dr inż Krzysztof Pawłowski Wydział Budownictwa Architektury i Inżynierii Środowiska

Uniwersytet Technologiczno-Przyrodniczy w Bydgoszczy

PARAMETRY FIZYKALNE ŚCIAN ZEWNĘTRZNYCH I ICH ZŁĄCZY W ŚWIETLE NOWYCH WYMAGAŃ WT-2014

WPROWADZENIE

Jednoznaczne zdefiniowanie budynku w standardzie niskoenergetycznym w warunkach polskich staje się bardzo trudne i dyskusyjne W Krajowym planie wsparcia [1] sformułowano rekomendowaną do stosowania w praktyce krajową definicję budynku niskoenergetycznego bdquobudynek o niskim zużyciu energiirdquo to budynek spełniający wymogi związane z oszczędnością energii i izolacyjnością zawarte w przepisach techniczno-użytkowych o ktoacuterych mowa w art 7 ust 1 pkt 1 ustawy ndash Prawo budowlane [2] tj w szczegoacutelności dział X oraz załącznik 2 do rozporządzenia [3] obowiązujące od 1 stycznia 2021 roku (w przypadku budynkoacutew zajmowanych przez władze publiczne oraz będących ich własnością ndash od 1 stycznia 2019 r) Zgodnie z [1] i w myśl rozporządzenia [3] za energooszczędne można uznać budynki ktoacutere charakteryzują się powierzchniowym wskaźnikiem sezonowego zapotrzebowania na ciepło EPH+W poniżej 70 kWh(m2middotrok) ndash dla budynku jednorodzinnego oraz poniżej 65 kWh(m2middotrok) ndash dla budynku wielorodzinnego Jednoczenie przegrody zewnętrzne powinny spełniać wymagania w zakresie spełnienia

podstawowego kryterium cieplnego Uc le Uc(max)

WYMAGANIA PRAWNE W ZAKRESIE OCHRONY CIEPLNO-WILGOTNOŚCIOWEJ

Zasadniczą zmianą rozporządzenia w zakresie ochrony cieplnej budynkoacutew [3] jest zmiana wartości maksymalnych wspoacutełczynnikoacutew przenikania ciepła Uc(max) Zaostrzeniu uległy wymagania cząstkowe w zakresie izolacyjności cieplnej ścian zewnętrznych dachoacutew podłoacuteg oraz okien i drzwi Ponadto nie ma już znaczenia typ przegrody (wielo ndash czy jednowarstwowa) oraz przeznaczenie obiektu (mieszkalny użyteczności publicznej magazynowy gospodarczy itp)

Wartości maksymalne wspoacutełczynnikoacutew przenikania ciepła ścian podłoacuteg na gruncie stropoacutew dachoacutew i stropodachoacutew zgodnie z załącznikiem 2 do rozporządzenia [3] zestawiono w tabeli 1

Wg rozporządzenia [3] dopuszcza się dla budynku produkcyjnego magazynowego i gospodarczego większe wartości wspoacutełczynnika U niż UC(max) oraz U(max) określone w tabeli 1 jeśli uzasadnia to rachunek efektywności ekonomicznej inwestycji obejmujący koszt budowy i eksploatacji budynku

Ponadto w budynku mieszkalnym zamieszkania zbiorowego użyteczności publicznej produkcyjnym magazynowym i gospodarczym podłoga na gruncie w ogrzewanym pomieszczeniu powinna mieć izolację cieplną obwodową z materiału izolacyjnego w postaci warstwy o oporze cieplnym co najmniej 20 (m2middotK)W przy czym opoacuter cieplny warstw podłogowych oblicza się zgodnie z PN-EN ISO 69462008 [4] oraz PN-EN ISO 133702008 [5] W rozporządzeniu [3] określono także wymagania w zakresie izolacji cieplnej przewodoacutew rozdzielczych instalacji CO i cwu oraz dodatkowe wymagania dotyczące okien

Wg wprowadzonych zmian w rozporządzeniu [3] wymagania cieplne dotyczą jednoczesnego spełnienia dwoacutech wymagań w zakresie wspoacutełczynnika przenikania ciepła U [W(m2middotK)] dla pojedynczych przegroacuted budynku oraz wskaźnika zapotrzebowania na nieodnawialną energię pierwotną EP [kWh(m2middotrok)] dla całego budynku

Wymagania minimalne o ktoacuterych mowa w sect328 ust 1 [3] uznaje się za spełnione dla budynku podlegającego przebudowie odpowiadają przynajmniej wymaganiom izolacyjności cieplnej określonym w załączniku 2 do rozporządzenia oraz powierzchnia okien odpowiada wymaganiom określonym w pkt 21 załącznika nr 2 do rozporządzenia [3] Budynek powinien być zaprojektowany i wykonany w taki sposoacuteb aby ograniczyć ryzyko przegrzewania budynku w okresie letnim

Tabela 1 Wartości maksymalne wspoacutełczynnikoacutew przenikania ciepła Uc [W(m2middotK)] dla ścian podłoacuteg na gruncie stropoacutew dachoacutew i stropodachoacutew [3]

Lp Rodzaj przegrody

temperatura w pomieszczeniu

Wspoacutełczynnik przenikania ciepła Uc(max) [W(m2middotK)]

do 31122013 r od 1012014 r od 1012017 r od 1012021 r)

1 2 3 4 5 6

1 Ściany zewnętrzne a) przy ti ge 16degC b) przy 8degC le ti lt 16degC c) przy ti lt 8degC

028 065 090

025 045 090

023 045 090

020 045 090

2 Ściany wewnętrzne a) przy Δti ge 8degC oraz oddzielające pomieszczenia ogrzewane od klatek schodowych i korytarzy b) przy Δti lt 8degC c) oddzielające pomieszczenie ogrzewane od nieogrzewanego

100 bez wymagań

100

100 bez wymagań

030

100 bez wymagań

030

100 bez wymagań

030

3 Ściany przyległe do szczelin dylatacyjnych o szerokości a) 5 cm trwale zamkniętych i wypełnionych izolacją cieplną na głębokości co najmniej 20 cm b) powyżej 5 cm niezależnie od przyjętego sposobu zamknięcia i zaizolowania szczeliny

100

070

100

070

100

070

100

070

4 Ściany nieogrzewanych kondygnacji podziemnych

bez wymagań

bez wymagań

bez wymagań

bez wymagań

5 Dachy stropodachy i stropy pod nieogrzewanymi poddaszami lub nad przejazdami a) przy Δti ge 16degC b) przy 8degC le ti lt 16degC c) przy ti lt 8degC

025 050 070

020 030 070

018 030 070

015 030 070

6 Podłogi na gruncie a) przy ti ge 16degC b) przy 8degC le ti lt 16degC c) przy ti lt 8degC

045 120 150

030 120 150

030 120 150

030 120 150

7 Stropy nad pomieszczeniami nieogrzewanymi i zamkniętymi przestrzeniami podłogowymi a) przy ti ge 16degC b) przy 8degC le ti lt 16degC c) przy ti lt 8degC

045 120 150

025 030 100

025 030 100

025 030 100

8 Stropy nad ogrzewanymi kondygnacjami podziemnymi i międzykondygnacyjnymi a) przy Δti ge 8degC b) przy Δti lt 8degC c) oddzielające pomieszczenie ogrzewane od nieogrzewanego

bez wymagań bez wymagań

045

bez wymagań bez wymagań

025

bez wymagań bez wymagań

025

bez wymagań bez wymagań

025

- pomieszczenie ogrzewane ndash pomieszczenie w ktoacuterym na skutek działania systemu ogrzewania lub w wyniku bilansu strat i zyskoacutew ciepła utrzymywana jest temperatura wewnętrzna ktoacuterej wartość określona w sect134 ust 2 rozporządzenia [3] - ti ndash temperatura obliczeniowa ogrzewanego pomieszczenia zgodnie z sect134 ust 2 rozporządzenia [3] ) od 1012019 r ndash w przypadku budynkoacutew zajmowanych przez władze publiczne oraz będących ich własnością

Maksymalne wartości wskaźnika EP [kWh(m2middotrok)] określającego roczne obliczeniowe zapotrzebowanie na nieodnawialną energię pierwotną w zależności od rodzaju budynku wg [3] wynoszą

1) w budynkach mieszkalnych jednorodzinnych i wielorodzinnych do ogrzewania wentylacji chłodzenia oraz przygotowania ciepłej wody użytkowej w ciągu roku

EP= EPH+W + ΔEPc [kWh(m2middotrok)]

gdzie

EPH+W ndash maksymalna wartość wskaźnika EP na potrzeby ogrzewania wentylacji oraz przygotowania ciepłej wody użytkowej określona zgodnie z tabelą 2 [kWh(m2middotrok)]

ΔEPc ndash wskaźnik na potrzeby chłodzenia określony zgodnie z tabelą 3 [kWh(m2middotrok)]

2) w budynkach zamieszkania zbiorowego użyteczności publicznej magazynowych gospodarczych i produkcyjnych do ogrzewania wentylacji chłodzenia przygotowania ciepłej wody użytkowej i oświetlenia wbudowanego w ciągu roku

EP= EPH+W + ΔEPc + ΔEPL [kWh(m2middotrok)]

gdzie

EPH+W ndash maksymalna wartość wskaźnika EP na potrzeby ogrzewania wentylacji oraz przygotowania ciepłej wody użytkowej określona zgodnie z tabelą 2 [kWh(m2middotrok)]

ΔEPc ndash wskaźnik na potrzeby chłodzenia określony zgodnie z tabelą 3 [kWh(m2middotrok)]

ΔEPL ndash wskaźnik na potrzeby oświetlenia [kWh(m2middotrok)]

Harmonogram czasowy oraz maksymalne wartości wskaźnika EPH+W na potrzeby ogrzewania wentylacji oraz przygotowania ciepłej wody użytkowe przedstawiono w tabeli 2

Tabela 2 Wartości maksymalne wskaźnika EPH+W [3]

Lp

Rodzaj budynku

Maksymalne wartości wskaźnika EPH+W na potrzeby ogrzewania wentylacji i przygotowania ciepłej wody użytkowej[kWh(m2middotrok)]

od 1012014 r od 1012017 r od 1012012 r)

1 Budynek mieszkalny

a) jednorodzinny

b) wielorodzinny

120

105

95

85

70

65

2 Budynek zamieszkania zbiorowego 95 85 75

3 Budynek użyteczności publicznej

a) opieki zdrowotnej

b) pozostałe

390

65

290

60

190

45

4 Budynek gospodarczy magazynowy i produkcyjny

110 90 70

) od 1012019 r ndash w przypadku budynkoacutew zajmowanych przez władze publiczne oraz będących ich własnością

Harmonogram czasowy oraz wartości wskaźnikoacutew ΔEPc i ΔEPL zestawiono w tabeli 3

Tabela 3 Wartości wskaźnikoacutew ΔEPc i ΔEPL [3]

Lp

Rodzaj budynku)

Wartości wskaźnikoacutew ΔEPc i ΔEPL [kWh(m2middotrok)]

od 1012014 r od 1012017 r od 1012012 r)

1 Budynek mieszkalny

a) jednorodzinny

b) wielorodzinny

ΔEPc = 10middotAfCAf

ΔEPL = 0

ΔEPc = 10middotAfCAf

ΔEPL = 0

ΔEPc = 5middotAfCAf

ΔEPL = 0

2 Budynek zamieszkania zbiorowego ΔEPc = 25middotAfCAf

dla t0 lt 2500

ΔEPL = 50

dla t0 ge 2500

ΔEPL = 100

ΔEPc = 25middotAfCAf

dla t0 lt 2500

ΔEPL = 50

dla t0 ge 2500

ΔEPL = 100

ΔEPc = 25middotAfCAf

dla t0 lt 2500

ΔEPL = 25

dla t0 ge 2500

ΔEPL = 50

3 Budynek użyteczności publicznej

a) opieki zdrowotnej

b) pozostałe

4 Budynek gospodarczy magazynowy i produkcyjny

Af ndash powierzchnia użytkowa ogrzewana budynku [m2]

AfC ndash powierzchnia użytkowa chłodzona budynku[m2]

t0 ndash czas działania oświetlenia wbudowanego ) jeżeli budynek posiada instalację chłodzenia w przeciwnym przypadku ΔEPc = 0 jeżeli w budynku należy uwzględnić oświetlenie wbudowane w przeciwnym przypadku ΔEPL = 0 ) od 1012019 r ndash w przypadku budynkoacutew zajmowanych przez władze publiczne oraz będących ich własnością

3) w budynkach w ktoacuterych występują roacuteżne funkcje użytkowe do ogrzewania wentylacji chłodzenia przygotowania wody użytkowej i oświetlenia wbudowanego w ciągu roku

EPm= sumi(EPimiddotAfi) sumi Afi [kWh(m2middotrok)]

gdzie

EPi ndash wartość wskaźnika EP określającego roczne obliczeniowe zapotrzebowanie na nieodnawialną energię pierwotną do ogrzewania wentylacji przygotowania ciepłej wody użytkowej chłodzenia oraz oświetlenia wbudowanego dla części budynku o jednolitej funkcji użytkowej o powierzchni Afi [kWh(m2middotrok)]

Afi ndash powierzchnia użytkowa ogrzewana (chłodzona) części budynku o jednolitej funkcji użytkowej [m2] Sprawdzenie warunku ochrony wilgotnościowej ndash ryzyko występowania kondensacji na wewnętrznej

powierzchni przegrody wynika z rozporządzenia [3] sect3211 bdquoNa wewnętrznej powierzchni nieprzezroczystej przegrody zewnętrznej nie może występować kondensacja pary wodnej umożliwiająca rozwoacutej grzyboacutew pleśniowych

2 We wnętrzu przegrody o ktoacuterej mowa w ust 1 nie może występować narastające w kolejnych latach zawilgocenie spowodowane kondensacją pary wodnej 3 Warunki określone w ust 1 i 2 uważa się za spełnione jeśli przegrody odpowiadają wymaganiom określonym w pkt 22 załącznika nr 2 do rozporządzeniardquo 221 W celu zachowania warunku o ktoacuterym mowa w sect321 ust 1 rozporządzenia [3] w odniesieniu do przegroacuted zewnętrznych budynkoacutew mieszkalnych zamieszkania zbiorowego użyteczności publicznej i produkcyjnych magazynowych i gospodarczych rozwiązania przegroacuted zewnętrznych i ich węzłoacutew konstrukcyjnych powinny charakteryzować się wspoacutełczynnikiem temperaturowym fRsi o wartości nie mniejszej niż wymagana wartość krytyczna obliczona zgodnie z Polską Normą (PN-EN ISO 137882003 [6]) dotyczącą obliczania temperatury powierzchni wewnętrznej koniecznej do uniknięcia krytycznej wilgotności powierzchni i kondensacji międzywarstwowej 222 Wymaganą wartość krytyczną czynnika temperaturowego fRsi w pomieszczeniach ogrzewanych do temperatury co najmniej 20ordmC w budynkach mieszkalnych zamieszkania zbiorowego i użyteczności publicznej należy określać według rozdziału 5 Polskiej Normy o ktoacuterej mowa w pkt 221 przy założeniu że średnia miesięczna wartość wilgotności względnej powietrza wewnętrznego jest roacutewna φ= 50 przy czym dopuszcza się przyjmowanie wymaganej wartości tego wspoacutełczynnika roacutewnej 072 223 Wartość wspoacutełczynnika temperaturowego charakteryzującego zastosowane rozwiązanie konstrukcyjno-materiałowe należy obliczać 1) dla przegrody ndash według Polskiej Normy (PN-EN ISO 137882003 [6]) 2) dla mostkoacutew cieplnych przy zastosowaniu przestrzennego modelu przegrody ndash według Polskiej Normy dotyczącej obliczania strumieni cieplnych i temperatury powierzchni (PN-EN ISO 102112008 [7]) 224 Sprawdzenie warunku o ktoacuterym mowa w sect321 ust 1 i 2 rozporządzenia należy przeprowadzić według rozdziału 5 i 6 Polskiej Normy (PN-EN ISO 137882003 [6]) 225 Dopuszcza się kondensację pary wodnej o ktoacuterej mowa w sect321 ust 2 rozporządzenia wewnątrz przegrody w okresie zimowym o ile struktura przegrody umożliwi wyparowanie kondensatu w okresie letnim i nie nastąpi przy tym degradacja materiałoacutew budowlanych przegrody na skutek tej kondensacji

W rozdziale 4 rozporządzenia [3] sformułowano wytyczne w zakresie ochrony przed zawilgoceniem i krozją biologiczną sect315 Budynek powinien być zaprojektowany i wykonany w taki sposoacuteb aby opady atmosferyczne woda w gruncie i na jego powierzchni woda użytkowa w budynkach oraz para wodna w powietrzu w tym budynku nie powodowały zagrożenia zdrowia i higieny użytkowania sect3161 Budynek posadowiony na gruncie na ktoacuterym poziom woacuted gruntowych może spowodować przenikanie wody do pomieszczeń należy zabezpieczyć za pomocą drenażu zewnętrznego lub w inny sposoacuteb przed infiltracją wody do wnętrza oraz zawilgoceniem 2 Ukształtowanie terenu wokoacuteł powinno zapewniać swobodny spływ wody opadowej od budynku sect3171 Ściany piwnic budynku oraz stykające się z gruntem inne elementy budynku wykonane z materiałoacutew podciągających wodę kapilarnie powinny być zabezpieczone odpowiednią izolacją przeciwwilgociową 2 Części ścian zewnętrznych bezpośrednio nad otaczającym terenem tarasami balkonami i dachami powinny być zabezpieczone przed przenikaniem wody opadowej i z topniejącego śniegu sect318 Rozwiązania konstrukcyjno-materiałowe przegroacuted zewnętrznych i ich uszczelnienie powinny uniemożliwiać przenikanie wody opadowej do wnętrza budynkoacutew sect3191 Dachy i tarasy powinny mieć spadki uniemożliwiające odpływ woacuted opadowych i z topniejącego śniegu do rynien i wewnętrznych lub zewnętrznych rur spustowych 2 Dachy w budynkach o wysokości powyżej 15 m nad poziomem terenu powinny mieć spadki umożliwiające odpływ wody do wewnętrznych rur spustowych Wymaganie to nie dotyczy budynkoacutew kultu religijnego budynkoacutew widowiskowych hal sportowych a także produkcyjnych i magazynowych w ktoacuterych taki sposoacuteb odprowadzenia wody jest niemożliwy ze względoacutew technologicznych 3 W budynku wolno stojących o wysokości do 45 m i powierzchni dachu do 100 m2 dopuszcza się niewykonywanie rynien i rur spustowych pod warunkiem ukształtowania okapoacutew w sposoacuteb zabezpieczający przed zaciekaniem wody na ściany sect320 Balkony loggie i tarasy powinny mieć posadzki wykonane z materiałoacutew nienasiąkliwych mrozoodpornych i nieśliskich

sect3211 Na wewnętrznej powierzchni nieprzezroczystej przegrody zewnętrznej nie może występować kondensacja pary wodnej umożliwiająca rozwoacutej grzyboacutew pleśniowych 2 We wnętrzu przegrody o ktoacuterej mowa w ust 1 nie może występować narastające w kolejnych latach zawilgocenie spowodowane kondensacją pary wodnej

3 Warunki określone w ust 1 i 2 uważa się za spełnione jeśli przegrody odpowiadają wymaganiom określonym w pkt 22 załącznika nr 2 do rozporządzeniardquo sect3221 Rozwiązania materiałowo-konstrukcyjne zewnętrznych przegroacuted budynku warunki cieplno-wilgotnościowe a także intensywność wymiany powietrza w pomieszczeniach powinny uniemożliwiać powstawanie zagrzybienia 2 Do budowy należy stosować materiały wyroby i elementy budowlane odporne lub uodpornione na zagrzybienie i inne formy biodegradacji odpowiednio do stopnia zagrożenia korozją biologiczną 3 Przed podjęciem przebudowy rozbudowy lub zmiany przeznaczenia budynku w przypadku stwierdzenia występowania zawilgocenia i oznak korozji biologicznej należy wykonać ekspertyzę mykologiczną i na podstawie jej wynikoacutew ndash odpowiednie roboty zabezpieczające

Należy podkreślić także że w praktyce projektowej i wykonawczej budynkoacutew niskoenergetycznych wprowadzono przez NFOŚiGW [8] dla mostkoacutew cieplnych budynkoacutew w standardzie NF40 oraz NF15 wartości graniczne liniowego wspoacutełczynnika przenikania ciepła Ψmax [W(mK)] Wymagania cieplne i energetyczne dotyczące budynkoacutew niskoenergetycznych ktoacutere będą podlegały dofinansowaniu z NFOŚiGW [8] są bardziej zaostrzone niż wymagania w rozporządzeniu [3] ndash tabela 4

W tabeli 4 zestawiono wybrane wymagania w zakresie ochrony cieplnej wg rozporządzenia [3] [9] oraz wytycznych NFOŚiGW [8] Jednak spełnienie tych wymagań wiąże się z dodatkowymi kosztami ktoacutere ponosi inwestor w zakresie wykonania projektoacutew wykonawczych weryfikacji dokumentacji i budowy proacuteby szczelności

Tabela 4 Wybrane graniczne wartości charakterystycznych parametroacutew budynku jednorodzinnego w standardzie niskoenergetycznym ndash opracowanie własne na podstawie [3] [9] [8]

Charakterystyczne parametry

Wymagania wg rozporządzenia

Standard budynku wg [8]

WT [3] WT [9]1) NF15 NF40

Wspoacutełczynnik przenikania ciepła Uc(max) [W(m2middotK)] przegroacuted zewnętrznych budynku

ściana zewnętrzna

tigt16degC

030

025a) le 010

le 015 023b)

020c)

dachy stropodachy i stropy pod nieogrzewanymi poddaszami lub przejazdami

tigt16degC

025

020a) le 010

le 012 018b)

015c)

podłoga na gruncie tigt16degC 045 030abc) le 012

le 020 stropy nad piwnicami nieogrzewanymi i zamkniętymi

przestrzeniami podłogowymi

tigt16degC 045 025abc)

okna okna połaciowe drzwi balkonowe i powierzchnie przezroczyste nieotwieralne

tigt16degC

170divide180

130 a) le 080

le 100 110 b)

090 c)

drzwi zewnętrzne garażowe

260

170 a) le 080

le 130 150 b)

130 c)

Liniowy wspoacutełczynnik przenikania ciepła (dla mostkoacutew cieplnych) Ψ [W(mmiddotK)]

płyty balkonowe 2) 2) le 001 le 030

pozostałe mostki cieplne 2) 2) le 001 le 010

Szczelność powietrzna budynku n50[1h]

wentylacja grawitacyjna le 300 le 300 - -

wentylacja mechaniczna le 150 le 150 le 100 le 060

Roczne zapotrzebowanie na energię użytkową na cele ogrzewania EUCO [kWh(m2middotrok)]

2) 2) 40 15

Roczne zapotrzebowanie na nieodnawialną energię pierwotną na jednostkę powierzchni pomieszczeń o regulowanej temperaturze powietrza w budynku lokalu mieszkalnym lub części budynku stanowiącej samodzielną całość techniczno-użytkową ndash EPH+W [kWh(m2middotrok)]

3)

120 a)

2)

2) 95 b)

70 c) 1) w rozporządzeniu WT [3] sformułowano wymagania a) od 1012014 r b) od 1012017r c) od 1012021 r 2) nie sformułowano wymagań 3) wartość maksymalna EP zależy od wspoacutełczynnika kształtu budynku AV

Zmiany wprowadzone w rozporządzeniu [3] oraz wymagania dodatkowe wg [8] będą skutkować zwiększeniem grubości powszechnie stosowanych izolacji cieplnych (styropianu i wełny mineralnej) oraz

częstszym wykorzystaniem nowych materiałoacutew min płyt izolacyjnych z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej płyt z poliizocyjanuratu (PIR-u)

ANALIZA ROZWIĄZAŃ MATERIAŁOWYCH ŚCIAN ZEWNĘTRZNYCH W ŚWIETLE NOWYCH WYMAGAŃ CIEPLNYCH

Ściana zewnętrzna stanowi sztuczną przegrodę pomiędzy otoczeniem zewnętrznym (o zmiennej temperaturze i wilgotności) a wnętrzem (o określonej temperaturze i wilgotności) W pomieszczeniach przeznaczonych na stały pobyt ludzi powinny być zapewnione użytkownikom odpowiednie warunki w zakresie

nośności konstrukcji

ochrony cieplno-wilgotnościowej

ochrony przed zmiennymi warunkami klimatycznymi zmiana temperatur deszczem wiatrem

ochrony przed hałasem

ochrony przeciwpożarowej

waloroacutew architektonicznych i estetycznych Zmieniające się wymagania powodują że na etapie projektowania i wykonywania pojawiają się nowe rozwiązania konstrukcyjno-materiałowe ścian zewnętrznych Najczęściej stosowanymi technologiami wznoszenia ścian zewnętrznych budynkoacutew w Polsce są technologia murowana lub drewniana

Do analizy wybrano ściany zewnętrzne murowane warstwowe (rysunek 1) ktoacutere składają się z

warstwy konstrukcyjnej

warstwy izolacji cieplnej

warstwy pustki powietrznej dobrze wentylowanej (w przypadku ścian szczelinowych)

warstwy elewacyjnej (w przypadku ścian troacutejwarstwowych i szczelinowych) Najczęściej stosowanymi materiałami do wznoszenia warstwy konstrukcyjnej są

materiały ceramiczne cegła pełna cegła kratoacutewka cegła dziurawka pustaki ścienne (MAX SZ U z ceramiki pofryzowanej)

materiały silikatowe pełne lub drążone

elementy betonowe np pustaki szalunkowe

pustaki z autoklawizowanego betonu komoacuterkowego

elementy murowe z kamienia naturalnego Głoacutewnym zadaniem tej warstwy jest zdolność przenoszenia obciążeń z wyższych kondygnacji oraz w wyniku parcia wiatru W przypadku znaczących obciążeń często stosuje się słupy żelbetowe (jako trzpienie) Materiały do warstwy izolacji cieplnej powinny charakteryzować się niskim wspoacutełczynnikiem przewodzenia ciepła λ [W(mmiddotK)] i dużą porowatością Inne parametry techniczne są zależne od ich pochodzenia Do grupy materiałoacutew warstwy izolacji cieplnej można zaliczyć

styropian ndash materiał syntetyczny sztuczny produkowany z granulek polistyrenowych ktoacutere podczas spienienia powiększają swoją objętość ponad czterokrotnie

wełna mineralna ndash materiał nieorganiczny włoacuteknisty produkowany z mieszaniny surowcoacutew naturalnych (bazalty margle) i odpadowych (żużel wielkopiecowy)

polistyren ekstrudowany ndash materiał nienasiąkliwy nieulegający korozji biologicznej

styropian grafitowy ndash materiał produkowany jest z gotowego poacutełproduktu w postaci grafitowych granulek ktoacutere należy spienić uformować i pociąć proces produkcji styropianu grafitowego wygląda tak jak w przypadku styropianu białego posiada lepsze właściwości izolacyjne z powodu grafitowego dodatku zwiększającego absorbcję promieniowania cieplnego

płyty z poliuretanu (PUR) i poliizocyjanuratu (PIR) ndash twarde płyty piankowe ktoacutere są odporne termicznie i posiadają niższe wartości wspoacutełczynnika przewodzenia ciepła niż np wełna mineralna i styropian

płyty izolacyjne z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej ndash idealne do nowych budynkoacutew i do renowacji łatwe w obroacutebce i instalacji spełniają najwyższe wymogi stawiane materiałom izolacyjnym dedykowanym budownictwu energooszczędnemu charakteryzują się niewielkim oporem dyfuzyjnym

płyty celulozowe ndash włoacutekna celulozowe są produktem przyjaznym naturze ponieważ powstają z surowcoacutew wtoacuternych a konkretnie z makulatury powstające w efekcie mielenia papierowych resztek impregnowane są preparatami solnymi (dzięki temu zyskują wysoką odporność na mikroorganizmy owady a także na ogień włoacuteknoceluloza to materiał trudnozapalny) włoacuteknoceluloza potrafi roacutewnież pochłaniać dźwięki zwiększając komfort akustyczny w izolowanych nią budynkach

Przed wyborem odpowiedniego materiału do izolacji cieplnej należy zwroacutecić uwagę na następujące właściwości wspoacutełczynnik przewodzenia ciepła (λ [W(mmiddotK)] gęstość objętościowa izolacyjność akustyczna przepuszczalność pary wodnej (wspoacutełczynnik oporu dyfuzyjnego μ [-]) wrażliwość na czynniki biologiczne i chemiczne

Od strony zewnętrznej należy zastosować tynk zewnętrzny (w przypadku ścian dwuwarstwowych) lub warstwę elewacyjną (w przypadku ścian troacutejwarstwowych i szczelinowych) Do wykończenia ścian dwuwarstwowych można stosować siatki zbrojące z włoacutekna szklanego metalowego lub tworzywa sztucznego ktoacutere stanowią podkład dla tynkoacutew cienkowarstwowych mineralnych silikatowych (krzemianowych) silikonowych silikatowo-silikonowych polimerowych (np akrylowych) Ze względu na rodzaj faktury wyroacuteżnia się tynki gładkie drapane ziarniste (baranki) modelowane i mozaikowe

W przypadku ścian troacutejwarstwowych i szczelinowych warstwa elewacyjna wykonywana jest najczęściej z cegły klinkierowej bloczkoacutew wapienno-piaskowych (silikatowych) oraz płyt z drewna W kształtowaniu układu warstw materiałowych w ścianie szczelinowej należy zaprojektować szczelinę dobrze wentylowaną pomiędzy warstwą izolacji cieplnej a warstwą elewacyjną o odpowiedniej grubości z zapewnieniem swobodnej cyrkulacji powietrza (otwory w warstwie elewacyjnej) Warstwa elewacyjna powinna połączona z warstwą konstrukcyjną za pomocą kotew metalowych (łącznikoacutew mechanicznych) w ilości od 5 do 6 sztm2 powierzchni ściany Ze względu na zmiany temperatur (w okresie letnim do 50degC a w okresie zimowym do -25degC) w celu uniknięcia występowania zarysowań wybrzuszeń kruszenia i odpryskiwania materiału warstwy elewacyjnej zaleca się stosowanie w zewnętrznej warstwie ściany szczelinowej przerwy dylatacyjnej (w odległości od 8divide12 m w zależności od rodzaju warstwy elewacyjnej)

a) dwuwarstwowa 1 ndash tynk gipsowy 2 ndash warstwa konstrukcyjna 3 ndash izolacja cieplna 4 ndash tynk cienkowarstwowy

b) troacutejwarstwowa

1 ndash tynk gipsowy 2 ndash warstwa konstrukcyjna 3 ndash izolacja cieplna 4 ndash warstwa elewacyjna

c) szczelinowa

1 ndash tynk gipsowy 2 ndash warstwa konstrukcyjna 3 ndash izolacja cieplna 4 ndash szczelna dobrze wentylowana 5 ndash warstwa elewacyjna

warstwa konstrukcyjna bloczek z betonu komoacuterkowego 24 cm cegła pełna 25 cm bloczek wapienno-piaskowy (silikatowy) 24 cm

warstwa izolacji cieplnej styropian styropian grafitowy wełna mineralna płyty z poliizocyjanuratu (PIR) płyty z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej płyty ekstrudowane XPS płyty celulozowe płyty klimatyczne

warstwa elewacyjna cegła klinkierowa 12cm bloczek wapienno-piaskowy 12 cm

Rysunek 1 Przykładowe rozwiązania materiałowe ścian zewnętrznych murowanych ndash opracowanie własne

W ramach szczegoacutełowej analizy parametroacutew fizykalnych w pierwszym etapie obliczono wspoacutełczynnik przenikania ciepła Uc [W(m2middotK)] warstwowych ścian zewnętrznych - dwuwarstwowych (tabela 5 rysunek 1a) - troacutejwarstwowych (tabela 6 rysunek 1b) w zroacuteżnicowanym układzie warstw materiałowych zgodnie z procedurą normy PN-EN ISO 69462008 [4]

Do obliczenia wspoacutełczynnika przenikania ciepła Uc [W(m2K)] przyjęto następujące założenia

temperatura obliczeniowa zewnętrzna Toruń ndash III strefa klimatyczna te = -20degC

temperatura obliczeniowa wewnętrzna pomieszczenia przeznaczone do przebywania ludzi bez okryć zewnętrznych nie wykonujących w sposoacuteb ciągły pracy fizycznej (pokoje mieszkalne przedpokoje kuchnie korytarze) ti = 20degC

opory przejmowania ciepła dla ściany wartości oporoacutew przejmowania ciepła zostały przyjęte wg tabeli normy PN-EN ISO 69462008 [4] dla poziomego kierunku strumienia ciepła

- opoacuter przejmowania ciepła na zewnętrznej powierzchni przegrody Rse = 004 [(m2middotK)W] - opoacuter przejmowania ciepła na wewnętrznej powierzchni przegrody Rsi = 013 [(m2middotK)W] - w przypadku ściany szczelinowej zaprojektowano dobrze wentylowaną warstwę powietrza gr 4 cm ndash spełnia to kryterium wg pkt 534 normy PN-EN ISO 69462008 [4] bdquocałkowity opoacuter cieplny komponentu budowlanego zawierającego dobrze wentylowaną warstwę powietrza należy obliczyć pomijając opoacuter cieplny warstwy powietrza i wszystkich innych warstw między warstwą powietrza a środowiskiem zewnętrznym oraz dodając zewnętrzny opoacuter przejmowania ciepła odpowiadający powietrzu nieruchomemu alternatywnie może być zastosowana wartość Rsi z Tablicy 1 normyrdquo

wartości wspoacutełczynnika przewodzenia ciepła λ [W(mmiddotK)] przyjęto na podstawie pracy bdquoFizyka cieplna budowli w praktyce Obliczenia cieplno-wilgotnościowerdquo [10] bdquoProjektowanie przegroacuted zewnętrznych w świetle nowych warunkoacutew technicznych dotyczących budynkoacutew WT2013rdquo [11] oraz udokumentowanych danych producentoacutew

Tabela 5 Wyniki obliczeń wartości wspoacutełczynnika przenikania ciepła Uc według PN-EN ISO 69462008 [4] w odniesieniu do ściany zewnętrznej dwuwarstwowej

Warstwy materiałowe

d [m]

λ [W(mmiddotK)]

x) [m]

y) wspoacutełczynnik przewodzenia ciepła materiałoacutew izolacji cieplnej

λ [W(mmiddotK)]

I II III IV

0059 0040 0038 0020

I Tynk gipsowy Bl z betonu komoacuterkowego Izolacja cieplna Tynk cienkowarstwowy

001 024 x)

0005

040 021 y)

076

010 033 026 025 016

012 030 023 022 014

015 026 020 019 011

020 021 016 015 009

II Tynk gipsowy Bl wapienno-piaskowy Izolacja cieplna Tynk cienkowarstwowy

001 024 x)

0005

040 056 y)

076

010 043 032 031 018

012 038 028 026 015

015 032 023 022 012

020 025 018 017 009

III Tynk gipsowy Cegła pełna Izolacja cieplna Tynk cienkowarstwowy

001 025 x)

0005

040 077 y)

076

010 045 033 032 018

012 039 028 027 015

015 033 023 022 012

020 026 018 017 009 ) x ndash grubość izolacji cieplnej [m] ) y ndash warianty materiału izolacyjnego (w zależności od wspoacutełczynnika przewodzenia ciepła λ [W(mmiddotK)] warianty izolacji cieplnej I ndash płyty klimatyczne λ = 0059 W(mmiddotK) II ndash płyty styropianowe λ = 0040 W(mmiddotK) III ndash płyty z wełny mineralnej λ = 0038 W(mmiddotK) IV ndash płyty izolacyjne z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej λ = 0020 W(mmiddotK) do obliczeń Uc przyjęto ΔU=0

Tabela 6 Wyniki obliczeń wartości wspoacutełczynnika przenikania ciepła Uc według PN-EN ISO 69462008 [4] w odniesieniu do ściany zewnętrznej troacutejwarstwowej

Warstwy materiałowe

d [m]

λ [W(mmiddotK)]

x) [m]

y) wspoacutełczynnik przewodzenia ciepła materiałoacutew izolacji cieplnej

λ [W(mmiddotK)]

I II III IV

0059 0040 0038 0020

I Tynk gipsowy Bl z betonu komoacuterkowego Izolacja cieplna Bl wapienno-piaskowe

001 024 x)

012

040 021 y)

080

010 032 026 025 016

012 029 023 023 014

015 026 020 019 012

020 022 016 016 010

II Tynk gipsowy Bl wapienno-piaskowy Izolacja cieplna Bl wapienno-piaskowy

001 024 x)

012

040 056 y)

080

010 042 032 030 018

012 037 028 026 016

015 031 023 022 013

020 025 018 018 010

III Tynk gipsowy Cegła pełna Izolacja cieplna Cegła klinkierowa

001 025 x)

012

040 077 y) 105

010 044 033 032 019

012 039 029 027 016

015 033 024 023 013

020 026 019 018 011 ) x ndash grubość izolacji cieplnej [m] ) y ndash warianty materiału izolacyjnego (w zależności od wspoacutełczynnika przewodzenia ciepła λ [W(mmiddotK)] warianty izolacji cieplnej I ndash płyty klimatyczne λ = 0059 W(mmiddotK) II ndash płyty styropianowe λ = 0040 W(mmiddotK) III ndash płyty z wełny mineralnej λ = 0038 W(mmiddotK) IV ndash płyty izolacyjne z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej λ = 0020 W(mmiddotK) do obliczeń Uc przyjęto ΔU=001

Istotny wpływ na wartość wspoacutełczynnika przenikania ciepła przegrody budowlanej U [W(m2middotK)] ma

wartość wspoacutełczynnika przewodzenia ciepła λ [W(mmiddotK)] materiału izolacyjnego W odniesieniu do jednego

rodzaju izolacji może się ona wahać w znacznym przedziale w zależności od produktu co wynika z szybkiego rozwoju rynku materiałoacutew termoizolacyjnych oraz coraz bardziej zaawansowanych technologii produkcyjnych W obliczeniach roacuteżnicowano grubość warstwy izolacji cieplnej i wartość wspoacutełczynnika

przewodzenia ciepła materiału izolacyjnego λ [W(mmiddotK)] Wspoacutełczynnik przenikania ciepła Uc [W(m2K)] jest podstawowym parametrem służącym do sprawdzenia kryterium cieplnego Uc le Umax Wraz ze zmieniającymi się wartościami Umax niektoacutere rozwiązania konstrukcyjno-materiałowe ścian zewnętrznych nie spełniają podstawowego kryterium (Uc le Umax) ndash tabela 5 6 Określone wartości Uc wykorzystywane są do dalszych obliczeń w zakresie analizy cieplno-wilgotnościowej przegroacuted i całego budynku (np wspoacutełczynnik strat ciepła przez przenikanie Htr [WK] zapotrzebowanie na energię końcową EK i pierwotną EP [kWh(m2middotrok)]) Należy także podkreślić że przy kształtowaniu układu warstw materiałowych ścian zewnętrznych i ich złączy trzeba uwzględniać kryteria w zakresie izolacyjności cieplnej kondensacji powierzchniowej i międzywarstwowej izolacyjności akustycznej ochrony przeciwpożarowej oraz nośności i trwałości konstrukcji Niektoacutere układy warstw materiałowych spełniają wymagania w zakresie izolacyjności cieplnej (Uc le Umax) jednak po przeprowadzeniu analizy w zakresie wymagań wilgotnościowych akustycznych lub przeciwpożarowych usytuowanie warstwy izolacji cieplnej wewnątrz przegrody jest niedopuszczalne

KSZTAŁTOWANIE STRUKTURY MATERIAŁOWEJ ZŁĄCZY BUDOWLANYCH

Rozporządzenie WT-2014 [3] wprowadza od 1 stycznia 2014 r nowe wymagania dotyczące izolacyjności cieplnej poprzez zaostrzenie wymagań w zakresie wartości granicznych wspoacutełczynnika przenikania ciepła Uc(max) [W(msup2K)] dla przegroacuted zewnętrznych oraz wartości granicznych wskaźnika zapotrzebowania na energię pierwotną EP [kWh(m2middotrok)] dla całego budynku Jednak w rozporządzeniu [3] nie sformułowano wymagań w zakresie ograniczenia strat ciepła przez złącza przegroacuted zewnętrznych Są to bdquomostki cieplne (termiczne)rdquo ktoacutere powstają w wyniku połączenia przegroacuted budynku Generują dodatkowe straty ciepła przez przegrody budowlane Doboacuter materiałoacutew konstrukcyjnych i izolacyjnych złączy nie powinien być przypadkowy ale oparty na podstawie szczegoacutełowych obliczeń i analiz

Należy jednak podkreślić że są to tzw bdquosłabe miejscardquo w ktoacuterych występuje

zwiększony przepływ strumienia cieplnego przez złącze co wpływa na wzrost wartości wskaźnika EU EK a w ostateczności EP [kWh(m2middotrok)]

obniżenie temperatury na wewnętrznej powierzchni przegrody co prowadzi do ryzyka występowania kondensacji powierzchniowej (ryzyka rozwoju pleśni i grzyboacutew pleśniowych) można je określić wyznaczając czynnik temperaturowy fRsi

Aby ocenić komfort cieplny danego pomieszczenia i uwzględnić dodatkowe straty ciepła spowodowane działaniem mostka należy określić rozkład temperatur na powierzchniach wewnętrznych przegroacuted (rysunek 2)

a) model obliczeniowy ndash połączenie ściany zewnętrznej z oknem w przekroju przez ościeżnicę

b) linie strumieni cieplnych ndash adiabaty a) rozkład temperatur w złączu ndash izotermy

Rysunek 2 Parametry charakterystyczne mostka cieplnego ndash opracowanie własne

Dlatego niezwykle ważne staje się w procesie projektowym poprawne wykonywanie szczegoacutełowych obliczeń i analiz numerycznych ktoacutere powinny być podstawą do wyboru rozwiązań konstrukcyjno-materiałowych przegroacuted zewnętrznych i ich złączy

Podstawowymi parametrami charakteryzującymi mostki cieplne są

liniowy wspoacutełczynnik przenikania ciepła Ψ [W(mmiddotK)] obliczany na podstawie normy PN-EN ISO 102112008 [7] lub przyjmować ich wartości na podstawie katalogu mostkoacutew cieplnych (np załącznik do [10] [11]) oraz normy PN-EN ISO 146832008 [12]

punktowy wspoacutełczynnik przenikania ciepła [WK] obliczany na podstawie normy PN-EN ISO 102112008 [7] lub przyjmować ich wartości na podstawie katalogu mostkoacutew cieplnych na podstawie danych producentoacutew

czynnik temperaturowy fRsi określany zgodnie z normą PN-EN ISO 137882003 [6] na podstawie temperatury minimalnej w miejscu mostka cieplnego

ANALIZA PARAMETROacuteW FIZYKLANYCH POŁĄCZENIA ŚCIANY ZEWNĘTRZNEJ Z OKNEM

Do obliczeń parametroacutew fizykalnych (cieplno-wilgotnościowych) wytypowano połączenie ściany zewnętrznej z oknem w przekroju przez ościeżnicę w kilku wariantach obliczeniowych (rysunek 3)

rozwiązanie I (brak węgarka w postaci izolacji cieplnej)

rozwiązanie II (zastosowanie węgarka ndash ocieplenie przedłużone na ościeżnicę)

rozwiązanie III (ościeżnica przesunięta w kierunku ocieplenia) W ramach przykładu obliczeniowego przedstawiono wyniki przykładowych obliczeń numerycznych przy zastosowaniu programu komputerowego TRISCO

układ materiałowy złącza linie strumieni cieplnych (adiabaty) rozkład temperatur (izotermy)

rozwiązanie złącza przegroacuted zewnętrznych I - brak węgarka w postaci izolacji cieplnej

rozwiązanie złącza przegroacuted zewnętrznych II - ocieplenie przedłużone na ościeżnicę

rozwiązanie złącza przegroacuted zewnętrznych III - ościeżnica przesunięta w kierunku ocieplenia

Rysunek 3 Analizowane układy materiałowe połączenia ściany zewnętrznej z oknem w przekroju przez ościeżnicę ndash opracowanie własne

Do obliczeń przyjęto następujące założenia

modelowanie złączy wykonano zgodnie z zasadami prezentowanymi w PN-EN ISO 102112008 [7]

opory przejmowania ciepła (Rsi Rse) przyjęto zgodnie z PN-EN ISO 69462008 [4] przy obliczeniach strumieni cieplnych oraz wg PN-EN ISO 137882003 [6] przy obliczeniach rozkładu temperatur i czynnika temperaturowego fRsi

temperatura powietrza wewnętrznego ti = 20 ordmC (pokoacutej dzienny) temperatura powietrza zewnętrznego te = -20 ordmC (III strefa)

wartości wspoacutełczynnika przewodzenia ciepła materiałoacutew budowlanych λ [W(mmiddotK)] przyjęto na podstawie pracy bdquoFizyka cieplna budowli w praktyce Obliczenia cieplno-wilgotnościowerdquo [10] oraz bdquoProjektowanie przegroacuted zewnętrznych w świetle nowych warunkoacutew technicznych dotyczących budynkoacutew WT2013rdquo [11] oraz udokumentowanych danych producentoacutew

W analizowanych przypadkach złączy budowlanych zastosowano stolarkę okienną o zmiennej wartości wspoacutełczynnika przenikania ciepła Uw [W(m2middotK)] oraz ścianę zewnętrzną dwuwarstwową z zroacuteżnicowaną warstwą konstrukcyjną (bloczek z betonu komoacuterkowego lub cegła pełna) i warstwą izolacji cieplnej (płyty styropianowe lub płyty izolacyjne o zamkniętej strukturze komoacuterkowej z rdzeniem uzyskiwanym z żywicy fenolowo-formaldehydowej) o zmiennej grubości W tabelach 7 8 9 zestawiono wyniki obliczeń parametroacutew fizykalnych złączy budowlanych Uc [W(m2middotK)] ndash wspoacutełczynnik przenikania ciepła ściany zewnętrznej Uw [W(m2middotK)] ndash wspoacutełczynnik przenikania ciepła stolarki okiennej Φ [W] ndash strumień cieplny przepływający przez złącze L2D [W(mmiddotK)] ndash liniowy wspoacutełczynnik sprzężenia cieplnego Ψ [W(mmiddotK)] ndash liniowy wspoacutełczynnik przenikania ciepła Ψśc [W(mmiddotK)] ndash gałęziowy wspoacutełczynnik przenikania ciepła (dotyczący ściany zewnętrznej) ΨO [W(mmiddotK)] ndash gałęziowy wspoacutełczynnik przenikania ciepła (dotyczący stolarki okiennej) tmin [degC] ndash temperatura minimalna na wewnętrznej powierzchni przegrody w miejscu mostka cieplnego fRsi [-] ndash czynnik temperaturowy przeprowadzonych przy zastosowaniu programu komputerowego TRISCO

Tabela 7 Wyniki parametroacutew fizykalnych połączenia ściany zewnętrznej z oknem (brak węgarka w postaci izolacji cieplnej) ndash opracowanie własne

Parametry fizykalne złącza przegroacuted zewnętrznych

ściana zewnętrzna bloczek z betonu komoacuterkowego z ociepleniem

ściana zewnętrzna cegła pełna z ociepleniem

wariant I ) wariant II ) wariant I ) wariant II )

grubość izolacji 015 020 015 020 015 020 015 020

Uc [W(m2middotK)] 020 016 011 009 023 018 012 009

Uw [W(m2middotK)] 110 090 090 080 130 090 090 080

Φ [W] 5414 4495 4223 3835 6770 4976 4754 4248

L2D [W(mmiddotK)] 1354 1124 1081 0959 1693 1244 1189 1062

Ψ [W(mmiddotK)] 0060 0068 0064 0067 0159 0163 0159 0162

Ψśc [W(mmiddotK)] 0050 0056 0055 0058 0147 0152 0150 0153

ΨO [W(mmiddotK)] 0010 0012 0009 0009 0012 0011 0009 0009

tmin [degC] 1372 1416 1457 1480 1277 1336 1384 1404

fRsi [-] 0843 0854 0864 0870 0819 0834 0846 0851 ) wariant I ndash płyty styropianowe λ=004 W(mmiddotK) ) wariant II ndash płyty izolacyjne z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej λ=002W(mmiddotK)

Tabela 8 Wyniki parametroacutew fizykalnych połączenia ściany zewnętrznej z oknem (ocieplenie przedłużone na ościeżnicę) ndash

opracowanie własne

Parametry fizykalne złącza przegroacuted zewnętrznych

ściana zewnętrzna bloczek z betonu komoacuterkowego z ociepleniem

ściana zewnętrzna cegła pełna z ociepleniem

wariant I ) wariant II ) wariant I ) wariant II )

grubość izolacji 015 020 015 020 015 020 015 020

Uc [W(m2middotK)] 020 016 011 009 023 018 012 009

Uw [W(m2middotK)] 110 090 090 080 130 090 090 080

Φ [W] 5246 4321 4132 3639 6254 4478 4223 3708

L2D [W(mmiddotK)] 1312 1080 1033 0910 1564 1120 1056 0927

Ψ [W(mmiddotK)] 0053 0054 0047 0046 0073 0068 0057 0055

Ψśc [W(mmiddotK)] 0025 0028 0024 0025 0051 0050 0041 0041

ΨO [W(mmiddotK)] 0028 0026 0023 0021 0022 0018 0016 0014

tmin [degC] 1532 1583 1646 1677 1564 1648 1715 1746

fRsi [-] 0883 0896 0912 0919 0891 0912 0929 0937 ) wariant I ndash płyty styropianowe λ=004 W(mmiddotK) ) wariant II ndash płyty izolacyjne z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej λ=002W(mmiddotK)

Tabela 9 Wyniki parametroacutew fizykalnych połączenia ściany zewnętrznej z oknem (ościeżnica przesunięta w kierunku ocieplenia) ndash opracowanie własne

Parametry fizykalne złącza przegroacuted zewnętrznych

ściana zewnętrzna bloczek z betonu komoacuterkowego z ociepleniem

ściana zewnętrzna cegła pełna z ociepleniem

wariant I ) wariant II ) wariant I ) wariant II )

grubość izolacji 015 020 015 020 015 020 015 020

Uc [W(m2middotK)] 020 016 011 009 023 018 012 009

Uw [W(m2middotK)] 110 090 090 080 130 090 090 080

Φ [W] 5208 4278 4092 3598 6167 4392 5156 3641

L2D [W(mmiddotK)] 1302 1070 1023 0900 1542 1098 1039 0910

Ψ [W(mmiddotK)] 0041 0042 0036 0035 0048 0045 0039 0038

Ψśc [W(mmiddotK)] 0015 0017 0013 0015 0027 0027 0022 0023

ΨO [W(mmiddotK)] 0026 0025 0023 0020 0021 0018 0017 0015

tmin [degC] 1555 1611 1674 1707 1601 1688 1746 1777

fRsi [-] 0898 0903 0919 0927 0900 0922 0937 0944 ) wariant I ndash płyty styropianowe λ=004 W(mmiddotK) ) wariant II ndash płyty izolacyjne z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej λ=002W(mmiddotK)

Usytuowanie ościeżnicy okiennej na styku warstwy konstrukcyjnej i izolacji cieplnej pozwala na otrzymanie najmniejszych strat ciepła Należy zauważyć że przedłużenie ocieplenia na ościeżnicę powoduje że temperatura na wewnętrznej powierzchni przegrody (w miejscu połączenia ściany zewnętrznej z ościeżnicą) jest wyższa niż w przypadku braku izolacji na ościeżnicy W przypadku tego typu złączy bardzo zasadne staje się określenie gałęziowych wspoacutełczynnikoacutew przenikania ciepła osobno dla części ściany zewnętrznej Ψśc [W(mmiddotK)] i dla części okna ΨO [W(mmiddotK)] ponieważ pozwala to na określenie dodatkowych strat ciepła dla ściany zewnętrznej i okna

Wykonanie szczegoacutełowych obliczeń przy zastosowaniu programu komputerowego pozwala na uzyskanie miarodajnych wynikoacutew parametroacutew cieplno-wilgotnościowych Ich wartości zależą od zastosowanego materiału budowlanego (konstrukcyjnego) rodzaju i grubości izolacji cieplnej oraz ukształtowania struktury materiałowej analizowanego złącza Posługiwanie się wartościami przybliżonymi

i orientacyjnymi np w oparciu o PN-EN ISO 146832008 [12] staje się nieuzasadnione ponieważ nie uwzględniają zmiany układoacutew materiałowych oraz rodzaju i grubości izolacji cieplnej W tabeli 10 zestawiono wyniki liniowego wspoacutełczynnika przenikania ciepła Ψi [W(mmiddotK)] wg normy PN-EN ISO 146832008 [12] oraz obliczeń własnych

Tabela 10 Analiza poroacutewnawcza wartości liniowego wspoacutełczynnika przenikania ciepła Ψi [W(mmiddotK)]

Złącze budowlane

Wartości liniowego wspoacutełczynnika przenikania ciepła Ψi [W(mmiddotK)]

wg [12]

wg obliczeń własnych

ściana A ndash wariant ściana II ndash wariant

I II I II

Połączenie ściany zewnętrznej z oknem (W7) 045

0060divide 0068

0064divide 0067

0159divide 0163

0159divide 0162

Połączenie ściany zewnętrznej z oknem (ocieplenie przedłużone na ościeżnicę)

brak karty katalogowej

0053divide 0054

0046divide 0047

0068divide 0073

0055divide 0057

Połączenie ściany zewnętrznej z oknem (ościeżnica przesunięta w kierunku ocieplenia)

(W1) 000

0041divide 0042

0035divide 0036

0045divide 0048

0038divide 0039

(W7) (W1) ndash symbole kart katalogowych w normie PN-EN ISO 146832008 [12] ściana A ndash ściana zewnętrzna bloczek z betonu komoacuterkowego z ociepleniem ściana B ndash ściana zewnętrzna cegła pełna z ociepleniem

Analizowane złącza spełniają tylko wymagania standardu budynku energooszczędnego NF40 stawiane przez Narodowy Fundusz Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej [8] ktoacutere dotyczą maksymalnej wartości wspoacutełczynnika Ψmax [W(mmiddotK)] w celu zmniejszenia strat ciepła Jednak przy ocenie strat ciepła należy przeanalizować także inne parametry Φ (wielość strumienia cieplnego przepływającego przez złącze) [W] lub L2D (wspoacutełczynnik sprzężenia cieplnego) [W(mmiddotK)] odzwierciedlające straty ciepła przez złącze

Szczegoacutelne znaczenie ma poprawne zaprojektowanie złączy przegroacuted zewnętrznych w zakresie zminimalizowania strat ciepła oraz także wyeliminowania ryzyka kondensacji na wewnętrznej powierzchni przegrody Na podstawie wartości czynnika temperaturowego fRsi można stwierdzić że w analizowanych złączach (tabela 7 8 9) nie występuje ryzyko rozwoju pleśni i grzyboacutew pleśniowych We wszystkich analizowanych złączach zachowany jest warunek uniknięcia kondensacji na wewnętrznej powierzchni przegrody (ryzyka rozwoju pleśni i grzyboacutew pleśniowych) fRsi ge fRsi(kryt)) Wartość graniczna (krytyczna) czynnika temperaturowego uwzględniając parametry powietrza wewnętrznego i zewnętrznego analizowanych wariantoacutew obliczeniowych wynosi fRsi(kryt) = 0785

W celu poprawnego ukształtowania struktury materiałowej złączy budowlanych przegroacuted zewnętrznych należy każdorazowo uwzględniać zmienne parametry powietrza zewnętrznego i wewnętrznego odpowiadające rzeczywistemu usytuowaniu i użytkowaniu budynku Istnieje więc potrzeba prowadzenia dalszych badań i obliczeń zaroacutewno dla złączy dwuwymiarowych jak troacutejwymiarowych (przestrzennych)

ANALIZA PARAMETROacuteW FIZYKLANYCH POŁĄCZENIA ŚCIANY ZEWNĘTRZNEJ Z PŁYTĄ BALKONOWĄ

Do analizy parametroacutew fizykalnych połączenia ściany zewnętrznej z płytą balkonową wybrano następujące warianty obliczeniowe

rozwiązanie konstrukcyjno-materiałowe I ndash typowa płyta wspornikowa (rysunek 4)

rozwiązanie konstrukcyjno-materiałowe II ndash ocieplenie goacuternej części płyty balkonowej (rysunek 5)

rozwiązanie konstrukcyjno-materiałowe III ndash ocieplenie goacuternej i dolnej części płyty balkonowej (rysunek 6)

a) ściana zewnętrzna z betonu komoacuterkowego (A) b) ściana zewnętrzna z cegły pełnej (B)

Rysunek 4 Połączenie ściany zewnętrznej z płytą balkonową ndash typowa płyta wspornikowa

a) ściana zewnętrzna z betonu komoacuterkowego (A) b) ściana zewnętrzna z cegły pełnej (B)

Rysunek 5 Połączenie ściany zewnętrznej z płytą balkonową ndash ocieplenie goacuternej części płyty balkonowej

a) ściana zewnętrzna z betonu komoacuterkowego (A) b) ściana zewnętrzna z cegły pełnej (B)

Rysunek 6 Połączenie ściany zewnętrznej z płytą balkonową ndash ocieplenie goacuternej i dolnej części płyty balkonowej

Do obliczeń przyjęto następujące założenia

modelowanie złączy wykonano zgodnie z zasadami prezentowanymi w PN-EN ISO 102112008 [7]

opory przejmowania ciepła (Rsi Rse) przyjęto zgodnie z PN-EN ISO 69462008 [4] przy obliczeniach strumieni cieplnych oraz wg PN-EN ISO 137882003 [6] przy obliczeniach rozkładu temperatur i czynnika temperaturowego fRsi

temperatura powietrza wewnętrznego ti = 20 ordmC (pokoacutej dzienny) temperatura powietrza zewnętrznego te = -20 ordmC (III strefa)

wartości wspoacutełczynnika przewodzenia ciepła materiałoacutew budowlanych λ [W(mmiddotK)] przyjęto na podstawie pracy bdquoFizyka cieplna budowli w praktyce Obliczenia cieplno-wilgotnościowerdquo [10] oraz bdquoProjektowanie przegroacuted zewnętrznych w świetle nowych warunkoacutew technicznych dotyczących budynkoacutew WT2013rdquo [11] oraz udokumentowanych danych producentoacutew

W analizowanych przypadkach złączy budowlanych wytypowano ścianę zewnętrzną dwuwarstwową z zroacuteżnicowaną warstwą konstrukcyjną (bloczek z betonu komoacuterkowego lub cegła pełna) i warstwą izolacji cieplnej (płyty styropianowe lub płyty izolacyjne z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej) o zmiennej grubości W tabelach 11 12 13 zestawiono wyniki obliczeń parametroacutew fizykalnych złączy budowlanych Uc [W(m2middotK)] ndash wspoacutełczynnik przenikania ciepła ściany zewnętrznej Φ [W] ndash strumień cieplny przepływający przez złącze Φg [W] ndash strumień cieplny przepływający przez goacuterną część złącza Φd [W] ndash strumień cieplny przepływający przez dolną część złącza L2D [W(mmiddotK)] ndash liniowy wspoacutełczynnik sprzężenia cieplnego Ψi [W(mmiddotK)] ndash liniowy wspoacutełczynnik przenikania ciepła Ψig[W(mmiddotK)] ndash gałęziowy wspoacutełczynnik przenikania ciepła (dotyczący goacuternej części złącza) Ψid [W(mmiddotK)] ndash gałęziowy wspoacutełczynnik przenikania ciepła (dotyczący dolnej części złącza) Ψi [W(mmiddotK)] ndash liniowy wspoacutełczynnik przenikania ciepła tmin [degC] ndash temperatura minimalna na wewnętrznej powierzchni przegrody w miejscu mostka cieplnego fRsi [-] ndash czynnik temperaturowy przeprowadzonych przy zastosowaniu programu komputerowego TRISCO

Tabela 11 Wyniki parametroacutew fizykalnych połączenia ściany zewnętrznej z płytą balkonową (typowa płyta wspornikowa) ndash

opracowanie własne

Parametry fizykalne złącza

przegroacuted zewnętrznych

ściana zewnętrzna bloczek z betonu komoacuterkowego z ociepleniem

ściana zewnętrzna cegła pełna z ociepleniem

wariant I ) wariant II ) wariant I ) wariant II )

grubość izolacji 010 012 018 010 012 018 010 012 018 010 012 018

Uc [W(m2middotK)] 026 023 017 016 014 010 033 028 020 018 015 010

Φ [W] 4479 4152 3443 3699 3434 2869 5367 4889 3923 4258 3915 3206

Φg [W] 147 134 1074 10950 9970 7990 2112 1904 1496 1579 1437 1154

Φd [W] 3009 2812 2369 26040 24370 20700 3255 2985 2427 26790 24780 20520

L2D [W(mmiddotK)] 1120 1038 0861 0925 0859 0717 1342 1222 0981 1065 0979 0802

Ψig [W(mmiddotK)] 0109 0106 0098 0117 0113 0104 0199 0193 0176 0215 0206 0184

Ψid [W(mmiddotK)] 0489 0471 0421 0494 0473 0422 0484 0463 0409 0490 0467 0408

Ψi [W(mmiddotK)] 0598 0577 0518 0611 0587 0525 0683 0656 0585 0705 0673 0592

tmin [degC] 913 964 1089 963 1011 1128 1074 1129 1255 1143 1191 1303

fRsi [-] 0728 0741 0772 0741 0753 0782 0769 0782 0814 0786 0798 0826 ) wariant I ndash płyty styropianowe λ=004 W(mmiddotK) ) wariant II ndash płyty izolacyjne z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej λ=002W(mmiddotK)

a) adiabaty b) izotermy Rysunek 7 Analiza strat ciepła i rozkładu temperatur w złączu ndash typowa płyta wspornikowa

Tabela 12 Wyniki parametroacutew fizykalnych połączenia ściany zewnętrznej z płytą balkonową (ocieplenie goacuternej części płyty balkonowej) ndash opracowanie własne

Parametry fizykalne złącza

przegroacuted zewnętrznych

ściana zewnętrzna bloczek z betonu komoacuterkowego z ociepleniem

ściana zewnętrzna cegła pełna z ociepleniem

wariant I ) wariant II ) wariant I ) wariant II )

grubość izolacji 010 012 018 010 012 018 010 012 018 010 012 018

Uc [W(m2middotK)] 026 023 017 016 014 010 033 028 020 018 015 010

Φ [W] 4259 3966 3292 3459 323 2704 5074 4645 3731 3939 3647 2998 Φg [W] 1424 1302 1041 1045 954 764 2017 1824 1434 1475 135 1086 Φd [W] 2835 2664 2251 2414 2276 194 3057 2821 2297 2464 2297 1912 L2D [W(mmiddotK)] 1065 0992 0823 0865 0808 0676 1269 1161 0933 0985 0912 0750 Ψig [W(mmiddotK)] 0097 0097 0089 0104 0103 0095 0175 0173 0161 0189 0185 0167 Ψid [W(mmiddotK)] 0446 0434 0390 0445 0432 0389 0434 0422 0376 0436 0421 0373 Ψi [W(mmiddotK)] 0543 0530 0479 0549 0535 0484 0610 0595 0536 0624 0606 0539 tmin [degC] 992 1032 1144 1048 1084 1188 1148 1188 1304 1223 1258 1356 fRsi [-] 0748 0758 0786 0762 0771 0797 0787 0797 0826 0806 0815 0839 ) wariant I ndash płyty styropianowe λ=004 W(mmiddotK) ) wariant II ndash płyty izolacyjne z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej λ=002W(mmiddotK)

a) adiabaty b) izotermy Rysunek 8 Analiza strat ciepła i rozkładu temperatur w złączu ndash ocieplenie goacuternej części płyty

balkonowej

Tabela 12 Wyniki parametroacutew fizykalnych połączenia ściany zewnętrznej z płytą balkonową (ocieplenie goacuternej i dolnej części płyty balkonowej) ndash opracowanie własne

Parametry fizykalne złącza

przegroacuted zewnętrznych

ściana zewnętrzna bloczek z betonu komoacuterkowego z ociepleniem

ściana zewnętrzna cegła pełna z ociepleniem

wariant I ) wariant II ) wariant I ) wariant II )

grubość izolacji 010 012 018 010 012 018 010 012 018 010 012 018

Uc [W(m2middotK)] 026 023 017 016 014 010 033 028 020 018 015 010

Φ [W] 3526 325 2685 24250 22290 18480 4168 3763 2996 2690 2434 1979

Φg [W] 1277 1157 915 8350 7490 5860 1733 1547 1200 1077 965 761

Φd [W] 2249 2093 177 15900 14800 12620 2435 2216 1796 16130 14690 12180

L2D [W(mmiddotK)] 0882 0813 0671 0606 0557 0462 1042 0941 0749 0673 0609 0495

Ψig [W(mmiddotK)] 0060 0060 0058 0052 0051 0051 0104 0104 0102 0089 0088 0085

Ψid [W(mmiddotK)] 0299 0291 0271 0241 0234 0220 0279 0270 0251 0223 0214 0200

Ψi [W(mmiddotK)] 0359 0351 0329 0292 0285 0270 0383 0374 0353 0313 0303 0285

tmin [degC] 1265 1297 1369 1437 1460 151 1382 1418 1493 1550 1574 1622

fRsi [-] 0816 0824 0842 0859 0865 0878 0845 0854 0873 0888 0893 0906 ) wariant I ndash płyty styropianowe λ=004 W(mmiddotK) ) wariant II ndash z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej λ=002W(mmiddotK)

a) adiabaty b) izotermy

Rysunek 9 Analiza strat ciepła i rozkładu temperatur w złączu ndash ocieplenie goacuternej i dolnej części płyty balkonowej

W aspekcie oceny cieplno-wilgotnościowej najbardziej korzystnym jest rozwiązanie konstrukcyjno-materiałowe III ndash połączenie ściany zewnętrznej z płytą balkonową przy ociepleniu płyty balkonowej w goacuternej i dolnej powierzchni Uzyskano najniższe z rozpatrywanych wariantoacutew obliczeniowych wartości liniowego wspoacutełczynnika przenikania ciepła Ψi [W(mmiddotK)] Poza tym rozwiązanie konstrukcyjno-materiałowe I lub II generuje obniżenie temperatury na wewnętrznej powierzchni przegrody do poziomu w ktoacuterym występuje ryzyko kondensacji powierzchniowej ponieważ fRsi lt fRsi kryt (tabela 11 12) Wartość graniczna (krytyczna) czynnika temperaturowego uwzględniając parametry powietrza wewnętrznego i zewnętrznego analizowanych wariantoacutew obliczeniowych wynosi fRsi(kryt) = 0778 Zastosowanie materiału termoizolacyjnego (np płyty izolacyjne z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej o λ=002W(mmiddotK)) pozwala na ograniczenia strat ciepła przez pełne przegrody zewnętrzne oraz złącza budowlane Należy jednak ponadto podjąć proacutebę zmiany ukształtowania elementu konstrukcyjnego płyty balkonowej np jako układ belek wspornikowych na ktoacuterych układa się płytę balkonową lub zastosowanie łącznika izotermicznego

Literatura

1 Uchwała Rady Ministroacutew z dnia 22 czerwca 2015 r w sprawie przyjęcia bdquoKrajowego planu mającego na celu zwiększenie liczby budynkoacutew o niskim zużyciu energiirdquo

2 Ustawa z dnia 7 lipca 1994 r ndash Prawo budowlane (DzU z 2013 r poz 1409 z poacuteźnzm)

3 Rozporządzenie Ministra Transportu Budownictwa i Gospodarki Morskiej zmieniające rozporządzenie w sprawie warunkoacutew technicznych jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowania (DzU z 2013 r poz 926)

4 PN-EN ISO 69462008 Komponenty budowlane i elementy budynku Opoacuter cieplny i wspoacutełczynnik przenikania ciepła Metoda obliczania

5 PN-EN ISO 133702008 Cieplne właściwości użytkowe budynkoacutew Wymiana ciepła przez grunt Metoda obliczania

6 PN-EN ISO 13788 2003 Cieplno-wilgotnościowe właściwości komponentoacutew budowlanych i elementoacutew budynku Temperatura powierzchni wewnętrznej umożliwiająca uniknięcie krytycznej wilgotności powierzchni wewnętrznej kondensacji Metody obliczania

7 PN-EN ISO 102112008 Mostki cieplne w budynkach Strumienie ciepła i temperatury powierzchni Obliczenia szczegoacutełowe

8 Wymagania określające podstawowe wymogi niezbędne do osiągnięcia oczekiwanych standardoacutew energetycznych dla budynkoacutew mieszkalnych oraz sposoacuteb weryfikacji projektoacutew i sprawdzania wykonywanych domoacutew energooszczędnych wwwnfosigwgovpl

9 Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 6 listopada 2008 r zmieniające rozporządzenie w sprawie warunkoacutew technicznych jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (DzU z 2008 r nr 201 poz 1238)

10 A Dylla bdquoFizyka cieplna budowli w praktyce Obliczenia cieplno-wilgotnościowerdquo Wydawnictwo Naukowe PWN SA Warszawa 2015

11 K Pawłowski bdquoProjektowanie przegroacuted zewnętrznych w świetle nowych warunkoacutew technicznych dotyczących budynkoacutew WT2013rdquo Wydanie Specjalne miesięcznika IZOLACJE 22013 Warszawa 2013

12 PN-EN ISO 146832008 Mostki cieplne w budynkach Liniowy wspoacutełczynnik przenikania ciepła Metody uproszczone i wartości orientacyjne

Tabela 1 Wartości maksymalne wspoacutełczynnikoacutew przenikania ciepła Uc [W(m2middotK)] dla ścian podłoacuteg na gruncie stropoacutew dachoacutew i stropodachoacutew [3]

Lp Rodzaj przegrody

temperatura w pomieszczeniu

Wspoacutełczynnik przenikania ciepła Uc(max) [W(m2middotK)]

do 31122013 r od 1012014 r od 1012017 r od 1012021 r)

1 2 3 4 5 6

1 Ściany zewnętrzne a) przy ti ge 16degC b) przy 8degC le ti lt 16degC c) przy ti lt 8degC

