Profil budowlany do systemów ociepleń (ETICS) EJOT® Pro-Line (fot. EJOT)
Ciepło szuka słabych miejsc w przegrodzie zewnętrznej (mostków termicznych), aby jak najłatwiej wydostać się na zewnątrz budynku. Przez pręt stalowy o powierzchni przekroju 1 cm2 ucieka w ciągu godziny kilkadziesiąt razy więcej ciepła, niż przez taką samą powierzchnię ściany z cegły, nie mówiąc już o ścianie ocieplonej dobrym materiałem izolacyjnym. Mostki cieplne potrafią zepsuć efekty ocieplenia przegród. Przyjrzyjmy się więc, czym są i skąd się biorą.
Mostki cieplne, zwane też termicznymi, to takie miejsca w przegrodach zewnętrznych budynku, przez które ucieka dużo więcej ciepła, niż przez pozostałą powierzchnię danej przegrody. W związku z tym następuje jej punktowe lub liniowe wychładzanie. Przy niskiej temperaturze zewnętrznej może dojść do zawilgocenia przegrody (w przypadku przekroczenia tak zwanego punktu rosy), a czasami także do uszkodzeń mechanicznych.
Mostki cieplne można podzielić na:
liniowe – w razie pojawienia się nieciągłości albo zmiany grubości warstwy izolacji cieplnej na pewnym odcinku, np. w poziomie wieńców ścian zewnętrznych, ościeżach otworów okiennych i drzwiowych, nadprożach, słupach żelbetowych itp.;
punktowe – w przypadku przebicia warstwy termoizolacyjnej przegrody zewnętrznej przez łącznik (najczęściej stalowy pręt), charakteryzujący się dużym współczynnikiem przewodzenia ciepła, np. będą to kotwy w murach trójwarstwowych, kołki stalowe w ociepleniu ścian metodą bezspoinową bądź łączniki rusztu stalowego w ociepleniach dachu nad użytkowym poddaszem. Ponadto ze względu na sposób ich powstawania można wyróżnić takie rodzaje mostków cieplnych:
mostki materiałowe – powstają wszędzie tam, gdzie doszło do całkowitego lub częściowego przebicia izolacji cieplnej budynku przez materiały o innym współczynniku przewodzenia ciepła lub w miejscu, gdzie nastąpiła zmiana grubości warstw izolacji. Ten rodzaj mostków cieplnych występuje prawie na wszystkich połączeniach elementów konstrukcyjnych, ponieważ łączone elementy zazwyczaj są z różnych materiałów;
mostki geometryczne – powstają w elementach konstrukcyjnych na skutek zmiany ich geometrii (kształtu), zwłaszcza w jednomateriałowych narożach i gzymsach. Niekiedy występują one razem z materiałowymi mostkami termicznymi;
mostki konwekcyjne – pojawiają się w miejscach, gdzie nieszczelności powodują obniżenie temperatury elementu konstrukcyjnego przez ruch powietrza.
Przyczyn powstawania mostków cieplnych należy szukać zarówno na etapie projektowania budynku, jak i w fazie realizacji. Projekty architektoniczno-budowlane, szczególnie domów jednorodzinnych, wykonywane są na dużym, ale dopuszczalnym prawnie poziomie ogólności. Rzadko zawierają rysunki detali, które pokazują poprawne przygotowanie ocieplenia w miejscach narażonych na powstanie mostków cieplnych. Czasami, niestety, detale są źle zaprojektowane lub są pozbawione dokładnych informacji dotyczących rodzaju i typu materiału izolacyjnego.
Najbardziej zagrożone występowaniem mostków termicznych są węzły konstrukcyjne, gdzie łączą się różne elementy przegród zewnętrznych budynku, np. dachu i ścian zewnętrznych, bądź miejsca obsadzenia okien. Błędy w projektowaniu mające wpływ na powstawanie mostków termicznych dotyczą również kształtowania jego bryły (zbyt rozczłonkowana powierzchnia przegród zewnętrznych o licznych załamaniach), czy rozmieszczenia i wielkości okien.
