Balkony - analiza numeryczna parametrów cieplno­-wilgotnościowych w świetle nowych wymagań cieplnych

Balkony – analiza numeryczna parametrów cieplno­-wilgotnościowych w świetle nowych wymagań cieplnych | Balconies – numerical analysis of hygrothermal parameters in view of the new thermal requirements
Balkony – analiza numeryczna parametrów cieplno­-wilgotnościowych w świetle nowych wymagań cieplnych | Balconies – numerical analysis of hygrothermal parameters in view of the new thermal requirements
www.freeimages.com

W ciągu ostatnich lat w znaczący sposób zostały zaostrzone w Polsce wymagania cieplne dotyczące budynków. W związku z tym niezwykle ważne staje się w procesie projektowym poprawne wykonywanie szczegółowych obliczeń i analiz, które powinny być podstawą wyboru rozwiązań konstrukcyjnych oraz izolacyjnych. Dotyczy to szczególnie złączy, w tym połączenia ściany zewnętrznej z płytą balkonową.

DOŁĄCZ DO NEWSLETTERA – kliknij tutaj »

Zgodnie z Rozporządzeniem Ministra Transportu, Budownictwa i Gospodarki Morskiej z dnia 5 lipca 2013 r. zmieniającym rozporządzenie w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie [1], wprowadzono stopniowe zaostrzanie wymagań w zakresie wartości granicznych współczynnika U [W/(m²·K)]. W odniesieniu do ściany zewnętrznej budynku ustalono, że wartość UC(maks.):

  • w latach 2014–2016 ma wynosić 0,25 W/(m²·K),
  • w latach 2017–2020 – 0,23 W/(m²·K),
  • docelowo od 2021 r. – 0,20 W/(m²·K) (RYS. 1).

W rozporządzeniu zmieniającym rozporządzenie w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie [1], nie sformułowano wymagań w zakresie ograniczania strat ciepła przez złącza budowlane – dotyczących mostków cieplnych.

Przeczytaj też: Konstrukcja balkonów i tarasów – typowe błędy

Zostały one sformułowane w wytycznych Narodowego Funduszu Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej [2] w odniesieniu do energooszczędnych budynków mieszkalnych o standardzie NF40 i NF15, do których budowy lub zakupu z kredytu będzie można otrzymać dopłatę z Narodowego Funduszu Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej.

Wartości graniczne liniowego współczynnika przenikania ciepła Ψ dla mostków cieplnych w „Wytycznych określających podstawowe wymogi niezbędne do osiągnięcia oczekiwanych standardów energetycznych dla budynków mieszkalnych” [2] określono następująco:

  • Ψmaks. = 0,20 W/(m·K) w odniesieniu do płyt balkonowych w budynkach o standardzie NF40,
  • Ψmaks. = 0,10 W/(m·K) odnośnie pozostałych mostków cieplnych w budynkach o standardzie NF40,
  • Ψmaks. = 0,01 W/(m·K) w odniesieniu do mostków cieplnych w budynkach o standardzie NF15.

W celu ograniczenia dodatkowych strat ciepła oraz możliwości obniżenia temperatury na wewnętrznej powierzchni przegrody w miejscu mostka cieplnego należy odpowiednio kształtować układy materiałowe w danym złączu przegród zewnętrznych budynku.

ABSTRAKT

W artykule dokonano szczegółowej analizy porównawczej parametrów cieplnych złączy dwuwarstwowych ścian zewnętrznych z płytami balkonowymi. Przedstawiono wyniki obliczeń numerycznych wybranych rozwiązań konstrukcyjno-materiałowych. Na podstawie otrzymanych wyników parametrów cieplno-wilgotnościowych analizowanych złączy opracowano karty katalogowe niezbędne w projektowaniu przegród z uwzględnieniem wymagań Rozporządzenia Ministra Transportu, Budownictwa i Gospodarki Morskiej z dnia 5 lipca 2013 r. zmieniającego rozporządzenie w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie.