028 065 090

025 045 090

023 045 090

020 045 090

2 Ściany wewnętrzne a) przy Δti ge 8degC oraz oddzielające pomieszczenia ogrzewane od klatek schodowych i korytarzy b) przy Δti lt 8degC c) oddzielające pomieszczenie ogrzewane od nieogrzewanego

100 bez wymagań

100

100 bez wymagań

030

100 bez wymagań

030

100 bez wymagań

030

3 Ściany przyległe do szczelin dylatacyjnych o szerokości a) 5 cm trwale zamkniętych i wypełnionych izolacją cieplną na głębokości co najmniej 20 cm b) powyżej 5 cm niezależnie od przyjętego sposobu zamknięcia i zaizolowania szczeliny

100

070

100

070

100

070

100

070

4 Ściany nieogrzewanych kondygnacji podziemnych

bez wymagań

bez wymagań

bez wymagań

bez wymagań

5 Dachy stropodachy i stropy pod nieogrzewanymi poddaszami lub nad przejazdami a) przy Δti ge 16degC b) przy 8degC le ti lt 16degC c) przy ti lt 8degC

025 050 070

020 030 070

018 030 070

015 030 070

6 Podłogi na gruncie a) przy ti ge 16degC b) przy 8degC le ti lt 16degC c) przy ti lt 8degC

045 120 150

030 120 150

030 120 150

030 120 150

7 Stropy nad pomieszczeniami nieogrzewanymi i zamkniętymi przestrzeniami podłogowymi a) przy ti ge 16degC b) przy 8degC le ti lt 16degC c) przy ti lt 8degC

045 120 150

025 030 100

025 030 100

025 030 100

8 Stropy nad ogrzewanymi kondygnacjami podziemnymi i międzykondygnacyjnymi a) przy Δti ge 8degC b) przy Δti lt 8degC c) oddzielające pomieszczenie ogrzewane od nieogrzewanego

bez wymagań bez wymagań

045

bez wymagań bez wymagań

025

bez wymagań bez wymagań

025

bez wymagań bez wymagań

025

- pomieszczenie ogrzewane ndash pomieszczenie w ktoacuterym na skutek działania systemu ogrzewania lub w wyniku bilansu strat i zyskoacutew ciepła utrzymywana jest temperatura wewnętrzna ktoacuterej wartość określona w sect134 ust 2 rozporządzenia [3] - ti ndash temperatura obliczeniowa ogrzewanego pomieszczenia zgodnie z sect134 ust 2 rozporządzenia [3] ) od 1012019 r ndash w przypadku budynkoacutew zajmowanych przez władze publiczne oraz będących ich własnością

Maksymalne wartości wskaźnika EP [kWh(m2middotrok)] określającego roczne obliczeniowe zapotrzebowanie na nieodnawialną energię pierwotną w zależności od rodzaju budynku wg [3] wynoszą

1) w budynkach mieszkalnych jednorodzinnych i wielorodzinnych do ogrzewania wentylacji chłodzenia oraz przygotowania ciepłej wody użytkowej w ciągu roku

EP= EPH+W + ΔEPc [kWh(m2middotrok)]

gdzie

EPH+W ndash maksymalna wartość wskaźnika EP na potrzeby ogrzewania wentylacji oraz przygotowania ciepłej wody użytkowej określona zgodnie z tabelą 2 [kWh(m2middotrok)]

ΔEPc ndash wskaźnik na potrzeby chłodzenia określony zgodnie z tabelą 3 [kWh(m2middotrok)]

2) w budynkach zamieszkania zbiorowego użyteczności publicznej magazynowych gospodarczych i produkcyjnych do ogrzewania wentylacji chłodzenia przygotowania ciepłej wody użytkowej i oświetlenia wbudowanego w ciągu roku

EP= EPH+W + ΔEPc + ΔEPL [kWh(m2middotrok)]

gdzie

EPH+W ndash maksymalna wartość wskaźnika EP na potrzeby ogrzewania wentylacji oraz przygotowania ciepłej wody użytkowej określona zgodnie z tabelą 2 [kWh(m2middotrok)]

ΔEPc ndash wskaźnik na potrzeby chłodzenia określony zgodnie z tabelą 3 [kWh(m2middotrok)]

ΔEPL ndash wskaźnik na potrzeby oświetlenia [kWh(m2middotrok)]

Harmonogram czasowy oraz maksymalne wartości wskaźnika EPH+W na potrzeby ogrzewania wentylacji oraz przygotowania ciepłej wody użytkowe przedstawiono w tabeli 2

Tabela 2 Wartości maksymalne wskaźnika EPH+W [3]

Lp

Rodzaj budynku

Maksymalne wartości wskaźnika EPH+W na potrzeby ogrzewania wentylacji i przygotowania ciepłej wody użytkowej[kWh(m2middotrok)]

od 1012014 r od 1012017 r od 1012012 r)

1 Budynek mieszkalny

a) jednorodzinny

b) wielorodzinny

120

105

95

85

70

65

2 Budynek zamieszkania zbiorowego 95 85 75

3 Budynek użyteczności publicznej

a) opieki zdrowotnej

b) pozostałe

390

65

290

60

190

45

4 Budynek gospodarczy magazynowy i produkcyjny

110 90 70

) od 1012019 r ndash w przypadku budynkoacutew zajmowanych przez władze publiczne oraz będących ich własnością

Harmonogram czasowy oraz wartości wskaźnikoacutew ΔEPc i ΔEPL zestawiono w tabeli 3

Tabela 3 Wartości wskaźnikoacutew ΔEPc i ΔEPL [3]

Lp

Rodzaj budynku)

Wartości wskaźnikoacutew ΔEPc i ΔEPL [kWh(m2middotrok)]

od 1012014 r od 1012017 r od 1012012 r)

1 Budynek mieszkalny

a) jednorodzinny

b) wielorodzinny

ΔEPc = 10middotAfCAf

ΔEPL = 0

ΔEPc = 10middotAfCAf

ΔEPL = 0

ΔEPc = 5middotAfCAf

ΔEPL = 0

2 Budynek zamieszkania zbiorowego ΔEPc = 25middotAfCAf

dla t0 lt 2500

ΔEPL = 50

dla t0 ge 2500

ΔEPL = 100

ΔEPc = 25middotAfCAf

dla t0 lt 2500

ΔEPL = 50

dla t0 ge 2500

ΔEPL = 100

ΔEPc = 25middotAfCAf

dla t0 lt 2500

ΔEPL = 25

dla t0 ge 2500

ΔEPL = 50

3 Budynek użyteczności publicznej

a) opieki zdrowotnej

b) pozostałe

4 Budynek gospodarczy magazynowy i produkcyjny

Af ndash powierzchnia użytkowa ogrzewana budynku [m2]

AfC ndash powierzchnia użytkowa chłodzona budynku[m2]

t0 ndash czas działania oświetlenia wbudowanego ) jeżeli budynek posiada instalację chłodzenia w przeciwnym przypadku ΔEPc = 0 jeżeli w budynku należy uwzględnić oświetlenie wbudowane w przeciwnym przypadku ΔEPL = 0 ) od 1012019 r ndash w przypadku budynkoacutew zajmowanych przez władze publiczne oraz będących ich własnością

3) w budynkach w ktoacuterych występują roacuteżne funkcje użytkowe do ogrzewania wentylacji chłodzenia przygotowania wody użytkowej i oświetlenia wbudowanego w ciągu roku

EPm= sumi(EPimiddotAfi) sumi Afi [kWh(m2middotrok)]

gdzie

EPi ndash wartość wskaźnika EP określającego roczne obliczeniowe zapotrzebowanie na nieodnawialną energię pierwotną do ogrzewania wentylacji przygotowania ciepłej wody użytkowej chłodzenia oraz oświetlenia wbudowanego dla części budynku o jednolitej funkcji użytkowej o powierzchni Afi [kWh(m2middotrok)]

Afi ndash powierzchnia użytkowa ogrzewana (chłodzona) części budynku o jednolitej funkcji użytkowej [m2] Sprawdzenie warunku ochrony wilgotnościowej ndash ryzyko występowania kondensacji na wewnętrznej

powierzchni przegrody wynika z rozporządzenia [3] sect3211 bdquoNa wewnętrznej powierzchni nieprzezroczystej przegrody zewnętrznej nie może występować kondensacja pary wodnej umożliwiająca rozwoacutej grzyboacutew pleśniowych

2 We wnętrzu przegrody o ktoacuterej mowa w ust 1 nie może występować narastające w kolejnych latach zawilgocenie spowodowane kondensacją pary wodnej 3 Warunki określone w ust 1 i 2 uważa się za spełnione jeśli przegrody odpowiadają wymaganiom określonym w pkt 22 załącznika nr 2 do rozporządzeniardquo 221 W celu zachowania warunku o ktoacuterym mowa w sect321 ust 1 rozporządzenia [3] w odniesieniu do przegroacuted zewnętrznych budynkoacutew mieszkalnych zamieszkania zbiorowego użyteczności publicznej i produkcyjnych magazynowych i gospodarczych rozwiązania przegroacuted zewnętrznych i ich węzłoacutew konstrukcyjnych powinny charakteryzować się wspoacutełczynnikiem temperaturowym fRsi o wartości nie mniejszej niż wymagana wartość krytyczna obliczona zgodnie z Polską Normą (PN-EN ISO 137882003 [6]) dotyczącą obliczania temperatury powierzchni wewnętrznej koniecznej do uniknięcia krytycznej wilgotności powierzchni i kondensacji międzywarstwowej 222 Wymaganą wartość krytyczną czynnika temperaturowego fRsi w pomieszczeniach ogrzewanych do temperatury co najmniej 20ordmC w budynkach mieszkalnych zamieszkania zbiorowego i użyteczności publicznej należy określać według rozdziału 5 Polskiej Normy o ktoacuterej mowa w pkt 221 przy założeniu że średnia miesięczna wartość wilgotności względnej powietrza wewnętrznego jest roacutewna φ= 50 przy czym dopuszcza się przyjmowanie wymaganej wartości tego wspoacutełczynnika roacutewnej 072 223 Wartość wspoacutełczynnika temperaturowego charakteryzującego zastosowane rozwiązanie konstrukcyjno-materiałowe należy obliczać 1) dla przegrody ndash według Polskiej Normy (PN-EN ISO 137882003 [6]) 2) dla mostkoacutew cieplnych przy zastosowaniu przestrzennego modelu przegrody ndash według Polskiej Normy dotyczącej obliczania strumieni cieplnych i temperatury powierzchni (PN-EN ISO 102112008 [7]) 224 Sprawdzenie warunku o ktoacuterym mowa w sect321 ust 1 i 2 rozporządzenia należy przeprowadzić według rozdziału 5 i 6 Polskiej Normy (PN-EN ISO 137882003 [6]) 225 Dopuszcza się kondensację pary wodnej o ktoacuterej mowa w sect321 ust 2 rozporządzenia wewnątrz przegrody w okresie zimowym o ile struktura przegrody umożliwi wyparowanie kondensatu w okresie letnim i nie nastąpi przy tym degradacja materiałoacutew budowlanych przegrody na skutek tej kondensacji

W rozdziale 4 rozporządzenia [3] sformułowano wytyczne w zakresie ochrony przed zawilgoceniem i krozją biologiczną sect315 Budynek powinien być zaprojektowany i wykonany w taki sposoacuteb aby opady atmosferyczne woda w gruncie i na jego powierzchni woda użytkowa w budynkach oraz para wodna w powietrzu w tym budynku nie powodowały zagrożenia zdrowia i higieny użytkowania sect3161 Budynek posadowiony na gruncie na ktoacuterym poziom woacuted gruntowych może spowodować przenikanie wody do pomieszczeń należy zabezpieczyć za pomocą drenażu zewnętrznego lub w inny sposoacuteb przed infiltracją wody do wnętrza oraz zawilgoceniem 2 Ukształtowanie terenu wokoacuteł powinno zapewniać swobodny spływ wody opadowej od budynku sect3171 Ściany piwnic budynku oraz stykające się z gruntem inne elementy budynku wykonane z materiałoacutew podciągających wodę kapilarnie powinny być zabezpieczone odpowiednią izolacją przeciwwilgociową 2 Części ścian zewnętrznych bezpośrednio nad otaczającym terenem tarasami balkonami i dachami powinny być zabezpieczone przed przenikaniem wody opadowej i z topniejącego śniegu sect318 Rozwiązania konstrukcyjno-materiałowe przegroacuted zewnętrznych i ich uszczelnienie powinny uniemożliwiać przenikanie wody opadowej do wnętrza budynkoacutew sect3191 Dachy i tarasy powinny mieć spadki uniemożliwiające odpływ woacuted opadowych i z topniejącego śniegu do rynien i wewnętrznych lub zewnętrznych rur spustowych 2 Dachy w budynkach o wysokości powyżej 15 m nad poziomem terenu powinny mieć spadki umożliwiające odpływ wody do wewnętrznych rur spustowych Wymaganie to nie dotyczy budynkoacutew kultu religijnego budynkoacutew widowiskowych hal sportowych a także produkcyjnych i magazynowych w ktoacuterych taki sposoacuteb odprowadzenia wody jest niemożliwy ze względoacutew technologicznych 3 W budynku wolno stojących o wysokości do 45 m i powierzchni dachu do 100 m2 dopuszcza się niewykonywanie rynien i rur spustowych pod warunkiem ukształtowania okapoacutew w sposoacuteb zabezpieczający przed zaciekaniem wody na ściany sect320 Balkony loggie i tarasy powinny mieć posadzki wykonane z materiałoacutew nienasiąkliwych mrozoodpornych i nieśliskich

sect3211 Na wewnętrznej powierzchni nieprzezroczystej przegrody zewnętrznej nie może występować kondensacja pary wodnej umożliwiająca rozwoacutej grzyboacutew pleśniowych 2 We wnętrzu przegrody o ktoacuterej mowa w ust 1 nie może występować narastające w kolejnych latach zawilgocenie spowodowane kondensacją pary wodnej

3 Warunki określone w ust 1 i 2 uważa się za spełnione jeśli przegrody odpowiadają wymaganiom określonym w pkt 22 załącznika nr 2 do rozporządzeniardquo sect3221 Rozwiązania materiałowo-konstrukcyjne zewnętrznych przegroacuted budynku warunki cieplno-wilgotnościowe a także intensywność wymiany powietrza w pomieszczeniach powinny uniemożliwiać powstawanie zagrzybienia 2 Do budowy należy stosować materiały wyroby i elementy budowlane odporne lub uodpornione na zagrzybienie i inne formy biodegradacji odpowiednio do stopnia zagrożenia korozją biologiczną 3 Przed podjęciem przebudowy rozbudowy lub zmiany przeznaczenia budynku w przypadku stwierdzenia występowania zawilgocenia i oznak korozji biologicznej należy wykonać ekspertyzę mykologiczną i na podstawie jej wynikoacutew ndash odpowiednie roboty zabezpieczające

Należy podkreślić także że w praktyce projektowej i wykonawczej budynkoacutew niskoenergetycznych wprowadzono przez NFOŚiGW [8] dla mostkoacutew cieplnych budynkoacutew w standardzie NF40 oraz NF15 wartości graniczne liniowego wspoacutełczynnika przenikania ciepła Ψmax [W(mK)] Wymagania cieplne i energetyczne dotyczące budynkoacutew niskoenergetycznych ktoacutere będą podlegały dofinansowaniu z NFOŚiGW [8] są bardziej zaostrzone niż wymagania w rozporządzeniu [3] ndash tabela 4

W tabeli 4 zestawiono wybrane wymagania w zakresie ochrony cieplnej wg rozporządzenia [3] [9] oraz wytycznych NFOŚiGW [8] Jednak spełnienie tych wymagań wiąże się z dodatkowymi kosztami ktoacutere ponosi inwestor w zakresie wykonania projektoacutew wykonawczych weryfikacji dokumentacji i budowy proacuteby szczelności

Tabela 4 Wybrane graniczne wartości charakterystycznych parametroacutew budynku jednorodzinnego w standardzie niskoenergetycznym ndash opracowanie własne na podstawie [3] [9] [8]

Charakterystyczne parametry

Wymagania wg rozporządzenia

Standard budynku wg [8]

WT [3] WT [9]1) NF15 NF40

Wspoacutełczynnik przenikania ciepła Uc(max) [W(m2middotK)] przegroacuted zewnętrznych budynku

ściana zewnętrzna

tigt16degC

030

025a) le 010

le 015 023b)

020c)

dachy stropodachy i stropy pod nieogrzewanymi poddaszami lub przejazdami

tigt16degC

025

020a) le 010

le 012 018b)

015c)

podłoga na gruncie tigt16degC 045 030abc) le 012

le 020 stropy nad piwnicami nieogrzewanymi i zamkniętymi

przestrzeniami podłogowymi

tigt16degC 045 025abc)

okna okna połaciowe drzwi balkonowe i powierzchnie przezroczyste nieotwieralne

tigt16degC

170divide180

130 a) le 080

le 100 110 b)

090 c)

drzwi zewnętrzne garażowe

260

170 a) le 080

le 130 150 b)

130 c)

Liniowy wspoacutełczynnik przenikania ciepła (dla mostkoacutew cieplnych) Ψ [W(mmiddotK)]

płyty balkonowe 2) 2) le 001 le 030

pozostałe mostki cieplne 2) 2) le 001 le 010

Szczelność powietrzna budynku n50[1h]

wentylacja grawitacyjna le 300 le 300 - -

wentylacja mechaniczna le 150 le 150 le 100 le 060

Roczne zapotrzebowanie na energię użytkową na cele ogrzewania EUCO [kWh(m2middotrok)]

2) 2) 40 15

Roczne zapotrzebowanie na nieodnawialną energię pierwotną na jednostkę powierzchni pomieszczeń o regulowanej temperaturze powietrza w budynku lokalu mieszkalnym lub części budynku stanowiącej samodzielną całość techniczno-użytkową ndash EPH+W [kWh(m2middotrok)]

3)

120 a)

2)

2) 95 b)

70 c) 1) w rozporządzeniu WT [3] sformułowano wymagania a) od 1012014 r b) od 1012017r c) od 1012021 r 2) nie sformułowano wymagań 3) wartość maksymalna EP zależy od wspoacutełczynnika kształtu budynku AV

Zmiany wprowadzone w rozporządzeniu [3] oraz wymagania dodatkowe wg [8] będą skutkować zwiększeniem grubości powszechnie stosowanych izolacji cieplnych (styropianu i wełny mineralnej) oraz

częstszym wykorzystaniem nowych materiałoacutew min płyt izolacyjnych z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej płyt z poliizocyjanuratu (PIR-u)

ANALIZA ROZWIĄZAŃ MATERIAŁOWYCH ŚCIAN ZEWNĘTRZNYCH W ŚWIETLE NOWYCH WYMAGAŃ CIEPLNYCH

Ściana zewnętrzna stanowi sztuczną przegrodę pomiędzy otoczeniem zewnętrznym (o zmiennej temperaturze i wilgotności) a wnętrzem (o określonej temperaturze i wilgotności) W pomieszczeniach przeznaczonych na stały pobyt ludzi powinny być zapewnione użytkownikom odpowiednie warunki w zakresie

nośności konstrukcji

ochrony cieplno-wilgotnościowej

ochrony przed zmiennymi warunkami klimatycznymi zmiana temperatur deszczem wiatrem

ochrony przed hałasem

ochrony przeciwpożarowej

waloroacutew architektonicznych i estetycznych Zmieniające się wymagania powodują że na etapie projektowania i wykonywania pojawiają się nowe rozwiązania konstrukcyjno-materiałowe ścian zewnętrznych Najczęściej stosowanymi technologiami wznoszenia ścian zewnętrznych budynkoacutew w Polsce są technologia murowana lub drewniana

Do analizy wybrano ściany zewnętrzne murowane warstwowe (rysunek 1) ktoacutere składają się z

warstwy konstrukcyjnej

warstwy izolacji cieplnej

warstwy pustki powietrznej dobrze wentylowanej (w przypadku ścian szczelinowych)

warstwy elewacyjnej (w przypadku ścian troacutejwarstwowych i szczelinowych) Najczęściej stosowanymi materiałami do wznoszenia warstwy konstrukcyjnej są

materiały ceramiczne cegła pełna cegła kratoacutewka cegła dziurawka pustaki ścienne (MAX SZ U z ceramiki pofryzowanej)

materiały silikatowe pełne lub drążone

elementy betonowe np pustaki szalunkowe

pustaki z autoklawizowanego betonu komoacuterkowego

elementy murowe z kamienia naturalnego Głoacutewnym zadaniem tej warstwy jest zdolność przenoszenia obciążeń z wyższych kondygnacji oraz w wyniku parcia wiatru W przypadku znaczących obciążeń często stosuje się słupy żelbetowe (jako trzpienie) Materiały do warstwy izolacji cieplnej powinny charakteryzować się niskim wspoacutełczynnikiem przewodzenia ciepła λ [W(mmiddotK)] i dużą porowatością Inne parametry techniczne są zależne od ich pochodzenia Do grupy materiałoacutew warstwy izolacji cieplnej można zaliczyć

styropian ndash materiał syntetyczny sztuczny produkowany z granulek polistyrenowych ktoacutere podczas spienienia powiększają swoją objętość ponad czterokrotnie

wełna mineralna ndash materiał nieorganiczny włoacuteknisty produkowany z mieszaniny surowcoacutew naturalnych (bazalty margle) i odpadowych (żużel wielkopiecowy)

polistyren ekstrudowany ndash materiał nienasiąkliwy nieulegający korozji biologicznej

styropian grafitowy ndash materiał produkowany jest z gotowego poacutełproduktu w postaci grafitowych granulek ktoacutere należy spienić uformować i pociąć proces produkcji styropianu grafitowego wygląda tak jak w przypadku styropianu białego posiada lepsze właściwości izolacyjne z powodu grafitowego dodatku zwiększającego absorbcję promieniowania cieplnego

płyty z poliuretanu (PUR) i poliizocyjanuratu (PIR) ndash twarde płyty piankowe ktoacutere są odporne termicznie i posiadają niższe wartości wspoacutełczynnika przewodzenia ciepła niż np wełna mineralna i styropian

płyty izolacyjne z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej ndash idealne do nowych budynkoacutew i do renowacji łatwe w obroacutebce i instalacji spełniają najwyższe wymogi stawiane materiałom izolacyjnym dedykowanym budownictwu energooszczędnemu charakteryzują się niewielkim oporem dyfuzyjnym

płyty celulozowe ndash włoacutekna celulozowe są produktem przyjaznym naturze ponieważ powstają z surowcoacutew wtoacuternych a konkretnie z makulatury powstające w efekcie mielenia papierowych resztek impregnowane są preparatami solnymi (dzięki temu zyskują wysoką odporność na mikroorganizmy owady a także na ogień włoacuteknoceluloza to materiał trudnozapalny) włoacuteknoceluloza potrafi roacutewnież pochłaniać dźwięki zwiększając komfort akustyczny w izolowanych nią budynkach

Przed wyborem odpowiedniego materiału do izolacji cieplnej należy zwroacutecić uwagę na następujące właściwości wspoacutełczynnik przewodzenia ciepła (λ [W(mmiddotK)] gęstość objętościowa izolacyjność akustyczna przepuszczalność pary wodnej (wspoacutełczynnik oporu dyfuzyjnego μ [-]) wrażliwość na czynniki biologiczne i chemiczne

Od strony zewnętrznej należy zastosować tynk zewnętrzny (w przypadku ścian dwuwarstwowych) lub warstwę elewacyjną (w przypadku ścian troacutejwarstwowych i szczelinowych) Do wykończenia ścian dwuwarstwowych można stosować siatki zbrojące z włoacutekna szklanego metalowego lub tworzywa sztucznego ktoacutere stanowią podkład dla tynkoacutew cienkowarstwowych mineralnych silikatowych (krzemianowych) silikonowych silikatowo-silikonowych polimerowych (np akrylowych) Ze względu na rodzaj faktury wyroacuteżnia się tynki gładkie drapane ziarniste (baranki) modelowane i mozaikowe

W przypadku ścian troacutejwarstwowych i szczelinowych warstwa elewacyjna wykonywana jest najczęściej z cegły klinkierowej bloczkoacutew wapienno-piaskowych (silikatowych) oraz płyt z drewna W kształtowaniu układu warstw materiałowych w ścianie szczelinowej należy zaprojektować szczelinę dobrze wentylowaną pomiędzy warstwą izolacji cieplnej a warstwą elewacyjną o odpowiedniej grubości z zapewnieniem swobodnej cyrkulacji powietrza (otwory w warstwie elewacyjnej) Warstwa elewacyjna powinna połączona z warstwą konstrukcyjną za pomocą kotew metalowych (łącznikoacutew mechanicznych) w ilości od 5 do 6 sztm2 powierzchni ściany Ze względu na zmiany temperatur (w okresie letnim do 50degC a w okresie zimowym do -25degC) w celu uniknięcia występowania zarysowań wybrzuszeń kruszenia i odpryskiwania materiału warstwy elewacyjnej zaleca się stosowanie w zewnętrznej warstwie ściany szczelinowej przerwy dylatacyjnej (w odległości od 8divide12 m w zależności od rodzaju warstwy elewacyjnej)

a) dwuwarstwowa 1 ndash tynk gipsowy 2 ndash warstwa konstrukcyjna 3 ndash izolacja cieplna 4 ndash tynk cienkowarstwowy

b) troacutejwarstwowa

1 ndash tynk gipsowy 2 ndash warstwa konstrukcyjna 3 ndash izolacja cieplna 4 ndash warstwa elewacyjna

c) szczelinowa

1 ndash tynk gipsowy 2 ndash warstwa konstrukcyjna 3 ndash izolacja cieplna 4 ndash szczelna dobrze wentylowana 5 ndash warstwa elewacyjna

warstwa konstrukcyjna bloczek z betonu komoacuterkowego 24 cm cegła pełna 25 cm bloczek wapienno-piaskowy (silikatowy) 24 cm

warstwa izolacji cieplnej styropian styropian grafitowy wełna mineralna płyty z poliizocyjanuratu (PIR) płyty z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej płyty ekstrudowane XPS płyty celulozowe płyty klimatyczne

warstwa elewacyjna cegła klinkierowa 12cm bloczek wapienno-piaskowy 12 cm

Rysunek 1 Przykładowe rozwiązania materiałowe ścian zewnętrznych murowanych ndash opracowanie własne

W ramach szczegoacutełowej analizy parametroacutew fizykalnych w pierwszym etapie obliczono wspoacutełczynnik przenikania ciepła Uc [W(m2middotK)] warstwowych ścian zewnętrznych - dwuwarstwowych (tabela 5 rysunek 1a) - troacutejwarstwowych (tabela 6 rysunek 1b) w zroacuteżnicowanym układzie warstw materiałowych zgodnie z procedurą normy PN-EN ISO 69462008 [4]

Do obliczenia wspoacutełczynnika przenikania ciepła Uc [W(m2K)] przyjęto następujące założenia

temperatura obliczeniowa zewnętrzna Toruń ndash III strefa klimatyczna te = -20degC

temperatura obliczeniowa wewnętrzna pomieszczenia przeznaczone do przebywania ludzi bez okryć zewnętrznych nie wykonujących w sposoacuteb ciągły pracy fizycznej (pokoje mieszkalne przedpokoje kuchnie korytarze) ti = 20degC

opory przejmowania ciepła dla ściany wartości oporoacutew przejmowania ciepła zostały przyjęte wg tabeli normy PN-EN ISO 69462008 [4] dla poziomego kierunku strumienia ciepła

- opoacuter przejmowania ciepła na zewnętrznej powierzchni przegrody Rse = 004 [(m2middotK)W] - opoacuter przejmowania ciepła na wewnętrznej powierzchni przegrody Rsi = 013 [(m2middotK)W] - w przypadku ściany szczelinowej zaprojektowano dobrze wentylowaną warstwę powietrza gr 4 cm ndash spełnia to kryterium wg pkt 534 normy PN-EN ISO 69462008 [4] bdquocałkowity opoacuter cieplny komponentu budowlanego zawierającego dobrze wentylowaną warstwę powietrza należy obliczyć pomijając opoacuter cieplny warstwy powietrza i wszystkich innych warstw między warstwą powietrza a środowiskiem zewnętrznym oraz dodając zewnętrzny opoacuter przejmowania ciepła odpowiadający powietrzu nieruchomemu alternatywnie może być zastosowana wartość Rsi z Tablicy 1 normyrdquo

wartości wspoacutełczynnika przewodzenia ciepła λ [W(mmiddotK)] przyjęto na podstawie pracy bdquoFizyka cieplna budowli w praktyce Obliczenia cieplno-wilgotnościowerdquo [10] bdquoProjektowanie przegroacuted zewnętrznych w świetle nowych warunkoacutew technicznych dotyczących budynkoacutew WT2013rdquo [11] oraz udokumentowanych danych producentoacutew

Tabela 5 Wyniki obliczeń wartości wspoacutełczynnika przenikania ciepła Uc według PN-EN ISO 69462008 [4] w odniesieniu do ściany zewnętrznej dwuwarstwowej

Warstwy materiałowe

d [m]

λ [W(mmiddotK)]

x) [m]

y) wspoacutełczynnik przewodzenia ciepła materiałoacutew izolacji cieplnej

λ [W(mmiddotK)]

I II III IV

0059 0040 0038 0020

I Tynk gipsowy Bl z betonu komoacuterkowego Izolacja cieplna Tynk cienkowarstwowy

001 024 x)

0005

040 021 y)

076

010 033 026 025 016

012 030 023 022 014

015 026 020 019 011

020 021 016 015 009

II Tynk gipsowy Bl wapienno-piaskowy Izolacja cieplna Tynk cienkowarstwowy

001 024 x)

0005

040 056 y)

076

010 043 032 031 018

012 038 028 026 015

015 032 023 022 012

020 025 018 017 009

III Tynk gipsowy Cegła pełna Izolacja cieplna Tynk cienkowarstwowy

001 025 x)

0005

040 077 y)

076

010 045 033 032 018

012 039 028 027 015

015 033 023 022 012

020 026 018 017 009 ) x ndash grubość izolacji cieplnej [m] ) y ndash warianty materiału izolacyjnego (w zależności od wspoacutełczynnika przewodzenia ciepła λ [W(mmiddotK)] warianty izolacji cieplnej I ndash płyty klimatyczne λ = 0059 W(mmiddotK) II ndash płyty styropianowe λ = 0040 W(mmiddotK) III ndash płyty z wełny mineralnej λ = 0038 W(mmiddotK) IV ndash płyty izolacyjne z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej λ = 0020 W(mmiddotK) do obliczeń Uc przyjęto ΔU=0

Tabela 6 Wyniki obliczeń wartości wspoacutełczynnika przenikania ciepła Uc według PN-EN ISO 69462008 [4] w odniesieniu do ściany zewnętrznej troacutejwarstwowej

Warstwy materiałowe

d [m]

λ [W(mmiddotK)]

x) [m]

y) wspoacutełczynnik przewodzenia ciepła materiałoacutew izolacji cieplnej

λ [W(mmiddotK)]

I II III IV

0059 0040 0038 0020

I Tynk gipsowy Bl z betonu komoacuterkowego Izolacja cieplna Bl wapienno-piaskowe

001 024 x)

012

040 021 y)

080

010 032 026 025 016

012 029 023 023 014

015 026 020 019 012

020 022 016 016 010

II Tynk gipsowy Bl wapienno-piaskowy Izolacja cieplna Bl wapienno-piaskowy

001 024 x)

012

040 056 y)

080

010 042 032 030 018

012 037 028 026 016

015 031 023 022 013

020 025 018 018 010

III Tynk gipsowy Cegła pełna Izolacja cieplna Cegła klinkierowa

001 025 x)

012

040 077 y) 105

010 044 033 032 019

012 039 029 027 016

015 033 024 023 013

020 026 019 018 011 ) x ndash grubość izolacji cieplnej [m] ) y ndash warianty materiału izolacyjnego (w zależności od wspoacutełczynnika przewodzenia ciepła λ [W(mmiddotK)] warianty izolacji cieplnej I ndash płyty klimatyczne λ = 0059 W(mmiddotK) II ndash płyty styropianowe λ = 0040 W(mmiddotK) III ndash płyty z wełny mineralnej λ = 0038 W(mmiddotK) IV ndash płyty izolacyjne z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej λ = 0020 W(mmiddotK) do obliczeń Uc przyjęto ΔU=001

Istotny wpływ na wartość wspoacutełczynnika przenikania ciepła przegrody budowlanej U [W(m2middotK)] ma

wartość wspoacutełczynnika przewodzenia ciepła λ [W(mmiddotK)] materiału izolacyjnego W odniesieniu do jednego

rodzaju izolacji może się ona wahać w znacznym przedziale w zależności od produktu co wynika z szybkiego rozwoju rynku materiałoacutew termoizolacyjnych oraz coraz bardziej zaawansowanych technologii produkcyjnych W obliczeniach roacuteżnicowano grubość warstwy izolacji cieplnej i wartość wspoacutełczynnika

przewodzenia ciepła materiału izolacyjnego λ [W(mmiddotK)] Wspoacutełczynnik przenikania ciepła Uc [W(m2K)] jest podstawowym parametrem służącym do sprawdzenia kryterium cieplnego Uc le Umax Wraz ze zmieniającymi się wartościami Umax niektoacutere rozwiązania konstrukcyjno-materiałowe ścian zewnętrznych nie spełniają podstawowego kryterium (Uc le Umax) ndash tabela 5 6 Określone wartości Uc wykorzystywane są do dalszych obliczeń w zakresie analizy cieplno-wilgotnościowej przegroacuted i całego budynku (np wspoacutełczynnik strat ciepła przez przenikanie Htr [WK] zapotrzebowanie na energię końcową EK i pierwotną EP [kWh(m2middotrok)]) Należy także podkreślić że przy kształtowaniu układu warstw materiałowych ścian zewnętrznych i ich złączy trzeba uwzględniać kryteria w zakresie izolacyjności cieplnej kondensacji powierzchniowej i międzywarstwowej izolacyjności akustycznej ochrony przeciwpożarowej oraz nośności i trwałości konstrukcji Niektoacutere układy warstw materiałowych spełniają wymagania w zakresie izolacyjności cieplnej (Uc le Umax) jednak po przeprowadzeniu analizy w zakresie wymagań wilgotnościowych akustycznych lub przeciwpożarowych usytuowanie warstwy izolacji cieplnej wewnątrz przegrody jest niedopuszczalne

KSZTAŁTOWANIE STRUKTURY MATERIAŁOWEJ ZŁĄCZY BUDOWLANYCH

Rozporządzenie WT-2014 [3] wprowadza od 1 stycznia 2014 r nowe wymagania dotyczące izolacyjności cieplnej poprzez zaostrzenie wymagań w zakresie wartości granicznych wspoacutełczynnika przenikania ciepła Uc(max) [W(msup2K)] dla przegroacuted zewnętrznych oraz wartości granicznych wskaźnika zapotrzebowania na energię pierwotną EP [kWh(m2middotrok)] dla całego budynku Jednak w rozporządzeniu [3] nie sformułowano wymagań w zakresie ograniczenia strat ciepła przez złącza przegroacuted zewnętrznych Są to bdquomostki cieplne (termiczne)rdquo ktoacutere powstają w wyniku połączenia przegroacuted budynku Generują dodatkowe straty ciepła przez przegrody budowlane Doboacuter materiałoacutew konstrukcyjnych i izolacyjnych złączy nie powinien być przypadkowy ale oparty na podstawie szczegoacutełowych obliczeń i analiz

Należy jednak podkreślić że są to tzw bdquosłabe miejscardquo w ktoacuterych występuje

zwiększony przepływ strumienia cieplnego przez złącze co wpływa na wzrost wartości wskaźnika EU EK a w ostateczności EP [kWh(m2middotrok)]

obniżenie temperatury na wewnętrznej powierzchni przegrody co prowadzi do ryzyka występowania kondensacji powierzchniowej (ryzyka rozwoju pleśni i grzyboacutew pleśniowych) można je określić wyznaczając czynnik temperaturowy fRsi

Aby ocenić komfort cieplny danego pomieszczenia i uwzględnić dodatkowe straty ciepła spowodowane działaniem mostka należy określić rozkład temperatur na powierzchniach wewnętrznych przegroacuted (rysunek 2)

a) model obliczeniowy ndash połączenie ściany zewnętrznej z oknem w przekroju przez ościeżnicę

b) linie strumieni cieplnych ndash adiabaty a) rozkład temperatur w złączu ndash izotermy

Rysunek 2 Parametry charakterystyczne mostka cieplnego ndash opracowanie własne

Dlatego niezwykle ważne staje się w procesie projektowym poprawne wykonywanie szczegoacutełowych obliczeń i analiz numerycznych ktoacutere powinny być podstawą do wyboru rozwiązań konstrukcyjno-materiałowych przegroacuted zewnętrznych i ich złączy

Podstawowymi parametrami charakteryzującymi mostki cieplne są

liniowy wspoacutełczynnik przenikania ciepła Ψ [W(mmiddotK)] obliczany na podstawie normy PN-EN ISO 102112008 [7] lub przyjmować ich wartości na podstawie katalogu mostkoacutew cieplnych (np załącznik do [10] [11]) oraz normy PN-EN ISO 146832008 [12]

punktowy wspoacutełczynnik przenikania ciepła [WK] obliczany na podstawie normy PN-EN ISO 102112008 [7] lub przyjmować ich wartości na podstawie katalogu mostkoacutew cieplnych na podstawie danych producentoacutew

czynnik temperaturowy fRsi określany zgodnie z normą PN-EN ISO 137882003 [6] na podstawie temperatury minimalnej w miejscu mostka cieplnego

ANALIZA PARAMETROacuteW FIZYKLANYCH POŁĄCZENIA ŚCIANY ZEWNĘTRZNEJ Z OKNEM

Do obliczeń parametroacutew fizykalnych (cieplno-wilgotnościowych) wytypowano połączenie ściany zewnętrznej z oknem w przekroju przez ościeżnicę w kilku wariantach obliczeniowych (rysunek 3)

rozwiązanie I (brak węgarka w postaci izolacji cieplnej)

rozwiązanie II (zastosowanie węgarka ndash ocieplenie przedłużone na ościeżnicę)

rozwiązanie III (ościeżnica przesunięta w kierunku ocieplenia) W ramach przykładu obliczeniowego przedstawiono wyniki przykładowych obliczeń numerycznych przy zastosowaniu programu komputerowego TRISCO

układ materiałowy złącza linie strumieni cieplnych (adiabaty) rozkład temperatur (izotermy)

rozwiązanie złącza przegroacuted zewnętrznych I - brak węgarka w postaci izolacji cieplnej

rozwiązanie złącza przegroacuted zewnętrznych II - ocieplenie przedłużone na ościeżnicę

rozwiązanie złącza przegroacuted zewnętrznych III - ościeżnica przesunięta w kierunku ocieplenia

Rysunek 3 Analizowane układy materiałowe połączenia ściany zewnętrznej z oknem w przekroju przez ościeżnicę ndash opracowanie własne

Do obliczeń przyjęto następujące założenia

modelowanie złączy wykonano zgodnie z zasadami prezentowanymi w PN-EN ISO 102112008 [7]

opory przejmowania ciepła (Rsi Rse) przyjęto zgodnie z PN-EN ISO 69462008 [4] przy obliczeniach strumieni cieplnych oraz wg PN-EN ISO 137882003 [6] przy obliczeniach rozkładu temperatur i czynnika temperaturowego fRsi

temperatura powietrza wewnętrznego ti = 20 ordmC (pokoacutej dzienny) temperatura powietrza zewnętrznego te = -20 ordmC (III strefa)

wartości wspoacutełczynnika przewodzenia ciepła materiałoacutew budowlanych λ [W(mmiddotK)] przyjęto na podstawie pracy bdquoFizyka cieplna budowli w praktyce Obliczenia cieplno-wilgotnościowerdquo [10] oraz bdquoProjektowanie przegroacuted zewnętrznych w świetle nowych warunkoacutew technicznych dotyczących budynkoacutew WT2013rdquo [11] oraz udokumentowanych danych producentoacutew

W analizowanych przypadkach złączy budowlanych zastosowano stolarkę okienną o zmiennej wartości wspoacutełczynnika przenikania ciepła Uw [W(m2middotK)] oraz ścianę zewnętrzną dwuwarstwową z zroacuteżnicowaną warstwą konstrukcyjną (bloczek z betonu komoacuterkowego lub cegła pełna) i warstwą izolacji cieplnej (płyty styropianowe lub płyty izolacyjne o zamkniętej strukturze komoacuterkowej z rdzeniem uzyskiwanym z żywicy fenolowo-formaldehydowej) o zmiennej grubości W tabelach 7 8 9 zestawiono wyniki obliczeń parametroacutew fizykalnych złączy budowlanych Uc [W(m2middotK)] ndash wspoacutełczynnik przenikania ciepła ściany zewnętrznej Uw [W(m2middotK)] ndash wspoacutełczynnik przenikania ciepła stolarki okiennej Φ [W] ndash strumień cieplny przepływający przez złącze L2D [W(mmiddotK)] ndash liniowy wspoacutełczynnik sprzężenia cieplnego Ψ [W(mmiddotK)] ndash liniowy wspoacutełczynnik przenikania ciepła Ψśc [W(mmiddotK)] ndash gałęziowy wspoacutełczynnik przenikania ciepła (dotyczący ściany zewnętrznej) ΨO [W(mmiddotK)] ndash gałęziowy wspoacutełczynnik przenikania ciepła (dotyczący stolarki okiennej) tmin [degC] ndash temperatura minimalna na wewnętrznej powierzchni przegrody w miejscu mostka cieplnego fRsi [-] ndash czynnik temperaturowy przeprowadzonych przy zastosowaniu programu komputerowego TRISCO

Tabela 7 Wyniki parametroacutew fizykalnych połączenia ściany zewnętrznej z oknem (brak węgarka w postaci izolacji cieplnej) ndash opracowanie własne

Parametry fizykalne złącza przegroacuted zewnętrznych

ściana zewnętrzna bloczek z betonu komoacuterkowego z ociepleniem

ściana zewnętrzna cegła pełna z ociepleniem

wariant I ) wariant II ) wariant I ) wariant II )

grubość izolacji 015 020 015 020 015 020 015 020

Uc [W(m2middotK)] 020 016 011 009 023 018 012 009

Uw [W(m2middotK)] 110 090 090 080 130 090 090 080

Φ [W] 5414 4495 4223 3835 6770 4976 4754 4248

L2D [W(mmiddotK)] 1354 1124 1081 0959 1693 1244 1189 1062

Ψ [W(mmiddotK)] 0060 0068 0064 0067 0159 0163 0159 0162

Ψśc [W(mmiddotK)] 0050 0056 0055 0058 0147 0152 0150 0153

ΨO [W(mmiddotK)] 0010 0012 0009 0009 0012 0011 0009 0009

tmin [degC] 1372 1416 1457 1480 1277 1336 1384 1404

fRsi [-] 0843 0854 0864 0870 0819 0834 0846 0851 ) wariant I ndash płyty styropianowe λ=004 W(mmiddotK) ) wariant II ndash płyty izolacyjne z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej λ=002W(mmiddotK)

Tabela 8 Wyniki parametroacutew fizykalnych połączenia ściany zewnętrznej z oknem (ocieplenie przedłużone na ościeżnicę) ndash

opracowanie własne

Parametry fizykalne złącza przegroacuted zewnętrznych

ściana zewnętrzna bloczek z betonu komoacuterkowego z ociepleniem

ściana zewnętrzna cegła pełna z ociepleniem

wariant I ) wariant II ) wariant I ) wariant II )

grubość izolacji 015 020 015 020 015 020 015 020

Uc [W(m2middotK)] 020 016 011 009 023 018 012 009

Uw [W(m2middotK)] 110 090 090 080 130 090 090 080

Φ [W] 5246 4321 4132 3639 6254 4478 4223 3708

L2D [W(mmiddotK)] 1312 1080 1033 0910 1564 1120 1056 0927

Ψ [W(mmiddotK)] 0053 0054 0047 0046 0073 0068 0057 0055

Ψśc [W(mmiddotK)] 0025 0028 0024 0025 0051 0050 0041 0041

ΨO [W(mmiddotK)] 0028 0026 0023 0021 0022 0018 0016 0014

tmin [degC] 1532 1583 1646 1677 1564 1648 1715 1746

fRsi [-] 0883 0896 0912 0919 0891 0912 0929 0937 ) wariant I ndash płyty styropianowe λ=004 W(mmiddotK) ) wariant II ndash płyty izolacyjne z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej λ=002W(mmiddotK)

Tabela 9 Wyniki parametroacutew fizykalnych połączenia ściany zewnętrznej z oknem (ościeżnica przesunięta w kierunku ocieplenia) ndash opracowanie własne

Parametry fizykalne złącza przegroacuted zewnętrznych

ściana zewnętrzna bloczek z betonu komoacuterkowego z ociepleniem

ściana zewnętrzna cegła pełna z ociepleniem

wariant I ) wariant II ) wariant I ) wariant II )

grubość izolacji 015 020 015 020 015 020 015 020

Uc [W(m2middotK)] 020 016 011 009 023 018 012 009

Uw [W(m2middotK)] 110 090 090 080 130 090 090 080

Φ [W] 5208 4278 4092 3598 6167 4392 5156 3641

L2D [W(mmiddotK)] 1302 1070 1023 0900 1542 1098 1039 0910

Ψ [W(mmiddotK)] 0041 0042 0036 0035 0048 0045 0039 0038

Ψśc [W(mmiddotK)] 0015 0017 0013 0015 0027 0027 0022 0023

ΨO [W(mmiddotK)] 0026 0025 0023 0020 0021 0018 0017 0015

tmin [degC] 1555 1611 1674 1707 1601 1688 1746 1777

fRsi [-] 0898 0903 0919 0927 0900 0922 0937 0944 ) wariant I ndash płyty styropianowe λ=004 W(mmiddotK) ) wariant II ndash płyty izolacyjne z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej λ=002W(mmiddotK)

Usytuowanie ościeżnicy okiennej na styku warstwy konstrukcyjnej i izolacji cieplnej pozwala na otrzymanie najmniejszych strat ciepła Należy zauważyć że przedłużenie ocieplenia na ościeżnicę powoduje że temperatura na wewnętrznej powierzchni przegrody (w miejscu połączenia ściany zewnętrznej z ościeżnicą) jest wyższa niż w przypadku braku izolacji na ościeżnicy W przypadku tego typu złączy bardzo zasadne staje się określenie gałęziowych wspoacutełczynnikoacutew przenikania ciepła osobno dla części ściany zewnętrznej Ψśc [W(mmiddotK)] i dla części okna ΨO [W(mmiddotK)] ponieważ pozwala to na określenie dodatkowych strat ciepła dla ściany zewnętrznej i okna

Wykonanie szczegoacutełowych obliczeń przy zastosowaniu programu komputerowego pozwala na uzyskanie miarodajnych wynikoacutew parametroacutew cieplno-wilgotnościowych Ich wartości zależą od zastosowanego materiału budowlanego (konstrukcyjnego) rodzaju i grubości izolacji cieplnej oraz ukształtowania struktury materiałowej analizowanego złącza Posługiwanie się wartościami przybliżonymi

i orientacyjnymi np w oparciu o PN-EN ISO 146832008 [12] staje się nieuzasadnione ponieważ nie uwzględniają zmiany układoacutew materiałowych oraz rodzaju i grubości izolacji cieplnej W tabeli 10 zestawiono wyniki liniowego wspoacutełczynnika przenikania ciepła Ψi [W(mmiddotK)] wg normy PN-EN ISO 146832008 [12] oraz obliczeń własnych

Tabela 10 Analiza poroacutewnawcza wartości liniowego wspoacutełczynnika przenikania ciepła Ψi [W(mmiddotK)]

Złącze budowlane

Wartości liniowego wspoacutełczynnika przenikania ciepła Ψi [W(mmiddotK)]

wg [12]

wg obliczeń własnych

ściana A ndash wariant ściana II ndash wariant

I II I II

Połączenie ściany zewnętrznej z oknem (W7) 045

0060divide 0068

0064divide 0067

0159divide 0163

0159divide 0162

Połączenie ściany zewnętrznej z oknem (ocieplenie przedłużone na ościeżnicę)

brak karty katalogowej

0053divide 0054

0046divide 0047

0068divide 0073

0055divide 0057

Połączenie ściany zewnętrznej z oknem (ościeżnica przesunięta w kierunku ocieplenia)

(W1) 000

0041divide 0042

0035divide 0036

0045divide 0048

0038divide 0039

(W7) (W1) ndash symbole kart katalogowych w normie PN-EN ISO 146832008 [12] ściana A ndash ściana zewnętrzna bloczek z betonu komoacuterkowego z ociepleniem ściana B ndash ściana zewnętrzna cegła pełna z ociepleniem

Analizowane złącza spełniają tylko wymagania standardu budynku energooszczędnego NF40 stawiane przez Narodowy Fundusz Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej [8] ktoacutere dotyczą maksymalnej wartości wspoacutełczynnika Ψmax [W(mmiddotK)] w celu zmniejszenia strat ciepła Jednak przy ocenie strat ciepła należy przeanalizować także inne parametry Φ (wielość strumienia cieplnego przepływającego przez złącze) [W] lub L2D (wspoacutełczynnik sprzężenia cieplnego) [W(mmiddotK)] odzwierciedlające straty ciepła przez złącze

Szczegoacutelne znaczenie ma poprawne zaprojektowanie złączy przegroacuted zewnętrznych w zakresie zminimalizowania strat ciepła oraz także wyeliminowania ryzyka kondensacji na wewnętrznej powierzchni przegrody Na podstawie wartości czynnika temperaturowego fRsi można stwierdzić że w analizowanych złączach (tabela 7 8 9) nie występuje ryzyko rozwoju pleśni i grzyboacutew pleśniowych We wszystkich analizowanych złączach zachowany jest warunek uniknięcia kondensacji na wewnętrznej powierzchni przegrody (ryzyka rozwoju pleśni i grzyboacutew pleśniowych) fRsi ge fRsi(kryt)) Wartość graniczna (krytyczna) czynnika temperaturowego uwzględniając parametry powietrza wewnętrznego i zewnętrznego analizowanych wariantoacutew obliczeniowych wynosi fRsi(kryt) = 0785

W celu poprawnego ukształtowania struktury materiałowej złączy budowlanych przegroacuted zewnętrznych należy każdorazowo uwzględniać zmienne parametry powietrza zewnętrznego i wewnętrznego odpowiadające rzeczywistemu usytuowaniu i użytkowaniu budynku Istnieje więc potrzeba prowadzenia dalszych badań i obliczeń zaroacutewno dla złączy dwuwymiarowych jak troacutejwymiarowych (przestrzennych)

ANALIZA PARAMETROacuteW FIZYKLANYCH POŁĄCZENIA ŚCIANY ZEWNĘTRZNEJ Z PŁYTĄ BALKONOWĄ

Do analizy parametroacutew fizykalnych połączenia ściany zewnętrznej z płytą balkonową wybrano następujące warianty obliczeniowe

rozwiązanie konstrukcyjno-materiałowe I ndash typowa płyta wspornikowa (rysunek 4)

rozwiązanie konstrukcyjno-materiałowe II ndash ocieplenie goacuternej części płyty balkonowej (rysunek 5)

rozwiązanie konstrukcyjno-materiałowe III ndash ocieplenie goacuternej i dolnej części płyty balkonowej (rysunek 6)

a) ściana zewnętrzna z betonu komoacuterkowego (A) b) ściana zewnętrzna z cegły pełnej (B)

Rysunek 4 Połączenie ściany zewnętrznej z płytą balkonową ndash typowa płyta wspornikowa

a) ściana zewnętrzna z betonu komoacuterkowego (A) b) ściana zewnętrzna z cegły pełnej (B)

Rysunek 5 Połączenie ściany zewnętrznej z płytą balkonową ndash ocieplenie goacuternej części płyty balkonowej

a) ściana zewnętrzna z betonu komoacuterkowego (A) b) ściana zewnętrzna z cegły pełnej (B)

Rysunek 6 Połączenie ściany zewnętrznej z płytą balkonową ndash ocieplenie goacuternej i dolnej części płyty balkonowej

Do obliczeń przyjęto następujące założenia

modelowanie złączy wykonano zgodnie z zasadami prezentowanymi w PN-EN ISO 102112008 [7]

opory przejmowania ciepła (Rsi Rse) przyjęto zgodnie z PN-EN ISO 69462008 [4] przy obliczeniach strumieni cieplnych oraz wg PN-EN ISO 137882003 [6] przy obliczeniach rozkładu temperatur i czynnika temperaturowego fRsi

temperatura powietrza wewnętrznego ti = 20 ordmC (pokoacutej dzienny) temperatura powietrza zewnętrznego te = -20 ordmC (III strefa)

wartości wspoacutełczynnika przewodzenia ciepła materiałoacutew budowlanych λ [W(mmiddotK)] przyjęto na podstawie pracy bdquoFizyka cieplna budowli w praktyce Obliczenia cieplno-wilgotnościowerdquo [10] oraz bdquoProjektowanie przegroacuted zewnętrznych w świetle nowych warunkoacutew technicznych dotyczących budynkoacutew WT2013rdquo [11] oraz udokumentowanych danych producentoacutew

W analizowanych przypadkach złączy budowlanych wytypowano ścianę zewnętrzną dwuwarstwową z zroacuteżnicowaną warstwą konstrukcyjną (bloczek z betonu komoacuterkowego lub cegła pełna) i warstwą izolacji cieplnej (płyty styropianowe lub płyty izolacyjne z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej) o zmiennej grubości W tabelach 11 12 13 zestawiono wyniki obliczeń parametroacutew fizykalnych złączy budowlanych Uc [W(m2middotK)] ndash wspoacutełczynnik przenikania ciepła ściany zewnętrznej Φ [W] ndash strumień cieplny przepływający przez złącze Φg [W] ndash strumień cieplny przepływający przez goacuterną część złącza Φd [W] ndash strumień cieplny przepływający przez dolną część złącza L2D [W(mmiddotK)] ndash liniowy wspoacutełczynnik sprzężenia cieplnego Ψi [W(mmiddotK)] ndash liniowy wspoacutełczynnik przenikania ciepła Ψig[W(mmiddotK)] ndash gałęziowy wspoacutełczynnik przenikania ciepła (dotyczący goacuternej części złącza) Ψid [W(mmiddotK)] ndash gałęziowy wspoacutełczynnik przenikania ciepła (dotyczący dolnej części złącza) Ψi [W(mmiddotK)] ndash liniowy wspoacutełczynnik przenikania ciepła tmin [degC] ndash temperatura minimalna na wewnętrznej powierzchni przegrody w miejscu mostka cieplnego fRsi [-] ndash czynnik temperaturowy przeprowadzonych przy zastosowaniu programu komputerowego TRISCO

Tabela 11 Wyniki parametroacutew fizykalnych połączenia ściany zewnętrznej z płytą balkonową (typowa płyta wspornikowa) ndash

opracowanie własne

Parametry fizykalne złącza

przegroacuted zewnętrznych

ściana zewnętrzna bloczek z betonu komoacuterkowego z ociepleniem

ściana zewnętrzna cegła pełna z ociepleniem

wariant I ) wariant II ) wariant I ) wariant II )

grubość izolacji 010 012 018 010 012 018 010 012 018 010 012 018

Uc [W(m2middotK)] 026 023 017 016 014 010 033 028 020 018 015 010

Φ [W] 4479 4152 3443 3699 3434 2869 5367 4889 3923 4258 3915 3206

Φg [W] 147 134 1074 10950 9970 7990 2112 1904 1496 1579 1437 1154

Φd [W] 3009 2812 2369 26040 24370 20700 3255 2985 2427 26790 24780 20520

L2D [W(mmiddotK)] 1120 1038 0861 0925 0859 0717 1342 1222 0981 1065 0979 0802

Ψig [W(mmiddotK)] 0109 0106 0098 0117 0113 0104 0199 0193 0176 0215 0206 0184

Ψid [W(mmiddotK)] 0489 0471 0421 0494 0473 0422 0484 0463 0409 0490 0467 0408

Ψi [W(mmiddotK)] 0598 0577 0518 0611 0587 0525 0683 0656 0585 0705 0673 0592

tmin [degC] 913 964 1089 963 1011 1128 1074 1129 1255 1143 1191 1303

fRsi [-] 0728 0741 0772 0741 0753 0782 0769 0782 0814 0786 0798 0826 ) wariant I ndash płyty styropianowe λ=004 W(mmiddotK) ) wariant II ndash płyty izolacyjne z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej λ=002W(mmiddotK)

a) adiabaty b) izotermy Rysunek 7 Analiza strat ciepła i rozkładu temperatur w złączu ndash typowa płyta wspornikowa

Tabela 12 Wyniki parametroacutew fizykalnych połączenia ściany zewnętrznej z płytą balkonową (ocieplenie goacuternej części płyty balkonowej) ndash opracowanie własne

Parametry fizykalne złącza

przegroacuted zewnętrznych

ściana zewnętrzna bloczek z betonu komoacuterkowego z ociepleniem

ściana zewnętrzna cegła pełna z ociepleniem

wariant I ) wariant II ) wariant I ) wariant II )

grubość izolacji 010 012 018 010 012 018 010 012 018 010 012 018

Uc [W(m2middotK)] 026 023 017 016 014 010 033 028 020 018 015 010

Φ [W] 4259 3966 3292 3459 323 2704 5074 4645 3731 3939 3647 2998 Φg [W] 1424 1302 1041 1045 954 764 2017 1824 1434 1475 135 1086 Φd [W] 2835 2664 2251 2414 2276 194 3057 2821 2297 2464 2297 1912 L2D [W(mmiddotK)] 1065 0992 0823 0865 0808 0676 1269 1161 0933 0985 0912 0750 Ψig [W(mmiddotK)] 0097 0097 0089 0104 0103 0095 0175 0173 0161 0189 0185 0167 Ψid [W(mmiddotK)] 0446 0434 0390 0445 0432 0389 0434 0422 0376 0436 0421 0373 Ψi [W(mmiddotK)] 0543 0530 0479 0549 0535 0484 0610 0595 0536 0624 0606 0539 tmin [degC] 992 1032 1144 1048 1084 1188 1148 1188 1304 1223 1258 1356 fRsi [-] 0748 0758 0786 0762 0771 0797 0787 0797 0826 0806 0815 0839 ) wariant I ndash płyty styropianowe λ=004 W(mmiddotK) ) wariant II ndash płyty izolacyjne z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej λ=002W(mmiddotK)

a) adiabaty b) izotermy Rysunek 8 Analiza strat ciepła i rozkładu temperatur w złączu ndash ocieplenie goacuternej części płyty

balkonowej

Tabela 12 Wyniki parametroacutew fizykalnych połączenia ściany zewnętrznej z płytą balkonową (ocieplenie goacuternej i dolnej części płyty balkonowej) ndash opracowanie własne

Parametry fizykalne złącza

przegroacuted zewnętrznych

ściana zewnętrzna bloczek z betonu komoacuterkowego z ociepleniem

ściana zewnętrzna cegła pełna z ociepleniem

wariant I ) wariant II ) wariant I ) wariant II )

grubość izolacji 010 012 018 010 012 018 010 012 018 010 012 018

Uc [W(m2middotK)] 026 023 017 016 014 010 033 028 020 018 015 010

Φ [W] 3526 325 2685 24250 22290 18480 4168 3763 2996 2690 2434 1979

Φg [W] 1277 1157 915 8350 7490 5860 1733 1547 1200 1077 965 761

Φd [W] 2249 2093 177 15900 14800 12620 2435 2216 1796 16130 14690 12180

L2D [W(mmiddotK)] 0882 0813 0671 0606 0557 0462 1042 0941 0749 0673 0609 0495

Ψig [W(mmiddotK)] 0060 0060 0058 0052 0051 0051 0104 0104 0102 0089 0088 0085

Ψid [W(mmiddotK)] 0299 0291 0271 0241 0234 0220 0279 0270 0251 0223 0214 0200

Ψi [W(mmiddotK)] 0359 0351 0329 0292 0285 0270 0383 0374 0353 0313 0303 0285

tmin [degC] 1265 1297 1369 1437 1460 151 1382 1418 1493 1550 1574 1622

fRsi [-] 0816 0824 0842 0859 0865 0878 0845 0854 0873 0888 0893 0906 ) wariant I ndash płyty styropianowe λ=004 W(mmiddotK) ) wariant II ndash z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej λ=002W(mmiddotK)

a) adiabaty b) izotermy

Rysunek 9 Analiza strat ciepła i rozkładu temperatur w złączu ndash ocieplenie goacuternej i dolnej części płyty balkonowej

W aspekcie oceny cieplno-wilgotnościowej najbardziej korzystnym jest rozwiązanie konstrukcyjno-materiałowe III ndash połączenie ściany zewnętrznej z płytą balkonową przy ociepleniu płyty balkonowej w goacuternej i dolnej powierzchni Uzyskano najniższe z rozpatrywanych wariantoacutew obliczeniowych wartości liniowego wspoacutełczynnika przenikania ciepła Ψi [W(mmiddotK)] Poza tym rozwiązanie konstrukcyjno-materiałowe I lub II generuje obniżenie temperatury na wewnętrznej powierzchni przegrody do poziomu w ktoacuterym występuje ryzyko kondensacji powierzchniowej ponieważ fRsi lt fRsi kryt (tabela 11 12) Wartość graniczna (krytyczna) czynnika temperaturowego uwzględniając parametry powietrza wewnętrznego i zewnętrznego analizowanych wariantoacutew obliczeniowych wynosi fRsi(kryt) = 0778 Zastosowanie materiału termoizolacyjnego (np płyty izolacyjne z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej o λ=002W(mmiddotK)) pozwala na ograniczenia strat ciepła przez pełne przegrody zewnętrzne oraz złącza budowlane Należy jednak ponadto podjąć proacutebę zmiany ukształtowania elementu konstrukcyjnego płyty balkonowej np jako układ belek wspornikowych na ktoacuterych układa się płytę balkonową lub zastosowanie łącznika izotermicznego

Literatura

1 Uchwała Rady Ministroacutew z dnia 22 czerwca 2015 r w sprawie przyjęcia bdquoKrajowego planu mającego na celu zwiększenie liczby budynkoacutew o niskim zużyciu energiirdquo

2 Ustawa z dnia 7 lipca 1994 r ndash Prawo budowlane (DzU z 2013 r poz 1409 z poacuteźnzm)

3 Rozporządzenie Ministra Transportu Budownictwa i Gospodarki Morskiej zmieniające rozporządzenie w sprawie warunkoacutew technicznych jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowania (DzU z 2013 r poz 926)

4 PN-EN ISO 69462008 Komponenty budowlane i elementy budynku Opoacuter cieplny i wspoacutełczynnik przenikania ciepła Metoda obliczania

5 PN-EN ISO 133702008 Cieplne właściwości użytkowe budynkoacutew Wymiana ciepła przez grunt Metoda obliczania

6 PN-EN ISO 13788 2003 Cieplno-wilgotnościowe właściwości komponentoacutew budowlanych i elementoacutew budynku Temperatura powierzchni wewnętrznej umożliwiająca uniknięcie krytycznej wilgotności powierzchni wewnętrznej kondensacji Metody obliczania

7 PN-EN ISO 102112008 Mostki cieplne w budynkach Strumienie ciepła i temperatury powierzchni Obliczenia szczegoacutełowe

8 Wymagania określające podstawowe wymogi niezbędne do osiągnięcia oczekiwanych standardoacutew energetycznych dla budynkoacutew mieszkalnych oraz sposoacuteb weryfikacji projektoacutew i sprawdzania wykonywanych domoacutew energooszczędnych wwwnfosigwgovpl

9 Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 6 listopada 2008 r zmieniające rozporządzenie w sprawie warunkoacutew technicznych jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (DzU z 2008 r nr 201 poz 1238)

10 A Dylla bdquoFizyka cieplna budowli w praktyce Obliczenia cieplno-wilgotnościowerdquo Wydawnictwo Naukowe PWN SA Warszawa 2015

11 K Pawłowski bdquoProjektowanie przegroacuted zewnętrznych w świetle nowych warunkoacutew technicznych dotyczących budynkoacutew WT2013rdquo Wydanie Specjalne miesięcznika IZOLACJE 22013 Warszawa 2013

12 PN-EN ISO 146832008 Mostki cieplne w budynkach Liniowy wspoacutełczynnik przenikania ciepła Metody uproszczone i wartości orientacyjne

EP= EPH+W + ΔEPc + ΔEPL [kWh(m2middotrok)]

gdzie

EPH+W ndash maksymalna wartość wskaźnika EP na potrzeby ogrzewania wentylacji oraz przygotowania ciepłej wody użytkowej określona zgodnie z tabelą 2 [kWh(m2middotrok)]

ΔEPc ndash wskaźnik na potrzeby chłodzenia określony zgodnie z tabelą 3 [kWh(m2middotrok)]

ΔEPL ndash wskaźnik na potrzeby oświetlenia [kWh(m2middotrok)]

Harmonogram czasowy oraz maksymalne wartości wskaźnika EPH+W na potrzeby ogrzewania wentylacji oraz przygotowania ciepłej wody użytkowe przedstawiono w tabeli 2

Tabela 2 Wartości maksymalne wskaźnika EPH+W [3]

Lp

Rodzaj budynku

Maksymalne wartości wskaźnika EPH+W na potrzeby ogrzewania wentylacji i przygotowania ciepłej wody użytkowej[kWh(m2middotrok)]

od 1012014 r od 1012017 r od 1012012 r)

1 Budynek mieszkalny

a) jednorodzinny

b) wielorodzinny

120

105

95

85

70

65

2 Budynek zamieszkania zbiorowego 95 85 75

3 Budynek użyteczności publicznej

a) opieki zdrowotnej

b) pozostałe

390

65

290

60

190

45

4 Budynek gospodarczy magazynowy i produkcyjny

110 90 70

) od 1012019 r ndash w przypadku budynkoacutew zajmowanych przez władze publiczne oraz będących ich własnością

Harmonogram czasowy oraz wartości wskaźnikoacutew ΔEPc i ΔEPL zestawiono w tabeli 3

Tabela 3 Wartości wskaźnikoacutew ΔEPc i ΔEPL [3]

Lp

Rodzaj budynku)

Wartości wskaźnikoacutew ΔEPc i ΔEPL [kWh(m2middotrok)]

od 1012014 r od 1012017 r od 1012012 r)

1 Budynek mieszkalny

a) jednorodzinny

b) wielorodzinny

ΔEPc = 10middotAfCAf

ΔEPL = 0

ΔEPc = 10middotAfCAf

ΔEPL = 0

ΔEPc = 5middotAfCAf

ΔEPL = 0

2 Budynek zamieszkania zbiorowego ΔEPc = 25middotAfCAf

dla t0 lt 2500

ΔEPL = 50

dla t0 ge 2500

ΔEPL = 100

ΔEPc = 25middotAfCAf

dla t0 lt 2500

ΔEPL = 50

dla t0 ge 2500

ΔEPL = 100

ΔEPc = 25middotAfCAf

dla t0 lt 2500

ΔEPL = 25

dla t0 ge 2500

ΔEPL = 50

3 Budynek użyteczności publicznej

a) opieki zdrowotnej

b) pozostałe

4 Budynek gospodarczy magazynowy i produkcyjny

Af ndash powierzchnia użytkowa ogrzewana budynku [m2]

AfC ndash powierzchnia użytkowa chłodzona budynku[m2]

t0 ndash czas działania oświetlenia wbudowanego ) jeżeli budynek posiada instalację chłodzenia w przeciwnym przypadku ΔEPc = 0 jeżeli w budynku należy uwzględnić oświetlenie wbudowane w przeciwnym przypadku ΔEPL = 0 ) od 1012019 r ndash w przypadku budynkoacutew zajmowanych przez władze publiczne oraz będących ich własnością

3) w budynkach w ktoacuterych występują roacuteżne funkcje użytkowe do ogrzewania wentylacji chłodzenia przygotowania wody użytkowej i oświetlenia wbudowanego w ciągu roku

EPm= sumi(EPimiddotAfi) sumi Afi [kWh(m2middotrok)]

gdzie

EPi ndash wartość wskaźnika EP określającego roczne obliczeniowe zapotrzebowanie na nieodnawialną energię pierwotną do ogrzewania wentylacji przygotowania ciepłej wody użytkowej chłodzenia oraz oświetlenia wbudowanego dla części budynku o jednolitej funkcji użytkowej o powierzchni Afi [kWh(m2middotrok)]

Afi ndash powierzchnia użytkowa ogrzewana (chłodzona) części budynku o jednolitej funkcji użytkowej [m2] Sprawdzenie warunku ochrony wilgotnościowej ndash ryzyko występowania kondensacji na wewnętrznej

powierzchni przegrody wynika z rozporządzenia [3] sect3211 bdquoNa wewnętrznej powierzchni nieprzezroczystej przegrody zewnętrznej nie może występować kondensacja pary wodnej umożliwiająca rozwoacutej grzyboacutew pleśniowych

2 We wnętrzu przegrody o ktoacuterej mowa w ust 1 nie może występować narastające w kolejnych latach zawilgocenie spowodowane kondensacją pary wodnej 3 Warunki określone w ust 1 i 2 uważa się za spełnione jeśli przegrody odpowiadają wymaganiom określonym w pkt 22 załącznika nr 2 do rozporządzeniardquo 221 W celu zachowania warunku o ktoacuterym mowa w sect321 ust 1 rozporządzenia [3] w odniesieniu do przegroacuted zewnętrznych budynkoacutew mieszkalnych zamieszkania zbiorowego użyteczności publicznej i produkcyjnych magazynowych i gospodarczych rozwiązania przegroacuted zewnętrznych i ich węzłoacutew konstrukcyjnych powinny charakteryzować się wspoacutełczynnikiem temperaturowym fRsi o wartości nie mniejszej niż wymagana wartość krytyczna obliczona zgodnie z Polską Normą (PN-EN ISO 137882003 [6]) dotyczącą obliczania temperatury powierzchni wewnętrznej koniecznej do uniknięcia krytycznej wilgotności powierzchni i kondensacji międzywarstwowej 222 Wymaganą wartość krytyczną czynnika temperaturowego fRsi w pomieszczeniach ogrzewanych do temperatury co najmniej 20ordmC w budynkach mieszkalnych zamieszkania zbiorowego i użyteczności publicznej należy określać według rozdziału 5 Polskiej Normy o ktoacuterej mowa w pkt 221 przy założeniu że średnia miesięczna wartość wilgotności względnej powietrza wewnętrznego jest roacutewna φ= 50 przy czym dopuszcza się przyjmowanie wymaganej wartości tego wspoacutełczynnika roacutewnej 072 223 Wartość wspoacutełczynnika temperaturowego charakteryzującego zastosowane rozwiązanie konstrukcyjno-materiałowe należy obliczać 1) dla przegrody ndash według Polskiej Normy (PN-EN ISO 137882003 [6]) 2) dla mostkoacutew cieplnych przy zastosowaniu przestrzennego modelu przegrody ndash według Polskiej Normy dotyczącej obliczania strumieni cieplnych i temperatury powierzchni (PN-EN ISO 102112008 [7]) 224 Sprawdzenie warunku o ktoacuterym mowa w sect321 ust 1 i 2 rozporządzenia należy przeprowadzić według rozdziału 5 i 6 Polskiej Normy (PN-EN ISO 137882003 [6]) 225 Dopuszcza się kondensację pary wodnej o ktoacuterej mowa w sect321 ust 2 rozporządzenia wewnątrz przegrody w okresie zimowym o ile struktura przegrody umożliwi wyparowanie kondensatu w okresie letnim i nie nastąpi przy tym degradacja materiałoacutew budowlanych przegrody na skutek tej kondensacji

