Ściany zewnętrzne z elewacjami wentylowanymi i ich izolacyjność cieplna

Ściany zewnętrzne z elewacjami wentylowanymi coraz częściej są stosowane przez projektantów budynków. Konstrukcje te charakteryzują się wieloma zaletami, w tym związanymi z procesami cieplno-wilgotnościowymi. Jedną z ważniejszych jest możliwość efektywnego przejmowania pary wodnej dyfundującej przez przegrodę z pomieszczeń na zewnątrz budynku przez powietrze wentylujące pustkę powietrzną. Dzięki temu skutecznie mogą chronić wnętrze ściany przed ewentualną kondensacją pary wodnej.

W okresie letnim podczas intensywnego nasłonecznienia elewacji układ konstrukcyjny ogranicza przenikanie ciepła do pomieszczeń, również dzięki wentylacji warstwy powietrznej. Struktury te są jednymi z bardziej perspektywicznych układów konstrukcyjnych, pozwalających na zastosowanie różnorodnych, nowatorskich rozwiązań materiałowych, tak na warstwę osłonową, jak i termoizolacyjną. Przykładowo w systemach elewacyjnych możliwe jest wykorzystanie energii odnawialnej promieniowania słonecznego do produkcji prądu, dzięki panelom fotowoltaicznym zintegrowanym z elewacją, typu BIPV (Building Integrated Photovoltaics). Natomiast w przypadku warstwy izolacji cieplnej pojawiają się nawet propozycje zastosowania materiałów o zmiennych właściwościach fazowych PCM (Phase Change Materials). Pozwalają one w pewnych warunkach temperaturowych kumulować ciepło, a w innych oddawać je, ograniczając tym samym amplitudę wahań temperatury w warstwie konstrukcyjnej przegrody.

Konstrukcja elewacji wentylowanej

Z reguły elementy osłonowe, tj. dekoracyjne, elewacji wykonywane są z płyt włókno-cementowych, laminatów, materiałów kompozytowych, okładzin metalowych, drewna, ceramiki, kamienia naturalnego, szkła itp. Mocowane są one na podkonstrukcji szkieletowej (ruszcie), która utrzymywana jest przy pomocy kotew, konsol i innych komponentów w warstwie konstrukcyjnej (RYS.).

Ruszt wykonywany może być ze stali, aluminium lub w układzie mieszanym stal–drewno, aluminium–drewno. Ruszt utrzymywany jest na warstwie konstrukcyjnej przy pomocy metalowych wsporników: aluminiowych w przypadku lekkiej elewacji i stalowych w przypadku ciężkiej. Z kolei wsporniki kotwione są w warstwie konstrukcyjnej kotwami stalowymi, ze stali węglowej galwanizowanej lub ocynkowanej, lub ze stali nierdzewnej.

Szkielet nośny, zastosowany na dużych powierzchniach ścian zewnętrznych, powinien zapewniać możliwość regulacji w trzech osiach. Regulacja ta jest szczególnie ważna w przypadku montażu elewacji na niezbyt równych powierzchniach. System powinien również zapewniać wówczas możliwość swobodnego przemieszczania jego elementów, wynikającego z rozszerzalności cieplnej materiałów, z jakich został wykonany. Brak takiej możliwości może doprowadzić do deformacji profili, co z kolei może spowodować uszkodzenie elewacji.

Pod względem spełnienia podstawowych wymagań budowlanych, w szczególności w zakresie nośności, bezpieczeństwa użytkowania i pożarowego czy trwałości, elewację wentylowaną należy rozpatrywać całościowo jako układ składający się wielu, wymienionych wyżej komponentów.

Podstawowe rodzaje, rozwiązania materiałowo-konstrukcyjne i wymagania stawiane systemom elewacji wentylowanej oraz sposoby mocowania omówione zostały m.in. w artykułach [1–3].

Elewacja wentylowana może być dopuszczona do stosowania w budownictwie na podstawie Europejskiej Oceny Technicznej (EOT) lub Krajowej Ocena Techniczna (KOT).

Do roku 2018 dokumenty te opracowywane były na podstawie wytycznych ETAG 034 (2012) [4, 5], a od roku 2018, dla większości typów konstrukcji elewacji wentylowanych (bez okładzin szklanych), na podstawie EAD 090062-00-0404 (2018) [6]. W znacznej mierze poszczególne punkty wytycznych zapisane w EAD 090062-00-0404 pokrywają z tymi, jakie wcześniej zawarte były w ETAG 034 [7].

