1. Wprowadzenie
Mostkowanie termiczne powoduje wzrost zapotrzebowania energetycznego budynku na ogrzewanie i chłodzenie. W przypadku dobrze izolowanych obudów, oraz budynków o zwiększonej efektywności energetycznej, wpływ mostkowania termicznego na zużycie energii będzie mieć istotne znaczenie. W przypadku tego typu dobrze izolowanych budynków, stosunek zjawiska mostkowania termicznego do całkowitych strat termicznych rośnie w porównaniu z budynkami słabo lub średnio izolowanymi, oraz możliwe jest, że wpływ mostków termicznych na zapotrzebowanie energetyczne kompensuje, lub nawet przewyższa, na przykład, zyski energetyczne zapewniane przez termiczne kolektory słoneczne do ciepłej wody użytkowej (1). Wpływ mostkowania termicznego na zużycie energii ma jeszcze istotniejsze znaczenie w przypadku modernizacji budynku, gdzie rozwiązanie mostków termicznych często stanowi problem, zwłaszcza w przypadkach, kiedy izolacja zewnętrzna nie może być zastosowana z powodu ograniczeń architektonicznych (2) lub nieskuteczna z powodu obecności licznych balkonów.
Prawie wszystkie przepisy PC dotyczące efektywności energetycznej budynków zajmują się mostkami termicznymi, lecz metody, a przede wszystkim wymagania minimalne, mogą znacznie się różnić.
Niniejszy dokument stanowi podsumowanie wymagań oraz procedur obliczania (szczegółowych i uproszczonych) stosowanych w państwach członkowskich UE, uczestniczących w ASIEPI. W celu ułatwienia przeprowadzanie prawidłowego porównania pośród przepisów państw członkowskich UE, zarys ogólny został podzielony na strefy geograficzne oraz klimatyczne: Północną, Środkową oraz Południową Europę.
2. Przypomnienie o EBPD
Celem dyrektywy EPBD jest promowanie efektywności energetycznej budynków, uwzględniając zewnętrzne warunki klimatyczne oraz lokalne, a także wymagania w zakresie klimatu wewnątrz budynku (pomieszczeń) i opłacalności.
Artykuły EPBD ustanawiają:
- ogólna struktura metodologii obliczania zintegrowanej efektywności energetycznej budynków;
- zastosowanie minimalnych wymagań w zakresie efektywności energetycznej nowych budynków;
- zastosowanie minimalnych wymagań w zakresie efektywności energetycznej dużych istniejących budynków, które będą poddawane gruntownej renowacji.
- certyfikacji energetycznej budynków; oraz
- regularne kontrole kotłów oraz układów klimatyzacji w budynkach, oraz, dodatkowo, ocenę instalacji cieplnych tam gdzie kotły mają ponad 15 lat.
3. Metody związane z mostkami termicznymi w przepisach państw członkowskich.
3.1 Europa północna
Dania
Przepis krajowe uwzględniają wpływ mostków termicznych w nowych budynkach oraz w przypadku renowacji budynków, w obu przypadkach stosując metodę uproszczoną.
Proste mostki termiczne są zwykle oceniane poprzez obliczenia ręczne, bardziej złożone mostki termiczne są oceniane przy pomocy szczegółowej analizy numerycznej. Jednakże, jeżeli chodzi o złożone mostki termiczne, wszystkie typowe rozwiązania opisane są przez stabelaryzowane wartości dostępne w normach, atlasach lub broszurach dostarczanych przez producentów materiałów budowlanych.
Przepisy określają szczegółowe wymagania w zakresie mostków termicznych. W przypadku rozszerzeń istnieją szczegółowe wymagania w zakresie wartości współczynnika przenikania ciepła U oraz dodatkowo pewne maksymalne wartości Ψk (wartość liniowego mostka termicznego) w zakresie 0.03 W/mK dla ram okiennych do 0.15 W/mK dla fundamentów.
