Mostki cieplne w świadectwach energetycznych

Mostki cieplne w świadectwach energetycznych.

W listopadzie 2008 roku zostało podpisane, długo oczekiwane przez wszystkich zainteresowanych tematem świadectw energetycznych, rozporządzenie Ministra Infrastruktury w sprawie metodologii obliczania charakterystyki energetycznej budynków. Jeden z punktów rozporządzenia dotyczy mostków cieplnych. W niniejszym artykule przeanalizuję punkt 3.2.3 załącznika nr 5 i spróbuję odpowiedzieć na pytanie czy przedstawione w nim zalecenia będzie można bezpośrednio wdrożyć do stosowania.
Wyżej wymieniony punkt projektu rozporządzenia przyjął następujące brzmienie:

3.2.3Wsłczynniki strat ciepła przez przenikanie należy obliczać ze wzoru:

Htr = Σi [btr,i · (Ai · Ui + Σi li · Ψi)] W/K (1.14)

gdzie:

btr,i

współczynniredukcyjnobliczenioweżnictemperatuitej przegrod(tabl. 6); dla przegród pomiędzprzestrzenią ogrzewaną i środowiskiezewnętrznybtr = 1

Ai

pole powierzchni iteprzegrodotaczająceprzestrzeń regulowanej

temperaturzeobliczanej wg wymiarów zewnętrznycprzegrody, (wymiary okien drzwi przyjmuje się jako wymiary otworów w ścianie)

m2

Ui

współczynniprzenikaniciepła itej przegrody pomiędzy przestrzenią ogrzewa

i stroną zewnętrznąobliczany w przypadku przegród nieprzezroczystycwedług normPN EIS6946w przypadkokien, świetlików i drzwprzyjmujsię według AprobatTechnicznelub zgodniz normą wyrobPNE14351-1odniesienidściaosłonowycmetalowoszklanycwedłuAprobatTechniczneluzgodninormą wyrobPNEIS13830przypadku podłogi na gruncie przyjmowany jako Ugi obliczany jak w pkt. 3.2.4.

W/(m2K)

li

długość itego liniowego mostka cieplnego

m

Ψi

liniowwspółczynniprzenikaniciepłmostka cieplnego przytwPNEN

14683:2001 lub obliczony zgodnie z PNEN 10211-1:2002

W/(mK)

Wsłczynniki przenikania liniowycmostków ciepłuwzględnione we wzorz(1.14)

wyznacza się w oparciu o:

a) dokumentację technicz budynku,

b) tablice mostków cieplnych,

c) obliczenia szczegółowe mostków cieplnych.”

Punkt ten określa podstawowy parametr wpływu izolacyjności/przewodności cieplnej przegród zewnętrznych budynku na straty ciepła do środowiska zewnętrznego. Jest więc to wielkość podstawowa i powinna być ściśle określona dla danego budynku.
Pierwszy problem pojawia się w samym wzorze (1.14). Łatwo zauważyć, że nie wspomina on o mostkach cieplnych o charakterze punktowym. Spróbuję przyjrzeć się skutkom tego pominięcia. Tradycyjne ściany warstwowe łączone są łącznikami stalowymi – kotwami. Przyjmijmy, że są 4szt. kotew na 1m2. Przekrój pojedynczej kotwy przyjmijmy 25mm2. Materiał kotwy – stal (lub stal szlachetna).

Rys.1. Przekrój przez rozpatrywaną ścianę.

Po stworzeniu modelu przestrzennego w programie System Analizy Termicznej dla ściany jak na rys.1 z wprowadzonymi dwiema kotwami stalowymi na 1m2 (w celu uproszczenia modelu i skrócenia czasu obliczeń) uzyskujemy (patrz Rys. 2):
U= 21,6014W/m2/40K= 0,5400 W/(m2K)
Dla tej samej ściany bez uwzględnienia kotew U=0,5208W/(m2K)
Wpływ dwóch kotew wynosi ΔU=0,0192 W/(m2K) (χ=0,0096 W/K)), co przy założonych 4szt. kotew na m2 daje przyrost współczynnika przenikania ciepła ΔU=0,0384 W/(m2K) tj. o 7,4%. Odpowiednio dla kotew ze stali szlachetnej (λ=15W/(mK)) wzrost ten wyniesie 4,5%.
Biorąc pod uwagę inne mostki cieplne o charakterze punktowym lub nieliniowym (przestrzennym – złożonym) wzór (1.14) w takiej postaci nie wyczerpuje problemu. Moim zdaniem powinien zawierać dodatkowy składnik będący sumą wpływów mostków punktowych i przestrzennych złożonych.

Rys. 2. Wyniki obliczeń programem SAT.
Drugim (z mojego punktu widzenia) problemem jest zapis określający Ai jako „pole powierzchni i-tej przegrody otaczającej przestrzeń o regulowanej temperaturze, obliczanej wg wymiarów zewnętrznych przegrody, (wymiary okien i drzwi przyjmuje się jako wymiary otworów w ścianie)”. Narzucenie powierzchni zewnętrznej jako obligatoryjnej do określania wpływu mostków cieplnych wydaje się być niefortunne. Przyjmijmy narożnik budynku o budowie jak poprzednio (Rys.3).

Rys. 3. Wyniki obliczeń narożnika budynku.

Przez model 2D odpowiadający sytuacji z rys.3 przepływa strumień 50,6273W.
Obliczamy liniowy współczynnik przenikania ciepła – Ψi w stosunku do powierzchni wewnętrznej (długość powierzchni wewnętrznej w poprzek linii mostka liniowego 2,03m):
Ψi =50,6273W/m /40K – 2,03m * 0,5208W/(m2K) = 0,2085 W/(mK)
Obliczamy liniowy współczynnik przenikania ciepła – Ψe w stosunku do powierzchni zewnętrznej (długość powierzchni zewnętrznej w poprzek linii mostka liniowego 3,00m):
Ψe=50,6273W/m /40K – 3,00m * 0,5208W/(m2K) = -0,2967 W/(mK)
Jak widać zapis w projekcie jest niefortunny, gdyż licząc po powierzchni zewnętrznej np. w narożniku uzyskujemy ujemną wartość liniowego współczynnika przewodzenia ciepła. Z taką samą sytuacją będziemy mieli do czynienia przy stropach międzypiętrowych opartych na ścianach zewnętrznych, stropodachach, ścianach wewnętrznych etc.