W rozdziale 4 rozporządzenia [3] sformułowano wytyczne w zakresie ochrony przed zawilgoceniem i krozją biologiczną sect315 Budynek powinien być zaprojektowany i wykonany w taki sposoacuteb aby opady atmosferyczne woda w gruncie i na jego powierzchni woda użytkowa w budynkach oraz para wodna w powietrzu w tym budynku nie powodowały zagrożenia zdrowia i higieny użytkowania sect3161 Budynek posadowiony na gruncie na ktoacuterym poziom woacuted gruntowych może spowodować przenikanie wody do pomieszczeń należy zabezpieczyć za pomocą drenażu zewnętrznego lub w inny sposoacuteb przed infiltracją wody do wnętrza oraz zawilgoceniem 2 Ukształtowanie terenu wokoacuteł powinno zapewniać swobodny spływ wody opadowej od budynku sect3171 Ściany piwnic budynku oraz stykające się z gruntem inne elementy budynku wykonane z materiałoacutew podciągających wodę kapilarnie powinny być zabezpieczone odpowiednią izolacją przeciwwilgociową 2 Części ścian zewnętrznych bezpośrednio nad otaczającym terenem tarasami balkonami i dachami powinny być zabezpieczone przed przenikaniem wody opadowej i z topniejącego śniegu sect318 Rozwiązania konstrukcyjno-materiałowe przegroacuted zewnętrznych i ich uszczelnienie powinny uniemożliwiać przenikanie wody opadowej do wnętrza budynkoacutew sect3191 Dachy i tarasy powinny mieć spadki uniemożliwiające odpływ woacuted opadowych i z topniejącego śniegu do rynien i wewnętrznych lub zewnętrznych rur spustowych 2 Dachy w budynkach o wysokości powyżej 15 m nad poziomem terenu powinny mieć spadki umożliwiające odpływ wody do wewnętrznych rur spustowych Wymaganie to nie dotyczy budynkoacutew kultu religijnego budynkoacutew widowiskowych hal sportowych a także produkcyjnych i magazynowych w ktoacuterych taki sposoacuteb odprowadzenia wody jest niemożliwy ze względoacutew technologicznych 3 W budynku wolno stojących o wysokości do 45 m i powierzchni dachu do 100 m2 dopuszcza się niewykonywanie rynien i rur spustowych pod warunkiem ukształtowania okapoacutew w sposoacuteb zabezpieczający przed zaciekaniem wody na ściany sect320 Balkony loggie i tarasy powinny mieć posadzki wykonane z materiałoacutew nienasiąkliwych mrozoodpornych i nieśliskich

sect3211 Na wewnętrznej powierzchni nieprzezroczystej przegrody zewnętrznej nie może występować kondensacja pary wodnej umożliwiająca rozwoacutej grzyboacutew pleśniowych 2 We wnętrzu przegrody o ktoacuterej mowa w ust 1 nie może występować narastające w kolejnych latach zawilgocenie spowodowane kondensacją pary wodnej

3 Warunki określone w ust 1 i 2 uważa się za spełnione jeśli przegrody odpowiadają wymaganiom określonym w pkt 22 załącznika nr 2 do rozporządzeniardquo sect3221 Rozwiązania materiałowo-konstrukcyjne zewnętrznych przegroacuted budynku warunki cieplno-wilgotnościowe a także intensywność wymiany powietrza w pomieszczeniach powinny uniemożliwiać powstawanie zagrzybienia 2 Do budowy należy stosować materiały wyroby i elementy budowlane odporne lub uodpornione na zagrzybienie i inne formy biodegradacji odpowiednio do stopnia zagrożenia korozją biologiczną 3 Przed podjęciem przebudowy rozbudowy lub zmiany przeznaczenia budynku w przypadku stwierdzenia występowania zawilgocenia i oznak korozji biologicznej należy wykonać ekspertyzę mykologiczną i na podstawie jej wynikoacutew ndash odpowiednie roboty zabezpieczające

Należy podkreślić także że w praktyce projektowej i wykonawczej budynkoacutew niskoenergetycznych wprowadzono przez NFOŚiGW [8] dla mostkoacutew cieplnych budynkoacutew w standardzie NF40 oraz NF15 wartości graniczne liniowego wspoacutełczynnika przenikania ciepła Ψmax [W(mK)] Wymagania cieplne i energetyczne dotyczące budynkoacutew niskoenergetycznych ktoacutere będą podlegały dofinansowaniu z NFOŚiGW [8] są bardziej zaostrzone niż wymagania w rozporządzeniu [3] ndash tabela 4

W tabeli 4 zestawiono wybrane wymagania w zakresie ochrony cieplnej wg rozporządzenia [3] [9] oraz wytycznych NFOŚiGW [8] Jednak spełnienie tych wymagań wiąże się z dodatkowymi kosztami ktoacutere ponosi inwestor w zakresie wykonania projektoacutew wykonawczych weryfikacji dokumentacji i budowy proacuteby szczelności

Tabela 4 Wybrane graniczne wartości charakterystycznych parametroacutew budynku jednorodzinnego w standardzie niskoenergetycznym ndash opracowanie własne na podstawie [3] [9] [8]

Charakterystyczne parametry

Wymagania wg rozporządzenia

Standard budynku wg [8]

WT [3] WT [9]1) NF15 NF40

Wspoacutełczynnik przenikania ciepła Uc(max) [W(m2middotK)] przegroacuted zewnętrznych budynku

ściana zewnętrzna

tigt16degC

030

025a) le 010

le 015 023b)

020c)

dachy stropodachy i stropy pod nieogrzewanymi poddaszami lub przejazdami

tigt16degC

025

020a) le 010

le 012 018b)

015c)

podłoga na gruncie tigt16degC 045 030abc) le 012

le 020 stropy nad piwnicami nieogrzewanymi i zamkniętymi

przestrzeniami podłogowymi

tigt16degC 045 025abc)

okna okna połaciowe drzwi balkonowe i powierzchnie przezroczyste nieotwieralne

tigt16degC

170divide180

130 a) le 080

le 100 110 b)

090 c)

drzwi zewnętrzne garażowe

260

170 a) le 080

le 130 150 b)

130 c)

Liniowy wspoacutełczynnik przenikania ciepła (dla mostkoacutew cieplnych) Ψ [W(mmiddotK)]

płyty balkonowe 2) 2) le 001 le 030

pozostałe mostki cieplne 2) 2) le 001 le 010

Szczelność powietrzna budynku n50[1h]

wentylacja grawitacyjna le 300 le 300 - -

wentylacja mechaniczna le 150 le 150 le 100 le 060

Roczne zapotrzebowanie na energię użytkową na cele ogrzewania EUCO [kWh(m2middotrok)]

2) 2) 40 15

Roczne zapotrzebowanie na nieodnawialną energię pierwotną na jednostkę powierzchni pomieszczeń o regulowanej temperaturze powietrza w budynku lokalu mieszkalnym lub części budynku stanowiącej samodzielną całość techniczno-użytkową ndash EPH+W [kWh(m2middotrok)]

3)

120 a)

2)

2) 95 b)

70 c) 1) w rozporządzeniu WT [3] sformułowano wymagania a) od 1012014 r b) od 1012017r c) od 1012021 r 2) nie sformułowano wymagań 3) wartość maksymalna EP zależy od wspoacutełczynnika kształtu budynku AV

Zmiany wprowadzone w rozporządzeniu [3] oraz wymagania dodatkowe wg [8] będą skutkować zwiększeniem grubości powszechnie stosowanych izolacji cieplnych (styropianu i wełny mineralnej) oraz

częstszym wykorzystaniem nowych materiałoacutew min płyt izolacyjnych z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej płyt z poliizocyjanuratu (PIR-u)

ANALIZA ROZWIĄZAŃ MATERIAŁOWYCH ŚCIAN ZEWNĘTRZNYCH W ŚWIETLE NOWYCH WYMAGAŃ CIEPLNYCH

Ściana zewnętrzna stanowi sztuczną przegrodę pomiędzy otoczeniem zewnętrznym (o zmiennej temperaturze i wilgotności) a wnętrzem (o określonej temperaturze i wilgotności) W pomieszczeniach przeznaczonych na stały pobyt ludzi powinny być zapewnione użytkownikom odpowiednie warunki w zakresie

nośności konstrukcji

ochrony cieplno-wilgotnościowej

ochrony przed zmiennymi warunkami klimatycznymi zmiana temperatur deszczem wiatrem

ochrony przed hałasem

ochrony przeciwpożarowej

waloroacutew architektonicznych i estetycznych Zmieniające się wymagania powodują że na etapie projektowania i wykonywania pojawiają się nowe rozwiązania konstrukcyjno-materiałowe ścian zewnętrznych Najczęściej stosowanymi technologiami wznoszenia ścian zewnętrznych budynkoacutew w Polsce są technologia murowana lub drewniana

Do analizy wybrano ściany zewnętrzne murowane warstwowe (rysunek 1) ktoacutere składają się z

warstwy konstrukcyjnej

warstwy izolacji cieplnej

warstwy pustki powietrznej dobrze wentylowanej (w przypadku ścian szczelinowych)

warstwy elewacyjnej (w przypadku ścian troacutejwarstwowych i szczelinowych) Najczęściej stosowanymi materiałami do wznoszenia warstwy konstrukcyjnej są

materiały ceramiczne cegła pełna cegła kratoacutewka cegła dziurawka pustaki ścienne (MAX SZ U z ceramiki pofryzowanej)

materiały silikatowe pełne lub drążone

elementy betonowe np pustaki szalunkowe

pustaki z autoklawizowanego betonu komoacuterkowego

elementy murowe z kamienia naturalnego Głoacutewnym zadaniem tej warstwy jest zdolność przenoszenia obciążeń z wyższych kondygnacji oraz w wyniku parcia wiatru W przypadku znaczących obciążeń często stosuje się słupy żelbetowe (jako trzpienie) Materiały do warstwy izolacji cieplnej powinny charakteryzować się niskim wspoacutełczynnikiem przewodzenia ciepła λ [W(mmiddotK)] i dużą porowatością Inne parametry techniczne są zależne od ich pochodzenia Do grupy materiałoacutew warstwy izolacji cieplnej można zaliczyć

styropian ndash materiał syntetyczny sztuczny produkowany z granulek polistyrenowych ktoacutere podczas spienienia powiększają swoją objętość ponad czterokrotnie

wełna mineralna ndash materiał nieorganiczny włoacuteknisty produkowany z mieszaniny surowcoacutew naturalnych (bazalty margle) i odpadowych (żużel wielkopiecowy)

polistyren ekstrudowany ndash materiał nienasiąkliwy nieulegający korozji biologicznej

styropian grafitowy ndash materiał produkowany jest z gotowego poacutełproduktu w postaci grafitowych granulek ktoacutere należy spienić uformować i pociąć proces produkcji styropianu grafitowego wygląda tak jak w przypadku styropianu białego posiada lepsze właściwości izolacyjne z powodu grafitowego dodatku zwiększającego absorbcję promieniowania cieplnego

płyty z poliuretanu (PUR) i poliizocyjanuratu (PIR) ndash twarde płyty piankowe ktoacutere są odporne termicznie i posiadają niższe wartości wspoacutełczynnika przewodzenia ciepła niż np wełna mineralna i styropian

płyty izolacyjne z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej ndash idealne do nowych budynkoacutew i do renowacji łatwe w obroacutebce i instalacji spełniają najwyższe wymogi stawiane materiałom izolacyjnym dedykowanym budownictwu energooszczędnemu charakteryzują się niewielkim oporem dyfuzyjnym

płyty celulozowe ndash włoacutekna celulozowe są produktem przyjaznym naturze ponieważ powstają z surowcoacutew wtoacuternych a konkretnie z makulatury powstające w efekcie mielenia papierowych resztek impregnowane są preparatami solnymi (dzięki temu zyskują wysoką odporność na mikroorganizmy owady a także na ogień włoacuteknoceluloza to materiał trudnozapalny) włoacuteknoceluloza potrafi roacutewnież pochłaniać dźwięki zwiększając komfort akustyczny w izolowanych nią budynkach

Przed wyborem odpowiedniego materiału do izolacji cieplnej należy zwroacutecić uwagę na następujące właściwości wspoacutełczynnik przewodzenia ciepła (λ [W(mmiddotK)] gęstość objętościowa izolacyjność akustyczna przepuszczalność pary wodnej (wspoacutełczynnik oporu dyfuzyjnego μ [-]) wrażliwość na czynniki biologiczne i chemiczne

Od strony zewnętrznej należy zastosować tynk zewnętrzny (w przypadku ścian dwuwarstwowych) lub warstwę elewacyjną (w przypadku ścian troacutejwarstwowych i szczelinowych) Do wykończenia ścian dwuwarstwowych można stosować siatki zbrojące z włoacutekna szklanego metalowego lub tworzywa sztucznego ktoacutere stanowią podkład dla tynkoacutew cienkowarstwowych mineralnych silikatowych (krzemianowych) silikonowych silikatowo-silikonowych polimerowych (np akrylowych) Ze względu na rodzaj faktury wyroacuteżnia się tynki gładkie drapane ziarniste (baranki) modelowane i mozaikowe

W przypadku ścian troacutejwarstwowych i szczelinowych warstwa elewacyjna wykonywana jest najczęściej z cegły klinkierowej bloczkoacutew wapienno-piaskowych (silikatowych) oraz płyt z drewna W kształtowaniu układu warstw materiałowych w ścianie szczelinowej należy zaprojektować szczelinę dobrze wentylowaną pomiędzy warstwą izolacji cieplnej a warstwą elewacyjną o odpowiedniej grubości z zapewnieniem swobodnej cyrkulacji powietrza (otwory w warstwie elewacyjnej) Warstwa elewacyjna powinna połączona z warstwą konstrukcyjną za pomocą kotew metalowych (łącznikoacutew mechanicznych) w ilości od 5 do 6 sztm2 powierzchni ściany Ze względu na zmiany temperatur (w okresie letnim do 50degC a w okresie zimowym do -25degC) w celu uniknięcia występowania zarysowań wybrzuszeń kruszenia i odpryskiwania materiału warstwy elewacyjnej zaleca się stosowanie w zewnętrznej warstwie ściany szczelinowej przerwy dylatacyjnej (w odległości od 8divide12 m w zależności od rodzaju warstwy elewacyjnej)

a) dwuwarstwowa 1 ndash tynk gipsowy 2 ndash warstwa konstrukcyjna 3 ndash izolacja cieplna 4 ndash tynk cienkowarstwowy

b) troacutejwarstwowa

1 ndash tynk gipsowy 2 ndash warstwa konstrukcyjna 3 ndash izolacja cieplna 4 ndash warstwa elewacyjna

c) szczelinowa

1 ndash tynk gipsowy 2 ndash warstwa konstrukcyjna 3 ndash izolacja cieplna 4 ndash szczelna dobrze wentylowana 5 ndash warstwa elewacyjna

warstwa konstrukcyjna bloczek z betonu komoacuterkowego 24 cm cegła pełna 25 cm bloczek wapienno-piaskowy (silikatowy) 24 cm

warstwa izolacji cieplnej styropian styropian grafitowy wełna mineralna płyty z poliizocyjanuratu (PIR) płyty z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej płyty ekstrudowane XPS płyty celulozowe płyty klimatyczne

warstwa elewacyjna cegła klinkierowa 12cm bloczek wapienno-piaskowy 12 cm

Rysunek 1 Przykładowe rozwiązania materiałowe ścian zewnętrznych murowanych ndash opracowanie własne

W ramach szczegoacutełowej analizy parametroacutew fizykalnych w pierwszym etapie obliczono wspoacutełczynnik przenikania ciepła Uc [W(m2middotK)] warstwowych ścian zewnętrznych - dwuwarstwowych (tabela 5 rysunek 1a) - troacutejwarstwowych (tabela 6 rysunek 1b) w zroacuteżnicowanym układzie warstw materiałowych zgodnie z procedurą normy PN-EN ISO 69462008 [4]

Do obliczenia wspoacutełczynnika przenikania ciepła Uc [W(m2K)] przyjęto następujące założenia

temperatura obliczeniowa zewnętrzna Toruń ndash III strefa klimatyczna te = -20degC

temperatura obliczeniowa wewnętrzna pomieszczenia przeznaczone do przebywania ludzi bez okryć zewnętrznych nie wykonujących w sposoacuteb ciągły pracy fizycznej (pokoje mieszkalne przedpokoje kuchnie korytarze) ti = 20degC

opory przejmowania ciepła dla ściany wartości oporoacutew przejmowania ciepła zostały przyjęte wg tabeli normy PN-EN ISO 69462008 [4] dla poziomego kierunku strumienia ciepła

- opoacuter przejmowania ciepła na zewnętrznej powierzchni przegrody Rse = 004 [(m2middotK)W] - opoacuter przejmowania ciepła na wewnętrznej powierzchni przegrody Rsi = 013 [(m2middotK)W] - w przypadku ściany szczelinowej zaprojektowano dobrze wentylowaną warstwę powietrza gr 4 cm ndash spełnia to kryterium wg pkt 534 normy PN-EN ISO 69462008 [4] bdquocałkowity opoacuter cieplny komponentu budowlanego zawierającego dobrze wentylowaną warstwę powietrza należy obliczyć pomijając opoacuter cieplny warstwy powietrza i wszystkich innych warstw między warstwą powietrza a środowiskiem zewnętrznym oraz dodając zewnętrzny opoacuter przejmowania ciepła odpowiadający powietrzu nieruchomemu alternatywnie może być zastosowana wartość Rsi z Tablicy 1 normyrdquo

wartości wspoacutełczynnika przewodzenia ciepła λ [W(mmiddotK)] przyjęto na podstawie pracy bdquoFizyka cieplna budowli w praktyce Obliczenia cieplno-wilgotnościowerdquo [10] bdquoProjektowanie przegroacuted zewnętrznych w świetle nowych warunkoacutew technicznych dotyczących budynkoacutew WT2013rdquo [11] oraz udokumentowanych danych producentoacutew

Tabela 5 Wyniki obliczeń wartości wspoacutełczynnika przenikania ciepła Uc według PN-EN ISO 69462008 [4] w odniesieniu do ściany zewnętrznej dwuwarstwowej

Warstwy materiałowe

d [m]

λ [W(mmiddotK)]

x) [m]

y) wspoacutełczynnik przewodzenia ciepła materiałoacutew izolacji cieplnej

λ [W(mmiddotK)]

I II III IV

0059 0040 0038 0020

I Tynk gipsowy Bl z betonu komoacuterkowego Izolacja cieplna Tynk cienkowarstwowy

001 024 x)

0005

040 021 y)

076

010 033 026 025 016

012 030 023 022 014

015 026 020 019 011

020 021 016 015 009

II Tynk gipsowy Bl wapienno-piaskowy Izolacja cieplna Tynk cienkowarstwowy

001 024 x)

0005

040 056 y)

076

010 043 032 031 018

012 038 028 026 015

015 032 023 022 012

020 025 018 017 009

III Tynk gipsowy Cegła pełna Izolacja cieplna Tynk cienkowarstwowy

001 025 x)

0005

040 077 y)

076

010 045 033 032 018

012 039 028 027 015

015 033 023 022 012

020 026 018 017 009 ) x ndash grubość izolacji cieplnej [m] ) y ndash warianty materiału izolacyjnego (w zależności od wspoacutełczynnika przewodzenia ciepła λ [W(mmiddotK)] warianty izolacji cieplnej I ndash płyty klimatyczne λ = 0059 W(mmiddotK) II ndash płyty styropianowe λ = 0040 W(mmiddotK) III ndash płyty z wełny mineralnej λ = 0038 W(mmiddotK) IV ndash płyty izolacyjne z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej λ = 0020 W(mmiddotK) do obliczeń Uc przyjęto ΔU=0

Tabela 6 Wyniki obliczeń wartości wspoacutełczynnika przenikania ciepła Uc według PN-EN ISO 69462008 [4] w odniesieniu do ściany zewnętrznej troacutejwarstwowej

Warstwy materiałowe

d [m]

λ [W(mmiddotK)]

x) [m]

y) wspoacutełczynnik przewodzenia ciepła materiałoacutew izolacji cieplnej

λ [W(mmiddotK)]

I II III IV

0059 0040 0038 0020

I Tynk gipsowy Bl z betonu komoacuterkowego Izolacja cieplna Bl wapienno-piaskowe

001 024 x)

012

040 021 y)

080

010 032 026 025 016

012 029 023 023 014

015 026 020 019 012

020 022 016 016 010

II Tynk gipsowy Bl wapienno-piaskowy Izolacja cieplna Bl wapienno-piaskowy

001 024 x)

012

040 056 y)

080

010 042 032 030 018

012 037 028 026 016

015 031 023 022 013

020 025 018 018 010

III Tynk gipsowy Cegła pełna Izolacja cieplna Cegła klinkierowa

001 025 x)

012

040 077 y) 105

010 044 033 032 019

012 039 029 027 016

015 033 024 023 013

020 026 019 018 011 ) x ndash grubość izolacji cieplnej [m] ) y ndash warianty materiału izolacyjnego (w zależności od wspoacutełczynnika przewodzenia ciepła λ [W(mmiddotK)] warianty izolacji cieplnej I ndash płyty klimatyczne λ = 0059 W(mmiddotK) II ndash płyty styropianowe λ = 0040 W(mmiddotK) III ndash płyty z wełny mineralnej λ = 0038 W(mmiddotK) IV ndash płyty izolacyjne z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej λ = 0020 W(mmiddotK) do obliczeń Uc przyjęto ΔU=001

Istotny wpływ na wartość wspoacutełczynnika przenikania ciepła przegrody budowlanej U [W(m2middotK)] ma

wartość wspoacutełczynnika przewodzenia ciepła λ [W(mmiddotK)] materiału izolacyjnego W odniesieniu do jednego

rodzaju izolacji może się ona wahać w znacznym przedziale w zależności od produktu co wynika z szybkiego rozwoju rynku materiałoacutew termoizolacyjnych oraz coraz bardziej zaawansowanych technologii produkcyjnych W obliczeniach roacuteżnicowano grubość warstwy izolacji cieplnej i wartość wspoacutełczynnika

przewodzenia ciepła materiału izolacyjnego λ [W(mmiddotK)] Wspoacutełczynnik przenikania ciepła Uc [W(m2K)] jest podstawowym parametrem służącym do sprawdzenia kryterium cieplnego Uc le Umax Wraz ze zmieniającymi się wartościami Umax niektoacutere rozwiązania konstrukcyjno-materiałowe ścian zewnętrznych nie spełniają podstawowego kryterium (Uc le Umax) ndash tabela 5 6 Określone wartości Uc wykorzystywane są do dalszych obliczeń w zakresie analizy cieplno-wilgotnościowej przegroacuted i całego budynku (np wspoacutełczynnik strat ciepła przez przenikanie Htr [WK] zapotrzebowanie na energię końcową EK i pierwotną EP [kWh(m2middotrok)]) Należy także podkreślić że przy kształtowaniu układu warstw materiałowych ścian zewnętrznych i ich złączy trzeba uwzględniać kryteria w zakresie izolacyjności cieplnej kondensacji powierzchniowej i międzywarstwowej izolacyjności akustycznej ochrony przeciwpożarowej oraz nośności i trwałości konstrukcji Niektoacutere układy warstw materiałowych spełniają wymagania w zakresie izolacyjności cieplnej (Uc le Umax) jednak po przeprowadzeniu analizy w zakresie wymagań wilgotnościowych akustycznych lub przeciwpożarowych usytuowanie warstwy izolacji cieplnej wewnątrz przegrody jest niedopuszczalne

KSZTAŁTOWANIE STRUKTURY MATERIAŁOWEJ ZŁĄCZY BUDOWLANYCH

Rozporządzenie WT-2014 [3] wprowadza od 1 stycznia 2014 r nowe wymagania dotyczące izolacyjności cieplnej poprzez zaostrzenie wymagań w zakresie wartości granicznych wspoacutełczynnika przenikania ciepła Uc(max) [W(msup2K)] dla przegroacuted zewnętrznych oraz wartości granicznych wskaźnika zapotrzebowania na energię pierwotną EP [kWh(m2middotrok)] dla całego budynku Jednak w rozporządzeniu [3] nie sformułowano wymagań w zakresie ograniczenia strat ciepła przez złącza przegroacuted zewnętrznych Są to bdquomostki cieplne (termiczne)rdquo ktoacutere powstają w wyniku połączenia przegroacuted budynku Generują dodatkowe straty ciepła przez przegrody budowlane Doboacuter materiałoacutew konstrukcyjnych i izolacyjnych złączy nie powinien być przypadkowy ale oparty na podstawie szczegoacutełowych obliczeń i analiz

Należy jednak podkreślić że są to tzw bdquosłabe miejscardquo w ktoacuterych występuje

zwiększony przepływ strumienia cieplnego przez złącze co wpływa na wzrost wartości wskaźnika EU EK a w ostateczności EP [kWh(m2middotrok)]

obniżenie temperatury na wewnętrznej powierzchni przegrody co prowadzi do ryzyka występowania kondensacji powierzchniowej (ryzyka rozwoju pleśni i grzyboacutew pleśniowych) można je określić wyznaczając czynnik temperaturowy fRsi

Aby ocenić komfort cieplny danego pomieszczenia i uwzględnić dodatkowe straty ciepła spowodowane działaniem mostka należy określić rozkład temperatur na powierzchniach wewnętrznych przegroacuted (rysunek 2)

a) model obliczeniowy ndash połączenie ściany zewnętrznej z oknem w przekroju przez ościeżnicę

b) linie strumieni cieplnych ndash adiabaty a) rozkład temperatur w złączu ndash izotermy

Rysunek 2 Parametry charakterystyczne mostka cieplnego ndash opracowanie własne

Dlatego niezwykle ważne staje się w procesie projektowym poprawne wykonywanie szczegoacutełowych obliczeń i analiz numerycznych ktoacutere powinny być podstawą do wyboru rozwiązań konstrukcyjno-materiałowych przegroacuted zewnętrznych i ich złączy

Podstawowymi parametrami charakteryzującymi mostki cieplne są

liniowy wspoacutełczynnik przenikania ciepła Ψ [W(mmiddotK)] obliczany na podstawie normy PN-EN ISO 102112008 [7] lub przyjmować ich wartości na podstawie katalogu mostkoacutew cieplnych (np załącznik do [10] [11]) oraz normy PN-EN ISO 146832008 [12]

punktowy wspoacutełczynnik przenikania ciepła [WK] obliczany na podstawie normy PN-EN ISO 102112008 [7] lub przyjmować ich wartości na podstawie katalogu mostkoacutew cieplnych na podstawie danych producentoacutew

czynnik temperaturowy fRsi określany zgodnie z normą PN-EN ISO 137882003 [6] na podstawie temperatury minimalnej w miejscu mostka cieplnego

ANALIZA PARAMETROacuteW FIZYKLANYCH POŁĄCZENIA ŚCIANY ZEWNĘTRZNEJ Z OKNEM

Do obliczeń parametroacutew fizykalnych (cieplno-wilgotnościowych) wytypowano połączenie ściany zewnętrznej z oknem w przekroju przez ościeżnicę w kilku wariantach obliczeniowych (rysunek 3)

rozwiązanie I (brak węgarka w postaci izolacji cieplnej)

rozwiązanie II (zastosowanie węgarka ndash ocieplenie przedłużone na ościeżnicę)

rozwiązanie III (ościeżnica przesunięta w kierunku ocieplenia) W ramach przykładu obliczeniowego przedstawiono wyniki przykładowych obliczeń numerycznych przy zastosowaniu programu komputerowego TRISCO

układ materiałowy złącza linie strumieni cieplnych (adiabaty) rozkład temperatur (izotermy)

rozwiązanie złącza przegroacuted zewnętrznych I - brak węgarka w postaci izolacji cieplnej

rozwiązanie złącza przegroacuted zewnętrznych II - ocieplenie przedłużone na ościeżnicę

rozwiązanie złącza przegroacuted zewnętrznych III - ościeżnica przesunięta w kierunku ocieplenia

Rysunek 3 Analizowane układy materiałowe połączenia ściany zewnętrznej z oknem w przekroju przez ościeżnicę ndash opracowanie własne

Do obliczeń przyjęto następujące założenia

modelowanie złączy wykonano zgodnie z zasadami prezentowanymi w PN-EN ISO 102112008 [7]

opory przejmowania ciepła (Rsi Rse) przyjęto zgodnie z PN-EN ISO 69462008 [4] przy obliczeniach strumieni cieplnych oraz wg PN-EN ISO 137882003 [6] przy obliczeniach rozkładu temperatur i czynnika temperaturowego fRsi

temperatura powietrza wewnętrznego ti = 20 ordmC (pokoacutej dzienny) temperatura powietrza zewnętrznego te = -20 ordmC (III strefa)

wartości wspoacutełczynnika przewodzenia ciepła materiałoacutew budowlanych λ [W(mmiddotK)] przyjęto na podstawie pracy bdquoFizyka cieplna budowli w praktyce Obliczenia cieplno-wilgotnościowerdquo [10] oraz bdquoProjektowanie przegroacuted zewnętrznych w świetle nowych warunkoacutew technicznych dotyczących budynkoacutew WT2013rdquo [11] oraz udokumentowanych danych producentoacutew

W analizowanych przypadkach złączy budowlanych zastosowano stolarkę okienną o zmiennej wartości wspoacutełczynnika przenikania ciepła Uw [W(m2middotK)] oraz ścianę zewnętrzną dwuwarstwową z zroacuteżnicowaną warstwą konstrukcyjną (bloczek z betonu komoacuterkowego lub cegła pełna) i warstwą izolacji cieplnej (płyty styropianowe lub płyty izolacyjne o zamkniętej strukturze komoacuterkowej z rdzeniem uzyskiwanym z żywicy fenolowo-formaldehydowej) o zmiennej grubości W tabelach 7 8 9 zestawiono wyniki obliczeń parametroacutew fizykalnych złączy budowlanych Uc [W(m2middotK)] ndash wspoacutełczynnik przenikania ciepła ściany zewnętrznej Uw [W(m2middotK)] ndash wspoacutełczynnik przenikania ciepła stolarki okiennej Φ [W] ndash strumień cieplny przepływający przez złącze L2D [W(mmiddotK)] ndash liniowy wspoacutełczynnik sprzężenia cieplnego Ψ [W(mmiddotK)] ndash liniowy wspoacutełczynnik przenikania ciepła Ψśc [W(mmiddotK)] ndash gałęziowy wspoacutełczynnik przenikania ciepła (dotyczący ściany zewnętrznej) ΨO [W(mmiddotK)] ndash gałęziowy wspoacutełczynnik przenikania ciepła (dotyczący stolarki okiennej) tmin [degC] ndash temperatura minimalna na wewnętrznej powierzchni przegrody w miejscu mostka cieplnego fRsi [-] ndash czynnik temperaturowy przeprowadzonych przy zastosowaniu programu komputerowego TRISCO

Tabela 7 Wyniki parametroacutew fizykalnych połączenia ściany zewnętrznej z oknem (brak węgarka w postaci izolacji cieplnej) ndash opracowanie własne

Parametry fizykalne złącza przegroacuted zewnętrznych

ściana zewnętrzna bloczek z betonu komoacuterkowego z ociepleniem

ściana zewnętrzna cegła pełna z ociepleniem

wariant I ) wariant II ) wariant I ) wariant II )

grubość izolacji 015 020 015 020 015 020 015 020

Uc [W(m2middotK)] 020 016 011 009 023 018 012 009

Uw [W(m2middotK)] 110 090 090 080 130 090 090 080

Φ [W] 5414 4495 4223 3835 6770 4976 4754 4248

L2D [W(mmiddotK)] 1354 1124 1081 0959 1693 1244 1189 1062

Ψ [W(mmiddotK)] 0060 0068 0064 0067 0159 0163 0159 0162

Ψśc [W(mmiddotK)] 0050 0056 0055 0058 0147 0152 0150 0153

ΨO [W(mmiddotK)] 0010 0012 0009 0009 0012 0011 0009 0009

tmin [degC] 1372 1416 1457 1480 1277 1336 1384 1404

fRsi [-] 0843 0854 0864 0870 0819 0834 0846 0851 ) wariant I ndash płyty styropianowe λ=004 W(mmiddotK) ) wariant II ndash płyty izolacyjne z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej λ=002W(mmiddotK)

Tabela 8 Wyniki parametroacutew fizykalnych połączenia ściany zewnętrznej z oknem (ocieplenie przedłużone na ościeżnicę) ndash

opracowanie własne

Parametry fizykalne złącza przegroacuted zewnętrznych

ściana zewnętrzna bloczek z betonu komoacuterkowego z ociepleniem

ściana zewnętrzna cegła pełna z ociepleniem

wariant I ) wariant II ) wariant I ) wariant II )

grubość izolacji 015 020 015 020 015 020 015 020

Uc [W(m2middotK)] 020 016 011 009 023 018 012 009

Uw [W(m2middotK)] 110 090 090 080 130 090 090 080

Φ [W] 5246 4321 4132 3639 6254 4478 4223 3708

L2D [W(mmiddotK)] 1312 1080 1033 0910 1564 1120 1056 0927

Ψ [W(mmiddotK)] 0053 0054 0047 0046 0073 0068 0057 0055

Ψśc [W(mmiddotK)] 0025 0028 0024 0025 0051 0050 0041 0041

ΨO [W(mmiddotK)] 0028 0026 0023 0021 0022 0018 0016 0014

tmin [degC] 1532 1583 1646 1677 1564 1648 1715 1746

fRsi [-] 0883 0896 0912 0919 0891 0912 0929 0937 ) wariant I ndash płyty styropianowe λ=004 W(mmiddotK) ) wariant II ndash płyty izolacyjne z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej λ=002W(mmiddotK)

Tabela 9 Wyniki parametroacutew fizykalnych połączenia ściany zewnętrznej z oknem (ościeżnica przesunięta w kierunku ocieplenia) ndash opracowanie własne

Parametry fizykalne złącza przegroacuted zewnętrznych

ściana zewnętrzna bloczek z betonu komoacuterkowego z ociepleniem

ściana zewnętrzna cegła pełna z ociepleniem

wariant I ) wariant II ) wariant I ) wariant II )

grubość izolacji 015 020 015 020 015 020 015 020

Uc [W(m2middotK)] 020 016 011 009 023 018 012 009

Uw [W(m2middotK)] 110 090 090 080 130 090 090 080

Φ [W] 5208 4278 4092 3598 6167 4392 5156 3641

L2D [W(mmiddotK)] 1302 1070 1023 0900 1542 1098 1039 0910

Ψ [W(mmiddotK)] 0041 0042 0036 0035 0048 0045 0039 0038

Ψśc [W(mmiddotK)] 0015 0017 0013 0015 0027 0027 0022 0023

ΨO [W(mmiddotK)] 0026 0025 0023 0020 0021 0018 0017 0015

tmin [degC] 1555 1611 1674 1707 1601 1688 1746 1777

fRsi [-] 0898 0903 0919 0927 0900 0922 0937 0944 ) wariant I ndash płyty styropianowe λ=004 W(mmiddotK) ) wariant II ndash płyty izolacyjne z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej λ=002W(mmiddotK)

Usytuowanie ościeżnicy okiennej na styku warstwy konstrukcyjnej i izolacji cieplnej pozwala na otrzymanie najmniejszych strat ciepła Należy zauważyć że przedłużenie ocieplenia na ościeżnicę powoduje że temperatura na wewnętrznej powierzchni przegrody (w miejscu połączenia ściany zewnętrznej z ościeżnicą) jest wyższa niż w przypadku braku izolacji na ościeżnicy W przypadku tego typu złączy bardzo zasadne staje się określenie gałęziowych wspoacutełczynnikoacutew przenikania ciepła osobno dla części ściany zewnętrznej Ψśc [W(mmiddotK)] i dla części okna ΨO [W(mmiddotK)] ponieważ pozwala to na określenie dodatkowych strat ciepła dla ściany zewnętrznej i okna

Wykonanie szczegoacutełowych obliczeń przy zastosowaniu programu komputerowego pozwala na uzyskanie miarodajnych wynikoacutew parametroacutew cieplno-wilgotnościowych Ich wartości zależą od zastosowanego materiału budowlanego (konstrukcyjnego) rodzaju i grubości izolacji cieplnej oraz ukształtowania struktury materiałowej analizowanego złącza Posługiwanie się wartościami przybliżonymi

i orientacyjnymi np w oparciu o PN-EN ISO 146832008 [12] staje się nieuzasadnione ponieważ nie uwzględniają zmiany układoacutew materiałowych oraz rodzaju i grubości izolacji cieplnej W tabeli 10 zestawiono wyniki liniowego wspoacutełczynnika przenikania ciepła Ψi [W(mmiddotK)] wg normy PN-EN ISO 146832008 [12] oraz obliczeń własnych

Tabela 10 Analiza poroacutewnawcza wartości liniowego wspoacutełczynnika przenikania ciepła Ψi [W(mmiddotK)]

Złącze budowlane

Wartości liniowego wspoacutełczynnika przenikania ciepła Ψi [W(mmiddotK)]

wg [12]

wg obliczeń własnych

ściana A ndash wariant ściana II ndash wariant

I II I II

Połączenie ściany zewnętrznej z oknem (W7) 045

0060divide 0068

0064divide 0067

0159divide 0163

0159divide 0162

Połączenie ściany zewnętrznej z oknem (ocieplenie przedłużone na ościeżnicę)

brak karty katalogowej

0053divide 0054

0046divide 0047

0068divide 0073

0055divide 0057

Połączenie ściany zewnętrznej z oknem (ościeżnica przesunięta w kierunku ocieplenia)

(W1) 000

0041divide 0042

0035divide 0036

0045divide 0048

0038divide 0039

(W7) (W1) ndash symbole kart katalogowych w normie PN-EN ISO 146832008 [12] ściana A ndash ściana zewnętrzna bloczek z betonu komoacuterkowego z ociepleniem ściana B ndash ściana zewnętrzna cegła pełna z ociepleniem

Analizowane złącza spełniają tylko wymagania standardu budynku energooszczędnego NF40 stawiane przez Narodowy Fundusz Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej [8] ktoacutere dotyczą maksymalnej wartości wspoacutełczynnika Ψmax [W(mmiddotK)] w celu zmniejszenia strat ciepła Jednak przy ocenie strat ciepła należy przeanalizować także inne parametry Φ (wielość strumienia cieplnego przepływającego przez złącze) [W] lub L2D (wspoacutełczynnik sprzężenia cieplnego) [W(mmiddotK)] odzwierciedlające straty ciepła przez złącze

Szczegoacutelne znaczenie ma poprawne zaprojektowanie złączy przegroacuted zewnętrznych w zakresie zminimalizowania strat ciepła oraz także wyeliminowania ryzyka kondensacji na wewnętrznej powierzchni przegrody Na podstawie wartości czynnika temperaturowego fRsi można stwierdzić że w analizowanych złączach (tabela 7 8 9) nie występuje ryzyko rozwoju pleśni i grzyboacutew pleśniowych We wszystkich analizowanych złączach zachowany jest warunek uniknięcia kondensacji na wewnętrznej powierzchni przegrody (ryzyka rozwoju pleśni i grzyboacutew pleśniowych) fRsi ge fRsi(kryt)) Wartość graniczna (krytyczna) czynnika temperaturowego uwzględniając parametry powietrza wewnętrznego i zewnętrznego analizowanych wariantoacutew obliczeniowych wynosi fRsi(kryt) = 0785

W celu poprawnego ukształtowania struktury materiałowej złączy budowlanych przegroacuted zewnętrznych należy każdorazowo uwzględniać zmienne parametry powietrza zewnętrznego i wewnętrznego odpowiadające rzeczywistemu usytuowaniu i użytkowaniu budynku Istnieje więc potrzeba prowadzenia dalszych badań i obliczeń zaroacutewno dla złączy dwuwymiarowych jak troacutejwymiarowych (przestrzennych)

ANALIZA PARAMETROacuteW FIZYKLANYCH POŁĄCZENIA ŚCIANY ZEWNĘTRZNEJ Z PŁYTĄ BALKONOWĄ

Do analizy parametroacutew fizykalnych połączenia ściany zewnętrznej z płytą balkonową wybrano następujące warianty obliczeniowe

rozwiązanie konstrukcyjno-materiałowe I ndash typowa płyta wspornikowa (rysunek 4)

rozwiązanie konstrukcyjno-materiałowe II ndash ocieplenie goacuternej części płyty balkonowej (rysunek 5)

rozwiązanie konstrukcyjno-materiałowe III ndash ocieplenie goacuternej i dolnej części płyty balkonowej (rysunek 6)

a) ściana zewnętrzna z betonu komoacuterkowego (A) b) ściana zewnętrzna z cegły pełnej (B)

Rysunek 4 Połączenie ściany zewnętrznej z płytą balkonową ndash typowa płyta wspornikowa

a) ściana zewnętrzna z betonu komoacuterkowego (A) b) ściana zewnętrzna z cegły pełnej (B)

Rysunek 5 Połączenie ściany zewnętrznej z płytą balkonową ndash ocieplenie goacuternej części płyty balkonowej

a) ściana zewnętrzna z betonu komoacuterkowego (A) b) ściana zewnętrzna z cegły pełnej (B)

Rysunek 6 Połączenie ściany zewnętrznej z płytą balkonową ndash ocieplenie goacuternej i dolnej części płyty balkonowej

Do obliczeń przyjęto następujące założenia

modelowanie złączy wykonano zgodnie z zasadami prezentowanymi w PN-EN ISO 102112008 [7]

opory przejmowania ciepła (Rsi Rse) przyjęto zgodnie z PN-EN ISO 69462008 [4] przy obliczeniach strumieni cieplnych oraz wg PN-EN ISO 137882003 [6] przy obliczeniach rozkładu temperatur i czynnika temperaturowego fRsi

temperatura powietrza wewnętrznego ti = 20 ordmC (pokoacutej dzienny) temperatura powietrza zewnętrznego te = -20 ordmC (III strefa)

wartości wspoacutełczynnika przewodzenia ciepła materiałoacutew budowlanych λ [W(mmiddotK)] przyjęto na podstawie pracy bdquoFizyka cieplna budowli w praktyce Obliczenia cieplno-wilgotnościowerdquo [10] oraz bdquoProjektowanie przegroacuted zewnętrznych w świetle nowych warunkoacutew technicznych dotyczących budynkoacutew WT2013rdquo [11] oraz udokumentowanych danych producentoacutew

W analizowanych przypadkach złączy budowlanych wytypowano ścianę zewnętrzną dwuwarstwową z zroacuteżnicowaną warstwą konstrukcyjną (bloczek z betonu komoacuterkowego lub cegła pełna) i warstwą izolacji cieplnej (płyty styropianowe lub płyty izolacyjne z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej) o zmiennej grubości W tabelach 11 12 13 zestawiono wyniki obliczeń parametroacutew fizykalnych złączy budowlanych Uc [W(m2middotK)] ndash wspoacutełczynnik przenikania ciepła ściany zewnętrznej Φ [W] ndash strumień cieplny przepływający przez złącze Φg [W] ndash strumień cieplny przepływający przez goacuterną część złącza Φd [W] ndash strumień cieplny przepływający przez dolną część złącza L2D [W(mmiddotK)] ndash liniowy wspoacutełczynnik sprzężenia cieplnego Ψi [W(mmiddotK)] ndash liniowy wspoacutełczynnik przenikania ciepła Ψig[W(mmiddotK)] ndash gałęziowy wspoacutełczynnik przenikania ciepła (dotyczący goacuternej części złącza) Ψid [W(mmiddotK)] ndash gałęziowy wspoacutełczynnik przenikania ciepła (dotyczący dolnej części złącza) Ψi [W(mmiddotK)] ndash liniowy wspoacutełczynnik przenikania ciepła tmin [degC] ndash temperatura minimalna na wewnętrznej powierzchni przegrody w miejscu mostka cieplnego fRsi [-] ndash czynnik temperaturowy przeprowadzonych przy zastosowaniu programu komputerowego TRISCO

Tabela 11 Wyniki parametroacutew fizykalnych połączenia ściany zewnętrznej z płytą balkonową (typowa płyta wspornikowa) ndash

opracowanie własne

Parametry fizykalne złącza

przegroacuted zewnętrznych

ściana zewnętrzna bloczek z betonu komoacuterkowego z ociepleniem

ściana zewnętrzna cegła pełna z ociepleniem

wariant I ) wariant II ) wariant I ) wariant II )

grubość izolacji 010 012 018 010 012 018 010 012 018 010 012 018

Uc [W(m2middotK)] 026 023 017 016 014 010 033 028 020 018 015 010

Φ [W] 4479 4152 3443 3699 3434 2869 5367 4889 3923 4258 3915 3206

Φg [W] 147 134 1074 10950 9970 7990 2112 1904 1496 1579 1437 1154

Φd [W] 3009 2812 2369 26040 24370 20700 3255 2985 2427 26790 24780 20520

L2D [W(mmiddotK)] 1120 1038 0861 0925 0859 0717 1342 1222 0981 1065 0979 0802

Ψig [W(mmiddotK)] 0109 0106 0098 0117 0113 0104 0199 0193 0176 0215 0206 0184

Ψid [W(mmiddotK)] 0489 0471 0421 0494 0473 0422 0484 0463 0409 0490 0467 0408

Ψi [W(mmiddotK)] 0598 0577 0518 0611 0587 0525 0683 0656 0585 0705 0673 0592

tmin [degC] 913 964 1089 963 1011 1128 1074 1129 1255 1143 1191 1303

fRsi [-] 0728 0741 0772 0741 0753 0782 0769 0782 0814 0786 0798 0826 ) wariant I ndash płyty styropianowe λ=004 W(mmiddotK) ) wariant II ndash płyty izolacyjne z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej λ=002W(mmiddotK)

a) adiabaty b) izotermy Rysunek 7 Analiza strat ciepła i rozkładu temperatur w złączu ndash typowa płyta wspornikowa

Tabela 12 Wyniki parametroacutew fizykalnych połączenia ściany zewnętrznej z płytą balkonową (ocieplenie goacuternej części płyty balkonowej) ndash opracowanie własne

Parametry fizykalne złącza

przegroacuted zewnętrznych

ściana zewnętrzna bloczek z betonu komoacuterkowego z ociepleniem

ściana zewnętrzna cegła pełna z ociepleniem

wariant I ) wariant II ) wariant I ) wariant II )

grubość izolacji 010 012 018 010 012 018 010 012 018 010 012 018

Uc [W(m2middotK)] 026 023 017 016 014 010 033 028 020 018 015 010

Φ [W] 4259 3966 3292 3459 323 2704 5074 4645 3731 3939 3647 2998 Φg [W] 1424 1302 1041 1045 954 764 2017 1824 1434 1475 135 1086 Φd [W] 2835 2664 2251 2414 2276 194 3057 2821 2297 2464 2297 1912 L2D [W(mmiddotK)] 1065 0992 0823 0865 0808 0676 1269 1161 0933 0985 0912 0750 Ψig [W(mmiddotK)] 0097 0097 0089 0104 0103 0095 0175 0173 0161 0189 0185 0167 Ψid [W(mmiddotK)] 0446 0434 0390 0445 0432 0389 0434 0422 0376 0436 0421 0373 Ψi [W(mmiddotK)] 0543 0530 0479 0549 0535 0484 0610 0595 0536 0624 0606 0539 tmin [degC] 992 1032 1144 1048 1084 1188 1148 1188 1304 1223 1258 1356 fRsi [-] 0748 0758 0786 0762 0771 0797 0787 0797 0826 0806 0815 0839 ) wariant I ndash płyty styropianowe λ=004 W(mmiddotK) ) wariant II ndash płyty izolacyjne z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej λ=002W(mmiddotK)

a) adiabaty b) izotermy Rysunek 8 Analiza strat ciepła i rozkładu temperatur w złączu ndash ocieplenie goacuternej części płyty

balkonowej

Tabela 12 Wyniki parametroacutew fizykalnych połączenia ściany zewnętrznej z płytą balkonową (ocieplenie goacuternej i dolnej części płyty balkonowej) ndash opracowanie własne

Parametry fizykalne złącza

przegroacuted zewnętrznych

ściana zewnętrzna bloczek z betonu komoacuterkowego z ociepleniem

ściana zewnętrzna cegła pełna z ociepleniem

wariant I ) wariant II ) wariant I ) wariant II )

grubość izolacji 010 012 018 010 012 018 010 012 018 010 012 018

Uc [W(m2middotK)] 026 023 017 016 014 010 033 028 020 018 015 010

Φ [W] 3526 325 2685 24250 22290 18480 4168 3763 2996 2690 2434 1979

Φg [W] 1277 1157 915 8350 7490 5860 1733 1547 1200 1077 965 761

Φd [W] 2249 2093 177 15900 14800 12620 2435 2216 1796 16130 14690 12180

L2D [W(mmiddotK)] 0882 0813 0671 0606 0557 0462 1042 0941 0749 0673 0609 0495

Ψig [W(mmiddotK)] 0060 0060 0058 0052 0051 0051 0104 0104 0102 0089 0088 0085

Ψid [W(mmiddotK)] 0299 0291 0271 0241 0234 0220 0279 0270 0251 0223 0214 0200

Ψi [W(mmiddotK)] 0359 0351 0329 0292 0285 0270 0383 0374 0353 0313 0303 0285

tmin [degC] 1265 1297 1369 1437 1460 151 1382 1418 1493 1550 1574 1622

fRsi [-] 0816 0824 0842 0859 0865 0878 0845 0854 0873 0888 0893 0906 ) wariant I ndash płyty styropianowe λ=004 W(mmiddotK) ) wariant II ndash z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej λ=002W(mmiddotK)

a) adiabaty b) izotermy

Rysunek 9 Analiza strat ciepła i rozkładu temperatur w złączu ndash ocieplenie goacuternej i dolnej części płyty balkonowej

W aspekcie oceny cieplno-wilgotnościowej najbardziej korzystnym jest rozwiązanie konstrukcyjno-materiałowe III ndash połączenie ściany zewnętrznej z płytą balkonową przy ociepleniu płyty balkonowej w goacuternej i dolnej powierzchni Uzyskano najniższe z rozpatrywanych wariantoacutew obliczeniowych wartości liniowego wspoacutełczynnika przenikania ciepła Ψi [W(mmiddotK)] Poza tym rozwiązanie konstrukcyjno-materiałowe I lub II generuje obniżenie temperatury na wewnętrznej powierzchni przegrody do poziomu w ktoacuterym występuje ryzyko kondensacji powierzchniowej ponieważ fRsi lt fRsi kryt (tabela 11 12) Wartość graniczna (krytyczna) czynnika temperaturowego uwzględniając parametry powietrza wewnętrznego i zewnętrznego analizowanych wariantoacutew obliczeniowych wynosi fRsi(kryt) = 0778 Zastosowanie materiału termoizolacyjnego (np płyty izolacyjne z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej o λ=002W(mmiddotK)) pozwala na ograniczenia strat ciepła przez pełne przegrody zewnętrzne oraz złącza budowlane Należy jednak ponadto podjąć proacutebę zmiany ukształtowania elementu konstrukcyjnego płyty balkonowej np jako układ belek wspornikowych na ktoacuterych układa się płytę balkonową lub zastosowanie łącznika izotermicznego

Literatura

1 Uchwała Rady Ministroacutew z dnia 22 czerwca 2015 r w sprawie przyjęcia bdquoKrajowego planu mającego na celu zwiększenie liczby budynkoacutew o niskim zużyciu energiirdquo

2 Ustawa z dnia 7 lipca 1994 r ndash Prawo budowlane (DzU z 2013 r poz 1409 z poacuteźnzm)

3 Rozporządzenie Ministra Transportu Budownictwa i Gospodarki Morskiej zmieniające rozporządzenie w sprawie warunkoacutew technicznych jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowania (DzU z 2013 r poz 926)

4 PN-EN ISO 69462008 Komponenty budowlane i elementy budynku Opoacuter cieplny i wspoacutełczynnik przenikania ciepła Metoda obliczania

5 PN-EN ISO 133702008 Cieplne właściwości użytkowe budynkoacutew Wymiana ciepła przez grunt Metoda obliczania

6 PN-EN ISO 13788 2003 Cieplno-wilgotnościowe właściwości komponentoacutew budowlanych i elementoacutew budynku Temperatura powierzchni wewnętrznej umożliwiająca uniknięcie krytycznej wilgotności powierzchni wewnętrznej kondensacji Metody obliczania

7 PN-EN ISO 102112008 Mostki cieplne w budynkach Strumienie ciepła i temperatury powierzchni Obliczenia szczegoacutełowe

8 Wymagania określające podstawowe wymogi niezbędne do osiągnięcia oczekiwanych standardoacutew energetycznych dla budynkoacutew mieszkalnych oraz sposoacuteb weryfikacji projektoacutew i sprawdzania wykonywanych domoacutew energooszczędnych wwwnfosigwgovpl

9 Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 6 listopada 2008 r zmieniające rozporządzenie w sprawie warunkoacutew technicznych jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (DzU z 2008 r nr 201 poz 1238)

10 A Dylla bdquoFizyka cieplna budowli w praktyce Obliczenia cieplno-wilgotnościowerdquo Wydawnictwo Naukowe PWN SA Warszawa 2015

11 K Pawłowski bdquoProjektowanie przegroacuted zewnętrznych w świetle nowych warunkoacutew technicznych dotyczących budynkoacutew WT2013rdquo Wydanie Specjalne miesięcznika IZOLACJE 22013 Warszawa 2013

12 PN-EN ISO 146832008 Mostki cieplne w budynkach Liniowy wspoacutełczynnik przenikania ciepła Metody uproszczone i wartości orientacyjne

2 We wnętrzu przegrody o ktoacuterej mowa w ust 1 nie może występować narastające w kolejnych latach zawilgocenie spowodowane kondensacją pary wodnej 3 Warunki określone w ust 1 i 2 uważa się za spełnione jeśli przegrody odpowiadają wymaganiom określonym w pkt 22 załącznika nr 2 do rozporządzeniardquo 221 W celu zachowania warunku o ktoacuterym mowa w sect321 ust 1 rozporządzenia [3] w odniesieniu do przegroacuted zewnętrznych budynkoacutew mieszkalnych zamieszkania zbiorowego użyteczności publicznej i produkcyjnych magazynowych i gospodarczych rozwiązania przegroacuted zewnętrznych i ich węzłoacutew konstrukcyjnych powinny charakteryzować się wspoacutełczynnikiem temperaturowym fRsi o wartości nie mniejszej niż wymagana wartość krytyczna obliczona zgodnie z Polską Normą (PN-EN ISO 137882003 [6]) dotyczącą obliczania temperatury powierzchni wewnętrznej koniecznej do uniknięcia krytycznej wilgotności powierzchni i kondensacji międzywarstwowej 222 Wymaganą wartość krytyczną czynnika temperaturowego fRsi w pomieszczeniach ogrzewanych do temperatury co najmniej 20ordmC w budynkach mieszkalnych zamieszkania zbiorowego i użyteczności publicznej należy określać według rozdziału 5 Polskiej Normy o ktoacuterej mowa w pkt 221 przy założeniu że średnia miesięczna wartość wilgotności względnej powietrza wewnętrznego jest roacutewna φ= 50 przy czym dopuszcza się przyjmowanie wymaganej wartości tego wspoacutełczynnika roacutewnej 072 223 Wartość wspoacutełczynnika temperaturowego charakteryzującego zastosowane rozwiązanie konstrukcyjno-materiałowe należy obliczać 1) dla przegrody ndash według Polskiej Normy (PN-EN ISO 137882003 [6]) 2) dla mostkoacutew cieplnych przy zastosowaniu przestrzennego modelu przegrody ndash według Polskiej Normy dotyczącej obliczania strumieni cieplnych i temperatury powierzchni (PN-EN ISO 102112008 [7]) 224 Sprawdzenie warunku o ktoacuterym mowa w sect321 ust 1 i 2 rozporządzenia należy przeprowadzić według rozdziału 5 i 6 Polskiej Normy (PN-EN ISO 137882003 [6]) 225 Dopuszcza się kondensację pary wodnej o ktoacuterej mowa w sect321 ust 2 rozporządzenia wewnątrz przegrody w okresie zimowym o ile struktura przegrody umożliwi wyparowanie kondensatu w okresie letnim i nie nastąpi przy tym degradacja materiałoacutew budowlanych przegrody na skutek tej kondensacji

W rozdziale 4 rozporządzenia [3] sformułowano wytyczne w zakresie ochrony przed zawilgoceniem i krozją biologiczną sect315 Budynek powinien być zaprojektowany i wykonany w taki sposoacuteb aby opady atmosferyczne woda w gruncie i na jego powierzchni woda użytkowa w budynkach oraz para wodna w powietrzu w tym budynku nie powodowały zagrożenia zdrowia i higieny użytkowania sect3161 Budynek posadowiony na gruncie na ktoacuterym poziom woacuted gruntowych może spowodować przenikanie wody do pomieszczeń należy zabezpieczyć za pomocą drenażu zewnętrznego lub w inny sposoacuteb przed infiltracją wody do wnętrza oraz zawilgoceniem 2 Ukształtowanie terenu wokoacuteł powinno zapewniać swobodny spływ wody opadowej od budynku sect3171 Ściany piwnic budynku oraz stykające się z gruntem inne elementy budynku wykonane z materiałoacutew podciągających wodę kapilarnie powinny być zabezpieczone odpowiednią izolacją przeciwwilgociową 2 Części ścian zewnętrznych bezpośrednio nad otaczającym terenem tarasami balkonami i dachami powinny być zabezpieczone przed przenikaniem wody opadowej i z topniejącego śniegu sect318 Rozwiązania konstrukcyjno-materiałowe przegroacuted zewnętrznych i ich uszczelnienie powinny uniemożliwiać przenikanie wody opadowej do wnętrza budynkoacutew sect3191 Dachy i tarasy powinny mieć spadki uniemożliwiające odpływ woacuted opadowych i z topniejącego śniegu do rynien i wewnętrznych lub zewnętrznych rur spustowych 2 Dachy w budynkach o wysokości powyżej 15 m nad poziomem terenu powinny mieć spadki umożliwiające odpływ wody do wewnętrznych rur spustowych Wymaganie to nie dotyczy budynkoacutew kultu religijnego budynkoacutew widowiskowych hal sportowych a także produkcyjnych i magazynowych w ktoacuterych taki sposoacuteb odprowadzenia wody jest niemożliwy ze względoacutew technologicznych 3 W budynku wolno stojących o wysokości do 45 m i powierzchni dachu do 100 m2 dopuszcza się niewykonywanie rynien i rur spustowych pod warunkiem ukształtowania okapoacutew w sposoacuteb zabezpieczający przed zaciekaniem wody na ściany sect320 Balkony loggie i tarasy powinny mieć posadzki wykonane z materiałoacutew nienasiąkliwych mrozoodpornych i nieśliskich

sect3211 Na wewnętrznej powierzchni nieprzezroczystej przegrody zewnętrznej nie może występować kondensacja pary wodnej umożliwiająca rozwoacutej grzyboacutew pleśniowych 2 We wnętrzu przegrody o ktoacuterej mowa w ust 1 nie może występować narastające w kolejnych latach zawilgocenie spowodowane kondensacją pary wodnej

3 Warunki określone w ust 1 i 2 uważa się za spełnione jeśli przegrody odpowiadają wymaganiom określonym w pkt 22 załącznika nr 2 do rozporządzeniardquo sect3221 Rozwiązania materiałowo-konstrukcyjne zewnętrznych przegroacuted budynku warunki cieplno-wilgotnościowe a także intensywność wymiany powietrza w pomieszczeniach powinny uniemożliwiać powstawanie zagrzybienia 2 Do budowy należy stosować materiały wyroby i elementy budowlane odporne lub uodpornione na zagrzybienie i inne formy biodegradacji odpowiednio do stopnia zagrożenia korozją biologiczną 3 Przed podjęciem przebudowy rozbudowy lub zmiany przeznaczenia budynku w przypadku stwierdzenia występowania zawilgocenia i oznak korozji biologicznej należy wykonać ekspertyzę mykologiczną i na podstawie jej wynikoacutew ndash odpowiednie roboty zabezpieczające

Należy podkreślić także że w praktyce projektowej i wykonawczej budynkoacutew niskoenergetycznych wprowadzono przez NFOŚiGW [8] dla mostkoacutew cieplnych budynkoacutew w standardzie NF40 oraz NF15 wartości graniczne liniowego wspoacutełczynnika przenikania ciepła Ψmax [W(mK)] Wymagania cieplne i energetyczne dotyczące budynkoacutew niskoenergetycznych ktoacutere będą podlegały dofinansowaniu z NFOŚiGW [8] są bardziej zaostrzone niż wymagania w rozporządzeniu [3] ndash tabela 4

W tabeli 4 zestawiono wybrane wymagania w zakresie ochrony cieplnej wg rozporządzenia [3] [9] oraz wytycznych NFOŚiGW [8] Jednak spełnienie tych wymagań wiąże się z dodatkowymi kosztami ktoacutere ponosi inwestor w zakresie wykonania projektoacutew wykonawczych weryfikacji dokumentacji i budowy proacuteby szczelności

Tabela 4 Wybrane graniczne wartości charakterystycznych parametroacutew budynku jednorodzinnego w standardzie niskoenergetycznym ndash opracowanie własne na podstawie [3] [9] [8]

Charakterystyczne parametry

Wymagania wg rozporządzenia

Standard budynku wg [8]

WT [3] WT [9]1) NF15 NF40

Wspoacutełczynnik przenikania ciepła Uc(max) [W(m2middotK)] przegroacuted zewnętrznych budynku

ściana zewnętrzna

tigt16degC

030

025a) le 010

le 015 023b)

020c)

dachy stropodachy i stropy pod nieogrzewanymi poddaszami lub przejazdami

tigt16degC

025

020a) le 010

le 012 018b)

015c)

podłoga na gruncie tigt16degC 045 030abc) le 012

le 020 stropy nad piwnicami nieogrzewanymi i zamkniętymi

przestrzeniami podłogowymi

tigt16degC 045 025abc)

okna okna połaciowe drzwi balkonowe i powierzchnie przezroczyste nieotwieralne

tigt16degC

170divide180

130 a) le 080

le 100 110 b)

090 c)

drzwi zewnętrzne garażowe

260

170 a) le 080

le 130 150 b)

130 c)

Liniowy wspoacutełczynnik przenikania ciepła (dla mostkoacutew cieplnych) Ψ [W(mmiddotK)]

płyty balkonowe 2) 2) le 001 le 030

pozostałe mostki cieplne 2) 2) le 001 le 010

Szczelność powietrzna budynku n50[1h]

wentylacja grawitacyjna le 300 le 300 - -

wentylacja mechaniczna le 150 le 150 le 100 le 060

Roczne zapotrzebowanie na energię użytkową na cele ogrzewania EUCO [kWh(m2middotrok)]

2) 2) 40 15

Roczne zapotrzebowanie na nieodnawialną energię pierwotną na jednostkę powierzchni pomieszczeń o regulowanej temperaturze powietrza w budynku lokalu mieszkalnym lub części budynku stanowiącej samodzielną całość techniczno-użytkową ndash EPH+W [kWh(m2middotrok)]

3)

120 a)

2)

2) 95 b)

70 c) 1) w rozporządzeniu WT [3] sformułowano wymagania a) od 1012014 r b) od 1012017r c) od 1012021 r 2) nie sformułowano wymagań 3) wartość maksymalna EP zależy od wspoacutełczynnika kształtu budynku AV

Zmiany wprowadzone w rozporządzeniu [3] oraz wymagania dodatkowe wg [8] będą skutkować zwiększeniem grubości powszechnie stosowanych izolacji cieplnych (styropianu i wełny mineralnej) oraz

częstszym wykorzystaniem nowych materiałoacutew min płyt izolacyjnych z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej płyt z poliizocyjanuratu (PIR-u)

ANALIZA ROZWIĄZAŃ MATERIAŁOWYCH ŚCIAN ZEWNĘTRZNYCH W ŚWIETLE NOWYCH WYMAGAŃ CIEPLNYCH

Ściana zewnętrzna stanowi sztuczną przegrodę pomiędzy otoczeniem zewnętrznym (o zmiennej temperaturze i wilgotności) a wnętrzem (o określonej temperaturze i wilgotności) W pomieszczeniach przeznaczonych na stały pobyt ludzi powinny być zapewnione użytkownikom odpowiednie warunki w zakresie

nośności konstrukcji

ochrony cieplno-wilgotnościowej

ochrony przed zmiennymi warunkami klimatycznymi zmiana temperatur deszczem wiatrem

ochrony przed hałasem

ochrony przeciwpożarowej

waloroacutew architektonicznych i estetycznych Zmieniające się wymagania powodują że na etapie projektowania i wykonywania pojawiają się nowe rozwiązania konstrukcyjno-materiałowe ścian zewnętrznych Najczęściej stosowanymi technologiami wznoszenia ścian zewnętrznych budynkoacutew w Polsce są technologia murowana lub drewniana

Do analizy wybrano ściany zewnętrzne murowane warstwowe (rysunek 1) ktoacutere składają się z

warstwy konstrukcyjnej

warstwy izolacji cieplnej

warstwy pustki powietrznej dobrze wentylowanej (w przypadku ścian szczelinowych)

warstwy elewacyjnej (w przypadku ścian troacutejwarstwowych i szczelinowych) Najczęściej stosowanymi materiałami do wznoszenia warstwy konstrukcyjnej są

materiały ceramiczne cegła pełna cegła kratoacutewka cegła dziurawka pustaki ścienne (MAX SZ U z ceramiki pofryzowanej)

materiały silikatowe pełne lub drążone

elementy betonowe np pustaki szalunkowe

pustaki z autoklawizowanego betonu komoacuterkowego

elementy murowe z kamienia naturalnego Głoacutewnym zadaniem tej warstwy jest zdolność przenoszenia obciążeń z wyższych kondygnacji oraz w wyniku parcia wiatru W przypadku znaczących obciążeń często stosuje się słupy żelbetowe (jako trzpienie) Materiały do warstwy izolacji cieplnej powinny charakteryzować się niskim wspoacutełczynnikiem przewodzenia ciepła λ [W(mmiddotK)] i dużą porowatością Inne parametry techniczne są zależne od ich pochodzenia Do grupy materiałoacutew warstwy izolacji cieplnej można zaliczyć

styropian ndash materiał syntetyczny sztuczny produkowany z granulek polistyrenowych ktoacutere podczas spienienia powiększają swoją objętość ponad czterokrotnie

wełna mineralna ndash materiał nieorganiczny włoacuteknisty produkowany z mieszaniny surowcoacutew naturalnych (bazalty margle) i odpadowych (żużel wielkopiecowy)

polistyren ekstrudowany ndash materiał nienasiąkliwy nieulegający korozji biologicznej

styropian grafitowy ndash materiał produkowany jest z gotowego poacutełproduktu w postaci grafitowych granulek ktoacutere należy spienić uformować i pociąć proces produkcji styropianu grafitowego wygląda tak jak w przypadku styropianu białego posiada lepsze właściwości izolacyjne z powodu grafitowego dodatku zwiększającego absorbcję promieniowania cieplnego

płyty z poliuretanu (PUR) i poliizocyjanuratu (PIR) ndash twarde płyty piankowe ktoacutere są odporne termicznie i posiadają niższe wartości wspoacutełczynnika przewodzenia ciepła niż np wełna mineralna i styropian

płyty izolacyjne z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej ndash idealne do nowych budynkoacutew i do renowacji łatwe w obroacutebce i instalacji spełniają najwyższe wymogi stawiane materiałom izolacyjnym dedykowanym budownictwu energooszczędnemu charakteryzują się niewielkim oporem dyfuzyjnym

płyty celulozowe ndash włoacutekna celulozowe są produktem przyjaznym naturze ponieważ powstają z surowcoacutew wtoacuternych a konkretnie z makulatury powstające w efekcie mielenia papierowych resztek impregnowane są preparatami solnymi (dzięki temu zyskują wysoką odporność na mikroorganizmy owady a także na ogień włoacuteknoceluloza to materiał trudnozapalny) włoacuteknoceluloza potrafi roacutewnież pochłaniać dźwięki zwiększając komfort akustyczny w izolowanych nią budynkach

Przed wyborem odpowiedniego materiału do izolacji cieplnej należy zwroacutecić uwagę na następujące właściwości wspoacutełczynnik przewodzenia ciepła (λ [W(mmiddotK)] gęstość objętościowa izolacyjność akustyczna przepuszczalność pary wodnej (wspoacutełczynnik oporu dyfuzyjnego μ [-]) wrażliwość na czynniki biologiczne i chemiczne

Od strony zewnętrznej należy zastosować tynk zewnętrzny (w przypadku ścian dwuwarstwowych) lub warstwę elewacyjną (w przypadku ścian troacutejwarstwowych i szczelinowych) Do wykończenia ścian dwuwarstwowych można stosować siatki zbrojące z włoacutekna szklanego metalowego lub tworzywa sztucznego ktoacutere stanowią podkład dla tynkoacutew cienkowarstwowych mineralnych silikatowych (krzemianowych) silikonowych silikatowo-silikonowych polimerowych (np akrylowych) Ze względu na rodzaj faktury wyroacuteżnia się tynki gładkie drapane ziarniste (baranki) modelowane i mozaikowe