Prosta bryła to mniejsze ryzyko powstania mostków termicznych. To jeden z powodów dla których w domach energooszczędnych unika się wykuszy, balkonów i lukarn. (fot. j. Jampolska)
Niedokładnie opisane detale budynków dają wykonawcom dużą swobodę działania. Niestety, polscy wykonawcy, szczególnie domów jednorodzinnych, mają tendencję do obniżających koszty inwestycyjne rozmaitych zmian (materiałowych i niekiedy konstrukcyjnych). Oczywiście, spotyka się to z aprobatą inwestorów, którzy nie mają najczęściej świadomości konsekwencji tych decyzji.
Ponieważ w praktyce w naszym kraju profesjonalny nadzór inwestorski nad taką budową nie istnieje, w czasie realizacji powstają liczne błędy, dające efekt w postaci mostków cieplnych. Aby sprawdzić, czy nowy budynek nie ma mostków termicznych, należy przeprowadzić badanie termowizyjne. Polega ono na wykonaniu serii zdjęć (termogramów) elewacji kamerą termowizyjną w paśmie promieniowania podczerwonego. Na termogramach widoczne są w postaci różnych kolorów (od białego – najwyższa temperatura – przez czerwone do niebieskiego) miejsca o odmiennej temperaturze.
Im wyższa temperatura powierzchni zewnętrznej przegrody, tym większe straty ciepła. Mostki termiczne są identyfikowane jako strefy lokalnego wzrostu temperatury powierzchni przegrody (jaśniejsze plamy na termogramie). Takie badanie przydaje się jako kontrola poprawnego wykonywania następujących robót:
szczelności ułożenia izolacji termicznej, np. ciągłość przyklejenia płyt styropianowych;
grubości ocieplenia (różnice w grubości ocieplenia poszczególnych miejsc generują mostki termiczne);
ciągłości izolacji cieplnej;
poprawności i szczelności wykonania ścian jednowarstwowych;
jakości osadzenia okien, drzwi, rolet zewnętrznych itp.
Praktyka budowlana, niestety, pokazuje wiele błędów projektowych i wykonawczych, powodujących powstanie mostków termicznych. Co więc należy zrobić, aby ograniczyć wpływ mostków cieplnych na zużycie energii w domach? Istnieje kilka sposobów rozwiązania tego problemu.
Jak uniknąć mostków cieplnych?
Mostkom cieplnym można zapobiegać na wiele sposobów. Po pierwsze, warstwa izolacji cieplnej powinna tworzyć ciągłą i nieprzerwaną otulinę ogrzewanej części budynku. Trzeba unikać przerw, pocienień i przebić warstwy izolacji. Jeśli wystąpi przebicie, to materiał, z którego wykonany jest element ją przebijający, ma charakteryzować się jak najmniejszym współczynnikiem przewodzenia ciepła λ (jego jednostką jest W/(m·K)).
Wskazane jest, żeby połączenia izolacji termicznej poszczególnych przegród zewnętrznych były ciągłe i nieprzerwane. Na przykład warstwa izolacji dachu musi łączyć się na całej długości z warstwą izolacji cieplnej ściany zewnętrznej. Aby spełnić rygorystyczne normy zapotrzebowania na energię pierwotną (WT 2021), konieczne jest ograniczenie wystających gzymsów oraz bezwzględne, zachowujące ciągłość zaizolowanie ścianek attykowych.
Attyka ocieplona tylko jednostronnie jest dużym mostkiem cieplnym.
Ocieplenie attyki ze wszystkich stron minimalizuje ucieczkę ciepła.
Montaż stolarki okiennej i drzwiowej musi być wykonany jako szczelny montaż trójwarstwowy (najlepiej z osadzeniem w warstwie ocieplenia), co jest obecnie niezbędnym standardem do ograniczenia strat ciepła i spełnienia norm energetycznych.