The article presents a detailed comparative analysis of thermal parameters of two-layer joints between exterior walls and balcony slabs. It also presents the results of numerical calculations of selected structural and material solutions. Based on the obtained results of hygrothermal parameters of the analysed joints, data sheets necessary to design  partition walls have been developed, taking into account the Ordinance of the Minister of Transport, Construction and Maritime Economy of 5 July 2013 amending the Ordinance on technical conditions to be met by buildings and their location.

Szczególnie należy zwrócić uwagę na poprawne osadzenie okna w ścianie zewnętrznej, połączenie ściany zewnętrznej z płytą balkonową, połączenie jej ze stropodachem oraz ze ścianą fundamentową i podłogą na gruncie.

W artykule zostanie przedstawiona szczegółowa analiza parametrów złącza ściany zewnętrznej z balkonem w trzech podstawowych wariantach.

Charakterystyka rozwiązań konstrukcyjno­‑materiałowych balkonów

Ukształtowanie rozwiązania konstrukcyjnego balkonu uzależnione jest od wielu czynników:

  • obciążenia oddziałującego na konstrukcję,
  • wnikania wody opadowej w konstrukcję balkonu,
  • bezpieczeństwa użytkowania przez osoby korzystające z balkonu,
  • mostków termicznych na styku płyty nośnej ze ścianą.

Głównym problemem w konstruowaniu połączenia balkonów ze ścianą jest zachowanie ciągłości termoizolacji. Jednym ze sposobów minimalizacji mostków termicznych jest sposób oparcia płyty na żelbetowych lub stalowych wspornikach kotwionych w wieńcu lub zastosowanie tzw. nośników izotermicznych.

Balkon wspornikowy

Grubość płyty w balkonie wspornikowym może być stała lub maleć w kierunku od ściany. Pręty główne w płycie wspornikowej umieszcza się w strefie rozciąganej i kotwi w wieńcu. Model obliczeniowy połączenia przedstawiono na RYS. 2.

Ustrój belkowo-płytowy

W przypadku balkonów o wysięgu większym niż 1,5 m bądź dużym obciążeniu płytę balkonową opiera się na belkach wspornikowych utwierdzonych w wieńcu. Grubość płyty w tym wypadku wynosi 8–10 cm. Model obliczeniowy połączenia przedstawiono na RYS. 3.

Nośniki izotermiczne

Straty energii minimalizuje zastosowanie łączników izotermicznych (RYS. 4) pozwalających na odsunięcie wspornikowej płyty balkonowej od wieńca stropu i wypełnienie tej przestrzeni systemowym materiałem termoizolacyjnym.

Łączniki to gotowe elementy, przygotowane do montażu i połączenia ze zbrojeniem wykonanym na budowie. Rozmiar oraz gęstość rozstawienia uzależnione są od wymagań statyczno-budowlanych, takich jak powierzchnia balkonu, wysunięcie oraz grubość płyty balkonowej.

Model obliczeniowy połączenia przedstawiono na RYS. 5.

Badania i obliczenia własne

Prawidłowe zaprojektowanie przegród zewnętrznych budynku pod względem cieplnym oraz wilgotnościowym wymaga od projektanta rozpatrzenia każdego złącza za pomocą szczegółowych obliczeń numerycznych lub dokładnych kart katalogowych.

W celu przedstawienia parametrów cieplno­‑wilgotnościowych mostków termicznych przeprowadzono analizę numeryczną przy wykorzystaniu programu komputerowego. Na ocenę parametrów cieplnych i wilgotnościowych danego złącza pozwalają generowane przez program dane wyjściowe, zawierające wyniki w postaci graficznej i tekstowej.

Do obliczeń przyjęto następujące założenia:

