beregningerne i detaljer. Istapper fra tagrende på ældre hus. Nederste del af tag over udhæng er isdækket. 2
Moderne bygning med istapper fra snedækket tag Istapper dannes fra hver tegl tagsten. Ved en vurdering af risiko for problemer med sne og is på tage er det vigtigt at være opmærksom på at bygningens beliggenhed kan have stor betydning. De største problemer er ved række og etagehuse som opføres langs fortove. Det er typisk i bymæssig bebyggelse her ønsker vi at undgå at sne og is falder ned fra taget til fortovet. For bygninger placeret længere væk fra fortovet er der stadig mulighed for problemer ved fx indgangspartier. Tagtyper Snemængderne på tage vil afhænge af hvilke tagformer der er. Ved dimensionering af snelast benyttes EN 1991. Her tages hensyn til typiske snelasttilfælde men det er ikke altid tilstrækkeligt idet der ikke uden videre tages hensyn til indflydelse fra tilstødende bygninger eller mere lokale ting på taget som fx ventilationsrør, skorstene, andre tekniske installationer og reklamer. De kan gøre at der bliver ekstra ophobning omkring som lokalt øger lasten. De store problemer er typiske i form af skæve belastninger som kan opstå af at en side af taget blæser fri for sne, mens sneen lægger sig på den anden halvdel. 3
Geometri Hældning af tag Hældning af tagfladen er vigtigt for snelagringen. Ved meget flade tage under 5 grader hældning vil der typisk være samme snemængder som på jorden omkring. Det som er problemet med tage med lav hældning er at de har større risiko for lækage fra smeltevand og regn. Ved tage med hældning over ca. 60 grader vil det meste af sneen glide af eller blæse væk, så der sjældent lægger sig sne. Ved normale taghældninger fra 15-45 grader vil det meste sne lægge sig på taget. Noget af sneen vil smelte hvis indetemperaturen er høj. Konsekvensen er smeltevand som kan fryse på tagudhæng og i tagrender. Når sneen smelter vil det også betyde at der bliver større risiko for at sneen vil glide ned af taget. Friktion af tagbelægning problem glas og metal Friktionen mellem tag og sne er vigtigt for at vurdere risiko for at sneen glider ned af taget. I mange tilfælde vil det være fordelagtigt at have stor friktion, så sneen holdes på plads og smelter på taget i stedet for at glide. Er der lav friktion vil sneen meget let glide ned af taget og falde ned langs tagrenden. Det vil typiske kunne ske for tage af glas eller metal, hvor friktionen er lav. Det betyder at der i mange tilfælde vil blive opsat snefangere for at holde på sneen. Sneen vil typisk begynde at glide, når sneen smelter på overfladen af tagbelægningen. Bunke af sne gledet ned fra metaltag. Sne fra højere tag glider ned på lavere tag og derfor bliver der en stor bunke i hjørnet. Branddøren kan blive vanskelig at åbne. 4
Eksempel på snelag som i et stykke glider ned af metaltag Tagvinduer Tagvinduer vil altid have en dårligere varmeisolering end resten af tagfladen. Det betyder at sneen vil smelte hurtigere på glasset. Når smeltevandet løber videre ned af taget kan det enten fryse på tagfladen under tagvinduet eller i udhænget. Frysning vil kunne medføre at smeltevandet dæmmes op og kommer ind ved tagvinduet. Det er derfor vigtigt at tagvinduet er hævet op over tagfladen. Hvis vi sammenligner mellem et tag uden tagvinduer og et med vil vi altid få større smeltvandsmænger ved et tag med tagvinduer. Det betyder større risiko for istapper - specielt nedenfor tagvinduer. Hvis der ønskes lys er det mere sikkert at anvende karnapper med et lodret vindue. Så kommer der ikke smeltevand fra vinduet. En karnap vil dog ændre smeltevandsstrømmene på tagfladen idet de ledes ud omkring karnappen. Her vil der lokalt blive mere smeltevand og en risiko for istapper i tagrenden. 5
Tagvinduer, hvor sneen er smeltet, men sne ovenfor kan glide ned. Ventilationshætter, skorstene Alle ting som stikker op igennem tagfladen vil kunne give problemer. Dette gælder fx skorsten og ventilationshætter. For at undgå dette bør disse helst placeres ved rygningen. De vil influere på vindfeltet og dermed kunne give mindre eller højere lokal snelast afhængig af vindretning og geometri. Dette kan medvirke til at øge skævbelastningen på tage. Placeredes de længere nede mod tagrenden vil de også virke som snefangere idet de vil forhindre at sneen glider ned af taget. I uheldige tilfælde vil snetrykket på fx en taghætte kunne bøje den. Skotrender Skotrenden er afløbsrenden mellem to tagflader i et indadgående hjørne. Skotrenden vil derfor opsamle vand fra et område på taget og altid give et punkt med ekstra stor afløb. Typisk vil et tagnedløb blive placeret dette sted for at kunne føre regnvand bort. Er der ikke noget tagnedløb for enden af skotrenden er der stor sandsynlighed for at vandet i kraftige regnskyl vil løbe ud over tagrenden. Skotrenden