Pobierz pełny numer IZOLACJI

Pełny numer IZOLACJI 6/2018 [PDF]

możesz pobrać BEZPŁATNIE - po prostu ZAREJESTRUJ konto w portalu

Warunki cieplne w obszarze łączników mechanicznych przegród z elewacją wentylowaną

Thermal conditions in the area of mechanical fasteners in walls with a ventilated façade
Poznaj warunki cieplne w obszarze łączników mechanicznych przegród z elewacją wentylowaną
Poznaj warunki cieplne w obszarze łączników mechanicznych przegród z elewacją wentylowaną
J. Sawicki

Rozwiązania konstrukcyjne ścian z elewacyjnymi wentylowanymi coraz częściej pojawiają się w projektach architektonicznych budynków. Układy te charakteryzują się wieloma zaletami, wśród których jedną z najcenniejszych jest możliwość efektywnego przejmowania pary wodnej dyfundującej z pomieszczeń na zewnątrz budynku przez powietrze wentylujące pustkę powietrzną, dzięki czemu można skutecznie ochronić wnętrze ściany przed ewentualną kondensacją pary wodnej. Pozwalają one na zastosowanie różnorodnych rozwiązań materiałowych na warstwę osłonową, w tym np. systemów wykorzystujących energię odnawialną promieniowania słonecznego w panelach fotowoltaicznych. System wpływa korzystnie na wymianę ciepła w przegrodach zewnętrznych w okresie intensywnego nasłonecznienia elewacji dzięki wentylacji pustki powietrznej.

Konstrukcje te umożliwiają stosowanie różnorodnych materiałów na warstwę izolacji cieplnej, pojawiają się na przykład propozycje wykorzystania materiałów o zmiennych właściwościach fazowych. Z kolei wloty powietrza do pustki powietrznej pozwalają na stosowanie regulacji przepływu powietrza.

Elementy elewacyjne mogą być wykonywane ze stali, kamienia naturalnego, szkła i innych materiałów. Mocowane są one na konstrukcji szkieletowej (ruszcie), która utrzymywana jest za pomocą kotew, konsol i itp. komponentów, mocowanych w warstwie konstrukcyjnej (RYS. 1).

Ruszty mogą być wykonywane ze stali, aluminium lub mieszane, np. stal–drewno, aluminium–drewno.

RYS. 1. Schemat ściany zewnętrznej z elewacją wentylowaną; rys.: archiwa autorów (A. Ujma, M. Pomada)
RYS. 1. Schemat ściany zewnętrznej z elewacją wentylowaną; rys.: archiwa autorów

Ruszt mocowany jest z reguły do warstwy konstrukcyjnej za pomocą metalowych wsporników, aluminiowych w przypadku elewacji lekkiej, zaś stalowych w wypadku elewacji ciężkiej.

W celu ograniczenia efektu mostka cieplnego punktowego w miejscu mocowania wspornika (konsoli rusztu) do konstrukcji nośnej ściany zaleca się stosowanie podkładek termicznych, nazywanych również termostopami (RYS. 1). Mogą one być wykonane z PVC, HPL lub innego tworzywa o grubości w przedziale 2-10 mm.

Szkielet nośny, wykonany z metalu, zastosowany na dużych powierzchniach ścian zewnętrznych, powinien zapewniać możliwość regulacji w trzech osiach. Jest to szczególnie ważne w wypadku montażu na niezbyt równych powierzchniach.

Czytaj też: Stosowanie elewacji wentylowanych na modernizowanych budynkach >>>

System powinien również zapewniać możliwość przesuwu elementów, związanego z ich rozszerzalnością cieplną. Brak takiej możliwości może doprowadzić do wygięcia się profili, co z kolei może spowodować uszkodzenie elewacji.

Elementy mocujące elewację przechodzą przez warstwę izolacji cieplnej, z reguły wykonanej z wełny mineralnej, co tworzy w takim miejscu efekt punktowego mostka cieplnego.

Łączniki wykonane są często z aluminium, a więc materiału charakteryzującego się bardzo dobrą przewodnością cieplną, co intensyfikuje proces przewodzenia ciepła i wzmacnia efekt mostka cieplnego punktowego, przy czym mostki te nie są jedynymi, jakie występują w danej konstrukcji przegrody zewnętrznej.

Pojawiają się tam jeszcze dodatkowo mostki punktowe, które powstają w miejscu mocowania izolacji cieplnej do warstwy konstrukcyjnej przez zastosowanie stalowych kotew (łączników mechanicznych).