Na rynku jest kilka systemowych rozwiązań, umożliwiających prawidłowy montaż w warstwie ocieplenia fot. KLIMAS WKRĘT-MET
Szczególnie istotne jest właściwe połączenie podziemnej i nadziemnej części domu. Ściany piwnicy muszą być izolowane od strony wewnętrznej oraz zewnętrznej, a izolacja piwnicy powinna łączyć się z izolacją ściany zewnętrznej i stropu. Bardzo skutecznym sposobem wyeliminowania mostka cieplnego w strefie przycokołowej budynku jest zastosowanie specjalnych izolacyjnych bloczków cokołowych. Taki element konstrukcyjny zamyka przerwę w izolacji pomiędzy ścianą zewnętrzną a stropem nad piwnicą albo płytą fundamentową. Zazwyczaj taki bloczek cokołowy charakteryzuje się dużą wytrzymałością na ściskanie (powyżej 20 MPa) i pozwala na wznoszenie na nim ścian do wysokości kilku kondygnacji.
Izolacyjne bloczki cokołowe pozwalają zminimalizować ucieczkę ciepła ze ścian nadziemia do fundamentu. (fot. Stahlton)
Niektóre rozwiązania materiałowe zapobiegają zjawisku kapilarnego podciąganie wody do wyżej położonych warstw muru. W przypadku izolacji piwnic lub ścian fundamentowych w miejscach narażonych na zamakanie, gdzie zastosowano systemy drenażowe lub odwadniające, należy zaprojektować odwodnienie tak, aby nie powodowało przerwania ciągłości warstwy izolacji, jej pocienienia bądź zawilgocenia.
Schemat konstrukcji trójwarstwowej i dwuwarstwowej ściany fundamentowej
Generalnie w energooszczędnych domach jednorodzinnych powinno unikać się balkonów. Jednak gdy się na nie decydujemy, trzeba je wykonać jako samonośne lub wiszące. Istnieje kilka systemów balkonów wiszących wykorzystujących tzw. łączniki balkonowe. Łączniki balkonowe służą do izolacji styków pomiędzy zewnętrznymi elementami żelbetowymi a stropem albo ścianami zewnętrznymi. Elementami składowymi łączników zbrojeniowych są pręty zbrojeniowe, płaskowniki, połączone z prętami zbrojeniowymi, i łożyska stalowe albo betonowe. Wszystkie te elementy umieszczone są w obudowie z tworzywa sztucznego, wypełnionej materiałem izolacyjnym w postaci styropianu lub wełny mineralnej.
W przypadku balkonu o konstrukcji samonośnej, całkowicie oddylatowanej od budynku, płyta balkonowa powinna być podparta na niezależnych słupach. Wtedy materiał konstrukcyjny balkonu może być dowolny, np. stal, beton, drewno, aluminium, szkło itp.
W domach szkieletowych powstają głównie liniowe mostki termiczne, tworzą je elementy konstrukcyjne. Zapobiega się ich powstawaniu poprzez dwuwarstwową budowę rusztu konstrukcyjnego (jedna warstwa umocowana poprzecznie do drugiej) z dwiema warstwami ocieplenia układanymi tak, aby wierzchnia pokrywała elementy konstrukcyjne spodniej. Łatwiej jest zapobiec ucieczkom ciepła w technologii szkieletu drewnianego niż stalowego (z racji znacznie niższej przewodności cieplnej drewna).
Wszelkie elementy przenikające przez warstwy termoizolacyjne zwykle stanowią punktowe mostki termiczne. Dotyczy to zwłaszcza kominów wentylacyjnych, stalowych balustrad, wsporników anten i daszków, a nawet aluminiowych listew startowych, używanych w bezspoinowych systemach ociepleń typowych dla ścian dwuwarstwowych. Ich wpływ można wyraźnie zmniejszyć przez zmianę materiału konstrukcyjnego, np. ze stali na drewno. Kiedy nie jest to możliwe, warto zastosować elementy pośrednie o znacznie lepszej termoizolacyjności. Mogą to być klocki drewna lub kawałki grubej wodoodpornej sklejki, przykręcone do ściany na podkładce ze szkła piankowego lub twardego polistyrenu ekstrudowanego (XPS).
Do takich drewnianych elementów podkładowych można już przykręcać inne konstrukcje, np. stalowe. Dzięki temu punktowe mostki termiczne będą minimalne, bo praktycznie ograniczone do śrub albo kołków kotwiących elementy pośrednie.
