Kuldebroer Kontroll med kuldebroer - kuldebroatlas Arild Gustavsen Generalforsamling, Isolasjonsprodusentenes Forening, 2007. 1
Innhold Bakgrunn Kuldebroprosjekt ved Beregning av kuldebroverdien (lineær varmegjennomgangskoeff.) Foreløpige resultater Resultater fra studentarbeider Thor-Oskar Tømte, Prosjektoppgave høsten 2006 Kristian Kinn Solbjørg, Masteroppgave våren 2007 Veien videre 2
Bakgrunn Nye energikrav i Byggeforskriftene Energitiltak TEK 1997 TEK 2007 U-verdi yttervegg U-verdi tak U-verdi golv på grunn og mot det fri Gjennomsnittlig U-verdi for vindu og dører 0,22 W/m 2 K (20 cm isolasjon) 0,15 W/m 2 K (25-30 cm isolasjon) 0,15 W/m 2 K (20 cm isolasjon) 0,16 W/m 2 K (2-lags vinduer) 0,18 W/m 2 K (25 cm isolasjon) 0,13 W/m 2 K (30-35 cm isolasjon) 0,15 W/m 2 K (20-25 cm isolasjon og kantisolasjon) 0,12 W/m 2 K (2-lags vindu med lavemisj.belegg og isolert karm) U-verdi for glassvegger og glasstak 2,0 W/m 2 K Faller bort samme krav som for vindu. Kuldebroer Osv. Inkludert i U-verdien for yttervegg 0,03W/m 2 K for småhus 0,06W/m 2 K for andre bygg 3
Bakgrunn Hva sier veiledningen om kuldebroer? Veiledning til TEK 1997 Ved beregning av gjennomsnittlige U- verdier for bygningsdeler må det tas hensyn til: kuldebroer som fremkommer gjennom konstruksjonsmåte, for eksempel ved stendere i en stenderverksvegg kuldebroer ved mellomliggende etasjeskillere, pilastre, vinduer etc. (inkluderes i veggens U-verdi) ekstra varmetap ved utspringende hjørner i yttervegger og overgang yttervegg/tak/gulv (ekstra varmetap fordeles på de tilstøtende bygningsdeler i forhold til deres areal) vinduets reelle størrelse og bruk av gjennomgående sprosser varmemotstand i sjikt under gulv direkte på grunnen og i uoppvarmet del av loft Veiledning til TEK 2007 Kuldebroer som fremkommer gjennom konstruksjonsmåte, som stendere i en stenderverksvegg, er inkludert i U- verdien for yttervegg etter reglene i NS- EN ISO 10211. Varmetap gjennom øvrige kuldebroer knyttet til etasjeskillere, pilastere, vinduer etc. skal reduseres til et minimum. Begrensning av varmetap gjennom kuldebroer kan anses som tilfredsstillende dersom normalisert kuldebroverdi beregnet etter NS 3031 ikke overstiger 0,03 W/m²K for småhus og 0,06 W/m²K for andre bygninger, der arealet (m²) angis i oppvarmet BRA. 4
Bakgrunn Eksisterende Byggdetaljeblad (1/2) Fra Byggdetaljer 471.017 (Kuldebroer - Tabeller med kuldebroverdier) 5
Bakgrunn Eksisterende Byggdetaljeblad (2/2) Andre byggdetaljeblad som omhandler kuldebroer Byggdetaljer 471.015 Kuldebroer Vurdering av konsekvenser og dokumentasjon av energibruk Byggdetaljer 471.016 Kuldebroer Metoder for å bestemme kuldebroverdi Byggforvaltning 720.015 Utbedring av kuldebroer + Flere andre blad der vurdering av kuldebrobidraget er viktig 6
Kuldebroprosjekt ved Deltagere som finansierer prosjektet Boligprodusentenes forening Husbanken AF Gruppen Skanska Veidekke Glava Rockwool Betongelementforeningen (?) 7
Hovedfokus i prosjektet (1/3) Husbankdelen av prosjektet: Utvikling av gode tekniske løsninger for å unngå kuldebroer i typiske boligblokker med god isolasjonsteknisk standard. Løsningene skal tilfredsstille lavenergistandarder og nye krav i teknisk forskrift, samtidig som løsningene skal være praktisk gjennomførbare til en akseptabel kostnad. 8