Wpływ punktowych mostków cieplnych należy bezwzględnie brać pod uwagę w obliczaniach współczynnika przenikania ciepła w celu sprawdzania podstawowych wymagań cieplnych stawianych przegrodom zewnętrznym budynków. Współczynnik ten jest wartością skorygowaną UC, uwzględniającą m.in. elementy mechaniczne mocujące, przechodzące przez warstwę izolacji cieplnej. Oczywiście musi on być również uwzględniany w obliczeniach wskaźników energetycznych budynku czy obliczaniu zapotrzebowania na moc grzewczą pomieszczeń.

W obliczu sukcesywnie zaostrzanych wymagań w zakresie izolacyjności cieplnej przegród zewnętrznych znajdowanie rozwiązań konstrukcyjnych elewacji wentylowanych, które spełniałyby nowe wymagania, stanowi duże wyzwanie dla projektantów i pole poszukiwań dla naukowców.

W artykule [1] podjęto próbę oceny wpływu punktowych mostków cieplnych powstających w efekcie przebicia stalowymi łącznikami izolacji termicznej w systemach ociepleniowych ETICS, na skorygowaną wartość współczynnika przenikania ciepła UC.

W zależności od przyjętej metodologii obliczeniowej, w wypadku zastosowania kilku stalowych łączników na 1 m2 ocieplenia, wartość współczynnika UC wzrasta od kilku do kilkudziesięciu procent w stosunku do wartości współczynnika U.

Jeszcze bardziej niekorzystną sytuację można zaobserwować, kiedy warstwa izolacji cieplnej przebijana jest kotwami/konsolami, do których zamocowana jest konstrukcja osłonowa elewacji wentylowanej [2]. Efekt punktowego mostka cieplnego w tego rodzaju konstrukcjach omówiony został m.in. w opracowaniach [3-5].

W literaturze omawiającej systemy elewacyjne można znaleźć przede wszystkim warunki, jakie powinny spełniać poszczególne komponenty i cały system oraz warunki techniczne wykonania elewacji [6-7].

Konsole do mocowania rusztu mogą mieć obecnie długość 200-300 mm i więcej, co podyktowane jest rosnącymi wymaganiami w zakresie izolacyjności cieplnej [8].

Wyraźnie brakuje natomiast szczegółowych wytycznych projektowych elewacji wentylowanych, dotyczących parametrów niezbędnych do uwzględnienia w charakterystyce energetycznej budynku. Praktycznie nie jest możliwe uzyskanie informacji technicznych w zakresie wartości punktowych mostków cieplnych od łączników i kotew przebijający warstwę izolacji cieplnej.

W wytycznych ETAG 0034 [6] zapisano, iż opór cieplny R układu z elewacją wentylowaną należy obliczać według metodologii zawartej w normach:

  • PN-EN ISO 6946: "Komponenty budowlane i elementy budynku - Opór cieplny i współczynnik przenikania ciepła - Metoda obliczania",
  • PN-EN ISO 10211: "Mostki cieplne w budynkach - Strumienie cieplne i powierzchniowe".
ABSTRAKT

Systemy elewacyjne z przestrzeniami wentylowanymi na ścianach zewnętrznych coraz częściej wybierane są przez projektantów, przede wszystkim do nowych budynków. Nadają się one również do wykorzystania przy modernizacji istniejących obiektów. Charakterystyczną właściwością tych konstrukcji, nie do końca właściwie uwzględnianą w obliczeniach bilansu cieplnego pomieszczeń i całego budynku, są łączniki mechaniczne przechodzące przez izolację cieplną, stanowiące punktowe mostki cieplne. Oddziaływanie tych punktowych mostków cieplnych, z reguły wykonanych z aluminium, czyli materiału o bardzo wysokiej przewodności cieplnej, na wymianę ciepła okazuje się znaczące. Mostki te radykalnie powiększają straty ciepła przez tego rodzaju przegrody budowlane i generują zwiększone zapotrzebowanie na ciepło pomieszczeń dla pokrycia tych strat. W artykule zaprezentowano wyniki analizy wpływu łączników mechanicznych w systemach elewacji wentylowanych na wymianę ciepła w przegrodzie zewnętrznej. Zwrócono uwagę na wpływ różnych rozwiązań materiałowo-konstrukcyjnych na warunki cieplne kształtujące się w tych elementach.