Według wytycznych EAD 090062-00-0404 warstwa powietrzna wentylowana powinna mieć min. 20 mm szerokości. Z kolei szczeliny w dolnej części elewacji, doprowadzające powietrze, i górnej części elewacji, odprowadzające powietrze z warstwy wentylowanej, powinny mieć powierzchnię przekroju min. 50 cm² na 1 metr bieżący.

Izolacyjność cieplna przegrody z elewacją wentylowaną

Konsole nośne elewacji przechodzące przez warstwę izolacji cieplnej, najczęściej wykonanej z wełny mineralnej, tworzą w takim miejscu efekt punktowego mostka cieplnego. Zgodnie z wytycznymi EAD 090062-00-0404 [6] elementy te wykonane powinny być ze stali lub aluminium.

W przypadku zastosowania aluminium, a więc materiału charakteryzującego się bardzo dobrą przewodnością cieplną, intensyfikuje to proces przewodzenia ciepła i wzmacnia efekt punktowego mostka cieplnego.

W celu ograniczenia efektu mostka cieplnego punktowego w miejscu mocowania wspornika (konsoli rusztu) do konstrukcji nośnej ściany zaleca się stosowanie podkładek termicznych, nazywanych również termostopami. Wykonane one mogą być z EPDM, PVC lub innego tworzywa, o grubości w przedziale 2–10 mm.

Wskazane mostki nie są jedynymi, jakie występują w rozpatrywanej konstrukcji przegrody zewnętrznej. Pojawiają się tam dodatkowo mostki punktowe, które wynikają z konieczności mocowania warstwy izolacji cieplnej do warstwy konstrukcyjnej. Z reguły stosuje się do tego stalowe kotwy (łączniki mechaniczne).

W wytycznych EAD 090062-00-0404 [6], podobnie jak w ETAG 034 [4, 5] wskazuje się, że opór cieplny R układu z elewacją wentylowaną należy obliczać według metodologii podanej w normach:

• PN-EN ISO 6946:2017-10 [9],
• PN-EN ISO 10211 [10].

Współczynnik przenikania ciepła, jaki należy wyznaczać w przypadku danego typu konstrukcji, jest skorygowaną wartością współczynnika U, czyli wartością współczynnika U_C, uwzględniającą dodatkowe straty ciepła, jakie generują m.in. elementy mocujące samą elewację oraz mocujące warstwę izolacji cieplnej, przechodzące przez warstwę izolacji cieplnej.

Wpływ punktowych mostków cieplnych, jakie pojawiają się w miejscach przebicia izolacji cieplnej materiałem o wysokiej przewodności cieplnej, należy bezwzględnie brać pod uwagę w obliczaniach współczynnika przenikania ciepła przegrody budowlanej. Uzyskanie projektowanej, poprawnej wartości tego współczynnika jest konieczne, m.in. w celu:

• sprawdzania podstawowych wymagań technicznych, cieplnych stawianych: przegrodom zewnętrznym budynków – współczynnik U_C  ≤  U_Cmax oraz budynkom – wskaźnik EP ≤ EP_max,
• określania innych wskaźników energetycznych budynku, takich jak zapotrzebowanie na moc grzewczą pomieszczeń i budynku czy okresowego zapotrzebowania na energię budynku.

W obliczu sukcesywnie zaostrzanych wymagań w zakresie izolacyjności cieplnej przegród zewnętrznych i wymagań dotyczących wskaźników zapotrzebowania na energię budynków znajdowanie rozwiązań konstrukcyjnych elewacji wentylowanych, które spełniłyby obecne i przyszłe wymagania techniczne, stanowi duże wyzwanie dla projektantów i znaczące pole poszukiwań dla naukowców.

Konsole do mocowania rusztu mogą mieć obecnie długość dochodzącą do 200–300 mm, co podyktowane jest rosnącymi wymaganiami w zakresie izolacyjności cieplnej przegród budowlanych [11]. Odnosi się to szczególnie w przypadku budynków zaliczanych do obiektów pasywnych.