W przypadku ścian troacutejwarstwowych i szczelinowych warstwa elewacyjna wykonywana jest najczęściej z cegły klinkierowej bloczkoacutew wapienno-piaskowych (silikatowych) oraz płyt z drewna W kształtowaniu układu warstw materiałowych w ścianie szczelinowej należy zaprojektować szczelinę dobrze wentylowaną pomiędzy warstwą izolacji cieplnej a warstwą elewacyjną o odpowiedniej grubości z zapewnieniem swobodnej cyrkulacji powietrza (otwory w warstwie elewacyjnej) Warstwa elewacyjna powinna połączona z warstwą konstrukcyjną za pomocą kotew metalowych (łącznikoacutew mechanicznych) w ilości od 5 do 6 sztm2 powierzchni ściany Ze względu na zmiany temperatur (w okresie letnim do 50degC a w okresie zimowym do -25degC) w celu uniknięcia występowania zarysowań wybrzuszeń kruszenia i odpryskiwania materiału warstwy elewacyjnej zaleca się stosowanie w zewnętrznej warstwie ściany szczelinowej przerwy dylatacyjnej (w odległości od 8divide12 m w zależności od rodzaju warstwy elewacyjnej)

a) dwuwarstwowa 1 ndash tynk gipsowy 2 ndash warstwa konstrukcyjna 3 ndash izolacja cieplna 4 ndash tynk cienkowarstwowy

b) troacutejwarstwowa

1 ndash tynk gipsowy 2 ndash warstwa konstrukcyjna 3 ndash izolacja cieplna 4 ndash warstwa elewacyjna

c) szczelinowa

1 ndash tynk gipsowy 2 ndash warstwa konstrukcyjna 3 ndash izolacja cieplna 4 ndash szczelna dobrze wentylowana 5 ndash warstwa elewacyjna

warstwa konstrukcyjna bloczek z betonu komoacuterkowego 24 cm cegła pełna 25 cm bloczek wapienno-piaskowy (silikatowy) 24 cm

warstwa izolacji cieplnej styropian styropian grafitowy wełna mineralna płyty z poliizocyjanuratu (PIR) płyty z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej płyty ekstrudowane XPS płyty celulozowe płyty klimatyczne

warstwa elewacyjna cegła klinkierowa 12cm bloczek wapienno-piaskowy 12 cm

Rysunek 1 Przykładowe rozwiązania materiałowe ścian zewnętrznych murowanych ndash opracowanie własne

W ramach szczegoacutełowej analizy parametroacutew fizykalnych w pierwszym etapie obliczono wspoacutełczynnik przenikania ciepła Uc [W(m2middotK)] warstwowych ścian zewnętrznych - dwuwarstwowych (tabela 5 rysunek 1a) - troacutejwarstwowych (tabela 6 rysunek 1b) w zroacuteżnicowanym układzie warstw materiałowych zgodnie z procedurą normy PN-EN ISO 69462008 [4]

Do obliczenia wspoacutełczynnika przenikania ciepła Uc [W(m2K)] przyjęto następujące założenia

temperatura obliczeniowa zewnętrzna Toruń ndash III strefa klimatyczna te = -20degC

temperatura obliczeniowa wewnętrzna pomieszczenia przeznaczone do przebywania ludzi bez okryć zewnętrznych nie wykonujących w sposoacuteb ciągły pracy fizycznej (pokoje mieszkalne przedpokoje kuchnie korytarze) ti = 20degC

opory przejmowania ciepła dla ściany wartości oporoacutew przejmowania ciepła zostały przyjęte wg tabeli normy PN-EN ISO 69462008 [4] dla poziomego kierunku strumienia ciepła

- opoacuter przejmowania ciepła na zewnętrznej powierzchni przegrody Rse = 004 [(m2middotK)W] - opoacuter przejmowania ciepła na wewnętrznej powierzchni przegrody Rsi = 013 [(m2middotK)W] - w przypadku ściany szczelinowej zaprojektowano dobrze wentylowaną warstwę powietrza gr 4 cm ndash spełnia to kryterium wg pkt 534 normy PN-EN ISO 69462008 [4] bdquocałkowity opoacuter cieplny komponentu budowlanego zawierającego dobrze wentylowaną warstwę powietrza należy obliczyć pomijając opoacuter cieplny warstwy powietrza i wszystkich innych warstw między warstwą powietrza a środowiskiem zewnętrznym oraz dodając zewnętrzny opoacuter przejmowania ciepła odpowiadający powietrzu nieruchomemu alternatywnie może być zastosowana wartość Rsi z Tablicy 1 normyrdquo

wartości wspoacutełczynnika przewodzenia ciepła λ [W(mmiddotK)] przyjęto na podstawie pracy bdquoFizyka cieplna budowli w praktyce Obliczenia cieplno-wilgotnościowerdquo [10] bdquoProjektowanie przegroacuted zewnętrznych w świetle nowych warunkoacutew technicznych dotyczących budynkoacutew WT2013rdquo [11] oraz udokumentowanych danych producentoacutew

Tabela 5 Wyniki obliczeń wartości wspoacutełczynnika przenikania ciepła Uc według PN-EN ISO 69462008 [4] w odniesieniu do ściany zewnętrznej dwuwarstwowej

Warstwy materiałowe

d [m]

λ [W(mmiddotK)]

x) [m]

y) wspoacutełczynnik przewodzenia ciepła materiałoacutew izolacji cieplnej

λ [W(mmiddotK)]

I II III IV

0059 0040 0038 0020

I Tynk gipsowy Bl z betonu komoacuterkowego Izolacja cieplna Tynk cienkowarstwowy

001 024 x)

0005

040 021 y)

076

010 033 026 025 016

012 030 023 022 014

015 026 020 019 011

020 021 016 015 009

II Tynk gipsowy Bl wapienno-piaskowy Izolacja cieplna Tynk cienkowarstwowy

001 024 x)

0005

040 056 y)

076

010 043 032 031 018

012 038 028 026 015

015 032 023 022 012

020 025 018 017 009

III Tynk gipsowy Cegła pełna Izolacja cieplna Tynk cienkowarstwowy

001 025 x)

0005

040 077 y)

076

010 045 033 032 018

012 039 028 027 015

015 033 023 022 012

020 026 018 017 009 ) x ndash grubość izolacji cieplnej [m] ) y ndash warianty materiału izolacyjnego (w zależności od wspoacutełczynnika przewodzenia ciepła λ [W(mmiddotK)] warianty izolacji cieplnej I ndash płyty klimatyczne λ = 0059 W(mmiddotK) II ndash płyty styropianowe λ = 0040 W(mmiddotK) III ndash płyty z wełny mineralnej λ = 0038 W(mmiddotK) IV ndash płyty izolacyjne z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej λ = 0020 W(mmiddotK) do obliczeń Uc przyjęto ΔU=0

Tabela 6 Wyniki obliczeń wartości wspoacutełczynnika przenikania ciepła Uc według PN-EN ISO 69462008 [4] w odniesieniu do ściany zewnętrznej troacutejwarstwowej

Warstwy materiałowe

d [m]

λ [W(mmiddotK)]

x) [m]

y) wspoacutełczynnik przewodzenia ciepła materiałoacutew izolacji cieplnej

λ [W(mmiddotK)]

I II III IV

0059 0040 0038 0020

I Tynk gipsowy Bl z betonu komoacuterkowego Izolacja cieplna Bl wapienno-piaskowe

001 024 x)

012

040 021 y)

080

010 032 026 025 016

012 029 023 023 014

015 026 020 019 012

020 022 016 016 010

II Tynk gipsowy Bl wapienno-piaskowy Izolacja cieplna Bl wapienno-piaskowy

001 024 x)

012

040 056 y)

080

010 042 032 030 018

012 037 028 026 016

015 031 023 022 013

020 025 018 018 010

III Tynk gipsowy Cegła pełna Izolacja cieplna Cegła klinkierowa

001 025 x)

012

040 077 y) 105

010 044 033 032 019

012 039 029 027 016

015 033 024 023 013

020 026 019 018 011 ) x ndash grubość izolacji cieplnej [m] ) y ndash warianty materiału izolacyjnego (w zależności od wspoacutełczynnika przewodzenia ciepła λ [W(mmiddotK)] warianty izolacji cieplnej I ndash płyty klimatyczne λ = 0059 W(mmiddotK) II ndash płyty styropianowe λ = 0040 W(mmiddotK) III ndash płyty z wełny mineralnej λ = 0038 W(mmiddotK) IV ndash płyty izolacyjne z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej λ = 0020 W(mmiddotK) do obliczeń Uc przyjęto ΔU=001

Istotny wpływ na wartość wspoacutełczynnika przenikania ciepła przegrody budowlanej U [W(m2middotK)] ma

wartość wspoacutełczynnika przewodzenia ciepła λ [W(mmiddotK)] materiału izolacyjnego W odniesieniu do jednego

rodzaju izolacji może się ona wahać w znacznym przedziale w zależności od produktu co wynika z szybkiego rozwoju rynku materiałoacutew termoizolacyjnych oraz coraz bardziej zaawansowanych technologii produkcyjnych W obliczeniach roacuteżnicowano grubość warstwy izolacji cieplnej i wartość wspoacutełczynnika

przewodzenia ciepła materiału izolacyjnego λ [W(mmiddotK)] Wspoacutełczynnik przenikania ciepła Uc [W(m2K)] jest podstawowym parametrem służącym do sprawdzenia kryterium cieplnego Uc le Umax Wraz ze zmieniającymi się wartościami Umax niektoacutere rozwiązania konstrukcyjno-materiałowe ścian zewnętrznych nie spełniają podstawowego kryterium (Uc le Umax) ndash tabela 5 6 Określone wartości Uc wykorzystywane są do dalszych obliczeń w zakresie analizy cieplno-wilgotnościowej przegroacuted i całego budynku (np wspoacutełczynnik strat ciepła przez przenikanie Htr [WK] zapotrzebowanie na energię końcową EK i pierwotną EP [kWh(m2middotrok)]) Należy także podkreślić że przy kształtowaniu układu warstw materiałowych ścian zewnętrznych i ich złączy trzeba uwzględniać kryteria w zakresie izolacyjności cieplnej kondensacji powierzchniowej i międzywarstwowej izolacyjności akustycznej ochrony przeciwpożarowej oraz nośności i trwałości konstrukcji Niektoacutere układy warstw materiałowych spełniają wymagania w zakresie izolacyjności cieplnej (Uc le Umax) jednak po przeprowadzeniu analizy w zakresie wymagań wilgotnościowych akustycznych lub przeciwpożarowych usytuowanie warstwy izolacji cieplnej wewnątrz przegrody jest niedopuszczalne

KSZTAŁTOWANIE STRUKTURY MATERIAŁOWEJ ZŁĄCZY BUDOWLANYCH

Rozporządzenie WT-2014 [3] wprowadza od 1 stycznia 2014 r nowe wymagania dotyczące izolacyjności cieplnej poprzez zaostrzenie wymagań w zakresie wartości granicznych wspoacutełczynnika przenikania ciepła Uc(max) [W(msup2K)] dla przegroacuted zewnętrznych oraz wartości granicznych wskaźnika zapotrzebowania na energię pierwotną EP [kWh(m2middotrok)] dla całego budynku Jednak w rozporządzeniu [3] nie sformułowano wymagań w zakresie ograniczenia strat ciepła przez złącza przegroacuted zewnętrznych Są to bdquomostki cieplne (termiczne)rdquo ktoacutere powstają w wyniku połączenia przegroacuted budynku Generują dodatkowe straty ciepła przez przegrody budowlane Doboacuter materiałoacutew konstrukcyjnych i izolacyjnych złączy nie powinien być przypadkowy ale oparty na podstawie szczegoacutełowych obliczeń i analiz

Należy jednak podkreślić że są to tzw bdquosłabe miejscardquo w ktoacuterych występuje

zwiększony przepływ strumienia cieplnego przez złącze co wpływa na wzrost wartości wskaźnika EU EK a w ostateczności EP [kWh(m2middotrok)]

obniżenie temperatury na wewnętrznej powierzchni przegrody co prowadzi do ryzyka występowania kondensacji powierzchniowej (ryzyka rozwoju pleśni i grzyboacutew pleśniowych) można je określić wyznaczając czynnik temperaturowy fRsi

Aby ocenić komfort cieplny danego pomieszczenia i uwzględnić dodatkowe straty ciepła spowodowane działaniem mostka należy określić rozkład temperatur na powierzchniach wewnętrznych przegroacuted (rysunek 2)

a) model obliczeniowy ndash połączenie ściany zewnętrznej z oknem w przekroju przez ościeżnicę

b) linie strumieni cieplnych ndash adiabaty a) rozkład temperatur w złączu ndash izotermy

Rysunek 2 Parametry charakterystyczne mostka cieplnego ndash opracowanie własne

Dlatego niezwykle ważne staje się w procesie projektowym poprawne wykonywanie szczegoacutełowych obliczeń i analiz numerycznych ktoacutere powinny być podstawą do wyboru rozwiązań konstrukcyjno-materiałowych przegroacuted zewnętrznych i ich złączy

Podstawowymi parametrami charakteryzującymi mostki cieplne są

liniowy wspoacutełczynnik przenikania ciepła Ψ [W(mmiddotK)] obliczany na podstawie normy PN-EN ISO 102112008 [7] lub przyjmować ich wartości na podstawie katalogu mostkoacutew cieplnych (np załącznik do [10] [11]) oraz normy PN-EN ISO 146832008 [12]

punktowy wspoacutełczynnik przenikania ciepła [WK] obliczany na podstawie normy PN-EN ISO 102112008 [7] lub przyjmować ich wartości na podstawie katalogu mostkoacutew cieplnych na podstawie danych producentoacutew

czynnik temperaturowy fRsi określany zgodnie z normą PN-EN ISO 137882003 [6] na podstawie temperatury minimalnej w miejscu mostka cieplnego

ANALIZA PARAMETROacuteW FIZYKLANYCH POŁĄCZENIA ŚCIANY ZEWNĘTRZNEJ Z OKNEM

Do obliczeń parametroacutew fizykalnych (cieplno-wilgotnościowych) wytypowano połączenie ściany zewnętrznej z oknem w przekroju przez ościeżnicę w kilku wariantach obliczeniowych (rysunek 3)

rozwiązanie I (brak węgarka w postaci izolacji cieplnej)

rozwiązanie II (zastosowanie węgarka ndash ocieplenie przedłużone na ościeżnicę)

rozwiązanie III (ościeżnica przesunięta w kierunku ocieplenia) W ramach przykładu obliczeniowego przedstawiono wyniki przykładowych obliczeń numerycznych przy zastosowaniu programu komputerowego TRISCO

układ materiałowy złącza linie strumieni cieplnych (adiabaty) rozkład temperatur (izotermy)

rozwiązanie złącza przegroacuted zewnętrznych I - brak węgarka w postaci izolacji cieplnej

rozwiązanie złącza przegroacuted zewnętrznych II - ocieplenie przedłużone na ościeżnicę

rozwiązanie złącza przegroacuted zewnętrznych III - ościeżnica przesunięta w kierunku ocieplenia

Rysunek 3 Analizowane układy materiałowe połączenia ściany zewnętrznej z oknem w przekroju przez ościeżnicę ndash opracowanie własne

Do obliczeń przyjęto następujące założenia

modelowanie złączy wykonano zgodnie z zasadami prezentowanymi w PN-EN ISO 102112008 [7]

opory przejmowania ciepła (Rsi Rse) przyjęto zgodnie z PN-EN ISO 69462008 [4] przy obliczeniach strumieni cieplnych oraz wg PN-EN ISO 137882003 [6] przy obliczeniach rozkładu temperatur i czynnika temperaturowego fRsi

temperatura powietrza wewnętrznego ti = 20 ordmC (pokoacutej dzienny) temperatura powietrza zewnętrznego te = -20 ordmC (III strefa)

wartości wspoacutełczynnika przewodzenia ciepła materiałoacutew budowlanych λ [W(mmiddotK)] przyjęto na podstawie pracy bdquoFizyka cieplna budowli w praktyce Obliczenia cieplno-wilgotnościowerdquo [10] oraz bdquoProjektowanie przegroacuted zewnętrznych w świetle nowych warunkoacutew technicznych dotyczących budynkoacutew WT2013rdquo [11] oraz udokumentowanych danych producentoacutew

W analizowanych przypadkach złączy budowlanych zastosowano stolarkę okienną o zmiennej wartości wspoacutełczynnika przenikania ciepła Uw [W(m2middotK)] oraz ścianę zewnętrzną dwuwarstwową z zroacuteżnicowaną warstwą konstrukcyjną (bloczek z betonu komoacuterkowego lub cegła pełna) i warstwą izolacji cieplnej (płyty styropianowe lub płyty izolacyjne o zamkniętej strukturze komoacuterkowej z rdzeniem uzyskiwanym z żywicy fenolowo-formaldehydowej) o zmiennej grubości W tabelach 7 8 9 zestawiono wyniki obliczeń parametroacutew fizykalnych złączy budowlanych Uc [W(m2middotK)] ndash wspoacutełczynnik przenikania ciepła ściany zewnętrznej Uw [W(m2middotK)] ndash wspoacutełczynnik przenikania ciepła stolarki okiennej Φ [W] ndash strumień cieplny przepływający przez złącze L2D [W(mmiddotK)] ndash liniowy wspoacutełczynnik sprzężenia cieplnego Ψ [W(mmiddotK)] ndash liniowy wspoacutełczynnik przenikania ciepła Ψśc [W(mmiddotK)] ndash gałęziowy wspoacutełczynnik przenikania ciepła (dotyczący ściany zewnętrznej) ΨO [W(mmiddotK)] ndash gałęziowy wspoacutełczynnik przenikania ciepła (dotyczący stolarki okiennej) tmin [degC] ndash temperatura minimalna na wewnętrznej powierzchni przegrody w miejscu mostka cieplnego fRsi [-] ndash czynnik temperaturowy przeprowadzonych przy zastosowaniu programu komputerowego TRISCO

Tabela 7 Wyniki parametroacutew fizykalnych połączenia ściany zewnętrznej z oknem (brak węgarka w postaci izolacji cieplnej) ndash opracowanie własne

Parametry fizykalne złącza przegroacuted zewnętrznych

ściana zewnętrzna bloczek z betonu komoacuterkowego z ociepleniem

ściana zewnętrzna cegła pełna z ociepleniem

wariant I ) wariant II ) wariant I ) wariant II )

grubość izolacji 015 020 015 020 015 020 015 020

Uc [W(m2middotK)] 020 016 011 009 023 018 012 009

Uw [W(m2middotK)] 110 090 090 080 130 090 090 080

Φ [W] 5414 4495 4223 3835 6770 4976 4754 4248

L2D [W(mmiddotK)] 1354 1124 1081 0959 1693 1244 1189 1062

Ψ [W(mmiddotK)] 0060 0068 0064 0067 0159 0163 0159 0162

Ψśc [W(mmiddotK)] 0050 0056 0055 0058 0147 0152 0150 0153

ΨO [W(mmiddotK)] 0010 0012 0009 0009 0012 0011 0009 0009

tmin [degC] 1372 1416 1457 1480 1277 1336 1384 1404

fRsi [-] 0843 0854 0864 0870 0819 0834 0846 0851 ) wariant I ndash płyty styropianowe λ=004 W(mmiddotK) ) wariant II ndash płyty izolacyjne z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej λ=002W(mmiddotK)

Tabela 8 Wyniki parametroacutew fizykalnych połączenia ściany zewnętrznej z oknem (ocieplenie przedłużone na ościeżnicę) ndash

opracowanie własne

Parametry fizykalne złącza przegroacuted zewnętrznych

ściana zewnętrzna bloczek z betonu komoacuterkowego z ociepleniem

ściana zewnętrzna cegła pełna z ociepleniem

wariant I ) wariant II ) wariant I ) wariant II )

grubość izolacji 015 020 015 020 015 020 015 020

Uc [W(m2middotK)] 020 016 011 009 023 018 012 009

Uw [W(m2middotK)] 110 090 090 080 130 090 090 080

Φ [W] 5246 4321 4132 3639 6254 4478 4223 3708

L2D [W(mmiddotK)] 1312 1080 1033 0910 1564 1120 1056 0927

Ψ [W(mmiddotK)] 0053 0054 0047 0046 0073 0068 0057 0055

Ψśc [W(mmiddotK)] 0025 0028 0024 0025 0051 0050 0041 0041

ΨO [W(mmiddotK)] 0028 0026 0023 0021 0022 0018 0016 0014

tmin [degC] 1532 1583 1646 1677 1564 1648 1715 1746

fRsi [-] 0883 0896 0912 0919 0891 0912 0929 0937 ) wariant I ndash płyty styropianowe λ=004 W(mmiddotK) ) wariant II ndash płyty izolacyjne z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej λ=002W(mmiddotK)

Tabela 9 Wyniki parametroacutew fizykalnych połączenia ściany zewnętrznej z oknem (ościeżnica przesunięta w kierunku ocieplenia) ndash opracowanie własne

Parametry fizykalne złącza przegroacuted zewnętrznych

ściana zewnętrzna bloczek z betonu komoacuterkowego z ociepleniem

ściana zewnętrzna cegła pełna z ociepleniem

wariant I ) wariant II ) wariant I ) wariant II )

grubość izolacji 015 020 015 020 015 020 015 020

Uc [W(m2middotK)] 020 016 011 009 023 018 012 009

Uw [W(m2middotK)] 110 090 090 080 130 090 090 080

Φ [W] 5208 4278 4092 3598 6167 4392 5156 3641

L2D [W(mmiddotK)] 1302 1070 1023 0900 1542 1098 1039 0910

Ψ [W(mmiddotK)] 0041 0042 0036 0035 0048 0045 0039 0038

Ψśc [W(mmiddotK)] 0015 0017 0013 0015 0027 0027 0022 0023

ΨO [W(mmiddotK)] 0026 0025 0023 0020 0021 0018 0017 0015

tmin [degC] 1555 1611 1674 1707 1601 1688 1746 1777

fRsi [-] 0898 0903 0919 0927 0900 0922 0937 0944 ) wariant I ndash płyty styropianowe λ=004 W(mmiddotK) ) wariant II ndash płyty izolacyjne z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej λ=002W(mmiddotK)

Usytuowanie ościeżnicy okiennej na styku warstwy konstrukcyjnej i izolacji cieplnej pozwala na otrzymanie najmniejszych strat ciepła Należy zauważyć że przedłużenie ocieplenia na ościeżnicę powoduje że temperatura na wewnętrznej powierzchni przegrody (w miejscu połączenia ściany zewnętrznej z ościeżnicą) jest wyższa niż w przypadku braku izolacji na ościeżnicy W przypadku tego typu złączy bardzo zasadne staje się określenie gałęziowych wspoacutełczynnikoacutew przenikania ciepła osobno dla części ściany zewnętrznej Ψśc [W(mmiddotK)] i dla części okna ΨO [W(mmiddotK)] ponieważ pozwala to na określenie dodatkowych strat ciepła dla ściany zewnętrznej i okna

Wykonanie szczegoacutełowych obliczeń przy zastosowaniu programu komputerowego pozwala na uzyskanie miarodajnych wynikoacutew parametroacutew cieplno-wilgotnościowych Ich wartości zależą od zastosowanego materiału budowlanego (konstrukcyjnego) rodzaju i grubości izolacji cieplnej oraz ukształtowania struktury materiałowej analizowanego złącza Posługiwanie się wartościami przybliżonymi

i orientacyjnymi np w oparciu o PN-EN ISO 146832008 [12] staje się nieuzasadnione ponieważ nie uwzględniają zmiany układoacutew materiałowych oraz rodzaju i grubości izolacji cieplnej W tabeli 10 zestawiono wyniki liniowego wspoacutełczynnika przenikania ciepła Ψi [W(mmiddotK)] wg normy PN-EN ISO 146832008 [12] oraz obliczeń własnych

Tabela 10 Analiza poroacutewnawcza wartości liniowego wspoacutełczynnika przenikania ciepła Ψi [W(mmiddotK)]

Złącze budowlane

Wartości liniowego wspoacutełczynnika przenikania ciepła Ψi [W(mmiddotK)]

wg [12]

wg obliczeń własnych

ściana A ndash wariant ściana II ndash wariant

I II I II

Połączenie ściany zewnętrznej z oknem (W7) 045

0060divide 0068

0064divide 0067

0159divide 0163

0159divide 0162

Połączenie ściany zewnętrznej z oknem (ocieplenie przedłużone na ościeżnicę)

brak karty katalogowej

0053divide 0054

0046divide 0047

0068divide 0073

0055divide 0057

Połączenie ściany zewnętrznej z oknem (ościeżnica przesunięta w kierunku ocieplenia)

(W1) 000

0041divide 0042

0035divide 0036

0045divide 0048

0038divide 0039

(W7) (W1) ndash symbole kart katalogowych w normie PN-EN ISO 146832008 [12] ściana A ndash ściana zewnętrzna bloczek z betonu komoacuterkowego z ociepleniem ściana B ndash ściana zewnętrzna cegła pełna z ociepleniem

Analizowane złącza spełniają tylko wymagania standardu budynku energooszczędnego NF40 stawiane przez Narodowy Fundusz Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej [8] ktoacutere dotyczą maksymalnej wartości wspoacutełczynnika Ψmax [W(mmiddotK)] w celu zmniejszenia strat ciepła Jednak przy ocenie strat ciepła należy przeanalizować także inne parametry Φ (wielość strumienia cieplnego przepływającego przez złącze) [W] lub L2D (wspoacutełczynnik sprzężenia cieplnego) [W(mmiddotK)] odzwierciedlające straty ciepła przez złącze

Szczegoacutelne znaczenie ma poprawne zaprojektowanie złączy przegroacuted zewnętrznych w zakresie zminimalizowania strat ciepła oraz także wyeliminowania ryzyka kondensacji na wewnętrznej powierzchni przegrody Na podstawie wartości czynnika temperaturowego fRsi można stwierdzić że w analizowanych złączach (tabela 7 8 9) nie występuje ryzyko rozwoju pleśni i grzyboacutew pleśniowych We wszystkich analizowanych złączach zachowany jest warunek uniknięcia kondensacji na wewnętrznej powierzchni przegrody (ryzyka rozwoju pleśni i grzyboacutew pleśniowych) fRsi ge fRsi(kryt)) Wartość graniczna (krytyczna) czynnika temperaturowego uwzględniając parametry powietrza wewnętrznego i zewnętrznego analizowanych wariantoacutew obliczeniowych wynosi fRsi(kryt) = 0785

W celu poprawnego ukształtowania struktury materiałowej złączy budowlanych przegroacuted zewnętrznych należy każdorazowo uwzględniać zmienne parametry powietrza zewnętrznego i wewnętrznego odpowiadające rzeczywistemu usytuowaniu i użytkowaniu budynku Istnieje więc potrzeba prowadzenia dalszych badań i obliczeń zaroacutewno dla złączy dwuwymiarowych jak troacutejwymiarowych (przestrzennych)

ANALIZA PARAMETROacuteW FIZYKLANYCH POŁĄCZENIA ŚCIANY ZEWNĘTRZNEJ Z PŁYTĄ BALKONOWĄ

Do analizy parametroacutew fizykalnych połączenia ściany zewnętrznej z płytą balkonową wybrano następujące warianty obliczeniowe

rozwiązanie konstrukcyjno-materiałowe I ndash typowa płyta wspornikowa (rysunek 4)

rozwiązanie konstrukcyjno-materiałowe II ndash ocieplenie goacuternej części płyty balkonowej (rysunek 5)

rozwiązanie konstrukcyjno-materiałowe III ndash ocieplenie goacuternej i dolnej części płyty balkonowej (rysunek 6)

a) ściana zewnętrzna z betonu komoacuterkowego (A) b) ściana zewnętrzna z cegły pełnej (B)

Rysunek 4 Połączenie ściany zewnętrznej z płytą balkonową ndash typowa płyta wspornikowa

a) ściana zewnętrzna z betonu komoacuterkowego (A) b) ściana zewnętrzna z cegły pełnej (B)

Rysunek 5 Połączenie ściany zewnętrznej z płytą balkonową ndash ocieplenie goacuternej części płyty balkonowej

a) ściana zewnętrzna z betonu komoacuterkowego (A) b) ściana zewnętrzna z cegły pełnej (B)

Rysunek 6 Połączenie ściany zewnętrznej z płytą balkonową ndash ocieplenie goacuternej i dolnej części płyty balkonowej

Do obliczeń przyjęto następujące założenia

modelowanie złączy wykonano zgodnie z zasadami prezentowanymi w PN-EN ISO 102112008 [7]

opory przejmowania ciepła (Rsi Rse) przyjęto zgodnie z PN-EN ISO 69462008 [4] przy obliczeniach strumieni cieplnych oraz wg PN-EN ISO 137882003 [6] przy obliczeniach rozkładu temperatur i czynnika temperaturowego fRsi

temperatura powietrza wewnętrznego ti = 20 ordmC (pokoacutej dzienny) temperatura powietrza zewnętrznego te = -20 ordmC (III strefa)

wartości wspoacutełczynnika przewodzenia ciepła materiałoacutew budowlanych λ [W(mmiddotK)] przyjęto na podstawie pracy bdquoFizyka cieplna budowli w praktyce Obliczenia cieplno-wilgotnościowerdquo [10] oraz bdquoProjektowanie przegroacuted zewnętrznych w świetle nowych warunkoacutew technicznych dotyczących budynkoacutew WT2013rdquo [11] oraz udokumentowanych danych producentoacutew

W analizowanych przypadkach złączy budowlanych wytypowano ścianę zewnętrzną dwuwarstwową z zroacuteżnicowaną warstwą konstrukcyjną (bloczek z betonu komoacuterkowego lub cegła pełna) i warstwą izolacji cieplnej (płyty styropianowe lub płyty izolacyjne z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej) o zmiennej grubości W tabelach 11 12 13 zestawiono wyniki obliczeń parametroacutew fizykalnych złączy budowlanych Uc [W(m2middotK)] ndash wspoacutełczynnik przenikania ciepła ściany zewnętrznej Φ [W] ndash strumień cieplny przepływający przez złącze Φg [W] ndash strumień cieplny przepływający przez goacuterną część złącza Φd [W] ndash strumień cieplny przepływający przez dolną część złącza L2D [W(mmiddotK)] ndash liniowy wspoacutełczynnik sprzężenia cieplnego Ψi [W(mmiddotK)] ndash liniowy wspoacutełczynnik przenikania ciepła Ψig[W(mmiddotK)] ndash gałęziowy wspoacutełczynnik przenikania ciepła (dotyczący goacuternej części złącza) Ψid [W(mmiddotK)] ndash gałęziowy wspoacutełczynnik przenikania ciepła (dotyczący dolnej części złącza) Ψi [W(mmiddotK)] ndash liniowy wspoacutełczynnik przenikania ciepła tmin [degC] ndash temperatura minimalna na wewnętrznej powierzchni przegrody w miejscu mostka cieplnego fRsi [-] ndash czynnik temperaturowy przeprowadzonych przy zastosowaniu programu komputerowego TRISCO

Tabela 11 Wyniki parametroacutew fizykalnych połączenia ściany zewnętrznej z płytą balkonową (typowa płyta wspornikowa) ndash

opracowanie własne

Parametry fizykalne złącza

przegroacuted zewnętrznych

ściana zewnętrzna bloczek z betonu komoacuterkowego z ociepleniem

ściana zewnętrzna cegła pełna z ociepleniem

wariant I ) wariant II ) wariant I ) wariant II )

grubość izolacji 010 012 018 010 012 018 010 012 018 010 012 018

Uc [W(m2middotK)] 026 023 017 016 014 010 033 028 020 018 015 010

Φ [W] 4479 4152 3443 3699 3434 2869 5367 4889 3923 4258 3915 3206

Φg [W] 147 134 1074 10950 9970 7990 2112 1904 1496 1579 1437 1154

Φd [W] 3009 2812 2369 26040 24370 20700 3255 2985 2427 26790 24780 20520

L2D [W(mmiddotK)] 1120 1038 0861 0925 0859 0717 1342 1222 0981 1065 0979 0802

Ψig [W(mmiddotK)] 0109 0106 0098 0117 0113 0104 0199 0193 0176 0215 0206 0184

Ψid [W(mmiddotK)] 0489 0471 0421 0494 0473 0422 0484 0463 0409 0490 0467 0408

Ψi [W(mmiddotK)] 0598 0577 0518 0611 0587 0525 0683 0656 0585 0705 0673 0592

tmin [degC] 913 964 1089 963 1011 1128 1074 1129 1255 1143 1191 1303

fRsi [-] 0728 0741 0772 0741 0753 0782 0769 0782 0814 0786 0798 0826 ) wariant I ndash płyty styropianowe λ=004 W(mmiddotK) ) wariant II ndash płyty izolacyjne z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej λ=002W(mmiddotK)

a) adiabaty b) izotermy Rysunek 7 Analiza strat ciepła i rozkładu temperatur w złączu ndash typowa płyta wspornikowa

Tabela 12 Wyniki parametroacutew fizykalnych połączenia ściany zewnętrznej z płytą balkonową (ocieplenie goacuternej części płyty balkonowej) ndash opracowanie własne

Parametry fizykalne złącza

przegroacuted zewnętrznych

ściana zewnętrzna bloczek z betonu komoacuterkowego z ociepleniem

ściana zewnętrzna cegła pełna z ociepleniem

wariant I ) wariant II ) wariant I ) wariant II )

grubość izolacji 010 012 018 010 012 018 010 012 018 010 012 018

Uc [W(m2middotK)] 026 023 017 016 014 010 033 028 020 018 015 010

Φ [W] 4259 3966 3292 3459 323 2704 5074 4645 3731 3939 3647 2998 Φg [W] 1424 1302 1041 1045 954 764 2017 1824 1434 1475 135 1086 Φd [W] 2835 2664 2251 2414 2276 194 3057 2821 2297 2464 2297 1912 L2D [W(mmiddotK)] 1065 0992 0823 0865 0808 0676 1269 1161 0933 0985 0912 0750 Ψig [W(mmiddotK)] 0097 0097 0089 0104 0103 0095 0175 0173 0161 0189 0185 0167 Ψid [W(mmiddotK)] 0446 0434 0390 0445 0432 0389 0434 0422 0376 0436 0421 0373 Ψi [W(mmiddotK)] 0543 0530 0479 0549 0535 0484 0610 0595 0536 0624 0606 0539 tmin [degC] 992 1032 1144 1048 1084 1188 1148 1188 1304 1223 1258 1356 fRsi [-] 0748 0758 0786 0762 0771 0797 0787 0797 0826 0806 0815 0839 ) wariant I ndash płyty styropianowe λ=004 W(mmiddotK) ) wariant II ndash płyty izolacyjne z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej λ=002W(mmiddotK)

a) adiabaty b) izotermy Rysunek 8 Analiza strat ciepła i rozkładu temperatur w złączu ndash ocieplenie goacuternej części płyty

balkonowej

Tabela 12 Wyniki parametroacutew fizykalnych połączenia ściany zewnętrznej z płytą balkonową (ocieplenie goacuternej i dolnej części płyty balkonowej) ndash opracowanie własne

Parametry fizykalne złącza

przegroacuted zewnętrznych

ściana zewnętrzna bloczek z betonu komoacuterkowego z ociepleniem

ściana zewnętrzna cegła pełna z ociepleniem

wariant I ) wariant II ) wariant I ) wariant II )

grubość izolacji 010 012 018 010 012 018 010 012 018 010 012 018

Uc [W(m2middotK)] 026 023 017 016 014 010 033 028 020 018 015 010

Φ [W] 3526 325 2685 24250 22290 18480 4168 3763 2996 2690 2434 1979

Φg [W] 1277 1157 915 8350 7490 5860 1733 1547 1200 1077 965 761

Φd [W] 2249 2093 177 15900 14800 12620 2435 2216 1796 16130 14690 12180

L2D [W(mmiddotK)] 0882 0813 0671 0606 0557 0462 1042 0941 0749 0673 0609 0495

Ψig [W(mmiddotK)] 0060 0060 0058 0052 0051 0051 0104 0104 0102 0089 0088 0085

Ψid [W(mmiddotK)] 0299 0291 0271 0241 0234 0220 0279 0270 0251 0223 0214 0200

Ψi [W(mmiddotK)] 0359 0351 0329 0292 0285 0270 0383 0374 0353 0313 0303 0285

tmin [degC] 1265 1297 1369 1437 1460 151 1382 1418 1493 1550 1574 1622

fRsi [-] 0816 0824 0842 0859 0865 0878 0845 0854 0873 0888 0893 0906 ) wariant I ndash płyty styropianowe λ=004 W(mmiddotK) ) wariant II ndash z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej λ=002W(mmiddotK)

a) adiabaty b) izotermy

Rysunek 9 Analiza strat ciepła i rozkładu temperatur w złączu ndash ocieplenie goacuternej i dolnej części płyty balkonowej

W aspekcie oceny cieplno-wilgotnościowej najbardziej korzystnym jest rozwiązanie konstrukcyjno-materiałowe III ndash połączenie ściany zewnętrznej z płytą balkonową przy ociepleniu płyty balkonowej w goacuternej i dolnej powierzchni Uzyskano najniższe z rozpatrywanych wariantoacutew obliczeniowych wartości liniowego wspoacutełczynnika przenikania ciepła Ψi [W(mmiddotK)] Poza tym rozwiązanie konstrukcyjno-materiałowe I lub II generuje obniżenie temperatury na wewnętrznej powierzchni przegrody do poziomu w ktoacuterym występuje ryzyko kondensacji powierzchniowej ponieważ fRsi lt fRsi kryt (tabela 11 12) Wartość graniczna (krytyczna) czynnika temperaturowego uwzględniając parametry powietrza wewnętrznego i zewnętrznego analizowanych wariantoacutew obliczeniowych wynosi fRsi(kryt) = 0778 Zastosowanie materiału termoizolacyjnego (np płyty izolacyjne z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej o λ=002W(mmiddotK)) pozwala na ograniczenia strat ciepła przez pełne przegrody zewnętrzne oraz złącza budowlane Należy jednak ponadto podjąć proacutebę zmiany ukształtowania elementu konstrukcyjnego płyty balkonowej np jako układ belek wspornikowych na ktoacuterych układa się płytę balkonową lub zastosowanie łącznika izotermicznego

Literatura

1 Uchwała Rady Ministroacutew z dnia 22 czerwca 2015 r w sprawie przyjęcia bdquoKrajowego planu mającego na celu zwiększenie liczby budynkoacutew o niskim zużyciu energiirdquo

2 Ustawa z dnia 7 lipca 1994 r ndash Prawo budowlane (DzU z 2013 r poz 1409 z poacuteźnzm)

3 Rozporządzenie Ministra Transportu Budownictwa i Gospodarki Morskiej zmieniające rozporządzenie w sprawie warunkoacutew technicznych jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowania (DzU z 2013 r poz 926)

4 PN-EN ISO 69462008 Komponenty budowlane i elementy budynku Opoacuter cieplny i wspoacutełczynnik przenikania ciepła Metoda obliczania

5 PN-EN ISO 133702008 Cieplne właściwości użytkowe budynkoacutew Wymiana ciepła przez grunt Metoda obliczania

6 PN-EN ISO 13788 2003 Cieplno-wilgotnościowe właściwości komponentoacutew budowlanych i elementoacutew budynku Temperatura powierzchni wewnętrznej umożliwiająca uniknięcie krytycznej wilgotności powierzchni wewnętrznej kondensacji Metody obliczania

7 PN-EN ISO 102112008 Mostki cieplne w budynkach Strumienie ciepła i temperatury powierzchni Obliczenia szczegoacutełowe

8 Wymagania określające podstawowe wymogi niezbędne do osiągnięcia oczekiwanych standardoacutew energetycznych dla budynkoacutew mieszkalnych oraz sposoacuteb weryfikacji projektoacutew i sprawdzania wykonywanych domoacutew energooszczędnych wwwnfosigwgovpl

9 Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 6 listopada 2008 r zmieniające rozporządzenie w sprawie warunkoacutew technicznych jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (DzU z 2008 r nr 201 poz 1238)

10 A Dylla bdquoFizyka cieplna budowli w praktyce Obliczenia cieplno-wilgotnościowerdquo Wydawnictwo Naukowe PWN SA Warszawa 2015

11 K Pawłowski bdquoProjektowanie przegroacuted zewnętrznych w świetle nowych warunkoacutew technicznych dotyczących budynkoacutew WT2013rdquo Wydanie Specjalne miesięcznika IZOLACJE 22013 Warszawa 2013

12 PN-EN ISO 146832008 Mostki cieplne w budynkach Liniowy wspoacutełczynnik przenikania ciepła Metody uproszczone i wartości orientacyjne

3 Warunki określone w ust 1 i 2 uważa się za spełnione jeśli przegrody odpowiadają wymaganiom określonym w pkt 22 załącznika nr 2 do rozporządzeniardquo sect3221 Rozwiązania materiałowo-konstrukcyjne zewnętrznych przegroacuted budynku warunki cieplno-wilgotnościowe a także intensywność wymiany powietrza w pomieszczeniach powinny uniemożliwiać powstawanie zagrzybienia 2 Do budowy należy stosować materiały wyroby i elementy budowlane odporne lub uodpornione na zagrzybienie i inne formy biodegradacji odpowiednio do stopnia zagrożenia korozją biologiczną 3 Przed podjęciem przebudowy rozbudowy lub zmiany przeznaczenia budynku w przypadku stwierdzenia występowania zawilgocenia i oznak korozji biologicznej należy wykonać ekspertyzę mykologiczną i na podstawie jej wynikoacutew ndash odpowiednie roboty zabezpieczające

Należy podkreślić także że w praktyce projektowej i wykonawczej budynkoacutew niskoenergetycznych wprowadzono przez NFOŚiGW [8] dla mostkoacutew cieplnych budynkoacutew w standardzie NF40 oraz NF15 wartości graniczne liniowego wspoacutełczynnika przenikania ciepła Ψmax [W(mK)] Wymagania cieplne i energetyczne dotyczące budynkoacutew niskoenergetycznych ktoacutere będą podlegały dofinansowaniu z NFOŚiGW [8] są bardziej zaostrzone niż wymagania w rozporządzeniu [3] ndash tabela 4

W tabeli 4 zestawiono wybrane wymagania w zakresie ochrony cieplnej wg rozporządzenia [3] [9] oraz wytycznych NFOŚiGW [8] Jednak spełnienie tych wymagań wiąże się z dodatkowymi kosztami ktoacutere ponosi inwestor w zakresie wykonania projektoacutew wykonawczych weryfikacji dokumentacji i budowy proacuteby szczelności

Tabela 4 Wybrane graniczne wartości charakterystycznych parametroacutew budynku jednorodzinnego w standardzie niskoenergetycznym ndash opracowanie własne na podstawie [3] [9] [8]

Charakterystyczne parametry

Wymagania wg rozporządzenia

Standard budynku wg [8]

WT [3] WT [9]1) NF15 NF40

Wspoacutełczynnik przenikania ciepła Uc(max) [W(m2middotK)] przegroacuted zewnętrznych budynku

ściana zewnętrzna

tigt16degC

030

025a) le 010

le 015 023b)

020c)

dachy stropodachy i stropy pod nieogrzewanymi poddaszami lub przejazdami

tigt16degC

025

020a) le 010

le 012 018b)

015c)

podłoga na gruncie tigt16degC 045 030abc) le 012

le 020 stropy nad piwnicami nieogrzewanymi i zamkniętymi

przestrzeniami podłogowymi

tigt16degC 045 025abc)

okna okna połaciowe drzwi balkonowe i powierzchnie przezroczyste nieotwieralne

tigt16degC

170divide180

130 a) le 080

le 100 110 b)

090 c)

drzwi zewnętrzne garażowe

260

170 a) le 080

le 130 150 b)

130 c)

Liniowy wspoacutełczynnik przenikania ciepła (dla mostkoacutew cieplnych) Ψ [W(mmiddotK)]

płyty balkonowe 2) 2) le 001 le 030

pozostałe mostki cieplne 2) 2) le 001 le 010

Szczelność powietrzna budynku n50[1h]

wentylacja grawitacyjna le 300 le 300 - -

wentylacja mechaniczna le 150 le 150 le 100 le 060

Roczne zapotrzebowanie na energię użytkową na cele ogrzewania EUCO [kWh(m2middotrok)]

2) 2) 40 15

Roczne zapotrzebowanie na nieodnawialną energię pierwotną na jednostkę powierzchni pomieszczeń o regulowanej temperaturze powietrza w budynku lokalu mieszkalnym lub części budynku stanowiącej samodzielną całość techniczno-użytkową ndash EPH+W [kWh(m2middotrok)]

3)

120 a)

2)

2) 95 b)

70 c) 1) w rozporządzeniu WT [3] sformułowano wymagania a) od 1012014 r b) od 1012017r c) od 1012021 r 2) nie sformułowano wymagań 3) wartość maksymalna EP zależy od wspoacutełczynnika kształtu budynku AV

Zmiany wprowadzone w rozporządzeniu [3] oraz wymagania dodatkowe wg [8] będą skutkować zwiększeniem grubości powszechnie stosowanych izolacji cieplnych (styropianu i wełny mineralnej) oraz

częstszym wykorzystaniem nowych materiałoacutew min płyt izolacyjnych z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej płyt z poliizocyjanuratu (PIR-u)

ANALIZA ROZWIĄZAŃ MATERIAŁOWYCH ŚCIAN ZEWNĘTRZNYCH W ŚWIETLE NOWYCH WYMAGAŃ CIEPLNYCH

Ściana zewnętrzna stanowi sztuczną przegrodę pomiędzy otoczeniem zewnętrznym (o zmiennej temperaturze i wilgotności) a wnętrzem (o określonej temperaturze i wilgotności) W pomieszczeniach przeznaczonych na stały pobyt ludzi powinny być zapewnione użytkownikom odpowiednie warunki w zakresie

nośności konstrukcji

ochrony cieplno-wilgotnościowej

ochrony przed zmiennymi warunkami klimatycznymi zmiana temperatur deszczem wiatrem

ochrony przed hałasem

ochrony przeciwpożarowej

waloroacutew architektonicznych i estetycznych Zmieniające się wymagania powodują że na etapie projektowania i wykonywania pojawiają się nowe rozwiązania konstrukcyjno-materiałowe ścian zewnętrznych Najczęściej stosowanymi technologiami wznoszenia ścian zewnętrznych budynkoacutew w Polsce są technologia murowana lub drewniana

Do analizy wybrano ściany zewnętrzne murowane warstwowe (rysunek 1) ktoacutere składają się z

warstwy konstrukcyjnej

warstwy izolacji cieplnej

warstwy pustki powietrznej dobrze wentylowanej (w przypadku ścian szczelinowych)

warstwy elewacyjnej (w przypadku ścian troacutejwarstwowych i szczelinowych) Najczęściej stosowanymi materiałami do wznoszenia warstwy konstrukcyjnej są

materiały ceramiczne cegła pełna cegła kratoacutewka cegła dziurawka pustaki ścienne (MAX SZ U z ceramiki pofryzowanej)

materiały silikatowe pełne lub drążone

elementy betonowe np pustaki szalunkowe

pustaki z autoklawizowanego betonu komoacuterkowego

elementy murowe z kamienia naturalnego Głoacutewnym zadaniem tej warstwy jest zdolność przenoszenia obciążeń z wyższych kondygnacji oraz w wyniku parcia wiatru W przypadku znaczących obciążeń często stosuje się słupy żelbetowe (jako trzpienie) Materiały do warstwy izolacji cieplnej powinny charakteryzować się niskim wspoacutełczynnikiem przewodzenia ciepła λ [W(mmiddotK)] i dużą porowatością Inne parametry techniczne są zależne od ich pochodzenia Do grupy materiałoacutew warstwy izolacji cieplnej można zaliczyć

styropian ndash materiał syntetyczny sztuczny produkowany z granulek polistyrenowych ktoacutere podczas spienienia powiększają swoją objętość ponad czterokrotnie

wełna mineralna ndash materiał nieorganiczny włoacuteknisty produkowany z mieszaniny surowcoacutew naturalnych (bazalty margle) i odpadowych (żużel wielkopiecowy)

polistyren ekstrudowany ndash materiał nienasiąkliwy nieulegający korozji biologicznej

styropian grafitowy ndash materiał produkowany jest z gotowego poacutełproduktu w postaci grafitowych granulek ktoacutere należy spienić uformować i pociąć proces produkcji styropianu grafitowego wygląda tak jak w przypadku styropianu białego posiada lepsze właściwości izolacyjne z powodu grafitowego dodatku zwiększającego absorbcję promieniowania cieplnego

płyty z poliuretanu (PUR) i poliizocyjanuratu (PIR) ndash twarde płyty piankowe ktoacutere są odporne termicznie i posiadają niższe wartości wspoacutełczynnika przewodzenia ciepła niż np wełna mineralna i styropian

płyty izolacyjne z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej ndash idealne do nowych budynkoacutew i do renowacji łatwe w obroacutebce i instalacji spełniają najwyższe wymogi stawiane materiałom izolacyjnym dedykowanym budownictwu energooszczędnemu charakteryzują się niewielkim oporem dyfuzyjnym

płyty celulozowe ndash włoacutekna celulozowe są produktem przyjaznym naturze ponieważ powstają z surowcoacutew wtoacuternych a konkretnie z makulatury powstające w efekcie mielenia papierowych resztek impregnowane są preparatami solnymi (dzięki temu zyskują wysoką odporność na mikroorganizmy owady a także na ogień włoacuteknoceluloza to materiał trudnozapalny) włoacuteknoceluloza potrafi roacutewnież pochłaniać dźwięki zwiększając komfort akustyczny w izolowanych nią budynkach

Przed wyborem odpowiedniego materiału do izolacji cieplnej należy zwroacutecić uwagę na następujące właściwości wspoacutełczynnik przewodzenia ciepła (λ [W(mmiddotK)] gęstość objętościowa izolacyjność akustyczna przepuszczalność pary wodnej (wspoacutełczynnik oporu dyfuzyjnego μ [-]) wrażliwość na czynniki biologiczne i chemiczne

Od strony zewnętrznej należy zastosować tynk zewnętrzny (w przypadku ścian dwuwarstwowych) lub warstwę elewacyjną (w przypadku ścian troacutejwarstwowych i szczelinowych) Do wykończenia ścian dwuwarstwowych można stosować siatki zbrojące z włoacutekna szklanego metalowego lub tworzywa sztucznego ktoacutere stanowią podkład dla tynkoacutew cienkowarstwowych mineralnych silikatowych (krzemianowych) silikonowych silikatowo-silikonowych polimerowych (np akrylowych) Ze względu na rodzaj faktury wyroacuteżnia się tynki gładkie drapane ziarniste (baranki) modelowane i mozaikowe

W przypadku ścian troacutejwarstwowych i szczelinowych warstwa elewacyjna wykonywana jest najczęściej z cegły klinkierowej bloczkoacutew wapienno-piaskowych (silikatowych) oraz płyt z drewna W kształtowaniu układu warstw materiałowych w ścianie szczelinowej należy zaprojektować szczelinę dobrze wentylowaną pomiędzy warstwą izolacji cieplnej a warstwą elewacyjną o odpowiedniej grubości z zapewnieniem swobodnej cyrkulacji powietrza (otwory w warstwie elewacyjnej) Warstwa elewacyjna powinna połączona z warstwą konstrukcyjną za pomocą kotew metalowych (łącznikoacutew mechanicznych) w ilości od 5 do 6 sztm2 powierzchni ściany Ze względu na zmiany temperatur (w okresie letnim do 50degC a w okresie zimowym do -25degC) w celu uniknięcia występowania zarysowań wybrzuszeń kruszenia i odpryskiwania materiału warstwy elewacyjnej zaleca się stosowanie w zewnętrznej warstwie ściany szczelinowej przerwy dylatacyjnej (w odległości od 8divide12 m w zależności od rodzaju warstwy elewacyjnej)

a) dwuwarstwowa 1 ndash tynk gipsowy 2 ndash warstwa konstrukcyjna 3 ndash izolacja cieplna 4 ndash tynk cienkowarstwowy

b) troacutejwarstwowa

1 ndash tynk gipsowy 2 ndash warstwa konstrukcyjna 3 ndash izolacja cieplna 4 ndash warstwa elewacyjna

c) szczelinowa

1 ndash tynk gipsowy 2 ndash warstwa konstrukcyjna 3 ndash izolacja cieplna 4 ndash szczelna dobrze wentylowana 5 ndash warstwa elewacyjna

warstwa konstrukcyjna bloczek z betonu komoacuterkowego 24 cm cegła pełna 25 cm bloczek wapienno-piaskowy (silikatowy) 24 cm

warstwa izolacji cieplnej styropian styropian grafitowy wełna mineralna płyty z poliizocyjanuratu (PIR) płyty z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej płyty ekstrudowane XPS płyty celulozowe płyty klimatyczne

warstwa elewacyjna cegła klinkierowa 12cm bloczek wapienno-piaskowy 12 cm

Rysunek 1 Przykładowe rozwiązania materiałowe ścian zewnętrznych murowanych ndash opracowanie własne

W ramach szczegoacutełowej analizy parametroacutew fizykalnych w pierwszym etapie obliczono wspoacutełczynnik przenikania ciepła Uc [W(m2middotK)] warstwowych ścian zewnętrznych - dwuwarstwowych (tabela 5 rysunek 1a) - troacutejwarstwowych (tabela 6 rysunek 1b) w zroacuteżnicowanym układzie warstw materiałowych zgodnie z procedurą normy PN-EN ISO 69462008 [4]

Do obliczenia wspoacutełczynnika przenikania ciepła Uc [W(m2K)] przyjęto następujące założenia

temperatura obliczeniowa zewnętrzna Toruń ndash III strefa klimatyczna te = -20degC

temperatura obliczeniowa wewnętrzna pomieszczenia przeznaczone do przebywania ludzi bez okryć zewnętrznych nie wykonujących w sposoacuteb ciągły pracy fizycznej (pokoje mieszkalne przedpokoje kuchnie korytarze) ti = 20degC

opory przejmowania ciepła dla ściany wartości oporoacutew przejmowania ciepła zostały przyjęte wg tabeli normy PN-EN ISO 69462008 [4] dla poziomego kierunku strumienia ciepła

- opoacuter przejmowania ciepła na zewnętrznej powierzchni przegrody Rse = 004 [(m2middotK)W] - opoacuter przejmowania ciepła na wewnętrznej powierzchni przegrody Rsi = 013 [(m2middotK)W] - w przypadku ściany szczelinowej zaprojektowano dobrze wentylowaną warstwę powietrza gr 4 cm ndash spełnia to kryterium wg pkt 534 normy PN-EN ISO 69462008 [4] bdquocałkowity opoacuter cieplny komponentu budowlanego zawierającego dobrze wentylowaną warstwę powietrza należy obliczyć pomijając opoacuter cieplny warstwy powietrza i wszystkich innych warstw między warstwą powietrza a środowiskiem zewnętrznym oraz dodając zewnętrzny opoacuter przejmowania ciepła odpowiadający powietrzu nieruchomemu alternatywnie może być zastosowana wartość Rsi z Tablicy 1 normyrdquo

wartości wspoacutełczynnika przewodzenia ciepła λ [W(mmiddotK)] przyjęto na podstawie pracy bdquoFizyka cieplna budowli w praktyce Obliczenia cieplno-wilgotnościowerdquo [10] bdquoProjektowanie przegroacuted zewnętrznych w świetle nowych warunkoacutew technicznych dotyczących budynkoacutew WT2013rdquo [11] oraz udokumentowanych danych producentoacutew

Tabela 5 Wyniki obliczeń wartości wspoacutełczynnika przenikania ciepła Uc według PN-EN ISO 69462008 [4] w odniesieniu do ściany zewnętrznej dwuwarstwowej

Warstwy materiałowe

d [m]

λ [W(mmiddotK)]

x) [m]

y) wspoacutełczynnik przewodzenia ciepła materiałoacutew izolacji cieplnej

λ [W(mmiddotK)]

I II III IV

0059 0040 0038 0020

I Tynk gipsowy Bl z betonu komoacuterkowego Izolacja cieplna Tynk cienkowarstwowy

001 024 x)

0005

040 021 y)

076

010 033 026 025 016

012 030 023 022 014

015 026 020 019 011

020 021 016 015 009

II Tynk gipsowy Bl wapienno-piaskowy Izolacja cieplna Tynk cienkowarstwowy

001 024 x)

0005

040 056 y)

076

010 043 032 031 018

012 038 028 026 015

015 032 023 022 012

020 025 018 017 009

III Tynk gipsowy Cegła pełna Izolacja cieplna Tynk cienkowarstwowy

001 025 x)

0005

040 077 y)

076

010 045 033 032 018

012 039 028 027 015

015 033 023 022 012

020 026 018 017 009 ) x ndash grubość izolacji cieplnej [m] ) y ndash warianty materiału izolacyjnego (w zależności od wspoacutełczynnika przewodzenia ciepła λ [W(mmiddotK)] warianty izolacji cieplnej I ndash płyty klimatyczne λ = 0059 W(mmiddotK) II ndash płyty styropianowe λ = 0040 W(mmiddotK) III ndash płyty z wełny mineralnej λ = 0038 W(mmiddotK) IV ndash płyty izolacyjne z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej λ = 0020 W(mmiddotK) do obliczeń Uc przyjęto ΔU=0

Tabela 6 Wyniki obliczeń wartości wspoacutełczynnika przenikania ciepła Uc według PN-EN ISO 69462008 [4] w odniesieniu do ściany zewnętrznej troacutejwarstwowej

Warstwy materiałowe

d [m]

λ [W(mmiddotK)]

x) [m]

y) wspoacutełczynnik przewodzenia ciepła materiałoacutew izolacji cieplnej

λ [W(mmiddotK)]

I II III IV

0059 0040 0038 0020

I Tynk gipsowy Bl z betonu komoacuterkowego Izolacja cieplna Bl wapienno-piaskowe

001 024 x)

012

040 021 y)

080

010 032 026 025 016

012 029 023 023 014

015 026 020 019 012

020 022 016 016 010

II Tynk gipsowy Bl wapienno-piaskowy Izolacja cieplna Bl wapienno-piaskowy

001 024 x)

012

040 056 y)

080

010 042 032 030 018

012 037 028 026 016

015 031 023 022 013

020 025 018 018 010

III Tynk gipsowy Cegła pełna Izolacja cieplna Cegła klinkierowa

001 025 x)

012

040 077 y) 105

010 044 033 032 019

012 039 029 027 016

015 033 024 023 013

020 026 019 018 011 ) x ndash grubość izolacji cieplnej [m] ) y ndash warianty materiału izolacyjnego (w zależności od wspoacutełczynnika przewodzenia ciepła λ [W(mmiddotK)] warianty izolacji cieplnej I ndash płyty klimatyczne λ = 0059 W(mmiddotK) II ndash płyty styropianowe λ = 0040 W(mmiddotK) III ndash płyty z wełny mineralnej λ = 0038 W(mmiddotK) IV ndash płyty izolacyjne z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej λ = 0020 W(mmiddotK) do obliczeń Uc przyjęto ΔU=001

Istotny wpływ na wartość wspoacutełczynnika przenikania ciepła przegrody budowlanej U [W(m2middotK)] ma

wartość wspoacutełczynnika przewodzenia ciepła λ [W(mmiddotK)] materiału izolacyjnego W odniesieniu do jednego

rodzaju izolacji może się ona wahać w znacznym przedziale w zależności od produktu co wynika z szybkiego rozwoju rynku materiałoacutew termoizolacyjnych oraz coraz bardziej zaawansowanych technologii produkcyjnych W obliczeniach roacuteżnicowano grubość warstwy izolacji cieplnej i wartość wspoacutełczynnika

przewodzenia ciepła materiału izolacyjnego λ [W(mmiddotK)] Wspoacutełczynnik przenikania ciepła Uc [W(m2K)] jest podstawowym parametrem służącym do sprawdzenia kryterium cieplnego Uc le Umax Wraz ze zmieniającymi się wartościami Umax niektoacutere rozwiązania konstrukcyjno-materiałowe ścian zewnętrznych nie spełniają podstawowego kryterium (Uc le Umax) ndash tabela 5 6 Określone wartości Uc wykorzystywane są do dalszych obliczeń w zakresie analizy cieplno-wilgotnościowej przegroacuted i całego budynku (np wspoacutełczynnik strat ciepła przez przenikanie Htr [WK] zapotrzebowanie na energię końcową EK i pierwotną EP [kWh(m2middotrok)]) Należy także podkreślić że przy kształtowaniu układu warstw materiałowych ścian zewnętrznych i ich złączy trzeba uwzględniać kryteria w zakresie izolacyjności cieplnej kondensacji powierzchniowej i międzywarstwowej izolacyjności akustycznej ochrony przeciwpożarowej oraz nośności i trwałości konstrukcji Niektoacutere układy warstw materiałowych spełniają wymagania w zakresie izolacyjności cieplnej (Uc le Umax) jednak po przeprowadzeniu analizy w zakresie wymagań wilgotnościowych akustycznych lub przeciwpożarowych usytuowanie warstwy izolacji cieplnej wewnątrz przegrody jest niedopuszczalne

KSZTAŁTOWANIE STRUKTURY MATERIAŁOWEJ ZŁĄCZY BUDOWLANYCH

Rozporządzenie WT-2014 [3] wprowadza od 1 stycznia 2014 r nowe wymagania dotyczące izolacyjności cieplnej poprzez zaostrzenie wymagań w zakresie wartości granicznych wspoacutełczynnika przenikania ciepła Uc(max) [W(msup2K)] dla przegroacuted zewnętrznych oraz wartości granicznych wskaźnika zapotrzebowania na energię pierwotną EP [kWh(m2middotrok)] dla całego budynku Jednak w rozporządzeniu [3] nie sformułowano wymagań w zakresie ograniczenia strat ciepła przez złącza przegroacuted zewnętrznych Są to bdquomostki cieplne (termiczne)rdquo ktoacutere powstają w wyniku połączenia przegroacuted budynku Generują dodatkowe straty ciepła przez przegrody budowlane Doboacuter materiałoacutew konstrukcyjnych i izolacyjnych złączy nie powinien być przypadkowy ale oparty na podstawie szczegoacutełowych obliczeń i analiz

Należy jednak podkreślić że są to tzw bdquosłabe miejscardquo w ktoacuterych występuje

zwiększony przepływ strumienia cieplnego przez złącze co wpływa na wzrost wartości wskaźnika EU EK a w ostateczności EP [kWh(m2middotrok)]

obniżenie temperatury na wewnętrznej powierzchni przegrody co prowadzi do ryzyka występowania kondensacji powierzchniowej (ryzyka rozwoju pleśni i grzyboacutew pleśniowych) można je określić wyznaczając czynnik temperaturowy fRsi

Aby ocenić komfort cieplny danego pomieszczenia i uwzględnić dodatkowe straty ciepła spowodowane działaniem mostka należy określić rozkład temperatur na powierzchniach wewnętrznych przegroacuted (rysunek 2)

a) model obliczeniowy ndash połączenie ściany zewnętrznej z oknem w przekroju przez ościeżnicę

b) linie strumieni cieplnych ndash adiabaty a) rozkład temperatur w złączu ndash izotermy

Rysunek 2 Parametry charakterystyczne mostka cieplnego ndash opracowanie własne

Dlatego niezwykle ważne staje się w procesie projektowym poprawne wykonywanie szczegoacutełowych obliczeń i analiz numerycznych ktoacutere powinny być podstawą do wyboru rozwiązań konstrukcyjno-materiałowych przegroacuted zewnętrznych i ich złączy

Podstawowymi parametrami charakteryzującymi mostki cieplne są

liniowy wspoacutełczynnik przenikania ciepła Ψ [W(mmiddotK)] obliczany na podstawie normy PN-EN ISO 102112008 [7] lub przyjmować ich wartości na podstawie katalogu mostkoacutew cieplnych (np załącznik do [10] [11]) oraz normy PN-EN ISO 146832008 [12]

punktowy wspoacutełczynnik przenikania ciepła [WK] obliczany na podstawie normy PN-EN ISO 102112008 [7] lub przyjmować ich wartości na podstawie katalogu mostkoacutew cieplnych na podstawie danych producentoacutew

czynnik temperaturowy fRsi określany zgodnie z normą PN-EN ISO 137882003 [6] na podstawie temperatury minimalnej w miejscu mostka cieplnego

ANALIZA PARAMETROacuteW FIZYKLANYCH POŁĄCZENIA ŚCIANY ZEWNĘTRZNEJ Z OKNEM

Do obliczeń parametroacutew fizykalnych (cieplno-wilgotnościowych) wytypowano połączenie ściany zewnętrznej z oknem w przekroju przez ościeżnicę w kilku wariantach obliczeniowych (rysunek 3)

rozwiązanie I (brak węgarka w postaci izolacji cieplnej)

rozwiązanie II (zastosowanie węgarka ndash ocieplenie przedłużone na ościeżnicę)

rozwiązanie III (ościeżnica przesunięta w kierunku ocieplenia) W ramach przykładu obliczeniowego przedstawiono wyniki przykładowych obliczeń numerycznych przy zastosowaniu programu komputerowego TRISCO

układ materiałowy złącza linie strumieni cieplnych (adiabaty) rozkład temperatur (izotermy)

rozwiązanie złącza przegroacuted zewnętrznych I - brak węgarka w postaci izolacji cieplnej

rozwiązanie złącza przegroacuted zewnętrznych II - ocieplenie przedłużone na ościeżnicę

rozwiązanie złącza przegroacuted zewnętrznych III - ościeżnica przesunięta w kierunku ocieplenia

Rysunek 3 Analizowane układy materiałowe połączenia ściany zewnętrznej z oknem w przekroju przez ościeżnicę ndash opracowanie własne

Do obliczeń przyjęto następujące założenia

modelowanie złączy wykonano zgodnie z zasadami prezentowanymi w PN-EN ISO 102112008 [7]

opory przejmowania ciepła (Rsi Rse) przyjęto zgodnie z PN-EN ISO 69462008 [4] przy obliczeniach strumieni cieplnych oraz wg PN-EN ISO 137882003 [6] przy obliczeniach rozkładu temperatur i czynnika temperaturowego fRsi

temperatura powietrza wewnętrznego ti = 20 ordmC (pokoacutej dzienny) temperatura powietrza zewnętrznego te = -20 ordmC (III strefa)

wartości wspoacutełczynnika przewodzenia ciepła materiałoacutew budowlanych λ [W(mmiddotK)] przyjęto na podstawie pracy bdquoFizyka cieplna budowli w praktyce Obliczenia cieplno-wilgotnościowerdquo [10] oraz bdquoProjektowanie przegroacuted zewnętrznych w świetle nowych warunkoacutew technicznych dotyczących budynkoacutew WT2013rdquo [11] oraz udokumentowanych danych producentoacutew

W analizowanych przypadkach złączy budowlanych zastosowano stolarkę okienną o zmiennej wartości wspoacutełczynnika przenikania ciepła Uw [W(m2middotK)] oraz ścianę zewnętrzną dwuwarstwową z zroacuteżnicowaną warstwą konstrukcyjną (bloczek z betonu komoacuterkowego lub cegła pełna) i warstwą izolacji cieplnej (płyty styropianowe lub płyty izolacyjne o zamkniętej strukturze komoacuterkowej z rdzeniem uzyskiwanym z żywicy fenolowo-formaldehydowej) o zmiennej grubości W tabelach 7 8 9 zestawiono wyniki obliczeń parametroacutew fizykalnych złączy budowlanych Uc [W(m2middotK)] ndash wspoacutełczynnik przenikania ciepła ściany zewnętrznej Uw [W(m2middotK)] ndash wspoacutełczynnik przenikania ciepła stolarki okiennej Φ [W] ndash strumień cieplny przepływający przez złącze L2D [W(mmiddotK)] ndash liniowy wspoacutełczynnik sprzężenia cieplnego Ψ [W(mmiddotK)] ndash liniowy wspoacutełczynnik przenikania ciepła Ψśc [W(mmiddotK)] ndash gałęziowy wspoacutełczynnik przenikania ciepła (dotyczący ściany zewnętrznej) ΨO [W(mmiddotK)] ndash gałęziowy wspoacutełczynnik przenikania ciepła (dotyczący stolarki okiennej) tmin [degC] ndash temperatura minimalna na wewnętrznej powierzchni przegrody w miejscu mostka cieplnego fRsi [-] ndash czynnik temperaturowy przeprowadzonych przy zastosowaniu programu komputerowego TRISCO

Tabela 7 Wyniki parametroacutew fizykalnych połączenia ściany zewnętrznej z oknem (brak węgarka w postaci izolacji cieplnej) ndash opracowanie własne

Parametry fizykalne złącza przegroacuted zewnętrznych

ściana zewnętrzna bloczek z betonu komoacuterkowego z ociepleniem

ściana zewnętrzna cegła pełna z ociepleniem

wariant I ) wariant II ) wariant I ) wariant II )

grubość izolacji 015 020 015 020 015 020 015 020

Uc [W(m2middotK)] 020 016 011 009 023 018 012 009

Uw [W(m2middotK)] 110 090 090 080 130 090 090 080

Φ [W] 5414 4495 4223 3835 6770 4976 4754 4248

L2D [W(mmiddotK)] 1354 1124 1081 0959 1693 1244 1189 1062

Ψ [W(mmiddotK)] 0060 0068 0064 0067 0159 0163 0159 0162

Ψśc [W(mmiddotK)] 0050 0056 0055 0058 0147 0152 0150 0153

ΨO [W(mmiddotK)] 0010 0012 0009 0009 0012 0011 0009 0009

tmin [degC] 1372 1416 1457 1480 1277 1336 1384 1404

fRsi [-] 0843 0854 0864 0870 0819 0834 0846 0851 ) wariant I ndash płyty styropianowe λ=004 W(mmiddotK) ) wariant II ndash płyty izolacyjne z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej λ=002W(mmiddotK)