Thermal conditions in the area of mechanical fasteners in walls with a ventilated façade

Designers increasingly often choose facade systems with ventilated layers on external walls, especially for new buildings.
They are also usable for upgrades of existing buildings. A characteristic feature of these structures, incorrectly taken into account in the calculation of the heat balance of rooms and the whole building, are mechanical fasteners.
They pass through the thermal insulation layer and cause point thermal bridges. The impact of point thermal bridges, usually made of aluminium, i.e. a material with very high thermal conductivity, on heat transfer turns out to be significant.
Such thermal bridges greatly increase heat losses through a building partitions. This situation increases the heat demand of rooms to compensate for heat losses.
The results of the analysis of the impact of mechanical fasteners in ventilated facade systems on the heat transfer in the building partition are presented in the article.
The influence of various material and structural solutions on the thermal conditions in these walls has been noted.

Z przeprowadzonej w opracowaniu [5] analizy wynika, iż wartości współczynnika przenikania ciepła punktowego mostka cieplnego χ od konsoli aluminiowej uzależnione są przede wszystkim od wartości przewodności cieplnej materiału warstwy konstrukcyjnej. Z kolei przy wykorzystaniu zależności z normy PN-EN ISO 6946 wartość współczynnika χ zależy w istotnej mierze od izolacyjności cieplnej warstwy ociepleniowej.

W opracowaniu [2] porównano wyniki obliczeń współczynnika χ dzięki wykorzystaniu zależności z normy PN-EN ISO 6946 i zależności z pracy [5]. Wartości uzyskane dla identycznego układu konstrukcyjnego, wyznaczone według normy, okazały się znacznie większe niż wyznaczone w oparciu o zależność z opracowania [5]. Potwierdza to tym samym wnioski z innych opracowań dotyczących analizowanego zagadnienia na temat dużej niedokładności przy wyznaczaniu współczynnika χ dla łączników aluminiowych przy wykorzystaniu zależności z normy PN-EN ISO 6946.

Potrzebę dokładnego określania i uwzględniania w obliczeniach start ciepła mostków cieplnych punktowych w systemach elewacji wentylowanej akcentują m.in. autorzy pracy [8].

Jak znaczący może być wpływ punktowych mostków cieplnych w systemie elewacji wentylowanej, podają autorzy pracy [4]. Z ich badań wynika, iż mogą one powodować wzrost wartości współczynnika przenikania ciepła ściany U o ponad 30%.

W informacjach technicznych podawanych w aprobatach technicznych czy też materiałach informacyjnych różnych firm często zawarte są niezrozumiałe i bardzo nieścisłe dane związane z mostkami cieplnymi punktowymi. Przykładowo aprobata techniczna AT-15-9158:2013 [9] zawiera zestawienie wartości współczynnika przenikania ciepła U, czyli bez uwzględnienia punktowych mostków cieplnych, oraz z uwzględnieniem punktowych mostków cieplnych UC, różnych rozwiązań konstrukcyjnych ściany zewnętrznej z okładziną elewacyjną przy grubości warstwy izolacji cieplnej z wełny mineralnej od 10 do 20 cm. W tych zestawieniach wartość współczynnika UC w stosunku do wartości U wzrasta nawet o 90%.

W aprobacie podane zostały również wartość współczynnika U bez zastosowania i z zastosowaniem podkładki termoizolacyjnej pod łączniki mechaniczne.

Według aprobaty [9] podkładka termiczna o grubości 1 cm i przewodności λ = 0,07 W/(m∙K) we wszystkich przytoczonych przypadkach obniża wartość współczynnika UC średnio o 0,05 W/(m2∙K).

W wymienionej aprobacie brak jest informacji o przyjętej w obliczeniach liczbie konsoli systemu elewacyjnego, przebijających izolację cieplną, na 1 m2 przegrody. Nie wiadomo również, czy w obliczeniach poprawki na łączniki mechaniczne w wartości współczynnika UC uwzględniono także te do mocowania wełny mineralnej.

Należy przy tym zwrócić uwagę na fakt, że na izolacyjność cieplną systemu elewacyjnego w zakresie punktowych mostków cieplnych mają wpływ:

  • konsole do mocowania elementów osłonowych elewacyjnych,
  • kotwy do mocowania konsoli,
  • kotwy do mocowania warstwy izolacji cieplnej.