Punktowe mostki cieplne w elewacji wentylowanej

Wpływ punktowego mostka cieplnego w tego rodzaju konstrukcjach na warunki cieplne oraz na skorygowaną wartość współczynnika przenikania ciepła U_C przegrody omówiony został m.in. w opracowaniach [8, 12–17]. Zwraca się w nich uwagę na fakt znaczącego niejednokrotnie wpływu punktowych mostków cieplnych na właściwości izolacyjne danego typu przegrody zewnętrznej.

Niestety niejednokrotnie projektanci mają problem z dotarciem do szczegółowych wytycznych projektowych elewacji wentylowanych, dotyczących parametrów niezbędnych do uwzględnienia w charakterystyce energetycznej budynku. Między innymi często brak jest dokładnych informacji technicznych w zakresie wartości współczynnika punktowego mostka cieplnego powstającego w miejscu przebicia warstwy izolacji cieplnej przez łączniki mechaniczne i konsole.

Z analizy przedstawionej w opracowaniu [17] wynika, iż wartość współczynnika przenikania ciepła punktowego mostka cieplnego od konsoli aluminiowej uzależnione są przede wszystkim od wartości przewodności cieplnej materiału warstwy konstrukcyjnej. Z kolei wykorzystując zależności z normy PN-EN ISO 6946 [9], wynika, że wartość współczynnika punktowego mostka cieplnego w istotnej mierze zależy również od izolacyjności cieplnej warstwy ociepleniowej.

W opracowaniu [13] porównano wyniki obliczeń współczynnika U_C dzięki wykorzystaniu zależności z normy PN-EN ISO 6946 [9] i zależności z pracy [16].

Wartości uzyskane dla identycznego układu konstrukcyjnego wyznaczone według normy [9] okazały się znacznie wyższe niż wyznaczone w oparciu o zależność z opracowania [16]. Uzyskane rozbieżności potwierdzają tym samym wnioski formułowane w innych opracowaniach dotyczących analizowanego zagadnienia, wskazujące na duże niedokładności przy wyznaczaniu współczynnika U_C dla łączników mechanicznych przy wykorzystaniu zależności z normy PN-EN ISO 6946.

Jak znaczący może być wpływ punktowych mostków cieplnych w systemie elewacji wentylowanej na straty ciepła przez ścianę zewnętrzną, podają autorzy pracy [16]. Z ich badań wynika, iż mogą one powodować nawet 30% wzrost wartości współczynnika przenikania ciepła U_C ściany zewnętrznej z elewacją wentylowaną w stosunku do wartości współczynnika U takiej przegrody.

Konieczność dokładnego określania i uwzględniania w obliczeniach strat ciepła mostków cieplnych punktowych, występujących w systemach elewacji wentylowanej, podkreślają m.in. autorzy prac [18–20].

W aprobatach technicznych, ocenach technicznych czy też materiałach informacyjnych różnych firm oferujących systemy elewacyjne lub komponenty do ich wykonania niejednokrotnie brak jest ścisłych danych technicznych związanych z parametrami przenikania ciepła w miejscu punktowych mostków cieplnych. W rezultacie projektowana wartość izolacyjności cieplnej przegrody z elewacją wentylowaną może być obarczona dużym błędem.

Przykładowo aprobata techniczna AT-15-9158/2013 [21] zawiera zestawienie wartości współczynnika przenikania ciepła U, czyli bez uwzględnienia punktowych mostków cieplnych, oraz wartość U_C uwzględniającą punktowe mostki cieplne, dla różnych rozwiązań konstrukcyjnych ściany zewnętrznej z okładziną elewacyjną, przy grubości warstwy izolacji cieplnej z wełny mineralnej od 10 do 20 cm.

Z porównania zestawionych tam danych wynika, że wartość współczynnika U_C w stosunku do wartości U może wzrastać nawet o 90%. W aprobacie [21] podane zostały również wartości współczynnika U bez zastosowania i z zastosowaną podkładką termoizolacyjną pod konsole układu nośnego elewacji.

Podkładka termiczna o grubości 1 cm i wykonana z materiału o współczynniku przewodzeniu ciepła λ = 0,07 W/(m·K) we wszystkich przytoczonych przypadkach obniża wartość współczynnika U_C średnio o 0,05 W/(m²·K). Niestety w wymienionej aprobacie brak jest informacji o przyjętej w obliczeniach liczbie konsoli systemu elewacyjnego, przebijających izolację cieplną na 1 m² przegrody. Nie wiadomo również, czy w obliczeniach wartości współczynnika U_C uwzględniono poprawki na łączniki mechaniczne, służące do zamocowania warstwy wełny mineralnej.

