Mostkami cieplnymi nazywamy miejsca w obudowie zewnętrznej budynku, w których następuje zakłócenie kierunku linii strumienia cieplnego. Strumień przenoszonego ciepła w przegrodach jednowarstwowych lub warstwowych o budowie jednorodnej (poza obszarem występowania mostka) jest prostopadły do ich powierzchni. W miejscu występowania mostka cieplnego obserwuje się obniżenie temperatury wewnętrznej powierzchni przegrody oraz zwiększone straty ciepła.
Poniżej omówiono przykłady występowania mostków cieplnych przy projektowaniu drewnianej stolarki okiennej i drzwiowej, w miejscu połączenia ze ścianą zewnętrzną (przegroda dwuwarstwowa), głównie w ościeżach otworów okiennych i drzwiowych, nadprożach i podokiennikach. Obliczenia przeprowadzono w Zakładzie Fizyki Cieplnej, Instalacji Sanitarnych Środowiska ITB, metodą komputerowej symulacji przepływu ciepła przez przegrody (wg [1]).
Wartości współczynnika przenikania ciepła przyjęto przy oporze przejmowania ciepła na zewnętrznej powierzchni przegrody Rse=0,04 m2.K/W, wewnętrznej powierzchni przegrody (na oszkleniach i ramach) Rsi=0,13 m2.K/W oraz na pozostałej powierzchni Rsi=0,25 m2.K/W (wg [2]); temperaturze zewnętrznej Θe= -20°C oraz wewnętrznej Θi=20°C.
Sposób zamocowania okien i drzwi w ościeżu powinien zapobiegać powstawaniu mostków cieplnych na styku okna i ściany, prowadzących do wykraplania się pary wodnej na wewnętrznej stronie ościeżnicy lub na powierzchni ościeża.
Obecnie najbardziej rozpowszechnionym rozwiązaniem, w celu zapewnienia optymalnej izolacyjności przegrody ze względu na sposób wykonania, jest projektowanie ścian dwuwarstwowych, wykonanych z muru np. z cegły ceramicznej (strona wewnętrzna) oraz izolacji cieplnej, np. styropian, wełna mineralna (strona zewnętrzna).
Ze względu na sposób osadzenia ościeżnicy w przegrodzie budowlanej (ścianie dwuwarstwowej) projektuje się następujące jej usytuowanie w przegrodzie:
- okno drewniane (drzwi) osadzone w centralnej części przegrody na styk z izolacją cieplną (rys. 1÷2), izolacja muru zachodzi 4 cm na ościeżnicę.
Na rys. 1 zamieszczono przegrodę – ścianę dwuwarstwową – o następującej budowie: tynk wewnętrzny gipsowy o grubości 1,5 cm, pustak ceramiczny o grubości 25 cm, izolacja cieplna ze styropianu o grubości 20 cm, tynk cementowy o grubości 0,3 cm, a na rys. 2 rozkład izoterm w przekroju przez bok okna drewnianego o następującej budowie: okno (drzwi) o szerokości kształtowników 88 mm z oszkleniem o współczynniku przenikania ciepła Ug=0,5 W/(m2K), z międzyszybową, ciepłą ramką dystansową, osadzone w przegrodzie budowlanej o współczynniku przenikania ciepła przegrody U=0,15 W/(m2K). Okno (drzwi) zostało uszczelnione za pomocą pianki poliuretanowej.
- okno drewniane (drzwi) osadzone za pomocą kotew (przekrój między kotwami bez ich uwzględnienia w obliczeniach) w miejscu izolacji przegrody jw. na styk z murem (rys. 3÷4), izolacja muru zachodzi 4 cm na ościeżnicę.
Poniżej przedstawiono wyniki obliczeń płaskich pół temperatury w różnych przekrojach przez wybrane detale wyżej opisanej przegrody (rys. 1) oraz okno (drzwi) o szerokości kształtowników 88 mm z oszkleniem o współczynniku przenikania ciepła Ug=0,5 W/(m2K), z międzyszybową, ciepłą ramką dystansową, uszczelnione za pomocą pianki poliuretanowej. Wartości liniowego współczynnika przenikania ciepła Ψ obliczono przy przyjęciu wymiarów zewnętrznych ściany z uwzględnieniem węgarka wg normy PN-EN ISO 14683:2008 [3].
Nadproża okienne (drzwiowe):
- okno drewniane (drzwi) osadzone w centralnej części przegrody na styk z izolacją cieplną (rys. 5÷6), izolacja muru zachodzi 4 cm na ościeżnicę; Ψ=0,06 W/(m·K),
Θsi,min=14,9°C.
- okno drewniane (drzwi) osadzone za pomocą kotew (przekrój między kotwami bez ich uwzględnienia w obliczeniach) w miejscu izolacji przegrody na styk z murem (rys. 7÷8), izolacja zachodzi 4 cm na ościeżnicę; Ψ=0,02 W/(m·K), Θsi,min=14,8°C.
Ościeża:
- okno drewniane (drzwi) osadzone w centralnej części przegrody na styk z izolacją cieplną (rys. 9÷10), izolacja muru zachodzi 4cm na ościeżnicę; Ψ=0,04 W/(m·K), Θsi,min=13,9°C.
