Problem mostków cieplnych w budynkach

Planując budowę domu zwracamy coraz większą uwagę na prawidłowe zaprojektowanie przegród zewnętrznych budynku, tak aby starty ciepła były minimalne. Wiemy doskonale, jak duże znaczenie mają współczynniki U dla ścian, stropodachów, dachów i okien. W najbliższych latach wymagania dotyczące tych parametrów będą coraz wyższe. Nie wolno nam jednak zapomnieć o bardzo ważnej rzeczy przy projektowaniu budynku – unikaniu, względnie minimalizowaniu mostków cieplnych, czyli obszarów, o zmniejszonej wartości oporu cieplnego.

W budynku jest wiele miejsc, w których mogą pojawić się mostki cieplne – zarówno liniowe jak i punktowe. Połączenia płyty balkonowej z budynkiem, połączenia ściany z oknem lub drzwiami, narożniki zewnętrzne ścian, połączenia ścianki attykowej ze stropodachem to tylko niektóre z nich. Błędne zaprojektowanie detalu takiego połączenia skutkuje dodatkowymi stratami ciepła (często niemałymi) i obniżeniem temperatury na powierzchni wewnętrznej przegrody. Płyta balkonu czy daszku jest elementem konstrukcyjnym, w którym sposób połączenia z budynkiem ma szczególnie istotne znaczenie. Tutaj pojawia się bardzo ważny parametr charaktery-zujący „jakość połączenia liniowego” – czyli współczynnik liniowego przenikania mostka cieplnego y [W/m*K]. Jego wartość charakteryzuje dodatkowe straty ciepła spowodowane liniowym mostkiem cieplnym.

Zgodnie z normą PN-EN ISO 14683 straty ciepła przez przenikanie przez obudowę budynku zależą od bezpośredniego współczynnika przenoszenia ciepła H_D [W/K], który to współczynnik obliczany jest ze wzoru:

Przy dużej ilości balkonów w budynku (wpływ długości podparcia balkonu l [m]) i wysokiej wartości liniowego przenikania mostka cieplnego y [W/m*K] może w tych miejscach powstać źródło znacznych strat ciepła. Dzieje się tak z bardzo prostego powodu – otóż nieodpowiednio zaizolowana płyta balkonu działa jak radiator – czyli urządzenie do odprowadzania ciepła. Aby to zilustrować porównamy różne rozwiązania w balkonach (wyniki na podstawie obliczeń przeprowadzonych przez Instytut Techniki Budowlanej – Raport Nr 1808/11/Z00NF z 11.2011):

1. Balkon izolowany łącznikiem termoizolacyjnym Schöck Isokorb typu KXT50-cv30-h200 – grubość izolacji łącznika 12 cm, l_eq=0,119 [W/m*K]
2. Balkon izolowany łącznikiem termoizolacyjnym Schöck Isokorb typu K50cv30-h200 – grubość izolacji łącznika 8 cm, l_eq=0,115 [W/m*K]
3. Balkon izolowany powierzchniowo od góry i od dołu płyty styropianem gr. 5 cm
4. Balkon bez izolacji cieplnej

Założenia do obliczeń: powierzchnia zewn. ściany A = 3,2 [m²]; współczynnik dla ściany U= 0,30[W/m²*K]; długość połączenia balkon-strop l=1 [m]; temperatura zewn. Q_e= -20^oC; temperatura wewn. Q_i = 20^oC; R_si=0,25 [m*K/W]. Wszystkie rozwiązania zostały porównane do sytuacji, kiedy balkon nie występuje (schemat 1). Zestawienie wyników przedstawiono w tabeli 1.

Schemat	schemat 1	schemat 2	schemat 3	schemat 4	schemat 5
Rozkład temperatury
HD = Σ U*A + Σ ye*l [W/K]	0,966	1,061	1,122	1,384	1,868
Ściana Σ U*A [W/K]	0,966	0,966	0,966	0,966	0,966
Balkon Σ ye*l [W/K]	0,00	0,095	0,156	0,418	0,902
ye [W/m*K]	0,00	0,095	0,156	0,418	0,902
Ściana b. balkonu = 100%	100%	110%	116%	143%	194%
temperatura 0si [oC]	17,4	16,6	16,2	14,3	10,9
Czynnik temp. fRsi	0,93	0,92	0,91	0,86	0,77
Klasa mostka		C1	C2	C3	C4

Źródło: Schöck | Tabela 1, Porównanie strat ciepła i temperatur na wewnętrznej powierzchni przegrody przy różnych rozwiązaniach w balkonach.

Najlepszy efekt energetyczny uzyskano dla schematu 1 (przy zastosowaniu łącznika KXT50 uzyskano wartość współczynnika y_e = 0,095 W/m*K, co zwiększyło straty ciepła w stosunku do ściany bez balkonu - schemat 0 tylko o 10%). Gdyby zastosować izolację powierzchniową płyty balkonu od dołu i góry styropianem gr. 5 cm (schemat 3), wartość współczynnika y_e wzrosłaby do 0,418 W/m*K, a udział balkonu w stratach ciepła wzrósłby o 43% w stosunku do ściany bez balkonu – efekt radiatora jest bardzo wyraźny. Fatalny wpływ mostka cieplnego obrazuje schemat 4 – przez płytę balkonu odpływa prawie drugie tyle (94% wzrost) ciepła co przez ścianę – to wpływ wysokiego współczynnika y_e = 0,902 W/m*K. Z powyższego porównania widać, że współczynnik y_e jest parametrem wskazującym na wielkość strat ciepła przez połączenia liniowe. W oparciu o klasyfikację wpływu mostków cieplnych (wg ITB) rozwiązania z łącznikami termoizolacyjnymi znalazły się w klasie C1 – wpływ pomijalny (schemat 1) i C2 - wpływ mały (schemat 2). Pozostałe dwa rozwiązanie zostały zakwalifikowane do klasy C3 – duży wpływ (schemat 3) i C4 – bardzo duży wpływ mostka (schemat 4).

