Pobierz pełny numer IZOLACJI

Pełny numer IZOLACJI 6/2019 [PDF]

możesz pobrać BEZPŁATNIE - po prostu ZAREJESTRUJ konto w portalu

Wpływ liniowych mostków cieplnych na parametry fizykalne ścian zewnętrznych budynku

Rys. Geometria ściany zewnętrznej oraz miejsca występowania liniowych mostków cieplnych
Rys. Geometria ściany zewnętrznej oraz miejsca występowania liniowych mostków cieplnych
Archiwum autora

 

Podstawowym problemem w procedurach obliczeniowych jest sposób uwzględniania liniowych mostków cieplnych. Z tego względu zjawisko występowania mostka cieplnego jest zwykle niedostrzegane i pomijane przez projektantów, architektów i konstruktorów.

Mostkami cieplnymi nazywa się miejsca w obudowie zewnętrznej budynku, w których występuje znaczne obniżenie temperatury wewnętrznej powierzchni i wzrost gęstości strumienia cieplnego w stosunku do pozostałej części przegrody [3]. Można je podzielić ogólnie na trzy grupy:

  • mostki pierwszego rzędu (płaskie w obrysie przegrody zewnętrznej) – 1D,
  • mostki drugiego rzędu (w miejscu połączenia przegród: w stykach, złączach, narożnikach) – 2D,
  • mostki trzeciego rzędu (przestrzenne mostki cieplne zarówno w samej przegrodzie zewnętrznej, jak i w ewentualnym złączu przestrzennym tej przegrody z dowiązującymi lub przebijającymi ją ścianami lub stropami) – 3D.

Liniowe mostki cieplne (2D) występują najczęściej w ścianach zewnętrznych. Typowymi przykładami miejsc ich występowania są: słupy i rygle w ścianach, żebra w ścianach warstwowych, nadproża, naroża ścian, połączenie ściany zewnętrznej z płytą balkonową, połączenie ściany zewnętrznej ze stropem, ościeża okienne. Celem artykułu jest określenie parametrów cieplnych i wilgotnościowych ściany zewnętrznej z uwzględnieniem liniowych mostków termicznych.

Elementy wpływające na parametry cieplno-wilgotnościowe ściany

Przy określeniu parametrów cieplno-wilgotnościowych ścian zewnętrznych, a w konsekwencji – przy wyborze sposobu zabezpieczenia budynku przed działaniem niskich (warunki zimowe) oraz wysokich temperatur (warunki letnie) [2] należy uwzględnić trzy podstawowe elementy:

  • izolacyjność cieplną,
  • kondensację powierzchniową,
  • kondensację wewnętrzną.

Podstawowe wymagania stawiane ścianom zewnętrznym sformułowane są w rozporządzeniu ministra infrastruktury w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie [9]. W zakresie izolacyjności cieplnej budynek jednorodzinny musi spełnić warunek: Uk ≤ Uk(max). Wartości Uk(max) podane są w rozporządzeniu [9] i wynoszą dla ścian jednowarstwowych: 0,50 W/(m2·K), dla ścian warstwowych: 0,30 W/(m2·K).

Jeśli zaś chodzi o wymagania dotyczące eliminacji w budynku zjawiska kondensacji powierzchniowej, w rozporządzeniu [9] zostały one sformułowane następująco: „W budynku mieszkalnym, zamieszkania zbiorowego, budynku użyteczności publicznej, a także w budynku produkcyjnym opór cieplny nieprzezroczystych przegród zewnętrznych powinien umożliwiać utrzymanie na wewnętrznych jej powierzchniach temperatury wyższej co najmniej o 1°C od punktu rosy powietrza w pomieszczeniu, przy obliczeniowych wartościach temperatury powietrza wewnętrznego i zewnętrznego oraz przy obliczeniowej wilgotności względnej powietrza w pomieszczeniu, obliczonej zgodnie z Polską Normą dotyczącą parametrów obliczeniowych powietrza wewnętrznego”.

Analiza wybranego fragmentu ściany zewnętrznej

Do badań własnych wybrano jedną ze ścian budynku jednorodzinnego z poddaszem użytkowym o ścianach zewnętrznych dwuwarstwowych zbudowanych z: bloczków z betonu komórkowego o gr. 24 cm i współczynniku przewodzenia ciepła λ = 0,22 W/(m·K), styropianu o gr. 12 cm oraz współczynniku przewodzenia ciepła λ = 0,043 W/(m·K). Obliczenia i analizy przeprowadzono dla dwóch wariantów izolacji ściany:

  • I wariant – bez przedłużenia izolacji cieplnej na ościeże okienne,
  • II wariant – uwzględnienie 2-centymetrowego przedłużenia izolacji cieplnej na ościeże okienne.
  • Na rys. przedstawiono geometrię przegrody oraz miejsca występowania liniowych mostków cieplnych.  