W przypadku nowych budynków, spełnione muszą być wymagania w zakresie maksymalnej efektywności energetycznej, a dodatkowo nałożone są pewne wartości maksymalne dla mostków termicznych: Ψk może osiągać wartość maksymalną wynosząca od 0.06 W/mK dla ram okiennych do 0.40 W/mK dla fundamentów.
Realizacja szczegółów nadzorowana jest przez władze publiczne podczas fazy projektowania oraz kontrolowana przez konsultanta ds. energii (z planu certyfikacji).
Norwegia
Przepisy rozróżniają pomiędzy mostkami termicznymi o małym znaczeniu, występujących w sekcjach budynków z przyczyn związanych ze sposobem bodowy (np. izolacja pomiędzy słupkami drewnianymi, połączeniami krokwi) które należy uwzględnić w wartości współczynnika przenikania ciepła U, oraz mostkami termicznymi o wyższym znaczeniu (np. krawędzie betonowej podłogi częściowo przez izolowaną ścianę), które należy oceniać osobno.
Obie kwestie są uwzględniane przez precyzyjne obliczenia, obowiązkowe zarówno w przypadku budynków nowych jak i poddawanych renowacji.
W Norwegi istnieją dwa podstawowe sposoby spełnienia wymagań w zakresie efektywności energetycznej budynków, wymagania ramowe (które określają maksymalny poziom efektywności energetycznej dla całych budynków, zgodnie z typem budynku) lub wymagania w zakresie pomiaru energii (które określają wymagane poziomy dla sekcji obudów budynków, np. wartości współczynnika przenikania ciepła U ścian i dachów, oraz instalacji (np. układu odzyskiwania ciepła).
W przypadku modelu wymagania w zakresie pomiaru energii, znormalizowana wartość mostku termicznego NKV = (ΣΨ*l)/ABRA nie może przekraczać 0.03 W/m2K, w przypadku małych budynków, oraz 0.06 W/m2K w przypadku większych budynków, gdzie Ψ to liniowy współczynnik przenikania ciepła, l to długość mostka termicznego a ABRA to dostępny ogrzewany obszar (obszar wewnątrz ścian zewnętrznych) Wymagana wartość współczynnika przenikania ciepła U dla ścian dachu i podłogi wynosi odpowiednio 0.18, 0.13, oraz 0.15 W/m2K. Dodatkowo, występują także wymagania dotyczące systemu wentylacji, zewnętrznego zacienienia oraz spadki temperatury wewnętrznej w nocy i w weekendy. < BR >
W przypadku modelu wymagań ramowych, nie istnieją szczegółowe wymagania w zakresie mostków termicznych, natomiast określone są maksymalne poziomy efektywności energetycznej dla całego budynku. Jednakże, dla różnych części obudowy budynku określone są maksymalne poziomy wartości współczynnika przenikania ciepła U.
Wymagania dotyczące ryzyka skraplania powierzchniowego oraz porostu pleśni na powierzchniach wewnętrznych ograniczą także wielkość mostków termicznych. Realizacja elementów budynku nie jest kontrolowana przez władze.
Finlandia
Przepisy krajowe uwzględniają wpływ mostków termicznych wyłącznie w przypadku nowych budynków. Metoda ta jest metoda uproszczoną.
Metoda uproszczona 1: w przypadku warstwy w strukturze składającej się z różnych materiałów o różnej przewodności cieplnej równolegle do przepływu termicznego: jeżeli współczynnik λ (najwyższa przewodność cieplna podzielona przez najniższa przewodność cieplną dwóch przyległych warstw odpowiednio) jest mniejszy niż 5, wartość ważona obszaru λ może być użyta jako przewodność cieplna warstwy. Typowym przykładem jest izolacja pomiędzy słupkami drewnianymi. Ten rodzaj warstwy traktowany jest jako “uśrednione połączenie” dwóch materiałów w obliczeniach wartości współczynnika przenikania ciepła U.