W ofertach różnych firm specjalizujących się produkcji elementów mocujących do systemów elewacyjnych pojawiają się rozwiązania przeznaczane dla budownictwa energooszczędnego i pasywnego. Oferowane konsole noszą nazwę konsol pasywnych.

Przykładowo firma BSP Bracket System Polska Sp. z o.o. oferuje konsole wykonane z aluminium, z przekładką termoizolacyjną BSP L1, wykonaną z laminatu epoksydowo-szklanego, o współczynniku przewodzenia ciepła λ = 0,36 W/(m·K) [22]. Zgodnie z uzyskanymi certyfikatami Certified Passive House Component Passive House Institute Dr. Wolfgang Feist Darmstadt, charakteryzują się bardzo niskimi wartościami współczynnika punktowego mostka cieplnego χ. Konsola typu KW4 PAS, nośna, tzw. stała, ma współczynnik χ = 0,0104 W/K, a konsola przesuwna, stabilizująca χ = 0,0052 W/K. Natomiast konsola typu KW1 PAS/220 nośna, stała uzyskała wartość χ = 0,0093 W/K, a konsola przesuwna, stabilizująca χ = 0,0043 W/K.

Podobną propozycją do przedstawionej powyżej są konsole pasywne firmy ARTRYS – Elewacje wentylowane, zbudowane z aluminium i tworzywa sztucznego. Stosowane są z podkładką PVC lub taśmą PES, przede wszystkim w celu odizolowania stopy aluminiowej od podłoża, do którego są mocowane [23], ale poprawiające również w tym miejscu izolacyjność cieplną układu. Niestety w informacjach technicznych brak jest danych dotyczących współczynnika punkowego mostka cieplnego, jaki uzyskuje się przy ich zastosowaniu.

Z kolei firma AGS Sp. z o.o. oferuje konsole pasywne typu HI+ [24] wykonane ze stali nierdzewnej, w których dzięki odpowiedniemu perforowaniu elementu stalowego udało się tak zmienić przepływ ciepła przez łącznik, że ostatecznie zminimalizowano efekt punktowego mostka cieplnego. Zalecane jest stosowanie tego rodzaju konsol nawet bez podkładek termicznych. Zaletą tego typ rozwiązania jest wysoka odporność na działanie wysokich temperatur, na wypadek pożaru, w stosunku do konsoli aluminiowych.

Jeszcze raz należy zwrócić uwagę na fakt, że na izolacyjność cieplną systemu elewacyjnego, w zakresie punktowych mostków cieplnych, mają istotny wpływ:

• konsole do mocowania elewacyjnych elementów osłonowych,
• kotwy do mocowania konsoli,
• kotwy do mocowania warstwy izolacji cieplnej.

O ostatecznej wartości izolacyjności cieplnej całego układu konstrukcyjnego decydują nie tylko parametry konstrukcyjno-materiałowe konsol czy kotew, ale również właściwości przewodzenia ciepła materiału zastosowanego w warstwie izolacji cieplnej oraz w warstwie, w której kotwiony jest dany element.

Niestety projektanci niejednokrotnie nie dysponują wiarygodnymi danymi odnośnie wartości współczynnika przenikania ciepła punktowego mostka cieplnego. Brak również dostępu do katalogów lub innych wiarygodnych wytycznych czy zestawień wartości punktowego mostka cieplnego w najczęściej spotykanych rozwiązaniach konstrukcyjnych systemów elewacji wentylowanej. Wskazane byłoby stworzenie tego rodzaju narzędzi wspomagających proces projektowania, tak jak ma to miejsce w przypadku różnych opracowań, zestawień i oprogramowania komputerowego pozwalającego uwzględniać liniowe mostki cieplne w obliczeniach parametrów charakterystyki energetycznej budynku.

W opracowaniu [19] stwierdza się, iż pomijanie efektu punktowego mostka cieplnego w lekkich systemach elewacji wentylowanej prowadzi do znaczącego niedoszacowania rzeczywistych strat ciepła z pomieszczeń ogrzewanych. Mostki cieplne punktowe w systemach elewacyjnych tworzą niejednokrotnie bardzo złożone układy i stwarzają problemy z poprawnym ich uwzględnieniem w obliczeniach przepływu ciepła. W przykładach konstrukcyjnych analizowanych w pracy [20] stwierdza się, że wielkość niedoszacowania strat ciepła na przenikanie, w przypadku pominięcia wpływu punktowych mostków cieplnych, kształtuje się w przedziale od 5 do nawet 20%.