vil også virke som opsamlingssted for sne på tilstødende tagflader, når sneen glider mod et lavpunkt. Når der er snesmeltning på tagfladen bliver smeltevandsstrømmen koncentreret ned ad skotrenden og ud i tagrenden. Vandet vil kunne fryse i tagrenden og der opstår meget let istapper på det sted. Energiforhold Energibalancen er afgørende for smeltning af sne og frysning af smeltevand på tage. Det vil sige at der må laves en beregning for at finde ud af hvad der sker på taget. Er lufttemperaturen over nul grader vil al sneen smelte. Ved temperaturer under nul (frostvejr) vil noget af sneen virke som et varmeisoleringsmateriale, men noget af sneen vil smelte ved store snetykkelser. Ved små tykkelser vil sneen ikke smelte. Det er muligt at beregne en smeltegrænse for hvornår sneen smelter. Er der mere sne end smeltegrænsen vil sneen smelte indtil snetykkelsen når smeltegrænsen. Er der mindre sne end smeltegrænsen vil der ikke ske nogen snesmeltning på taget. Varmeisolering Et dårligt varmeisoleret tag vil medføre at en større varmemængde slipper gennem taget og derfor kan smelte mere sne. Det er derfor fordelagtigt at have et godt isoleret tag for at undgå snesmeltning og istapper på taget. Et bedre varmeisoleret tag vil altid have mindre risiko for sne og isproblemer. 6
Ventilation Hvis tagkonstruktionen indeholder hulrum er det vigtigt om de er ventilerede med udeluft. Er taget uventileret er det normalt at regne varmebalancen fra indeluften til udeluften. Er taget ventileret med udeluft vil der kunne betyde at tagrummet får en lavere temperatur men ikke nødvendigvis lig med udeluftstemperaturen. Der skyldes at ventilationen i de fleste tilfælde er naturlig uden ventilatorer og derfor vil være afhængig af temperatur og vindforhold. I sådanne tilfælde vil temperaturen i hulrummet være afhængig af varmebalancen mellem den varme der tilføres fra bygningen, varmen fra ventilationsluften og varmen ud gennem taget. En ventilation med kold udeluft vil altid være gunstig for at reducere problemer med sne og is. Temperatur tagrum/inde Temperaturen inde i bygningen har betydning for hvor meget varme der slipper ud gennem taget. I en uopvarmet bygning vil varmestrømmen indefra være minimal og der vil være meget små problemer med sne og is. Højere temperaturer vil altid øge varmestrømmen og dermed risiko for sne og is problemer, hvis der ikke samtidigt varmeisoleres bedre. Er der ventilerede hulrum vil det være temperaturen i tagrummet som er vigtigst for om der kommer problemer. Er den tilstrækkelig lav vil der ikke ske snesmeltning på tag. Udhæng Udhæng på tag udføres for at beskytte facaden mod slagregn og sikre at vand fra taget ledes ud fra væggen. Det er derfor normalt at have et udhæng på tage på 30-60 cm. I vinterperioden vil der være ca. samme temperatur over og under udhænget. Det betyder at smeltevand vil fryse på udhænget, når der er frostvejr. Der vil altså dannes et islag på udhænget. Det kunne delvis reduceres ved at varmeisolere udhænget men det vil så til gengæld medføre at mere smeltvand vil løbe videre ud over tagfoden og give større risiko for istapper. Så det er formentlig i praksis bedst ikke at isolere udhænget. Sne og sne egenskaber Densitet Densitet af sne varierer meget og dermed også varmeisoleringsevnen. Den laveste densitet optræder for ny tør sne, som typisk falder på vindstille kolde dage. Temperaturen under snefaldet kan fx være -10C. Densiteten for denne sne er 50-70 kg/m3. For ny fugtig sne som er typisk under danske forhold med temperaturer lige omkring frysepunktet bliver densiteten 100-200 kg/m3. Ældre sne vil synke noget sammen så densiteten er 200-300 kg/m3. Sne som et stuvet sammen af vinden har en densitet på 350-400 kg/m3. Årgammel sne som også kan kaldes firn har en densitet på 400-800 kg/m3. Meget våd sne har den densitet på 700-800 kg/m3. Gletcheris har en densitet på 830-920 kg/m3. Sne på tage vil have varierende densitet fra 50 kg/m3 til 300 kg/m3. Meget let sne vil let kunne blæse væk. Densiteten vil være lavest lige efter et snefald og derefter forøges med tiden. For beregninger af varmebalancen er det mest realistisk at regne med en densitet på 200 kg/m3, som giver en varmeledning på 0,06 W/m2K. En let tør sne med lav densitet vil kunne varmeisolere næsten lige så godt som mineraluld under forudsætning af at sneen ikke smelter. Snefald Snefald kan klassificeres efter hvor meget sne der falder pr time. Let snefald er under 1mm/h. Moderat snefald er 1-5 mm/h og kraftigt snefald er mere end 5mm/h. Bemærk at mængderne er angivet som mm vand (smeltet sne). I praksis er der derfor tale om ca 10 gange så mange mm sne. Hvor store snefald i løbet af et døgn der i praksis skal regnes med er vanskeligt at vurdere. I Danmark vil der formentlig være 20 til 30 cm. 7