Metoda uproszczona 2: jeżeli określony poprzednio współczynnik λ jest wyższy niż 5 element należy traktować jako mostek termiczny. Wpływ obecności słabo izolującego materiału na efektywność energetyczna całej struktury być modelowana za pomocą odpowiedniej (np. obliczeń 3D) metody lub pomiarów w celu uzyskania współczynnika przenikania ciepła liniowego lub punktowego mostka termicznego. Zsumowane wartości transmitancji cieplnych ze wszystkich mostków termicznych dodawane są do wartości współczynnika przenikania ciepła U:
Fińskie prawo budowlane nie nakłada maksymalnych wartości mostków termicznych, lecz konstrukcja musi być zaprojektowana tak aby współczynnik całkowitego przejmowania ciepła projektu budynku był niższy niż współczynnik przejmowania ciepła projektu referencyjnego obliczony z tabelaryzowanych wartości współczynnika przenikania ciepła U podanych w prawie budowlanym oraz z projektowanym współczynnikiem wentylacji.
Elementy strukturalne należy także zaprojektować odpowiednio by uniknąć skraplania wewnątrz którejkolwiek części lub na którejkolwiek powierzchni struktury.
Ogólne wykonanie elementów nie jest nadzorowane przez władze, lecz inspektor może określić wytyczne w zakresie dobrych praktyk.
3.2 Europa środkowa
Belgia
Za wdrożenie EPBD odpowiedzialne są 3 regiony w Belgii. Region flamandzki nakłada wymagania EPBD od 2006. Pozostałe regiony przygotowują podobne przepisy.
Przewiduje się, że w najbliższej przyszłości przepisy będą uwzględniać wpływ mostków termicznych w nowych budynkach stosując obliczenia precyzyjne oraz metody uproszczone.
W przypadku flamandzkiej metody obliczeniowej określono pięć różnych podejść; jednakże wdrożenie jest odroczone:
1. Ogólne straty ciepła przez przenikanie przez obudowę budynku mogą być uzyskane za pomocą symulacji numerycznej 3D całego budynku zgodnie z normami CEN/ISO.
2. mostkowanie termiczne może być uwzględniane poprzez dodanie warunku ΣΨ*l+Σχ do ΣU*A w celu uzyskania współczynnika całkowitego przejmowania ciepła przenikającego. Ψ oraz χ można uzyskać dzięki symulacji numerycznej (normy CEN/ISO) lub z wartości stabelaryzowanych. Do tej metody przygotowywane jest przyjazne dla użytkownika oprogramowani podłączone do bazy danych elementów.
3. W przypadku kiedy wszystkie elementy w budynku są wykonane zgodnie z przepisami, dopuszcza się zastosowanie ogólnego poziomu izolacji (poziomu K), wartości domyślnej uwzględniającej wpływ mostkowania termicznego na straty ciepła przez przenikanie. Do tej metody opracowano zbiór maksymalnych wartości Ψ oraz elementów referencyjnych. Wartość domyślna będzie najprawdopodobniej odpowiadać 5% aktualnych wymagań w zakresie całkowitego poziomu izolacji nowej konstrukcji.
4. W przypadku jeżeli elementy możliwych mostków termicznych są tylko częściowo zgodne z przepisami, wymagane jest przeprowadzenie osobnego obliczania 2D/3D wartości Ψ lub χ.
1. Należy dodać następujące straty:
a. Wartość domyślna jak określono w punkcie 3, obejmująca elementy zgodnie z przepisami;
b. Wpływ elementów budynku, które nie są zgodne z normami określonymi przez władze.
5. W przypadku, kiedy wpływ mostku termicznego nie jest w ogóle brany pod uwagę, do poziomu K należy dodać obciążającą wartość domyślną wynoszącą 10 punktów K (typowy Belgijski wskaźnik całkowitych strat ciepła przez przenikanie dla obudowy budynku) uwzględniającą dodatkowe straty cieplne przy przenikaniu wywołane mostkowaniem termicznym.
10 punktów K odpowiada ponad 20% aktualnych wymagań dla nowych konstrukcji.
Maksymalne wartości dla mostków termicznych są stosowane wyłącznie w metodologii 3 lecz nie jako bezwzględne wartości graniczne dla mostków termicznych.