XPS ma lepsze właściwości niż styropian. Stosujemy go w miejscach narażonych na duże obciążenia i wilgoć lub tam, gdzie izolacja musi być cieńsza. (fot. Ursa)
Skutki obecności mostków cieplnych w budynku
Skutki obecności mostków cieplnych są niezwykle uciążliwe i stwarzają wiele problemów. Przez mostek termiczny następuje niekontrolowana wymiana – utrata ciepła, co z kolei powoduje duże straty energetyczne i wzrost kosztów ogrzewania domu. Ponadto miejsca, w których izolacja jest niepełna lub naruszona, mogą przepuszczać wilgoć, co z kolei może wywołać zawilgocenie izolacji i utratę jej właściwości termoizolacyjnych, a w efekcie dalsze straty ciepła i wzrost rachunków za ogrzewanie.
Zjawisko to jest szczególnie niebezpieczne w przypadku izolacji na wysokości fundamentów. Grunt łatwo przyjmuje wodę z opadów i jeżeli te warstwy nie zostaną dodatkowo zabezpieczone, może okazać się po latach, że grzyb zacznie atakować dom od fundamentów. Kolejnym problemem wywołanym przez mostek cieplny jest wychłodzenie przegrody zewnętrznej, które po jej wewnętrznej stronie może doprowadzić do jej zawilgocenia na skutek skraplania się pary wodnej zawartej w powietrzu w pomieszczeniach, co w konsekwencji także może skutkować rozwojem pleśni i innych grzybów. Długotrwałe przebywanie w zagrzybionych pomieszczeniach może powodować choroby reumatyczne, alergie, choroby układu oddechowego, grzybice, nowotwory.
Obniżenie temperatury powierzchni przegrody zewnętrznej od strony wewnętrznej, nawet bez wykraplania się pary wodnej ma negatywny wpływ na komfort cieplny panujący wewnątrz budynku. Zwłaszcza w przypadku mroźnych zim mamy odczuwalną różnicę między temperaturą powietrza w pomieszczeniach a chłodniejszą powierzchnią wewnętrzną przegród zewnętrznych i użytkownicy domu czują się źle, odnosząc silne wrażenie, że niektóre narożniki pokojów są zimniejsze od drugich. Szczególnie dla pań i osób w podeszłym wieku takie różnice temperatury będą odczuwalne i przykre.
Występowanie mostków cieplnych może prowadzić do poważnych uszkodzeń elementów konstrukcji budynku. Narażone są zwłaszcza te elementy konstrukcyjne, których część objętości znajduje się wewnątrz, a reszta jest poddawana oddziaływaniu temperatury zewnętrznej. Dzieje się tak na przykład w miejscu nieizolowanego połączenia płyty balkonowej ze stropem. Temperatura płyty balkonowej bardzo zmienia się wraz z warunkami atmosferycznymi. Natomiast temperatura płyty stropowej wewnątrz domu jest w miarę stała i wynosi około 20°C. W wyniku skoku temperatury na styku elementów (wewnętrznego i zewnętrznego) powstają naprężenia termiczne, co skutkuje zarysowaniami i pęknięciami płyty balkonowej.
Usunięcie istniejącego mostka termicznego jest bardzo trudne, a w niektórych sytuacjach wręcz niemożliwe. Z tego powodu ważne jest, żeby już na etapie projektowania, w ostateczności w fazie realizacji projektu, przeanalizować wszystkie miejsca, w których mogą pojawiać się mostki termiczne i zastosować odpowiedni sposób ich uniknięcia.