Tabela 8 Wyniki parametroacutew fizykalnych połączenia ściany zewnętrznej z oknem (ocieplenie przedłużone na ościeżnicę) ndash

opracowanie własne

Parametry fizykalne złącza przegroacuted zewnętrznych

ściana zewnętrzna bloczek z betonu komoacuterkowego z ociepleniem

ściana zewnętrzna cegła pełna z ociepleniem

wariant I ) wariant II ) wariant I ) wariant II )

grubość izolacji 015 020 015 020 015 020 015 020

Uc [W(m2middotK)] 020 016 011 009 023 018 012 009

Uw [W(m2middotK)] 110 090 090 080 130 090 090 080

Φ [W] 5246 4321 4132 3639 6254 4478 4223 3708

L2D [W(mmiddotK)] 1312 1080 1033 0910 1564 1120 1056 0927

Ψ [W(mmiddotK)] 0053 0054 0047 0046 0073 0068 0057 0055

Ψśc [W(mmiddotK)] 0025 0028 0024 0025 0051 0050 0041 0041

ΨO [W(mmiddotK)] 0028 0026 0023 0021 0022 0018 0016 0014

tmin [degC] 1532 1583 1646 1677 1564 1648 1715 1746

fRsi [-] 0883 0896 0912 0919 0891 0912 0929 0937 ) wariant I ndash płyty styropianowe λ=004 W(mmiddotK) ) wariant II ndash płyty izolacyjne z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej λ=002W(mmiddotK)

Tabela 9 Wyniki parametroacutew fizykalnych połączenia ściany zewnętrznej z oknem (ościeżnica przesunięta w kierunku ocieplenia) ndash opracowanie własne

Parametry fizykalne złącza przegroacuted zewnętrznych

ściana zewnętrzna bloczek z betonu komoacuterkowego z ociepleniem

ściana zewnętrzna cegła pełna z ociepleniem

wariant I ) wariant II ) wariant I ) wariant II )

grubość izolacji 015 020 015 020 015 020 015 020

Uc [W(m2middotK)] 020 016 011 009 023 018 012 009

Uw [W(m2middotK)] 110 090 090 080 130 090 090 080

Φ [W] 5208 4278 4092 3598 6167 4392 5156 3641

L2D [W(mmiddotK)] 1302 1070 1023 0900 1542 1098 1039 0910

Ψ [W(mmiddotK)] 0041 0042 0036 0035 0048 0045 0039 0038

Ψśc [W(mmiddotK)] 0015 0017 0013 0015 0027 0027 0022 0023

ΨO [W(mmiddotK)] 0026 0025 0023 0020 0021 0018 0017 0015

tmin [degC] 1555 1611 1674 1707 1601 1688 1746 1777

fRsi [-] 0898 0903 0919 0927 0900 0922 0937 0944 ) wariant I ndash płyty styropianowe λ=004 W(mmiddotK) ) wariant II ndash płyty izolacyjne z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej λ=002W(mmiddotK)

Usytuowanie ościeżnicy okiennej na styku warstwy konstrukcyjnej i izolacji cieplnej pozwala na otrzymanie najmniejszych strat ciepła Należy zauważyć że przedłużenie ocieplenia na ościeżnicę powoduje że temperatura na wewnętrznej powierzchni przegrody (w miejscu połączenia ściany zewnętrznej z ościeżnicą) jest wyższa niż w przypadku braku izolacji na ościeżnicy W przypadku tego typu złączy bardzo zasadne staje się określenie gałęziowych wspoacutełczynnikoacutew przenikania ciepła osobno dla części ściany zewnętrznej Ψśc [W(mmiddotK)] i dla części okna ΨO [W(mmiddotK)] ponieważ pozwala to na określenie dodatkowych strat ciepła dla ściany zewnętrznej i okna

Wykonanie szczegoacutełowych obliczeń przy zastosowaniu programu komputerowego pozwala na uzyskanie miarodajnych wynikoacutew parametroacutew cieplno-wilgotnościowych Ich wartości zależą od zastosowanego materiału budowlanego (konstrukcyjnego) rodzaju i grubości izolacji cieplnej oraz ukształtowania struktury materiałowej analizowanego złącza Posługiwanie się wartościami przybliżonymi

i orientacyjnymi np w oparciu o PN-EN ISO 146832008 [12] staje się nieuzasadnione ponieważ nie uwzględniają zmiany układoacutew materiałowych oraz rodzaju i grubości izolacji cieplnej W tabeli 10 zestawiono wyniki liniowego wspoacutełczynnika przenikania ciepła Ψi [W(mmiddotK)] wg normy PN-EN ISO 146832008 [12] oraz obliczeń własnych

Tabela 10 Analiza poroacutewnawcza wartości liniowego wspoacutełczynnika przenikania ciepła Ψi [W(mmiddotK)]

Złącze budowlane

Wartości liniowego wspoacutełczynnika przenikania ciepła Ψi [W(mmiddotK)]

wg [12]

wg obliczeń własnych

ściana A ndash wariant ściana II ndash wariant

I II I II

Połączenie ściany zewnętrznej z oknem (W7) 045

0060divide 0068

0064divide 0067

0159divide 0163

0159divide 0162

Połączenie ściany zewnętrznej z oknem (ocieplenie przedłużone na ościeżnicę)

brak karty katalogowej

0053divide 0054

0046divide 0047

0068divide 0073

0055divide 0057

Połączenie ściany zewnętrznej z oknem (ościeżnica przesunięta w kierunku ocieplenia)

(W1) 000

0041divide 0042

0035divide 0036

0045divide 0048

0038divide 0039

(W7) (W1) ndash symbole kart katalogowych w normie PN-EN ISO 146832008 [12] ściana A ndash ściana zewnętrzna bloczek z betonu komoacuterkowego z ociepleniem ściana B ndash ściana zewnętrzna cegła pełna z ociepleniem

Analizowane złącza spełniają tylko wymagania standardu budynku energooszczędnego NF40 stawiane przez Narodowy Fundusz Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej [8] ktoacutere dotyczą maksymalnej wartości wspoacutełczynnika Ψmax [W(mmiddotK)] w celu zmniejszenia strat ciepła Jednak przy ocenie strat ciepła należy przeanalizować także inne parametry Φ (wielość strumienia cieplnego przepływającego przez złącze) [W] lub L2D (wspoacutełczynnik sprzężenia cieplnego) [W(mmiddotK)] odzwierciedlające straty ciepła przez złącze

Szczegoacutelne znaczenie ma poprawne zaprojektowanie złączy przegroacuted zewnętrznych w zakresie zminimalizowania strat ciepła oraz także wyeliminowania ryzyka kondensacji na wewnętrznej powierzchni przegrody Na podstawie wartości czynnika temperaturowego fRsi można stwierdzić że w analizowanych złączach (tabela 7 8 9) nie występuje ryzyko rozwoju pleśni i grzyboacutew pleśniowych We wszystkich analizowanych złączach zachowany jest warunek uniknięcia kondensacji na wewnętrznej powierzchni przegrody (ryzyka rozwoju pleśni i grzyboacutew pleśniowych) fRsi ge fRsi(kryt)) Wartość graniczna (krytyczna) czynnika temperaturowego uwzględniając parametry powietrza wewnętrznego i zewnętrznego analizowanych wariantoacutew obliczeniowych wynosi fRsi(kryt) = 0785

W celu poprawnego ukształtowania struktury materiałowej złączy budowlanych przegroacuted zewnętrznych należy każdorazowo uwzględniać zmienne parametry powietrza zewnętrznego i wewnętrznego odpowiadające rzeczywistemu usytuowaniu i użytkowaniu budynku Istnieje więc potrzeba prowadzenia dalszych badań i obliczeń zaroacutewno dla złączy dwuwymiarowych jak troacutejwymiarowych (przestrzennych)

ANALIZA PARAMETROacuteW FIZYKLANYCH POŁĄCZENIA ŚCIANY ZEWNĘTRZNEJ Z PŁYTĄ BALKONOWĄ

Do analizy parametroacutew fizykalnych połączenia ściany zewnętrznej z płytą balkonową wybrano następujące warianty obliczeniowe

rozwiązanie konstrukcyjno-materiałowe I ndash typowa płyta wspornikowa (rysunek 4)

rozwiązanie konstrukcyjno-materiałowe II ndash ocieplenie goacuternej części płyty balkonowej (rysunek 5)

rozwiązanie konstrukcyjno-materiałowe III ndash ocieplenie goacuternej i dolnej części płyty balkonowej (rysunek 6)

a) ściana zewnętrzna z betonu komoacuterkowego (A) b) ściana zewnętrzna z cegły pełnej (B)

Rysunek 4 Połączenie ściany zewnętrznej z płytą balkonową ndash typowa płyta wspornikowa

a) ściana zewnętrzna z betonu komoacuterkowego (A) b) ściana zewnętrzna z cegły pełnej (B)

Rysunek 5 Połączenie ściany zewnętrznej z płytą balkonową ndash ocieplenie goacuternej części płyty balkonowej

a) ściana zewnętrzna z betonu komoacuterkowego (A) b) ściana zewnętrzna z cegły pełnej (B)

Rysunek 6 Połączenie ściany zewnętrznej z płytą balkonową ndash ocieplenie goacuternej i dolnej części płyty balkonowej

Do obliczeń przyjęto następujące założenia

modelowanie złączy wykonano zgodnie z zasadami prezentowanymi w PN-EN ISO 102112008 [7]

opory przejmowania ciepła (Rsi Rse) przyjęto zgodnie z PN-EN ISO 69462008 [4] przy obliczeniach strumieni cieplnych oraz wg PN-EN ISO 137882003 [6] przy obliczeniach rozkładu temperatur i czynnika temperaturowego fRsi

temperatura powietrza wewnętrznego ti = 20 ordmC (pokoacutej dzienny) temperatura powietrza zewnętrznego te = -20 ordmC (III strefa)

wartości wspoacutełczynnika przewodzenia ciepła materiałoacutew budowlanych λ [W(mmiddotK)] przyjęto na podstawie pracy bdquoFizyka cieplna budowli w praktyce Obliczenia cieplno-wilgotnościowerdquo [10] oraz bdquoProjektowanie przegroacuted zewnętrznych w świetle nowych warunkoacutew technicznych dotyczących budynkoacutew WT2013rdquo [11] oraz udokumentowanych danych producentoacutew

W analizowanych przypadkach złączy budowlanych wytypowano ścianę zewnętrzną dwuwarstwową z zroacuteżnicowaną warstwą konstrukcyjną (bloczek z betonu komoacuterkowego lub cegła pełna) i warstwą izolacji cieplnej (płyty styropianowe lub płyty izolacyjne z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej) o zmiennej grubości W tabelach 11 12 13 zestawiono wyniki obliczeń parametroacutew fizykalnych złączy budowlanych Uc [W(m2middotK)] ndash wspoacutełczynnik przenikania ciepła ściany zewnętrznej Φ [W] ndash strumień cieplny przepływający przez złącze Φg [W] ndash strumień cieplny przepływający przez goacuterną część złącza Φd [W] ndash strumień cieplny przepływający przez dolną część złącza L2D [W(mmiddotK)] ndash liniowy wspoacutełczynnik sprzężenia cieplnego Ψi [W(mmiddotK)] ndash liniowy wspoacutełczynnik przenikania ciepła Ψig[W(mmiddotK)] ndash gałęziowy wspoacutełczynnik przenikania ciepła (dotyczący goacuternej części złącza) Ψid [W(mmiddotK)] ndash gałęziowy wspoacutełczynnik przenikania ciepła (dotyczący dolnej części złącza) Ψi [W(mmiddotK)] ndash liniowy wspoacutełczynnik przenikania ciepła tmin [degC] ndash temperatura minimalna na wewnętrznej powierzchni przegrody w miejscu mostka cieplnego fRsi [-] ndash czynnik temperaturowy przeprowadzonych przy zastosowaniu programu komputerowego TRISCO

Tabela 11 Wyniki parametroacutew fizykalnych połączenia ściany zewnętrznej z płytą balkonową (typowa płyta wspornikowa) ndash

opracowanie własne

Parametry fizykalne złącza

przegroacuted zewnętrznych

ściana zewnętrzna bloczek z betonu komoacuterkowego z ociepleniem

ściana zewnętrzna cegła pełna z ociepleniem

wariant I ) wariant II ) wariant I ) wariant II )

grubość izolacji 010 012 018 010 012 018 010 012 018 010 012 018

Uc [W(m2middotK)] 026 023 017 016 014 010 033 028 020 018 015 010

Φ [W] 4479 4152 3443 3699 3434 2869 5367 4889 3923 4258 3915 3206

Φg [W] 147 134 1074 10950 9970 7990 2112 1904 1496 1579 1437 1154

Φd [W] 3009 2812 2369 26040 24370 20700 3255 2985 2427 26790 24780 20520

L2D [W(mmiddotK)] 1120 1038 0861 0925 0859 0717 1342 1222 0981 1065 0979 0802

Ψig [W(mmiddotK)] 0109 0106 0098 0117 0113 0104 0199 0193 0176 0215 0206 0184

Ψid [W(mmiddotK)] 0489 0471 0421 0494 0473 0422 0484 0463 0409 0490 0467 0408

Ψi [W(mmiddotK)] 0598 0577 0518 0611 0587 0525 0683 0656 0585 0705 0673 0592

tmin [degC] 913 964 1089 963 1011 1128 1074 1129 1255 1143 1191 1303

fRsi [-] 0728 0741 0772 0741 0753 0782 0769 0782 0814 0786 0798 0826 ) wariant I ndash płyty styropianowe λ=004 W(mmiddotK) ) wariant II ndash płyty izolacyjne z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej λ=002W(mmiddotK)

a) adiabaty b) izotermy Rysunek 7 Analiza strat ciepła i rozkładu temperatur w złączu ndash typowa płyta wspornikowa

Tabela 12 Wyniki parametroacutew fizykalnych połączenia ściany zewnętrznej z płytą balkonową (ocieplenie goacuternej części płyty balkonowej) ndash opracowanie własne

Parametry fizykalne złącza

przegroacuted zewnętrznych

ściana zewnętrzna bloczek z betonu komoacuterkowego z ociepleniem

ściana zewnętrzna cegła pełna z ociepleniem

wariant I ) wariant II ) wariant I ) wariant II )

grubość izolacji 010 012 018 010 012 018 010 012 018 010 012 018

Uc [W(m2middotK)] 026 023 017 016 014 010 033 028 020 018 015 010

Φ [W] 4259 3966 3292 3459 323 2704 5074 4645 3731 3939 3647 2998 Φg [W] 1424 1302 1041 1045 954 764 2017 1824 1434 1475 135 1086 Φd [W] 2835 2664 2251 2414 2276 194 3057 2821 2297 2464 2297 1912 L2D [W(mmiddotK)] 1065 0992 0823 0865 0808 0676 1269 1161 0933 0985 0912 0750 Ψig [W(mmiddotK)] 0097 0097 0089 0104 0103 0095 0175 0173 0161 0189 0185 0167 Ψid [W(mmiddotK)] 0446 0434 0390 0445 0432 0389 0434 0422 0376 0436 0421 0373 Ψi [W(mmiddotK)] 0543 0530 0479 0549 0535 0484 0610 0595 0536 0624 0606 0539 tmin [degC] 992 1032 1144 1048 1084 1188 1148 1188 1304 1223 1258 1356 fRsi [-] 0748 0758 0786 0762 0771 0797 0787 0797 0826 0806 0815 0839 ) wariant I ndash płyty styropianowe λ=004 W(mmiddotK) ) wariant II ndash płyty izolacyjne z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej λ=002W(mmiddotK)

a) adiabaty b) izotermy Rysunek 8 Analiza strat ciepła i rozkładu temperatur w złączu ndash ocieplenie goacuternej części płyty

balkonowej

Tabela 12 Wyniki parametroacutew fizykalnych połączenia ściany zewnętrznej z płytą balkonową (ocieplenie goacuternej i dolnej części płyty balkonowej) ndash opracowanie własne

Parametry fizykalne złącza

przegroacuted zewnętrznych

ściana zewnętrzna bloczek z betonu komoacuterkowego z ociepleniem

ściana zewnętrzna cegła pełna z ociepleniem

wariant I ) wariant II ) wariant I ) wariant II )

grubość izolacji 010 012 018 010 012 018 010 012 018 010 012 018

Uc [W(m2middotK)] 026 023 017 016 014 010 033 028 020 018 015 010

Φ [W] 3526 325 2685 24250 22290 18480 4168 3763 2996 2690 2434 1979

Φg [W] 1277 1157 915 8350 7490 5860 1733 1547 1200 1077 965 761

Φd [W] 2249 2093 177 15900 14800 12620 2435 2216 1796 16130 14690 12180

L2D [W(mmiddotK)] 0882 0813 0671 0606 0557 0462 1042 0941 0749 0673 0609 0495

Ψig [W(mmiddotK)] 0060 0060 0058 0052 0051 0051 0104 0104 0102 0089 0088 0085

Ψid [W(mmiddotK)] 0299 0291 0271 0241 0234 0220 0279 0270 0251 0223 0214 0200

Ψi [W(mmiddotK)] 0359 0351 0329 0292 0285 0270 0383 0374 0353 0313 0303 0285

tmin [degC] 1265 1297 1369 1437 1460 151 1382 1418 1493 1550 1574 1622

fRsi [-] 0816 0824 0842 0859 0865 0878 0845 0854 0873 0888 0893 0906 ) wariant I ndash płyty styropianowe λ=004 W(mmiddotK) ) wariant II ndash z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej λ=002W(mmiddotK)

a) adiabaty b) izotermy

Rysunek 9 Analiza strat ciepła i rozkładu temperatur w złączu ndash ocieplenie goacuternej i dolnej części płyty balkonowej

W aspekcie oceny cieplno-wilgotnościowej najbardziej korzystnym jest rozwiązanie konstrukcyjno-materiałowe III ndash połączenie ściany zewnętrznej z płytą balkonową przy ociepleniu płyty balkonowej w goacuternej i dolnej powierzchni Uzyskano najniższe z rozpatrywanych wariantoacutew obliczeniowych wartości liniowego wspoacutełczynnika przenikania ciepła Ψi [W(mmiddotK)] Poza tym rozwiązanie konstrukcyjno-materiałowe I lub II generuje obniżenie temperatury na wewnętrznej powierzchni przegrody do poziomu w ktoacuterym występuje ryzyko kondensacji powierzchniowej ponieważ fRsi lt fRsi kryt (tabela 11 12) Wartość graniczna (krytyczna) czynnika temperaturowego uwzględniając parametry powietrza wewnętrznego i zewnętrznego analizowanych wariantoacutew obliczeniowych wynosi fRsi(kryt) = 0778 Zastosowanie materiału termoizolacyjnego (np płyty izolacyjne z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej o λ=002W(mmiddotK)) pozwala na ograniczenia strat ciepła przez pełne przegrody zewnętrzne oraz złącza budowlane Należy jednak ponadto podjąć proacutebę zmiany ukształtowania elementu konstrukcyjnego płyty balkonowej np jako układ belek wspornikowych na ktoacuterych układa się płytę balkonową lub zastosowanie łącznika izotermicznego

Literatura

1 Uchwała Rady Ministroacutew z dnia 22 czerwca 2015 r w sprawie przyjęcia bdquoKrajowego planu mającego na celu zwiększenie liczby budynkoacutew o niskim zużyciu energiirdquo

2 Ustawa z dnia 7 lipca 1994 r ndash Prawo budowlane (DzU z 2013 r poz 1409 z poacuteźnzm)

3 Rozporządzenie Ministra Transportu Budownictwa i Gospodarki Morskiej zmieniające rozporządzenie w sprawie warunkoacutew technicznych jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowania (DzU z 2013 r poz 926)

4 PN-EN ISO 69462008 Komponenty budowlane i elementy budynku Opoacuter cieplny i wspoacutełczynnik przenikania ciepła Metoda obliczania

5 PN-EN ISO 133702008 Cieplne właściwości użytkowe budynkoacutew Wymiana ciepła przez grunt Metoda obliczania

6 PN-EN ISO 13788 2003 Cieplno-wilgotnościowe właściwości komponentoacutew budowlanych i elementoacutew budynku Temperatura powierzchni wewnętrznej umożliwiająca uniknięcie krytycznej wilgotności powierzchni wewnętrznej kondensacji Metody obliczania

7 PN-EN ISO 102112008 Mostki cieplne w budynkach Strumienie ciepła i temperatury powierzchni Obliczenia szczegoacutełowe

8 Wymagania określające podstawowe wymogi niezbędne do osiągnięcia oczekiwanych standardoacutew energetycznych dla budynkoacutew mieszkalnych oraz sposoacuteb weryfikacji projektoacutew i sprawdzania wykonywanych domoacutew energooszczędnych wwwnfosigwgovpl

9 Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 6 listopada 2008 r zmieniające rozporządzenie w sprawie warunkoacutew technicznych jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (DzU z 2008 r nr 201 poz 1238)

10 A Dylla bdquoFizyka cieplna budowli w praktyce Obliczenia cieplno-wilgotnościowerdquo Wydawnictwo Naukowe PWN SA Warszawa 2015

11 K Pawłowski bdquoProjektowanie przegroacuted zewnętrznych w świetle nowych warunkoacutew technicznych dotyczących budynkoacutew WT2013rdquo Wydanie Specjalne miesięcznika IZOLACJE 22013 Warszawa 2013

12 PN-EN ISO 146832008 Mostki cieplne w budynkach Liniowy wspoacutełczynnik przenikania ciepła Metody uproszczone i wartości orientacyjne

częstszym wykorzystaniem nowych materiałoacutew min płyt izolacyjnych z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej płyt z poliizocyjanuratu (PIR-u)

ANALIZA ROZWIĄZAŃ MATERIAŁOWYCH ŚCIAN ZEWNĘTRZNYCH W ŚWIETLE NOWYCH WYMAGAŃ CIEPLNYCH

Ściana zewnętrzna stanowi sztuczną przegrodę pomiędzy otoczeniem zewnętrznym (o zmiennej temperaturze i wilgotności) a wnętrzem (o określonej temperaturze i wilgotności) W pomieszczeniach przeznaczonych na stały pobyt ludzi powinny być zapewnione użytkownikom odpowiednie warunki w zakresie

nośności konstrukcji

ochrony cieplno-wilgotnościowej

ochrony przed zmiennymi warunkami klimatycznymi zmiana temperatur deszczem wiatrem

ochrony przed hałasem

ochrony przeciwpożarowej

waloroacutew architektonicznych i estetycznych Zmieniające się wymagania powodują że na etapie projektowania i wykonywania pojawiają się nowe rozwiązania konstrukcyjno-materiałowe ścian zewnętrznych Najczęściej stosowanymi technologiami wznoszenia ścian zewnętrznych budynkoacutew w Polsce są technologia murowana lub drewniana

Do analizy wybrano ściany zewnętrzne murowane warstwowe (rysunek 1) ktoacutere składają się z

warstwy konstrukcyjnej

warstwy izolacji cieplnej

warstwy pustki powietrznej dobrze wentylowanej (w przypadku ścian szczelinowych)

warstwy elewacyjnej (w przypadku ścian troacutejwarstwowych i szczelinowych) Najczęściej stosowanymi materiałami do wznoszenia warstwy konstrukcyjnej są

materiały ceramiczne cegła pełna cegła kratoacutewka cegła dziurawka pustaki ścienne (MAX SZ U z ceramiki pofryzowanej)

materiały silikatowe pełne lub drążone

elementy betonowe np pustaki szalunkowe

pustaki z autoklawizowanego betonu komoacuterkowego

elementy murowe z kamienia naturalnego Głoacutewnym zadaniem tej warstwy jest zdolność przenoszenia obciążeń z wyższych kondygnacji oraz w wyniku parcia wiatru W przypadku znaczących obciążeń często stosuje się słupy żelbetowe (jako trzpienie) Materiały do warstwy izolacji cieplnej powinny charakteryzować się niskim wspoacutełczynnikiem przewodzenia ciepła λ [W(mmiddotK)] i dużą porowatością Inne parametry techniczne są zależne od ich pochodzenia Do grupy materiałoacutew warstwy izolacji cieplnej można zaliczyć

styropian ndash materiał syntetyczny sztuczny produkowany z granulek polistyrenowych ktoacutere podczas spienienia powiększają swoją objętość ponad czterokrotnie

wełna mineralna ndash materiał nieorganiczny włoacuteknisty produkowany z mieszaniny surowcoacutew naturalnych (bazalty margle) i odpadowych (żużel wielkopiecowy)

polistyren ekstrudowany ndash materiał nienasiąkliwy nieulegający korozji biologicznej

styropian grafitowy ndash materiał produkowany jest z gotowego poacutełproduktu w postaci grafitowych granulek ktoacutere należy spienić uformować i pociąć proces produkcji styropianu grafitowego wygląda tak jak w przypadku styropianu białego posiada lepsze właściwości izolacyjne z powodu grafitowego dodatku zwiększającego absorbcję promieniowania cieplnego

płyty z poliuretanu (PUR) i poliizocyjanuratu (PIR) ndash twarde płyty piankowe ktoacutere są odporne termicznie i posiadają niższe wartości wspoacutełczynnika przewodzenia ciepła niż np wełna mineralna i styropian

płyty izolacyjne z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej ndash idealne do nowych budynkoacutew i do renowacji łatwe w obroacutebce i instalacji spełniają najwyższe wymogi stawiane materiałom izolacyjnym dedykowanym budownictwu energooszczędnemu charakteryzują się niewielkim oporem dyfuzyjnym

płyty celulozowe ndash włoacutekna celulozowe są produktem przyjaznym naturze ponieważ powstają z surowcoacutew wtoacuternych a konkretnie z makulatury powstające w efekcie mielenia papierowych resztek impregnowane są preparatami solnymi (dzięki temu zyskują wysoką odporność na mikroorganizmy owady a także na ogień włoacuteknoceluloza to materiał trudnozapalny) włoacuteknoceluloza potrafi roacutewnież pochłaniać dźwięki zwiększając komfort akustyczny w izolowanych nią budynkach

Przed wyborem odpowiedniego materiału do izolacji cieplnej należy zwroacutecić uwagę na następujące właściwości wspoacutełczynnik przewodzenia ciepła (λ [W(mmiddotK)] gęstość objętościowa izolacyjność akustyczna przepuszczalność pary wodnej (wspoacutełczynnik oporu dyfuzyjnego μ [-]) wrażliwość na czynniki biologiczne i chemiczne

Od strony zewnętrznej należy zastosować tynk zewnętrzny (w przypadku ścian dwuwarstwowych) lub warstwę elewacyjną (w przypadku ścian troacutejwarstwowych i szczelinowych) Do wykończenia ścian dwuwarstwowych można stosować siatki zbrojące z włoacutekna szklanego metalowego lub tworzywa sztucznego ktoacutere stanowią podkład dla tynkoacutew cienkowarstwowych mineralnych silikatowych (krzemianowych) silikonowych silikatowo-silikonowych polimerowych (np akrylowych) Ze względu na rodzaj faktury wyroacuteżnia się tynki gładkie drapane ziarniste (baranki) modelowane i mozaikowe

W przypadku ścian troacutejwarstwowych i szczelinowych warstwa elewacyjna wykonywana jest najczęściej z cegły klinkierowej bloczkoacutew wapienno-piaskowych (silikatowych) oraz płyt z drewna W kształtowaniu układu warstw materiałowych w ścianie szczelinowej należy zaprojektować szczelinę dobrze wentylowaną pomiędzy warstwą izolacji cieplnej a warstwą elewacyjną o odpowiedniej grubości z zapewnieniem swobodnej cyrkulacji powietrza (otwory w warstwie elewacyjnej) Warstwa elewacyjna powinna połączona z warstwą konstrukcyjną za pomocą kotew metalowych (łącznikoacutew mechanicznych) w ilości od 5 do 6 sztm2 powierzchni ściany Ze względu na zmiany temperatur (w okresie letnim do 50degC a w okresie zimowym do -25degC) w celu uniknięcia występowania zarysowań wybrzuszeń kruszenia i odpryskiwania materiału warstwy elewacyjnej zaleca się stosowanie w zewnętrznej warstwie ściany szczelinowej przerwy dylatacyjnej (w odległości od 8divide12 m w zależności od rodzaju warstwy elewacyjnej)

a) dwuwarstwowa 1 ndash tynk gipsowy 2 ndash warstwa konstrukcyjna 3 ndash izolacja cieplna 4 ndash tynk cienkowarstwowy

b) troacutejwarstwowa

1 ndash tynk gipsowy 2 ndash warstwa konstrukcyjna 3 ndash izolacja cieplna 4 ndash warstwa elewacyjna

c) szczelinowa

1 ndash tynk gipsowy 2 ndash warstwa konstrukcyjna 3 ndash izolacja cieplna 4 ndash szczelna dobrze wentylowana 5 ndash warstwa elewacyjna

warstwa konstrukcyjna bloczek z betonu komoacuterkowego 24 cm cegła pełna 25 cm bloczek wapienno-piaskowy (silikatowy) 24 cm

warstwa izolacji cieplnej styropian styropian grafitowy wełna mineralna płyty z poliizocyjanuratu (PIR) płyty z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej płyty ekstrudowane XPS płyty celulozowe płyty klimatyczne

warstwa elewacyjna cegła klinkierowa 12cm bloczek wapienno-piaskowy 12 cm

Rysunek 1 Przykładowe rozwiązania materiałowe ścian zewnętrznych murowanych ndash opracowanie własne

W ramach szczegoacutełowej analizy parametroacutew fizykalnych w pierwszym etapie obliczono wspoacutełczynnik przenikania ciepła Uc [W(m2middotK)] warstwowych ścian zewnętrznych - dwuwarstwowych (tabela 5 rysunek 1a) - troacutejwarstwowych (tabela 6 rysunek 1b) w zroacuteżnicowanym układzie warstw materiałowych zgodnie z procedurą normy PN-EN ISO 69462008 [4]

Do obliczenia wspoacutełczynnika przenikania ciepła Uc [W(m2K)] przyjęto następujące założenia

temperatura obliczeniowa zewnętrzna Toruń ndash III strefa klimatyczna te = -20degC

temperatura obliczeniowa wewnętrzna pomieszczenia przeznaczone do przebywania ludzi bez okryć zewnętrznych nie wykonujących w sposoacuteb ciągły pracy fizycznej (pokoje mieszkalne przedpokoje kuchnie korytarze) ti = 20degC

opory przejmowania ciepła dla ściany wartości oporoacutew przejmowania ciepła zostały przyjęte wg tabeli normy PN-EN ISO 69462008 [4] dla poziomego kierunku strumienia ciepła

- opoacuter przejmowania ciepła na zewnętrznej powierzchni przegrody Rse = 004 [(m2middotK)W] - opoacuter przejmowania ciepła na wewnętrznej powierzchni przegrody Rsi = 013 [(m2middotK)W] - w przypadku ściany szczelinowej zaprojektowano dobrze wentylowaną warstwę powietrza gr 4 cm ndash spełnia to kryterium wg pkt 534 normy PN-EN ISO 69462008 [4] bdquocałkowity opoacuter cieplny komponentu budowlanego zawierającego dobrze wentylowaną warstwę powietrza należy obliczyć pomijając opoacuter cieplny warstwy powietrza i wszystkich innych warstw między warstwą powietrza a środowiskiem zewnętrznym oraz dodając zewnętrzny opoacuter przejmowania ciepła odpowiadający powietrzu nieruchomemu alternatywnie może być zastosowana wartość Rsi z Tablicy 1 normyrdquo

wartości wspoacutełczynnika przewodzenia ciepła λ [W(mmiddotK)] przyjęto na podstawie pracy bdquoFizyka cieplna budowli w praktyce Obliczenia cieplno-wilgotnościowerdquo [10] bdquoProjektowanie przegroacuted zewnętrznych w świetle nowych warunkoacutew technicznych dotyczących budynkoacutew WT2013rdquo [11] oraz udokumentowanych danych producentoacutew

Tabela 5 Wyniki obliczeń wartości wspoacutełczynnika przenikania ciepła Uc według PN-EN ISO 69462008 [4] w odniesieniu do ściany zewnętrznej dwuwarstwowej

Warstwy materiałowe

d [m]

λ [W(mmiddotK)]

x) [m]

y) wspoacutełczynnik przewodzenia ciepła materiałoacutew izolacji cieplnej

λ [W(mmiddotK)]

I II III IV

0059 0040 0038 0020

I Tynk gipsowy Bl z betonu komoacuterkowego Izolacja cieplna Tynk cienkowarstwowy

001 024 x)

0005

040 021 y)

076

010 033 026 025 016

012 030 023 022 014

015 026 020 019 011

020 021 016 015 009

II Tynk gipsowy Bl wapienno-piaskowy Izolacja cieplna Tynk cienkowarstwowy

001 024 x)

0005

040 056 y)

076

010 043 032 031 018

012 038 028 026 015

015 032 023 022 012

020 025 018 017 009

III Tynk gipsowy Cegła pełna Izolacja cieplna Tynk cienkowarstwowy

001 025 x)

0005

040 077 y)

076

010 045 033 032 018

012 039 028 027 015

015 033 023 022 012

020 026 018 017 009 ) x ndash grubość izolacji cieplnej [m] ) y ndash warianty materiału izolacyjnego (w zależności od wspoacutełczynnika przewodzenia ciepła λ [W(mmiddotK)] warianty izolacji cieplnej I ndash płyty klimatyczne λ = 0059 W(mmiddotK) II ndash płyty styropianowe λ = 0040 W(mmiddotK) III ndash płyty z wełny mineralnej λ = 0038 W(mmiddotK) IV ndash płyty izolacyjne z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej λ = 0020 W(mmiddotK) do obliczeń Uc przyjęto ΔU=0

Tabela 6 Wyniki obliczeń wartości wspoacutełczynnika przenikania ciepła Uc według PN-EN ISO 69462008 [4] w odniesieniu do ściany zewnętrznej troacutejwarstwowej

Warstwy materiałowe

d [m]

λ [W(mmiddotK)]

x) [m]

y) wspoacutełczynnik przewodzenia ciepła materiałoacutew izolacji cieplnej

λ [W(mmiddotK)]

I II III IV

0059 0040 0038 0020

I Tynk gipsowy Bl z betonu komoacuterkowego Izolacja cieplna Bl wapienno-piaskowe

001 024 x)

012

040 021 y)

080

010 032 026 025 016

012 029 023 023 014

015 026 020 019 012

020 022 016 016 010

II Tynk gipsowy Bl wapienno-piaskowy Izolacja cieplna Bl wapienno-piaskowy

001 024 x)

012

040 056 y)

080

010 042 032 030 018

012 037 028 026 016

015 031 023 022 013

020 025 018 018 010

III Tynk gipsowy Cegła pełna Izolacja cieplna Cegła klinkierowa

001 025 x)

012

040 077 y) 105

010 044 033 032 019

012 039 029 027 016

015 033 024 023 013

020 026 019 018 011 ) x ndash grubość izolacji cieplnej [m] ) y ndash warianty materiału izolacyjnego (w zależności od wspoacutełczynnika przewodzenia ciepła λ [W(mmiddotK)] warianty izolacji cieplnej I ndash płyty klimatyczne λ = 0059 W(mmiddotK) II ndash płyty styropianowe λ = 0040 W(mmiddotK) III ndash płyty z wełny mineralnej λ = 0038 W(mmiddotK) IV ndash płyty izolacyjne z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej λ = 0020 W(mmiddotK) do obliczeń Uc przyjęto ΔU=001

Istotny wpływ na wartość wspoacutełczynnika przenikania ciepła przegrody budowlanej U [W(m2middotK)] ma

wartość wspoacutełczynnika przewodzenia ciepła λ [W(mmiddotK)] materiału izolacyjnego W odniesieniu do jednego

rodzaju izolacji może się ona wahać w znacznym przedziale w zależności od produktu co wynika z szybkiego rozwoju rynku materiałoacutew termoizolacyjnych oraz coraz bardziej zaawansowanych technologii produkcyjnych W obliczeniach roacuteżnicowano grubość warstwy izolacji cieplnej i wartość wspoacutełczynnika

przewodzenia ciepła materiału izolacyjnego λ [W(mmiddotK)] Wspoacutełczynnik przenikania ciepła Uc [W(m2K)] jest podstawowym parametrem służącym do sprawdzenia kryterium cieplnego Uc le Umax Wraz ze zmieniającymi się wartościami Umax niektoacutere rozwiązania konstrukcyjno-materiałowe ścian zewnętrznych nie spełniają podstawowego kryterium (Uc le Umax) ndash tabela 5 6 Określone wartości Uc wykorzystywane są do dalszych obliczeń w zakresie analizy cieplno-wilgotnościowej przegroacuted i całego budynku (np wspoacutełczynnik strat ciepła przez przenikanie Htr [WK] zapotrzebowanie na energię końcową EK i pierwotną EP [kWh(m2middotrok)]) Należy także podkreślić że przy kształtowaniu układu warstw materiałowych ścian zewnętrznych i ich złączy trzeba uwzględniać kryteria w zakresie izolacyjności cieplnej kondensacji powierzchniowej i międzywarstwowej izolacyjności akustycznej ochrony przeciwpożarowej oraz nośności i trwałości konstrukcji Niektoacutere układy warstw materiałowych spełniają wymagania w zakresie izolacyjności cieplnej (Uc le Umax) jednak po przeprowadzeniu analizy w zakresie wymagań wilgotnościowych akustycznych lub przeciwpożarowych usytuowanie warstwy izolacji cieplnej wewnątrz przegrody jest niedopuszczalne

KSZTAŁTOWANIE STRUKTURY MATERIAŁOWEJ ZŁĄCZY BUDOWLANYCH

Rozporządzenie WT-2014 [3] wprowadza od 1 stycznia 2014 r nowe wymagania dotyczące izolacyjności cieplnej poprzez zaostrzenie wymagań w zakresie wartości granicznych wspoacutełczynnika przenikania ciepła Uc(max) [W(msup2K)] dla przegroacuted zewnętrznych oraz wartości granicznych wskaźnika zapotrzebowania na energię pierwotną EP [kWh(m2middotrok)] dla całego budynku Jednak w rozporządzeniu [3] nie sformułowano wymagań w zakresie ograniczenia strat ciepła przez złącza przegroacuted zewnętrznych Są to bdquomostki cieplne (termiczne)rdquo ktoacutere powstają w wyniku połączenia przegroacuted budynku Generują dodatkowe straty ciepła przez przegrody budowlane Doboacuter materiałoacutew konstrukcyjnych i izolacyjnych złączy nie powinien być przypadkowy ale oparty na podstawie szczegoacutełowych obliczeń i analiz

Należy jednak podkreślić że są to tzw bdquosłabe miejscardquo w ktoacuterych występuje

zwiększony przepływ strumienia cieplnego przez złącze co wpływa na wzrost wartości wskaźnika EU EK a w ostateczności EP [kWh(m2middotrok)]

obniżenie temperatury na wewnętrznej powierzchni przegrody co prowadzi do ryzyka występowania kondensacji powierzchniowej (ryzyka rozwoju pleśni i grzyboacutew pleśniowych) można je określić wyznaczając czynnik temperaturowy fRsi

Aby ocenić komfort cieplny danego pomieszczenia i uwzględnić dodatkowe straty ciepła spowodowane działaniem mostka należy określić rozkład temperatur na powierzchniach wewnętrznych przegroacuted (rysunek 2)

a) model obliczeniowy ndash połączenie ściany zewnętrznej z oknem w przekroju przez ościeżnicę

b) linie strumieni cieplnych ndash adiabaty a) rozkład temperatur w złączu ndash izotermy

Rysunek 2 Parametry charakterystyczne mostka cieplnego ndash opracowanie własne

Dlatego niezwykle ważne staje się w procesie projektowym poprawne wykonywanie szczegoacutełowych obliczeń i analiz numerycznych ktoacutere powinny być podstawą do wyboru rozwiązań konstrukcyjno-materiałowych przegroacuted zewnętrznych i ich złączy

Podstawowymi parametrami charakteryzującymi mostki cieplne są

liniowy wspoacutełczynnik przenikania ciepła Ψ [W(mmiddotK)] obliczany na podstawie normy PN-EN ISO 102112008 [7] lub przyjmować ich wartości na podstawie katalogu mostkoacutew cieplnych (np załącznik do [10] [11]) oraz normy PN-EN ISO 146832008 [12]

punktowy wspoacutełczynnik przenikania ciepła [WK] obliczany na podstawie normy PN-EN ISO 102112008 [7] lub przyjmować ich wartości na podstawie katalogu mostkoacutew cieplnych na podstawie danych producentoacutew

czynnik temperaturowy fRsi określany zgodnie z normą PN-EN ISO 137882003 [6] na podstawie temperatury minimalnej w miejscu mostka cieplnego

ANALIZA PARAMETROacuteW FIZYKLANYCH POŁĄCZENIA ŚCIANY ZEWNĘTRZNEJ Z OKNEM

Do obliczeń parametroacutew fizykalnych (cieplno-wilgotnościowych) wytypowano połączenie ściany zewnętrznej z oknem w przekroju przez ościeżnicę w kilku wariantach obliczeniowych (rysunek 3)

rozwiązanie I (brak węgarka w postaci izolacji cieplnej)

rozwiązanie II (zastosowanie węgarka ndash ocieplenie przedłużone na ościeżnicę)

rozwiązanie III (ościeżnica przesunięta w kierunku ocieplenia) W ramach przykładu obliczeniowego przedstawiono wyniki przykładowych obliczeń numerycznych przy zastosowaniu programu komputerowego TRISCO

układ materiałowy złącza linie strumieni cieplnych (adiabaty) rozkład temperatur (izotermy)

rozwiązanie złącza przegroacuted zewnętrznych I - brak węgarka w postaci izolacji cieplnej

rozwiązanie złącza przegroacuted zewnętrznych II - ocieplenie przedłużone na ościeżnicę

rozwiązanie złącza przegroacuted zewnętrznych III - ościeżnica przesunięta w kierunku ocieplenia

Rysunek 3 Analizowane układy materiałowe połączenia ściany zewnętrznej z oknem w przekroju przez ościeżnicę ndash opracowanie własne

Do obliczeń przyjęto następujące założenia

modelowanie złączy wykonano zgodnie z zasadami prezentowanymi w PN-EN ISO 102112008 [7]

opory przejmowania ciepła (Rsi Rse) przyjęto zgodnie z PN-EN ISO 69462008 [4] przy obliczeniach strumieni cieplnych oraz wg PN-EN ISO 137882003 [6] przy obliczeniach rozkładu temperatur i czynnika temperaturowego fRsi

temperatura powietrza wewnętrznego ti = 20 ordmC (pokoacutej dzienny) temperatura powietrza zewnętrznego te = -20 ordmC (III strefa)

wartości wspoacutełczynnika przewodzenia ciepła materiałoacutew budowlanych λ [W(mmiddotK)] przyjęto na podstawie pracy bdquoFizyka cieplna budowli w praktyce Obliczenia cieplno-wilgotnościowerdquo [10] oraz bdquoProjektowanie przegroacuted zewnętrznych w świetle nowych warunkoacutew technicznych dotyczących budynkoacutew WT2013rdquo [11] oraz udokumentowanych danych producentoacutew

W analizowanych przypadkach złączy budowlanych zastosowano stolarkę okienną o zmiennej wartości wspoacutełczynnika przenikania ciepła Uw [W(m2middotK)] oraz ścianę zewnętrzną dwuwarstwową z zroacuteżnicowaną warstwą konstrukcyjną (bloczek z betonu komoacuterkowego lub cegła pełna) i warstwą izolacji cieplnej (płyty styropianowe lub płyty izolacyjne o zamkniętej strukturze komoacuterkowej z rdzeniem uzyskiwanym z żywicy fenolowo-formaldehydowej) o zmiennej grubości W tabelach 7 8 9 zestawiono wyniki obliczeń parametroacutew fizykalnych złączy budowlanych Uc [W(m2middotK)] ndash wspoacutełczynnik przenikania ciepła ściany zewnętrznej Uw [W(m2middotK)] ndash wspoacutełczynnik przenikania ciepła stolarki okiennej Φ [W] ndash strumień cieplny przepływający przez złącze L2D [W(mmiddotK)] ndash liniowy wspoacutełczynnik sprzężenia cieplnego Ψ [W(mmiddotK)] ndash liniowy wspoacutełczynnik przenikania ciepła Ψśc [W(mmiddotK)] ndash gałęziowy wspoacutełczynnik przenikania ciepła (dotyczący ściany zewnętrznej) ΨO [W(mmiddotK)] ndash gałęziowy wspoacutełczynnik przenikania ciepła (dotyczący stolarki okiennej) tmin [degC] ndash temperatura minimalna na wewnętrznej powierzchni przegrody w miejscu mostka cieplnego fRsi [-] ndash czynnik temperaturowy przeprowadzonych przy zastosowaniu programu komputerowego TRISCO

Tabela 7 Wyniki parametroacutew fizykalnych połączenia ściany zewnętrznej z oknem (brak węgarka w postaci izolacji cieplnej) ndash opracowanie własne

Parametry fizykalne złącza przegroacuted zewnętrznych

ściana zewnętrzna bloczek z betonu komoacuterkowego z ociepleniem

ściana zewnętrzna cegła pełna z ociepleniem

wariant I ) wariant II ) wariant I ) wariant II )

grubość izolacji 015 020 015 020 015 020 015 020

Uc [W(m2middotK)] 020 016 011 009 023 018 012 009

Uw [W(m2middotK)] 110 090 090 080 130 090 090 080

Φ [W] 5414 4495 4223 3835 6770 4976 4754 4248

L2D [W(mmiddotK)] 1354 1124 1081 0959 1693 1244 1189 1062

Ψ [W(mmiddotK)] 0060 0068 0064 0067 0159 0163 0159 0162

Ψśc [W(mmiddotK)] 0050 0056 0055 0058 0147 0152 0150 0153

ΨO [W(mmiddotK)] 0010 0012 0009 0009 0012 0011 0009 0009

tmin [degC] 1372 1416 1457 1480 1277 1336 1384 1404

fRsi [-] 0843 0854 0864 0870 0819 0834 0846 0851 ) wariant I ndash płyty styropianowe λ=004 W(mmiddotK) ) wariant II ndash płyty izolacyjne z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej λ=002W(mmiddotK)

Tabela 8 Wyniki parametroacutew fizykalnych połączenia ściany zewnętrznej z oknem (ocieplenie przedłużone na ościeżnicę) ndash

opracowanie własne

Parametry fizykalne złącza przegroacuted zewnętrznych

ściana zewnętrzna bloczek z betonu komoacuterkowego z ociepleniem

ściana zewnętrzna cegła pełna z ociepleniem

wariant I ) wariant II ) wariant I ) wariant II )

grubość izolacji 015 020 015 020 015 020 015 020

Uc [W(m2middotK)] 020 016 011 009 023 018 012 009

Uw [W(m2middotK)] 110 090 090 080 130 090 090 080

Φ [W] 5246 4321 4132 3639 6254 4478 4223 3708

L2D [W(mmiddotK)] 1312 1080 1033 0910 1564 1120 1056 0927

Ψ [W(mmiddotK)] 0053 0054 0047 0046 0073 0068 0057 0055

Ψśc [W(mmiddotK)] 0025 0028 0024 0025 0051 0050 0041 0041

ΨO [W(mmiddotK)] 0028 0026 0023 0021 0022 0018 0016 0014

tmin [degC] 1532 1583 1646 1677 1564 1648 1715 1746

fRsi [-] 0883 0896 0912 0919 0891 0912 0929 0937 ) wariant I ndash płyty styropianowe λ=004 W(mmiddotK) ) wariant II ndash płyty izolacyjne z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej λ=002W(mmiddotK)

Tabela 9 Wyniki parametroacutew fizykalnych połączenia ściany zewnętrznej z oknem (ościeżnica przesunięta w kierunku ocieplenia) ndash opracowanie własne

Parametry fizykalne złącza przegroacuted zewnętrznych

ściana zewnętrzna bloczek z betonu komoacuterkowego z ociepleniem

ściana zewnętrzna cegła pełna z ociepleniem

wariant I ) wariant II ) wariant I ) wariant II )

grubość izolacji 015 020 015 020 015 020 015 020

Uc [W(m2middotK)] 020 016 011 009 023 018 012 009

Uw [W(m2middotK)] 110 090 090 080 130 090 090 080

Φ [W] 5208 4278 4092 3598 6167 4392 5156 3641

L2D [W(mmiddotK)] 1302 1070 1023 0900 1542 1098 1039 0910

Ψ [W(mmiddotK)] 0041 0042 0036 0035 0048 0045 0039 0038

Ψśc [W(mmiddotK)] 0015 0017 0013 0015 0027 0027 0022 0023

ΨO [W(mmiddotK)] 0026 0025 0023 0020 0021 0018 0017 0015

tmin [degC] 1555 1611 1674 1707 1601 1688 1746 1777

fRsi [-] 0898 0903 0919 0927 0900 0922 0937 0944 ) wariant I ndash płyty styropianowe λ=004 W(mmiddotK) ) wariant II ndash płyty izolacyjne z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej λ=002W(mmiddotK)

Usytuowanie ościeżnicy okiennej na styku warstwy konstrukcyjnej i izolacji cieplnej pozwala na otrzymanie najmniejszych strat ciepła Należy zauważyć że przedłużenie ocieplenia na ościeżnicę powoduje że temperatura na wewnętrznej powierzchni przegrody (w miejscu połączenia ściany zewnętrznej z ościeżnicą) jest wyższa niż w przypadku braku izolacji na ościeżnicy W przypadku tego typu złączy bardzo zasadne staje się określenie gałęziowych wspoacutełczynnikoacutew przenikania ciepła osobno dla części ściany zewnętrznej Ψśc [W(mmiddotK)] i dla części okna ΨO [W(mmiddotK)] ponieważ pozwala to na określenie dodatkowych strat ciepła dla ściany zewnętrznej i okna

Wykonanie szczegoacutełowych obliczeń przy zastosowaniu programu komputerowego pozwala na uzyskanie miarodajnych wynikoacutew parametroacutew cieplno-wilgotnościowych Ich wartości zależą od zastosowanego materiału budowlanego (konstrukcyjnego) rodzaju i grubości izolacji cieplnej oraz ukształtowania struktury materiałowej analizowanego złącza Posługiwanie się wartościami przybliżonymi

i orientacyjnymi np w oparciu o PN-EN ISO 146832008 [12] staje się nieuzasadnione ponieważ nie uwzględniają zmiany układoacutew materiałowych oraz rodzaju i grubości izolacji cieplnej W tabeli 10 zestawiono wyniki liniowego wspoacutełczynnika przenikania ciepła Ψi [W(mmiddotK)] wg normy PN-EN ISO 146832008 [12] oraz obliczeń własnych

Tabela 10 Analiza poroacutewnawcza wartości liniowego wspoacutełczynnika przenikania ciepła Ψi [W(mmiddotK)]

Złącze budowlane

Wartości liniowego wspoacutełczynnika przenikania ciepła Ψi [W(mmiddotK)]

wg [12]

wg obliczeń własnych

ściana A ndash wariant ściana II ndash wariant

I II I II

Połączenie ściany zewnętrznej z oknem (W7) 045

0060divide 0068

0064divide 0067

0159divide 0163

0159divide 0162

Połączenie ściany zewnętrznej z oknem (ocieplenie przedłużone na ościeżnicę)

brak karty katalogowej

0053divide 0054

0046divide 0047

0068divide 0073

0055divide 0057

Połączenie ściany zewnętrznej z oknem (ościeżnica przesunięta w kierunku ocieplenia)

(W1) 000

0041divide 0042

0035divide 0036

0045divide 0048

0038divide 0039

(W7) (W1) ndash symbole kart katalogowych w normie PN-EN ISO 146832008 [12] ściana A ndash ściana zewnętrzna bloczek z betonu komoacuterkowego z ociepleniem ściana B ndash ściana zewnętrzna cegła pełna z ociepleniem

Analizowane złącza spełniają tylko wymagania standardu budynku energooszczędnego NF40 stawiane przez Narodowy Fundusz Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej [8] ktoacutere dotyczą maksymalnej wartości wspoacutełczynnika Ψmax [W(mmiddotK)] w celu zmniejszenia strat ciepła Jednak przy ocenie strat ciepła należy przeanalizować także inne parametry Φ (wielość strumienia cieplnego przepływającego przez złącze) [W] lub L2D (wspoacutełczynnik sprzężenia cieplnego) [W(mmiddotK)] odzwierciedlające straty ciepła przez złącze

Szczegoacutelne znaczenie ma poprawne zaprojektowanie złączy przegroacuted zewnętrznych w zakresie zminimalizowania strat ciepła oraz także wyeliminowania ryzyka kondensacji na wewnętrznej powierzchni przegrody Na podstawie wartości czynnika temperaturowego fRsi można stwierdzić że w analizowanych złączach (tabela 7 8 9) nie występuje ryzyko rozwoju pleśni i grzyboacutew pleśniowych We wszystkich analizowanych złączach zachowany jest warunek uniknięcia kondensacji na wewnętrznej powierzchni przegrody (ryzyka rozwoju pleśni i grzyboacutew pleśniowych) fRsi ge fRsi(kryt)) Wartość graniczna (krytyczna) czynnika temperaturowego uwzględniając parametry powietrza wewnętrznego i zewnętrznego analizowanych wariantoacutew obliczeniowych wynosi fRsi(kryt) = 0785

W celu poprawnego ukształtowania struktury materiałowej złączy budowlanych przegroacuted zewnętrznych należy każdorazowo uwzględniać zmienne parametry powietrza zewnętrznego i wewnętrznego odpowiadające rzeczywistemu usytuowaniu i użytkowaniu budynku Istnieje więc potrzeba prowadzenia dalszych badań i obliczeń zaroacutewno dla złączy dwuwymiarowych jak troacutejwymiarowych (przestrzennych)

ANALIZA PARAMETROacuteW FIZYKLANYCH POŁĄCZENIA ŚCIANY ZEWNĘTRZNEJ Z PŁYTĄ BALKONOWĄ

Do analizy parametroacutew fizykalnych połączenia ściany zewnętrznej z płytą balkonową wybrano następujące warianty obliczeniowe

rozwiązanie konstrukcyjno-materiałowe I ndash typowa płyta wspornikowa (rysunek 4)

rozwiązanie konstrukcyjno-materiałowe II ndash ocieplenie goacuternej części płyty balkonowej (rysunek 5)

rozwiązanie konstrukcyjno-materiałowe III ndash ocieplenie goacuternej i dolnej części płyty balkonowej (rysunek 6)

a) ściana zewnętrzna z betonu komoacuterkowego (A) b) ściana zewnętrzna z cegły pełnej (B)

Rysunek 4 Połączenie ściany zewnętrznej z płytą balkonową ndash typowa płyta wspornikowa

a) ściana zewnętrzna z betonu komoacuterkowego (A) b) ściana zewnętrzna z cegły pełnej (B)

Rysunek 5 Połączenie ściany zewnętrznej z płytą balkonową ndash ocieplenie goacuternej części płyty balkonowej

a) ściana zewnętrzna z betonu komoacuterkowego (A) b) ściana zewnętrzna z cegły pełnej (B)

Rysunek 6 Połączenie ściany zewnętrznej z płytą balkonową ndash ocieplenie goacuternej i dolnej części płyty balkonowej

Do obliczeń przyjęto następujące założenia

modelowanie złączy wykonano zgodnie z zasadami prezentowanymi w PN-EN ISO 102112008 [7]

opory przejmowania ciepła (Rsi Rse) przyjęto zgodnie z PN-EN ISO 69462008 [4] przy obliczeniach strumieni cieplnych oraz wg PN-EN ISO 137882003 [6] przy obliczeniach rozkładu temperatur i czynnika temperaturowego fRsi

temperatura powietrza wewnętrznego ti = 20 ordmC (pokoacutej dzienny) temperatura powietrza zewnętrznego te = -20 ordmC (III strefa)

wartości wspoacutełczynnika przewodzenia ciepła materiałoacutew budowlanych λ [W(mmiddotK)] przyjęto na podstawie pracy bdquoFizyka cieplna budowli w praktyce Obliczenia cieplno-wilgotnościowerdquo [10] oraz bdquoProjektowanie przegroacuted zewnętrznych w świetle nowych warunkoacutew technicznych dotyczących budynkoacutew WT2013rdquo [11] oraz udokumentowanych danych producentoacutew

W analizowanych przypadkach złączy budowlanych wytypowano ścianę zewnętrzną dwuwarstwową z zroacuteżnicowaną warstwą konstrukcyjną (bloczek z betonu komoacuterkowego lub cegła pełna) i warstwą izolacji cieplnej (płyty styropianowe lub płyty izolacyjne z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej) o zmiennej grubości W tabelach 11 12 13 zestawiono wyniki obliczeń parametroacutew fizykalnych złączy budowlanych Uc [W(m2middotK)] ndash wspoacutełczynnik przenikania ciepła ściany zewnętrznej Φ [W] ndash strumień cieplny przepływający przez złącze Φg [W] ndash strumień cieplny przepływający przez goacuterną część złącza Φd [W] ndash strumień cieplny przepływający przez dolną część złącza L2D [W(mmiddotK)] ndash liniowy wspoacutełczynnik sprzężenia cieplnego Ψi [W(mmiddotK)] ndash liniowy wspoacutełczynnik przenikania ciepła Ψig[W(mmiddotK)] ndash gałęziowy wspoacutełczynnik przenikania ciepła (dotyczący goacuternej części złącza) Ψid [W(mmiddotK)] ndash gałęziowy wspoacutełczynnik przenikania ciepła (dotyczący dolnej części złącza) Ψi [W(mmiddotK)] ndash liniowy wspoacutełczynnik przenikania ciepła tmin [degC] ndash temperatura minimalna na wewnętrznej powierzchni przegrody w miejscu mostka cieplnego fRsi [-] ndash czynnik temperaturowy przeprowadzonych przy zastosowaniu programu komputerowego TRISCO

Tabela 11 Wyniki parametroacutew fizykalnych połączenia ściany zewnętrznej z płytą balkonową (typowa płyta wspornikowa) ndash

opracowanie własne

Parametry fizykalne złącza

przegroacuted zewnętrznych

ściana zewnętrzna bloczek z betonu komoacuterkowego z ociepleniem

ściana zewnętrzna cegła pełna z ociepleniem

wariant I ) wariant II ) wariant I ) wariant II )

grubość izolacji 010 012 018 010 012 018 010 012 018 010 012 018

Uc [W(m2middotK)] 026 023 017 016 014 010 033 028 020 018 015 010

Φ [W] 4479 4152 3443 3699 3434 2869 5367 4889 3923 4258 3915 3206

Φg [W] 147 134 1074 10950 9970 7990 2112 1904 1496 1579 1437 1154

Φd [W] 3009 2812 2369 26040 24370 20700 3255 2985 2427 26790 24780 20520

L2D [W(mmiddotK)] 1120 1038 0861 0925 0859 0717 1342 1222 0981 1065 0979 0802

Ψig [W(mmiddotK)] 0109 0106 0098 0117 0113 0104 0199 0193 0176 0215 0206 0184

Ψid [W(mmiddotK)] 0489 0471 0421 0494 0473 0422 0484 0463 0409 0490 0467 0408

Ψi [W(mmiddotK)] 0598 0577 0518 0611 0587 0525 0683 0656 0585 0705 0673 0592

tmin [degC] 913 964 1089 963 1011 1128 1074 1129 1255 1143 1191 1303

fRsi [-] 0728 0741 0772 0741 0753 0782 0769 0782 0814 0786 0798 0826 ) wariant I ndash płyty styropianowe λ=004 W(mmiddotK) ) wariant II ndash płyty izolacyjne z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej λ=002W(mmiddotK)

a) adiabaty b) izotermy Rysunek 7 Analiza strat ciepła i rozkładu temperatur w złączu ndash typowa płyta wspornikowa

Tabela 12 Wyniki parametroacutew fizykalnych połączenia ściany zewnętrznej z płytą balkonową (ocieplenie goacuternej części płyty balkonowej) ndash opracowanie własne

Parametry fizykalne złącza

przegroacuted zewnętrznych

ściana zewnętrzna bloczek z betonu komoacuterkowego z ociepleniem

ściana zewnętrzna cegła pełna z ociepleniem

wariant I ) wariant II ) wariant I ) wariant II )

grubość izolacji 010 012 018 010 012 018 010 012 018 010 012 018

Uc [W(m2middotK)] 026 023 017 016 014 010 033 028 020 018 015 010

Φ [W] 4259 3966 3292 3459 323 2704 5074 4645 3731 3939 3647 2998 Φg [W] 1424 1302 1041 1045 954 764 2017 1824 1434 1475 135 1086 Φd [W] 2835 2664 2251 2414 2276 194 3057 2821 2297 2464 2297 1912 L2D [W(mmiddotK)] 1065 0992 0823 0865 0808 0676 1269 1161 0933 0985 0912 0750 Ψig [W(mmiddotK)] 0097 0097 0089 0104 0103 0095 0175 0173 0161 0189 0185 0167 Ψid [W(mmiddotK)] 0446 0434 0390 0445 0432 0389 0434 0422 0376 0436 0421 0373 Ψi [W(mmiddotK)] 0543 0530 0479 0549 0535 0484 0610 0595 0536 0624 0606 0539 tmin [degC] 992 1032 1144 1048 1084 1188 1148 1188 1304 1223 1258 1356 fRsi [-] 0748 0758 0786 0762 0771 0797 0787 0797 0826 0806 0815 0839 ) wariant I ndash płyty styropianowe λ=004 W(mmiddotK) ) wariant II ndash płyty izolacyjne z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej λ=002W(mmiddotK)

a) adiabaty b) izotermy Rysunek 8 Analiza strat ciepła i rozkładu temperatur w złączu ndash ocieplenie goacuternej części płyty

balkonowej

Tabela 12 Wyniki parametroacutew fizykalnych połączenia ściany zewnętrznej z płytą balkonową (ocieplenie goacuternej i dolnej części płyty balkonowej) ndash opracowanie własne

Parametry fizykalne złącza

przegroacuted zewnętrznych

ściana zewnętrzna bloczek z betonu komoacuterkowego z ociepleniem

ściana zewnętrzna cegła pełna z ociepleniem

wariant I ) wariant II ) wariant I ) wariant II )

grubość izolacji 010 012 018 010 012 018 010 012 018 010 012 018

Uc [W(m2middotK)] 026 023 017 016 014 010 033 028 020 018 015 010

Φ [W] 3526 325 2685 24250 22290 18480 4168 3763 2996 2690 2434 1979

Φg [W] 1277 1157 915 8350 7490 5860 1733 1547 1200 1077 965 761

Φd [W] 2249 2093 177 15900 14800 12620 2435 2216 1796 16130 14690 12180

L2D [W(mmiddotK)] 0882 0813 0671 0606 0557 0462 1042 0941 0749 0673 0609 0495

Ψig [W(mmiddotK)] 0060 0060 0058 0052 0051 0051 0104 0104 0102 0089 0088 0085

Ψid [W(mmiddotK)] 0299 0291 0271 0241 0234 0220 0279 0270 0251 0223 0214 0200

Ψi [W(mmiddotK)] 0359 0351 0329 0292 0285 0270 0383 0374 0353 0313 0303 0285

tmin [degC] 1265 1297 1369 1437 1460 151 1382 1418 1493 1550 1574 1622

fRsi [-] 0816 0824 0842 0859 0865 0878 0845 0854 0873 0888 0893 0906 ) wariant I ndash płyty styropianowe λ=004 W(mmiddotK) ) wariant II ndash z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej λ=002W(mmiddotK)

a) adiabaty b) izotermy

Rysunek 9 Analiza strat ciepła i rozkładu temperatur w złączu ndash ocieplenie goacuternej i dolnej części płyty balkonowej

W aspekcie oceny cieplno-wilgotnościowej najbardziej korzystnym jest rozwiązanie konstrukcyjno-materiałowe III ndash połączenie ściany zewnętrznej z płytą balkonową przy ociepleniu płyty balkonowej w goacuternej i dolnej powierzchni Uzyskano najniższe z rozpatrywanych wariantoacutew obliczeniowych wartości liniowego wspoacutełczynnika przenikania ciepła Ψi [W(mmiddotK)] Poza tym rozwiązanie konstrukcyjno-materiałowe I lub II generuje obniżenie temperatury na wewnętrznej powierzchni przegrody do poziomu w ktoacuterym występuje ryzyko kondensacji powierzchniowej ponieważ fRsi lt fRsi kryt (tabela 11 12) Wartość graniczna (krytyczna) czynnika temperaturowego uwzględniając parametry powietrza wewnętrznego i zewnętrznego analizowanych wariantoacutew obliczeniowych wynosi fRsi(kryt) = 0778 Zastosowanie materiału termoizolacyjnego (np płyty izolacyjne z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej o λ=002W(mmiddotK)) pozwala na ograniczenia strat ciepła przez pełne przegrody zewnętrzne oraz złącza budowlane Należy jednak ponadto podjąć proacutebę zmiany ukształtowania elementu konstrukcyjnego płyty balkonowej np jako układ belek wspornikowych na ktoacuterych układa się płytę balkonową lub zastosowanie łącznika izotermicznego

Literatura

1 Uchwała Rady Ministroacutew z dnia 22 czerwca 2015 r w sprawie przyjęcia bdquoKrajowego planu mającego na celu zwiększenie liczby budynkoacutew o niskim zużyciu energiirdquo

2 Ustawa z dnia 7 lipca 1994 r ndash Prawo budowlane (DzU z 2013 r poz 1409 z poacuteźnzm)

3 Rozporządzenie Ministra Transportu Budownictwa i Gospodarki Morskiej zmieniające rozporządzenie w sprawie warunkoacutew technicznych jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowania (DzU z 2013 r poz 926)

4 PN-EN ISO 69462008 Komponenty budowlane i elementy budynku Opoacuter cieplny i wspoacutełczynnik przenikania ciepła Metoda obliczania

5 PN-EN ISO 133702008 Cieplne właściwości użytkowe budynkoacutew Wymiana ciepła przez grunt Metoda obliczania

6 PN-EN ISO 13788 2003 Cieplno-wilgotnościowe właściwości komponentoacutew budowlanych i elementoacutew budynku Temperatura powierzchni wewnętrznej umożliwiająca uniknięcie krytycznej wilgotności powierzchni wewnętrznej kondensacji Metody obliczania

7 PN-EN ISO 102112008 Mostki cieplne w budynkach Strumienie ciepła i temperatury powierzchni Obliczenia szczegoacutełowe

8 Wymagania określające podstawowe wymogi niezbędne do osiągnięcia oczekiwanych standardoacutew energetycznych dla budynkoacutew mieszkalnych oraz sposoacuteb weryfikacji projektoacutew i sprawdzania wykonywanych domoacutew energooszczędnych wwwnfosigwgovpl

9 Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 6 listopada 2008 r zmieniające rozporządzenie w sprawie warunkoacutew technicznych jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (DzU z 2008 r nr 201 poz 1238)

10 A Dylla bdquoFizyka cieplna budowli w praktyce Obliczenia cieplno-wilgotnościowerdquo Wydawnictwo Naukowe PWN SA Warszawa 2015

11 K Pawłowski bdquoProjektowanie przegroacuted zewnętrznych w świetle nowych warunkoacutew technicznych dotyczących budynkoacutew WT2013rdquo Wydanie Specjalne miesięcznika IZOLACJE 22013 Warszawa 2013

12 PN-EN ISO 146832008 Mostki cieplne w budynkach Liniowy wspoacutełczynnik przenikania ciepła Metody uproszczone i wartości orientacyjne

Przed wyborem odpowiedniego materiału do izolacji cieplnej należy zwroacutecić uwagę na następujące właściwości wspoacutełczynnik przewodzenia ciepła (λ [W(mmiddotK)] gęstość objętościowa izolacyjność akustyczna przepuszczalność pary wodnej (wspoacutełczynnik oporu dyfuzyjnego μ [-]) wrażliwość na czynniki biologiczne i chemiczne

Od strony zewnętrznej należy zastosować tynk zewnętrzny (w przypadku ścian dwuwarstwowych) lub warstwę elewacyjną (w przypadku ścian troacutejwarstwowych i szczelinowych) Do wykończenia ścian dwuwarstwowych można stosować siatki zbrojące z włoacutekna szklanego metalowego lub tworzywa sztucznego ktoacutere stanowią podkład dla tynkoacutew cienkowarstwowych mineralnych silikatowych (krzemianowych) silikonowych silikatowo-silikonowych polimerowych (np akrylowych) Ze względu na rodzaj faktury wyroacuteżnia się tynki gładkie drapane ziarniste (baranki) modelowane i mozaikowe

W przypadku ścian troacutejwarstwowych i szczelinowych warstwa elewacyjna wykonywana jest najczęściej z cegły klinkierowej bloczkoacutew wapienno-piaskowych (silikatowych) oraz płyt z drewna W kształtowaniu układu warstw materiałowych w ścianie szczelinowej należy zaprojektować szczelinę dobrze wentylowaną pomiędzy warstwą izolacji cieplnej a warstwą elewacyjną o odpowiedniej grubości z zapewnieniem swobodnej cyrkulacji powietrza (otwory w warstwie elewacyjnej) Warstwa elewacyjna powinna połączona z warstwą konstrukcyjną za pomocą kotew metalowych (łącznikoacutew mechanicznych) w ilości od 5 do 6 sztm2 powierzchni ściany Ze względu na zmiany temperatur (w okresie letnim do 50degC a w okresie zimowym do -25degC) w celu uniknięcia występowania zarysowań wybrzuszeń kruszenia i odpryskiwania materiału warstwy elewacyjnej zaleca się stosowanie w zewnętrznej warstwie ściany szczelinowej przerwy dylatacyjnej (w odległości od 8divide12 m w zależności od rodzaju warstwy elewacyjnej)

a) dwuwarstwowa 1 ndash tynk gipsowy 2 ndash warstwa konstrukcyjna 3 ndash izolacja cieplna 4 ndash tynk cienkowarstwowy

b) troacutejwarstwowa

1 ndash tynk gipsowy 2 ndash warstwa konstrukcyjna 3 ndash izolacja cieplna 4 ndash warstwa elewacyjna

c) szczelinowa

1 ndash tynk gipsowy 2 ndash warstwa konstrukcyjna 3 ndash izolacja cieplna 4 ndash szczelna dobrze wentylowana 5 ndash warstwa elewacyjna

warstwa konstrukcyjna bloczek z betonu komoacuterkowego 24 cm cegła pełna 25 cm bloczek wapienno-piaskowy (silikatowy) 24 cm

warstwa izolacji cieplnej styropian styropian grafitowy wełna mineralna płyty z poliizocyjanuratu (PIR) płyty z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej płyty ekstrudowane XPS płyty celulozowe płyty klimatyczne

warstwa elewacyjna cegła klinkierowa 12cm bloczek wapienno-piaskowy 12 cm

Rysunek 1 Przykładowe rozwiązania materiałowe ścian zewnętrznych murowanych ndash opracowanie własne