POBIERZ E-BOOK [bezpłatnie]
warunki techniczne
Warunki techniczne, jakim powinny odpowiadać budynki
– stan na 2014 r.
  • budynek zlokalizowany w III strefie – temp. powietrza zewnętrznego te = –20°C, temp. powietrza wewnętrznego ti = +20°C,
  • wartości współczynnika przewodzenia ciepła materiałów budowlanych λ [W/(m·K)] przyjęto na podstawie tablic z prac: „Analiza numeryczna parametrów cieplnych wybranych przegród zewnętrznych budynku i ich złączy” [3] oraz „Praktyczna fizyka cieplna budowli” [4],
  • wartości współczynnika przenikania ciepła Uc [W/(m²·K)] obliczono zgodnie z normą PN­‑EN ISO 6946:2008 [5],
  • warunki przejmowania ciepła na wewnętrznej i zewnętrznej powierzchni przegrody przyjęto zgodnie z normą PN-EN ISO 6946:2008 [5] do obliczenia wielkości strumieni cieplnych oraz zgodnie z normą PN-EN ISO 13788:2003 [6] przy obliczaniu temperatur i czynnika temperaturowego fRsi,
  • modelowanie analizowanych złączy wykonano zgodnie z zasadami sformułowanymi w normie PN-EN ISO 10211:2008 [7].

W wyniku obliczeń uzyskano wartości strumieni przepływających przez złącza F [W], rozkład linii strumieni cieplnych oraz rozkład izoterm.

Uzyskane wyniki pozwoliły wyznaczyć wartości liniowego współczynnika przenikania ciepła Ψ [W/(m·K)] według określonych procedur obliczeniowych prezentowanych szczegółowo w pracach: „Analiza numeryczna parametrów cieplnych wybranych przegród zewnętrznych budynku i ich złączy” [3], „Praktyczna fizyka cieplna budowli” [4] oraz „Analiza numeryczna parametrów cieplno-wilgotnościowych złączy ścian zewnętrznych” [8], a także czynnik temperaturowy fRsi [-]. Wyniki obliczeń przedstawiono w TABELI.

Analiza wyników

Na podstawie obliczeń dokonano analizy parametrów charakteryzujących rozpatrywane warianty połączeń (RYS. 6–11) płyty balkonowej ze ścianą zewnętrzną i sformułowano następujące wnioski:

 

  • analizowane złącza ściany zewnętrznej (przy gr. izolacji cieplnej 20 cm) spełniają podstawowe wymaganie w zakresie izolacyjności cieplnej według rozporządzenia zmieniającego rozporządzenie w sprawie warunków technicznych [1] Uc = 0,171 W/(m²·K) < Uc(maks.) = 0,20 W/(m²·K).

    Jednak połączenie z płytą balkonową generuje dodatkowe straty ciepła określone w postaci parametrów: Φ [W], L2D [W/(m·K)], Ψi [W/(m·K)] oraz występuje obniżenie temperatury na wewnętrznej powierzchni przegrody tsi,min. [°C];
  • w aspekcie oceny cieplno-wilgotnościowej najbardziej korzystnym rozwiązaniem jest wariant III – połączenie ściany zewnętrznej z płytą balkonową za pomocą łącznika izotermicznego.

    Uzyskano wartości liniowego współczynnika przenikania ciepła Ψi [W/(m·K)] na poziomie 0,094 (przy 12-centymetrowej izolacji cieplnej) oraz 0,081 (przy 20-centymetrowej izolacji cieplnej).

    Poza tym rozwiązanie według wariantu I powoduje obniżenie temperatury na wewnętrznej powierzchni przegrody do poziomu, w którym występuje ryzyko kondensacji powierzchniowej, ponieważ fRsi < fRsi,kryt.


    Wartość graniczna (krytyczna) czynnika temperaturowego, przy uwzględnieniu parametrów powietrza wewnętrznego i zewnętrznego, analizowanych wariantów obliczeniowych wynosi fRsi (kryt.) = 0,778;
  • w zakresie spełnienia wymagań stawianych budynkom w standardzie niskoenergetycznym NF 40 tylko złącze z wariantu III (przy grubości izolacji cieplnej 20 cm) spełnia wymaganie w zakresie liniowego współczynnika przenikania ciepła Ψ = 0,081 W/(m·K) < Ψmaks. = 0,20 W/(m·K). Pozostałe przypadki nie spełniają wymagań dotyczących budynków zarówno w standardzie NF40, jak i NF15.