Snelast Snelast på tag beregnes på grundlag af snelasten på terræn. Værdierne findes i DS-EN 1991 eurocode 1. I Danmark angives denne som 0,9 kn/m2. I Sverige findes værdier i SS-EN-1991 og mere information hos Boverket. Snelasten skal så ganges med en formfaktor som afhænger tagkonstruktionen som typisk kan være 0,8 ved 30 graders hældning og som aftager til 0 ved hældninger på 60 grader. Dette gælder for fritliggende bygninger uden lægivere på taget og uden at være sammenbygget eller nær andre bygninger. Det er derfor meget vigtigt at vide noget om den aktuelle bygning og dens placering i terræn og i forhold til andre bygninger. Smeltning Sneen vil smelte når temperaturen kommer op på 0C. Det vil ske ovenfra, hvis lufttemperaturen bliver over 0C. Smeltning kan også ske hvis temperaturen bliver over 0C på tagfladen, som sneen ligger på. Det vil ske ved høje indetemperaturer og større snetykkelser. Grænsen for hvornår sneen smelter kan beregnes teoretisk ud fra energibalancen. Det kræver energi for at smelte sneen. Når sneen smelter vil der dannes en vandfilm og vandet vil løbe ned taget. Vandet kan så enten fryse på taget eller dryppe fra tagkanten, hvorved der kan dannes istapper. Sneen vil også kunne smeltes på grund af solstråling på taget, men det giver normalt mindre problemer med isning og istapper. Dette er vist ved undersøgelser ved CRREL (Cold Region Research and Engineering Laboratory), hvor en opvarmet og uopvarmet bygning er sammenlignet gennem en vinter. Problemer med isning og istapper er meget større for den opvarmede bygning. Isning Isning på taget vil ske, hvis dele af tagfladen har lavere temperatur end 0C. Dette vil fx ske over tagudhæng, som ikke er opvarmet nedefra af varmetab fra bygningen. Der vil derfor kunne dannes isvolde på tagudhænget og istapper fra tagkanten. Det giver en større belastning på taget og en risiko for vandlækage, hvis smeltevandet fra taget dæmmes op. Isning vil også kunne ske i tagrender og nedløbsrør. Istapper og islast på taget vil kunne give risiko for personskader, når de falder ned. Snefygning Vind vil kunne påvirke snemængderne på tag. Resultatet kan være en reduktion med mindre sne, idet en del sne blæser ned fra taget. Men det kan også ske omlagring så sneen blæser væk fra luvsiden og lægger sig på læsiden. Mængderne vil afhænge af de lokale forhold og geometrien for taget. Andre forhindringer på taget som skorstene, ventilationsrør osv. vil også medvirke til at danne læområder, hvor sneen vil lægge sig. Dette er meget vigtigt for vurderingen af snelasten på taget, da skæv belastning kan give alvorlige problemer. Bestemmers af typiske værdier for dimensionering kan findes i standarder eller fastlægges ved modelforsøg eller teoretiske strømningsberegninger. Glidning Sne kan glide ned af tag, hvis friktionen mellem sne og tagmateriale bliver for lav. Dette kan typisk ske for metaltage med hældning. Det sker når gravitationskræfterne overskrider friktionskræfterne mellem tag og sne. Det kan optræde, når temperaturen på tagfladen kommer over 0C. Dette sker spontant og pludseligt og kan føre til nedfald af store sne og ismasser. Det er derfor farligt og kan medføre personskader og skader på ting som fx parkerede biler. Det er normalt i områder med megen sne at bruge snestoppere på taget. Det skal forhindre store sneskred, hvor store snemængder kommer ned på en gang. Meningen er at sneen skal blive på taget og smelte væk der. 8
Sne fra metaltag glider ned på tag opsat med 3 søjler. Skæv belastning har medført at dette tag knækker sammen. Taget set fra siden. 2 søjler er bøjet og en er knækket. 9
Isning Isning på tag sker, når temperaturen på smeltevandet fryser fordi temperaturen synker. Isning kan bestå af istapper, som dannes når vand drypper i frostvejr. Isning kan også ske på dele af tagfladen, når den køles af fx på udhæng. Isning på udhæng Udhæng er den normale løsning for udluftede tage. Udhænget vil beskytte facaden mod slagregn specielt på den øverste del af væggen. Et udhæng vil typisk have en mindre varmeisolering end den almindelige tagflade og der vil også være samme temperatur over og under. Det betyder at kommer der sne på taget kan noget af smeltvand løbe ned på udhænget og fryse fast der. Dette kan give anledning til dannelse af isvolde på udhæng. Sker der mere smeltning af sne længere oppe på taget vil en del at smeltevandet kunne stoppe af isvolde og danne en sø. Under uheldige omstændigheder kan dette smeltevand løbe gennem tagkonstruktionen og dryppe ned i bygningen. Isning i tagrender Udvendige tagrender er den normale løsning for udluftede tage. Formålet er at kunne fjerne regnvand fra taget. I vinterperioden skulle de også kunne fjerne nedbør, men det vil være afhængigt at temperaturen om det sker. Ved frostgrader vil en del eller alt smeltevand fryse i tagrenden. Resultatet er at smeltevand ikke føres videre til tagnedløb. Tagrenden kan fyldes helt med is og det medfører at smeltevand løber over kanten på tagrenden og danner istapper. Isning i tagnedløb Istapper fra isfyldt tagrende i ældre byhus. Smeltevand som løber fra tagrenden til tagnedløbet kan fryse i tagnedløbet, så der dannes ispropper fx hvor der en et skarpt knæk på røret. Det vil kunne ske hvis det er konstant frostvejr i længere tid. Konsekvensen kan være dannelse af istapper fra røret eller udvendig islag på røret. 10