W ramach szczegoacutełowej analizy parametroacutew fizykalnych w pierwszym etapie obliczono wspoacutełczynnik przenikania ciepła Uc [W(m2middotK)] warstwowych ścian zewnętrznych - dwuwarstwowych (tabela 5 rysunek 1a) - troacutejwarstwowych (tabela 6 rysunek 1b) w zroacuteżnicowanym układzie warstw materiałowych zgodnie z procedurą normy PN-EN ISO 69462008 [4]

Do obliczenia wspoacutełczynnika przenikania ciepła Uc [W(m2K)] przyjęto następujące założenia

temperatura obliczeniowa zewnętrzna Toruń ndash III strefa klimatyczna te = -20degC

temperatura obliczeniowa wewnętrzna pomieszczenia przeznaczone do przebywania ludzi bez okryć zewnętrznych nie wykonujących w sposoacuteb ciągły pracy fizycznej (pokoje mieszkalne przedpokoje kuchnie korytarze) ti = 20degC

opory przejmowania ciepła dla ściany wartości oporoacutew przejmowania ciepła zostały przyjęte wg tabeli normy PN-EN ISO 69462008 [4] dla poziomego kierunku strumienia ciepła

- opoacuter przejmowania ciepła na zewnętrznej powierzchni przegrody Rse = 004 [(m2middotK)W] - opoacuter przejmowania ciepła na wewnętrznej powierzchni przegrody Rsi = 013 [(m2middotK)W] - w przypadku ściany szczelinowej zaprojektowano dobrze wentylowaną warstwę powietrza gr 4 cm ndash spełnia to kryterium wg pkt 534 normy PN-EN ISO 69462008 [4] bdquocałkowity opoacuter cieplny komponentu budowlanego zawierającego dobrze wentylowaną warstwę powietrza należy obliczyć pomijając opoacuter cieplny warstwy powietrza i wszystkich innych warstw między warstwą powietrza a środowiskiem zewnętrznym oraz dodając zewnętrzny opoacuter przejmowania ciepła odpowiadający powietrzu nieruchomemu alternatywnie może być zastosowana wartość Rsi z Tablicy 1 normyrdquo

wartości wspoacutełczynnika przewodzenia ciepła λ [W(mmiddotK)] przyjęto na podstawie pracy bdquoFizyka cieplna budowli w praktyce Obliczenia cieplno-wilgotnościowerdquo [10] bdquoProjektowanie przegroacuted zewnętrznych w świetle nowych warunkoacutew technicznych dotyczących budynkoacutew WT2013rdquo [11] oraz udokumentowanych danych producentoacutew

Tabela 5 Wyniki obliczeń wartości wspoacutełczynnika przenikania ciepła Uc według PN-EN ISO 69462008 [4] w odniesieniu do ściany zewnętrznej dwuwarstwowej

Warstwy materiałowe

d [m]

λ [W(mmiddotK)]

x) [m]

y) wspoacutełczynnik przewodzenia ciepła materiałoacutew izolacji cieplnej

λ [W(mmiddotK)]

I II III IV

0059 0040 0038 0020

I Tynk gipsowy Bl z betonu komoacuterkowego Izolacja cieplna Tynk cienkowarstwowy

001 024 x)

0005

040 021 y)

076

010 033 026 025 016

012 030 023 022 014

015 026 020 019 011

020 021 016 015 009

II Tynk gipsowy Bl wapienno-piaskowy Izolacja cieplna Tynk cienkowarstwowy

001 024 x)

0005

040 056 y)

076

010 043 032 031 018

012 038 028 026 015

015 032 023 022 012

020 025 018 017 009

III Tynk gipsowy Cegła pełna Izolacja cieplna Tynk cienkowarstwowy

001 025 x)

0005

040 077 y)

076

010 045 033 032 018

012 039 028 027 015

015 033 023 022 012

020 026 018 017 009 ) x ndash grubość izolacji cieplnej [m] ) y ndash warianty materiału izolacyjnego (w zależności od wspoacutełczynnika przewodzenia ciepła λ [W(mmiddotK)] warianty izolacji cieplnej I ndash płyty klimatyczne λ = 0059 W(mmiddotK) II ndash płyty styropianowe λ = 0040 W(mmiddotK) III ndash płyty z wełny mineralnej λ = 0038 W(mmiddotK) IV ndash płyty izolacyjne z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej λ = 0020 W(mmiddotK) do obliczeń Uc przyjęto ΔU=0

Tabela 6 Wyniki obliczeń wartości wspoacutełczynnika przenikania ciepła Uc według PN-EN ISO 69462008 [4] w odniesieniu do ściany zewnętrznej troacutejwarstwowej

Warstwy materiałowe

d [m]

λ [W(mmiddotK)]

x) [m]

y) wspoacutełczynnik przewodzenia ciepła materiałoacutew izolacji cieplnej

λ [W(mmiddotK)]

I II III IV

0059 0040 0038 0020

I Tynk gipsowy Bl z betonu komoacuterkowego Izolacja cieplna Bl wapienno-piaskowe

001 024 x)

012

040 021 y)

080

010 032 026 025 016

012 029 023 023 014

015 026 020 019 012

020 022 016 016 010

II Tynk gipsowy Bl wapienno-piaskowy Izolacja cieplna Bl wapienno-piaskowy

001 024 x)

012

040 056 y)

080

010 042 032 030 018

012 037 028 026 016

015 031 023 022 013

020 025 018 018 010

III Tynk gipsowy Cegła pełna Izolacja cieplna Cegła klinkierowa

001 025 x)

012

040 077 y) 105

010 044 033 032 019

012 039 029 027 016

015 033 024 023 013

020 026 019 018 011 ) x ndash grubość izolacji cieplnej [m] ) y ndash warianty materiału izolacyjnego (w zależności od wspoacutełczynnika przewodzenia ciepła λ [W(mmiddotK)] warianty izolacji cieplnej I ndash płyty klimatyczne λ = 0059 W(mmiddotK) II ndash płyty styropianowe λ = 0040 W(mmiddotK) III ndash płyty z wełny mineralnej λ = 0038 W(mmiddotK) IV ndash płyty izolacyjne z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej λ = 0020 W(mmiddotK) do obliczeń Uc przyjęto ΔU=001

Istotny wpływ na wartość wspoacutełczynnika przenikania ciepła przegrody budowlanej U [W(m2middotK)] ma

wartość wspoacutełczynnika przewodzenia ciepła λ [W(mmiddotK)] materiału izolacyjnego W odniesieniu do jednego

rodzaju izolacji może się ona wahać w znacznym przedziale w zależności od produktu co wynika z szybkiego rozwoju rynku materiałoacutew termoizolacyjnych oraz coraz bardziej zaawansowanych technologii produkcyjnych W obliczeniach roacuteżnicowano grubość warstwy izolacji cieplnej i wartość wspoacutełczynnika

przewodzenia ciepła materiału izolacyjnego λ [W(mmiddotK)] Wspoacutełczynnik przenikania ciepła Uc [W(m2K)] jest podstawowym parametrem służącym do sprawdzenia kryterium cieplnego Uc le Umax Wraz ze zmieniającymi się wartościami Umax niektoacutere rozwiązania konstrukcyjno-materiałowe ścian zewnętrznych nie spełniają podstawowego kryterium (Uc le Umax) ndash tabela 5 6 Określone wartości Uc wykorzystywane są do dalszych obliczeń w zakresie analizy cieplno-wilgotnościowej przegroacuted i całego budynku (np wspoacutełczynnik strat ciepła przez przenikanie Htr [WK] zapotrzebowanie na energię końcową EK i pierwotną EP [kWh(m2middotrok)]) Należy także podkreślić że przy kształtowaniu układu warstw materiałowych ścian zewnętrznych i ich złączy trzeba uwzględniać kryteria w zakresie izolacyjności cieplnej kondensacji powierzchniowej i międzywarstwowej izolacyjności akustycznej ochrony przeciwpożarowej oraz nośności i trwałości konstrukcji Niektoacutere układy warstw materiałowych spełniają wymagania w zakresie izolacyjności cieplnej (Uc le Umax) jednak po przeprowadzeniu analizy w zakresie wymagań wilgotnościowych akustycznych lub przeciwpożarowych usytuowanie warstwy izolacji cieplnej wewnątrz przegrody jest niedopuszczalne

KSZTAŁTOWANIE STRUKTURY MATERIAŁOWEJ ZŁĄCZY BUDOWLANYCH

Rozporządzenie WT-2014 [3] wprowadza od 1 stycznia 2014 r nowe wymagania dotyczące izolacyjności cieplnej poprzez zaostrzenie wymagań w zakresie wartości granicznych wspoacutełczynnika przenikania ciepła Uc(max) [W(msup2K)] dla przegroacuted zewnętrznych oraz wartości granicznych wskaźnika zapotrzebowania na energię pierwotną EP [kWh(m2middotrok)] dla całego budynku Jednak w rozporządzeniu [3] nie sformułowano wymagań w zakresie ograniczenia strat ciepła przez złącza przegroacuted zewnętrznych Są to bdquomostki cieplne (termiczne)rdquo ktoacutere powstają w wyniku połączenia przegroacuted budynku Generują dodatkowe straty ciepła przez przegrody budowlane Doboacuter materiałoacutew konstrukcyjnych i izolacyjnych złączy nie powinien być przypadkowy ale oparty na podstawie szczegoacutełowych obliczeń i analiz

Należy jednak podkreślić że są to tzw bdquosłabe miejscardquo w ktoacuterych występuje

zwiększony przepływ strumienia cieplnego przez złącze co wpływa na wzrost wartości wskaźnika EU EK a w ostateczności EP [kWh(m2middotrok)]

obniżenie temperatury na wewnętrznej powierzchni przegrody co prowadzi do ryzyka występowania kondensacji powierzchniowej (ryzyka rozwoju pleśni i grzyboacutew pleśniowych) można je określić wyznaczając czynnik temperaturowy fRsi

Aby ocenić komfort cieplny danego pomieszczenia i uwzględnić dodatkowe straty ciepła spowodowane działaniem mostka należy określić rozkład temperatur na powierzchniach wewnętrznych przegroacuted (rysunek 2)

a) model obliczeniowy ndash połączenie ściany zewnętrznej z oknem w przekroju przez ościeżnicę

b) linie strumieni cieplnych ndash adiabaty a) rozkład temperatur w złączu ndash izotermy

Rysunek 2 Parametry charakterystyczne mostka cieplnego ndash opracowanie własne

Dlatego niezwykle ważne staje się w procesie projektowym poprawne wykonywanie szczegoacutełowych obliczeń i analiz numerycznych ktoacutere powinny być podstawą do wyboru rozwiązań konstrukcyjno-materiałowych przegroacuted zewnętrznych i ich złączy

Podstawowymi parametrami charakteryzującymi mostki cieplne są

liniowy wspoacutełczynnik przenikania ciepła Ψ [W(mmiddotK)] obliczany na podstawie normy PN-EN ISO 102112008 [7] lub przyjmować ich wartości na podstawie katalogu mostkoacutew cieplnych (np załącznik do [10] [11]) oraz normy PN-EN ISO 146832008 [12]

punktowy wspoacutełczynnik przenikania ciepła [WK] obliczany na podstawie normy PN-EN ISO 102112008 [7] lub przyjmować ich wartości na podstawie katalogu mostkoacutew cieplnych na podstawie danych producentoacutew

czynnik temperaturowy fRsi określany zgodnie z normą PN-EN ISO 137882003 [6] na podstawie temperatury minimalnej w miejscu mostka cieplnego

ANALIZA PARAMETROacuteW FIZYKLANYCH POŁĄCZENIA ŚCIANY ZEWNĘTRZNEJ Z OKNEM

Do obliczeń parametroacutew fizykalnych (cieplno-wilgotnościowych) wytypowano połączenie ściany zewnętrznej z oknem w przekroju przez ościeżnicę w kilku wariantach obliczeniowych (rysunek 3)

rozwiązanie I (brak węgarka w postaci izolacji cieplnej)

rozwiązanie II (zastosowanie węgarka ndash ocieplenie przedłużone na ościeżnicę)

rozwiązanie III (ościeżnica przesunięta w kierunku ocieplenia) W ramach przykładu obliczeniowego przedstawiono wyniki przykładowych obliczeń numerycznych przy zastosowaniu programu komputerowego TRISCO

układ materiałowy złącza linie strumieni cieplnych (adiabaty) rozkład temperatur (izotermy)

rozwiązanie złącza przegroacuted zewnętrznych I - brak węgarka w postaci izolacji cieplnej

rozwiązanie złącza przegroacuted zewnętrznych II - ocieplenie przedłużone na ościeżnicę

rozwiązanie złącza przegroacuted zewnętrznych III - ościeżnica przesunięta w kierunku ocieplenia

Rysunek 3 Analizowane układy materiałowe połączenia ściany zewnętrznej z oknem w przekroju przez ościeżnicę ndash opracowanie własne

Do obliczeń przyjęto następujące założenia

modelowanie złączy wykonano zgodnie z zasadami prezentowanymi w PN-EN ISO 102112008 [7]

opory przejmowania ciepła (Rsi Rse) przyjęto zgodnie z PN-EN ISO 69462008 [4] przy obliczeniach strumieni cieplnych oraz wg PN-EN ISO 137882003 [6] przy obliczeniach rozkładu temperatur i czynnika temperaturowego fRsi

temperatura powietrza wewnętrznego ti = 20 ordmC (pokoacutej dzienny) temperatura powietrza zewnętrznego te = -20 ordmC (III strefa)

wartości wspoacutełczynnika przewodzenia ciepła materiałoacutew budowlanych λ [W(mmiddotK)] przyjęto na podstawie pracy bdquoFizyka cieplna budowli w praktyce Obliczenia cieplno-wilgotnościowerdquo [10] oraz bdquoProjektowanie przegroacuted zewnętrznych w świetle nowych warunkoacutew technicznych dotyczących budynkoacutew WT2013rdquo [11] oraz udokumentowanych danych producentoacutew

W analizowanych przypadkach złączy budowlanych zastosowano stolarkę okienną o zmiennej wartości wspoacutełczynnika przenikania ciepła Uw [W(m2middotK)] oraz ścianę zewnętrzną dwuwarstwową z zroacuteżnicowaną warstwą konstrukcyjną (bloczek z betonu komoacuterkowego lub cegła pełna) i warstwą izolacji cieplnej (płyty styropianowe lub płyty izolacyjne o zamkniętej strukturze komoacuterkowej z rdzeniem uzyskiwanym z żywicy fenolowo-formaldehydowej) o zmiennej grubości W tabelach 7 8 9 zestawiono wyniki obliczeń parametroacutew fizykalnych złączy budowlanych Uc [W(m2middotK)] ndash wspoacutełczynnik przenikania ciepła ściany zewnętrznej Uw [W(m2middotK)] ndash wspoacutełczynnik przenikania ciepła stolarki okiennej Φ [W] ndash strumień cieplny przepływający przez złącze L2D [W(mmiddotK)] ndash liniowy wspoacutełczynnik sprzężenia cieplnego Ψ [W(mmiddotK)] ndash liniowy wspoacutełczynnik przenikania ciepła Ψśc [W(mmiddotK)] ndash gałęziowy wspoacutełczynnik przenikania ciepła (dotyczący ściany zewnętrznej) ΨO [W(mmiddotK)] ndash gałęziowy wspoacutełczynnik przenikania ciepła (dotyczący stolarki okiennej) tmin [degC] ndash temperatura minimalna na wewnętrznej powierzchni przegrody w miejscu mostka cieplnego fRsi [-] ndash czynnik temperaturowy przeprowadzonych przy zastosowaniu programu komputerowego TRISCO

Tabela 7 Wyniki parametroacutew fizykalnych połączenia ściany zewnętrznej z oknem (brak węgarka w postaci izolacji cieplnej) ndash opracowanie własne

Parametry fizykalne złącza przegroacuted zewnętrznych

ściana zewnętrzna bloczek z betonu komoacuterkowego z ociepleniem

ściana zewnętrzna cegła pełna z ociepleniem

wariant I ) wariant II ) wariant I ) wariant II )

grubość izolacji 015 020 015 020 015 020 015 020

Uc [W(m2middotK)] 020 016 011 009 023 018 012 009

Uw [W(m2middotK)] 110 090 090 080 130 090 090 080

Φ [W] 5414 4495 4223 3835 6770 4976 4754 4248

L2D [W(mmiddotK)] 1354 1124 1081 0959 1693 1244 1189 1062

Ψ [W(mmiddotK)] 0060 0068 0064 0067 0159 0163 0159 0162

Ψśc [W(mmiddotK)] 0050 0056 0055 0058 0147 0152 0150 0153

ΨO [W(mmiddotK)] 0010 0012 0009 0009 0012 0011 0009 0009

tmin [degC] 1372 1416 1457 1480 1277 1336 1384 1404

fRsi [-] 0843 0854 0864 0870 0819 0834 0846 0851 ) wariant I ndash płyty styropianowe λ=004 W(mmiddotK) ) wariant II ndash płyty izolacyjne z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej λ=002W(mmiddotK)

Tabela 8 Wyniki parametroacutew fizykalnych połączenia ściany zewnętrznej z oknem (ocieplenie przedłużone na ościeżnicę) ndash

opracowanie własne

Parametry fizykalne złącza przegroacuted zewnętrznych

ściana zewnętrzna bloczek z betonu komoacuterkowego z ociepleniem

ściana zewnętrzna cegła pełna z ociepleniem

wariant I ) wariant II ) wariant I ) wariant II )

grubość izolacji 015 020 015 020 015 020 015 020

Uc [W(m2middotK)] 020 016 011 009 023 018 012 009

Uw [W(m2middotK)] 110 090 090 080 130 090 090 080

Φ [W] 5246 4321 4132 3639 6254 4478 4223 3708

L2D [W(mmiddotK)] 1312 1080 1033 0910 1564 1120 1056 0927

Ψ [W(mmiddotK)] 0053 0054 0047 0046 0073 0068 0057 0055

Ψśc [W(mmiddotK)] 0025 0028 0024 0025 0051 0050 0041 0041

ΨO [W(mmiddotK)] 0028 0026 0023 0021 0022 0018 0016 0014

tmin [degC] 1532 1583 1646 1677 1564 1648 1715 1746

fRsi [-] 0883 0896 0912 0919 0891 0912 0929 0937 ) wariant I ndash płyty styropianowe λ=004 W(mmiddotK) ) wariant II ndash płyty izolacyjne z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej λ=002W(mmiddotK)

Tabela 9 Wyniki parametroacutew fizykalnych połączenia ściany zewnętrznej z oknem (ościeżnica przesunięta w kierunku ocieplenia) ndash opracowanie własne

Parametry fizykalne złącza przegroacuted zewnętrznych

ściana zewnętrzna bloczek z betonu komoacuterkowego z ociepleniem

ściana zewnętrzna cegła pełna z ociepleniem

wariant I ) wariant II ) wariant I ) wariant II )

grubość izolacji 015 020 015 020 015 020 015 020

Uc [W(m2middotK)] 020 016 011 009 023 018 012 009

Uw [W(m2middotK)] 110 090 090 080 130 090 090 080

Φ [W] 5208 4278 4092 3598 6167 4392 5156 3641

L2D [W(mmiddotK)] 1302 1070 1023 0900 1542 1098 1039 0910

Ψ [W(mmiddotK)] 0041 0042 0036 0035 0048 0045 0039 0038

Ψśc [W(mmiddotK)] 0015 0017 0013 0015 0027 0027 0022 0023

ΨO [W(mmiddotK)] 0026 0025 0023 0020 0021 0018 0017 0015

tmin [degC] 1555 1611 1674 1707 1601 1688 1746 1777

fRsi [-] 0898 0903 0919 0927 0900 0922 0937 0944 ) wariant I ndash płyty styropianowe λ=004 W(mmiddotK) ) wariant II ndash płyty izolacyjne z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej λ=002W(mmiddotK)

Usytuowanie ościeżnicy okiennej na styku warstwy konstrukcyjnej i izolacji cieplnej pozwala na otrzymanie najmniejszych strat ciepła Należy zauważyć że przedłużenie ocieplenia na ościeżnicę powoduje że temperatura na wewnętrznej powierzchni przegrody (w miejscu połączenia ściany zewnętrznej z ościeżnicą) jest wyższa niż w przypadku braku izolacji na ościeżnicy W przypadku tego typu złączy bardzo zasadne staje się określenie gałęziowych wspoacutełczynnikoacutew przenikania ciepła osobno dla części ściany zewnętrznej Ψśc [W(mmiddotK)] i dla części okna ΨO [W(mmiddotK)] ponieważ pozwala to na określenie dodatkowych strat ciepła dla ściany zewnętrznej i okna

Wykonanie szczegoacutełowych obliczeń przy zastosowaniu programu komputerowego pozwala na uzyskanie miarodajnych wynikoacutew parametroacutew cieplno-wilgotnościowych Ich wartości zależą od zastosowanego materiału budowlanego (konstrukcyjnego) rodzaju i grubości izolacji cieplnej oraz ukształtowania struktury materiałowej analizowanego złącza Posługiwanie się wartościami przybliżonymi

i orientacyjnymi np w oparciu o PN-EN ISO 146832008 [12] staje się nieuzasadnione ponieważ nie uwzględniają zmiany układoacutew materiałowych oraz rodzaju i grubości izolacji cieplnej W tabeli 10 zestawiono wyniki liniowego wspoacutełczynnika przenikania ciepła Ψi [W(mmiddotK)] wg normy PN-EN ISO 146832008 [12] oraz obliczeń własnych

Tabela 10 Analiza poroacutewnawcza wartości liniowego wspoacutełczynnika przenikania ciepła Ψi [W(mmiddotK)]

Złącze budowlane

Wartości liniowego wspoacutełczynnika przenikania ciepła Ψi [W(mmiddotK)]

wg [12]

wg obliczeń własnych

ściana A ndash wariant ściana II ndash wariant

I II I II

Połączenie ściany zewnętrznej z oknem (W7) 045

0060divide 0068

0064divide 0067

0159divide 0163

0159divide 0162

Połączenie ściany zewnętrznej z oknem (ocieplenie przedłużone na ościeżnicę)

brak karty katalogowej

0053divide 0054

0046divide 0047

0068divide 0073

0055divide 0057

Połączenie ściany zewnętrznej z oknem (ościeżnica przesunięta w kierunku ocieplenia)

(W1) 000

0041divide 0042

0035divide 0036

0045divide 0048

0038divide 0039

(W7) (W1) ndash symbole kart katalogowych w normie PN-EN ISO 146832008 [12] ściana A ndash ściana zewnętrzna bloczek z betonu komoacuterkowego z ociepleniem ściana B ndash ściana zewnętrzna cegła pełna z ociepleniem

Analizowane złącza spełniają tylko wymagania standardu budynku energooszczędnego NF40 stawiane przez Narodowy Fundusz Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej [8] ktoacutere dotyczą maksymalnej wartości wspoacutełczynnika Ψmax [W(mmiddotK)] w celu zmniejszenia strat ciepła Jednak przy ocenie strat ciepła należy przeanalizować także inne parametry Φ (wielość strumienia cieplnego przepływającego przez złącze) [W] lub L2D (wspoacutełczynnik sprzężenia cieplnego) [W(mmiddotK)] odzwierciedlające straty ciepła przez złącze

Szczegoacutelne znaczenie ma poprawne zaprojektowanie złączy przegroacuted zewnętrznych w zakresie zminimalizowania strat ciepła oraz także wyeliminowania ryzyka kondensacji na wewnętrznej powierzchni przegrody Na podstawie wartości czynnika temperaturowego fRsi można stwierdzić że w analizowanych złączach (tabela 7 8 9) nie występuje ryzyko rozwoju pleśni i grzyboacutew pleśniowych We wszystkich analizowanych złączach zachowany jest warunek uniknięcia kondensacji na wewnętrznej powierzchni przegrody (ryzyka rozwoju pleśni i grzyboacutew pleśniowych) fRsi ge fRsi(kryt)) Wartość graniczna (krytyczna) czynnika temperaturowego uwzględniając parametry powietrza wewnętrznego i zewnętrznego analizowanych wariantoacutew obliczeniowych wynosi fRsi(kryt) = 0785

W celu poprawnego ukształtowania struktury materiałowej złączy budowlanych przegroacuted zewnętrznych należy każdorazowo uwzględniać zmienne parametry powietrza zewnętrznego i wewnętrznego odpowiadające rzeczywistemu usytuowaniu i użytkowaniu budynku Istnieje więc potrzeba prowadzenia dalszych badań i obliczeń zaroacutewno dla złączy dwuwymiarowych jak troacutejwymiarowych (przestrzennych)

ANALIZA PARAMETROacuteW FIZYKLANYCH POŁĄCZENIA ŚCIANY ZEWNĘTRZNEJ Z PŁYTĄ BALKONOWĄ

Do analizy parametroacutew fizykalnych połączenia ściany zewnętrznej z płytą balkonową wybrano następujące warianty obliczeniowe

rozwiązanie konstrukcyjno-materiałowe I ndash typowa płyta wspornikowa (rysunek 4)

rozwiązanie konstrukcyjno-materiałowe II ndash ocieplenie goacuternej części płyty balkonowej (rysunek 5)

rozwiązanie konstrukcyjno-materiałowe III ndash ocieplenie goacuternej i dolnej części płyty balkonowej (rysunek 6)

a) ściana zewnętrzna z betonu komoacuterkowego (A) b) ściana zewnętrzna z cegły pełnej (B)

Rysunek 4 Połączenie ściany zewnętrznej z płytą balkonową ndash typowa płyta wspornikowa

a) ściana zewnętrzna z betonu komoacuterkowego (A) b) ściana zewnętrzna z cegły pełnej (B)

Rysunek 5 Połączenie ściany zewnętrznej z płytą balkonową ndash ocieplenie goacuternej części płyty balkonowej

a) ściana zewnętrzna z betonu komoacuterkowego (A) b) ściana zewnętrzna z cegły pełnej (B)

Rysunek 6 Połączenie ściany zewnętrznej z płytą balkonową ndash ocieplenie goacuternej i dolnej części płyty balkonowej

Do obliczeń przyjęto następujące założenia

modelowanie złączy wykonano zgodnie z zasadami prezentowanymi w PN-EN ISO 102112008 [7]

opory przejmowania ciepła (Rsi Rse) przyjęto zgodnie z PN-EN ISO 69462008 [4] przy obliczeniach strumieni cieplnych oraz wg PN-EN ISO 137882003 [6] przy obliczeniach rozkładu temperatur i czynnika temperaturowego fRsi

temperatura powietrza wewnętrznego ti = 20 ordmC (pokoacutej dzienny) temperatura powietrza zewnętrznego te = -20 ordmC (III strefa)

wartości wspoacutełczynnika przewodzenia ciepła materiałoacutew budowlanych λ [W(mmiddotK)] przyjęto na podstawie pracy bdquoFizyka cieplna budowli w praktyce Obliczenia cieplno-wilgotnościowerdquo [10] oraz bdquoProjektowanie przegroacuted zewnętrznych w świetle nowych warunkoacutew technicznych dotyczących budynkoacutew WT2013rdquo [11] oraz udokumentowanych danych producentoacutew

W analizowanych przypadkach złączy budowlanych wytypowano ścianę zewnętrzną dwuwarstwową z zroacuteżnicowaną warstwą konstrukcyjną (bloczek z betonu komoacuterkowego lub cegła pełna) i warstwą izolacji cieplnej (płyty styropianowe lub płyty izolacyjne z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej) o zmiennej grubości W tabelach 11 12 13 zestawiono wyniki obliczeń parametroacutew fizykalnych złączy budowlanych Uc [W(m2middotK)] ndash wspoacutełczynnik przenikania ciepła ściany zewnętrznej Φ [W] ndash strumień cieplny przepływający przez złącze Φg [W] ndash strumień cieplny przepływający przez goacuterną część złącza Φd [W] ndash strumień cieplny przepływający przez dolną część złącza L2D [W(mmiddotK)] ndash liniowy wspoacutełczynnik sprzężenia cieplnego Ψi [W(mmiddotK)] ndash liniowy wspoacutełczynnik przenikania ciepła Ψig[W(mmiddotK)] ndash gałęziowy wspoacutełczynnik przenikania ciepła (dotyczący goacuternej części złącza) Ψid [W(mmiddotK)] ndash gałęziowy wspoacutełczynnik przenikania ciepła (dotyczący dolnej części złącza) Ψi [W(mmiddotK)] ndash liniowy wspoacutełczynnik przenikania ciepła tmin [degC] ndash temperatura minimalna na wewnętrznej powierzchni przegrody w miejscu mostka cieplnego fRsi [-] ndash czynnik temperaturowy przeprowadzonych przy zastosowaniu programu komputerowego TRISCO

Tabela 11 Wyniki parametroacutew fizykalnych połączenia ściany zewnętrznej z płytą balkonową (typowa płyta wspornikowa) ndash

opracowanie własne

Parametry fizykalne złącza

przegroacuted zewnętrznych

ściana zewnętrzna bloczek z betonu komoacuterkowego z ociepleniem

ściana zewnętrzna cegła pełna z ociepleniem

wariant I ) wariant II ) wariant I ) wariant II )

grubość izolacji 010 012 018 010 012 018 010 012 018 010 012 018

Uc [W(m2middotK)] 026 023 017 016 014 010 033 028 020 018 015 010

Φ [W] 4479 4152 3443 3699 3434 2869 5367 4889 3923 4258 3915 3206

Φg [W] 147 134 1074 10950 9970 7990 2112 1904 1496 1579 1437 1154

Φd [W] 3009 2812 2369 26040 24370 20700 3255 2985 2427 26790 24780 20520

L2D [W(mmiddotK)] 1120 1038 0861 0925 0859 0717 1342 1222 0981 1065 0979 0802

Ψig [W(mmiddotK)] 0109 0106 0098 0117 0113 0104 0199 0193 0176 0215 0206 0184

Ψid [W(mmiddotK)] 0489 0471 0421 0494 0473 0422 0484 0463 0409 0490 0467 0408

Ψi [W(mmiddotK)] 0598 0577 0518 0611 0587 0525 0683 0656 0585 0705 0673 0592

tmin [degC] 913 964 1089 963 1011 1128 1074 1129 1255 1143 1191 1303

fRsi [-] 0728 0741 0772 0741 0753 0782 0769 0782 0814 0786 0798 0826 ) wariant I ndash płyty styropianowe λ=004 W(mmiddotK) ) wariant II ndash płyty izolacyjne z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej λ=002W(mmiddotK)

a) adiabaty b) izotermy Rysunek 7 Analiza strat ciepła i rozkładu temperatur w złączu ndash typowa płyta wspornikowa

Tabela 12 Wyniki parametroacutew fizykalnych połączenia ściany zewnętrznej z płytą balkonową (ocieplenie goacuternej części płyty balkonowej) ndash opracowanie własne

Parametry fizykalne złącza

przegroacuted zewnętrznych

ściana zewnętrzna bloczek z betonu komoacuterkowego z ociepleniem

ściana zewnętrzna cegła pełna z ociepleniem

wariant I ) wariant II ) wariant I ) wariant II )

grubość izolacji 010 012 018 010 012 018 010 012 018 010 012 018

Uc [W(m2middotK)] 026 023 017 016 014 010 033 028 020 018 015 010

Φ [W] 4259 3966 3292 3459 323 2704 5074 4645 3731 3939 3647 2998 Φg [W] 1424 1302 1041 1045 954 764 2017 1824 1434 1475 135 1086 Φd [W] 2835 2664 2251 2414 2276 194 3057 2821 2297 2464 2297 1912 L2D [W(mmiddotK)] 1065 0992 0823 0865 0808 0676 1269 1161 0933 0985 0912 0750 Ψig [W(mmiddotK)] 0097 0097 0089 0104 0103 0095 0175 0173 0161 0189 0185 0167 Ψid [W(mmiddotK)] 0446 0434 0390 0445 0432 0389 0434 0422 0376 0436 0421 0373 Ψi [W(mmiddotK)] 0543 0530 0479 0549 0535 0484 0610 0595 0536 0624 0606 0539 tmin [degC] 992 1032 1144 1048 1084 1188 1148 1188 1304 1223 1258 1356 fRsi [-] 0748 0758 0786 0762 0771 0797 0787 0797 0826 0806 0815 0839 ) wariant I ndash płyty styropianowe λ=004 W(mmiddotK) ) wariant II ndash płyty izolacyjne z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej λ=002W(mmiddotK)

a) adiabaty b) izotermy Rysunek 8 Analiza strat ciepła i rozkładu temperatur w złączu ndash ocieplenie goacuternej części płyty

balkonowej

Tabela 12 Wyniki parametroacutew fizykalnych połączenia ściany zewnętrznej z płytą balkonową (ocieplenie goacuternej i dolnej części płyty balkonowej) ndash opracowanie własne

Parametry fizykalne złącza

przegroacuted zewnętrznych

ściana zewnętrzna bloczek z betonu komoacuterkowego z ociepleniem

ściana zewnętrzna cegła pełna z ociepleniem

wariant I ) wariant II ) wariant I ) wariant II )

grubość izolacji 010 012 018 010 012 018 010 012 018 010 012 018

Uc [W(m2middotK)] 026 023 017 016 014 010 033 028 020 018 015 010

Φ [W] 3526 325 2685 24250 22290 18480 4168 3763 2996 2690 2434 1979

Φg [W] 1277 1157 915 8350 7490 5860 1733 1547 1200 1077 965 761

Φd [W] 2249 2093 177 15900 14800 12620 2435 2216 1796 16130 14690 12180

L2D [W(mmiddotK)] 0882 0813 0671 0606 0557 0462 1042 0941 0749 0673 0609 0495

Ψig [W(mmiddotK)] 0060 0060 0058 0052 0051 0051 0104 0104 0102 0089 0088 0085

Ψid [W(mmiddotK)] 0299 0291 0271 0241 0234 0220 0279 0270 0251 0223 0214 0200

Ψi [W(mmiddotK)] 0359 0351 0329 0292 0285 0270 0383 0374 0353 0313 0303 0285

tmin [degC] 1265 1297 1369 1437 1460 151 1382 1418 1493 1550 1574 1622

fRsi [-] 0816 0824 0842 0859 0865 0878 0845 0854 0873 0888 0893 0906 ) wariant I ndash płyty styropianowe λ=004 W(mmiddotK) ) wariant II ndash z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej λ=002W(mmiddotK)

a) adiabaty b) izotermy

Rysunek 9 Analiza strat ciepła i rozkładu temperatur w złączu ndash ocieplenie goacuternej i dolnej części płyty balkonowej

W aspekcie oceny cieplno-wilgotnościowej najbardziej korzystnym jest rozwiązanie konstrukcyjno-materiałowe III ndash połączenie ściany zewnętrznej z płytą balkonową przy ociepleniu płyty balkonowej w goacuternej i dolnej powierzchni Uzyskano najniższe z rozpatrywanych wariantoacutew obliczeniowych wartości liniowego wspoacutełczynnika przenikania ciepła Ψi [W(mmiddotK)] Poza tym rozwiązanie konstrukcyjno-materiałowe I lub II generuje obniżenie temperatury na wewnętrznej powierzchni przegrody do poziomu w ktoacuterym występuje ryzyko kondensacji powierzchniowej ponieważ fRsi lt fRsi kryt (tabela 11 12) Wartość graniczna (krytyczna) czynnika temperaturowego uwzględniając parametry powietrza wewnętrznego i zewnętrznego analizowanych wariantoacutew obliczeniowych wynosi fRsi(kryt) = 0778 Zastosowanie materiału termoizolacyjnego (np płyty izolacyjne z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej o λ=002W(mmiddotK)) pozwala na ograniczenia strat ciepła przez pełne przegrody zewnętrzne oraz złącza budowlane Należy jednak ponadto podjąć proacutebę zmiany ukształtowania elementu konstrukcyjnego płyty balkonowej np jako układ belek wspornikowych na ktoacuterych układa się płytę balkonową lub zastosowanie łącznika izotermicznego

Literatura

1 Uchwała Rady Ministroacutew z dnia 22 czerwca 2015 r w sprawie przyjęcia bdquoKrajowego planu mającego na celu zwiększenie liczby budynkoacutew o niskim zużyciu energiirdquo

2 Ustawa z dnia 7 lipca 1994 r ndash Prawo budowlane (DzU z 2013 r poz 1409 z poacuteźnzm)

3 Rozporządzenie Ministra Transportu Budownictwa i Gospodarki Morskiej zmieniające rozporządzenie w sprawie warunkoacutew technicznych jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowania (DzU z 2013 r poz 926)

4 PN-EN ISO 69462008 Komponenty budowlane i elementy budynku Opoacuter cieplny i wspoacutełczynnik przenikania ciepła Metoda obliczania

5 PN-EN ISO 133702008 Cieplne właściwości użytkowe budynkoacutew Wymiana ciepła przez grunt Metoda obliczania

6 PN-EN ISO 13788 2003 Cieplno-wilgotnościowe właściwości komponentoacutew budowlanych i elementoacutew budynku Temperatura powierzchni wewnętrznej umożliwiająca uniknięcie krytycznej wilgotności powierzchni wewnętrznej kondensacji Metody obliczania

7 PN-EN ISO 102112008 Mostki cieplne w budynkach Strumienie ciepła i temperatury powierzchni Obliczenia szczegoacutełowe

8 Wymagania określające podstawowe wymogi niezbędne do osiągnięcia oczekiwanych standardoacutew energetycznych dla budynkoacutew mieszkalnych oraz sposoacuteb weryfikacji projektoacutew i sprawdzania wykonywanych domoacutew energooszczędnych wwwnfosigwgovpl

9 Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 6 listopada 2008 r zmieniające rozporządzenie w sprawie warunkoacutew technicznych jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (DzU z 2008 r nr 201 poz 1238)

10 A Dylla bdquoFizyka cieplna budowli w praktyce Obliczenia cieplno-wilgotnościowerdquo Wydawnictwo Naukowe PWN SA Warszawa 2015

11 K Pawłowski bdquoProjektowanie przegroacuted zewnętrznych w świetle nowych warunkoacutew technicznych dotyczących budynkoacutew WT2013rdquo Wydanie Specjalne miesięcznika IZOLACJE 22013 Warszawa 2013

12 PN-EN ISO 146832008 Mostki cieplne w budynkach Liniowy wspoacutełczynnik przenikania ciepła Metody uproszczone i wartości orientacyjne

- opoacuter przejmowania ciepła na zewnętrznej powierzchni przegrody Rse = 004 [(m2middotK)W] - opoacuter przejmowania ciepła na wewnętrznej powierzchni przegrody Rsi = 013 [(m2middotK)W] - w przypadku ściany szczelinowej zaprojektowano dobrze wentylowaną warstwę powietrza gr 4 cm ndash spełnia to kryterium wg pkt 534 normy PN-EN ISO 69462008 [4] bdquocałkowity opoacuter cieplny komponentu budowlanego zawierającego dobrze wentylowaną warstwę powietrza należy obliczyć pomijając opoacuter cieplny warstwy powietrza i wszystkich innych warstw między warstwą powietrza a środowiskiem zewnętrznym oraz dodając zewnętrzny opoacuter przejmowania ciepła odpowiadający powietrzu nieruchomemu alternatywnie może być zastosowana wartość Rsi z Tablicy 1 normyrdquo

wartości wspoacutełczynnika przewodzenia ciepła λ [W(mmiddotK)] przyjęto na podstawie pracy bdquoFizyka cieplna budowli w praktyce Obliczenia cieplno-wilgotnościowerdquo [10] bdquoProjektowanie przegroacuted zewnętrznych w świetle nowych warunkoacutew technicznych dotyczących budynkoacutew WT2013rdquo [11] oraz udokumentowanych danych producentoacutew

Tabela 5 Wyniki obliczeń wartości wspoacutełczynnika przenikania ciepła Uc według PN-EN ISO 69462008 [4] w odniesieniu do ściany zewnętrznej dwuwarstwowej

Warstwy materiałowe

d [m]

λ [W(mmiddotK)]

x) [m]

y) wspoacutełczynnik przewodzenia ciepła materiałoacutew izolacji cieplnej

λ [W(mmiddotK)]

I II III IV

0059 0040 0038 0020

I Tynk gipsowy Bl z betonu komoacuterkowego Izolacja cieplna Tynk cienkowarstwowy

001 024 x)

0005

040 021 y)

076

010 033 026 025 016

012 030 023 022 014

015 026 020 019 011

020 021 016 015 009

II Tynk gipsowy Bl wapienno-piaskowy Izolacja cieplna Tynk cienkowarstwowy

001 024 x)

0005

040 056 y)

076

010 043 032 031 018

012 038 028 026 015

015 032 023 022 012

020 025 018 017 009

III Tynk gipsowy Cegła pełna Izolacja cieplna Tynk cienkowarstwowy

001 025 x)

0005

040 077 y)

076

010 045 033 032 018

012 039 028 027 015

015 033 023 022 012

020 026 018 017 009 ) x ndash grubość izolacji cieplnej [m] ) y ndash warianty materiału izolacyjnego (w zależności od wspoacutełczynnika przewodzenia ciepła λ [W(mmiddotK)] warianty izolacji cieplnej I ndash płyty klimatyczne λ = 0059 W(mmiddotK) II ndash płyty styropianowe λ = 0040 W(mmiddotK) III ndash płyty z wełny mineralnej λ = 0038 W(mmiddotK) IV ndash płyty izolacyjne z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej λ = 0020 W(mmiddotK) do obliczeń Uc przyjęto ΔU=0

Tabela 6 Wyniki obliczeń wartości wspoacutełczynnika przenikania ciepła Uc według PN-EN ISO 69462008 [4] w odniesieniu do ściany zewnętrznej troacutejwarstwowej

Warstwy materiałowe

d [m]

λ [W(mmiddotK)]

x) [m]

y) wspoacutełczynnik przewodzenia ciepła materiałoacutew izolacji cieplnej

λ [W(mmiddotK)]

I II III IV

0059 0040 0038 0020

I Tynk gipsowy Bl z betonu komoacuterkowego Izolacja cieplna Bl wapienno-piaskowe

001 024 x)

012

040 021 y)

080

010 032 026 025 016

012 029 023 023 014

015 026 020 019 012

020 022 016 016 010

II Tynk gipsowy Bl wapienno-piaskowy Izolacja cieplna Bl wapienno-piaskowy

001 024 x)

012

040 056 y)

080

010 042 032 030 018

012 037 028 026 016

015 031 023 022 013

020 025 018 018 010

III Tynk gipsowy Cegła pełna Izolacja cieplna Cegła klinkierowa

001 025 x)

012

040 077 y) 105

010 044 033 032 019

012 039 029 027 016

015 033 024 023 013

020 026 019 018 011 ) x ndash grubość izolacji cieplnej [m] ) y ndash warianty materiału izolacyjnego (w zależności od wspoacutełczynnika przewodzenia ciepła λ [W(mmiddotK)] warianty izolacji cieplnej I ndash płyty klimatyczne λ = 0059 W(mmiddotK) II ndash płyty styropianowe λ = 0040 W(mmiddotK) III ndash płyty z wełny mineralnej λ = 0038 W(mmiddotK) IV ndash płyty izolacyjne z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej λ = 0020 W(mmiddotK) do obliczeń Uc przyjęto ΔU=001

Istotny wpływ na wartość wspoacutełczynnika przenikania ciepła przegrody budowlanej U [W(m2middotK)] ma

wartość wspoacutełczynnika przewodzenia ciepła λ [W(mmiddotK)] materiału izolacyjnego W odniesieniu do jednego

rodzaju izolacji może się ona wahać w znacznym przedziale w zależności od produktu co wynika z szybkiego rozwoju rynku materiałoacutew termoizolacyjnych oraz coraz bardziej zaawansowanych technologii produkcyjnych W obliczeniach roacuteżnicowano grubość warstwy izolacji cieplnej i wartość wspoacutełczynnika

przewodzenia ciepła materiału izolacyjnego λ [W(mmiddotK)] Wspoacutełczynnik przenikania ciepła Uc [W(m2K)] jest podstawowym parametrem służącym do sprawdzenia kryterium cieplnego Uc le Umax Wraz ze zmieniającymi się wartościami Umax niektoacutere rozwiązania konstrukcyjno-materiałowe ścian zewnętrznych nie spełniają podstawowego kryterium (Uc le Umax) ndash tabela 5 6 Określone wartości Uc wykorzystywane są do dalszych obliczeń w zakresie analizy cieplno-wilgotnościowej przegroacuted i całego budynku (np wspoacutełczynnik strat ciepła przez przenikanie Htr [WK] zapotrzebowanie na energię końcową EK i pierwotną EP [kWh(m2middotrok)]) Należy także podkreślić że przy kształtowaniu układu warstw materiałowych ścian zewnętrznych i ich złączy trzeba uwzględniać kryteria w zakresie izolacyjności cieplnej kondensacji powierzchniowej i międzywarstwowej izolacyjności akustycznej ochrony przeciwpożarowej oraz nośności i trwałości konstrukcji Niektoacutere układy warstw materiałowych spełniają wymagania w zakresie izolacyjności cieplnej (Uc le Umax) jednak po przeprowadzeniu analizy w zakresie wymagań wilgotnościowych akustycznych lub przeciwpożarowych usytuowanie warstwy izolacji cieplnej wewnątrz przegrody jest niedopuszczalne

KSZTAŁTOWANIE STRUKTURY MATERIAŁOWEJ ZŁĄCZY BUDOWLANYCH

Rozporządzenie WT-2014 [3] wprowadza od 1 stycznia 2014 r nowe wymagania dotyczące izolacyjności cieplnej poprzez zaostrzenie wymagań w zakresie wartości granicznych wspoacutełczynnika przenikania ciepła Uc(max) [W(msup2K)] dla przegroacuted zewnętrznych oraz wartości granicznych wskaźnika zapotrzebowania na energię pierwotną EP [kWh(m2middotrok)] dla całego budynku Jednak w rozporządzeniu [3] nie sformułowano wymagań w zakresie ograniczenia strat ciepła przez złącza przegroacuted zewnętrznych Są to bdquomostki cieplne (termiczne)rdquo ktoacutere powstają w wyniku połączenia przegroacuted budynku Generują dodatkowe straty ciepła przez przegrody budowlane Doboacuter materiałoacutew konstrukcyjnych i izolacyjnych złączy nie powinien być przypadkowy ale oparty na podstawie szczegoacutełowych obliczeń i analiz

Należy jednak podkreślić że są to tzw bdquosłabe miejscardquo w ktoacuterych występuje

zwiększony przepływ strumienia cieplnego przez złącze co wpływa na wzrost wartości wskaźnika EU EK a w ostateczności EP [kWh(m2middotrok)]

obniżenie temperatury na wewnętrznej powierzchni przegrody co prowadzi do ryzyka występowania kondensacji powierzchniowej (ryzyka rozwoju pleśni i grzyboacutew pleśniowych) można je określić wyznaczając czynnik temperaturowy fRsi

Aby ocenić komfort cieplny danego pomieszczenia i uwzględnić dodatkowe straty ciepła spowodowane działaniem mostka należy określić rozkład temperatur na powierzchniach wewnętrznych przegroacuted (rysunek 2)

a) model obliczeniowy ndash połączenie ściany zewnętrznej z oknem w przekroju przez ościeżnicę

b) linie strumieni cieplnych ndash adiabaty a) rozkład temperatur w złączu ndash izotermy

Rysunek 2 Parametry charakterystyczne mostka cieplnego ndash opracowanie własne

Dlatego niezwykle ważne staje się w procesie projektowym poprawne wykonywanie szczegoacutełowych obliczeń i analiz numerycznych ktoacutere powinny być podstawą do wyboru rozwiązań konstrukcyjno-materiałowych przegroacuted zewnętrznych i ich złączy

Podstawowymi parametrami charakteryzującymi mostki cieplne są

liniowy wspoacutełczynnik przenikania ciepła Ψ [W(mmiddotK)] obliczany na podstawie normy PN-EN ISO 102112008 [7] lub przyjmować ich wartości na podstawie katalogu mostkoacutew cieplnych (np załącznik do [10] [11]) oraz normy PN-EN ISO 146832008 [12]

punktowy wspoacutełczynnik przenikania ciepła [WK] obliczany na podstawie normy PN-EN ISO 102112008 [7] lub przyjmować ich wartości na podstawie katalogu mostkoacutew cieplnych na podstawie danych producentoacutew

czynnik temperaturowy fRsi określany zgodnie z normą PN-EN ISO 137882003 [6] na podstawie temperatury minimalnej w miejscu mostka cieplnego

ANALIZA PARAMETROacuteW FIZYKLANYCH POŁĄCZENIA ŚCIANY ZEWNĘTRZNEJ Z OKNEM

Do obliczeń parametroacutew fizykalnych (cieplno-wilgotnościowych) wytypowano połączenie ściany zewnętrznej z oknem w przekroju przez ościeżnicę w kilku wariantach obliczeniowych (rysunek 3)

rozwiązanie I (brak węgarka w postaci izolacji cieplnej)

rozwiązanie II (zastosowanie węgarka ndash ocieplenie przedłużone na ościeżnicę)

rozwiązanie III (ościeżnica przesunięta w kierunku ocieplenia) W ramach przykładu obliczeniowego przedstawiono wyniki przykładowych obliczeń numerycznych przy zastosowaniu programu komputerowego TRISCO

układ materiałowy złącza linie strumieni cieplnych (adiabaty) rozkład temperatur (izotermy)

rozwiązanie złącza przegroacuted zewnętrznych I - brak węgarka w postaci izolacji cieplnej

rozwiązanie złącza przegroacuted zewnętrznych II - ocieplenie przedłużone na ościeżnicę

rozwiązanie złącza przegroacuted zewnętrznych III - ościeżnica przesunięta w kierunku ocieplenia

Rysunek 3 Analizowane układy materiałowe połączenia ściany zewnętrznej z oknem w przekroju przez ościeżnicę ndash opracowanie własne

Do obliczeń przyjęto następujące założenia

modelowanie złączy wykonano zgodnie z zasadami prezentowanymi w PN-EN ISO 102112008 [7]

opory przejmowania ciepła (Rsi Rse) przyjęto zgodnie z PN-EN ISO 69462008 [4] przy obliczeniach strumieni cieplnych oraz wg PN-EN ISO 137882003 [6] przy obliczeniach rozkładu temperatur i czynnika temperaturowego fRsi

temperatura powietrza wewnętrznego ti = 20 ordmC (pokoacutej dzienny) temperatura powietrza zewnętrznego te = -20 ordmC (III strefa)

wartości wspoacutełczynnika przewodzenia ciepła materiałoacutew budowlanych λ [W(mmiddotK)] przyjęto na podstawie pracy bdquoFizyka cieplna budowli w praktyce Obliczenia cieplno-wilgotnościowerdquo [10] oraz bdquoProjektowanie przegroacuted zewnętrznych w świetle nowych warunkoacutew technicznych dotyczących budynkoacutew WT2013rdquo [11] oraz udokumentowanych danych producentoacutew

W analizowanych przypadkach złączy budowlanych zastosowano stolarkę okienną o zmiennej wartości wspoacutełczynnika przenikania ciepła Uw [W(m2middotK)] oraz ścianę zewnętrzną dwuwarstwową z zroacuteżnicowaną warstwą konstrukcyjną (bloczek z betonu komoacuterkowego lub cegła pełna) i warstwą izolacji cieplnej (płyty styropianowe lub płyty izolacyjne o zamkniętej strukturze komoacuterkowej z rdzeniem uzyskiwanym z żywicy fenolowo-formaldehydowej) o zmiennej grubości W tabelach 7 8 9 zestawiono wyniki obliczeń parametroacutew fizykalnych złączy budowlanych Uc [W(m2middotK)] ndash wspoacutełczynnik przenikania ciepła ściany zewnętrznej Uw [W(m2middotK)] ndash wspoacutełczynnik przenikania ciepła stolarki okiennej Φ [W] ndash strumień cieplny przepływający przez złącze L2D [W(mmiddotK)] ndash liniowy wspoacutełczynnik sprzężenia cieplnego Ψ [W(mmiddotK)] ndash liniowy wspoacutełczynnik przenikania ciepła Ψśc [W(mmiddotK)] ndash gałęziowy wspoacutełczynnik przenikania ciepła (dotyczący ściany zewnętrznej) ΨO [W(mmiddotK)] ndash gałęziowy wspoacutełczynnik przenikania ciepła (dotyczący stolarki okiennej) tmin [degC] ndash temperatura minimalna na wewnętrznej powierzchni przegrody w miejscu mostka cieplnego fRsi [-] ndash czynnik temperaturowy przeprowadzonych przy zastosowaniu programu komputerowego TRISCO

Tabela 7 Wyniki parametroacutew fizykalnych połączenia ściany zewnętrznej z oknem (brak węgarka w postaci izolacji cieplnej) ndash opracowanie własne

Parametry fizykalne złącza przegroacuted zewnętrznych

ściana zewnętrzna bloczek z betonu komoacuterkowego z ociepleniem

ściana zewnętrzna cegła pełna z ociepleniem

wariant I ) wariant II ) wariant I ) wariant II )

grubość izolacji 015 020 015 020 015 020 015 020

Uc [W(m2middotK)] 020 016 011 009 023 018 012 009

Uw [W(m2middotK)] 110 090 090 080 130 090 090 080

Φ [W] 5414 4495 4223 3835 6770 4976 4754 4248

L2D [W(mmiddotK)] 1354 1124 1081 0959 1693 1244 1189 1062

Ψ [W(mmiddotK)] 0060 0068 0064 0067 0159 0163 0159 0162

Ψśc [W(mmiddotK)] 0050 0056 0055 0058 0147 0152 0150 0153

ΨO [W(mmiddotK)] 0010 0012 0009 0009 0012 0011 0009 0009

tmin [degC] 1372 1416 1457 1480 1277 1336 1384 1404

fRsi [-] 0843 0854 0864 0870 0819 0834 0846 0851 ) wariant I ndash płyty styropianowe λ=004 W(mmiddotK) ) wariant II ndash płyty izolacyjne z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej λ=002W(mmiddotK)

Tabela 8 Wyniki parametroacutew fizykalnych połączenia ściany zewnętrznej z oknem (ocieplenie przedłużone na ościeżnicę) ndash

opracowanie własne

Parametry fizykalne złącza przegroacuted zewnętrznych

ściana zewnętrzna bloczek z betonu komoacuterkowego z ociepleniem

ściana zewnętrzna cegła pełna z ociepleniem

wariant I ) wariant II ) wariant I ) wariant II )

grubość izolacji 015 020 015 020 015 020 015 020

Uc [W(m2middotK)] 020 016 011 009 023 018 012 009

Uw [W(m2middotK)] 110 090 090 080 130 090 090 080

Φ [W] 5246 4321 4132 3639 6254 4478 4223 3708

L2D [W(mmiddotK)] 1312 1080 1033 0910 1564 1120 1056 0927

Ψ [W(mmiddotK)] 0053 0054 0047 0046 0073 0068 0057 0055

Ψśc [W(mmiddotK)] 0025 0028 0024 0025 0051 0050 0041 0041

ΨO [W(mmiddotK)] 0028 0026 0023 0021 0022 0018 0016 0014

tmin [degC] 1532 1583 1646 1677 1564 1648 1715 1746

fRsi [-] 0883 0896 0912 0919 0891 0912 0929 0937 ) wariant I ndash płyty styropianowe λ=004 W(mmiddotK) ) wariant II ndash płyty izolacyjne z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej λ=002W(mmiddotK)

Tabela 9 Wyniki parametroacutew fizykalnych połączenia ściany zewnętrznej z oknem (ościeżnica przesunięta w kierunku ocieplenia) ndash opracowanie własne

Parametry fizykalne złącza przegroacuted zewnętrznych

ściana zewnętrzna bloczek z betonu komoacuterkowego z ociepleniem

ściana zewnętrzna cegła pełna z ociepleniem

wariant I ) wariant II ) wariant I ) wariant II )

grubość izolacji 015 020 015 020 015 020 015 020

Uc [W(m2middotK)] 020 016 011 009 023 018 012 009

Uw [W(m2middotK)] 110 090 090 080 130 090 090 080

Φ [W] 5208 4278 4092 3598 6167 4392 5156 3641

L2D [W(mmiddotK)] 1302 1070 1023 0900 1542 1098 1039 0910

Ψ [W(mmiddotK)] 0041 0042 0036 0035 0048 0045 0039 0038

Ψśc [W(mmiddotK)] 0015 0017 0013 0015 0027 0027 0022 0023

ΨO [W(mmiddotK)] 0026 0025 0023 0020 0021 0018 0017 0015

tmin [degC] 1555 1611 1674 1707 1601 1688 1746 1777

fRsi [-] 0898 0903 0919 0927 0900 0922 0937 0944 ) wariant I ndash płyty styropianowe λ=004 W(mmiddotK) ) wariant II ndash płyty izolacyjne z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej λ=002W(mmiddotK)

Usytuowanie ościeżnicy okiennej na styku warstwy konstrukcyjnej i izolacji cieplnej pozwala na otrzymanie najmniejszych strat ciepła Należy zauważyć że przedłużenie ocieplenia na ościeżnicę powoduje że temperatura na wewnętrznej powierzchni przegrody (w miejscu połączenia ściany zewnętrznej z ościeżnicą) jest wyższa niż w przypadku braku izolacji na ościeżnicy W przypadku tego typu złączy bardzo zasadne staje się określenie gałęziowych wspoacutełczynnikoacutew przenikania ciepła osobno dla części ściany zewnętrznej Ψśc [W(mmiddotK)] i dla części okna ΨO [W(mmiddotK)] ponieważ pozwala to na określenie dodatkowych strat ciepła dla ściany zewnętrznej i okna

Wykonanie szczegoacutełowych obliczeń przy zastosowaniu programu komputerowego pozwala na uzyskanie miarodajnych wynikoacutew parametroacutew cieplno-wilgotnościowych Ich wartości zależą od zastosowanego materiału budowlanego (konstrukcyjnego) rodzaju i grubości izolacji cieplnej oraz ukształtowania struktury materiałowej analizowanego złącza Posługiwanie się wartościami przybliżonymi

i orientacyjnymi np w oparciu o PN-EN ISO 146832008 [12] staje się nieuzasadnione ponieważ nie uwzględniają zmiany układoacutew materiałowych oraz rodzaju i grubości izolacji cieplnej W tabeli 10 zestawiono wyniki liniowego wspoacutełczynnika przenikania ciepła Ψi [W(mmiddotK)] wg normy PN-EN ISO 146832008 [12] oraz obliczeń własnych

Tabela 10 Analiza poroacutewnawcza wartości liniowego wspoacutełczynnika przenikania ciepła Ψi [W(mmiddotK)]

Złącze budowlane

Wartości liniowego wspoacutełczynnika przenikania ciepła Ψi [W(mmiddotK)]

wg [12]

wg obliczeń własnych

ściana A ndash wariant ściana II ndash wariant

I II I II

Połączenie ściany zewnętrznej z oknem (W7) 045

0060divide 0068

0064divide 0067

0159divide 0163

0159divide 0162

Połączenie ściany zewnętrznej z oknem (ocieplenie przedłużone na ościeżnicę)

brak karty katalogowej

0053divide 0054

0046divide 0047

0068divide 0073

0055divide 0057

Połączenie ściany zewnętrznej z oknem (ościeżnica przesunięta w kierunku ocieplenia)

(W1) 000

0041divide 0042

0035divide 0036

0045divide 0048

0038divide 0039

(W7) (W1) ndash symbole kart katalogowych w normie PN-EN ISO 146832008 [12] ściana A ndash ściana zewnętrzna bloczek z betonu komoacuterkowego z ociepleniem ściana B ndash ściana zewnętrzna cegła pełna z ociepleniem

Analizowane złącza spełniają tylko wymagania standardu budynku energooszczędnego NF40 stawiane przez Narodowy Fundusz Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej [8] ktoacutere dotyczą maksymalnej wartości wspoacutełczynnika Ψmax [W(mmiddotK)] w celu zmniejszenia strat ciepła Jednak przy ocenie strat ciepła należy przeanalizować także inne parametry Φ (wielość strumienia cieplnego przepływającego przez złącze) [W] lub L2D (wspoacutełczynnik sprzężenia cieplnego) [W(mmiddotK)] odzwierciedlające straty ciepła przez złącze

Szczegoacutelne znaczenie ma poprawne zaprojektowanie złączy przegroacuted zewnętrznych w zakresie zminimalizowania strat ciepła oraz także wyeliminowania ryzyka kondensacji na wewnętrznej powierzchni przegrody Na podstawie wartości czynnika temperaturowego fRsi można stwierdzić że w analizowanych złączach (tabela 7 8 9) nie występuje ryzyko rozwoju pleśni i grzyboacutew pleśniowych We wszystkich analizowanych złączach zachowany jest warunek uniknięcia kondensacji na wewnętrznej powierzchni przegrody (ryzyka rozwoju pleśni i grzyboacutew pleśniowych) fRsi ge fRsi(kryt)) Wartość graniczna (krytyczna) czynnika temperaturowego uwzględniając parametry powietrza wewnętrznego i zewnętrznego analizowanych wariantoacutew obliczeniowych wynosi fRsi(kryt) = 0785

W celu poprawnego ukształtowania struktury materiałowej złączy budowlanych przegroacuted zewnętrznych należy każdorazowo uwzględniać zmienne parametry powietrza zewnętrznego i wewnętrznego odpowiadające rzeczywistemu usytuowaniu i użytkowaniu budynku Istnieje więc potrzeba prowadzenia dalszych badań i obliczeń zaroacutewno dla złączy dwuwymiarowych jak troacutejwymiarowych (przestrzennych)

ANALIZA PARAMETROacuteW FIZYKLANYCH POŁĄCZENIA ŚCIANY ZEWNĘTRZNEJ Z PŁYTĄ BALKONOWĄ

Do analizy parametroacutew fizykalnych połączenia ściany zewnętrznej z płytą balkonową wybrano następujące warianty obliczeniowe

rozwiązanie konstrukcyjno-materiałowe I ndash typowa płyta wspornikowa (rysunek 4)

rozwiązanie konstrukcyjno-materiałowe II ndash ocieplenie goacuternej części płyty balkonowej (rysunek 5)

rozwiązanie konstrukcyjno-materiałowe III ndash ocieplenie goacuternej i dolnej części płyty balkonowej (rysunek 6)

a) ściana zewnętrzna z betonu komoacuterkowego (A) b) ściana zewnętrzna z cegły pełnej (B)

Rysunek 4 Połączenie ściany zewnętrznej z płytą balkonową ndash typowa płyta wspornikowa

a) ściana zewnętrzna z betonu komoacuterkowego (A) b) ściana zewnętrzna z cegły pełnej (B)

Rysunek 5 Połączenie ściany zewnętrznej z płytą balkonową ndash ocieplenie goacuternej części płyty balkonowej

a) ściana zewnętrzna z betonu komoacuterkowego (A) b) ściana zewnętrzna z cegły pełnej (B)

Rysunek 6 Połączenie ściany zewnętrznej z płytą balkonową ndash ocieplenie goacuternej i dolnej części płyty balkonowej

Do obliczeń przyjęto następujące założenia

modelowanie złączy wykonano zgodnie z zasadami prezentowanymi w PN-EN ISO 102112008 [7]

opory przejmowania ciepła (Rsi Rse) przyjęto zgodnie z PN-EN ISO 69462008 [4] przy obliczeniach strumieni cieplnych oraz wg PN-EN ISO 137882003 [6] przy obliczeniach rozkładu temperatur i czynnika temperaturowego fRsi

temperatura powietrza wewnętrznego ti = 20 ordmC (pokoacutej dzienny) temperatura powietrza zewnętrznego te = -20 ordmC (III strefa)

wartości wspoacutełczynnika przewodzenia ciepła materiałoacutew budowlanych λ [W(mmiddotK)] przyjęto na podstawie pracy bdquoFizyka cieplna budowli w praktyce Obliczenia cieplno-wilgotnościowerdquo [10] oraz bdquoProjektowanie przegroacuted zewnętrznych w świetle nowych warunkoacutew technicznych dotyczących budynkoacutew WT2013rdquo [11] oraz udokumentowanych danych producentoacutew

W analizowanych przypadkach złączy budowlanych wytypowano ścianę zewnętrzną dwuwarstwową z zroacuteżnicowaną warstwą konstrukcyjną (bloczek z betonu komoacuterkowego lub cegła pełna) i warstwą izolacji cieplnej (płyty styropianowe lub płyty izolacyjne z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej) o zmiennej grubości W tabelach 11 12 13 zestawiono wyniki obliczeń parametroacutew fizykalnych złączy budowlanych Uc [W(m2middotK)] ndash wspoacutełczynnik przenikania ciepła ściany zewnętrznej Φ [W] ndash strumień cieplny przepływający przez złącze Φg [W] ndash strumień cieplny przepływający przez goacuterną część złącza Φd [W] ndash strumień cieplny przepływający przez dolną część złącza L2D [W(mmiddotK)] ndash liniowy wspoacutełczynnik sprzężenia cieplnego Ψi [W(mmiddotK)] ndash liniowy wspoacutełczynnik przenikania ciepła Ψig[W(mmiddotK)] ndash gałęziowy wspoacutełczynnik przenikania ciepła (dotyczący goacuternej części złącza) Ψid [W(mmiddotK)] ndash gałęziowy wspoacutełczynnik przenikania ciepła (dotyczący dolnej części złącza) Ψi [W(mmiddotK)] ndash liniowy wspoacutełczynnik przenikania ciepła tmin [degC] ndash temperatura minimalna na wewnętrznej powierzchni przegrody w miejscu mostka cieplnego fRsi [-] ndash czynnik temperaturowy przeprowadzonych przy zastosowaniu programu komputerowego TRISCO

Tabela 11 Wyniki parametroacutew fizykalnych połączenia ściany zewnętrznej z płytą balkonową (typowa płyta wspornikowa) ndash

opracowanie własne

Parametry fizykalne złącza

przegroacuted zewnętrznych

ściana zewnętrzna bloczek z betonu komoacuterkowego z ociepleniem

ściana zewnętrzna cegła pełna z ociepleniem

wariant I ) wariant II ) wariant I ) wariant II )

grubość izolacji 010 012 018 010 012 018 010 012 018 010 012 018

Uc [W(m2middotK)] 026 023 017 016 014 010 033 028 020 018 015 010

Φ [W] 4479 4152 3443 3699 3434 2869 5367 4889 3923 4258 3915 3206

Φg [W] 147 134 1074 10950 9970 7990 2112 1904 1496 1579 1437 1154

Φd [W] 3009 2812 2369 26040 24370 20700 3255 2985 2427 26790 24780 20520

L2D [W(mmiddotK)] 1120 1038 0861 0925 0859 0717 1342 1222 0981 1065 0979 0802

Ψig [W(mmiddotK)] 0109 0106 0098 0117 0113 0104 0199 0193 0176 0215 0206 0184

Ψid [W(mmiddotK)] 0489 0471 0421 0494 0473 0422 0484 0463 0409 0490 0467 0408

Ψi [W(mmiddotK)] 0598 0577 0518 0611 0587 0525 0683 0656 0585 0705 0673 0592

tmin [degC] 913 964 1089 963 1011 1128 1074 1129 1255 1143 1191 1303

fRsi [-] 0728 0741 0772 0741 0753 0782 0769 0782 0814 0786 0798 0826 ) wariant I ndash płyty styropianowe λ=004 W(mmiddotK) ) wariant II ndash płyty izolacyjne z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej λ=002W(mmiddotK)

a) adiabaty b) izotermy Rysunek 7 Analiza strat ciepła i rozkładu temperatur w złączu ndash typowa płyta wspornikowa

Tabela 12 Wyniki parametroacutew fizykalnych połączenia ściany zewnętrznej z płytą balkonową (ocieplenie goacuternej części płyty balkonowej) ndash opracowanie własne

Parametry fizykalne złącza

przegroacuted zewnętrznych

ściana zewnętrzna bloczek z betonu komoacuterkowego z ociepleniem

ściana zewnętrzna cegła pełna z ociepleniem

wariant I ) wariant II ) wariant I ) wariant II )

grubość izolacji 010 012 018 010 012 018 010 012 018 010 012 018

Uc [W(m2middotK)] 026 023 017 016 014 010 033 028 020 018 015 010

Φ [W] 4259 3966 3292 3459 323 2704 5074 4645 3731 3939 3647 2998 Φg [W] 1424 1302 1041 1045 954 764 2017 1824 1434 1475 135 1086 Φd [W] 2835 2664 2251 2414 2276 194 3057 2821 2297 2464 2297 1912 L2D [W(mmiddotK)] 1065 0992 0823 0865 0808 0676 1269 1161 0933 0985 0912 0750 Ψig [W(mmiddotK)] 0097 0097 0089 0104 0103 0095 0175 0173 0161 0189 0185 0167 Ψid [W(mmiddotK)] 0446 0434 0390 0445 0432 0389 0434 0422 0376 0436 0421 0373 Ψi [W(mmiddotK)] 0543 0530 0479 0549 0535 0484 0610 0595 0536 0624 0606 0539 tmin [degC] 992 1032 1144 1048 1084 1188 1148 1188 1304 1223 1258 1356 fRsi [-] 0748 0758 0786 0762 0771 0797 0787 0797 0826 0806 0815 0839 ) wariant I ndash płyty styropianowe λ=004 W(mmiddotK) ) wariant II ndash płyty izolacyjne z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej λ=002W(mmiddotK)

a) adiabaty b) izotermy Rysunek 8 Analiza strat ciepła i rozkładu temperatur w złączu ndash ocieplenie goacuternej części płyty

balkonowej

Tabela 12 Wyniki parametroacutew fizykalnych połączenia ściany zewnętrznej z płytą balkonową (ocieplenie goacuternej i dolnej części płyty balkonowej) ndash opracowanie własne