W przypadku wszystkich nowych budynków, dla których efektywność energetyczna musi być obliczana, oraz odnośnie których złożono wniosek o pozwolenie na budowę, wymagane jest świadectwo (certyfikat) efektywności energetycznej. Przygotowanie i dostarczenie takiego świadectwa efektywności energetycznej stanowi część procedury związanej z ‘deklaracją EPB’ wykonanych prac po budowie. Dowolny aspekt deklaracji powykonawczej (tym samym zawierającej mostki termiczne w przyszłości) może podlegać kontroli (oraz karom administracyjnym) przez władze publiczne.
Holandia
Przepisy krajowe uwzględniają tylko wpływ mostków termicznych w nowych budynkach. Odbywa się to poprzez normalizacje EP oraz dodatkową normę dotycząca izolacji cieplnej budynków[11], zawierającą metodę obliczeń precyzyjnych, a także metodę uproszczoną. Ta uproszczona metoda wykorzystuje uzupełnienie wartości współczynnika przenikania ciepła U (z ΔU = 0.10 W/m2K). Szczegółowa metoda opracowana jest zgodnie z normami CEN dotyczącymi mostków termicznych: wartość liniowego mostka termicznego (wartość Ψ) jest obliczana i dodawana do strat energii przez przenikanie. < BR >
Władze nie określają maksymalnych wartości w zakresie mostków termicznych.
Oficjalnie realizacja elementów jest kontrolowana przez władze, lecz realizacja elementów nie jest zwykle sprawdzana.
Niemcy
W zakresie strukturalnych mostków termicznych, normy krajowe utrzymują, że wpływ mostków termicznych musi być utrzymywany na możliwie najniższym poziomie.
Pozostały wpływ uwzględniany jest na jeden z następujących sposobów:
- Ogólne zwiększenie przenikania ciepła powierzchni budynku o ΔUWB = 0.05…0.15 W/m2K, według DIN 4108 oraz DIN V 18599, przy:
• ΔUWB = 0.10 W/m2K jako wartości standardowej dla nowych konstrukcji
• ΔUWB = 0.05 W/m2K jeżeli zrealizowano (wykonano) przynajmniej tak dobrze jak przykładowe elementy w DIN V 4108, arkusz uzupełnień 2
• ΔUWB = 0.15 W/m2K w przypadku istniejących budynków z izolacją wewnętrzną (DIN V 18599-2).
- Dokładna analiza mostków termicznych zgodnie z uzgodnionymi europejskimi normami obliczeniowymi (DIN EN ISO 10211-1/2) lub elementów przykładowych z podanymi wartościami Ψ lub χ.
Normy uwzględniają wpływ mostków termicznych w nowych budynkach oraz przy renowacji budynków, stosując w obu przypadkach metody obliczeń precyzyjnych oraz metody uproszczone.
Bezwymiarowy współczynnik temperatury fRsi powinien być wyższy niż 0.7.
Realizacja elementów nie jest z reguły kontrolowana przez władze.
Francja
Obowiązujące normy uwzględniają wpływ mostków termicznych w nowych budynkach.
Do określania liniowego współczynnika przenikania ciepła stosowane mogą być metody obliczeń precyzyjnych lub atlas mostków termicznych (Th-U). Zastosowana metoda oparta jest o normy NF EN ISO 10211, NF EN ISO 13370, NF EN ISO 6946.
Normy francuskie dotyczące budynków poddawanych renowacji są w opracowaniu i będą dostępne w 2008 (wpływ mostków termicznych zostanie uwzględniony).
W przypadku obecnych wymagań liniowy współczynnik przenikania ciepła nie może przekroczyć 0.65 W/mK w przypadku domów mieszkalnych, 1 W/mK w przypadku bloków mieszkalnych i 1.2 W/mK w przypadku innych budynków.
Realizacja elementów nie jest sprawdzana przez władze.
Polska
Normy uwzględniają wpływ mostków termicznych w nowych budynkach i budynkach poddanych renowacji, przy zastosowaniu zarówno metody obliczeń precyzyjnych jak i metody uproszczonej.