Najczęściej występujące mostki cieplne i sposoby zapobiegania im
Do najpowszechniejszych mostków termicznych należą:
miejsca osadzenia okien i drzwi zewnętrznych – mostki cieplne powstają głównie w wyniku złego montażu okien. Szczególnie przy małych oknach ucieczka ciepła przez mostek termiczny może być większa, niż przez samo okno. Aby uniknąć pojawienia się mostków termicznych w obszarach okien, powinno się zadbać o ich prawidłowe zamocowanie na całym obwodzie oraz właściwe ocieplenie nadproży i osadzenie zewnętrznych elementów, takich jak parapety.
wieńce, nadproża – żeby przenieść obciążenia konstrukcyjne nad oknami i drzwiami, wykonuje się nadproża, zazwyczaj żelbetowe. Jeżeli będą źle ocieplone, przyczynią się do intensywnej ucieczki ciepła. W przypadku murów jednowarstwowych, należy odpowiednio cofnąć płaszczyznę wieńca względem lica muru, by możliwe było zastosowanie jeszcze odrębnej izolacji. Innym rozwiązaniem jest użycie gotowych elementów z izolacją wewnątrz albo elementów prefabrykowanych z tych samych materiałów co ściana.
połączenie ściany fundamentowej i ściany zewnętrznej z podłogą na gruncie lub ze stropem nad piwnicą – w przypadku połączenia ściany zewnętrznej ze stropem nad piwnicą bądź ściany zewnętrznej z płytą fundamentową w domu niepodpiwniczonym, mostki termiczne powstają z powodu utraty ciągłości izolacji. W zależności od typu budynku, do gruntu może uciekać od 3% (domy wysokie) do 15% ciepła (parterowe). Aby ograniczyć wpływ tych mostków, należy ocieplić ściany fundamentowe od wewnątrz i od zewnątrz oraz ocieplić strop piwnicy tak, by ocieplenia stykały się ze sobą. W odniesieniu do płyty fundamentowej, jej izolacja powinna stykać się szczelnie z izolacją ścian zewnętrznych.
Izolację cieplną płyty fundamentowej należy połączyć z ociepleniem ścian dwuwarstwowych. Wówczas uzyskamy nieprzerwaną osłonę termiczną.
połączenie ściany zewnętrznej z dachem lub stropodachem – przykładem mostka termicznego na połączeniu ściany zewnętrznej ze stropodachem jest attyka. Przy klasycznym podejściu attykę wybudowano z cegły pełnej, bez ocieplenia. Powstał więc mostek cieplny na jej styku ze stropem ostatniej kondygnacji. Rozwiązaniem problemu mostka cieplnego jest nie wzniesienie attyki (co oznacza z kolei groźbę upadku ze stropodachu) albo ocieplenie attyki utworzonej z lekkiego materiału, np. gazobetonu.
Zgodnie z obliczeniami przeprowadzonymi według modelu opracowanego przez mgr inż. arch. Michała Pierzchalskiego, różnica w zużyciu energii (oszczędności energii) między ścianą bez attyki a ścianą z attyką nieocieploną wynosi: Q = 21,23 kWh/rok/m.b.
Natomiast różnica w zużyciu energii między ścianą z attyką nieocieploną i attyką ocieploną styropianem o współczynniku λ= 0,038 W/(m·K) o grubości minimum 18–20 cm (aby spełnić standardy WT 2021), ze wszystkich stron, częściowo wymurowaną z bloczków betonu komórkowego o λ= 0,1 W/(m·K) daje oszczędności: Q = 23,80 kWh/rok/m.b. Czyli dla domu w rzucie 10 × 10 m mamy 40 m.b. attyki – oszczędności wyniosą 952 kWh/rok.
balkony – są to elementy konstrukcji, w których mostki termiczne występują najczęściej. Jeśli balkon stanowi przedłużenie stropu budynku, zostaje przerwana ciągłość izolacji termicznej na styku balkonu i stropu – mamy mostek termiczny. Wpływ powstałego mostka termicznego eliminuje się poprzez zastosowanie specjalnych łączników balkonowych (izotermicznych) lub – co jest rozwiązaniem optymalnym – wykonanie balkonów o konstrukcji samonośnej (dostawnej). Niegdyś stosowane ocieplanie przedłużonej płyty żelbetowej po obwodzie jest obecnie uznawane za rozwiązanie niewystarczające wobec wymagań WT 2021.
Zgodnie z obliczeniami przeprowadzonymi według modelu opracowanego przez mgr. inż. arch. Michała Pierzchalskiego, różnica w zużyciu energii (oszczędności energii) między przestarzałym balkonem bez ocieplenia a balkonem z tradycyjnym ociepleniem całej płyty po obwodzie wynosiła: Q = 42,46 kWh/rok/m.b. Czyli oszczędności dla budynku, w którym jest 10 m.b. balkonu, oscylowały w granicach 425 kWh/rok.