Określenie wielkości strat ciepła i współczynnika przenikania ciepła Uk

Straty ciepła przez ścianę zewnętrzną można określić za pomocą współczynnika sprzężenia cieplnego między przestrzenią ogrzewaną i otoczeniem zewnętrznym przez obudowę budynku LD według wzoru:

gdzie:

Uci – współczynnik przenikania ciepła i-tej przegrody bez uwzględnienia wpływu mostków cieplnych liniowych, obliczany według załącznika D normy PN-EN ISO 6946 [6] [W/(m2·K)],

Ai – pole powierzchni i-tej przegrody uczestniczącej w przenikaniu (w świetle przegród do niej prostopadłych), pomniejszone o pole powierzchni ewentualnych okien i drzwi balkonowych obliczone w świetle ościeżnicy [m2],

Ψi – liniowy współczynnik przenikania ciepła mostka cieplnego o numerze „i” [W/ /(m·K)],

Ιi – długość mostka liniowego o numerze „i” [m],

χj – punktowy współczynnik przenikania ciepła mostka o numerze „j” [W/K].

Analiza wartości punktowego współczynnika przenikania ciepła χj wskazuje, że otrzymywane wyniki są o rząd wielkości niższe od wartości współczynnika liniowego [1]. Dlatego wartości współczynnika χj w obliczeniach parametrów cieplnych pomija się w pracy. Wartość współczynnika przenikania ciepła Uk można określić według wzoru:

gdzie:

Ao – pole powierzchni i-tej przegrody w osiach przegród do niej prostopadłych, pomniejszone o pole powierzchni ewentualnych okien i drzwi balkonowych obliczone w świetle ościeżnicy [m2].

Wartości linowych współczynników przenikania ciepła Ψi przyjęto na podstawie obliczeń własnych opracowanych w formie katalogu mostków cieplnych [4] (tabela 1).

Współczynniki Ψi, długości liniowych mostków termicznych li oraz pole powierzchni ścian zewnętrznych uczestniczących w przenikaniu Ai przyjęto przy zastosowaniu wymiarów wewnętrznych. Natomiast pole powierzchni AO określono po obrysie ścian zewnętrznych, a na wysokość – do osi stropu dowiązującego. Istnieje potrzeba wykorzystania wartości liniowego współczynnika przenikania w odniesieniu do poszczególnych gałęzi węzła konstrukcyjnego (przy dokonaniu jego podziału).

Obliczenia współczynnika przenikania ciepła Uk dla pojedynczej ściany budynku wykonano z zastosowaniem gałęziowych współczynników Ψi. Dla mostka 3 i 5 wyznaczono je w odniesieniu do części złącza pod stropem, a dla mostka 1 – części narożnika Ψi1. W przypadku złączy z oknem uwzględniono straty ciepła odniesione do ściany zewnętrznej (Ψi1) (rys.).

Ściany zewnętrzne parteru budynku wyodrębniono przez przegrody do nich prostopadłe: strop dowiązujący i ściany zewnętrzne. Wyniki obliczeń zestawiono w tabeli 2. Wynika z nich, że procentowy udział liniowych mostków cieplnych w stratach ciepła (LD) jest znaczący i wynosi odpowiednio: dla I wariantu (niepoprawne rozwiązanie mostków cieplnych) – 42,5%, dla II wariantu (poprawne rozwiązanie mostków cieplnych – przedłużenie izolacji cieplnej na ościeże okienne) – 36,5%.

Ryzyko występowania kondensacji powierzchniowej i rozwoju pleśni

Sprawdzenie ryzyka występowania kondensacji na wewnętrznej powierzchni przegrody polega na określeniu temperatur w charakterystycznych miejscach występowania mostków cieplnych oraz czynnika temperaturowego ƒR,si. według normy PN-EN ISO 13788. Do obliczeń przyjęto:

  • warunki brzegowe i fizyczne zgodnie z normami PN-EN ISO 10211-1 [5] i PN-EN ISO 13788 [7],
  • temperaturę powietrza zewnętrznego te = –20°C (według normy PN-82/B-02403 [8], dla III strefy klimatycznej – miasto Toruń),
  • temperaturę powietrza wewnętrznego ti = 20°C (według rozporządzenia w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie [9], w pomieszczeniach przeznaczonych do przebywania bez okryć zewnętrznych, np. w pokoju mieszkalnym).

