W celu zapewnienia użytkownikom maksymalnej wygody, strona  Schöck wykorzystuje pliki cookies. Korzystając ze strony zgadzasz się z warunkami polityki prywatności.

Szukaj

Mostki cieplne w balkonach ich wpływ na izolacyjność

BIL_NEWS_IK-T-K_16z9_FHD.jpg
W budynkach wielorodzinnych źle zaprojektowane balkony mogą być źródłem dużych strat ciepła. Rozwiązaniem są łączniki termoizolacyjne.

Oszczędność energii to jedno z podstawowych wymagań dobrego projektowania. Również przepisy budowlane są pod tym względem coraz ostrzejsze. W Rozporządzeniu Ministra Infrastruktury z dn. 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie [1] , w dziale X „Oszczędność energii i izolacyjność cieplna” określono m.in. wymagania minimalne , które musi spełnić obiekt budowlany. Wskaźnik rocznego zapotrzebowania na nieodnawialną energię pierwotną EP [kWh/(m2·rok)] musi być mniejszy lub równy wartości maksymalnej określonej w § 329 p. 2. (np. dla budynków mieszkalnych wielorodzinnych maksymalna wartość EP wynosi 85 [kWh/(m2·rok)]. Maksymalną wartość wskaźnika rocznego zapotrzebowania na nieodnawialną energię pierwotną EP oblicza się według przepisów (§ 328,329 WT) wydanych na podstawie art. 15 ustawy z dnia 29 sierpnia 2014 r. o charakterystyce energetycznej budynków (Dz. U. poz. 1200 oraz z 2015 r. poz. 151). Wyznaczanie współczynnika przenoszenia ciepła ze strefy ogrzewanej (i) bezpośrednio do środowiska zewnętrznego (e) HT,ie [W/K] przeprowadza się według PN-EN 12831:2006 Instalacje ogrzewcze w budynkach – Metoda obliczania projektowego obciążenia cieplnego) [5] . Obliczenia w/w współczynnika wymagają uwzględnienia wpływu mostków cieplnych.

Tu norma wskazuje dwie drogi do uzyskania informacji o wielkości mostka (współczynnik Y):
• obliczenia bazujące na wartościach przybliżonych w oparciu o normę PN-EN ISO 14683 [3]
• obliczenia dokładne w oparciu o normę PN-EN ISO 10211 [4]

Obliczenia dokładne , wymagające sporo nakładu pracy oraz odpowiedniego oprogramowania, są niestety rzadkością. W większości przypadków projektanci korzystają z przybliżonych wartości współczynnika Ye zawartych w tabl.A.2 normy PN-EN ISO 14683 [3]. Oprogramowania wspomagające obliczanie obciążenia cieplnego oraz charakterystyki energetycznej budynku również odwołują się do tablicy A.2 tej normy. W efekcie wprowadza się do obliczeń często kilkukrotnie zawyżone wartości współczynnika Ye , co w efekcie powoduje , że udział mostków cieplnych w stratach przez przenikanie przez przegrodę zewnętrzną może wynosić kilkanaście , a czasem nawet ponad 20% całkowitych strat. Dane te potwierdza również analiza Krajowej Agencji Poszanowania Energii pt: „Raport na temat efektywności energetycznej budynków” [2]. W w/w opracowaniu zostały określone przedziały średnich strat ciepła przez elementy przegrody zewnętrznej i wskutek wentylacji w budynkach jednorodzinnych i wielorodzinnych. W budynkach wielorodzinnych mostki cieplne generowały 15÷18% całkowitych strat ciepła - to wartości porównywalne ze stratami ciepła przez ściany zewnętrzne (7÷20%) oraz przez okna i drzwi (15÷26%). Analizując udział poszczególnych rodzajów mostków cieplnych dominowały mostki na połączeniach ścian zewnętrznych z oknami (udział 25÷40%) , balkonów ze stropem (udział 10÷40%) oraz mostki na połączeniu ściany zewnętrznej z dachem (attyki) (udział 5÷25%). Z powyższych danych wynika , że eliminowanie mostków cieplnych w budynku jest kluczowe , aby budynek stał się rzeczywiście energooszczędny.