Tilfrosset nedløbsrør Afløb til fortov resultat is på fortov. 11
Istapper Frysning af dryppende vand og smeltet sne giver istapper. Istapper dannes ikke bare på tag men også i naturen på træer, vandfald osv. De varierer i dimensioner ud fra de lokale forhold. De dannes af rindende vand, så det er nødvendigt med vandtemperaturer over frysepunktet for at de skal kunne dannes. De har form som gulerødder eller nærmest koniske. Afstanden mellem istapper er omkring 2,5 cm, som svarer til afstand mellem vanddråber på en tråd. Bliver afstanden kortere vil dråberne smelte sammen på grund af overfladespændingen. Når dråberne fryser bliver dette den typiske afstand mellem istapper. Ved større istapper vil de vokse sammen. Når istappen er dannet kan mere smeltevand gøre at de vokser i længde og bredde. En istap som vokser vil have en vandfilm på overfladen. Filmens tykkelse er 40-100 mikrometer. For at istappen skal vokse må temperaturen være under 0C. Når istappen vokser, må den afgive varme til omgivelserne. Varmebalancen mellem overfladen og omgivelserne påvirker, hvor hurtigt en istap vokser. I koldt vejr går frysningen hurtigt, men luftens fugtighed, vindhastighed og solstråling har også betydning. Varmetabet fra overfladen til omgivelserne sker mest ved konvektion og ved fordampning. Når vand løber ned over istappen vil en del fryse og istappen vokser. Ved stor vandstrøm dannes der dråber for enden af istappen. Disse dråber vokser til ca. 5mm i diameter, falder ned og en ny dannes. Hvornår vokser de? Tilvæksthastigheden er afhængig af tid og klimaforhold. Tilvæksten i længderetningen øger med tiden under konstante klimaforhold og vandtilførsel. Dette beror på at overfladen på istappen vokser med tiden og tilsvarende vil antal dråber som falder ned reduceres. Til slut vil istappen stoppe at vokse i længderetningen, fordi alt vand fryser på overfladen og der dannes ikke dråber. Teoretisk er der ingen grænse for hvor stor en istap kan blive men i praksis er det anderledes. Hvis vandtilførslen er høj kommer istappen at vokse langsomt, idet vandet ikke når at fryse på istappen. Hvis vandtilførslen er lav kommer istappen at vokse i længden indtil alt vand fryser på istappen. Meget store istapper kan dannes, hvis vandtilførslen er lav i begyndelsen og derefter øges. Dette kan ske på tage, vandtilførslen er lav om morgenen og øges under dagen på grund af varmetilførsel og solstråling. En numerisk model af Makkonen og eksperimenter viser at istapper ved -10C kan vokse med 10-40 cm/time ved en vandtilførsel på 10 milligram/sek. Er vurdering af tiden til at danne en istap på 0,5m med 2 kg is er ca. 5 timer. og for en 1 m istap på 10 kg er ca. 10 timer. Vigtige erfaringer i forbindelse med dannelse og vækst af Istapper: Ingen sne på taget ingen smeltevand ingen istapper Ved lufttemperatur over 0C dannes ingen istapper. Ved lufttemperaturer mellem 0 og -5C vokser istapper langsomt og kan helt stoppe væksten, hvis der kommer for meget smeltevand. Ved lufttemperaturer under -5C kan istapper vokse jo lavere temperatur jo hurtigere tilvækst. Højere vindhastighed øger tilvæksten Intet smeltevand ingen vækst Lille strøm af smeltevand giver øget tilvækst Stor strøm af smeltevand giver langsommere tilvækst og mulighed for at istappen smelter, da smeltevandet er varmere end isen. Hvornår falder de ned Istapper kommer til at falde ned når vægten overstiger styrken i istappen. Hvornår sker det. Det er et kompliceret problem men temperaturen bør nok være over 0C. En typisk vinterdag har vi frost om natten og tø om dagen. Når temperaturen stiger i løbet af dagen øger også risikoen for at istapperne falder ned. Der er nok lav risiko om morgenen, hvis det har været frost og den største risiko er om eftermiddagen hvis det er 12