Wyniki obliczeń zestawiono w tabeli 3.

PODSUMOWANIE i WNIOSKI

Liniowe mostki cieplne mają znaczący wpływ na parametry cieplne i wilgotnościowe ścian zewnętrznych i ich złączy. Poprawne uwzględnienie liniowych mostków cieplnych w obliczeniach cieplno-wilgotnościowych wymaga jednak dużej precyzji i dokładności.

W przypadku analizowanej ściany budynku pominięcie w obliczeniach cieplnych wpływu mostków cieplnych może zaniżyć wielkość strat ciepła do 36,5% w odniesieniu do wariantu II i do 42,5% w odniesieniu do wariantu I.

Wykonane obliczenia wskazują, że dodatek uwzględniający wpływ liniowych mostków cieplnych wynosi odpowiednio: ΔU = 0,092 W/(m2·K) dla wariantu I i ΔU = 0,060 W/ /(m2·K) dla wariantu II. Przyjmowanie stałego zryczałtowanego dodatku ΔU według wycofanego załącznika D normy PN-EN ISO 6946 jest podstawowym błędem, ponieważ nie uwzględnia się w ten sposób geometrii przegrody (liczba i wielkość okien i drzwi). Analizowana ściana budynku nie spełnia podstawowego kryterium cieplnego: Uk ≤ Uk(max).

Podobna sytuacja występuje w wielu ścianach ze znaczącą liczbą i powierzchnią okien i drzwi. Występowanie liniowych mostków cieplnych jest także przyczyną znacznego obniżenia temperatury na wewnętrznej powierzchni przegrody w miejscu mostka cieplnego, szczególnie na styku połączenia ściany zewnętrznej z oknem. Dla ti = 20°C i ϕi = 55% temperatura punktu rosy wynosi ts = 10,7°C, a temperatura krytyczna: 11,7°C. Oznacza to, że miejsca, w których wyznaczone temperatury są niże od temperatury krytycznej, występuje ryzyko kondensacji powierzchniowej.

Przedłużenie izolacji cieplnej (2 cm) na ościeże okienne poprawia parametry cieplne oraz minimalizuje ryzyko występowania kondensacji na wewnętrznej powierzchni przegrody. Aby uwzględnienie w obliczeniach parametrów fizykalnych ścian zewnętrznych występowania liniowych mostków cieplnych było precyzyjne, wymaga wykorzystania specjalistycznego oprogramowania lub katalogu mostków cieplnych [4].

LITERATURA

  1. P. Hołownia, „Wpływ termicznych mostków przestrzennych na kształtowanie parametrów cieplno-wilgotnościowych przegrody”, rozprawa doktorska, ATR, Bydgoszcz 2006.
  2. J. Lugez, „Budownictwo mieszkaniowe z elementów wielkopłytowych”, Arkady, Warszawa 1978.
  3. J.A. Pogorzelski, „O mostkach cieplnych w przegrodach”, „Materiały Budowlane” nr 1/2007.
  4. „Katalog mostków cieplnych”, praca zbiorowa, Katedra Budownictwa Ogólnego i Fizyki Budowli, UTP (w przygotowaniu do druku).
  5. PN-EN ISO 10211-1:2005/Ap1:2006 „Mostki cieplne w budynkach. Strumień cieplny i temperatura powierzchni. Ogólne metody obliczania”.
  6. PN-EN ISO 6946:2004 „Komponenty budowlane i elementy budynku. Opór cieplny i współczynnik przenikania ciepła. Metoda obliczania”.
  7. PN-EN ISO 13788:2003 „Cieplno-wilgotnościowe właściwości komponentów budowlanych i elementów budynku. Temperatura powierzchni wewnętrznej umożliwiająca uniknięcie krytycznej wilgotności powierzchni wewnętrznej kondensacji. Metody obliczania”.
  8. PN-82/B-02403 „Ogrzewnictwo. Temperatury obliczeniowe zewnętrzne”.
  9. Rozporządzenie Ministra Infrastruktury w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (DzU z 2002 r. nr 75, poz. 690, DzU z 2003 r. nr 33, poz. 270, DzU z 2004 r. nr 109, poz. 1156).
Artykuł pochodzi z: miesięcznika IZOLACJE 10/2008