Hovedfokus i prosjektet (2/3) Målsetningen i prosjektet til Boligprodusentene er å Identifisere og løse tekniske utfordringer knyttet til strengere krav til energibruk i bygninger. Høyisolerte bygningsdeler oppbygging og detaljløsninger Kuldebroer og lufttetthet Utvikling av rasjonelle tekniske løsninger som hindrer kuldebroer i en del aktuelle og kritiske konstruksjoner, som balkonger. I tillegg skal beregninger gjennomføres for å dokumentere det ekstra varmetapet som kuldebroer utgjør. Termisk inneklima og komfort 9
Hovedfokus i prosjektet (3/3) Støtten fra industripartnerne vil benyttes til å regne på konstruksjoner som partnerne selv ønsker vurdert (noe seleksjon må påregnes). Gjør at relevante konstruksjoner undersøkes i prosjektet. Sikrer at rapporten og kuldebroatlaset er på et format som lett lar seg anvende av bransjen selv. 10
Rapportering av resultater Rapport Kondensfare og termisk bør nevnes, men vi går ikke i dybden. (Fare for kondens bør ikke være et problem for de konstruksjonene vi foreslår!) Komfortkriterier for kuldebroer, for eksempel ved overgang vegg/gulv på grunn bør oppjusteres. Akseptkriterier for løsningene: 85 % RF (?) på overflaten. Om beregningsmetodikk benyttet Kuldebroatlas Papirversjon på bakgrunn av beregningene gjort i prosjektet Elektronisk versjon (på Internet) som vil videreutvikles etter at prosjektet er ferdig. (Vurdere etablert som en abonnementsordning). 11
Kuldebro Definisjon En kuldebro den delen av den omslutende konstruksjonen der den ellers ensartede varmemotstanden endres betydelig av: hel eller delvis gjennomtrenging av den omsluttende konstruksjonen av materialer med ulik varmekonduktivitet og/eller en endring av materialtykkelsen og/eller en forskjel mellom innvendige og utvendige arealer, som oppstår i skjæringspunktet mellom vegg/gulv/tak. 12
Normalisert kuldebroverdi Ψ k k k 2 '' [W/m K] Ψ = Ψ A fl l Ψ er normalisert kuldebroverdi Ψ er kuldebroverdi for de forskjellige kuldebroene l k er lengde for kuldebroene A fl er oppvarmet bruksareal (BRA) 13
Definisjon av BRA (bruksareal) NS 3940:2007: Bruksareal (BRA) er bruttoarealet minus arealet som opptaes av yttervegger (enhet m 2 ). Oppvarmet bruksareal for en bygning er summen av oppvarmet bruksareal for alle plan. Figur fra NS 3940:2007 14
Eksempel på beregning av varmetap fra kuldebroer Overgangsdetalj Lengde Antall Total lengde Kuldebroverdi Kuldebrotap m m W/(mK) W/K Tak/langvegg 10 2 20 0,02 0,40 Tak/gavlvegg 8 2 16 0,02 0,32 Etasjeskiller/langvegg 10 2 20 0,01 0,20 Etasjeskiller/gavlvegg 8 2 16 0,01 0,00 Vindu/vegg 4,8 15 72 0,01 0,72 Dør/vegg 6 2 12 0,01 0,12 Vegg / golv på grunnen 36 1 36 0,01*) 0,36 Vegghjørner 5 4 20 0,03 0,60 Samlet kuldebrotap 2,88 Kuldebrotap per m 2 BRA = normalisert kuldebroverdi, BRA = 160 m 2 W/(m 2 K) 0,018 *) Spesielt lav kuldebroverdi som krever dokumentasjon, for eksempel Teknisk Godkjenning Ψ klk 2,88 k 2 2 Ψ '' = [W/m K] A fl Ψ '' = 160 =0,018 W/m K 15