overskyet. Er der sol på tagfladen og istapperne kan risikoen øge tidligere på dagen. Vinden kunne også have betydning ved at medvirke til en øget risiko ved høj vindhastighed Styrken af isen reduceres ved højere temperatur. Istapper falder ned: Ved lufttemperatur over 0C og derover stor risiko Ved lufttemperatur fra 0 til -5C normal risiko. Ved lufttemperatur under -5C lav risiko Høj vindhastighed øger risiko Lille strøm af smeltevand risiko afhænger af temperaturen men smeltevand øger risiko Stor strøm af smeltevand højere risiko afhængig af lufttemperaturen, da smeltevandet mindsker isens styrke Solstråling på taget med sne ovenfor istapper øget risiko da vi får mere smeltevand. Risiko Klima hvornår dannes istapper Erfaringer viser at det i mange vintre kun er få steder med istapper, idet der er korte frostperioder, hvor der er mulighed for at istapper kan vokse. Til gengæld optræder der ind imellem år som vinteren 2009/10, hvor der er længere frostperioder snefald og problemer på mange bygninger. Det kan gøre det vanskeligt at få fjernet is og sne på tage, da alle skal have gjort det samtidig. Det er sandsynligt at vi kan forudsige hvornår vi vil få problemer med istapper så samme måde, som vi har meldinger om glatføre. Bygningsforhold Udformningen af bygningen og specielt tagkonstruktionen har stor indflydelse på risiko for nedfald af sne og is. Er taget udformet med indvendig tagnedløb er det ikke risiko for nedfald af sne og is. Til gengæld er det vigtigt at afløbet fungerer, idet der ellers kan opstå damme på taget. Det kan være vanskeligt at se, hvis ikke taget inspiceres regelmæssigt eller kan observeres fra en højere bygning. Om vinteren vil det normalt være et varmetab ved nedløbet som holder dette frostfrit. Til gengæld kan der dannes isvolde rundt om afløbet, så smeltevand kan dæmmes op. Smeltning om taghætte. 13
Smeltning om indvendigt tagnedløb. For ventilerede tage med udvendigt nedløb er tagmateriale og hældning vigtigt. For glatte tage som glas og metal er lille friktion mellem tagmaterialet og sneen og det betyder at sneen let glider ned fra taget alene på grund af sneens vægt. For mere ru tage med fx teglsten vil der være mindre tendens til at sneen glider ned. Ved stor hældning som mere end 60 gader vil det meste af sneen blæse væk. Ellers er længden af tagfladen vigtigt, idet længere tag vil give anledning til mere smeltevand. Normalt har de fleste tage en konstant hældning, men er det ikke tilfældet kan det medføre at sne lægger sig specielt på flade områder. Bygning af tagboliger kan give anledning til problemer, hvis de ikke varmeisoleres og tætnes godt. Men med en korrekt udførelse skulle tagboliger ikke give større risiko for sne og isproblemer. Skotrender Skotrender ved indadgående hjørner vil altid blive steder, hvor smeltevand samles og der bliver derfor højere smeltevandsstrøm på dette sted. Et andet problem ved skotrender er at ventilation typisk bliver dårligere end under resten af taget, da ventilationskanalerne afbrydes ved skotrenden. Det betyder at varmetabet der bliver højere og yderligere forøger afsmeltningen. Glastag Glastag er altid dårligere varmeisoleret end almindelige tage. Desuden er glas et glat materiale så sne let vil glide af, hvis tagfladen hælder. Konsekvensen er at altid regne med at sne let vil kunne glide ned af et glastag. Det må derfor kunne ske uden at det giver skader. Der skal være plads til at sne som glider ned, kan lagres nedenfor taget og hvis sneen lagres på andre konstruktioner skal de kunne tåle dette. Ved glastag skal man specielt være opmærksom på at nedfald af sne og is fra højere bygninger. Dette kan i værste fald nedføre at isklumper slår glastaget i stykker og skader ting og personer. Derfor et det vigtigt altid at vurdere om der findes risiko for at ting kan falde ned på et glastag. Dette gælder også for andre ting end sne og is. 14
Glastag med isning i tagrende og istapper. Glastag over uopvarmet trappe. Sneen lægger sig lige foran branddør. Glas halvtag sneen glider ned og lægger sig på nederste del af glasset, da profiler virker som snefangere. 15
Detaljer Ventilationskanaler og skorsten bør være placeret ved tagryggen. Det gør at de ikke komme til at virke som snefangere og derfor kan blive udsat for et ekstra tryk fra sne som ligger bag forhindringen. En placering længere nede på taget giver en stor risiko fra skader fra snetryk og de vil også styre en smeltevandsstrøm, så den løber udenom forhindringen. Det betyder en øget strøm på enkelte steder ved tagfoden og større risiko for istapper der. Udhæng Smeltevandet vil fryse på udhænget og det betyder at vægt af sne og is øger over tid på udhænget. Det betyder at der vil dannes isklumper, som kan falde ned, når det blive tøvejr. Ved et større udhæng er det vigtigt at det er understøttet så taget udhænget ikke får ekstra nedbøjning og i værste fald bukkes eller knækker. Tagrender Tagrender langs tagfoden skal kunne føre bort regnvand fra taget. Om vinteren vil det være smeltevand fra taget. En del af smeltevandet fra taget vil ledes bort til nedløb, men noget vil også fryse. Det vil sige at der kommer is i tagrenden og i værste fald også istapper. Det betyder en øget belastning på tagrenden, så der er risiko for at den kan falde ned, hvis den