Przy czym o parametrach izolacyjności cieplnej całego układu konstrukcyjnego decydują nie tylko parametry konstrukcyjno-materiałowe konsol czy kotew, ale również właściwości przewodnicze warstwy izolacji cieplnej oraz warstwy, w której kotwiony jest element.

Projektanci niejednokrotnie nie dysponują wiarygodnymi danymi na temat wartości współczynnika przenikania ciepła punktowego mostka cieplnego. Brak również dostępności do takich narzędzi, jak katalogi lub inne wiarygodne wytyczne czy zestawienia wartości punktowego mostka cieplnego w najczęściej spotykanych rozwiązaniach konstrukcyjnych systemów elewacji wentylowanej. Wskazane byłoby stworzenie tego rodzaju narzędzi wspomagających proces projektowania, tak jak ma to miejsce w wypadku różnych opracowań, zestawień i oprogramowania komputerowego pozwalającego uwzględniać liniowe mostki cieplne w obliczeniach charakterystyki cieplnej budynku.

W opracowaniu [10] stwierdza się, iż pomijanie efektu punktowego mostka cieplnego w lekkich systemach elewacji wentylowanej prowadzi do znaczącego niedoszacowania rzeczywistych start ciepła z pomieszczeń ogrzewanych.

Mostki cieplne punktowe w systemach elewacyjnych tworzą niejednokrotnie bardzo złożone struktury i stwarzają problemy z poprawnym ich uwzględnieniem w obliczeniach przepływu ciepła. W analizowanych w pracy [11] przykładach stwierdzono, że wielkość niedoszacowania strat ciepła na przenikanie, w wypadku pominięcia wpływu punktowych mostków cieplnych, kształtuje się w przedziale 5-20%.

Dana sytuacja może mieć istotne znaczenie przy wyznaczaniu charakterystyki energetycznej budynku, która powinna być jak najlepszej jakości. Niestety, często zgłaszane są zastrzeżenia, co do dokładności opracowywania charakterystyki energetycznej w dokumentacji projektowej i poprawności świadectw charakterystyki energetycznej budynku.

Na jakość uzyskanych wyników dodatkowo wpływ mogą mieć m.in. problemy z poprawnym uwzględnianiem punktowych mostków cieplnych w obliczeniach strat ciepła. Należy mieć świadomość, że mostki cieplne w coraz większym stopniu wpływają na wartość zapotrzebowania na moc grzewczą czy wskaźniki zapotrzebowania na ciepło na potrzeby ogrzewania pomieszczeń i budynków.

Zgodnie z zatwierdzonymi na rok 2021 wymaganiami technicznymi budowlanymi, a w wypadku budynków zajmowanych przez władze publiczne oraz będących ich własnością już od 2019 roku, ściany zewnętrzne pomieszczeń z temperaturą ≥  16°C muszą charakteryzować się skorygowaną wartością współczynnika przenikania ciepła (uwzględniającą m.in. wpływ na straty ciepła łączników mechanicznych przebijających warstwę izolacji cieplnej) na poziomie UC ≤ 0,20 W/(m2K); w pomieszczeniach z temperaturą w przedziale 8°C ≤ ti < 16°C należy spełnić kryterium UC ≤ 0,45 W/(m2K), a w wypadku temperatury ≤  8°C współczynnik UC musi osiągnąć wartość ≤  0,90 W/(m2K) [12].

DOŁĄCZ DO NEWSLETTERA – kliknij tutaj »

[kotwy, dyble, łączniki mechaniczne, mocowanie termoizolacji, termoizolacja, elewacja wentylowana, fasada wentylowana, kotwienie termoizolacji, etics, ocieplanie elewacji]

Artykuł pochodzi z: miesięcznika IZOLACJE 6/2018

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie


Hydroizolacja fundamentów - co musisz wiedzieć »

Zadaniem hydroizolacji jest zablokowanie dostępu wody i wilgoci do wnętrza obiektu budowlanego. Istnieje kilka rodzajów izolacji krystalizujących, a ich znajomość ułatwia zaprojektowanie i wykonanie szczelnej budowli. czytaj dalej »

 


Zarabiaj pieniądze sprzedając prąd »

Wykańczasz dom i potrzebne Ci wysokiej jakości materiały?

Wszystkie znane obecnie źródła energii, poza energią geotermalną i atomową, są pośrednio efektem działania promieniowania słonecznego...
czytaj dalej »

Dopasuj rozwiązanie do Twoich potrzeb i rodzaju wykonywach prac... czytaj dalej »

Jak zabezpieczać posadzki przemysłowe?