Podsumowanie i wnioski

Projektowanie przegród zewnętrznych w świetle nowych warunków technicznych dotyczących budynków, autor: Krzysztof Pawłowski,oprawa miękka, stron 168, ISSN 2300-3944, numer 2/2013
CZYTAJ OPIS »
PRZEJDŹ
DO KSIĘGARNI »

Projektowanie połączenia ściany zewnętrznej z płytą balkonową jest zagadnieniem złożonym i wymaga obliczeń i analiz w zakresie konstrukcyjnym i cieplno-wilgotnościowym. Takie szczegółowe obliczenia powinny być podstawą doboru materiałów.

Warto zobaczyć: Trwałość balkonów i loggii – błędy projektowe i wykonawcze

Szczegółowe określenie parametrów cieplnych tego typu złączy za pomocą programu komputerowego pozwala na miarodajne oszacowanie strat ciepła i rozkładu temperatur oraz uniknięcie błędów na etapie wykonywania i eksploatacji budynków.

Przedstawione warianty obliczeniowe nie wyczerpują wszystkich rozwiązań konstrukcyjno-materiałowych złączy ściany zewnętrznej z płytą balkonową. Zasadne jest więc opracowanie kart katalogowych, np. w wypadku styku ściany zewnętrznej z płytą balkonową i otworami okiennymi.

LITERATURA

  1. Rozporządzenie Ministra Transportu, Budownictwa i Gospodarki Morskiej z dnia 5 lipca 2013 r. zmieniające rozporządzenie w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (DzU z 2013 r., poz. 926).
  2. „Wytyczne określające podstawowe wymogi niezbędne do osiągnięcia oczekiwanych standardów energetycznych dla budynków mieszkalnych oraz sposób weryfikacji projektów i sprawdzania wykonanych domów energooszczędnych”, Narodowy Fundusz Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej; dostępny w internecie: www.nfosigw.gov.pl.
  3. M. Dybowska, „Analiza numeryczna parametrów cieplnych wybranych przegród zewnętrznych budynku i ich złączy”, praca magisterska, Uniwersytet Technologiczno-Przyrodniczy w Bydgoszczy, Bydgoszcz 2005.
  4. A. Dylla, „Praktyczna fizyka cieplna budowli. Szkoła projektowania złączy budowlanych,” Wydawnictwo Uczelniane UTP, Bydgoszcz 2009.
  5. PN-EN ISO 6946:2008, „Komponenty budowlane i elementy budynku. Opór cieplny i współczynnik przenikania ciepła. Metoda obliczania”.
  6. PN-EN ISO 13788:2003, „Cieplno-wilgotnościowe właściwości komponentów budowlanych i elementów budynku. Temperatura powierzchni wewnętrznej konieczna do uniknięcia krytycznej wilgotności powierzchni i kondensacja międzywarstwowa. Metody obliczania”.
  7. PN-EN ISO 10211:2008, „Mostki cieplne w budynkach. Strumienie ciepła i temperatury powierzchni. Obliczenia szczegółowe”.
  8. K. Pawłowski, M. Dybowska, „Analiza numeryczna parametrów cieplno-wilgotnościowych złączy ścian zewnętrznych”, „IZOLACJE”, nr 10/2012, s. 80–85.
Artykuł pochodzi z: miesięcznika IZOLACJE 6/2014

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie


Jak powstają konstrukcje nowoczesnych hal stalowych?


Jak powstają konstrukcje nowoczesnych hal stalowych? ZOBACZ »


Czy przysługuje Ci dofinansowanie na termomodernizację domu?


Dowiedz się, na czym polega rządowy program „Czyste Powietrze”, i sprawdź, czy przysługują Ci dotacje... ZOBACZ »


W 3 prostych krokach zaprojektuj elewację »

Jak uzyskać pełne uprawnienia architektoniczne?

Łatwo i szybko dobierz optymalny system elewacyjny dla budynku... czytaj dalej » Co zrobić, by samodzielnie wykonywać zawód architekta w Polsce i UE? czytaj dalej »


Zgarnij bony o wartości 100zł. Zobacz jak »

Tłumienie dźwięków uderzeniowych i drgań budynków. Zobacz »

3 kroki do Super CashBack
czytaj dalej »

Zapewnienie dobrej wibroakustyki dla budynku to coraz częściej wyzwanie dla świadomych i wymagających... czytaj dalej »

Jak zapewnić trwałość mocowania elewacji?