ikke er gjort godt fast. Yderligere belastning på tagrenden kan komme fra sne og is som glider ned af taget. Her kan tagrenden i værste fald blive belastet med en stor del af vægten af is og sne på taget. Dette kan medføre at tagrenden falder ned. Det vil typisk kunne ske i en snerig vinter. Solafskærmninger Faste solafskærmninger i form af faste udvendige persienner vil meget let kunne få ekstra belastninger fra sne som lagrer sig oven på dem. Desuden kan der kommer ekstra belastning fra sne og is som falder ned på afskærmningerne. Hvis der ikke er taget hensyn til denne ekstra belastning kan resultatet blive at afskærmningen falder ned. Se eksempel på billede. Solafskærmning som ikke er fastgjort godt nok til at tåle sneskred fra højere liggende tage. 16
Eksempel på baldakin som ikke klarer snelast og sneskred fra højere tag. Områder med risiko for istapper og eller sneskred Figuren viser et tag set ovenfra. Allerede på grundlag af denne tegning kan vi se steder, hvor der typisk vil komme istapper. Område 1 er skotrenden, hvor der er afvanding af et stort areal, så der kommer meget vand. Dette er samtidigt steder hvor der er stor risiko for sneskred, da meget sne kan sættes i skred af smeltevandet. Område 2 er nedenfor tagvinduer, hvor der også kommer meget smeltevand. Område 3 er på begge sider af en gavl eller karnap. Her ledes vandet til gavlens sider, hvor smeltevandet samles. Til gengæld er der ingen lige ud for gavlen. Det kan benyttes til at beskytte indgangspartier. Eller indgangspartier kan beskyttes med en baldakin over indgang. 17
Beregninger For at bestemme smesmeltningen på et tag må varmestrømmene gennem taget beregnes. Figuren viser at der går en varmestrøm fra indeluften til tagoverfladen. Varmen går fra huset gennem tagkonstruktionen til tagoverfladen. Hvis der er et lufthulrum (tagrum ) under taget antages det at det ikke er ventileret med udeluft eller ventilationen er meget lille. Dette er på den sikre side i beregningerne. Er der et ventileret lufthulrum regnes der i stedet fra temperaturen i luftrummet til tagoverfladen. Det omtales nærmere senere. Varmen fra huset kan enten strømme gennem sneen til udeluften eller smelte en del af sneen. Ved små snetykkelser sker der ingen snesmeltning, idet temperaturen på tagoverfladen bliver under 0 grader. Ved store snetykkelser vil sneen smelte på overfladen af taget og give smeltevand. Det er derfor interessant at kunne beregne snetykkelsen som netop svarer til at temperaturen bliver 0 grader på tagoverfladen og der ikke dannes smeltevand. Denne kan vi kalde smeltegrænsen. Med kendte inde og udetemperaturer, varmeledning af sneen kan vi beregne denne for forskellige U- værdier. Resultatet er at for et godt varmeisoleret tag vil sneen først begynde at smelte ved stor snetykkelse. Det reducerer risiko for frysning på udhæng og dannelse af istapper. Sneen på sådan et tag vil selvfølgelig også smelte men det vil ske, når lufttemperaturen kommer over frysepunkter og smeltevandet ikke kan fryse til istapper. Ved dårligt isolerede tage vil sneen begynde at smelte i frostvejr og dermed give anledning til risiko for istapper og isning på udhæng. Når sneen smelter vil det ændre varmebalancen og smeltningen vil blive mindre indtil den går helt i stå ved smeltegrænsen. Er der udhæng på taget vil der være udetemperatur både over og under udhænget og det betyder at en del af smeltevandet vil fryse på tagfladen. På skitsen ses frostzonen over udhænget. Dette kan være en fordel, idet smeltevandet så ikke danner istapper. Til gengæld kan der så dannes et islag på udhænget, som kan falde ned, når det bliver tøvejr. Beregningsmetoderne er beskrevet i detaljer i en rapport fra Chalmers: Melting of snow on a roof. Matematical report, Johan Claesson and Anker Nielsen 2010. 18
Reduktion af risiko - indvendig Indvendige nedløb Hvis ikke bygningen har indvendige nedløb, så vil det typisk kræve større ombygninger af taget for at opnå dette. Er det et begrænset område som giver problemer kan det være mere realistisk. Varmeisolering mellem bygning og tagrum En bedre varmeisolering mellem tagrum og bygning vil medføre et koldere tag og dermed mindre risiko for at sneen smelter og danner istapper. Samtidigt giver det fordele ved at reducere energiforbruget for bygningen. Resultatet af isoleringen vil være et koldere tagrum. Her er det vigtigt at kontrollere at der ikke er vand og varmerør ført gennem tagrummet. De kan komme til at fryse specielt hvis der ikke er meget gennemstrømning i rørene og/eller de ikke er tilstrækkeligt varmeisoleret. En anden løsning kunne være at ekstra ventilere tagrum med kold udeluft i vinterperioden, når der er sne på taget. Det kan betyde et ekstra ventilationssystem som bruges i de perioder. Tekniske installationer i tagrum Det er vigtigt