Mały krok do przodu w rozwoju osobistym. Od kiedy zacząłem wchodzić głębiej w tematy fizyki budowli i mykologii budowlanej zawsze chciałem nabyć umiejętność obliczania mostków termicznych w programach 3D. Jest to umiejętność ciekawa, aczkolwiek raczej martwa i nieprzydatna na rynku mimo jasnych wymogów stawianych przez przepisy.
Modelowanie 3D, w dzisiejszych czasach nie jest żadnym “fafarafa” aczkolwiek w dziedzinie przepływu ciepłą rynek spowodował, że przepisy i normy w tym zakresie są martwe przy projektowych a oprogramowanie dedykowane do budownictwa jest niestabilne, często bardzo drogie, niezoptymalizowane. Zdaje się, że tematu prawnie nie ma w trakcie studiów na wydziałach budownictwa i architektury. Takimi programikami bawią się raczej prywatne firmy eksperckie, instytuty naukowe, niektórzy producenci i specjaliści na uczelniach.
Mimo szybkiego rozwoju BIM’ów, popyt na takie projektowanie raczej będzie malał z uwagi na to, że budujemy coraz to lepiej izolowane przegrody oraz instalujemy sprawną wentylację co znacznie ogranicza wady krytyczne. Nadzieją jest tylko w architektach, którzy będą tworzyli coraz bardziej fikuśne i trudne do zaizolowania geometrię i detale.
Projektant zgodnie z wymogami warunków technicznych powinien wykonać obliczenie temperatury na wewnętrznej powierzchni nieprzezroczystej przegrody celem określenia ryzyka rozwoju korozji mikrobiologicznej. Takie obliczenia są wykonywanie przeważnie na przegrodzie płaskiej “1D”. Co ambitniejszy audytor pokusi się o sprawdzenie “2D”. Czy jest to dostateczne przy realizacji projektu z balkonem i oknami w narożniku budynku? – niestety nie. Do projektu budowlanego wystarczy zrobić obliczenie 1D, podpisać, że wszystko jest git. Z drugiej strony skomplikowane modelowanie przy prostych bryłach nie zawsze jest potrzebne a zawsze bardzo podnosi koszty projektowania.
Jako termografista musiałem zapoznać się z normą [2] dotycząca wykrywania wad w budynkach metodą podczerwieni, które powstała w innym kraju na potrzeby badania typowych konstrukcji szkieletowych. W normie został postawiony “martwy” wymóg, aby osoba sporządzająca raport odnosiła wykryte anomalie do poprawnie wykonanego modelu elementu budynku. Przy pierwszej lekturze brzmiało to trochę tak jakby termografista po powrocie do biura musiał w swojej komorze klimatycznej zbudować model domku, który by przebadał jako element wzorcowy….
Oczywiście można skorzystać z paru nieprzydatnych zdjęć z normy albo pójść do sąsiada, który ma taki sam budynek – tylko lepszy.
Modelowanie mostków termicznych ułatwia zrobienie takich porównań oraz znalezienie rozwiązania do powstałych problemów.
Przy okazji i na potrzeby ostatniego zlecenia nadarzyła się okazja aby nabyć “szwabski” program Psi-therm (ma akceptowalną cenę i ogarnie go nawet taka osoba jak ja).
Chciałem się pochwalić pierwszym rozważaniem trudnych detali budynku sprzed 20 lat.
Budynek wykonany w konstrukcji szkieletowej belkowo-słupowej z wypełnieniem ścianą osłonową jednowarstwową gr. ok. 44cm. Elementy żelbetowe został zaizolowane warstwą EPS, która została pocieniona na masywnych słupach żelbetowych w narożach. Na fasadzie są oczywiście słabo izolowane balkony. Przewidzenie temperatur w narożnikach budynku jest niemożliwe za pomocą prostych obliczeń oraz modeli 2D.
Poniżej wrzucam parę porównań zdjęć termowizyjnych z wynikami obliczeń metodami numerycznymi. Model był tworzony na trochę inne warunki klimatyczne niż te, które panowały podczas pomiaru kamerą termowizyjną oraz posiadają inne skale barwowe – dlatego obrazy mogą się od siebie różnic ale można zauważyć istotne podobieństwa.
Znalezienie rozwiązań naprawczych okazało się bardzo trudne. Masywny beton jest bardzo sprawnym “radiatorem”.
Przydatne akty prawne i normy:
[1] Norma PN-EN ISO 13788:2013-05; Cieplno-wilgotnościowe właściwości komponentów budowlanych i elementów budynku – Temperatura powierzchni wewnętrznej konieczna do uniknięcia.