Metoda uproszczona:
Do wartości współczynnika przenikania ciepła U dodawany jest współczynnik korekcyjny/poprawkowy:
- ściana zewnętrzna z otworami okiennymi i drzwiowymi: ΔU=0,05 W/m2K,
- ściana zewnętrzna z otworami okiennymi i drzwiowymi ze wspornikiem balkonowym przechodzącym przez ścianę ΔU=0,15 W/m2K
Metoda szczegółowa: obliczenia według PN-EN ISO 14683
Istnieją jedynie wielkości graniczne dla wartości współczynnika przenikania ciepła U (przy uwzględnieniu mostków termicznych).
Projekt sprawdzany jest przez innego projektanta, obaj ponoszą odpowiedzialność za poprawność projektu.
Budynek jest kontrolowany administracyjnie przez władze przed wydaniem pozwolenia na eksploatację budynku. Kontrola oparta jest na formalnej dokumentacji, więc rzeczywiste badania nie są wykonywane.
Czechy
Normy uwzględniają wpływ mostków termicznych w nowych budynkach oraz przy renowacji budynków, w obu przypadkach stosując metodę obliczeń precyzyjnych i metodę uproszczoną.
Metody opisane są w normach CSN EN ISO 10211-1 Mostki termiczne w konstrukcjach budowlanych – podstawowe metody obliczeniowe CSN EN ISO 10211-1, CSN EN ISO 10211-2, CSN EN ISO 14683, CSN EN ISO 13370.
Różne wartości wymagane i zalecane w przypadku punktowych i liniowych mostków termicznych wynoszą:
- Liniowy: Ψk,N = 0,10 ...0,60 W/mK (wymagane); Ψk,N = 0,03 ...0,20 W/mK (zalecany).
- Punktowy: Ψk,N = 0,90 W/K (wymagany); Ψk,N = 0,30 W/K (zalecany).
W specjalnych wypadkach budynek jest sprawdzany przez władze za pomocą termografii podczerwonej.
3.3 Europa południowa
Grecja
Pod koniec 2007 w Grecji nadal trwał proces ustanawiania przepisów EPBD. Obowiązujące obecnie przepisy krajowe nie spełniają wymagań EBPD i nie uwzględniają wpływu mostków termicznych w budynkach.
Hiszpania
Normy krajowe [9,10] uwzględniają wpływ mostków termicznych w nowych budynkach i budynkach poddanych renowacji, w obu przypadkach stosując metodę obliczeń precyzyjnych i metodę uproszczoną.
Metoda uproszczona składa się z uzupełnienia do wartości współczynnika przenikania ciepła U w celu uwzględnienia mostkowania cieplnego oraz udowodnienia, że nie istnieje ryzyko skraplania powierzchniowego. Metoda uproszczona oparta jest na wybieraniu typów mostków termicznych z atlasu.
Metoda ogólna polega na ocenie liniowego współczynnika przenikania ciepła (wartość Ψ) oraz wewnętrznej temperatury powierzchniowej, za pomocą programów takich jak KOBRA.
Normy nie określają wartości maksymalnych dla mostków termicznych, lecz istnieje wartość minimalna wewnętrznej temperatury powierzchniowej mająca na celu zapobiegać występowaniu ryzyka skraplania. .
W przypadkach kiedy elementy konstrukcyjne nie są podane w atlasie, w projekcie należy ująć obliczenia liniowego współczynnika przenikania ciepła oraz wewnętrznej temperatury powierzchniowej.
Portugalia
Władze krajowe uwzględniają wpływ mostków termicznych w nowych budynkach i w przypadku renowacji budynków. W obu przypadkach wykorzystywana jest metoda uproszczona.
Wszystkie mostki termiczne należy obliczać indywidualnie, lecz straty traktowane są w sposób uproszczony poprzez zastosowanie wartości stabelaryzowanych, obliczenia nie są potrzebne.