at tekniske installationer er godt varmeisoleret. Ellers vil de jo kunne øge indetemperaturen i loftrummet og derved give mere snesmeltning. Det er derfor vigtigt at gennemgå tekniske installationer på loftet. Dette gælder som nævnt vand og varmerør men også ventilationskanaler. Varmeisolering er unødvendigt om sommeren, men ikke om vinteren. Ventilationskanaler med afkastluft må varmeisoleres. Kanaltemperaturen vil svare til indetemperaturen og er der store flader med kanaler vil de kunne tilføre umødig varme til tagrummet. I nogle tilfælde er der placeret tekniske rum for fx ventilation i tagrummet. Er der forvarmning af luften i rummet betyder det at varmefladen får en temperatur som er væsentlig over indetemperaturen og rumtemperaturen i teknikrummet bliver høj. Sådanne tekniske rum må derfor varmeisoleres med tagrummet så de tilfører mindst mulig varme om vinteren. Reduktion af risiko ved at hindre nedfald af sne og is Snefangere Snefangere skal forhindre at sneen glider ned af taget i store flader. De kan enten bestå af punktvise stop placeret på tagfladen eller langsgående profiler eller stænger. Det er meget vigtigt at snefangerne er dimensioneret til at tåle det største snelag på taget, ellers kan de blive bukket eller i værste fald blive revet af eller bøjet, når sneen glider. Dette giver stor risiko for skader på taget og lækager så smeltevand løber ind. Snefangerne holder altså sneen på plads på taget, så den ikke falder ned og bruges typisk på steder, hvor nedfald af sne kan skade personer eller genstande. Men konsekvensen er også at snetykkelserne og belastningen på taget bliver højere. Men en større snetykkelse bliver der mere smeltevand og der vil komme mere isning på taget og muligvis flere istapper. Det sidste kan modvirkes ved at sikre at tagrummet holdes koldt. På tage hvor sneen ikke giver nogen skade ved at glide ned er det normalt bedre at undgå snefangere. Når sneen kan glide af vil det også betyde at snelasten reduceres. For glastage kan det være en fordel at undgå snefangere idet snebelastningen på taget så reduceres og der ikke stilles de samme styrkekrav til glasset. Ved glastag er det også vigtigt at profilsystemerne ikke virker som snefangere eller opdæmmer smeltevand på taget. Så det sikreste at have hældning mod et sted hvor sneen ikke skader, når den falder ned. Tagrender 19
For at fjerne smeltevand er det en normalt at have tagrender, som alligevel skal bruges for nedbør i form af regn. Hvis tagrenden også skal virke som opsamling for sne som glider ned af taget må dimensionerne være væsentlig større end normalt. Størrelsen vil afhænge af tagets længde længere tag kræver større rende. I praksis er det nok ikke muligt at lave så store tagrender og en løsning med varmekabler kan smelte en del af sneen. Varmekabler Varmekabler kan lægges på dele af tagfladen, hvor der ellers vil komme is det vil typisk over udhæng. Her er et stort problem at gøre kablerne fast så de ikke skades, når sneen højere oppe på taget glider ned over kablerne. Det er mere almindeligt at bruge varmekabler i tagrender og tagnedløb. Formålet er at smeltevand fra tagfladen ikke skal fryse men føres videre som vand. Varmekabler har normalt en effekt på 25 W/m og må være forsynet med fejlstrømsbryder og temperaturkontrol, da mange tagmaterialer ikke tåler temperaturen over 70C eller anden og lavere værdi. Et af problemerne er at fastholde varmekablerne så de ligger med fast afstand og ikke flytter sig. Fastgøringen må heller ikke ødelægge vandtætheden af tagrenden og nedløb. Brug af varmekabler giver et ekstra energiforbrug og en styring af hvornår de slås på og af er meget vigtigt. Beregninger for Byggforsk i Norge viser at der spares meget energi ved at styre varmeafgivelsen efter behov for snesmeltning og ikke blot slå dem på hele vinteren. Besparelsen kan være 50-80 %. Se: Rennesystemer fot glasstak, Dimensioneringsvejledning, Prosjektrapport 88, 1991. Lokale forbedringer Hvis der er risiko for nedfald af sne og is ved indgange kan det være en ide at flytte indgange eller at placere en baldakin over indgangen. Det betyder at sne der falder ned i større udstrækning vil ende på baldakinen. Er der fortov langs facaden, hvor sneen falder ned kan en baldakin være en løsning. Men her er det meget vigtigt at være opmærksom på at baldakinen må dimensioneres efter at større mængder sne og is kan falde ned på en gang samt det eventuelt kan hobes op på baldakinen. Hvis baldakinen har stor bredde bør den ikke kun fæstes i bygningen men være understøttet af søjler langs kanten. Afspærring I byer, hvor der er fortove langs facader er der typisk tage som har hældning mod vejen og fortovet. Her vil der være stor sandsynlighed for nedfald af sne og is på fortovet. Det kan løses ved at spærre af med reb eller bukke og