Źródło: Schöck | Tabela 2, Klasyfikacja wpływu mostków cieplnych oparta na ocenie współczynnika y wg ITB.

Oprócz strat ciepła warto jeszcze porównać powyższe rozwiązania pod względem uzyskiwanych minimalnych temperatur na wewnętrznej powierzchni przegrody (naroże ściany i sufitu). To ma istotne znaczenie do oceny ryzyka pojawienia się kondensacji pary wodnej na przegrodzie. Przy porównaniu temperatury w narożu dla ściany bez balkonu (schemat 0) Q_si = 17,4 ^oC i dla ściany z balkonem, w którym zastosowano łącznik termoizolacyjny widać bardzo niewielkie obniżenie temperatury w narożniku (o 0,8 ^oC w przypadku zastosowania łącznika KXT50-cv30-h200 - schemat 1 i o 1,2 ^oC przy zastosowaniu łącznika typu K50-cv30-h200). Zdecydowanie niższa jest minimalna temperatura w narożniku w sytuacji, kiedy płyta balkonu zostanie powierzchniowo zaizolowana (schemat 3), w tym przypadku bowiem temperatura spada o 3,1 ^oC, co może skutkować kondensacją pary wodnej w tym miejscu, kiedy wilgotność względna w pomieszczeniu jest podwyższona. Bardzo duże zagrożenie wykropleniem się pary wodnej jest w balkonie z mostkiem cieplnym (schemat 4) – mostek ten powoduje obniżenie temperatury w narożu aż o 6,5 ^oC. Ocenę zagrożenia pojawienia się pleśni należy rozpatrywać w oparciu o wymagania normy PN EN ISO 13788, w której określona została procedura obliczenia minimalnej temperatury powierzchni koniecznej do uniknięcia zawilgocenia powierzchni. Parametrem obrazującym jakość cieplną węzła jest czynnik temperaturowy f_Rsi określający relację pomiędzy temperaturą zewnętrzną Q_e, wewnętrzną Q_i i temperaturą na powierzchni przegrody Q_si.

Projektując przegrodę należy dążyć do takich rozwiązań, aby współczynnik f_Rsi był wyższy od obliczonego wg PN EN ISO 13788 f_Rsi,max. W tabeli 1 zostały zamiesz-czone wartości f_Rsi dla poszczególnych porównywanych schematów balkonów.

Budowa łącznika SCHÖCK ISOKORB®

Łącznik termoizolacyjny jest produktem, którego rolą jest skuteczne izolowanie i jednoczesne przenoszenie obciążenia z balkonu na strop. Konstrukcja jego składa się więc z elementów nośnych w postaci prętów rozciąganych ze stali nierdzewnej o podwyższonej wytrzymałości oraz oporowych łożysk (HTE Modul) wykonanych z wysokiej klasy betonu o niskiej przewodności cieplnej (l_eq = 0,80 [W/m*K]). Materiałem izolującym jest Neopor® o grubości 80 lub 120 mm, w którym poprzez dodanie grafitu do spienionego polistyrenu (EPS) uzyskano współczynnik przewodności cieplnej l = 0,031 W/(m*K).
 

Źródło: Schöck | Łącznik termoizolacyjny SCHÖCK ISOKORB® Typu KXT

Parametry izolacyjne łączników SCHÖCK ISOKORB®

Parametrem charakteryzującym izolacyjność łącznika jest l_eq czyli ekwiwalentny współczynnik przewodzenia ciepła. Wartość tego współczynnika zależy od ilości i rodzaju elementów nośnych tworzących łącznik termoizolacyjny. Im wartość l_eq jest niższa, tym łącznik jest skuteczniejszy w izolowaniu. Zaleca się, aby wartość l_eq nie była wyższa od 0,15 [W/m*K]. Dlatego też bardzo istotne są parametry elementów nośnych łączników (wysoka klasa betonu łożysk oporowych, ich niska przewodność cieplna).

Wartość l_eq ma bezpośredni wpływ na współczynnik przenikania ciepła liniowego mostka cieplnego y_e [W/K*m], który określa wielkość strat ciepła przez płytę balkonu.

W przypadku łączników termoizolacyjnych SCHÖCK ISOKORB typu K (gr. izolacji 8 cm) uzyskuje się wartość y_e na poziomie 0,15 [W/m*K], natomiast w przypadku łączników typu KXT (gr. izolacji 12 cm) wartości y_e osiągane są poniżej 0,10 [W/m*K]. Łączniki typu KXT uzyskały certyfikat wydany przez Instytut Domów Pasywnych w Darmstadt dla produktów spełniających bardzo surowe kryteria dotyczące izolacyjności i mogą być stosowane w budynkach pasywnych.

Galeria - budoskop.pl Porady | Dom Energooszczędny.