Statystyczny bardzo duży udział mostków cieplnych w stratach ciepła przez przegrodę zewnętrzną ma oczywiście swoje przyczyny:

1. Błędnie zaprojektowany detal (okna , balkonu , attyki itp.)
2. Brak wymagań w przepisach budowlanych (Warunki Techniczne) dla mostków cieplnych
3. Niewłaściwe oszacowanie wielkości mostka cieplnego.

Punkt 3 , czyli problem niewłaściwego oszacowania wielkości mostka cieplnego wymaga komentarza. Norma PN-EN ISO 14683 [3] dla balkonów podaje cztery możliwe przypadki (B1, B2, B3,B4) , w każdym z nich płyta balkonu przebija ścianę zewnętrzną bez jakiegokolwiek zabezpieczenia (np. łącznikiem termoizolacyjnym), efektem czego wielkość mostka cieplnego w tym miejscu jest bardzo duża (Ye = 0,70÷0,95 [W/m·K] ). W przypadku zastosowania łączników termoizolacyjnych wartość tego współczynnika Ye wynosi poniżej 0,20 [W/m·K]. Podobna sytuacja jest w przypadku narożnika ściany zewnętrznej , stropodachu i ścianki attykowej / pionowej balustrady. W tym przypadku są trzy schematy ze ścianką attykową (ścianka z materiału o wysokim współczynniku l) (R5,R6,R7) , ale żaden nie uwzględnia rozwiązań , które są w praktyce stosowane. W rezultacie projektant , który do oceny i obliczeń przyjmuje wartości z normy Ye =0,50÷0,65 [W/m·K] otrzymuje wynik zupełnie nie odzwierciedlający rzeczywistej sytuacji. W nieodległej przyszłości przepisy dotyczące oszczędności energii jeszcze bardziej zostaną zaostrzone i aby temu sprostać dokładne obliczenie wpływów mostków cieplnych stanie się koniecznością.

Przykład obliczeniowy – powtarzalny moduł zewnętrznej przegrody budynku z płytą balkonu
Przykład ten pokaże jak dużo energii można zaoszczędzić poprzez prawidłowe zaprojektowanie połączenia balkonu ze stropem.

Zostanie przeanalizowany (Rys.1) powtarzalny moduł zewnętrznej ściany budynku wielorodzinnego (8,5 x 3,0 m), która składa się z :
- ściany wykonanej w systemie EPS o współczynniku U=0,193 [W/m2·K] ;
- okien (1,5 x 1,5 – 2 szt. ; 1,5 x 1,2m 1 szt.) i drzwi balkonowych (2,3 x 0,9m 1 szt.) o współczynniku U=0,90 [W/m2·K]
- balkonu o współczynniku Ye [W/m·K] zmiennym w zależności od sposobu połączenia płyty balkonu ze stropem oraz zmiennej długości łączącej balkon ze stropem : l=2 ,3 ,4 i 5 m

Dla balkonów przyjęto następujące warianty połączenia (rys.3):
1. za pomocą łącznika termoizolacyjnego gr. d=12 cm , o współczynniku leq=0,10 [W/m·K] , oporze cieplnym Req=1,2 [m2·K/W] – wyliczony współczynnik Ye=0,103 [W/m·K]
2. za pomocą łącznika termoizolacyjnego gr. d=8 cm , o współczynniku leq=0,10 [W/m·K] , oporze cieplnym Req=0,8 [m2·K/W] – wyliczony współczynnik Ye=0,164 [W/m·K]
3. za pomocą łącznika termoizolacyjnego gr. d=12 cm , o współczynniku leq=0,30 [W/m·K] , oporze cieplnym Req=0,4 [m2·K/W] – wyliczony współczynnik Ye=0,297 [W/m·K]
4. płyta balkonu zaizolowana od góry i od dołu styropianem (l=0,035) gr. 5 cm - wyliczony współczynnik Ye=0,415 [W/m·K]
5. płyta balkonu bez jakiejkolwiek izolacji monolitycznie połączona ze stropem - wyliczony współczynnik Ye=0,855 [W/m·K]
6. płyta balkonu – wg. schematu B1 (załącznik A normy PN EN 14683 – wartości orientacyjne liniowego współczynnika przenikania ciepła) - współczynnik Ye=0,95 [W/m·K]

