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

Oszczędność energii to jedno z podstawowych wymagań dobrego projektowania. Również przepisy budowlane są pod tym względem coraz ostrzejsze.

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.

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.

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

Źródło i zdjęcia: Schöck

 

Komentarze

FILMY PRZESŁANE PRZEZ FIRMĘ
FILMY OSTATNIO DODANE