Wartość maksymalna dla mostków termicznych nie jest podawana dla liniowych mostków termicznych, lecz jedynie dla obszarów (np. belka konstrukcyjna wprowadzona w ścianę): wartości współczynnika przenikania ciepła U uwzględniające mostkowanie cieplne nie mogą być wyższe nie dwukrotna wartości współczynnika przenikania ciepła U przyległej ściany.
Kontrola wykonywana jest podczas projektowania i realizacji. Podczas fazy projektowania, projekt musi zostać przedłożony władzom lokalnym wraz z wnioskiem o pozwolenie na budowę. Do dokumentów załączyć należy rysunek w skali 1:50 ukazujący typowe usytuowanie mostków termicznych (np. połączenie dwóch ścian pionowych, werandy, punkty kontaktu z gruntem, belki konstrukcyjne w ścianach, itd.). Wykwalifikowany rzeczoznawca sprawdza czy spełniają one wymagania przepisów oraz czy zostały prawidłowo zinwentaryzowane do obliczeń cieplnych.
Podczas realizacji wykonawca musi wykazać jak zbudowane zostały elementy mostków termicznych (np. za pomocą zdjęć). W przypadku wątpliwości można stosować inne środki (np. termografia na koszt wykonawcy) mające na celu upewnienie się, że właściwości termiczne wykonanych elementów spełniają specyfikacje projektową.
Włochy
Przepisy uwzględniają wpływ mostków termicznych wyłącznie w przypadku nowych budynków, przy zastosowaniu zarówno metody obliczeń szczegółowych jak i metody uproszczonej.
Metoda szczegółowa: według UNI EN ISO 10211 - 1/2.
Metoda uproszczona: przyrost wartości współczynnika przenikania ciepła U zgodnie z typologią ścian w oparciu o normę UNI EN 14683.
Przepisy włoskie (DM 192/2005, DM 311/2006) nie ustanawiają wartości maksymalnej dla mostków termicznych. Przepisy uznają mostek termiczny za akceptowalny, kiedy wartość współczynnika przenikania ciepła – obliczany przy założeniu, że mostek stanowi fikcyjną ścianę - nie przekracza o więcej niż 15% transmitancji najbliższej ściany: w takim wypadku mostek termiczny nie może być ignorowany; w przeciwnym wypadku średnia ważona transmitancja ściany i mostka termicznego (rozpatrywany jako fikcyjna ściana) musi zostać uwzględniona i porównana z maksymalnymi wartościami transmitancji ścian.
Podczas projektu konstruktorzy muszą w celu uzyskania pozwolenia na budowę lub remont przedłożyć do władz lokalnych raport z projektu zawierający załącznik dotyczący charakterystyk obudowy. Generalnie przewiduje się kontrole placu budowy, lecz w praktyce każda lokalna administracja posiada własne procedury.
4. Wnioski
Niniejsze opracowanie analizuje czy i jak Państwa Członkowskie postępują z mostkami termicznymi w swoich procedurach obliczeniowych.
Poniższa tabela ukazuje, że wszystkie kraje w północnej i środkowej europie postępują z tym problemem w zakresie nowych konstrukcji. Nie dotyczy to jednak projektów renowacyjnych. Szczególna uwagę należy zwracać na zbieranie informacji dotyczących metod uproszczonych: metoda uproszczona jest najczęściej stosowana w europie północnej i południowej. Jedynie w Finlandii stosowane są specjalne metody oceny (oparte o współczynnik λ).
W przepisach istnieje wiele metod postępowania z wartością maksymalną mostków termicznych: w Niemczech stosowany jest bezwymiarowy współczynnik temperaturowy fRsi, w Danii i Czechach wykorzystuje się wartość Ψmax zależną od rodzaju połączenia (spoiny), we Francji Ψmax zależy od rodzaju budynku.
Ponadto, analizowane były kwestie związane ze zgodnością oraz kontrolą: realizacja elementów czasami jest sprawdzana podczas fazy projektowania, zwłaszcza w europie południowej.
źródło: www.audytor.epbd.pl
