Izokorby

Skuteczność „izokorb” w likwidacji mostków liniowych.

„Izokorba” to spolszczenie niemieckiego słowa „Isokorb” określającego element konstrukcyjno – izolacyjny. Służy do przerwania ścieżki strumienia cieplnego w elemencie konstrukcyjnym (najczęściej balkonie) przy jednoczesnym utrzymaniu ciągłości konstrukcji. W związku z tym zbudowany jest on z elementów sztywnych, utrzymujących dystans po stronie ściskanej, prętów rozciąganych po stronie rozciąganej, prętów odgiętych na siły ścinające, a przestrzenie pomiędzy, wypełnione są materiałem izolacyjnym – styropianem.

Ponieważ zwykła stal zbrojeniowa ulega korozji a jej współczynnik przewodzenia ciepła wynosi 50W/(mK) zastosowano na odcinku newralgicznym stal szlachetną – nierdzewną i o znacznie obniżonej wartości λ (według dostawcy 15W/(mK)).

Rys.1. Element izokorby – widok z góry.

Rys.2. Element izokorby – widok w przekroju.

Podsumowując: izokorba jest elementem zmieniającym mostek liniowy ciągłej konstrukcji żelbetowej – np. płyty balkonowej umocowanej w wieńcu, w zespół mostków punktowych o znacznie mniejszym wpływie łącznym.

Chcąc sprawdzić działanie izokorby przeanalizowaliśmy jej pracę termiczną używając zastępczego materiału w miejscu izokorby. Współczynnik przewodzenia ciepła materiału zastępczego podaje producent. Działanie takie pozwala przyspieszyć obliczenia, gdyż pozwala stosować model 2D zamiast 3D.

Analizę przeprowadziliśmy na wycinku modelu przestrzennego, ponieważ chcieliśmy mieć gotowy model do późniejszego sprawdzenia czy element zastępczy odpowiada przestrzennej pracy cieplnej izokorby.

Rys.3. Modelowany układ 2D z izokorbą zastąpioną materiałem zastępczym.

Model _24.sat

Temperatura zewnętrzna -24. Długość modelu 3D 0,1m.

Element zastępczy (zgodnie z zaleceniami Producenta) w miejscu izokorby.

Rys.4. Układ izoterm w modelu 2D z izokorbą zastąpioną materiałem zastępczym.

Strumień dla mostka długości 1m

28,17 W

U=0,2236 W/(m2K)

Ψio=28,17/44-2*0,2236=0,193 W/(mK) – w stosunku do powierzchni wewn. przegrody brutto

Ψi =28,17/44-1,685*0,2236=0,263 W/(mK) – w stosunku do powierzchni wewn. przegrody netto

Przeanalizowaliśmy ten sam model dla kolejnych temperatur środowiska zewnętrznego tj. -22, -20,-18 i -16 st. C.

Podsumowanie obliczeń dla wycinka modelu przestrzennego z uwzględnieniem materiału zastępczego izokorby.

Temp. pow. zewn.	-24st.C	-22st.C	-20st.C	-18st.C	-16st.C
Temp. min. wewn.	16,014 st.C	16,195 st. C	16,377 st. C	16,240 st.C	16,739 st.C
Kondensacja przy wilgotności wzgl.	77,7 %	78,2 st. %	79,2 %	80,3 %	81,2 %
Wartość strumienia dla modelu 1m.b. 2m wys.	28,170 W	26,89 W	25,609 W	24,329 W	23,048 W

Wartość liniowego współczynnika przenikania ciepła policzonego w stosunku do powierzchni wewnętrznej netto Ψi=0,263 W/(mK)

Wartość liniowego współczynnika przenikania ciepła policzonego w stosunku do powierzchni wewnętrznej brutto Ψio=0,193 W/(mK)

Uwaga: Pamiętajmy, że są to wyniki dla tego konkretnego modelu i nie można ich bezpośrednio adaptować do innych sytuacji.

Dla porównania przeprowadziliśmy analizę balkonu w wersji tradycyjnej tj. bez izokorby a z ociepleniem całej powierzchni balkonu 5-oma cm styropianu.

Rys. 5. Model porównawczy – tradycyjny.

Balkon tradycyjny ocieplony 5cm styropianu na 100% powierzchni.

Temperatura powietrza zewnętrznego równa -24 stopnie Celsjusza.

Rys. 6. Układ izoterm. Model porównawczy – tradycyjny.

Strumień dla mostka długości 1m = 33,252 W.

U=0,2236 W/(m2K)

Ψio=34,520/44-2*0,2236=0,337 W/(mK) – w stosunku do powierzchni wewn. przegrody brutto

Ψi =34,520/44-1,685*0,2236=0,408 W/(mK) – w stosunku do powierzchni wewn. przegrody netto

Podsumowanie obliczeń dla wycinka modelu przestrzennego z balkonem ocieplonym tradycyjnie, styropianem grubości 5cm.

Temp. pow. zewn.	-24st.C	-22st.C	-20st.C	-18st.C	-16st.C
Temp. min. wewn.	14,057 st.C	14,327 st. C	14,597 st. C	14,867 st.C	15,138 st.C
Kondensacja przy wilgotności wzgl.	68,333 %	69,701 st. %	70,641 %	71,966 %	73,376 %
Wartość strumienia dla modelu	34,520 W	32,295W	31,382 W	29,819 W	28,244 W

Wartość liniowego współczynnika przenikania ciepła policzonego w stosunku do powierzchni wewnętrznej netto Ψi= 0,408 W/(mK)

Wartość liniowego współczynnika przenikania ciepła policzonego w stosunku do powierzchni wewnętrznej brutto Ψio=0,337 W/(mK)

Przyjmując dla zastosowanej izokorby w danym układzie konstrukcyjnym wartości Ψio=0,193 W/(mK), Ψi=0,263 W/(mK), to jest to redukcja wpływu mostka liniowego o odpowiednio 43% i 36% w stosunku do standardowego ocieplenia balkonu 5-oma cm styropianu. Wielkością, która powinna być wskazana jako referencyjna powinno być 36%, gdyż odnosi się do powierzchni ogrzewanej przegrody.

Porównanie obu tabel wskazuje, że stosowanie izokorby daje wymierne efekty. Oczywiście pamiętamy, że gdyby zastosować ocieplenie balkonu nie 5oma cm a np. 10oma lub 12oma cm styropianu wyniki będą inne. Łatwo jednak udowodnić, że lepsze skutki daje przerwanie drogi ucieczki ciepła niż ocieplanie tak rozwiniętej powierzchni oddawania ciepła. Ostatecznie decyduje rachunek ekonomiczny.

Podsumowując, Izokorby stanowią dobry sposób na redukcję strat ciepłą przez zewnętrzne płyty balkonowe, pomostowe etc. Za każdym razem, oczywiście należy je dobrać, pod względem zarówno konstrukcyjnym jak i cieplnym. W obu przypadkach obliczenia powinny być powiązane z warunkami pracy. Metody MES zarówno w statyce jak i obliczeniach cieplnych są metodami odpowiednimi.