Dana sytuacja może mieć istotne znaczenie przy opracowaniu charakterystyki energetycznej budynku, która powinna być jak najwyższej jakości. Niestety raz po raz zgłaszane są zastrzeżenia, co do dokładności wykonania charakterystyki energetycznej, w dokumentacji projektowej i świadectwach charakterystyki energetycznej budynku.

Z opisanych wyżej przypadków wynika, że na jakość uzyskanych wyników obliczeń parametrów charakterystyki energetycznej oraz późniejszego rzeczywistego zużycia energii, mogą m.in. mieć wpływ problemy z poprawnym uwzględnianiem punktowych mostków cieplnych przy obliczaniu wielkości strat ciepła.

Należy mieć również świadomość, że mostki cieplne będą w coraz większym stopniu wpływać na wartość zapotrzebowania na moc grzewczą czy wartość wskaźników zapotrzebowania na ciepło na potrzeby ogrzewania pomieszczeń i budynków. Wiąże się to z tym, że zgodnie z zatwierdzonymi na rok 2021 wymaganiami technicznymi, a już od 2019 r. w przypadku niektórych budynków zajmowanych przez władze publiczne oraz będących ich własnością, ściany zewnętrzne pomieszczeń z temperaturą ≥ 16°C muszą charakteryzować się skorygowaną wartością współczynnika przenikania ciepła U_C (czyli uwzględniającą m.in. wpływ na straty ciepła łączników mechanicznych i innych elementów przebijających warstwę izolacji cieplnej) na poziomie U_C  ≤ 0,20 W/(m²·K), w pomieszczeniach z temperaturą w przedziale 8°C ≤ t_i < 16°C należy spełnić kryterium U_C ≤ 0,45 W/(m²·K), a w przypadku temperatury t_i ≤ 8°C współczynnik U_C musi osiągnąć wartość ≤ 0,90 W/(m²·K) [25].

Zasady określenia izolacyjności cieplnej przegrody z elewacją wentylowaną

W obliczeniach projektowych izolacyjność cieplną ściany zewnętrznej z elewacją wentylowaną przeprowadza się w oparciu o metodologię podaną w normie PN-EN ISO 6946 [9].

W celu spełnienia wymagań Warunków Technicznych izolacyjność cieplna przegrody musi być wyrażona w postaci skorygowanej wartości współczynnika przenikania ciepła U_C.

W przypadku ścian zewnętrznych należy uwzględniać wpływ nieszczelności w warstwie izolacji cieplnej oraz wpływ łączników mechanicznych z trzpieniami metalowymi, ale również kotew, czy innych elementów mocujących, przebijających warstwę izolacji cieplnej, tworzących punktowe mostki cieplne.

Wartość współczynnika przenikania ciepła U_C wyznacza się według zależności:

gdzie:

U – współczynnik przenikania ciepła uwzględniający opory cieplne warstw przegrody oraz opory przejmowania ciepła na powierzchni przegrody, [W/(m²·K)],
ΔU – poprawki do wartości współczynnika przenikania ciepła, [W/(m²·K)]

gdzie:

ΔU_g – poprawka z uwagi na pustki powietrzne w warstwie izolacji cieplnej, [W/(m²·K)],
ΔU_f – poprawka z uwagi na łączniki mechaniczne w warstwie izolacji cieplnej, [W/(m²·K)].

W przypadku analizowanego typu przegrody budowlanej, zakładając poprawność ułożenia warstwy izolacji cieplnej, można założyć brak nieszczelności w tej warstwie, w związku z czym można pominąć poprawkę ΔU_g. Natomiast bezwzględnie należy uwzględnić wpływ łączników mechanicznych na skorygowaną wartość współczynnika przenikania ciepła U_C.

W normie PN-EN ISO 6946 [9] wskazano, że nie ma potrzeby stosowania poprawki ΔU_f  w przypadku łączników wykonanych z materiału o przewodności cieplnej mniejszej od 1,0 W/(m·K).

