Czasopismo Zrzeszenia Audytorów Energetycznych pod patronatem Ministerstwa Infrastruktury oraz Ministerstwa Gospodarki
PL/ ENG/ DEU
Ochrona cieplna i termomodernizacja
  • Problemy obliczeń mostków cieplnych w przegrodach
  • Jerzy A. POGORZELSKI
  • W idealnie zaprojektowanym budynku izolacja cieplna powinna być wykonana na całą grubość lub znajdować się od strony zewnętrznej przegród i być ciągła. Tylko do takich przegród odnoszą się współczynniki przenikania ciepła obliczane wg PN-EN ISO 6946 [1].

    Przykład idealnie zaprojektowanej izolacji cieplnej pokazano na rys. 1.

    W rzeczywistości w obudowie zewnętrznej budynku występują często lokalne nieciągłości izolacji cieplnej. W miejscach tych występuje obniżenie temperatury wewnętrznej powierzchni i wzrost gęstości strumienia cieplnego w stosunku do pozostałej części przegrody; miejsca te nazywamy mostkami cieplnymi. Występują one najczęściej w ścianach zewnętrznych ze względu na węzły konstrukcji i otwory okienne.

    Rys. 1. Zasada ciągłości izolacji cieplnej na powierzchni zewnętrznej budynku

    Rys. 2. Schemat występowania liniowych mostków cieplnych w ścianie

    Specjalną kategorię mostków cieplnych stanowią tzw. liniowe mostki cieplne (rys. 2), formowane przez elementy o dużej długości w stosunku do wymiarów poprzecznych: wieńce stropowe i nadproża, zwłaszcza w przypadku połączonych z nimi wspornikowych balkonów lub stropów nad nieogrzewanymi piwnicami oraz ościeża okien i drzwi balkonowych.

    W rzeczywistych sytuacjach projektowych mogą występować również przestrzenne mostki cieplne, np. w narożu budynku, jak na rys. 3.

    Rys. 3a. Przestrzenny mostek cieplny w narożu budynku: widok śladów zawilgocenia i pleśni

    Rys. 3b. Przestrzenny mostek cieplny w narożu budynku: obliczony rozkład temperatury

    Tematyka mostków cieplnych w przegrodach budowlanych jest ujęta w trzech normach PN-EN ISO:

        * PN-EN ISO 10211-1 Mostki cieplne w budynkach - Strumień cieplny i temperatura powierzchni - Ogólne metody obliczania [2];
        * PN-EN ISO 10211-2 Mostki cieplne w budynkach - Strumień cieplny i temperatura powierzchni - Liniowe mostki cieplne [3] oraz
        * PN-EN ISO 14683:2000 Mostki cieplne w budynkach - Liniowy współczynnik przenikania ciepła - Metody uproszczone i wartości orientacyjne [4].

    PN-EN ISO 10211-1 i PN-EN ISO 10211-2 są adresowane do specjalistów opracowujących programy komputerowe do obliczeń pól temperatury lub wykonujących obliczenia pól temperatury w elementach konstrukcji i np. katalogi mostków do wykorzystania przez projektantów, natomiast same nie nadają się do bezpośredniego wykorzystania przez projektantów.

    W PN-EN ISO 10211-1 omawia się ogólne metody obliczania strumieni cieplnych i temperatury powierzchni mostków cieplnych o dowolnym kształcie i z dowolną liczbą warunków brzegowych. W PN-EN ISO 10211-2 omawia się tylko liniowe mostki cieplne i podaje warunki, które muszą być spełnione, aby można było wykonywać obliczenia dwuwymiarowe, stanowiące zadowalające przybliżenie obliczeń trójwymiarowych.

    Praktyczne zastosowanie przez projektanta może mieć tylko PN-EN ISO 14683. Dotyczy ona uproszczonych metod obliczania strumienia cieplnego przez mostki cieplne występujące na złączach elementów budowlanych i w ościeżach otworów okiennych i drzwiowych. Nie ma ona zastosowania do mostków cieplnych w ścianach osłonowych ze szkieletem metalowym.

    W PN-EN ISO 14683 podano wymagania w odniesieniu do katalogów mostków cieplnych oraz metod obliczeń, a także ograniczoną liczbę stabelaryzowanych wartości orientacyjnych

    Współczynnik strat ciepła przez przenikanie jest definiowany jako strumień cieplny przez przenikanie z przestrzeni ogrzewanej do środowiska zewnętrznego, podzielony przez różnicę temperatury pomiędzy środowiskami: zewnętrznym i wewnętrznym. We wzorze na współczynnik strat ciepła przez przenikanie występuje wielkość LD - bezpośredni współczynnik sprzężenia między przestrzenią ogrzewaną i otoczeniem zewnętrznym przez obudowę budynku, zdefiniowany

    w równaniu (1), w W/K:

    gdzie:
    Ai -powierzchnia elementu obudowy budynku (wymiary okien i drzwi przyjęto jako wymiary otworów w ścianie), m2;
    Ui -współczynnik przenikania ciepła elementu obudowy budynku, obliczony wg PN-EN ISO 6946 dla elementów nieprzezroczystych lub wg PN-EN ISO 10077-1 dla elementów przezroczystych, W/(m2-K);
    lk -długość liniowego mostka cieplnego k, m;

    -k -liniowy współczynnik przenikania ciepła k-tego mostka cieplnego, przyjęty z PN-EN ISO 14683 lub z odpowiedniego katalogu, W/(m-K);
    Xj -punktowy współczynnik przenikania ciepła punktowego j-tego mostka cieplnego, przyjęty z  odpowiedniego katalogu, W/K.

    Obszerny przykład obliczeniowy podano w Załączniku C do PN-EN 12831 [6]. Sumowanie we wzorze (1) powinno objąć wszystkie komponenty budynku oddzielające środowiska wewnętrzne i zewnętrzne w odniesieniu do rozpatrywanego pomieszczenia. (...)

    Sprawdzenie poprawności projektu w obliczeniach strat ciepła powinno się wykonywać w kolejnych krokach:

        * w pierwszym kroku należy przyjąć przybliżone wartości liniowego współczynnika przenikania ciepła wg PN-EN ISO 14683;
        * jeśli tak zaprojektowany budynek nie spełnia postawionych wymagań, w drugim kroku należy posłużyć się dokładniejszym narzędziem - katalogiem mostków.

    W praktyce projektowania istnienie mostków cieplnych jest zwykle niedostrzegane przez projektantów. Architekci i konstruktorzy nie mają wystarczającego przygotowania w zakresie fizyki budowli.

    Ogrzewnicy mają wystarczające przygotowanie, jednak w obowiązującej do niedawna normie PN-96/B-03406 było stwierdzenie, że mostki cieplne pomija się przy obliczaniu obciążenia cieplnego. Zwalniało to projektantów od myślenia o mostkach cieplnych.

    Wpływ mostków cieplnych na straty ciepła z pomieszczeń na zewnątrz jest zwykle niepomijalny, a przy złym rozwiązaniu detali budowlanych może być bardzo duży. Na wewnętrznej powierzchni mostków cieplnych często występuje też kondensacja pary wodnej i rozwój pleśni, zwłaszcza przy podwyższonej wilgotności powietrza w pomieszczeniach, co może mieć miejsce np. w budynkach mieszkalnych ze zbyt szczelnymi oknami i bez urządzeń do napływu powietrza wentylacyjnego. Dlatego bez zapewnienia odpowiedniej wentylacji nie można rozwiązać problemu kondensacji powierzchniowej.

  • Inne artykuły w dziale
  • Powrót

Projekt i wykonanie:

© Possible 2009