Wsporniki przejmują ciężar muru i za pomocą zabetonowanych szyn kotwiących lub kotew przekazują go na ścianę nośną... ZOBACZ »


Czego jeszcze nie wiesz o ognioodporności płyt PIR?

Jak usunąć wilgoć ze ścian?

W zależności od wymagań izolacyjności, czy odporności ogniowej możemy dobrać odpowiedni rodzaj płyt...
czytaj dalej »

Wilgoć pojawiająca się w budynku i związana z nią pleśń szkodzą naszemu zdrowiu, powodują wyższe rachunki za ogrzewanie i niszczą mury. czytaj dalej »

Jak wykonać trwałe posadzki?

Jakich technologii oraz materiałów użyć do wykonania podłóg przemysłowych, naprawy betonów lub przeprowadzenia renowacji posadzek?  czytaj dalej »


Dowiedz się więcej o hydroizolacji dachów »

Popularność tego materiału rośnie. Dlaczego?

Dostarczamy innowacyjne systemy hydroizolacji oraz pokryć dachowych, mające na celu zmianę sposobu życia i pracy naszych klientów... czytaj dalej » To nowoczesny materiał termoizolacyjny, który zdobył... czytaj dalej »

Profile okapowe - co warto o nich wiedzieć?


Wybierz technologię wykonania tarasu, balkonu czy schodów... ZOBACZ »


Fakty i mity na temat szarego styropianu »

Szukasz wpustu balkonowego dobrej jakości?

Od kilku lat rośnie popyt na styropiany szare. W Niemczech i Szwajcarii większość spr... czytaj dalej » Wpust balkonowy prosty, wpust balkonowy skośny, ogrzewany lub nieogrzewany? Co wybrać? czytaj dalej »

Jak zatrzymać ciepło i ochronić dom przed zimnem?


Komfortowy i energooszczędny dom zapewnia swoim mieszkańcom izolację od gorąca, zimna, hałasu oraz... wysokich rachunków za ogrzewanie i klimatyzację... ZOBACZ »


dr inż. Krzysztof Pawłowski
dr inż. Krzysztof Pawłowski
Krzysztof Pawłowski – dr inż., wykładowca i pracownik naukowy na Wydziale Budownictwa, Architektury i Inżynierii Środowiska Uniwersytetu Technologiczno-Przyrodniczego w Bydgoszczy. Interesuje s... więcej »
mgr inż. Monika Dybowska-Józefiak
mgr inż. Monika Dybowska-Józefiak
Monika Dybowska-Józefiak ukończyła kierunek budownictwo na Wydziale Budownictwa i Inżynierii Środowiska Uniwersytetu Technologiczno-Przyrodniczego w Bydgoszczy, gdzie pracuje w Katedrze Budownictw... więcej »
Dodaj komentarz
Nie jesteś zalogowany - zaloguj się lub załóż konto. Dzięki temu uzysksz możliwość obserwowania swoich komentarzy oraz dostęp do treści i możliwości dostępnych tylko dla zarejestrowanych użytkowników portalu Izolacje.com.pl... dowiedz się więcej »
Synthos S.A. Synthos S.A.
Grupa Kapitałowa Synthos S.A. jest jednym z największych producentów surowców chemicznych w Polsce. Spółka jest pierwszym w Europie...
10/2019

Aktualny numer:

Izolacje 10/2019
W miesięczniku m.in.:
  • - Konserwacje i renowacje systemów ociepleń
  • - Odporność ogniowa elementów drewnianych
Zobacz szczegóły
Produkty z polistyrenu ekstrudowanego - ekologiczna i trwała izolacja

Produkty z polistyrenu ekstrudowanego - ekologiczna i trwała izolacja

Dynamiczny rozwój rynku budowlanego i coraz bardziej restrykcyjne przepisy ukierunkowane na dbałość o otaczające nas środowisko powodują, że inwestorzy, projektanci i...
Dom Wydawniczy MEDIUM Rzetelna Firma
Copyright @ 2004-2012 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
realizacja i CMS: omnia.pl

.