- okno drewniane (drzwi) osadzone za pomocą kotew (przekrój między kotwami bez ich uwzględnienia w obliczeniach) w miejscu izolacji przegrody na styk z murem (rys. 11÷12), izolacja muru zachodzi 4 cm na ościeżnicę; Ψ=0,02 W/(m·K), Θsi,min=14,2°C.
Podokienniki:
- okno drewniane (drzwi) osadzone w centralnej części przegrody na styk z izolacją cieplną (rys. 13÷14); Ψ=0,06 W/(m·K), Θsi,min=12,9°C.
- okno drewniane (drzwi) osadzone za pomocą kotew (przekrój między kotwami bez ich uwzględnienia w obliczeniach) w miejscu izolacji przegrody na styk z murem (rys. 15÷16); Ψ=0,03 W/(m·K), Θsi,min=13,3°C.
Rys. 1. Detal osadzenia okna (drzwi) w przegrodzie budowlanej (ścianie dwuwarstwowej) – bok okna (drzwi), izolacja muru zachodzi na ościeżnicę
Rys. 2. Rozkład izoterm w przekroju przez bok okna (drzwi) w przegrodzie budowlanej (ścianie dwuwarstwowej)
Rys. 3. Detal osadzenia okna (drzwi) w przegrodzie budowlanej (ścianie dwuwarstwowej) – bok okna, okno (drzwi) w miejscu izolacji przegrody na styk z murem
Rys. 4. Rozkład izoterm w przekroju przez bok okna (drzwi) w przegrodzie budowlanej (ścianie dwuwarstwowej)
Rys. 5. Detal osadzenia okna (drzwi) w przegrodzie budowlanej (ścianie dwuwarstwowej) – nadproże okienne (drzwiowe)
Rys. 6. Rozkład izoterm w przekroju przez nadproże okienne (drzwiowe) w przegrodzie budowlanej (ścianie dwuwarstwowej)
Rys. 7. Detal osadzenia okna (drzwi) w przegrodzie budowlanej (ścianie dwuwarstwowej) – nadproże okienne (drzwiowe)
Rys. 8. Rozkład izoterm w przekroju przez nadproże okienne (drzwiowe) w przegrodzie budowlanej (ścianie dwuwarstwowej)
Rys. 9. Detal osadzenia okna (drzwi) w przegrodzie budowlanej (ścianie dwuwarstwowej) – bok okna (drzwi)
Rys. 10. Rozkład izoterm w przekroju przez bok okna (drzwi) w przegrodzie budowlanej (ścianie dwuwarstwowej)
Rys. 11. Detal osadzenia okna (drzwi) w przegrodzie budowlanej (ścianie dwuwarstwowej) – bok okna (drzwi)
Rys. 12. Rozkład izoterm w przekroju przez bok okna (drzwi) w przegrodzie budowlanej (ścianie dwuwarstwowej)
Rys. 13. Detal osadzenia okna (drzwi) w przegrodzie budowlanej (ścianie dwuwarstwowej) – podokiennik okna (drzwi)
Rys. 14. Rozkład izoterm w przekroju przez podokiennik okna (drzwi) w przegrodzie budowlanej (ścianie dwuwarstwowej)
Rys. 15. Detal osadzenia okna (drzwi) w przegrodzie budowlanej (ścianie dwuwarstwowej) – podokiennik okna (drzwi)
Rys. 16. Rozkład izoterm w przekroju przez podokiennik okna (drzwi) w przegrodzie budowlanej (ścianie dwuwarstwowej)
W tablicy 1 zamieszczono zestawienie wartości mostków cieplnych w ww. rozwiązaniach osadzenia okien i drzwi w przegrodzie.
Tablica 1. Zestawienie wartości mostków cieplnych w rozwiązaniach osadzenia okien i drzwi w przegrodzie.
*) przekrój między kotwami bez ich uwzględnienia w obliczeniach wartości liniowego mostka cieplnego
**) wartość liniowego współczynnika przenikania ciepła przy przyjęciu wymiarów zewnętrznych ściany z uwzględnieniem węgarka
mgr inż. Jarosław Awksientjuk
Instytut Techniki Budowlanej
Literatura
[1] PN-EN ISO 10211:2008 Mostki cieple w budynkach – Strumienie ciepła i temperatury powierzchni – Obliczenia szczegółowe
[2] PN-EN ISO 13788:2003 Cieplno-wilgotnościowe właściwości komponentów budowlanych i elementów budynku – Temperatura powierzchni wewnętrznej konieczna do uniknięcia krytycznej wilgotności powierzchni i kondensacja międzywarstwowa – Metody obliczania
[3] PN-EN ISO 14683:2008 Mostki cieplne w budynkach – Liniowy współczynnik przenikania ciepła – Metody uproszczone i wartości orientacyjne
Całość artykułu w wydaniu drukowanym i elektronicznym
inne artykuły o podobnej tematyce patrz Serwisy Tematyczne
więcej informacj: Świat Szkła 1/2012