Mostki cieplne w balkonach i ich wpływ na izolacyjność zewnętrznej przegrody budynku

Tworzenie się mostków cieplnych w balkonach

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:

• Błędnie zaprojektowany detal (okna, balkonu, attyki itp.).
• Brak wymagań w przepisach budowlanych (Warunki Techniczne) dla mostków cieplnych.
• 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 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.

Newsletter

DARMOWY PORADNIK BUDOWLANY

RAZ W TYGODNIU NA TWÓJ E-MAIL

Zapisz się

Dla balkonów przyjęto następujące warianty połączenia:

• 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],
• 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],
• 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],
• płyta balkonu zaizolowana od góry i od dołu styropianem (l=0,035) gr. 5 cm - wyliczony współczynnik Ye=0,415 [W/m·K],
• płyta balkonu bez jakiejkolwiek izolacji monolitycznie połączona ze stropem - wyliczony współczynnik Ye=0,855 [W/m·K],
• 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).

Wykres pokazujący wpływ połączenia balkonu ze stropem (długość, wartość współczynnika PSI) na wzrost straty ciepła przez przegrodę zewnętrzną budynku.

Źródło i zdjęcia: Schöck