W przypadku przegród z elewacjami wentylowanymi wszystkie elementy mocujące przebijające warstwę izolacji cieplnej wykonane są z materiału o współczynniku λ > 1,0 W/(m·K), w związku z czym poprawka ΔU_f musi być wyznaczona.

Wartość poprawki ΔU_f określana może być według jednego z dwóch wzorów.

Pierwsza z zależności z normy [9] ma postać:

gdzie:

λ_f – współczynnik przewodzenia ciepła materiału łącznika, konsoli, W/(m·K),
n_f – liczba łączników, konsoli na 1 m² elewacji,
A_f – pole przekroju poprzecznego jednego łącznika, konsoli, [m²],
d₀ – grubość warstwy izolacji cieplnej z łącznikiem, konsolą, [m],
d₁ – długość łącznika, konsoli przechodzącej przez warstwę izolacji cieplnej, [m],
R₁ – opór cieplny warstwy izolacji cieplnej przebitej przez łącznik lub konsolę, [m²·K/W],
R_T,h – opór cieplny przegrody bez uwzględnienia warstwy izolacji cieplnej, [m²·K/W].

W przypadku kilku rodzajów (i-tych) łączników mechanicznych, konsol i innych elementów przechodzących przez warstwę izolacji cieplnej, na powierzchni 1 m², odpowiednie poprawki ΔU_f należy zsumować, według wzoru:

Drugą, alternatywną zależnością, służącą do wyznaczania poprawki ΔU_f, według normy [9] jest wzór:

gdzie:

n_fi – liczba łączników i-tego typu na 1 m² elewacji,
χ_i – współczynnik przenikania ciepła i-tego, punktowego mostka cieplnego, [W/K].

W opracowaniu [19] autorzy zwracają uwagę na fakt, że pierwsza z zależności na wyznaczenie poprawki ΔU_f nie uwzględnia złożoności węzła, przez który przepływa ciepło w miejscu punktowego mostka cieplnego.

• Nie uwzględnia ona dodatkowych elementów i czynników, jakimi są np. kotwy mocujące konsole czy głębokość mocowania łączników mechanicznych i kotew w warstwie konstrukcyjnej.
• Nie uwzględnia przewodności cieplnej materiału warstwy, w której kotwione są dane elementy.
• Nie uwzględnia zróżnicowania materiałowego w jednym typie łącznika czy konsoli, co wiąże się ze zmiennością przewodności cieplnej w danym typie punktowego mostka cieplnego.
• Zależność ta nie uwzględnia również zmienności kształtu łącznika czy konsoli w obszarze przejścia przez warstwę izolacji cieplnej.

W związku z powyższym bardziej poprawnym podejściem do wyznaczenia poprawki ΔU_f, dającym dokładniejsze wyniki, jest zastosowanie drugiego ze wzorów, w którym pojawia się parametr χ – współczynnik przenikania ciepła punktowego mostka cieplnego. Wartości χ obliczona musi być przy wykorzystaniu metod numerycznych według zasad podanych w normie PN-EN ISO 10211 [10]:

gdzie:

L_3D – współczynnik sprzężenia cieplnego wyznaczony z obliczeń trójwymiarowych, 3D komponentu z mostkiem cieplnym punktowym, [W/K],
U – współczynnik przenikania ciepła przegrody wynikający z obliczeń jednowymiarowych, 1D, uwzględniających układ warstw materiału w przegrodzie (bez mostka punktowego), [W/(m²·K)],
A – pole powierzchni analizowanego fragmentu przegrody z mostkiem cieplnym punktowym, [m²].

W obliczeniach projektowych według normy [10], wykonywanych przy wykorzystaniu metod komputerowych, należy odpowiednio określić granice geometryczne i podziały materiałowe modelu, ustalić warunki brzegowe oraz wartości parametrów cieplnych. Obliczenia te dają najbardziej dokładne wartości współczynnika przenikania ciepła punktowego mostka cieplnego χ, które należy wykorzystywać do obliczeń skorygowanej wartości współczynnika przenikania ciepła przegrody z elewacją wentylowaną UC i innych parametrów wchodzących w skład charakterystyki energetycznej budynku.

Podsumowanie

Coraz większą uwagę powinno się przykładać do zapewnienia jak najlepszej izolacyjności cieplnej przegród budowlanych, co w efekcie pozwala obniżyć zapotrzebowania na moc grzewczą i na ciepło całego budynku. Odnosi się to tak do budynków nowo powstających, jak i podlegających modernizacji.