W obiektach przemysłowych obecne są zanieczyszczenia o różnym charakterze, które łączy jedno - wszystkie wpływają negatywnie na bezpieczeństwo pracowników i proces produkcyjny. czytaj dalej »

 


Kleje i fugi do płytek - to musisz wiedzieć »

Szukasz wpustu dachowego dobrej jakości?

Przeczytaj, zanim zdecydujesz się na zakup konkretnego materiału. czytaj dalej » Chcesz kupić wpust nieogrzewany, ale nie wiesz jaki konkretnie wybrać? czytaj dalej »

Dobierz najlepszy materiał termoizolacyjny. Sprawdź »


Ocieplenie powinno być trwałe i odporne na niekorzystne oddziaływanie czynników atmosferycznych... ZOBACZ »


Alternatywa dla tradycyjnych materiałów izolacyjnych »

Szukasz odpowiedniego materiału na podłogę? Zobacz »

Odporność na wodę, niepalność, wysoka odporność mechaniczna, niska waga oraz doskonałe parametry izolacyjne czynią je doskonałą...
czytaj dalej »

Być może wciąż zastanawiasz się czy Twoja firma powinna zainwestować w posadzki epoksydowe? Jeśli szukasz odpowiedniego materiału na podłogę w hali produkcyjnej... czytaj dalej »

Akustyczne płyty ścienne i sufitowe »

Energooszczędne płyty warstwowe z izolacją z wełny mineralnej o unikalnych właściwościach przeciwpożarowych i strukturalnych...  czytaj dalej »


Jak przyspieszyć prace budowlane?

Zobacz, jak możesz zaoszczędzić czas (i pieniądze). Uzyskaj bezpłatną wycenę materiałów w 48 godzin!  czytaj dalej »


Fakty i mity na temat szarego styropianu »

Jak zabezpieczyć rury przed stratami ciepła?

Od kilku lat rośnie popyt na styropiany szare. W Niemczech i Szwajcarii większość spr... czytaj dalej » Czym powinieneś kierować się przy wyborze odpowiedniej izolacji rur? czytaj dalej »


Jaka powinna być dobra hydroizolacja?

Skutecznie zabezpiecz budowane konstrukcje przed pożarem »

Fundamenty, elewacje, posadzki, garaże. Poznaj problemy i rozwiązania » czytaj dalej » Masywne elementy budowlane w starych obiektach często nie spełniają wymagań przeciwpożarowych określonych w obowiązujących przepisach. czytaj dalej »

Chcesz ograniczyć straty ciepła z budynku? Zobacz »


W obecnych czasach rosnące ceny energii cieplnej i elektrycznej skłaniają do analizy strat ciepła w budynkach mieszkalnych. Jedynym sposobem ograniczenia kosztów jest... ZOBACZ »



dr inż. Adam Ujma
dr inż. Adam Ujma
Autor pracuje jako adiunkt Politechniki Częstochowskiej na Wydziale Budownictwa w Katedrze Budownictwa Ogólnego i Fizyki Budowli. Zawodowo zajmuje się problematyką fizyki budowli, budownictwa energoosz... więcej »
mgr inż. Marta  Pomada
mgr inż. Marta  Pomada
Marta Pomada ukończyła Wydział Budownictwa Politechniki Częstochowskiej. Pracuje na stanowisku asystenta w Katedrze Mechaniki Technicznej i Grafiki Inżynierskiej na Wydziale Budownictwa PCz. W pracy na... 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 »
Triflex Polska Triflex Polska
Triflex zyskał na rynku europejskim pozycję lidera w zakresie opracowywania, kompleksowego doradztwa oraz zastosowania uszczelnień i powłok...
5/2019

Aktualny numer:

Izolacje 5/2019
W miesięczniku m.in.:
  • - Ochrona przed hałasem w budynkach w kontekście izolacyjności akustycznej przegrody zewnętrznej
  • - Wykonanie i odbiór elewacji wentylowanych
Zobacz szczegóły
Hydroizolacje krystalizujące do uszczelniania fundamentów

Hydroizolacje krystalizujące do uszczelniania fundamentów

Zadaniem hydroizolacji jest zablokowanie dostępu wody i wilgoci do wnętrza obiektu budowlanego. Istnieje kilka rodzajów izolacji krystalizujących, a ich znajomość ułatwia...
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

.