[2] Norma PN-EN 13187; Właściwości cieplne budynków – Jakościowa detekcja wad cieplnych w obudowie budynku – Metoda podczerwieni.
[3] Norma PN-EN ISO 10211-1; Mostki cieplne w budynkach – Obliczanie strumieni cieplnych i temperatury powierzchni – Część 1: Metody ogólne
[4] PN-EN ISO 10211:2017-09; Mostki cieplne w konstrukcji budowlanej – Przepływy ciepła i temperatury powierzchni – Obliczenia szczegółowe
[5] Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (Dz.U. 2022 poz. 1225)
[6] PN-EN-ISO 10077-2; Cieplne Właściwości Okien, Drzwi I Żaluzji. Obliczanie Współczynnika Przenikania Ciepła. Cz.2 – Metoda Komputerowa.
[7] PN-EN ISO 13786:2017-09; Cieplne właściwości użytkowe komponentów budowlanych – Dynamiczne charakterystyki cieplne – Metody obliczania
[8] PN-EN ISO 14683:2008; Mostki cieplne w budynkach — Liniowy współczynnik przenikania ciepła – Metody uproszczone i wartości orientacyjne
- §321 oraz 322 ust. 1 Rozporządzenia [5]:
§321 ust. 1. Na wewnętrznej powierzchni nieprzezroczystej przegrody zewnętrznej nie może występować kondensacja pary wodnej umożliwiająca rozwój grzybów pleśniowych.
§321 ust. 2. We wnętrzu przegrody, o której mowa w ust. 1, nie może występować narastające w kolejnych latach zawilgocenie spowodowane kondensacją pary wodnej.
§321 ust. 3. Warunki określone w ust. 1 i 2 uważa się za spełnione, jeśli przegrody odpowiadają wymaganiom określonym w pkt 2.2.4. załącznika nr 2 do rozporządzenia.
§322 ust. 1. Rozwiązania materiałowo-konstrukcyjne zewnętrznych przegród budynku, warunki cieplno-wilgotnościowe, a także intensywność wymiany powietrza w pomieszczeniach, powinny uniemożliwiać powstanie zagrzybienia.\
- Pkt 2.2.1., 2.2.2. oraz 2.3.1 załącznika nr 2 Rozporządzenia [5]:
2.2.1. W celu zachowania warunku, o którym mowa w § 321 ust. 1 rozporządzenia, w odniesieniu do przegród zewnętrznych budynków mieszkalnych, zamieszkania zbiorowego, użyteczności publicznej, produkcyjnych, magazynowych i gospodarczych rozwiązania przegród zewnętrznych i ich węzłów konstrukcyjnych powinny charakteryzować się współczynnikiem temperaturowym fRsi o wartości nie mniejszej niż wymagana wartość krytyczna, obliczona zgodnie z Polską Normą dotyczącą metody obliczania temperatury powierzchni wewnętrznej koniecznej do uniknięcia krytycznej wilgotności powierzchni i kondensacji międzywarstwowej.
2.2.2. Wymaganą wartość krytyczną współczynnika temperaturowego fRsi w pomieszczeniach ogrzewanych do temperatury co najmniej 20°C w budynkach mieszkalnych, zamieszkania zbiorowego i użyteczności publicznej należy określać według rozdziału 5 Polskiej Normy, o której mowa w pkt 2.2.1., przy założeniu, że średnia miesięczna wartość wilgotności względnej powietrza wewnętrznego jest równa φ = 50%, przy czym dopuszcza się przyjmowanie wymaganej wartości tego współczynnika równej 0,72
2.3.1. W budynku mieszkalnym, zamieszkania zbiorowego, użyteczności publicznej i produkcyjnym przegrody zewnętrzne nieprzezroczyste, złącza między przegrodami i częściami przegród (między innymi połączenie stropodachów lub dachów ze ścianami zewnętrznymi), przejścia elementów instalacji (takie jak kanały instalacji wentylacyjnej i spalinowej przez przegrody zewnętrzne) oraz połączenia okien z ościeżami należy projektować i wykonywać pod kątem osiągnięcia ich całkowitej szczelności na przenikanie powietrza.
- Norma [1]:
Gdzie:
Θsi, – temperatura powierzchni wewnętrznej
Θi, – średnia temperatura powietrza wewnętrznego
Θe – temperatura powietrza zewnętrznego
Pkt. 5.3 Ryzyko rozwoju pleśni występuje wtedy, gdy średnie miesięcznie powierzchniowe wilgotności względne są wyższe niż krytyczna wilgotność względna, φsi,cr która zaleca się przyjmować jako 0,8 (….)