Jednym z newralgicznych miejsc, niejednokrotnie nieprecyzyjnie uwzględnianych lub pomijanych w obliczeniach, są obszary tworzące mostki cieplne w przegrodzie zewnętrznej budynku. W szczególności odnosi się to do mostków cieplnych punktowych.

Według danych literaturowych wpływ mostków cieplnych punktowych na straty ciepła przenikającego przez przegrody może być znaczący, sięgający nawet kilkudziesięciu procent. Niejednokrotnie jest to związane z nieodpowiednim doborem rozwiązania konstrukcyjnego przegrody, w której pojawiają się mostki cieplne punktowe, nieuwzględnieniem ich w obliczeniach izolacyjności cieplnej takiej przegrody lub błędnymi założeniami do obliczeń. Typem przegrody zewnętrznej, w której występują mostki cieplne punktowe, nie zawsze odpowiednio uwzględniane w obliczenia, są ściany zewnętrzne z elewacjami wentylowanymi.

Systemy przegród zewnętrznych z elewacjami wentylowanymi są coraz powszechniej stosowane. Posiadają wiele zalet, jednak charakteryzują się również istotną wadą, jaką jest powstawanie efektu punktowego mostka cieplnego, w miejscu przebicia izolacji cieplnej konsolami, łączącymi warstwę konstrukcyjną z elewacją. Dodatkowo powstają tam mostki od mocowania warstwy izolacji cieplnej do warstwy konstrukcyjnej.

Problem ten staje się szczególnie znaczący w obliczu zaostrzających się wymagań technicznych w zakresie izolacyjności cieplnej przegród zewnętrznych budynków, planowanych w roku 2021.
W związku z powyższym należy kontynuować poszukiwania nowych rozwiązań materiałowo-konstrukcyjnych dla ścian z elewacjami wentylowanymi, które pozwoliłyby na zminimalizowanie efektu punktowego mostka cieplnego.

W miarę możliwości wskazane jest stosowanie do mocowania elementów elewacyjnych, konsoli pasywnych, w tym ze stali nierdzewnej, charakteryzującej się znacznie niższą przewodnością cieplną niż aluminium. Należy również, w miarę możliwości stosować aluminiowe konsole pasywne z przekładkami termicznymi, przy czym należy pamiętać o tym, że zastosowanie ich jest w pewnym zakresie ograniczone. Związane jest to z nośnością tych elementów, przewidzianych do lekkich konstrukcji elewacyjnych, jak również w szczególności w przypadku zastosowania przekładek termicznych, do ograniczonej wysokości elewacji, co z kolei związane jest z bezpieczeństwem pożarowym.

Z kolei do mocowania warstwy izolacji cieplnej z wełny mineralnej zamiast łączników ze stali zwykłej należałoby wprowadzać na szerszą skalę łączniki ze stali nierdzewnej.

Generalnie zaobserwować można brak informacji i precyzyjnych danych w materiałach technicznych producentów, jakie wartości współczynnika przenikania ciepła punktowego mostka cieplnego χ, należy przyjmować do obliczeń współczynnika U_C.

Wskazane byłoby, aby systemodawcy komponentów tworzących mostki cieplne punktowe i całych konstrukcji elewacji wentylowanych, opracowali i udostępnili takie dane, uwzględniające najczęściej stosowane rozwiązania materiałowe ścian zewnętrznych, z typowymi materiałami na warstwy konstrukcyjne, warstwy izolacji cieplnej i swoje systemy mocowania elewacji, co usprawniłoby i poprawiło dokładność opracowania m.in. charakterystyki energetycznej budynków z elewacjami wentylowanymi.

Konieczność sięgnięcia po metodologię z normy PN-EN ISO 10211 [10] i narzędzia numeryczne do obliczeń współczynnika przenikania ciepła punktowego mostka cieplnego, pojawiłaby się wówczas tylko w przypadku nietypowego rozwiązania konstrukcyjnego ściany z elewacją wentylowaną.