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie


Chemia budowlana - porady ekspertów »


Masz wątpliwości i pytania jak rozwiązać Twój problem techniczny? Dobierz stosowną technologię do Twoich potrzeb... ZOBACZ »


Planujesz remont balkonu lub tarasu? Sprawdź »

7 zalet stosowania płyt warstwowych

Aby balkon lub taras nie sprawiał właścicielom kłopotów podczas użytkowania...
czytaj dalej »

Obecnie trudno sobie wyobrazić budownictwo, szczególnie halowe użyteczności publicznej, przemysłowe i rolnicze bez obudowy... czytaj dalej »

Czego użyć do napraw i uszczelnień?


Na etapie wykonywania hydroizolacji budynku warto rozważyć zastosowanie materiałów ZOBACZ »


Konsole do elewacji wentylowanych - wiedz więcej »

Klej do płytek z funkcją hydroizolacji »

Umożliwiają osiągnięcie współczynnika przenikania ciepła dla ścian zewnętrznych na poziomie poniżej... czytaj dalej » Tego typu materiałów poszukują najbardziej wymagający użytkownicy, ceniący estetykę, funkcjonalność, bezpieczeństwo oraz... czytaj dalej »

Fakty i mity na temat szarego styropianu »

Od kilku lat rośnie popyt na styropiany szare. W Niemczech i Szwajcarii większość spr...  czytaj dalej »


Na czym polegają prace uszczelniające?

Jak zabezpieczyć wnętrze przed dużym nasłonecznieniem?

Prace uszczelniające mają na celu odcięcie niebezpiecznych materiałów, substancji lub po prostu... czytaj dalej » Dużym zainteresowaniem właścicieli domów cieszy się też.. czytaj dalej »

Jak pozbyć się grzyba z elewacji?


Elewacja budynku narażona jest nie tylko na zmienne warunki atmosferyczne, lecz także na... ZOBACZ »


Zobacz najnowszy numer IZOLACJI »

Wybierz najlepszy materiał do ociepleń »

W majowym wydaniu miesięcznika IZOLACJE piszemy m.in. o budowie w czasach pandemii, izolacjach wdmuchiwanych oraz elewacjach wentylowanych. czytaj dalej » Czym różnią się materiały do izolacji poszczególnych elementów budynku? czytaj dalej »

Naprawa balkonów i tarasów - czego użyć?


Balkony, tarasy, loggie i schody są elementami obiektów budowlanych stale narażonymi na niszczące czynniki środowiska... ZOBACZ »


Papa podkładowa - przepłacanie czy oszczędność?

Jak zabezpieczyć budynek przed wilgocią?

Wśród budowniczych wciąż trwa otwarta dyskusja na temat potrzeby stosowania papy podkładowej...
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 »

Planujesz wymianę dachu? Sprawdź »


Dzięki lekkości dachówek nie ma potrzeby wzmacniania Twojej starej struktury dachowej. W niektórych przypadkach jest nawet... ZOBACZ »


Żaluzje zewnętrzne - dlaczego warto je zamontować?

Szukasz pomysłu na wykończenie elewacji? Sprawdź

To doskonała inwestycja, która nie tylko podnosi wartość budynku mieszkalnego...
czytaj dalej »

Tynki cienkowarstwowe tworzą ochronno-dekoracyjną zewnętrzną warstwę o wysokiej odporności na... czytaj dalej »

Ekspert Budowlany - zlecenia

Od 1 stycznia 2009 r. obowiązuje znowelizowane rozporządzenie w sprawie warunków technicznych, jakim powinny opowiadać budynki i ich usytuowanie [12]. Ustawodawcy zaprezentowali w nim m.in. nowe podejście do... 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 »
Flowcrete Polska Sp. z o.o. Flowcrete Polska Sp. z o.o.
Flowcrete Polska Sp. z o.o. Jesteśmy producentem i dystrybutorem materiałów do wykonywania bezspoinowch posadzek żywicznych -...
5/2020

Aktualny numer:

Izolacje 5/2020
W miesięczniku m.in.:
  • - Budowa w czasach pandemii
  • - Najczęściej popełniane błędy podczas deklarowania właściwości użytkowych wyrobów budowlanych
Zobacz szczegóły
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

.