markere med skilte. Det kan være absolut nødvendigt i perioder, hvor taget ikke er renset for sne og is. Problemet er at der er en tendens til at opsætte skilte og ikke fjerne dem når risikoen er væk. Det betyder at de ikke respekteres. Skilte må kun bruges, når der er behov. I praksis er det ikke let for fodgængere at krydse ind og ud på kørebanen i disse perioder, fordi der ikke gøres plads til fodgængerne og bilister har svært ved at respektere fodgængere på kørebanen. Fjerne sne og is fra tag Det kan være nødvendigt at reducere mængden af sne på tage på grund af snebelastningen bliver større end tilladt. Det kan også være nødvendigt at fjerne is og istapper inden de falder ned. Det vil kræve at man skal op på taget eller kan nå fra kran eller platform. Skal der fjernes sne på taget er det vigtigt at det gøres så der ikke opstår ekstra skæv belastning under arbejdet. Det kan medføre at taget giver efter. Fjernelse af sneen kan ske med håndkraft eller med sneslynge, men i det sidste tilfælde er det vigtigt at tage hensyn til vægten af udstyret. En retningslinje for hvornår sneen skal fjernes er at snelasten er over 50% af maksimallasten eller der er istapper. 20
Når sne skal fjernes fra tage bør der være mindst 3 personer en nedenfor bygningen som kontrollerer at afspærring respekteres og at der er frit for at lade sneen og is falde ned. På taget 2 personer en til at rydde sne og en til at sikre den som rydder sne. Personerne på taget må være udrustet med liner og sikkerhedssele. Det er meget vigtigt at den som rydder sne er sikret, idet der altid er risiko for at sneen begynder at glide, når der arbejdes på taget. Der findes en vejledning fra Sverige: Se upp där nere!,som beskriver hvordan snerydningen skal sne når der tages hensyn til arbejdsmiljø og praktiske forhold. Eksempler Byhuse versus enfamiliehuse Der er stor forskel på problemer ved enfamiliehus og byhuse. De fleste enfamiliehuse ligger frit, så sneen i mange tilfælde kan glide af taget uden at genere nogen. Der kan dog være problemer ved indgangspartier, hvis de er placeret, hvor sneen kan falde ned. Desuden er det jo typiske ikke så mange beboere og besøgende og de vil i de fleste tilfælde være klar over hvor der er problemer. Ved byhuse forstås huse som ligger med en facade mod fortovet. Her vil der være væsentlig risiko for skader fra sne og is nedfald fra taget på fortovet. Risikoen vil afhænge af de teoretiske beregninger af smeltning, isning og muligt istap dannelse men også af hvor befærdet stedet er, hvor mange fodgængere er der og om fodgængerne kan gå gaden uden at risikere at blive kørt ned af trafikken. I sådanne områder er det vigtigt at spærre af og også at få fjernet istapper. Der er ikke kun problemer med istapper til gaden(fortovet) med også mod gården. Her er typisk ikke så meget trafik, rydning er ikke helt så kritisk som ud mod gaden. I nogle tilfælde findes et haveanlæg ud mod gaden. Det kan opsamle sne og is som falder ned, hvis det er tilstrækkeligt bredt helst mere end 5m. Beregningsgrundlag I de følgende beregninger er regnet med sne med en densitet på 200 kg/m3. Det giver en varmekonduktivitet på 0,06 W/mK. Desuden skal følgende oplysninger være kendt indetemperaturen (typisk 20 C) og udetemperaturen (skal være under 0 C). Længden af taget (regnet fra kip til væg) og udhænget (længden udenfor væg). Varmeisoleringen af taget og udhænget angivet som U-værdier W/m2K. Beregningen foretages for 1 m bredde af taget. 21
Gammelt dårligt isoleret hus Et typisk ældre byhus fra før 1950 har en bredde på ca. 13 m og et tag med hældning på 30-45 grader mod gaden og mod gården. Beregningerne er foretaget med følgende data. Taglængden er 8 m og udhænget på 40 cm. U-værdi for taget er 1,0 W/m2K. U-værdien for udhænget er 2 W/m2K. Indetemperaturen er 20 C og udetemperaturen er -10 C. Efter et snefald på 20 cm vil sneen på taget begynde at smelte på grund af varmetab fra bygningen og snetykkelsen reduceres som det fremgår af nedenstående tabel. Tid i timer Tykkelse sne cm Smeltet sne kg Is på udhæng kg Vanddryp kg 0 20 0 0 0 24 (1 døgn) 17,8 35 2,4 33 72 (3 døgn) 13,6 102 7,1 95 168 (7 døgn) 6,6 214 16,6 198 Snetykkelse reduceres med 2,2 cm på 1 døgn og med 13,4 cm på 1 uge. I de 3 sidste kolonner er beregnet hvor mange kg der samlet fx er smeltet til det viste tidspunkt. Det ses klart at det er under 10% af sneen som fryser på udhænget, og at der derfor kommer store mænger smeltevand til tagrender. Isen på udhænget vil øge belastningen på udhængsdelen af taget. Mængden vanddryp vil enten kunne føres bort i tagrender og tagnedløb eller give anledning til dannelse af istapper. Denne type bygning uden ekstra isolering af taget vil få stor risiko for istapper. Den næste tabel viser, hvad der sker hvis snefaldet bliver mindre fx 10cm. 22