Literatura

 1. K. Schabowicz, T. Gorzelańczyk, M. Szymków, „Współczesne systemy elewacji wentylowanych – rodzaje i wymagania”, „IZOLACJE” 7/8/2017, s. 74–84.
 2. P. Krause, A. Szymanowska-Gwiżdż, „Mocowanie elewacji wentylowanych”, „IZOLACJE” 7/8/2019, s. 34–38.
 3. P. Krause, A. Szymanowska-Gwiżdż, „Rodzaje okładzin w systemach elewacji wentylowanych”, „IZOLACJE” 3/2019, s.102–111.
 4. EOTA ETAG 034 Część 1, „Zestawy okładzin wentylowanych wraz z elementami mocującymi”, 2012.
 5. EOTA ETAG 034 Część 2, „Zestawy zawierające elementy okładzinowe, elementy mocujące, podkonstrukcję oraz wyroby izolacyjne”, 2012.
 6. EAD 090062-00-0404, „Kits for external wall claddings michanically fixed”.
 7. O. Kopyłow, „Ocena techniczna elewacji wentylowanych według EAD 090062-00-0404”, „IZOLACJE” 3/2020, s. 72–74.
 8. A. Ujma, M. Pomada, „Warunki cieplne w obszarze łączników mechanicznych przegród z elewacją wentylowaną”, „IZOLACJE” 6/2018, s. 26–32.
 9. PN-EN ISO 6946:2017-10, „Komponenty budowlane i elementy budynku – Opór cieplny i współczynnik przenikania ciepła – Metody obliczania”.
10. PN-EN ISO 10211, „Mostki cieplne w budynkach – Strumienie cieplne i powierzchniowe – Obliczenia szczegółowe”.
11. K. Schabowicz, M. Szymków, „Elewacje wentylowane z płyt włókno-cementowych w ujęciu prawnym”, „IZOLACJE” 9/2015, s. 60–64.
12. A. Ujma, „Izolacyjność cieplna ściany zewnętrznej z elewacją wentylowaną”, „IZOLACJE” 11/12/2016, s. 86–90.
13. A. Ujma, „Ocena izolacyjności cieplnej przegrody z elewacją wentylowaną”, „BoZPE” 2/2016, s. 93–102, DOI: 10.17512/bozpe.2016.2.14.
14. A. Ujma, M. Pomada, „Analysis of the Temperature Distribution in the Place of Fixing the Ventilated Façade”, E3S Web of Conferences, Vol. 97/2019, DOI: 10.1051/e3sconf/20199701041.
15. Katalog produktów, AGS sp z o.o., Warszawa 2016
16. J. Šadauskienė, J. Ramanauskas, L. Šeduikytė, M. Daukys, A. Vasylius, „Simplified Methodology for Evaluating the Impact of Point Thermal Bridges on the High-Energy Performance of a Passive House”, „Sustainability” 7/2015, 16687–16702.
17. T. Theodosioua, K. Tsikaloudakia, D. Bikas, „Analysis of the Thermal Bridging Effect on Ventilated Facades”, „Procedia Environmental Sciences” 38/2017, 397–404.
18. K. Schabowicz, M. Szymków, „Elewacje wentylowane z płyt włókno-cementowych na podkonstrukcji aluminiowej”, „Materiały Budowlane” 9/2016, s. 28–30.
19. S. Kulczewska, W. Jezierski, „Analiza rozwiązań złożonych mostków termicznych pod względem udoskonalania ich parametrów cieplnych”, „Budownictwo i Architektura” 3/2016, s. 99–106.
20. Theodoros G. Theodosiou, Aikaterini G. Tsikaloudaki, Karolos J. Kontoleon, Dimitrios K. Bikas, „Thermal bridging analysis on cladding systems for building facades”, „Energy and Buildings” 109/2015, s. 377–384.
21. Aprobata techniczna AT-15-9158/2013, „Zestaw wyrobów do wykonywania wentylowanych okładzin elewacyjnych ISOVER­‑EQUITONE”, Instytut Techniki Budowalnej, Warszawa 2013.
22. Strona internetowa: https://www.bspsystem.com/systemy/system-pasywny-bsp-kw-pas/.
23. Strona internetowa: http://www.artrys.pl/systemy-zamocowan/konsole-pasywne.
24. Strona internetowa: https://ags.org.pl/systemy-mocowan-elewacji-wentylowanych/.
25. Obwieszczenie Ministra Infrastruktury i Rozwoju z dnia 17 lipca 2015r. w sprawie ogłoszenia jednolitego tekstu rozporządzenia Ministra Infrastruktury w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie.

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!