Mostki cieplne w świadectwach energetycznych.

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

„3.2.3. Współczynniki strat ciepła przez przenikanie należy obliczać ze wzoru:

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

gdzie:

btr,i	współczynnik redukcyjny obliczeniowej różnicy temperatur i–tej przegrody (tabl. 6); dla przegród pomiędzy przestrzenią ogrzewaną i środowiskiem zewnętrznym btr = 1	–
Ai	pole powierzchni i–tej przegrody otaczającej przestrzeń o regulowanej temperaturze, obliczanej wg wymiarów zewnętrznych przegrody, (wymiary okien i drzwi przyjmuje się jako wymiary otworów w ścianie)	m2
Ui	współczynnik przenikania ciepła i–tej przegrody pomiędzy przestrzenią ogrzewaną i stroną zewnętrzną, obliczany w przypadku przegród nieprzezroczystych według normy PN EN ISO 6946, w przypadku okien, świetlików i drzwi przyjmuje się według Aprobaty Technicznej lub zgodnie z normą wyrobu PN–EN 14351-1; w odniesieniu do ścian osłonowych metalowo–szklanych według Aprobaty Technicznej lub zgodnie z normą wyrobu PN–EN ISO 13830, a w przypadku podłogi na gruncie przyjmowany jako Ugr i obliczany jak w pkt. 3.2.4.	W/(m2K)
li	długość i–tego liniowego mostka cieplnego	m
Ψi	liniowy współczynnik przenikania ciepła mostka cieplnego przyjęty wg PN–EN 14683:2001 lub obliczony zgodnie z PN–EN 10211-1:2002	W/(mK)

…

Współczynniki przenikania liniowych mostków ciepła uwzględnione we wzorze (1.14)

wyznacza się w oparciu o:

a) dokumentację techniczną budynku,

b) tablice mostków cieplnych,

c) obliczenia szczegółowe mostków cieplnych.”

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

Rys.1. Przekrój przez rozpatrywaną ścianę.

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

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

Rys. 3. Wyniki obliczeń narożnika budynku.

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