Parametry fizykalne złącza

przegroacuted zewnętrznych

ściana zewnętrzna bloczek z betonu komoacuterkowego z ociepleniem

ściana zewnętrzna cegła pełna z ociepleniem

wariant I ) wariant II ) wariant I ) wariant II )

grubość izolacji 010 012 018 010 012 018 010 012 018 010 012 018

Uc [W(m2middotK)] 026 023 017 016 014 010 033 028 020 018 015 010

Φ [W] 3526 325 2685 24250 22290 18480 4168 3763 2996 2690 2434 1979

Φg [W] 1277 1157 915 8350 7490 5860 1733 1547 1200 1077 965 761

Φd [W] 2249 2093 177 15900 14800 12620 2435 2216 1796 16130 14690 12180

L2D [W(mmiddotK)] 0882 0813 0671 0606 0557 0462 1042 0941 0749 0673 0609 0495

Ψig [W(mmiddotK)] 0060 0060 0058 0052 0051 0051 0104 0104 0102 0089 0088 0085

Ψid [W(mmiddotK)] 0299 0291 0271 0241 0234 0220 0279 0270 0251 0223 0214 0200

Ψi [W(mmiddotK)] 0359 0351 0329 0292 0285 0270 0383 0374 0353 0313 0303 0285

tmin [degC] 1265 1297 1369 1437 1460 151 1382 1418 1493 1550 1574 1622

fRsi [-] 0816 0824 0842 0859 0865 0878 0845 0854 0873 0888 0893 0906 ) wariant I ndash płyty styropianowe λ=004 W(mmiddotK) ) wariant II ndash z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej λ=002W(mmiddotK)

a) adiabaty b) izotermy

Rysunek 9 Analiza strat ciepła i rozkładu temperatur w złączu ndash ocieplenie goacuternej i dolnej części płyty balkonowej

W aspekcie oceny cieplno-wilgotnościowej najbardziej korzystnym jest rozwiązanie konstrukcyjno-materiałowe III ndash połączenie ściany zewnętrznej z płytą balkonową przy ociepleniu płyty balkonowej w goacuternej i dolnej powierzchni Uzyskano najniższe z rozpatrywanych wariantoacutew obliczeniowych wartości liniowego wspoacutełczynnika przenikania ciepła Ψi [W(mmiddotK)] Poza tym rozwiązanie konstrukcyjno-materiałowe I lub II generuje obniżenie temperatury na wewnętrznej powierzchni przegrody do poziomu w ktoacuterym występuje ryzyko kondensacji powierzchniowej ponieważ fRsi lt fRsi kryt (tabela 11 12) Wartość graniczna (krytyczna) czynnika temperaturowego uwzględniając parametry powietrza wewnętrznego i zewnętrznego analizowanych wariantoacutew obliczeniowych wynosi fRsi(kryt) = 0778 Zastosowanie materiału termoizolacyjnego (np płyty izolacyjne z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej o λ=002W(mmiddotK)) pozwala na ograniczenia strat ciepła przez pełne przegrody zewnętrzne oraz złącza budowlane Należy jednak ponadto podjąć proacutebę zmiany ukształtowania elementu konstrukcyjnego płyty balkonowej np jako układ belek wspornikowych na ktoacuterych układa się płytę balkonową lub zastosowanie łącznika izotermicznego

Literatura

1 Uchwała Rady Ministroacutew z dnia 22 czerwca 2015 r w sprawie przyjęcia bdquoKrajowego planu mającego na celu zwiększenie liczby budynkoacutew o niskim zużyciu energiirdquo

2 Ustawa z dnia 7 lipca 1994 r ndash Prawo budowlane (DzU z 2013 r poz 1409 z poacuteźnzm)

3 Rozporządzenie Ministra Transportu Budownictwa i Gospodarki Morskiej zmieniające rozporządzenie w sprawie warunkoacutew technicznych jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowania (DzU z 2013 r poz 926)

4 PN-EN ISO 69462008 Komponenty budowlane i elementy budynku Opoacuter cieplny i wspoacutełczynnik przenikania ciepła Metoda obliczania

5 PN-EN ISO 133702008 Cieplne właściwości użytkowe budynkoacutew Wymiana ciepła przez grunt Metoda obliczania

6 PN-EN ISO 13788 2003 Cieplno-wilgotnościowe właściwości komponentoacutew budowlanych i elementoacutew budynku Temperatura powierzchni wewnętrznej umożliwiająca uniknięcie krytycznej wilgotności powierzchni wewnętrznej kondensacji Metody obliczania

7 PN-EN ISO 102112008 Mostki cieplne w budynkach Strumienie ciepła i temperatury powierzchni Obliczenia szczegoacutełowe

8 Wymagania określające podstawowe wymogi niezbędne do osiągnięcia oczekiwanych standardoacutew energetycznych dla budynkoacutew mieszkalnych oraz sposoacuteb weryfikacji projektoacutew i sprawdzania wykonywanych domoacutew energooszczędnych wwwnfosigwgovpl

9 Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 6 listopada 2008 r zmieniające rozporządzenie w sprawie warunkoacutew technicznych jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (DzU z 2008 r nr 201 poz 1238)

10 A Dylla bdquoFizyka cieplna budowli w praktyce Obliczenia cieplno-wilgotnościowerdquo Wydawnictwo Naukowe PWN SA Warszawa 2015

11 K Pawłowski bdquoProjektowanie przegroacuted zewnętrznych w świetle nowych warunkoacutew technicznych dotyczących budynkoacutew WT2013rdquo Wydanie Specjalne miesięcznika IZOLACJE 22013 Warszawa 2013

12 PN-EN ISO 146832008 Mostki cieplne w budynkach Liniowy wspoacutełczynnik przenikania ciepła Metody uproszczone i wartości orientacyjne

rodzaju izolacji może się ona wahać w znacznym przedziale w zależności od produktu co wynika z szybkiego rozwoju rynku materiałoacutew termoizolacyjnych oraz coraz bardziej zaawansowanych technologii produkcyjnych W obliczeniach roacuteżnicowano grubość warstwy izolacji cieplnej i wartość wspoacutełczynnika

przewodzenia ciepła materiału izolacyjnego λ [W(mmiddotK)] Wspoacutełczynnik przenikania ciepła Uc [W(m2K)] jest podstawowym parametrem służącym do sprawdzenia kryterium cieplnego Uc le Umax Wraz ze zmieniającymi się wartościami Umax niektoacutere rozwiązania konstrukcyjno-materiałowe ścian zewnętrznych nie spełniają podstawowego kryterium (Uc le Umax) ndash tabela 5 6 Określone wartości Uc wykorzystywane są do dalszych obliczeń w zakresie analizy cieplno-wilgotnościowej przegroacuted i całego budynku (np wspoacutełczynnik strat ciepła przez przenikanie Htr [WK] zapotrzebowanie na energię końcową EK i pierwotną EP [kWh(m2middotrok)]) Należy także podkreślić że przy kształtowaniu układu warstw materiałowych ścian zewnętrznych i ich złączy trzeba uwzględniać kryteria w zakresie izolacyjności cieplnej kondensacji powierzchniowej i międzywarstwowej izolacyjności akustycznej ochrony przeciwpożarowej oraz nośności i trwałości konstrukcji Niektoacutere układy warstw materiałowych spełniają wymagania w zakresie izolacyjności cieplnej (Uc le Umax) jednak po przeprowadzeniu analizy w zakresie wymagań wilgotnościowych akustycznych lub przeciwpożarowych usytuowanie warstwy izolacji cieplnej wewnątrz przegrody jest niedopuszczalne

KSZTAŁTOWANIE STRUKTURY MATERIAŁOWEJ ZŁĄCZY BUDOWLANYCH

Rozporządzenie WT-2014 [3] wprowadza od 1 stycznia 2014 r nowe wymagania dotyczące izolacyjności cieplnej poprzez zaostrzenie wymagań w zakresie wartości granicznych wspoacutełczynnika przenikania ciepła Uc(max) [W(msup2K)] dla przegroacuted zewnętrznych oraz wartości granicznych wskaźnika zapotrzebowania na energię pierwotną EP [kWh(m2middotrok)] dla całego budynku Jednak w rozporządzeniu [3] nie sformułowano wymagań w zakresie ograniczenia strat ciepła przez złącza przegroacuted zewnętrznych Są to bdquomostki cieplne (termiczne)rdquo ktoacutere powstają w wyniku połączenia przegroacuted budynku Generują dodatkowe straty ciepła przez przegrody budowlane Doboacuter materiałoacutew konstrukcyjnych i izolacyjnych złączy nie powinien być przypadkowy ale oparty na podstawie szczegoacutełowych obliczeń i analiz

Należy jednak podkreślić że są to tzw bdquosłabe miejscardquo w ktoacuterych występuje

zwiększony przepływ strumienia cieplnego przez złącze co wpływa na wzrost wartości wskaźnika EU EK a w ostateczności EP [kWh(m2middotrok)]

obniżenie temperatury na wewnętrznej powierzchni przegrody co prowadzi do ryzyka występowania kondensacji powierzchniowej (ryzyka rozwoju pleśni i grzyboacutew pleśniowych) można je określić wyznaczając czynnik temperaturowy fRsi

Aby ocenić komfort cieplny danego pomieszczenia i uwzględnić dodatkowe straty ciepła spowodowane działaniem mostka należy określić rozkład temperatur na powierzchniach wewnętrznych przegroacuted (rysunek 2)

a) model obliczeniowy ndash połączenie ściany zewnętrznej z oknem w przekroju przez ościeżnicę

b) linie strumieni cieplnych ndash adiabaty a) rozkład temperatur w złączu ndash izotermy

Rysunek 2 Parametry charakterystyczne mostka cieplnego ndash opracowanie własne

Dlatego niezwykle ważne staje się w procesie projektowym poprawne wykonywanie szczegoacutełowych obliczeń i analiz numerycznych ktoacutere powinny być podstawą do wyboru rozwiązań konstrukcyjno-materiałowych przegroacuted zewnętrznych i ich złączy

Podstawowymi parametrami charakteryzującymi mostki cieplne są

liniowy wspoacutełczynnik przenikania ciepła Ψ [W(mmiddotK)] obliczany na podstawie normy PN-EN ISO 102112008 [7] lub przyjmować ich wartości na podstawie katalogu mostkoacutew cieplnych (np załącznik do [10] [11]) oraz normy PN-EN ISO 146832008 [12]

punktowy wspoacutełczynnik przenikania ciepła [WK] obliczany na podstawie normy PN-EN ISO 102112008 [7] lub przyjmować ich wartości na podstawie katalogu mostkoacutew cieplnych na podstawie danych producentoacutew

czynnik temperaturowy fRsi określany zgodnie z normą PN-EN ISO 137882003 [6] na podstawie temperatury minimalnej w miejscu mostka cieplnego

ANALIZA PARAMETROacuteW FIZYKLANYCH POŁĄCZENIA ŚCIANY ZEWNĘTRZNEJ Z OKNEM

Do obliczeń parametroacutew fizykalnych (cieplno-wilgotnościowych) wytypowano połączenie ściany zewnętrznej z oknem w przekroju przez ościeżnicę w kilku wariantach obliczeniowych (rysunek 3)

rozwiązanie I (brak węgarka w postaci izolacji cieplnej)

rozwiązanie II (zastosowanie węgarka ndash ocieplenie przedłużone na ościeżnicę)

rozwiązanie III (ościeżnica przesunięta w kierunku ocieplenia) W ramach przykładu obliczeniowego przedstawiono wyniki przykładowych obliczeń numerycznych przy zastosowaniu programu komputerowego TRISCO

układ materiałowy złącza linie strumieni cieplnych (adiabaty) rozkład temperatur (izotermy)

rozwiązanie złącza przegroacuted zewnętrznych I - brak węgarka w postaci izolacji cieplnej

rozwiązanie złącza przegroacuted zewnętrznych II - ocieplenie przedłużone na ościeżnicę

rozwiązanie złącza przegroacuted zewnętrznych III - ościeżnica przesunięta w kierunku ocieplenia

Rysunek 3 Analizowane układy materiałowe połączenia ściany zewnętrznej z oknem w przekroju przez ościeżnicę ndash opracowanie własne

Do obliczeń przyjęto następujące założenia

modelowanie złączy wykonano zgodnie z zasadami prezentowanymi w PN-EN ISO 102112008 [7]

opory przejmowania ciepła (Rsi Rse) przyjęto zgodnie z PN-EN ISO 69462008 [4] przy obliczeniach strumieni cieplnych oraz wg PN-EN ISO 137882003 [6] przy obliczeniach rozkładu temperatur i czynnika temperaturowego fRsi

temperatura powietrza wewnętrznego ti = 20 ordmC (pokoacutej dzienny) temperatura powietrza zewnętrznego te = -20 ordmC (III strefa)

wartości wspoacutełczynnika przewodzenia ciepła materiałoacutew budowlanych λ [W(mmiddotK)] przyjęto na podstawie pracy bdquoFizyka cieplna budowli w praktyce Obliczenia cieplno-wilgotnościowerdquo [10] oraz bdquoProjektowanie przegroacuted zewnętrznych w świetle nowych warunkoacutew technicznych dotyczących budynkoacutew WT2013rdquo [11] oraz udokumentowanych danych producentoacutew

W analizowanych przypadkach złączy budowlanych zastosowano stolarkę okienną o zmiennej wartości wspoacutełczynnika przenikania ciepła Uw [W(m2middotK)] oraz ścianę zewnętrzną dwuwarstwową z zroacuteżnicowaną warstwą konstrukcyjną (bloczek z betonu komoacuterkowego lub cegła pełna) i warstwą izolacji cieplnej (płyty styropianowe lub płyty izolacyjne o zamkniętej strukturze komoacuterkowej z rdzeniem uzyskiwanym z żywicy fenolowo-formaldehydowej) o zmiennej grubości W tabelach 7 8 9 zestawiono wyniki obliczeń parametroacutew fizykalnych złączy budowlanych Uc [W(m2middotK)] ndash wspoacutełczynnik przenikania ciepła ściany zewnętrznej Uw [W(m2middotK)] ndash wspoacutełczynnik przenikania ciepła stolarki okiennej Φ [W] ndash strumień cieplny przepływający przez złącze L2D [W(mmiddotK)] ndash liniowy wspoacutełczynnik sprzężenia cieplnego Ψ [W(mmiddotK)] ndash liniowy wspoacutełczynnik przenikania ciepła Ψśc [W(mmiddotK)] ndash gałęziowy wspoacutełczynnik przenikania ciepła (dotyczący ściany zewnętrznej) ΨO [W(mmiddotK)] ndash gałęziowy wspoacutełczynnik przenikania ciepła (dotyczący stolarki okiennej) tmin [degC] ndash temperatura minimalna na wewnętrznej powierzchni przegrody w miejscu mostka cieplnego fRsi [-] ndash czynnik temperaturowy przeprowadzonych przy zastosowaniu programu komputerowego TRISCO

Tabela 7 Wyniki parametroacutew fizykalnych połączenia ściany zewnętrznej z oknem (brak węgarka w postaci izolacji cieplnej) ndash opracowanie własne

Parametry fizykalne złącza przegroacuted zewnętrznych

ściana zewnętrzna bloczek z betonu komoacuterkowego z ociepleniem

ściana zewnętrzna cegła pełna z ociepleniem

wariant I ) wariant II ) wariant I ) wariant II )

grubość izolacji 015 020 015 020 015 020 015 020

Uc [W(m2middotK)] 020 016 011 009 023 018 012 009

Uw [W(m2middotK)] 110 090 090 080 130 090 090 080

Φ [W] 5414 4495 4223 3835 6770 4976 4754 4248

L2D [W(mmiddotK)] 1354 1124 1081 0959 1693 1244 1189 1062

Ψ [W(mmiddotK)] 0060 0068 0064 0067 0159 0163 0159 0162

Ψśc [W(mmiddotK)] 0050 0056 0055 0058 0147 0152 0150 0153

ΨO [W(mmiddotK)] 0010 0012 0009 0009 0012 0011 0009 0009

tmin [degC] 1372 1416 1457 1480 1277 1336 1384 1404

fRsi [-] 0843 0854 0864 0870 0819 0834 0846 0851 ) wariant I ndash płyty styropianowe λ=004 W(mmiddotK) ) wariant II ndash płyty izolacyjne z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej λ=002W(mmiddotK)

Tabela 8 Wyniki parametroacutew fizykalnych połączenia ściany zewnętrznej z oknem (ocieplenie przedłużone na ościeżnicę) ndash

opracowanie własne

Parametry fizykalne złącza przegroacuted zewnętrznych

ściana zewnętrzna bloczek z betonu komoacuterkowego z ociepleniem

ściana zewnętrzna cegła pełna z ociepleniem

wariant I ) wariant II ) wariant I ) wariant II )

grubość izolacji 015 020 015 020 015 020 015 020

Uc [W(m2middotK)] 020 016 011 009 023 018 012 009

Uw [W(m2middotK)] 110 090 090 080 130 090 090 080

Φ [W] 5246 4321 4132 3639 6254 4478 4223 3708

L2D [W(mmiddotK)] 1312 1080 1033 0910 1564 1120 1056 0927

Ψ [W(mmiddotK)] 0053 0054 0047 0046 0073 0068 0057 0055

Ψśc [W(mmiddotK)] 0025 0028 0024 0025 0051 0050 0041 0041

ΨO [W(mmiddotK)] 0028 0026 0023 0021 0022 0018 0016 0014

tmin [degC] 1532 1583 1646 1677 1564 1648 1715 1746

fRsi [-] 0883 0896 0912 0919 0891 0912 0929 0937 ) wariant I ndash płyty styropianowe λ=004 W(mmiddotK) ) wariant II ndash płyty izolacyjne z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej λ=002W(mmiddotK)

Tabela 9 Wyniki parametroacutew fizykalnych połączenia ściany zewnętrznej z oknem (ościeżnica przesunięta w kierunku ocieplenia) ndash opracowanie własne

Parametry fizykalne złącza przegroacuted zewnętrznych

ściana zewnętrzna bloczek z betonu komoacuterkowego z ociepleniem

ściana zewnętrzna cegła pełna z ociepleniem

wariant I ) wariant II ) wariant I ) wariant II )

grubość izolacji 015 020 015 020 015 020 015 020

Uc [W(m2middotK)] 020 016 011 009 023 018 012 009

Uw [W(m2middotK)] 110 090 090 080 130 090 090 080

Φ [W] 5208 4278 4092 3598 6167 4392 5156 3641

L2D [W(mmiddotK)] 1302 1070 1023 0900 1542 1098 1039 0910

Ψ [W(mmiddotK)] 0041 0042 0036 0035 0048 0045 0039 0038

Ψśc [W(mmiddotK)] 0015 0017 0013 0015 0027 0027 0022 0023

ΨO [W(mmiddotK)] 0026 0025 0023 0020 0021 0018 0017 0015

tmin [degC] 1555 1611 1674 1707 1601 1688 1746 1777

fRsi [-] 0898 0903 0919 0927 0900 0922 0937 0944 ) wariant I ndash płyty styropianowe λ=004 W(mmiddotK) ) wariant II ndash płyty izolacyjne z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej λ=002W(mmiddotK)

Usytuowanie ościeżnicy okiennej na styku warstwy konstrukcyjnej i izolacji cieplnej pozwala na otrzymanie najmniejszych strat ciepła Należy zauważyć że przedłużenie ocieplenia na ościeżnicę powoduje że temperatura na wewnętrznej powierzchni przegrody (w miejscu połączenia ściany zewnętrznej z ościeżnicą) jest wyższa niż w przypadku braku izolacji na ościeżnicy W przypadku tego typu złączy bardzo zasadne staje się określenie gałęziowych wspoacutełczynnikoacutew przenikania ciepła osobno dla części ściany zewnętrznej Ψśc [W(mmiddotK)] i dla części okna ΨO [W(mmiddotK)] ponieważ pozwala to na określenie dodatkowych strat ciepła dla ściany zewnętrznej i okna

Wykonanie szczegoacutełowych obliczeń przy zastosowaniu programu komputerowego pozwala na uzyskanie miarodajnych wynikoacutew parametroacutew cieplno-wilgotnościowych Ich wartości zależą od zastosowanego materiału budowlanego (konstrukcyjnego) rodzaju i grubości izolacji cieplnej oraz ukształtowania struktury materiałowej analizowanego złącza Posługiwanie się wartościami przybliżonymi

i orientacyjnymi np w oparciu o PN-EN ISO 146832008 [12] staje się nieuzasadnione ponieważ nie uwzględniają zmiany układoacutew materiałowych oraz rodzaju i grubości izolacji cieplnej W tabeli 10 zestawiono wyniki liniowego wspoacutełczynnika przenikania ciepła Ψi [W(mmiddotK)] wg normy PN-EN ISO 146832008 [12] oraz obliczeń własnych

Tabela 10 Analiza poroacutewnawcza wartości liniowego wspoacutełczynnika przenikania ciepła Ψi [W(mmiddotK)]

Złącze budowlane

Wartości liniowego wspoacutełczynnika przenikania ciepła Ψi [W(mmiddotK)]

wg [12]

wg obliczeń własnych

ściana A ndash wariant ściana II ndash wariant

I II I II

Połączenie ściany zewnętrznej z oknem (W7) 045

0060divide 0068

0064divide 0067

0159divide 0163

0159divide 0162

Połączenie ściany zewnętrznej z oknem (ocieplenie przedłużone na ościeżnicę)

brak karty katalogowej

0053divide 0054

0046divide 0047

0068divide 0073

0055divide 0057

Połączenie ściany zewnętrznej z oknem (ościeżnica przesunięta w kierunku ocieplenia)

(W1) 000

0041divide 0042

0035divide 0036

0045divide 0048

0038divide 0039

(W7) (W1) ndash symbole kart katalogowych w normie PN-EN ISO 146832008 [12] ściana A ndash ściana zewnętrzna bloczek z betonu komoacuterkowego z ociepleniem ściana B ndash ściana zewnętrzna cegła pełna z ociepleniem

Analizowane złącza spełniają tylko wymagania standardu budynku energooszczędnego NF40 stawiane przez Narodowy Fundusz Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej [8] ktoacutere dotyczą maksymalnej wartości wspoacutełczynnika Ψmax [W(mmiddotK)] w celu zmniejszenia strat ciepła Jednak przy ocenie strat ciepła należy przeanalizować także inne parametry Φ (wielość strumienia cieplnego przepływającego przez złącze) [W] lub L2D (wspoacutełczynnik sprzężenia cieplnego) [W(mmiddotK)] odzwierciedlające straty ciepła przez złącze

Szczegoacutelne znaczenie ma poprawne zaprojektowanie złączy przegroacuted zewnętrznych w zakresie zminimalizowania strat ciepła oraz także wyeliminowania ryzyka kondensacji na wewnętrznej powierzchni przegrody Na podstawie wartości czynnika temperaturowego fRsi można stwierdzić że w analizowanych złączach (tabela 7 8 9) nie występuje ryzyko rozwoju pleśni i grzyboacutew pleśniowych We wszystkich analizowanych złączach zachowany jest warunek uniknięcia kondensacji na wewnętrznej powierzchni przegrody (ryzyka rozwoju pleśni i grzyboacutew pleśniowych) fRsi ge fRsi(kryt)) Wartość graniczna (krytyczna) czynnika temperaturowego uwzględniając parametry powietrza wewnętrznego i zewnętrznego analizowanych wariantoacutew obliczeniowych wynosi fRsi(kryt) = 0785

W celu poprawnego ukształtowania struktury materiałowej złączy budowlanych przegroacuted zewnętrznych należy każdorazowo uwzględniać zmienne parametry powietrza zewnętrznego i wewnętrznego odpowiadające rzeczywistemu usytuowaniu i użytkowaniu budynku Istnieje więc potrzeba prowadzenia dalszych badań i obliczeń zaroacutewno dla złączy dwuwymiarowych jak troacutejwymiarowych (przestrzennych)

ANALIZA PARAMETROacuteW FIZYKLANYCH POŁĄCZENIA ŚCIANY ZEWNĘTRZNEJ Z PŁYTĄ BALKONOWĄ

Do analizy parametroacutew fizykalnych połączenia ściany zewnętrznej z płytą balkonową wybrano następujące warianty obliczeniowe

rozwiązanie konstrukcyjno-materiałowe I ndash typowa płyta wspornikowa (rysunek 4)

rozwiązanie konstrukcyjno-materiałowe II ndash ocieplenie goacuternej części płyty balkonowej (rysunek 5)

rozwiązanie konstrukcyjno-materiałowe III ndash ocieplenie goacuternej i dolnej części płyty balkonowej (rysunek 6)

a) ściana zewnętrzna z betonu komoacuterkowego (A) b) ściana zewnętrzna z cegły pełnej (B)

Rysunek 4 Połączenie ściany zewnętrznej z płytą balkonową ndash typowa płyta wspornikowa

a) ściana zewnętrzna z betonu komoacuterkowego (A) b) ściana zewnętrzna z cegły pełnej (B)

Rysunek 5 Połączenie ściany zewnętrznej z płytą balkonową ndash ocieplenie goacuternej części płyty balkonowej

a) ściana zewnętrzna z betonu komoacuterkowego (A) b) ściana zewnętrzna z cegły pełnej (B)

Rysunek 6 Połączenie ściany zewnętrznej z płytą balkonową ndash ocieplenie goacuternej i dolnej części płyty balkonowej

Do obliczeń przyjęto następujące założenia

modelowanie złączy wykonano zgodnie z zasadami prezentowanymi w PN-EN ISO 102112008 [7]

opory przejmowania ciepła (Rsi Rse) przyjęto zgodnie z PN-EN ISO 69462008 [4] przy obliczeniach strumieni cieplnych oraz wg PN-EN ISO 137882003 [6] przy obliczeniach rozkładu temperatur i czynnika temperaturowego fRsi

temperatura powietrza wewnętrznego ti = 20 ordmC (pokoacutej dzienny) temperatura powietrza zewnętrznego te = -20 ordmC (III strefa)

wartości wspoacutełczynnika przewodzenia ciepła materiałoacutew budowlanych λ [W(mmiddotK)] przyjęto na podstawie pracy bdquoFizyka cieplna budowli w praktyce Obliczenia cieplno-wilgotnościowerdquo [10] oraz bdquoProjektowanie przegroacuted zewnętrznych w świetle nowych warunkoacutew technicznych dotyczących budynkoacutew WT2013rdquo [11] oraz udokumentowanych danych producentoacutew

W analizowanych przypadkach złączy budowlanych wytypowano ścianę zewnętrzną dwuwarstwową z zroacuteżnicowaną warstwą konstrukcyjną (bloczek z betonu komoacuterkowego lub cegła pełna) i warstwą izolacji cieplnej (płyty styropianowe lub płyty izolacyjne z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej) o zmiennej grubości W tabelach 11 12 13 zestawiono wyniki obliczeń parametroacutew fizykalnych złączy budowlanych Uc [W(m2middotK)] ndash wspoacutełczynnik przenikania ciepła ściany zewnętrznej Φ [W] ndash strumień cieplny przepływający przez złącze Φg [W] ndash strumień cieplny przepływający przez goacuterną część złącza Φd [W] ndash strumień cieplny przepływający przez dolną część złącza L2D [W(mmiddotK)] ndash liniowy wspoacutełczynnik sprzężenia cieplnego Ψi [W(mmiddotK)] ndash liniowy wspoacutełczynnik przenikania ciepła Ψig[W(mmiddotK)] ndash gałęziowy wspoacutełczynnik przenikania ciepła (dotyczący goacuternej części złącza) Ψid [W(mmiddotK)] ndash gałęziowy wspoacutełczynnik przenikania ciepła (dotyczący dolnej części złącza) Ψi [W(mmiddotK)] ndash liniowy wspoacutełczynnik przenikania ciepła tmin [degC] ndash temperatura minimalna na wewnętrznej powierzchni przegrody w miejscu mostka cieplnego fRsi [-] ndash czynnik temperaturowy przeprowadzonych przy zastosowaniu programu komputerowego TRISCO

Tabela 11 Wyniki parametroacutew fizykalnych połączenia ściany zewnętrznej z płytą balkonową (typowa płyta wspornikowa) ndash

opracowanie własne

Parametry fizykalne złącza

przegroacuted zewnętrznych

ściana zewnętrzna bloczek z betonu komoacuterkowego z ociepleniem

ściana zewnętrzna cegła pełna z ociepleniem

wariant I ) wariant II ) wariant I ) wariant II )

grubość izolacji 010 012 018 010 012 018 010 012 018 010 012 018

Uc [W(m2middotK)] 026 023 017 016 014 010 033 028 020 018 015 010

Φ [W] 4479 4152 3443 3699 3434 2869 5367 4889 3923 4258 3915 3206

Φg [W] 147 134 1074 10950 9970 7990 2112 1904 1496 1579 1437 1154

Φd [W] 3009 2812 2369 26040 24370 20700 3255 2985 2427 26790 24780 20520

L2D [W(mmiddotK)] 1120 1038 0861 0925 0859 0717 1342 1222 0981 1065 0979 0802

Ψig [W(mmiddotK)] 0109 0106 0098 0117 0113 0104 0199 0193 0176 0215 0206 0184

Ψid [W(mmiddotK)] 0489 0471 0421 0494 0473 0422 0484 0463 0409 0490 0467 0408

Ψi [W(mmiddotK)] 0598 0577 0518 0611 0587 0525 0683 0656 0585 0705 0673 0592

tmin [degC] 913 964 1089 963 1011 1128 1074 1129 1255 1143 1191 1303

fRsi [-] 0728 0741 0772 0741 0753 0782 0769 0782 0814 0786 0798 0826 ) wariant I ndash płyty styropianowe λ=004 W(mmiddotK) ) wariant II ndash płyty izolacyjne z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej λ=002W(mmiddotK)

a) adiabaty b) izotermy Rysunek 7 Analiza strat ciepła i rozkładu temperatur w złączu ndash typowa płyta wspornikowa

Tabela 12 Wyniki parametroacutew fizykalnych połączenia ściany zewnętrznej z płytą balkonową (ocieplenie goacuternej części płyty balkonowej) ndash opracowanie własne

Parametry fizykalne złącza

przegroacuted zewnętrznych

ściana zewnętrzna bloczek z betonu komoacuterkowego z ociepleniem

ściana zewnętrzna cegła pełna z ociepleniem

wariant I ) wariant II ) wariant I ) wariant II )

grubość izolacji 010 012 018 010 012 018 010 012 018 010 012 018

Uc [W(m2middotK)] 026 023 017 016 014 010 033 028 020 018 015 010

Φ [W] 4259 3966 3292 3459 323 2704 5074 4645 3731 3939 3647 2998 Φg [W] 1424 1302 1041 1045 954 764 2017 1824 1434 1475 135 1086 Φd [W] 2835 2664 2251 2414 2276 194 3057 2821 2297 2464 2297 1912 L2D [W(mmiddotK)] 1065 0992 0823 0865 0808 0676 1269 1161 0933 0985 0912 0750 Ψig [W(mmiddotK)] 0097 0097 0089 0104 0103 0095 0175 0173 0161 0189 0185 0167 Ψid [W(mmiddotK)] 0446 0434 0390 0445 0432 0389 0434 0422 0376 0436 0421 0373 Ψi [W(mmiddotK)] 0543 0530 0479 0549 0535 0484 0610 0595 0536 0624 0606 0539 tmin [degC] 992 1032 1144 1048 1084 1188 1148 1188 1304 1223 1258 1356 fRsi [-] 0748 0758 0786 0762 0771 0797 0787 0797 0826 0806 0815 0839 ) wariant I ndash płyty styropianowe λ=004 W(mmiddotK) ) wariant II ndash płyty izolacyjne z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej λ=002W(mmiddotK)

a) adiabaty b) izotermy Rysunek 8 Analiza strat ciepła i rozkładu temperatur w złączu ndash ocieplenie goacuternej części płyty

balkonowej

Tabela 12 Wyniki parametroacutew fizykalnych połączenia ściany zewnętrznej z płytą balkonową (ocieplenie goacuternej i dolnej części płyty balkonowej) ndash opracowanie własne

Parametry fizykalne złącza

przegroacuted zewnętrznych

ściana zewnętrzna bloczek z betonu komoacuterkowego z ociepleniem

ściana zewnętrzna cegła pełna z ociepleniem

wariant I ) wariant II ) wariant I ) wariant II )

grubość izolacji 010 012 018 010 012 018 010 012 018 010 012 018

Uc [W(m2middotK)] 026 023 017 016 014 010 033 028 020 018 015 010

Φ [W] 3526 325 2685 24250 22290 18480 4168 3763 2996 2690 2434 1979

Φg [W] 1277 1157 915 8350 7490 5860 1733 1547 1200 1077 965 761

Φd [W] 2249 2093 177 15900 14800 12620 2435 2216 1796 16130 14690 12180

L2D [W(mmiddotK)] 0882 0813 0671 0606 0557 0462 1042 0941 0749 0673 0609 0495

Ψig [W(mmiddotK)] 0060 0060 0058 0052 0051 0051 0104 0104 0102 0089 0088 0085

Ψid [W(mmiddotK)] 0299 0291 0271 0241 0234 0220 0279 0270 0251 0223 0214 0200

Ψi [W(mmiddotK)] 0359 0351 0329 0292 0285 0270 0383 0374 0353 0313 0303 0285

tmin [degC] 1265 1297 1369 1437 1460 151 1382 1418 1493 1550 1574 1622

fRsi [-] 0816 0824 0842 0859 0865 0878 0845 0854 0873 0888 0893 0906 ) wariant I ndash płyty styropianowe λ=004 W(mmiddotK) ) wariant II ndash z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej λ=002W(mmiddotK)

a) adiabaty b) izotermy

Rysunek 9 Analiza strat ciepła i rozkładu temperatur w złączu ndash ocieplenie goacuternej i dolnej części płyty balkonowej

W aspekcie oceny cieplno-wilgotnościowej najbardziej korzystnym jest rozwiązanie konstrukcyjno-materiałowe III ndash połączenie ściany zewnętrznej z płytą balkonową przy ociepleniu płyty balkonowej w goacuternej i dolnej powierzchni Uzyskano najniższe z rozpatrywanych wariantoacutew obliczeniowych wartości liniowego wspoacutełczynnika przenikania ciepła Ψi [W(mmiddotK)] Poza tym rozwiązanie konstrukcyjno-materiałowe I lub II generuje obniżenie temperatury na wewnętrznej powierzchni przegrody do poziomu w ktoacuterym występuje ryzyko kondensacji powierzchniowej ponieważ fRsi lt fRsi kryt (tabela 11 12) Wartość graniczna (krytyczna) czynnika temperaturowego uwzględniając parametry powietrza wewnętrznego i zewnętrznego analizowanych wariantoacutew obliczeniowych wynosi fRsi(kryt) = 0778 Zastosowanie materiału termoizolacyjnego (np płyty izolacyjne z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej o λ=002W(mmiddotK)) pozwala na ograniczenia strat ciepła przez pełne przegrody zewnętrzne oraz złącza budowlane Należy jednak ponadto podjąć proacutebę zmiany ukształtowania elementu konstrukcyjnego płyty balkonowej np jako układ belek wspornikowych na ktoacuterych układa się płytę balkonową lub zastosowanie łącznika izotermicznego

Literatura

1 Uchwała Rady Ministroacutew z dnia 22 czerwca 2015 r w sprawie przyjęcia bdquoKrajowego planu mającego na celu zwiększenie liczby budynkoacutew o niskim zużyciu energiirdquo

2 Ustawa z dnia 7 lipca 1994 r ndash Prawo budowlane (DzU z 2013 r poz 1409 z poacuteźnzm)

3 Rozporządzenie Ministra Transportu Budownictwa i Gospodarki Morskiej zmieniające rozporządzenie w sprawie warunkoacutew technicznych jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowania (DzU z 2013 r poz 926)

4 PN-EN ISO 69462008 Komponenty budowlane i elementy budynku Opoacuter cieplny i wspoacutełczynnik przenikania ciepła Metoda obliczania

5 PN-EN ISO 133702008 Cieplne właściwości użytkowe budynkoacutew Wymiana ciepła przez grunt Metoda obliczania

6 PN-EN ISO 13788 2003 Cieplno-wilgotnościowe właściwości komponentoacutew budowlanych i elementoacutew budynku Temperatura powierzchni wewnętrznej umożliwiająca uniknięcie krytycznej wilgotności powierzchni wewnętrznej kondensacji Metody obliczania

7 PN-EN ISO 102112008 Mostki cieplne w budynkach Strumienie ciepła i temperatury powierzchni Obliczenia szczegoacutełowe

8 Wymagania określające podstawowe wymogi niezbędne do osiągnięcia oczekiwanych standardoacutew energetycznych dla budynkoacutew mieszkalnych oraz sposoacuteb weryfikacji projektoacutew i sprawdzania wykonywanych domoacutew energooszczędnych wwwnfosigwgovpl

9 Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 6 listopada 2008 r zmieniające rozporządzenie w sprawie warunkoacutew technicznych jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (DzU z 2008 r nr 201 poz 1238)

10 A Dylla bdquoFizyka cieplna budowli w praktyce Obliczenia cieplno-wilgotnościowerdquo Wydawnictwo Naukowe PWN SA Warszawa 2015

11 K Pawłowski bdquoProjektowanie przegroacuted zewnętrznych w świetle nowych warunkoacutew technicznych dotyczących budynkoacutew WT2013rdquo Wydanie Specjalne miesięcznika IZOLACJE 22013 Warszawa 2013

12 PN-EN ISO 146832008 Mostki cieplne w budynkach Liniowy wspoacutełczynnik przenikania ciepła Metody uproszczone i wartości orientacyjne

czynnik temperaturowy fRsi określany zgodnie z normą PN-EN ISO 137882003 [6] na podstawie temperatury minimalnej w miejscu mostka cieplnego

ANALIZA PARAMETROacuteW FIZYKLANYCH POŁĄCZENIA ŚCIANY ZEWNĘTRZNEJ Z OKNEM

Do obliczeń parametroacutew fizykalnych (cieplno-wilgotnościowych) wytypowano połączenie ściany zewnętrznej z oknem w przekroju przez ościeżnicę w kilku wariantach obliczeniowych (rysunek 3)

rozwiązanie I (brak węgarka w postaci izolacji cieplnej)

rozwiązanie II (zastosowanie węgarka ndash ocieplenie przedłużone na ościeżnicę)

rozwiązanie III (ościeżnica przesunięta w kierunku ocieplenia) W ramach przykładu obliczeniowego przedstawiono wyniki przykładowych obliczeń numerycznych przy zastosowaniu programu komputerowego TRISCO

układ materiałowy złącza linie strumieni cieplnych (adiabaty) rozkład temperatur (izotermy)

rozwiązanie złącza przegroacuted zewnętrznych I - brak węgarka w postaci izolacji cieplnej

rozwiązanie złącza przegroacuted zewnętrznych II - ocieplenie przedłużone na ościeżnicę

rozwiązanie złącza przegroacuted zewnętrznych III - ościeżnica przesunięta w kierunku ocieplenia

Rysunek 3 Analizowane układy materiałowe połączenia ściany zewnętrznej z oknem w przekroju przez ościeżnicę ndash opracowanie własne

Do obliczeń przyjęto następujące założenia

modelowanie złączy wykonano zgodnie z zasadami prezentowanymi w PN-EN ISO 102112008 [7]

opory przejmowania ciepła (Rsi Rse) przyjęto zgodnie z PN-EN ISO 69462008 [4] przy obliczeniach strumieni cieplnych oraz wg PN-EN ISO 137882003 [6] przy obliczeniach rozkładu temperatur i czynnika temperaturowego fRsi

temperatura powietrza wewnętrznego ti = 20 ordmC (pokoacutej dzienny) temperatura powietrza zewnętrznego te = -20 ordmC (III strefa)

wartości wspoacutełczynnika przewodzenia ciepła materiałoacutew budowlanych λ [W(mmiddotK)] przyjęto na podstawie pracy bdquoFizyka cieplna budowli w praktyce Obliczenia cieplno-wilgotnościowerdquo [10] oraz bdquoProjektowanie przegroacuted zewnętrznych w świetle nowych warunkoacutew technicznych dotyczących budynkoacutew WT2013rdquo [11] oraz udokumentowanych danych producentoacutew

W analizowanych przypadkach złączy budowlanych zastosowano stolarkę okienną o zmiennej wartości wspoacutełczynnika przenikania ciepła Uw [W(m2middotK)] oraz ścianę zewnętrzną dwuwarstwową z zroacuteżnicowaną warstwą konstrukcyjną (bloczek z betonu komoacuterkowego lub cegła pełna) i warstwą izolacji cieplnej (płyty styropianowe lub płyty izolacyjne o zamkniętej strukturze komoacuterkowej z rdzeniem uzyskiwanym z żywicy fenolowo-formaldehydowej) o zmiennej grubości W tabelach 7 8 9 zestawiono wyniki obliczeń parametroacutew fizykalnych złączy budowlanych Uc [W(m2middotK)] ndash wspoacutełczynnik przenikania ciepła ściany zewnętrznej Uw [W(m2middotK)] ndash wspoacutełczynnik przenikania ciepła stolarki okiennej Φ [W] ndash strumień cieplny przepływający przez złącze L2D [W(mmiddotK)] ndash liniowy wspoacutełczynnik sprzężenia cieplnego Ψ [W(mmiddotK)] ndash liniowy wspoacutełczynnik przenikania ciepła Ψśc [W(mmiddotK)] ndash gałęziowy wspoacutełczynnik przenikania ciepła (dotyczący ściany zewnętrznej) ΨO [W(mmiddotK)] ndash gałęziowy wspoacutełczynnik przenikania ciepła (dotyczący stolarki okiennej) tmin [degC] ndash temperatura minimalna na wewnętrznej powierzchni przegrody w miejscu mostka cieplnego fRsi [-] ndash czynnik temperaturowy przeprowadzonych przy zastosowaniu programu komputerowego TRISCO

Tabela 7 Wyniki parametroacutew fizykalnych połączenia ściany zewnętrznej z oknem (brak węgarka w postaci izolacji cieplnej) ndash opracowanie własne

Parametry fizykalne złącza przegroacuted zewnętrznych

ściana zewnętrzna bloczek z betonu komoacuterkowego z ociepleniem

ściana zewnętrzna cegła pełna z ociepleniem

wariant I ) wariant II ) wariant I ) wariant II )

grubość izolacji 015 020 015 020 015 020 015 020

Uc [W(m2middotK)] 020 016 011 009 023 018 012 009

Uw [W(m2middotK)] 110 090 090 080 130 090 090 080

Φ [W] 5414 4495 4223 3835 6770 4976 4754 4248

L2D [W(mmiddotK)] 1354 1124 1081 0959 1693 1244 1189 1062

Ψ [W(mmiddotK)] 0060 0068 0064 0067 0159 0163 0159 0162

Ψśc [W(mmiddotK)] 0050 0056 0055 0058 0147 0152 0150 0153

ΨO [W(mmiddotK)] 0010 0012 0009 0009 0012 0011 0009 0009

tmin [degC] 1372 1416 1457 1480 1277 1336 1384 1404

fRsi [-] 0843 0854 0864 0870 0819 0834 0846 0851 ) wariant I ndash płyty styropianowe λ=004 W(mmiddotK) ) wariant II ndash płyty izolacyjne z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej λ=002W(mmiddotK)

Tabela 8 Wyniki parametroacutew fizykalnych połączenia ściany zewnętrznej z oknem (ocieplenie przedłużone na ościeżnicę) ndash

opracowanie własne

Parametry fizykalne złącza przegroacuted zewnętrznych

ściana zewnętrzna bloczek z betonu komoacuterkowego z ociepleniem

ściana zewnętrzna cegła pełna z ociepleniem

wariant I ) wariant II ) wariant I ) wariant II )

grubość izolacji 015 020 015 020 015 020 015 020

Uc [W(m2middotK)] 020 016 011 009 023 018 012 009

Uw [W(m2middotK)] 110 090 090 080 130 090 090 080

Φ [W] 5246 4321 4132 3639 6254 4478 4223 3708

L2D [W(mmiddotK)] 1312 1080 1033 0910 1564 1120 1056 0927

Ψ [W(mmiddotK)] 0053 0054 0047 0046 0073 0068 0057 0055

Ψśc [W(mmiddotK)] 0025 0028 0024 0025 0051 0050 0041 0041

ΨO [W(mmiddotK)] 0028 0026 0023 0021 0022 0018 0016 0014

tmin [degC] 1532 1583 1646 1677 1564 1648 1715 1746

fRsi [-] 0883 0896 0912 0919 0891 0912 0929 0937 ) wariant I ndash płyty styropianowe λ=004 W(mmiddotK) ) wariant II ndash płyty izolacyjne z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej λ=002W(mmiddotK)

Tabela 9 Wyniki parametroacutew fizykalnych połączenia ściany zewnętrznej z oknem (ościeżnica przesunięta w kierunku ocieplenia) ndash opracowanie własne

Parametry fizykalne złącza przegroacuted zewnętrznych

ściana zewnętrzna bloczek z betonu komoacuterkowego z ociepleniem

ściana zewnętrzna cegła pełna z ociepleniem

wariant I ) wariant II ) wariant I ) wariant II )

grubość izolacji 015 020 015 020 015 020 015 020

Uc [W(m2middotK)] 020 016 011 009 023 018 012 009

Uw [W(m2middotK)] 110 090 090 080 130 090 090 080

Φ [W] 5208 4278 4092 3598 6167 4392 5156 3641

L2D [W(mmiddotK)] 1302 1070 1023 0900 1542 1098 1039 0910

Ψ [W(mmiddotK)] 0041 0042 0036 0035 0048 0045 0039 0038

Ψśc [W(mmiddotK)] 0015 0017 0013 0015 0027 0027 0022 0023

ΨO [W(mmiddotK)] 0026 0025 0023 0020 0021 0018 0017 0015

tmin [degC] 1555 1611 1674 1707 1601 1688 1746 1777

fRsi [-] 0898 0903 0919 0927 0900 0922 0937 0944 ) wariant I ndash płyty styropianowe λ=004 W(mmiddotK) ) wariant II ndash płyty izolacyjne z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej λ=002W(mmiddotK)

Usytuowanie ościeżnicy okiennej na styku warstwy konstrukcyjnej i izolacji cieplnej pozwala na otrzymanie najmniejszych strat ciepła Należy zauważyć że przedłużenie ocieplenia na ościeżnicę powoduje że temperatura na wewnętrznej powierzchni przegrody (w miejscu połączenia ściany zewnętrznej z ościeżnicą) jest wyższa niż w przypadku braku izolacji na ościeżnicy W przypadku tego typu złączy bardzo zasadne staje się określenie gałęziowych wspoacutełczynnikoacutew przenikania ciepła osobno dla części ściany zewnętrznej Ψśc [W(mmiddotK)] i dla części okna ΨO [W(mmiddotK)] ponieważ pozwala to na określenie dodatkowych strat ciepła dla ściany zewnętrznej i okna

Wykonanie szczegoacutełowych obliczeń przy zastosowaniu programu komputerowego pozwala na uzyskanie miarodajnych wynikoacutew parametroacutew cieplno-wilgotnościowych Ich wartości zależą od zastosowanego materiału budowlanego (konstrukcyjnego) rodzaju i grubości izolacji cieplnej oraz ukształtowania struktury materiałowej analizowanego złącza Posługiwanie się wartościami przybliżonymi

i orientacyjnymi np w oparciu o PN-EN ISO 146832008 [12] staje się nieuzasadnione ponieważ nie uwzględniają zmiany układoacutew materiałowych oraz rodzaju i grubości izolacji cieplnej W tabeli 10 zestawiono wyniki liniowego wspoacutełczynnika przenikania ciepła Ψi [W(mmiddotK)] wg normy PN-EN ISO 146832008 [12] oraz obliczeń własnych

Tabela 10 Analiza poroacutewnawcza wartości liniowego wspoacutełczynnika przenikania ciepła Ψi [W(mmiddotK)]

Złącze budowlane

Wartości liniowego wspoacutełczynnika przenikania ciepła Ψi [W(mmiddotK)]

wg [12]

wg obliczeń własnych

ściana A ndash wariant ściana II ndash wariant

I II I II

Połączenie ściany zewnętrznej z oknem (W7) 045

0060divide 0068

0064divide 0067

0159divide 0163

0159divide 0162

Połączenie ściany zewnętrznej z oknem (ocieplenie przedłużone na ościeżnicę)

brak karty katalogowej

0053divide 0054

0046divide 0047

0068divide 0073

0055divide 0057

Połączenie ściany zewnętrznej z oknem (ościeżnica przesunięta w kierunku ocieplenia)

(W1) 000

0041divide 0042

0035divide 0036

0045divide 0048

0038divide 0039

(W7) (W1) ndash symbole kart katalogowych w normie PN-EN ISO 146832008 [12] ściana A ndash ściana zewnętrzna bloczek z betonu komoacuterkowego z ociepleniem ściana B ndash ściana zewnętrzna cegła pełna z ociepleniem

Analizowane złącza spełniają tylko wymagania standardu budynku energooszczędnego NF40 stawiane przez Narodowy Fundusz Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej [8] ktoacutere dotyczą maksymalnej wartości wspoacutełczynnika Ψmax [W(mmiddotK)] w celu zmniejszenia strat ciepła Jednak przy ocenie strat ciepła należy przeanalizować także inne parametry Φ (wielość strumienia cieplnego przepływającego przez złącze) [W] lub L2D (wspoacutełczynnik sprzężenia cieplnego) [W(mmiddotK)] odzwierciedlające straty ciepła przez złącze

Szczegoacutelne znaczenie ma poprawne zaprojektowanie złączy przegroacuted zewnętrznych w zakresie zminimalizowania strat ciepła oraz także wyeliminowania ryzyka kondensacji na wewnętrznej powierzchni przegrody Na podstawie wartości czynnika temperaturowego fRsi można stwierdzić że w analizowanych złączach (tabela 7 8 9) nie występuje ryzyko rozwoju pleśni i grzyboacutew pleśniowych We wszystkich analizowanych złączach zachowany jest warunek uniknięcia kondensacji na wewnętrznej powierzchni przegrody (ryzyka rozwoju pleśni i grzyboacutew pleśniowych) fRsi ge fRsi(kryt)) Wartość graniczna (krytyczna) czynnika temperaturowego uwzględniając parametry powietrza wewnętrznego i zewnętrznego analizowanych wariantoacutew obliczeniowych wynosi fRsi(kryt) = 0785

W celu poprawnego ukształtowania struktury materiałowej złączy budowlanych przegroacuted zewnętrznych należy każdorazowo uwzględniać zmienne parametry powietrza zewnętrznego i wewnętrznego odpowiadające rzeczywistemu usytuowaniu i użytkowaniu budynku Istnieje więc potrzeba prowadzenia dalszych badań i obliczeń zaroacutewno dla złączy dwuwymiarowych jak troacutejwymiarowych (przestrzennych)

ANALIZA PARAMETROacuteW FIZYKLANYCH POŁĄCZENIA ŚCIANY ZEWNĘTRZNEJ Z PŁYTĄ BALKONOWĄ

Do analizy parametroacutew fizykalnych połączenia ściany zewnętrznej z płytą balkonową wybrano następujące warianty obliczeniowe

rozwiązanie konstrukcyjno-materiałowe I ndash typowa płyta wspornikowa (rysunek 4)

rozwiązanie konstrukcyjno-materiałowe II ndash ocieplenie goacuternej części płyty balkonowej (rysunek 5)

rozwiązanie konstrukcyjno-materiałowe III ndash ocieplenie goacuternej i dolnej części płyty balkonowej (rysunek 6)

a) ściana zewnętrzna z betonu komoacuterkowego (A) b) ściana zewnętrzna z cegły pełnej (B)

Rysunek 4 Połączenie ściany zewnętrznej z płytą balkonową ndash typowa płyta wspornikowa

a) ściana zewnętrzna z betonu komoacuterkowego (A) b) ściana zewnętrzna z cegły pełnej (B)

Rysunek 5 Połączenie ściany zewnętrznej z płytą balkonową ndash ocieplenie goacuternej części płyty balkonowej

a) ściana zewnętrzna z betonu komoacuterkowego (A) b) ściana zewnętrzna z cegły pełnej (B)

Rysunek 6 Połączenie ściany zewnętrznej z płytą balkonową ndash ocieplenie goacuternej i dolnej części płyty balkonowej

Do obliczeń przyjęto następujące założenia

modelowanie złączy wykonano zgodnie z zasadami prezentowanymi w PN-EN ISO 102112008 [7]

opory przejmowania ciepła (Rsi Rse) przyjęto zgodnie z PN-EN ISO 69462008 [4] przy obliczeniach strumieni cieplnych oraz wg PN-EN ISO 137882003 [6] przy obliczeniach rozkładu temperatur i czynnika temperaturowego fRsi

temperatura powietrza wewnętrznego ti = 20 ordmC (pokoacutej dzienny) temperatura powietrza zewnętrznego te = -20 ordmC (III strefa)

wartości wspoacutełczynnika przewodzenia ciepła materiałoacutew budowlanych λ [W(mmiddotK)] przyjęto na podstawie pracy bdquoFizyka cieplna budowli w praktyce Obliczenia cieplno-wilgotnościowerdquo [10] oraz bdquoProjektowanie przegroacuted zewnętrznych w świetle nowych warunkoacutew technicznych dotyczących budynkoacutew WT2013rdquo [11] oraz udokumentowanych danych producentoacutew

W analizowanych przypadkach złączy budowlanych wytypowano ścianę zewnętrzną dwuwarstwową z zroacuteżnicowaną warstwą konstrukcyjną (bloczek z betonu komoacuterkowego lub cegła pełna) i warstwą izolacji cieplnej (płyty styropianowe lub płyty izolacyjne z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej) o zmiennej grubości W tabelach 11 12 13 zestawiono wyniki obliczeń parametroacutew fizykalnych złączy budowlanych Uc [W(m2middotK)] ndash wspoacutełczynnik przenikania ciepła ściany zewnętrznej Φ [W] ndash strumień cieplny przepływający przez złącze Φg [W] ndash strumień cieplny przepływający przez goacuterną część złącza Φd [W] ndash strumień cieplny przepływający przez dolną część złącza L2D [W(mmiddotK)] ndash liniowy wspoacutełczynnik sprzężenia cieplnego Ψi [W(mmiddotK)] ndash liniowy wspoacutełczynnik przenikania ciepła Ψig[W(mmiddotK)] ndash gałęziowy wspoacutełczynnik przenikania ciepła (dotyczący goacuternej części złącza) Ψid [W(mmiddotK)] ndash gałęziowy wspoacutełczynnik przenikania ciepła (dotyczący dolnej części złącza) Ψi [W(mmiddotK)] ndash liniowy wspoacutełczynnik przenikania ciepła tmin [degC] ndash temperatura minimalna na wewnętrznej powierzchni przegrody w miejscu mostka cieplnego fRsi [-] ndash czynnik temperaturowy przeprowadzonych przy zastosowaniu programu komputerowego TRISCO

Tabela 11 Wyniki parametroacutew fizykalnych połączenia ściany zewnętrznej z płytą balkonową (typowa płyta wspornikowa) ndash

opracowanie własne

Parametry fizykalne złącza

przegroacuted zewnętrznych

ściana zewnętrzna bloczek z betonu komoacuterkowego z ociepleniem

ściana zewnętrzna cegła pełna z ociepleniem

wariant I ) wariant II ) wariant I ) wariant II )

grubość izolacji 010 012 018 010 012 018 010 012 018 010 012 018

Uc [W(m2middotK)] 026 023 017 016 014 010 033 028 020 018 015 010

Φ [W] 4479 4152 3443 3699 3434 2869 5367 4889 3923 4258 3915 3206

Φg [W] 147 134 1074 10950 9970 7990 2112 1904 1496 1579 1437 1154

Φd [W] 3009 2812 2369 26040 24370 20700 3255 2985 2427 26790 24780 20520

L2D [W(mmiddotK)] 1120 1038 0861 0925 0859 0717 1342 1222 0981 1065 0979 0802

Ψig [W(mmiddotK)] 0109 0106 0098 0117 0113 0104 0199 0193 0176 0215 0206 0184

Ψid [W(mmiddotK)] 0489 0471 0421 0494 0473 0422 0484 0463 0409 0490 0467 0408

Ψi [W(mmiddotK)] 0598 0577 0518 0611 0587 0525 0683 0656 0585 0705 0673 0592

tmin [degC] 913 964 1089 963 1011 1128 1074 1129 1255 1143 1191 1303

fRsi [-] 0728 0741 0772 0741 0753 0782 0769 0782 0814 0786 0798 0826 ) wariant I ndash płyty styropianowe λ=004 W(mmiddotK) ) wariant II ndash płyty izolacyjne z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej λ=002W(mmiddotK)

a) adiabaty b) izotermy Rysunek 7 Analiza strat ciepła i rozkładu temperatur w złączu ndash typowa płyta wspornikowa

Tabela 12 Wyniki parametroacutew fizykalnych połączenia ściany zewnętrznej z płytą balkonową (ocieplenie goacuternej części płyty balkonowej) ndash opracowanie własne

Parametry fizykalne złącza

przegroacuted zewnętrznych

ściana zewnętrzna bloczek z betonu komoacuterkowego z ociepleniem

ściana zewnętrzna cegła pełna z ociepleniem

wariant I ) wariant II ) wariant I ) wariant II )

grubość izolacji 010 012 018 010 012 018 010 012 018 010 012 018

Uc [W(m2middotK)] 026 023 017 016 014 010 033 028 020 018 015 010

Φ [W] 4259 3966 3292 3459 323 2704 5074 4645 3731 3939 3647 2998 Φg [W] 1424 1302 1041 1045 954 764 2017 1824 1434 1475 135 1086 Φd [W] 2835 2664 2251 2414 2276 194 3057 2821 2297 2464 2297 1912 L2D [W(mmiddotK)] 1065 0992 0823 0865 0808 0676 1269 1161 0933 0985 0912 0750 Ψig [W(mmiddotK)] 0097 0097 0089 0104 0103 0095 0175 0173 0161 0189 0185 0167 Ψid [W(mmiddotK)] 0446 0434 0390 0445 0432 0389 0434 0422 0376 0436 0421 0373 Ψi [W(mmiddotK)] 0543 0530 0479 0549 0535 0484 0610 0595 0536 0624 0606 0539 tmin [degC] 992 1032 1144 1048 1084 1188 1148 1188 1304 1223 1258 1356 fRsi [-] 0748 0758 0786 0762 0771 0797 0787 0797 0826 0806 0815 0839 ) wariant I ndash płyty styropianowe λ=004 W(mmiddotK) ) wariant II ndash płyty izolacyjne z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej λ=002W(mmiddotK)

a) adiabaty b) izotermy Rysunek 8 Analiza strat ciepła i rozkładu temperatur w złączu ndash ocieplenie goacuternej części płyty

balkonowej

Tabela 12 Wyniki parametroacutew fizykalnych połączenia ściany zewnętrznej z płytą balkonową (ocieplenie goacuternej i dolnej części płyty balkonowej) ndash opracowanie własne

Parametry fizykalne złącza

przegroacuted zewnętrznych

ściana zewnętrzna bloczek z betonu komoacuterkowego z ociepleniem

ściana zewnętrzna cegła pełna z ociepleniem

wariant I ) wariant II ) wariant I ) wariant II )

grubość izolacji 010 012 018 010 012 018 010 012 018 010 012 018

Uc [W(m2middotK)] 026 023 017 016 014 010 033 028 020 018 015 010

Φ [W] 3526 325 2685 24250 22290 18480 4168 3763 2996 2690 2434 1979

Φg [W] 1277 1157 915 8350 7490 5860 1733 1547 1200 1077 965 761

Φd [W] 2249 2093 177 15900 14800 12620 2435 2216 1796 16130 14690 12180

L2D [W(mmiddotK)] 0882 0813 0671 0606 0557 0462 1042 0941 0749 0673 0609 0495

Ψig [W(mmiddotK)] 0060 0060 0058 0052 0051 0051 0104 0104 0102 0089 0088 0085

Ψid [W(mmiddotK)] 0299 0291 0271 0241 0234 0220 0279 0270 0251 0223 0214 0200

Ψi [W(mmiddotK)] 0359 0351 0329 0292 0285 0270 0383 0374 0353 0313 0303 0285

tmin [degC] 1265 1297 1369 1437 1460 151 1382 1418 1493 1550 1574 1622

fRsi [-] 0816 0824 0842 0859 0865 0878 0845 0854 0873 0888 0893 0906 ) wariant I ndash płyty styropianowe λ=004 W(mmiddotK) ) wariant II ndash z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej λ=002W(mmiddotK)

a) adiabaty b) izotermy

Rysunek 9 Analiza strat ciepła i rozkładu temperatur w złączu ndash ocieplenie goacuternej i dolnej części płyty balkonowej

W aspekcie oceny cieplno-wilgotnościowej najbardziej korzystnym jest rozwiązanie konstrukcyjno-materiałowe III ndash połączenie ściany zewnętrznej z płytą balkonową przy ociepleniu płyty balkonowej w goacuternej i dolnej powierzchni Uzyskano najniższe z rozpatrywanych wariantoacutew obliczeniowych wartości liniowego wspoacutełczynnika przenikania ciepła Ψi [W(mmiddotK)] Poza tym rozwiązanie konstrukcyjno-materiałowe I lub II generuje obniżenie temperatury na wewnętrznej powierzchni przegrody do poziomu w ktoacuterym występuje ryzyko kondensacji powierzchniowej ponieważ fRsi lt fRsi kryt (tabela 11 12) Wartość graniczna (krytyczna) czynnika temperaturowego uwzględniając parametry powietrza wewnętrznego i zewnętrznego analizowanych wariantoacutew obliczeniowych wynosi fRsi(kryt) = 0778 Zastosowanie materiału termoizolacyjnego (np płyty izolacyjne z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej o λ=002W(mmiddotK)) pozwala na ograniczenia strat ciepła przez pełne przegrody zewnętrzne oraz złącza budowlane Należy jednak ponadto podjąć proacutebę zmiany ukształtowania elementu konstrukcyjnego płyty balkonowej np jako układ belek wspornikowych na ktoacuterych układa się płytę balkonową lub zastosowanie łącznika izotermicznego

Literatura

1 Uchwała Rady Ministroacutew z dnia 22 czerwca 2015 r w sprawie przyjęcia bdquoKrajowego planu mającego na celu zwiększenie liczby budynkoacutew o niskim zużyciu energiirdquo

2 Ustawa z dnia 7 lipca 1994 r ndash Prawo budowlane (DzU z 2013 r poz 1409 z poacuteźnzm)

3 Rozporządzenie Ministra Transportu Budownictwa i Gospodarki Morskiej zmieniające rozporządzenie w sprawie warunkoacutew technicznych jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowania (DzU z 2013 r poz 926)

4 PN-EN ISO 69462008 Komponenty budowlane i elementy budynku Opoacuter cieplny i wspoacutełczynnik przenikania ciepła Metoda obliczania

5 PN-EN ISO 133702008 Cieplne właściwości użytkowe budynkoacutew Wymiana ciepła przez grunt Metoda obliczania

6 PN-EN ISO 13788 2003 Cieplno-wilgotnościowe właściwości komponentoacutew budowlanych i elementoacutew budynku Temperatura powierzchni wewnętrznej umożliwiająca uniknięcie krytycznej wilgotności powierzchni wewnętrznej kondensacji Metody obliczania

7 PN-EN ISO 102112008 Mostki cieplne w budynkach Strumienie ciepła i temperatury powierzchni Obliczenia szczegoacutełowe

8 Wymagania określające podstawowe wymogi niezbędne do osiągnięcia oczekiwanych standardoacutew energetycznych dla budynkoacutew mieszkalnych oraz sposoacuteb weryfikacji projektoacutew i sprawdzania wykonywanych domoacutew energooszczędnych wwwnfosigwgovpl

9 Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 6 listopada 2008 r zmieniające rozporządzenie w sprawie warunkoacutew technicznych jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (DzU z 2008 r nr 201 poz 1238)

10 A Dylla bdquoFizyka cieplna budowli w praktyce Obliczenia cieplno-wilgotnościowerdquo Wydawnictwo Naukowe PWN SA Warszawa 2015

11 K Pawłowski bdquoProjektowanie przegroacuted zewnętrznych w świetle nowych warunkoacutew technicznych dotyczących budynkoacutew WT2013rdquo Wydanie Specjalne miesięcznika IZOLACJE 22013 Warszawa 2013

12 PN-EN ISO 146832008 Mostki cieplne w budynkach Liniowy wspoacutełczynnik przenikania ciepła Metody uproszczone i wartości orientacyjne

Tabela 7 Wyniki parametroacutew fizykalnych połączenia ściany zewnętrznej z oknem (brak węgarka w postaci izolacji cieplnej) ndash opracowanie własne

Parametry fizykalne złącza przegroacuted zewnętrznych

ściana zewnętrzna bloczek z betonu komoacuterkowego z ociepleniem

ściana zewnętrzna cegła pełna z ociepleniem

wariant I ) wariant II ) wariant I ) wariant II )

grubość izolacji 015 020 015 020 015 020 015 020

Uc [W(m2middotK)] 020 016 011 009 023 018 012 009

Uw [W(m2middotK)] 110 090 090 080 130 090 090 080

Φ [W] 5414 4495 4223 3835 6770 4976 4754 4248

L2D [W(mmiddotK)] 1354 1124 1081 0959 1693 1244 1189 1062

Ψ [W(mmiddotK)] 0060 0068 0064 0067 0159 0163 0159 0162

Ψśc [W(mmiddotK)] 0050 0056 0055 0058 0147 0152 0150 0153

ΨO [W(mmiddotK)] 0010 0012 0009 0009 0012 0011 0009 0009

tmin [degC] 1372 1416 1457 1480 1277 1336 1384 1404

fRsi [-] 0843 0854 0864 0870 0819 0834 0846 0851 ) wariant I ndash płyty styropianowe λ=004 W(mmiddotK) ) wariant II ndash płyty izolacyjne z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej λ=002W(mmiddotK)

Tabela 8 Wyniki parametroacutew fizykalnych połączenia ściany zewnętrznej z oknem (ocieplenie przedłużone na ościeżnicę) ndash

opracowanie własne

Parametry fizykalne złącza przegroacuted zewnętrznych

ściana zewnętrzna bloczek z betonu komoacuterkowego z ociepleniem

ściana zewnętrzna cegła pełna z ociepleniem

wariant I ) wariant II ) wariant I ) wariant II )

grubość izolacji 015 020 015 020 015 020 015 020

Uc [W(m2middotK)] 020 016 011 009 023 018 012 009

Uw [W(m2middotK)] 110 090 090 080 130 090 090 080

Φ [W] 5246 4321 4132 3639 6254 4478 4223 3708

L2D [W(mmiddotK)] 1312 1080 1033 0910 1564 1120 1056 0927

Ψ [W(mmiddotK)] 0053 0054 0047 0046 0073 0068 0057 0055

Ψśc [W(mmiddotK)] 0025 0028 0024 0025 0051 0050 0041 0041

ΨO [W(mmiddotK)] 0028 0026 0023 0021 0022 0018 0016 0014

tmin [degC] 1532 1583 1646 1677 1564 1648 1715 1746

fRsi [-] 0883 0896 0912 0919 0891 0912 0929 0937 ) wariant I ndash płyty styropianowe λ=004 W(mmiddotK) ) wariant II ndash płyty izolacyjne z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej λ=002W(mmiddotK)

Tabela 9 Wyniki parametroacutew fizykalnych połączenia ściany zewnętrznej z oknem (ościeżnica przesunięta w kierunku ocieplenia) ndash opracowanie własne

Parametry fizykalne złącza przegroacuted zewnętrznych

ściana zewnętrzna bloczek z betonu komoacuterkowego z ociepleniem

ściana zewnętrzna cegła pełna z ociepleniem

wariant I ) wariant II ) wariant I ) wariant II )

grubość izolacji 015 020 015 020 015 020 015 020

Uc [W(m2middotK)] 020 016 011 009 023 018 012 009

Uw [W(m2middotK)] 110 090 090 080 130 090 090 080

Φ [W] 5208 4278 4092 3598 6167 4392 5156 3641

L2D [W(mmiddotK)] 1302 1070 1023 0900 1542 1098 1039 0910

Ψ [W(mmiddotK)] 0041 0042 0036 0035 0048 0045 0039 0038

Ψśc [W(mmiddotK)] 0015 0017 0013 0015 0027 0027 0022 0023

ΨO [W(mmiddotK)] 0026 0025 0023 0020 0021 0018 0017 0015

tmin [degC] 1555 1611 1674 1707 1601 1688 1746 1777

fRsi [-] 0898 0903 0919 0927 0900 0922 0937 0944 ) wariant I ndash płyty styropianowe λ=004 W(mmiddotK) ) wariant II ndash płyty izolacyjne z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej λ=002W(mmiddotK)

Usytuowanie ościeżnicy okiennej na styku warstwy konstrukcyjnej i izolacji cieplnej pozwala na otrzymanie najmniejszych strat ciepła Należy zauważyć że przedłużenie ocieplenia na ościeżnicę powoduje że temperatura na wewnętrznej powierzchni przegrody (w miejscu połączenia ściany zewnętrznej z ościeżnicą) jest wyższa niż w przypadku braku izolacji na ościeżnicy W przypadku tego typu złączy bardzo zasadne staje się określenie gałęziowych wspoacutełczynnikoacutew przenikania ciepła osobno dla części ściany zewnętrznej Ψśc [W(mmiddotK)] i dla części okna ΨO [W(mmiddotK)] ponieważ pozwala to na określenie dodatkowych strat ciepła dla ściany zewnętrznej i okna

Wykonanie szczegoacutełowych obliczeń przy zastosowaniu programu komputerowego pozwala na uzyskanie miarodajnych wynikoacutew parametroacutew cieplno-wilgotnościowych Ich wartości zależą od zastosowanego materiału budowlanego (konstrukcyjnego) rodzaju i grubości izolacji cieplnej oraz ukształtowania struktury materiałowej analizowanego złącza Posługiwanie się wartościami przybliżonymi

i orientacyjnymi np w oparciu o PN-EN ISO 146832008 [12] staje się nieuzasadnione ponieważ nie uwzględniają zmiany układoacutew materiałowych oraz rodzaju i grubości izolacji cieplnej W tabeli 10 zestawiono wyniki liniowego wspoacutełczynnika przenikania ciepła Ψi [W(mmiddotK)] wg normy PN-EN ISO 146832008 [12] oraz obliczeń własnych

Tabela 10 Analiza poroacutewnawcza wartości liniowego wspoacutełczynnika przenikania ciepła Ψi [W(mmiddotK)]