Jednak w świetle rygorystycznych wymogów WT 2021, obwodowe ocieplanie przedłużonej płyty stropowej jest uznawane za rozwiązanie niewystarczające i archaiczne. Aby skutecznie zniwelować mostek termiczny i sprostać obecnym limitom zapotrzebowania na energię, wymaganym standardem (o ile nie stosuje się balkonów dostawnych) jest fizyczne odcięcie balkonu od stropu za pomocą specjalnych łączników termoizolacyjnych (tzw. izokorb).
Różnica w zużyciu energii (oszczędności energii) między balkonem bez ocieplenia a balkonem oddzielonym termicznie nowoczesnymi łącznikami jest znacznie wyższa i wynosi: Q = 53,96 kWh/rok/m.b.
Czyli dla nowoczesnego budynku, w którym jest 10 m.b. balkonu, realne oszczędności wynoszą 540 kWh/rok – i to właśnie to rozwiązanie pozwala bezproblemowo przejść audyt energetyczny niezbędny przy odbiorze nowego domu.
Przy wykonaniu balkonu o konstrukcji samonośnej prawie całkowicie unika się pojawienia się liniowego mostka termicznego (powstaje mostek na połączeniu ściany zewnętrznej ze stropem lub punktowe mostki cieplne, w przypadku przytwierdzenia konstrukcji samonośnej do konstrukcji budynku za pomocą kotew).
Balkon jako przedłużenie płyty stropowej powoduje jej intensywne wychładzanie.
Zastosowanie specjalnych łączników pozwala oddzielić cieplnie balkon od stropu.
W domach energooszczędnych, gdzie zastosowano bardzo dobrą izolację termiczną przegród zewnętrznych, są miejsca, które ze względów technologicznych będą zawsze mostkami termicznymi, ale można znacznie ograniczyć straty ciepła przez te elementy. Do takich rejonów w konstrukcji budynku należą wnęki okienne i drzwiowe, połączenia ścian ze stropem, narożniki pomieszczeń, ściany sąsiadujące ze strefami nieogrzewanymi, obszary, w których na ścianach zewnętrznych są metalowe elementy konstrukcyjne, np. kotwy, skrzynka roletowa oraz połączenie prowadnic bramy garażowej z murem.
Przy termomodernizacji trzeba szczególnie uważać na mostki termiczne. Ocieplanie jest zaś trudniejsze, bo musimy dostosować się do istniejących rozwiązań. (fot. Styropmin - Dobre Styropiany)
Podsumowanie
Mostki cieplne są przyczyną niekontrolowanej utraty ciepła, która może powodować straty energii nawet do 30% (w przypadku obiektu energooszczędnego). Skutki tego zjawiska są uciążliwe i trudne do usunięcia, dlatego warto im zapobiegać już na etapie projektowania. Unikanie mostków termicznych ma wpływ na architekturę domu, konstrukcję oraz na wybór technologii jego budowy. Większość słabych pod względem termicznym miejsc w ścianach to te, w których nie da się w prosty sposób zapewnić ciągłości ocieplenia.
Wyjątkową uwagę należy zwrócić na właściwy montaż stolarki okiennej i drzwiowej, połączenie dachu ze ścianą zewnętrzną, okolice kominów, nadproża, połączenie balkonu ze stropem. Równie istotne są miejsca wprowadzenia do budynku przyłączy, szczególnie tych kierowanych nad terenem. Brak reakcji na powstałe mostki termiczne może mieć poważne konsekwencje.
Od 1998 roku Redakcja "Budujemy Dom" tworzy społeczność pasjonatów budownictwa, którzy z chęcią dzielą się swoją wiedzą i doświadczeniem. Nasz zespół to wykwalifikowani redaktorzy, architekci, inżynierowie i specjaliści z różnych dziedzin budownictwa, którzy stale poszerzają swoją wiedzę i śledzą najnowsze trendy.
7