• Liniowy współczynnik przenikania ciepła Ye[W/m·K] dla wariantów 1-5 obliczony za pomocą programu AnTherm.
• Dla zobrazowania wpływu mostków w balkonach przyjęto , że wartość współczynnika Ye=0 [W/m·K] w połączeniach okien i drzwi balkonowych ze ścianą (montaż w grubości izolacji) Podsumowanie:
1. Wprowadzenie w Warunkach Technicznych [1] wymagań ograniczających wpływ mostka cieplnego Ye [W/m·K] wydaje się jak najbardziej zasadne - podobnie jak to się ma w przypadku współczynników U (m.in. dla ścian i okien). Dopiero wtedy będzie możliwe energooszczędne podejście do projektowania.
2. Wyniki analizy pokazują , że o wielkości dodatkowych strat ciepła przez przegrodę zewnętrzną budynku (liniowy współczynnik przenikania ciepła Ye[W/m·K]) decydują w równym stopniu grubość łącznika oraz jego ekwiwalentny współczynnik przenikania ciepła leq [W/(m·K)]. Sama , nawet duża grubość łącznika będzie niewystarczająca , kiedy parametry izolacyjne łącznika będą słabe (przykład wariantu 3 najlepiej tego dowodzi – zastąpienie w/w łącznika gr. 12 cm łącznikiem gr. 8 cm , ale o trzykrotnie lepszej izolacyjności leq daje zdecydowanie lepszy efekt). Dopiero połączenie tych dwóch wartości przynosi najbardziej optymalne rozwiązanie – uzyskanie maksymalnie dużej wartości ekwiwalentnego oporu cieplnego łącznika Req [m2·K/W]
3. W przypadku budynków wielorodzinnych źle zaprojektowane balkony mogą być źródłem dużych dodatkowych strat ciepła (określane poprzez współczynnik strat ciepła przez przenikanie Ht,ie ). Może to być nawet kilkanaście procent dodatkowych strat (Rys.2), kiedy balkony są wykonane jako płyta połączona monolitycznie ze stropem z izolacją od góry i od dołu.
4. Zminimalizowanie strat ciepła daje zastosowanie łączników termoizolacyjnych (wzrost strat ciepła o kilka procent w odniesieniu do przegrody bez balkonu) , które zapewniają uzyskanie wartości współczynnika Ye < 0,20 [W/ m·K].
5. Korzystanie w obliczeniach cieplnych z wartości orientacyjnych liniowego współczynnika przenikania ciepła Ye (norma PN EN 14683 [3]) prowadzi do nierzeczywistych wyników (przyrost dodatkowych strat ciepła nawet ponad 40 % w przypadku długich balkonów – Rys 2). Tabele z wartościami orientacyjnymi dla współczynnika Ye z w/w normy są często niestety jedynym źródłem wiedzy projektanta wykonującego obliczenia cieplne. Zasadnym byłaby aktualizacja normy PN EN 14683 [3] polegająca na uzupełnieniu tabel o rozwiązania aktualnie stosowanie w procesie projektowania (m.in. o łączniki termoizolacyjne) , wzorem normy DIN 4108 Beiblatt 2-2019.
6. Dla zapewnienia oczekiwanej jakości połączenia balkonu i stropu istotnym jest opisanie minimalnych wymagań dotyczących izolacyjności łączników (d , leq , Req ) i wymagań dla liniowego współczynnika przenikania ciepłaYe w projekcie, podobnie jak to się robi w przypadku ścian , okien , stropodachu (współczynnik przenikania ciepła U).

Literatura i normy:
[1] Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dn. 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (Dz. U. nr 75, poz. 690 z późn. zm.)
[2] Raport na temat efektywności energetyczne budynków , KAPE , Warszawa 2013
[3] PN-EN ISO 14683:2008 Mostki cieplne w budynkach – Liniowy współczynnik przenikania ciepła – Metody uproszczone i wartości orientacyjne
[4] PN-EN ISO 10211:2008 Mostki cieplne w budynkach – Strumienie ciepła i temperatury powierzchni – Obliczenia szczegółowe
[5] PN-EN 12831:2006 Instalacje ogrzewcze w budynkach – Metoda obliczania projektowego obciążenia cieplnego