Złącze budowlane

Wartości liniowego wspoacutełczynnika przenikania ciepła Ψi [W(mmiddotK)]

wg [12]

wg obliczeń własnych

ściana A ndash wariant ściana II ndash wariant

I II I II

Połączenie ściany zewnętrznej z oknem (W7) 045

0060divide 0068

0064divide 0067

0159divide 0163

0159divide 0162

Połączenie ściany zewnętrznej z oknem (ocieplenie przedłużone na ościeżnicę)

brak karty katalogowej

0053divide 0054

0046divide 0047

0068divide 0073

0055divide 0057

Połączenie ściany zewnętrznej z oknem (ościeżnica przesunięta w kierunku ocieplenia)

(W1) 000

0041divide 0042

0035divide 0036

0045divide 0048

0038divide 0039

(W7) (W1) ndash symbole kart katalogowych w normie PN-EN ISO 146832008 [12] ściana A ndash ściana zewnętrzna bloczek z betonu komoacuterkowego z ociepleniem ściana B ndash ściana zewnętrzna cegła pełna z ociepleniem

Analizowane złącza spełniają tylko wymagania standardu budynku energooszczędnego NF40 stawiane przez Narodowy Fundusz Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej [8] ktoacutere dotyczą maksymalnej wartości wspoacutełczynnika Ψmax [W(mmiddotK)] w celu zmniejszenia strat ciepła Jednak przy ocenie strat ciepła należy przeanalizować także inne parametry Φ (wielość strumienia cieplnego przepływającego przez złącze) [W] lub L2D (wspoacutełczynnik sprzężenia cieplnego) [W(mmiddotK)] odzwierciedlające straty ciepła przez złącze

Szczegoacutelne znaczenie ma poprawne zaprojektowanie złączy przegroacuted zewnętrznych w zakresie zminimalizowania strat ciepła oraz także wyeliminowania ryzyka kondensacji na wewnętrznej powierzchni przegrody Na podstawie wartości czynnika temperaturowego fRsi można stwierdzić że w analizowanych złączach (tabela 7 8 9) nie występuje ryzyko rozwoju pleśni i grzyboacutew pleśniowych We wszystkich analizowanych złączach zachowany jest warunek uniknięcia kondensacji na wewnętrznej powierzchni przegrody (ryzyka rozwoju pleśni i grzyboacutew pleśniowych) fRsi ge fRsi(kryt)) Wartość graniczna (krytyczna) czynnika temperaturowego uwzględniając parametry powietrza wewnętrznego i zewnętrznego analizowanych wariantoacutew obliczeniowych wynosi fRsi(kryt) = 0785

W celu poprawnego ukształtowania struktury materiałowej złączy budowlanych przegroacuted zewnętrznych należy każdorazowo uwzględniać zmienne parametry powietrza zewnętrznego i wewnętrznego odpowiadające rzeczywistemu usytuowaniu i użytkowaniu budynku Istnieje więc potrzeba prowadzenia dalszych badań i obliczeń zaroacutewno dla złączy dwuwymiarowych jak troacutejwymiarowych (przestrzennych)

ANALIZA PARAMETROacuteW FIZYKLANYCH POŁĄCZENIA ŚCIANY ZEWNĘTRZNEJ Z PŁYTĄ BALKONOWĄ

Do analizy parametroacutew fizykalnych połączenia ściany zewnętrznej z płytą balkonową wybrano następujące warianty obliczeniowe

rozwiązanie konstrukcyjno-materiałowe I ndash typowa płyta wspornikowa (rysunek 4)

rozwiązanie konstrukcyjno-materiałowe II ndash ocieplenie goacuternej części płyty balkonowej (rysunek 5)

rozwiązanie konstrukcyjno-materiałowe III ndash ocieplenie goacuternej i dolnej części płyty balkonowej (rysunek 6)

a) ściana zewnętrzna z betonu komoacuterkowego (A) b) ściana zewnętrzna z cegły pełnej (B)

Rysunek 4 Połączenie ściany zewnętrznej z płytą balkonową ndash typowa płyta wspornikowa

a) ściana zewnętrzna z betonu komoacuterkowego (A) b) ściana zewnętrzna z cegły pełnej (B)

Rysunek 5 Połączenie ściany zewnętrznej z płytą balkonową ndash ocieplenie goacuternej części płyty balkonowej

a) ściana zewnętrzna z betonu komoacuterkowego (A) b) ściana zewnętrzna z cegły pełnej (B)

Rysunek 6 Połączenie ściany zewnętrznej z płytą balkonową ndash ocieplenie goacuternej i dolnej części płyty balkonowej

Do obliczeń przyjęto następujące założenia

modelowanie złączy wykonano zgodnie z zasadami prezentowanymi w PN-EN ISO 102112008 [7]

opory przejmowania ciepła (Rsi Rse) przyjęto zgodnie z PN-EN ISO 69462008 [4] przy obliczeniach strumieni cieplnych oraz wg PN-EN ISO 137882003 [6] przy obliczeniach rozkładu temperatur i czynnika temperaturowego fRsi

temperatura powietrza wewnętrznego ti = 20 ordmC (pokoacutej dzienny) temperatura powietrza zewnętrznego te = -20 ordmC (III strefa)

wartości wspoacutełczynnika przewodzenia ciepła materiałoacutew budowlanych λ [W(mmiddotK)] przyjęto na podstawie pracy bdquoFizyka cieplna budowli w praktyce Obliczenia cieplno-wilgotnościowerdquo [10] oraz bdquoProjektowanie przegroacuted zewnętrznych w świetle nowych warunkoacutew technicznych dotyczących budynkoacutew WT2013rdquo [11] oraz udokumentowanych danych producentoacutew

W analizowanych przypadkach złączy budowlanych wytypowano ścianę zewnętrzną dwuwarstwową z zroacuteżnicowaną warstwą konstrukcyjną (bloczek z betonu komoacuterkowego lub cegła pełna) i warstwą izolacji cieplnej (płyty styropianowe lub płyty izolacyjne z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej) o zmiennej grubości W tabelach 11 12 13 zestawiono wyniki obliczeń parametroacutew fizykalnych złączy budowlanych Uc [W(m2middotK)] ndash wspoacutełczynnik przenikania ciepła ściany zewnętrznej Φ [W] ndash strumień cieplny przepływający przez złącze Φg [W] ndash strumień cieplny przepływający przez goacuterną część złącza Φd [W] ndash strumień cieplny przepływający przez dolną część złącza L2D [W(mmiddotK)] ndash liniowy wspoacutełczynnik sprzężenia cieplnego Ψi [W(mmiddotK)] ndash liniowy wspoacutełczynnik przenikania ciepła Ψig[W(mmiddotK)] ndash gałęziowy wspoacutełczynnik przenikania ciepła (dotyczący goacuternej części złącza) Ψid [W(mmiddotK)] ndash gałęziowy wspoacutełczynnik przenikania ciepła (dotyczący dolnej części złącza) Ψi [W(mmiddotK)] ndash liniowy wspoacutełczynnik przenikania ciepła tmin [degC] ndash temperatura minimalna na wewnętrznej powierzchni przegrody w miejscu mostka cieplnego fRsi [-] ndash czynnik temperaturowy przeprowadzonych przy zastosowaniu programu komputerowego TRISCO

Tabela 11 Wyniki parametroacutew fizykalnych połączenia ściany zewnętrznej z płytą balkonową (typowa płyta wspornikowa) ndash

opracowanie własne

Parametry fizykalne złącza

przegroacuted zewnętrznych

ściana zewnętrzna bloczek z betonu komoacuterkowego z ociepleniem

ściana zewnętrzna cegła pełna z ociepleniem

wariant I ) wariant II ) wariant I ) wariant II )

grubość izolacji 010 012 018 010 012 018 010 012 018 010 012 018

Uc [W(m2middotK)] 026 023 017 016 014 010 033 028 020 018 015 010

Φ [W] 4479 4152 3443 3699 3434 2869 5367 4889 3923 4258 3915 3206

Φg [W] 147 134 1074 10950 9970 7990 2112 1904 1496 1579 1437 1154

Φd [W] 3009 2812 2369 26040 24370 20700 3255 2985 2427 26790 24780 20520

L2D [W(mmiddotK)] 1120 1038 0861 0925 0859 0717 1342 1222 0981 1065 0979 0802

Ψig [W(mmiddotK)] 0109 0106 0098 0117 0113 0104 0199 0193 0176 0215 0206 0184

Ψid [W(mmiddotK)] 0489 0471 0421 0494 0473 0422 0484 0463 0409 0490 0467 0408

Ψi [W(mmiddotK)] 0598 0577 0518 0611 0587 0525 0683 0656 0585 0705 0673 0592

tmin [degC] 913 964 1089 963 1011 1128 1074 1129 1255 1143 1191 1303

fRsi [-] 0728 0741 0772 0741 0753 0782 0769 0782 0814 0786 0798 0826 ) wariant I ndash płyty styropianowe λ=004 W(mmiddotK) ) wariant II ndash płyty izolacyjne z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej λ=002W(mmiddotK)

a) adiabaty b) izotermy Rysunek 7 Analiza strat ciepła i rozkładu temperatur w złączu ndash typowa płyta wspornikowa

Tabela 12 Wyniki parametroacutew fizykalnych połączenia ściany zewnętrznej z płytą balkonową (ocieplenie goacuternej części płyty balkonowej) ndash opracowanie własne

Parametry fizykalne złącza

przegroacuted zewnętrznych

ściana zewnętrzna bloczek z betonu komoacuterkowego z ociepleniem

ściana zewnętrzna cegła pełna z ociepleniem

wariant I ) wariant II ) wariant I ) wariant II )

grubość izolacji 010 012 018 010 012 018 010 012 018 010 012 018

Uc [W(m2middotK)] 026 023 017 016 014 010 033 028 020 018 015 010

Φ [W] 4259 3966 3292 3459 323 2704 5074 4645 3731 3939 3647 2998 Φg [W] 1424 1302 1041 1045 954 764 2017 1824 1434 1475 135 1086 Φd [W] 2835 2664 2251 2414 2276 194 3057 2821 2297 2464 2297 1912 L2D [W(mmiddotK)] 1065 0992 0823 0865 0808 0676 1269 1161 0933 0985 0912 0750 Ψig [W(mmiddotK)] 0097 0097 0089 0104 0103 0095 0175 0173 0161 0189 0185 0167 Ψid [W(mmiddotK)] 0446 0434 0390 0445 0432 0389 0434 0422 0376 0436 0421 0373 Ψi [W(mmiddotK)] 0543 0530 0479 0549 0535 0484 0610 0595 0536 0624 0606 0539 tmin [degC] 992 1032 1144 1048 1084 1188 1148 1188 1304 1223 1258 1356 fRsi [-] 0748 0758 0786 0762 0771 0797 0787 0797 0826 0806 0815 0839 ) wariant I ndash płyty styropianowe λ=004 W(mmiddotK) ) wariant II ndash płyty izolacyjne z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej λ=002W(mmiddotK)

a) adiabaty b) izotermy Rysunek 8 Analiza strat ciepła i rozkładu temperatur w złączu ndash ocieplenie goacuternej części płyty

balkonowej

Tabela 12 Wyniki parametroacutew fizykalnych połączenia ściany zewnętrznej z płytą balkonową (ocieplenie goacuternej i dolnej części płyty balkonowej) ndash opracowanie własne

Parametry fizykalne złącza

przegroacuted zewnętrznych

ściana zewnętrzna bloczek z betonu komoacuterkowego z ociepleniem

ściana zewnętrzna cegła pełna z ociepleniem

wariant I ) wariant II ) wariant I ) wariant II )

grubość izolacji 010 012 018 010 012 018 010 012 018 010 012 018

Uc [W(m2middotK)] 026 023 017 016 014 010 033 028 020 018 015 010

Φ [W] 3526 325 2685 24250 22290 18480 4168 3763 2996 2690 2434 1979

Φg [W] 1277 1157 915 8350 7490 5860 1733 1547 1200 1077 965 761

Φd [W] 2249 2093 177 15900 14800 12620 2435 2216 1796 16130 14690 12180

L2D [W(mmiddotK)] 0882 0813 0671 0606 0557 0462 1042 0941 0749 0673 0609 0495

Ψig [W(mmiddotK)] 0060 0060 0058 0052 0051 0051 0104 0104 0102 0089 0088 0085

Ψid [W(mmiddotK)] 0299 0291 0271 0241 0234 0220 0279 0270 0251 0223 0214 0200

Ψi [W(mmiddotK)] 0359 0351 0329 0292 0285 0270 0383 0374 0353 0313 0303 0285

tmin [degC] 1265 1297 1369 1437 1460 151 1382 1418 1493 1550 1574 1622

fRsi [-] 0816 0824 0842 0859 0865 0878 0845 0854 0873 0888 0893 0906 ) wariant I ndash płyty styropianowe λ=004 W(mmiddotK) ) wariant II ndash z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej λ=002W(mmiddotK)

a) adiabaty b) izotermy

Rysunek 9 Analiza strat ciepła i rozkładu temperatur w złączu ndash ocieplenie goacuternej i dolnej części płyty balkonowej

W aspekcie oceny cieplno-wilgotnościowej najbardziej korzystnym jest rozwiązanie konstrukcyjno-materiałowe III ndash połączenie ściany zewnętrznej z płytą balkonową przy ociepleniu płyty balkonowej w goacuternej i dolnej powierzchni Uzyskano najniższe z rozpatrywanych wariantoacutew obliczeniowych wartości liniowego wspoacutełczynnika przenikania ciepła Ψi [W(mmiddotK)] Poza tym rozwiązanie konstrukcyjno-materiałowe I lub II generuje obniżenie temperatury na wewnętrznej powierzchni przegrody do poziomu w ktoacuterym występuje ryzyko kondensacji powierzchniowej ponieważ fRsi lt fRsi kryt (tabela 11 12) Wartość graniczna (krytyczna) czynnika temperaturowego uwzględniając parametry powietrza wewnętrznego i zewnętrznego analizowanych wariantoacutew obliczeniowych wynosi fRsi(kryt) = 0778 Zastosowanie materiału termoizolacyjnego (np płyty izolacyjne z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej o λ=002W(mmiddotK)) pozwala na ograniczenia strat ciepła przez pełne przegrody zewnętrzne oraz złącza budowlane Należy jednak ponadto podjąć proacutebę zmiany ukształtowania elementu konstrukcyjnego płyty balkonowej np jako układ belek wspornikowych na ktoacuterych układa się płytę balkonową lub zastosowanie łącznika izotermicznego

Literatura

1 Uchwała Rady Ministroacutew z dnia 22 czerwca 2015 r w sprawie przyjęcia bdquoKrajowego planu mającego na celu zwiększenie liczby budynkoacutew o niskim zużyciu energiirdquo

2 Ustawa z dnia 7 lipca 1994 r ndash Prawo budowlane (DzU z 2013 r poz 1409 z poacuteźnzm)

3 Rozporządzenie Ministra Transportu Budownictwa i Gospodarki Morskiej zmieniające rozporządzenie w sprawie warunkoacutew technicznych jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowania (DzU z 2013 r poz 926)

4 PN-EN ISO 69462008 Komponenty budowlane i elementy budynku Opoacuter cieplny i wspoacutełczynnik przenikania ciepła Metoda obliczania

5 PN-EN ISO 133702008 Cieplne właściwości użytkowe budynkoacutew Wymiana ciepła przez grunt Metoda obliczania

6 PN-EN ISO 13788 2003 Cieplno-wilgotnościowe właściwości komponentoacutew budowlanych i elementoacutew budynku Temperatura powierzchni wewnętrznej umożliwiająca uniknięcie krytycznej wilgotności powierzchni wewnętrznej kondensacji Metody obliczania

7 PN-EN ISO 102112008 Mostki cieplne w budynkach Strumienie ciepła i temperatury powierzchni Obliczenia szczegoacutełowe

8 Wymagania określające podstawowe wymogi niezbędne do osiągnięcia oczekiwanych standardoacutew energetycznych dla budynkoacutew mieszkalnych oraz sposoacuteb weryfikacji projektoacutew i sprawdzania wykonywanych domoacutew energooszczędnych wwwnfosigwgovpl

9 Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 6 listopada 2008 r zmieniające rozporządzenie w sprawie warunkoacutew technicznych jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (DzU z 2008 r nr 201 poz 1238)

10 A Dylla bdquoFizyka cieplna budowli w praktyce Obliczenia cieplno-wilgotnościowerdquo Wydawnictwo Naukowe PWN SA Warszawa 2015

11 K Pawłowski bdquoProjektowanie przegroacuted zewnętrznych w świetle nowych warunkoacutew technicznych dotyczących budynkoacutew WT2013rdquo Wydanie Specjalne miesięcznika IZOLACJE 22013 Warszawa 2013

12 PN-EN ISO 146832008 Mostki cieplne w budynkach Liniowy wspoacutełczynnik przenikania ciepła Metody uproszczone i wartości orientacyjne

i orientacyjnymi np w oparciu o PN-EN ISO 146832008 [12] staje się nieuzasadnione ponieważ nie uwzględniają zmiany układoacutew materiałowych oraz rodzaju i grubości izolacji cieplnej W tabeli 10 zestawiono wyniki liniowego wspoacutełczynnika przenikania ciepła Ψi [W(mmiddotK)] wg normy PN-EN ISO 146832008 [12] oraz obliczeń własnych

Tabela 10 Analiza poroacutewnawcza wartości liniowego wspoacutełczynnika przenikania ciepła Ψi [W(mmiddotK)]

Złącze budowlane

Wartości liniowego wspoacutełczynnika przenikania ciepła Ψi [W(mmiddotK)]

wg [12]

wg obliczeń własnych

ściana A ndash wariant ściana II ndash wariant

I II I II

Połączenie ściany zewnętrznej z oknem (W7) 045

0060divide 0068

0064divide 0067

0159divide 0163

0159divide 0162

Połączenie ściany zewnętrznej z oknem (ocieplenie przedłużone na ościeżnicę)

brak karty katalogowej

0053divide 0054

0046divide 0047

0068divide 0073

0055divide 0057

Połączenie ściany zewnętrznej z oknem (ościeżnica przesunięta w kierunku ocieplenia)

(W1) 000

0041divide 0042

0035divide 0036

0045divide 0048

0038divide 0039

(W7) (W1) ndash symbole kart katalogowych w normie PN-EN ISO 146832008 [12] ściana A ndash ściana zewnętrzna bloczek z betonu komoacuterkowego z ociepleniem ściana B ndash ściana zewnętrzna cegła pełna z ociepleniem

Analizowane złącza spełniają tylko wymagania standardu budynku energooszczędnego NF40 stawiane przez Narodowy Fundusz Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej [8] ktoacutere dotyczą maksymalnej wartości wspoacutełczynnika Ψmax [W(mmiddotK)] w celu zmniejszenia strat ciepła Jednak przy ocenie strat ciepła należy przeanalizować także inne parametry Φ (wielość strumienia cieplnego przepływającego przez złącze) [W] lub L2D (wspoacutełczynnik sprzężenia cieplnego) [W(mmiddotK)] odzwierciedlające straty ciepła przez złącze

Szczegoacutelne znaczenie ma poprawne zaprojektowanie złączy przegroacuted zewnętrznych w zakresie zminimalizowania strat ciepła oraz także wyeliminowania ryzyka kondensacji na wewnętrznej powierzchni przegrody Na podstawie wartości czynnika temperaturowego fRsi można stwierdzić że w analizowanych złączach (tabela 7 8 9) nie występuje ryzyko rozwoju pleśni i grzyboacutew pleśniowych We wszystkich analizowanych złączach zachowany jest warunek uniknięcia kondensacji na wewnętrznej powierzchni przegrody (ryzyka rozwoju pleśni i grzyboacutew pleśniowych) fRsi ge fRsi(kryt)) Wartość graniczna (krytyczna) czynnika temperaturowego uwzględniając parametry powietrza wewnętrznego i zewnętrznego analizowanych wariantoacutew obliczeniowych wynosi fRsi(kryt) = 0785

W celu poprawnego ukształtowania struktury materiałowej złączy budowlanych przegroacuted zewnętrznych należy każdorazowo uwzględniać zmienne parametry powietrza zewnętrznego i wewnętrznego odpowiadające rzeczywistemu usytuowaniu i użytkowaniu budynku Istnieje więc potrzeba prowadzenia dalszych badań i obliczeń zaroacutewno dla złączy dwuwymiarowych jak troacutejwymiarowych (przestrzennych)

ANALIZA PARAMETROacuteW FIZYKLANYCH POŁĄCZENIA ŚCIANY ZEWNĘTRZNEJ Z PŁYTĄ BALKONOWĄ

Do analizy parametroacutew fizykalnych połączenia ściany zewnętrznej z płytą balkonową wybrano następujące warianty obliczeniowe

rozwiązanie konstrukcyjno-materiałowe I ndash typowa płyta wspornikowa (rysunek 4)

rozwiązanie konstrukcyjno-materiałowe II ndash ocieplenie goacuternej części płyty balkonowej (rysunek 5)

rozwiązanie konstrukcyjno-materiałowe III ndash ocieplenie goacuternej i dolnej części płyty balkonowej (rysunek 6)

a) ściana zewnętrzna z betonu komoacuterkowego (A) b) ściana zewnętrzna z cegły pełnej (B)

Rysunek 4 Połączenie ściany zewnętrznej z płytą balkonową ndash typowa płyta wspornikowa

a) ściana zewnętrzna z betonu komoacuterkowego (A) b) ściana zewnętrzna z cegły pełnej (B)

Rysunek 5 Połączenie ściany zewnętrznej z płytą balkonową ndash ocieplenie goacuternej części płyty balkonowej

a) ściana zewnętrzna z betonu komoacuterkowego (A) b) ściana zewnętrzna z cegły pełnej (B)

Rysunek 6 Połączenie ściany zewnętrznej z płytą balkonową ndash ocieplenie goacuternej i dolnej części płyty balkonowej

Do obliczeń przyjęto następujące założenia

modelowanie złączy wykonano zgodnie z zasadami prezentowanymi w PN-EN ISO 102112008 [7]

opory przejmowania ciepła (Rsi Rse) przyjęto zgodnie z PN-EN ISO 69462008 [4] przy obliczeniach strumieni cieplnych oraz wg PN-EN ISO 137882003 [6] przy obliczeniach rozkładu temperatur i czynnika temperaturowego fRsi

temperatura powietrza wewnętrznego ti = 20 ordmC (pokoacutej dzienny) temperatura powietrza zewnętrznego te = -20 ordmC (III strefa)

wartości wspoacutełczynnika przewodzenia ciepła materiałoacutew budowlanych λ [W(mmiddotK)] przyjęto na podstawie pracy bdquoFizyka cieplna budowli w praktyce Obliczenia cieplno-wilgotnościowerdquo [10] oraz bdquoProjektowanie przegroacuted zewnętrznych w świetle nowych warunkoacutew technicznych dotyczących budynkoacutew WT2013rdquo [11] oraz udokumentowanych danych producentoacutew

W analizowanych przypadkach złączy budowlanych wytypowano ścianę zewnętrzną dwuwarstwową z zroacuteżnicowaną warstwą konstrukcyjną (bloczek z betonu komoacuterkowego lub cegła pełna) i warstwą izolacji cieplnej (płyty styropianowe lub płyty izolacyjne z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej) o zmiennej grubości W tabelach 11 12 13 zestawiono wyniki obliczeń parametroacutew fizykalnych złączy budowlanych Uc [W(m2middotK)] ndash wspoacutełczynnik przenikania ciepła ściany zewnętrznej Φ [W] ndash strumień cieplny przepływający przez złącze Φg [W] ndash strumień cieplny przepływający przez goacuterną część złącza Φd [W] ndash strumień cieplny przepływający przez dolną część złącza L2D [W(mmiddotK)] ndash liniowy wspoacutełczynnik sprzężenia cieplnego Ψi [W(mmiddotK)] ndash liniowy wspoacutełczynnik przenikania ciepła Ψig[W(mmiddotK)] ndash gałęziowy wspoacutełczynnik przenikania ciepła (dotyczący goacuternej części złącza) Ψid [W(mmiddotK)] ndash gałęziowy wspoacutełczynnik przenikania ciepła (dotyczący dolnej części złącza) Ψi [W(mmiddotK)] ndash liniowy wspoacutełczynnik przenikania ciepła tmin [degC] ndash temperatura minimalna na wewnętrznej powierzchni przegrody w miejscu mostka cieplnego fRsi [-] ndash czynnik temperaturowy przeprowadzonych przy zastosowaniu programu komputerowego TRISCO

Tabela 11 Wyniki parametroacutew fizykalnych połączenia ściany zewnętrznej z płytą balkonową (typowa płyta wspornikowa) ndash

opracowanie własne

Parametry fizykalne złącza

przegroacuted zewnętrznych

ściana zewnętrzna bloczek z betonu komoacuterkowego z ociepleniem

ściana zewnętrzna cegła pełna z ociepleniem

wariant I ) wariant II ) wariant I ) wariant II )

grubość izolacji 010 012 018 010 012 018 010 012 018 010 012 018

Uc [W(m2middotK)] 026 023 017 016 014 010 033 028 020 018 015 010

Φ [W] 4479 4152 3443 3699 3434 2869 5367 4889 3923 4258 3915 3206

Φg [W] 147 134 1074 10950 9970 7990 2112 1904 1496 1579 1437 1154

Φd [W] 3009 2812 2369 26040 24370 20700 3255 2985 2427 26790 24780 20520

L2D [W(mmiddotK)] 1120 1038 0861 0925 0859 0717 1342 1222 0981 1065 0979 0802

Ψig [W(mmiddotK)] 0109 0106 0098 0117 0113 0104 0199 0193 0176 0215 0206 0184

Ψid [W(mmiddotK)] 0489 0471 0421 0494 0473 0422 0484 0463 0409 0490 0467 0408

Ψi [W(mmiddotK)] 0598 0577 0518 0611 0587 0525 0683 0656 0585 0705 0673 0592

tmin [degC] 913 964 1089 963 1011 1128 1074 1129 1255 1143 1191 1303

fRsi [-] 0728 0741 0772 0741 0753 0782 0769 0782 0814 0786 0798 0826 ) wariant I ndash płyty styropianowe λ=004 W(mmiddotK) ) wariant II ndash płyty izolacyjne z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej λ=002W(mmiddotK)

a) adiabaty b) izotermy Rysunek 7 Analiza strat ciepła i rozkładu temperatur w złączu ndash typowa płyta wspornikowa

Tabela 12 Wyniki parametroacutew fizykalnych połączenia ściany zewnętrznej z płytą balkonową (ocieplenie goacuternej części płyty balkonowej) ndash opracowanie własne

Parametry fizykalne złącza

przegroacuted zewnętrznych

ściana zewnętrzna bloczek z betonu komoacuterkowego z ociepleniem

ściana zewnętrzna cegła pełna z ociepleniem

wariant I ) wariant II ) wariant I ) wariant II )

grubość izolacji 010 012 018 010 012 018 010 012 018 010 012 018

Uc [W(m2middotK)] 026 023 017 016 014 010 033 028 020 018 015 010

Φ [W] 4259 3966 3292 3459 323 2704 5074 4645 3731 3939 3647 2998 Φg [W] 1424 1302 1041 1045 954 764 2017 1824 1434 1475 135 1086 Φd [W] 2835 2664 2251 2414 2276 194 3057 2821 2297 2464 2297 1912 L2D [W(mmiddotK)] 1065 0992 0823 0865 0808 0676 1269 1161 0933 0985 0912 0750 Ψig [W(mmiddotK)] 0097 0097 0089 0104 0103 0095 0175 0173 0161 0189 0185 0167 Ψid [W(mmiddotK)] 0446 0434 0390 0445 0432 0389 0434 0422 0376 0436 0421 0373 Ψi [W(mmiddotK)] 0543 0530 0479 0549 0535 0484 0610 0595 0536 0624 0606 0539 tmin [degC] 992 1032 1144 1048 1084 1188 1148 1188 1304 1223 1258 1356 fRsi [-] 0748 0758 0786 0762 0771 0797 0787 0797 0826 0806 0815 0839 ) wariant I ndash płyty styropianowe λ=004 W(mmiddotK) ) wariant II ndash płyty izolacyjne z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej λ=002W(mmiddotK)

a) adiabaty b) izotermy Rysunek 8 Analiza strat ciepła i rozkładu temperatur w złączu ndash ocieplenie goacuternej części płyty

balkonowej

Tabela 12 Wyniki parametroacutew fizykalnych połączenia ściany zewnętrznej z płytą balkonową (ocieplenie goacuternej i dolnej części płyty balkonowej) ndash opracowanie własne

Parametry fizykalne złącza

przegroacuted zewnętrznych

ściana zewnętrzna bloczek z betonu komoacuterkowego z ociepleniem

ściana zewnętrzna cegła pełna z ociepleniem

wariant I ) wariant II ) wariant I ) wariant II )

grubość izolacji 010 012 018 010 012 018 010 012 018 010 012 018

Uc [W(m2middotK)] 026 023 017 016 014 010 033 028 020 018 015 010

Φ [W] 3526 325 2685 24250 22290 18480 4168 3763 2996 2690 2434 1979

Φg [W] 1277 1157 915 8350 7490 5860 1733 1547 1200 1077 965 761

Φd [W] 2249 2093 177 15900 14800 12620 2435 2216 1796 16130 14690 12180

L2D [W(mmiddotK)] 0882 0813 0671 0606 0557 0462 1042 0941 0749 0673 0609 0495

Ψig [W(mmiddotK)] 0060 0060 0058 0052 0051 0051 0104 0104 0102 0089 0088 0085

Ψid [W(mmiddotK)] 0299 0291 0271 0241 0234 0220 0279 0270 0251 0223 0214 0200

Ψi [W(mmiddotK)] 0359 0351 0329 0292 0285 0270 0383 0374 0353 0313 0303 0285

tmin [degC] 1265 1297 1369 1437 1460 151 1382 1418 1493 1550 1574 1622

fRsi [-] 0816 0824 0842 0859 0865 0878 0845 0854 0873 0888 0893 0906 ) wariant I ndash płyty styropianowe λ=004 W(mmiddotK) ) wariant II ndash z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej λ=002W(mmiddotK)

a) adiabaty b) izotermy

Rysunek 9 Analiza strat ciepła i rozkładu temperatur w złączu ndash ocieplenie goacuternej i dolnej części płyty balkonowej

W aspekcie oceny cieplno-wilgotnościowej najbardziej korzystnym jest rozwiązanie konstrukcyjno-materiałowe III ndash połączenie ściany zewnętrznej z płytą balkonową przy ociepleniu płyty balkonowej w goacuternej i dolnej powierzchni Uzyskano najniższe z rozpatrywanych wariantoacutew obliczeniowych wartości liniowego wspoacutełczynnika przenikania ciepła Ψi [W(mmiddotK)] Poza tym rozwiązanie konstrukcyjno-materiałowe I lub II generuje obniżenie temperatury na wewnętrznej powierzchni przegrody do poziomu w ktoacuterym występuje ryzyko kondensacji powierzchniowej ponieważ fRsi lt fRsi kryt (tabela 11 12) Wartość graniczna (krytyczna) czynnika temperaturowego uwzględniając parametry powietrza wewnętrznego i zewnętrznego analizowanych wariantoacutew obliczeniowych wynosi fRsi(kryt) = 0778 Zastosowanie materiału termoizolacyjnego (np płyty izolacyjne z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej o λ=002W(mmiddotK)) pozwala na ograniczenia strat ciepła przez pełne przegrody zewnętrzne oraz złącza budowlane Należy jednak ponadto podjąć proacutebę zmiany ukształtowania elementu konstrukcyjnego płyty balkonowej np jako układ belek wspornikowych na ktoacuterych układa się płytę balkonową lub zastosowanie łącznika izotermicznego

Literatura

1 Uchwała Rady Ministroacutew z dnia 22 czerwca 2015 r w sprawie przyjęcia bdquoKrajowego planu mającego na celu zwiększenie liczby budynkoacutew o niskim zużyciu energiirdquo

2 Ustawa z dnia 7 lipca 1994 r ndash Prawo budowlane (DzU z 2013 r poz 1409 z poacuteźnzm)

3 Rozporządzenie Ministra Transportu Budownictwa i Gospodarki Morskiej zmieniające rozporządzenie w sprawie warunkoacutew technicznych jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowania (DzU z 2013 r poz 926)

4 PN-EN ISO 69462008 Komponenty budowlane i elementy budynku Opoacuter cieplny i wspoacutełczynnik przenikania ciepła Metoda obliczania

5 PN-EN ISO 133702008 Cieplne właściwości użytkowe budynkoacutew Wymiana ciepła przez grunt Metoda obliczania

6 PN-EN ISO 13788 2003 Cieplno-wilgotnościowe właściwości komponentoacutew budowlanych i elementoacutew budynku Temperatura powierzchni wewnętrznej umożliwiająca uniknięcie krytycznej wilgotności powierzchni wewnętrznej kondensacji Metody obliczania

7 PN-EN ISO 102112008 Mostki cieplne w budynkach Strumienie ciepła i temperatury powierzchni Obliczenia szczegoacutełowe

8 Wymagania określające podstawowe wymogi niezbędne do osiągnięcia oczekiwanych standardoacutew energetycznych dla budynkoacutew mieszkalnych oraz sposoacuteb weryfikacji projektoacutew i sprawdzania wykonywanych domoacutew energooszczędnych wwwnfosigwgovpl

9 Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 6 listopada 2008 r zmieniające rozporządzenie w sprawie warunkoacutew technicznych jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (DzU z 2008 r nr 201 poz 1238)

10 A Dylla bdquoFizyka cieplna budowli w praktyce Obliczenia cieplno-wilgotnościowerdquo Wydawnictwo Naukowe PWN SA Warszawa 2015

11 K Pawłowski bdquoProjektowanie przegroacuted zewnętrznych w świetle nowych warunkoacutew technicznych dotyczących budynkoacutew WT2013rdquo Wydanie Specjalne miesięcznika IZOLACJE 22013 Warszawa 2013

12 PN-EN ISO 146832008 Mostki cieplne w budynkach Liniowy wspoacutełczynnik przenikania ciepła Metody uproszczone i wartości orientacyjne

a) ściana zewnętrzna z betonu komoacuterkowego (A) b) ściana zewnętrzna z cegły pełnej (B)

Rysunek 4 Połączenie ściany zewnętrznej z płytą balkonową ndash typowa płyta wspornikowa

a) ściana zewnętrzna z betonu komoacuterkowego (A) b) ściana zewnętrzna z cegły pełnej (B)

Rysunek 5 Połączenie ściany zewnętrznej z płytą balkonową ndash ocieplenie goacuternej części płyty balkonowej

a) ściana zewnętrzna z betonu komoacuterkowego (A) b) ściana zewnętrzna z cegły pełnej (B)

Rysunek 6 Połączenie ściany zewnętrznej z płytą balkonową ndash ocieplenie goacuternej i dolnej części płyty balkonowej

Do obliczeń przyjęto następujące założenia

modelowanie złączy wykonano zgodnie z zasadami prezentowanymi w PN-EN ISO 102112008 [7]

opory przejmowania ciepła (Rsi Rse) przyjęto zgodnie z PN-EN ISO 69462008 [4] przy obliczeniach strumieni cieplnych oraz wg PN-EN ISO 137882003 [6] przy obliczeniach rozkładu temperatur i czynnika temperaturowego fRsi

temperatura powietrza wewnętrznego ti = 20 ordmC (pokoacutej dzienny) temperatura powietrza zewnętrznego te = -20 ordmC (III strefa)

wartości wspoacutełczynnika przewodzenia ciepła materiałoacutew budowlanych λ [W(mmiddotK)] przyjęto na podstawie pracy bdquoFizyka cieplna budowli w praktyce Obliczenia cieplno-wilgotnościowerdquo [10] oraz bdquoProjektowanie przegroacuted zewnętrznych w świetle nowych warunkoacutew technicznych dotyczących budynkoacutew WT2013rdquo [11] oraz udokumentowanych danych producentoacutew

W analizowanych przypadkach złączy budowlanych wytypowano ścianę zewnętrzną dwuwarstwową z zroacuteżnicowaną warstwą konstrukcyjną (bloczek z betonu komoacuterkowego lub cegła pełna) i warstwą izolacji cieplnej (płyty styropianowe lub płyty izolacyjne z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej) o zmiennej grubości W tabelach 11 12 13 zestawiono wyniki obliczeń parametroacutew fizykalnych złączy budowlanych Uc [W(m2middotK)] ndash wspoacutełczynnik przenikania ciepła ściany zewnętrznej Φ [W] ndash strumień cieplny przepływający przez złącze Φg [W] ndash strumień cieplny przepływający przez goacuterną część złącza Φd [W] ndash strumień cieplny przepływający przez dolną część złącza L2D [W(mmiddotK)] ndash liniowy wspoacutełczynnik sprzężenia cieplnego Ψi [W(mmiddotK)] ndash liniowy wspoacutełczynnik przenikania ciepła Ψig[W(mmiddotK)] ndash gałęziowy wspoacutełczynnik przenikania ciepła (dotyczący goacuternej części złącza) Ψid [W(mmiddotK)] ndash gałęziowy wspoacutełczynnik przenikania ciepła (dotyczący dolnej części złącza) Ψi [W(mmiddotK)] ndash liniowy wspoacutełczynnik przenikania ciepła tmin [degC] ndash temperatura minimalna na wewnętrznej powierzchni przegrody w miejscu mostka cieplnego fRsi [-] ndash czynnik temperaturowy przeprowadzonych przy zastosowaniu programu komputerowego TRISCO

Tabela 11 Wyniki parametroacutew fizykalnych połączenia ściany zewnętrznej z płytą balkonową (typowa płyta wspornikowa) ndash

opracowanie własne

Parametry fizykalne złącza

przegroacuted zewnętrznych

ściana zewnętrzna bloczek z betonu komoacuterkowego z ociepleniem

ściana zewnętrzna cegła pełna z ociepleniem

wariant I ) wariant II ) wariant I ) wariant II )

grubość izolacji 010 012 018 010 012 018 010 012 018 010 012 018

Uc [W(m2middotK)] 026 023 017 016 014 010 033 028 020 018 015 010

Φ [W] 4479 4152 3443 3699 3434 2869 5367 4889 3923 4258 3915 3206

Φg [W] 147 134 1074 10950 9970 7990 2112 1904 1496 1579 1437 1154

Φd [W] 3009 2812 2369 26040 24370 20700 3255 2985 2427 26790 24780 20520

L2D [W(mmiddotK)] 1120 1038 0861 0925 0859 0717 1342 1222 0981 1065 0979 0802

Ψig [W(mmiddotK)] 0109 0106 0098 0117 0113 0104 0199 0193 0176 0215 0206 0184

Ψid [W(mmiddotK)] 0489 0471 0421 0494 0473 0422 0484 0463 0409 0490 0467 0408

Ψi [W(mmiddotK)] 0598 0577 0518 0611 0587 0525 0683 0656 0585 0705 0673 0592

tmin [degC] 913 964 1089 963 1011 1128 1074 1129 1255 1143 1191 1303

fRsi [-] 0728 0741 0772 0741 0753 0782 0769 0782 0814 0786 0798 0826 ) wariant I ndash płyty styropianowe λ=004 W(mmiddotK) ) wariant II ndash płyty izolacyjne z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej λ=002W(mmiddotK)

a) adiabaty b) izotermy Rysunek 7 Analiza strat ciepła i rozkładu temperatur w złączu ndash typowa płyta wspornikowa

Tabela 12 Wyniki parametroacutew fizykalnych połączenia ściany zewnętrznej z płytą balkonową (ocieplenie goacuternej części płyty balkonowej) ndash opracowanie własne

Parametry fizykalne złącza

przegroacuted zewnętrznych

ściana zewnętrzna bloczek z betonu komoacuterkowego z ociepleniem

ściana zewnętrzna cegła pełna z ociepleniem

wariant I ) wariant II ) wariant I ) wariant II )

grubość izolacji 010 012 018 010 012 018 010 012 018 010 012 018

Uc [W(m2middotK)] 026 023 017 016 014 010 033 028 020 018 015 010

Φ [W] 4259 3966 3292 3459 323 2704 5074 4645 3731 3939 3647 2998 Φg [W] 1424 1302 1041 1045 954 764 2017 1824 1434 1475 135 1086 Φd [W] 2835 2664 2251 2414 2276 194 3057 2821 2297 2464 2297 1912 L2D [W(mmiddotK)] 1065 0992 0823 0865 0808 0676 1269 1161 0933 0985 0912 0750 Ψig [W(mmiddotK)] 0097 0097 0089 0104 0103 0095 0175 0173 0161 0189 0185 0167 Ψid [W(mmiddotK)] 0446 0434 0390 0445 0432 0389 0434 0422 0376 0436 0421 0373 Ψi [W(mmiddotK)] 0543 0530 0479 0549 0535 0484 0610 0595 0536 0624 0606 0539 tmin [degC] 992 1032 1144 1048 1084 1188 1148 1188 1304 1223 1258 1356 fRsi [-] 0748 0758 0786 0762 0771 0797 0787 0797 0826 0806 0815 0839 ) wariant I ndash płyty styropianowe λ=004 W(mmiddotK) ) wariant II ndash płyty izolacyjne z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej λ=002W(mmiddotK)

a) adiabaty b) izotermy Rysunek 8 Analiza strat ciepła i rozkładu temperatur w złączu ndash ocieplenie goacuternej części płyty

balkonowej

Tabela 12 Wyniki parametroacutew fizykalnych połączenia ściany zewnętrznej z płytą balkonową (ocieplenie goacuternej i dolnej części płyty balkonowej) ndash opracowanie własne

Parametry fizykalne złącza

przegroacuted zewnętrznych

ściana zewnętrzna bloczek z betonu komoacuterkowego z ociepleniem

ściana zewnętrzna cegła pełna z ociepleniem

wariant I ) wariant II ) wariant I ) wariant II )

grubość izolacji 010 012 018 010 012 018 010 012 018 010 012 018

Uc [W(m2middotK)] 026 023 017 016 014 010 033 028 020 018 015 010

Φ [W] 3526 325 2685 24250 22290 18480 4168 3763 2996 2690 2434 1979

Φg [W] 1277 1157 915 8350 7490 5860 1733 1547 1200 1077 965 761

Φd [W] 2249 2093 177 15900 14800 12620 2435 2216 1796 16130 14690 12180

L2D [W(mmiddotK)] 0882 0813 0671 0606 0557 0462 1042 0941 0749 0673 0609 0495

Ψig [W(mmiddotK)] 0060 0060 0058 0052 0051 0051 0104 0104 0102 0089 0088 0085

Ψid [W(mmiddotK)] 0299 0291 0271 0241 0234 0220 0279 0270 0251 0223 0214 0200

Ψi [W(mmiddotK)] 0359 0351 0329 0292 0285 0270 0383 0374 0353 0313 0303 0285

tmin [degC] 1265 1297 1369 1437 1460 151 1382 1418 1493 1550 1574 1622

fRsi [-] 0816 0824 0842 0859 0865 0878 0845 0854 0873 0888 0893 0906 ) wariant I ndash płyty styropianowe λ=004 W(mmiddotK) ) wariant II ndash z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej λ=002W(mmiddotK)

a) adiabaty b) izotermy

Rysunek 9 Analiza strat ciepła i rozkładu temperatur w złączu ndash ocieplenie goacuternej i dolnej części płyty balkonowej

W aspekcie oceny cieplno-wilgotnościowej najbardziej korzystnym jest rozwiązanie konstrukcyjno-materiałowe III ndash połączenie ściany zewnętrznej z płytą balkonową przy ociepleniu płyty balkonowej w goacuternej i dolnej powierzchni Uzyskano najniższe z rozpatrywanych wariantoacutew obliczeniowych wartości liniowego wspoacutełczynnika przenikania ciepła Ψi [W(mmiddotK)] Poza tym rozwiązanie konstrukcyjno-materiałowe I lub II generuje obniżenie temperatury na wewnętrznej powierzchni przegrody do poziomu w ktoacuterym występuje ryzyko kondensacji powierzchniowej ponieważ fRsi lt fRsi kryt (tabela 11 12) Wartość graniczna (krytyczna) czynnika temperaturowego uwzględniając parametry powietrza wewnętrznego i zewnętrznego analizowanych wariantoacutew obliczeniowych wynosi fRsi(kryt) = 0778 Zastosowanie materiału termoizolacyjnego (np płyty izolacyjne z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej o λ=002W(mmiddotK)) pozwala na ograniczenia strat ciepła przez pełne przegrody zewnętrzne oraz złącza budowlane Należy jednak ponadto podjąć proacutebę zmiany ukształtowania elementu konstrukcyjnego płyty balkonowej np jako układ belek wspornikowych na ktoacuterych układa się płytę balkonową lub zastosowanie łącznika izotermicznego

Literatura

1 Uchwała Rady Ministroacutew z dnia 22 czerwca 2015 r w sprawie przyjęcia bdquoKrajowego planu mającego na celu zwiększenie liczby budynkoacutew o niskim zużyciu energiirdquo

2 Ustawa z dnia 7 lipca 1994 r ndash Prawo budowlane (DzU z 2013 r poz 1409 z poacuteźnzm)

3 Rozporządzenie Ministra Transportu Budownictwa i Gospodarki Morskiej zmieniające rozporządzenie w sprawie warunkoacutew technicznych jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowania (DzU z 2013 r poz 926)

4 PN-EN ISO 69462008 Komponenty budowlane i elementy budynku Opoacuter cieplny i wspoacutełczynnik przenikania ciepła Metoda obliczania

5 PN-EN ISO 133702008 Cieplne właściwości użytkowe budynkoacutew Wymiana ciepła przez grunt Metoda obliczania

6 PN-EN ISO 13788 2003 Cieplno-wilgotnościowe właściwości komponentoacutew budowlanych i elementoacutew budynku Temperatura powierzchni wewnętrznej umożliwiająca uniknięcie krytycznej wilgotności powierzchni wewnętrznej kondensacji Metody obliczania

7 PN-EN ISO 102112008 Mostki cieplne w budynkach Strumienie ciepła i temperatury powierzchni Obliczenia szczegoacutełowe

8 Wymagania określające podstawowe wymogi niezbędne do osiągnięcia oczekiwanych standardoacutew energetycznych dla budynkoacutew mieszkalnych oraz sposoacuteb weryfikacji projektoacutew i sprawdzania wykonywanych domoacutew energooszczędnych wwwnfosigwgovpl

9 Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 6 listopada 2008 r zmieniające rozporządzenie w sprawie warunkoacutew technicznych jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (DzU z 2008 r nr 201 poz 1238)

10 A Dylla bdquoFizyka cieplna budowli w praktyce Obliczenia cieplno-wilgotnościowerdquo Wydawnictwo Naukowe PWN SA Warszawa 2015

11 K Pawłowski bdquoProjektowanie przegroacuted zewnętrznych w świetle nowych warunkoacutew technicznych dotyczących budynkoacutew WT2013rdquo Wydanie Specjalne miesięcznika IZOLACJE 22013 Warszawa 2013

12 PN-EN ISO 146832008 Mostki cieplne w budynkach Liniowy wspoacutełczynnik przenikania ciepła Metody uproszczone i wartości orientacyjne

wartości wspoacutełczynnika przewodzenia ciepła materiałoacutew budowlanych λ [W(mmiddotK)] przyjęto na podstawie pracy bdquoFizyka cieplna budowli w praktyce Obliczenia cieplno-wilgotnościowerdquo [10] oraz bdquoProjektowanie przegroacuted zewnętrznych w świetle nowych warunkoacutew technicznych dotyczących budynkoacutew WT2013rdquo [11] oraz udokumentowanych danych producentoacutew

W analizowanych przypadkach złączy budowlanych wytypowano ścianę zewnętrzną dwuwarstwową z zroacuteżnicowaną warstwą konstrukcyjną (bloczek z betonu komoacuterkowego lub cegła pełna) i warstwą izolacji cieplnej (płyty styropianowe lub płyty izolacyjne z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej) o zmiennej grubości W tabelach 11 12 13 zestawiono wyniki obliczeń parametroacutew fizykalnych złączy budowlanych Uc [W(m2middotK)] ndash wspoacutełczynnik przenikania ciepła ściany zewnętrznej Φ [W] ndash strumień cieplny przepływający przez złącze Φg [W] ndash strumień cieplny przepływający przez goacuterną część złącza Φd [W] ndash strumień cieplny przepływający przez dolną część złącza L2D [W(mmiddotK)] ndash liniowy wspoacutełczynnik sprzężenia cieplnego Ψi [W(mmiddotK)] ndash liniowy wspoacutełczynnik przenikania ciepła Ψig[W(mmiddotK)] ndash gałęziowy wspoacutełczynnik przenikania ciepła (dotyczący goacuternej części złącza) Ψid [W(mmiddotK)] ndash gałęziowy wspoacutełczynnik przenikania ciepła (dotyczący dolnej części złącza) Ψi [W(mmiddotK)] ndash liniowy wspoacutełczynnik przenikania ciepła tmin [degC] ndash temperatura minimalna na wewnętrznej powierzchni przegrody w miejscu mostka cieplnego fRsi [-] ndash czynnik temperaturowy przeprowadzonych przy zastosowaniu programu komputerowego TRISCO

Tabela 11 Wyniki parametroacutew fizykalnych połączenia ściany zewnętrznej z płytą balkonową (typowa płyta wspornikowa) ndash

opracowanie własne

Parametry fizykalne złącza

przegroacuted zewnętrznych

ściana zewnętrzna bloczek z betonu komoacuterkowego z ociepleniem

ściana zewnętrzna cegła pełna z ociepleniem

wariant I ) wariant II ) wariant I ) wariant II )

grubość izolacji 010 012 018 010 012 018 010 012 018 010 012 018

Uc [W(m2middotK)] 026 023 017 016 014 010 033 028 020 018 015 010

Φ [W] 4479 4152 3443 3699 3434 2869 5367 4889 3923 4258 3915 3206

Φg [W] 147 134 1074 10950 9970 7990 2112 1904 1496 1579 1437 1154

Φd [W] 3009 2812 2369 26040 24370 20700 3255 2985 2427 26790 24780 20520

L2D [W(mmiddotK)] 1120 1038 0861 0925 0859 0717 1342 1222 0981 1065 0979 0802

Ψig [W(mmiddotK)] 0109 0106 0098 0117 0113 0104 0199 0193 0176 0215 0206 0184

Ψid [W(mmiddotK)] 0489 0471 0421 0494 0473 0422 0484 0463 0409 0490 0467 0408

Ψi [W(mmiddotK)] 0598 0577 0518 0611 0587 0525 0683 0656 0585 0705 0673 0592

tmin [degC] 913 964 1089 963 1011 1128 1074 1129 1255 1143 1191 1303

fRsi [-] 0728 0741 0772 0741 0753 0782 0769 0782 0814 0786 0798 0826 ) wariant I ndash płyty styropianowe λ=004 W(mmiddotK) ) wariant II ndash płyty izolacyjne z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej λ=002W(mmiddotK)

a) adiabaty b) izotermy Rysunek 7 Analiza strat ciepła i rozkładu temperatur w złączu ndash typowa płyta wspornikowa

Tabela 12 Wyniki parametroacutew fizykalnych połączenia ściany zewnętrznej z płytą balkonową (ocieplenie goacuternej części płyty balkonowej) ndash opracowanie własne

Parametry fizykalne złącza

przegroacuted zewnętrznych

ściana zewnętrzna bloczek z betonu komoacuterkowego z ociepleniem

ściana zewnętrzna cegła pełna z ociepleniem

wariant I ) wariant II ) wariant I ) wariant II )

grubość izolacji 010 012 018 010 012 018 010 012 018 010 012 018

Uc [W(m2middotK)] 026 023 017 016 014 010 033 028 020 018 015 010

Φ [W] 4259 3966 3292 3459 323 2704 5074 4645 3731 3939 3647 2998 Φg [W] 1424 1302 1041 1045 954 764 2017 1824 1434 1475 135 1086 Φd [W] 2835 2664 2251 2414 2276 194 3057 2821 2297 2464 2297 1912 L2D [W(mmiddotK)] 1065 0992 0823 0865 0808 0676 1269 1161 0933 0985 0912 0750 Ψig [W(mmiddotK)] 0097 0097 0089 0104 0103 0095 0175 0173 0161 0189 0185 0167 Ψid [W(mmiddotK)] 0446 0434 0390 0445 0432 0389 0434 0422 0376 0436 0421 0373 Ψi [W(mmiddotK)] 0543 0530 0479 0549 0535 0484 0610 0595 0536 0624 0606 0539 tmin [degC] 992 1032 1144 1048 1084 1188 1148 1188 1304 1223 1258 1356 fRsi [-] 0748 0758 0786 0762 0771 0797 0787 0797 0826 0806 0815 0839 ) wariant I ndash płyty styropianowe λ=004 W(mmiddotK) ) wariant II ndash płyty izolacyjne z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej λ=002W(mmiddotK)

a) adiabaty b) izotermy Rysunek 8 Analiza strat ciepła i rozkładu temperatur w złączu ndash ocieplenie goacuternej części płyty

balkonowej

Tabela 12 Wyniki parametroacutew fizykalnych połączenia ściany zewnętrznej z płytą balkonową (ocieplenie goacuternej i dolnej części płyty balkonowej) ndash opracowanie własne

Parametry fizykalne złącza

przegroacuted zewnętrznych

ściana zewnętrzna bloczek z betonu komoacuterkowego z ociepleniem

ściana zewnętrzna cegła pełna z ociepleniem

wariant I ) wariant II ) wariant I ) wariant II )

grubość izolacji 010 012 018 010 012 018 010 012 018 010 012 018

Uc [W(m2middotK)] 026 023 017 016 014 010 033 028 020 018 015 010

Φ [W] 3526 325 2685 24250 22290 18480 4168 3763 2996 2690 2434 1979

Φg [W] 1277 1157 915 8350 7490 5860 1733 1547 1200 1077 965 761

Φd [W] 2249 2093 177 15900 14800 12620 2435 2216 1796 16130 14690 12180

L2D [W(mmiddotK)] 0882 0813 0671 0606 0557 0462 1042 0941 0749 0673 0609 0495

Ψig [W(mmiddotK)] 0060 0060 0058 0052 0051 0051 0104 0104 0102 0089 0088 0085

Ψid [W(mmiddotK)] 0299 0291 0271 0241 0234 0220 0279 0270 0251 0223 0214 0200

Ψi [W(mmiddotK)] 0359 0351 0329 0292 0285 0270 0383 0374 0353 0313 0303 0285

tmin [degC] 1265 1297 1369 1437 1460 151 1382 1418 1493 1550 1574 1622

fRsi [-] 0816 0824 0842 0859 0865 0878 0845 0854 0873 0888 0893 0906 ) wariant I ndash płyty styropianowe λ=004 W(mmiddotK) ) wariant II ndash z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej λ=002W(mmiddotK)

a) adiabaty b) izotermy

Rysunek 9 Analiza strat ciepła i rozkładu temperatur w złączu ndash ocieplenie goacuternej i dolnej części płyty balkonowej

W aspekcie oceny cieplno-wilgotnościowej najbardziej korzystnym jest rozwiązanie konstrukcyjno-materiałowe III ndash połączenie ściany zewnętrznej z płytą balkonową przy ociepleniu płyty balkonowej w goacuternej i dolnej powierzchni Uzyskano najniższe z rozpatrywanych wariantoacutew obliczeniowych wartości liniowego wspoacutełczynnika przenikania ciepła Ψi [W(mmiddotK)] Poza tym rozwiązanie konstrukcyjno-materiałowe I lub II generuje obniżenie temperatury na wewnętrznej powierzchni przegrody do poziomu w ktoacuterym występuje ryzyko kondensacji powierzchniowej ponieważ fRsi lt fRsi kryt (tabela 11 12) Wartość graniczna (krytyczna) czynnika temperaturowego uwzględniając parametry powietrza wewnętrznego i zewnętrznego analizowanych wariantoacutew obliczeniowych wynosi fRsi(kryt) = 0778 Zastosowanie materiału termoizolacyjnego (np płyty izolacyjne z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej o λ=002W(mmiddotK)) pozwala na ograniczenia strat ciepła przez pełne przegrody zewnętrzne oraz złącza budowlane Należy jednak ponadto podjąć proacutebę zmiany ukształtowania elementu konstrukcyjnego płyty balkonowej np jako układ belek wspornikowych na ktoacuterych układa się płytę balkonową lub zastosowanie łącznika izotermicznego

Literatura

1 Uchwała Rady Ministroacutew z dnia 22 czerwca 2015 r w sprawie przyjęcia bdquoKrajowego planu mającego na celu zwiększenie liczby budynkoacutew o niskim zużyciu energiirdquo

2 Ustawa z dnia 7 lipca 1994 r ndash Prawo budowlane (DzU z 2013 r poz 1409 z poacuteźnzm)

3 Rozporządzenie Ministra Transportu Budownictwa i Gospodarki Morskiej zmieniające rozporządzenie w sprawie warunkoacutew technicznych jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowania (DzU z 2013 r poz 926)

4 PN-EN ISO 69462008 Komponenty budowlane i elementy budynku Opoacuter cieplny i wspoacutełczynnik przenikania ciepła Metoda obliczania

5 PN-EN ISO 133702008 Cieplne właściwości użytkowe budynkoacutew Wymiana ciepła przez grunt Metoda obliczania

6 PN-EN ISO 13788 2003 Cieplno-wilgotnościowe właściwości komponentoacutew budowlanych i elementoacutew budynku Temperatura powierzchni wewnętrznej umożliwiająca uniknięcie krytycznej wilgotności powierzchni wewnętrznej kondensacji Metody obliczania

7 PN-EN ISO 102112008 Mostki cieplne w budynkach Strumienie ciepła i temperatury powierzchni Obliczenia szczegoacutełowe

8 Wymagania określające podstawowe wymogi niezbędne do osiągnięcia oczekiwanych standardoacutew energetycznych dla budynkoacutew mieszkalnych oraz sposoacuteb weryfikacji projektoacutew i sprawdzania wykonywanych domoacutew energooszczędnych wwwnfosigwgovpl

9 Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 6 listopada 2008 r zmieniające rozporządzenie w sprawie warunkoacutew technicznych jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (DzU z 2008 r nr 201 poz 1238)

10 A Dylla bdquoFizyka cieplna budowli w praktyce Obliczenia cieplno-wilgotnościowerdquo Wydawnictwo Naukowe PWN SA Warszawa 2015

11 K Pawłowski bdquoProjektowanie przegroacuted zewnętrznych w świetle nowych warunkoacutew technicznych dotyczących budynkoacutew WT2013rdquo Wydanie Specjalne miesięcznika IZOLACJE 22013 Warszawa 2013

12 PN-EN ISO 146832008 Mostki cieplne w budynkach Liniowy wspoacutełczynnik przenikania ciepła Metody uproszczone i wartości orientacyjne

Parametry fizykalne złącza

przegroacuted zewnętrznych

ściana zewnętrzna bloczek z betonu komoacuterkowego z ociepleniem

ściana zewnętrzna cegła pełna z ociepleniem

wariant I ) wariant II ) wariant I ) wariant II )

grubość izolacji 010 012 018 010 012 018 010 012 018 010 012 018

Uc [W(m2middotK)] 026 023 017 016 014 010 033 028 020 018 015 010

Φ [W] 4259 3966 3292 3459 323 2704 5074 4645 3731 3939 3647 2998 Φg [W] 1424 1302 1041 1045 954 764 2017 1824 1434 1475 135 1086 Φd [W] 2835 2664 2251 2414 2276 194 3057 2821 2297 2464 2297 1912 L2D [W(mmiddotK)] 1065 0992 0823 0865 0808 0676 1269 1161 0933 0985 0912 0750 Ψig [W(mmiddotK)] 0097 0097 0089 0104 0103 0095 0175 0173 0161 0189 0185 0167 Ψid [W(mmiddotK)] 0446 0434 0390 0445 0432 0389 0434 0422 0376 0436 0421 0373 Ψi [W(mmiddotK)] 0543 0530 0479 0549 0535 0484 0610 0595 0536 0624 0606 0539 tmin [degC] 992 1032 1144 1048 1084 1188 1148 1188 1304 1223 1258 1356 fRsi [-] 0748 0758 0786 0762 0771 0797 0787 0797 0826 0806 0815 0839 ) wariant I ndash płyty styropianowe λ=004 W(mmiddotK) ) wariant II ndash płyty izolacyjne z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej λ=002W(mmiddotK)

a) adiabaty b) izotermy Rysunek 8 Analiza strat ciepła i rozkładu temperatur w złączu ndash ocieplenie goacuternej części płyty

balkonowej

Tabela 12 Wyniki parametroacutew fizykalnych połączenia ściany zewnętrznej z płytą balkonową (ocieplenie goacuternej i dolnej części płyty balkonowej) ndash opracowanie własne

Parametry fizykalne złącza

przegroacuted zewnętrznych

ściana zewnętrzna bloczek z betonu komoacuterkowego z ociepleniem

ściana zewnętrzna cegła pełna z ociepleniem

wariant I ) wariant II ) wariant I ) wariant II )

grubość izolacji 010 012 018 010 012 018 010 012 018 010 012 018

Uc [W(m2middotK)] 026 023 017 016 014 010 033 028 020 018 015 010

Φ [W] 3526 325 2685 24250 22290 18480 4168 3763 2996 2690 2434 1979

Φg [W] 1277 1157 915 8350 7490 5860 1733 1547 1200 1077 965 761

Φd [W] 2249 2093 177 15900 14800 12620 2435 2216 1796 16130 14690 12180

L2D [W(mmiddotK)] 0882 0813 0671 0606 0557 0462 1042 0941 0749 0673 0609 0495

Ψig [W(mmiddotK)] 0060 0060 0058 0052 0051 0051 0104 0104 0102 0089 0088 0085

Ψid [W(mmiddotK)] 0299 0291 0271 0241 0234 0220 0279 0270 0251 0223 0214 0200

Ψi [W(mmiddotK)] 0359 0351 0329 0292 0285 0270 0383 0374 0353 0313 0303 0285

tmin [degC] 1265 1297 1369 1437 1460 151 1382 1418 1493 1550 1574 1622

fRsi [-] 0816 0824 0842 0859 0865 0878 0845 0854 0873 0888 0893 0906 ) wariant I ndash płyty styropianowe λ=004 W(mmiddotK) ) wariant II ndash z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej λ=002W(mmiddotK)

a) adiabaty b) izotermy

Rysunek 9 Analiza strat ciepła i rozkładu temperatur w złączu ndash ocieplenie goacuternej i dolnej części płyty balkonowej

W aspekcie oceny cieplno-wilgotnościowej najbardziej korzystnym jest rozwiązanie konstrukcyjno-materiałowe III ndash połączenie ściany zewnętrznej z płytą balkonową przy ociepleniu płyty balkonowej w goacuternej i dolnej powierzchni Uzyskano najniższe z rozpatrywanych wariantoacutew obliczeniowych wartości liniowego wspoacutełczynnika przenikania ciepła Ψi [W(mmiddotK)] Poza tym rozwiązanie konstrukcyjno-materiałowe I lub II generuje obniżenie temperatury na wewnętrznej powierzchni przegrody do poziomu w ktoacuterym występuje ryzyko kondensacji powierzchniowej ponieważ fRsi lt fRsi kryt (tabela 11 12) Wartość graniczna (krytyczna) czynnika temperaturowego uwzględniając parametry powietrza wewnętrznego i zewnętrznego analizowanych wariantoacutew obliczeniowych wynosi fRsi(kryt) = 0778 Zastosowanie materiału termoizolacyjnego (np płyty izolacyjne z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej o λ=002W(mmiddotK)) pozwala na ograniczenia strat ciepła przez pełne przegrody zewnętrzne oraz złącza budowlane Należy jednak ponadto podjąć proacutebę zmiany ukształtowania elementu konstrukcyjnego płyty balkonowej np jako układ belek wspornikowych na ktoacuterych układa się płytę balkonową lub zastosowanie łącznika izotermicznego

Literatura

1 Uchwała Rady Ministroacutew z dnia 22 czerwca 2015 r w sprawie przyjęcia bdquoKrajowego planu mającego na celu zwiększenie liczby budynkoacutew o niskim zużyciu energiirdquo

2 Ustawa z dnia 7 lipca 1994 r ndash Prawo budowlane (DzU z 2013 r poz 1409 z poacuteźnzm)

3 Rozporządzenie Ministra Transportu Budownictwa i Gospodarki Morskiej zmieniające rozporządzenie w sprawie warunkoacutew technicznych jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowania (DzU z 2013 r poz 926)

4 PN-EN ISO 69462008 Komponenty budowlane i elementy budynku Opoacuter cieplny i wspoacutełczynnik przenikania ciepła Metoda obliczania

5 PN-EN ISO 133702008 Cieplne właściwości użytkowe budynkoacutew Wymiana ciepła przez grunt Metoda obliczania

6 PN-EN ISO 13788 2003 Cieplno-wilgotnościowe właściwości komponentoacutew budowlanych i elementoacutew budynku Temperatura powierzchni wewnętrznej umożliwiająca uniknięcie krytycznej wilgotności powierzchni wewnętrznej kondensacji Metody obliczania

7 PN-EN ISO 102112008 Mostki cieplne w budynkach Strumienie ciepła i temperatury powierzchni Obliczenia szczegoacutełowe

8 Wymagania określające podstawowe wymogi niezbędne do osiągnięcia oczekiwanych standardoacutew energetycznych dla budynkoacutew mieszkalnych oraz sposoacuteb weryfikacji projektoacutew i sprawdzania wykonywanych domoacutew energooszczędnych wwwnfosigwgovpl

9 Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 6 listopada 2008 r zmieniające rozporządzenie w sprawie warunkoacutew technicznych jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (DzU z 2008 r nr 201 poz 1238)

10 A Dylla bdquoFizyka cieplna budowli w praktyce Obliczenia cieplno-wilgotnościowerdquo Wydawnictwo Naukowe PWN SA Warszawa 2015

11 K Pawłowski bdquoProjektowanie przegroacuted zewnętrznych w świetle nowych warunkoacutew technicznych dotyczących budynkoacutew WT2013rdquo Wydanie Specjalne miesięcznika IZOLACJE 22013 Warszawa 2013

12 PN-EN ISO 146832008 Mostki cieplne w budynkach Liniowy wspoacutełczynnik przenikania ciepła Metody uproszczone i wartości orientacyjne

a) adiabaty b) izotermy

Rysunek 9 Analiza strat ciepła i rozkładu temperatur w złączu ndash ocieplenie goacuternej i dolnej części płyty balkonowej

W aspekcie oceny cieplno-wilgotnościowej najbardziej korzystnym jest rozwiązanie konstrukcyjno-materiałowe III ndash połączenie ściany zewnętrznej z płytą balkonową przy ociepleniu płyty balkonowej w goacuternej i dolnej powierzchni Uzyskano najniższe z rozpatrywanych wariantoacutew obliczeniowych wartości liniowego wspoacutełczynnika przenikania ciepła Ψi [W(mmiddotK)] Poza tym rozwiązanie konstrukcyjno-materiałowe I lub II generuje obniżenie temperatury na wewnętrznej powierzchni przegrody do poziomu w ktoacuterym występuje ryzyko kondensacji powierzchniowej ponieważ fRsi lt fRsi kryt (tabela 11 12) Wartość graniczna (krytyczna) czynnika temperaturowego uwzględniając parametry powietrza wewnętrznego i zewnętrznego analizowanych wariantoacutew obliczeniowych wynosi fRsi(kryt) = 0778 Zastosowanie materiału termoizolacyjnego (np płyty izolacyjne z zamkniętokomoacuterkowej pianki rezolowej o λ=002W(mmiddotK)) pozwala na ograniczenia strat ciepła przez pełne przegrody zewnętrzne oraz złącza budowlane Należy jednak ponadto podjąć proacutebę zmiany ukształtowania elementu konstrukcyjnego płyty balkonowej np jako układ belek wspornikowych na ktoacuterych układa się płytę balkonową lub zastosowanie łącznika izotermicznego

Literatura

1 Uchwała Rady Ministroacutew z dnia 22 czerwca 2015 r w sprawie przyjęcia bdquoKrajowego planu mającego na celu zwiększenie liczby budynkoacutew o niskim zużyciu energiirdquo

2 Ustawa z dnia 7 lipca 1994 r ndash Prawo budowlane (DzU z 2013 r poz 1409 z poacuteźnzm)

3 Rozporządzenie Ministra Transportu Budownictwa i Gospodarki Morskiej zmieniające rozporządzenie w sprawie warunkoacutew technicznych jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowania (DzU z 2013 r poz 926)

4 PN-EN ISO 69462008 Komponenty budowlane i elementy budynku Opoacuter cieplny i wspoacutełczynnik przenikania ciepła Metoda obliczania

5 PN-EN ISO 133702008 Cieplne właściwości użytkowe budynkoacutew Wymiana ciepła przez grunt Metoda obliczania

6 PN-EN ISO 13788 2003 Cieplno-wilgotnościowe właściwości komponentoacutew budowlanych i elementoacutew budynku Temperatura powierzchni wewnętrznej umożliwiająca uniknięcie krytycznej wilgotności powierzchni wewnętrznej kondensacji Metody obliczania

7 PN-EN ISO 102112008 Mostki cieplne w budynkach Strumienie ciepła i temperatury powierzchni Obliczenia szczegoacutełowe

8 Wymagania określające podstawowe wymogi niezbędne do osiągnięcia oczekiwanych standardoacutew energetycznych dla budynkoacutew mieszkalnych oraz sposoacuteb weryfikacji projektoacutew i sprawdzania wykonywanych domoacutew energooszczędnych wwwnfosigwgovpl

9 Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 6 listopada 2008 r zmieniające rozporządzenie w sprawie warunkoacutew technicznych jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (DzU z 2008 r nr 201 poz 1238)

10 A Dylla bdquoFizyka cieplna budowli w praktyce Obliczenia cieplno-wilgotnościowerdquo Wydawnictwo Naukowe PWN SA Warszawa 2015

11 K Pawłowski bdquoProjektowanie przegroacuted zewnętrznych w świetle nowych warunkoacutew technicznych dotyczących budynkoacutew WT2013rdquo Wydanie Specjalne miesięcznika IZOLACJE 22013 Warszawa 2013

12 PN-EN ISO 146832008 Mostki cieplne w budynkach Liniowy wspoacutełczynnik przenikania ciepła Metody uproszczone i wartości orientacyjne