Ulemper med kuldebroer Høyere varmetap Lavere overflatetemperatur dårligere termisk komfort Kan igjen føre til at man øker lufttemperaturen høyere energibruk Kondens fuktproblemer Praktisk U-verdi kan øke akselererende virkning pga fukt Rask uttørking saltutslag Termiske spenninger og mekanisk slitasje 16
Typer kuldebroer Lineær kuldebro: Kuldebro med enhetlig tverrsnitt i én retning. Eksempler: Overgang vegg/golv Etasjeskiller Brannvegg over/igjennom et tak Punktformig kuldebro: Kuldebro uten et enhetlig tverrsnitt i noen retning. Eksempel Festemidler igjennom isolasjon 17
Metoder for å bestemme kuldebroverdien Numerisk beregning (gjerne i henhold til NS EN-ISO 10211-1 og/eller 10211-2) Kuldebrotabeller Basert på detaljer med faste mål og materialer (eks. BKS 471.017) Manuell beregning Man kan for eksempel med utgangspunkt i NS-EN ISO 6946 estimere kuldebroverdien Normalverdier Forskjellige konstruksjoner er vist i NS-EN ISO 14683 Metoder Forventet usikkerhet for Ψ Numerisk beregning ± 5% Kuldebrotabeller ± 20% Manuell beregning ± 20% Normalverdier 0 % til 50 % 18
Numerisk beregning 19
Kuldebrotabeller (Eks.: BKS 471.017) Yttervegg av murt isoblokk mot etasjeskiller av lettklinkerelementer 20
Normalverdier (1/3) (NS-EN ISO 14683) Tabellene viser kuldebroverdier for forskjellige konstruksjoner og med fire plasseringer av hovedisolasjonsjikt (dvs. sjiktet med høyest varmemotstand). Isolasjonen kan være plassert 1. på utsiden av, 2. i midten av, 3. på innsiden av eller 4. igjennom hele tykkelsen av den delen av den bygningsdelen som ikke inneholder en kuldebro. Den fjerde varianten tilsvarer en vegg av lett murverk eller bindingsverk. Forskjellige kuldebroverdier rapporteres Ψ i basert på innvendige mål Ψ oi basert på totale innvendige mål Ψ e basert på utvendige mål 21
Normalverdier (2/3) (NS-EN ISO 14683) Figur fra NS-EN ISO 14683 22
Normalverdier (3/3) (NS-EN ISO 14683) Kuldebroverdiene er avhengig av hvilke mål som benyttes! 23
Kuldebroverdiene er avhengig av hvilke mål som benyttes i energiberegningen Figur fra NS-EN ISO 13789 24
Noen resultater Noen tommelfingerregler? Resultater fra studentarbeider Veien videre 25
Kan man overse kuldebroen når det er 5 eller 10 cm isolasjon utenfor kuldebroen? 200 mm etasjeskiller i betong, bindingsverksvegg med eller uten utvendig isolasjon 200 mm Ψ = 0,14 W/mK 200 + 50 mm Ψ = 0,06 W/mK 200 + 100 mm Ψ = 0,03 W/mK 26
Én kuldebroverdi for vindusinnsetning? Fra BE-Nytt Nr. 2 April 2007 Kuldebroverdi, langt ute: 0,02 W/(mK) Kuldebroverdi, lenger inne: 0,01 W/(mK) Disse verdiene gjelder for akkurat denne Vinduskarm/(rute) kombinasjon. For andre karm/ramme geometrier vil det være andre kuldebroverdier, sannsynligvis noe større. Beregningsmåte har også innvirkning. Spesielle forhold for denne detaljen: For å få minst mulig kuldebrovirkning bør vinduet plasseres innenfor vindsperra. Inntrukket vindu krever spesiell fuktsikring med membran, se også Byggdetaljer 523.701. 27
Kuldebroverdier for hjørnekonstruksjoner i godt isolerte trehus mm. Thor-Oskar Tømte Student, NTNU Prosjektoppgave utført høsten 2006 28
Kuldebroverdien avhengigheter av variable Kuldebroverdi [W/mK] 0,18 0,16 0,14 0,12 0,1 0,08 0,06 0,04 0,02 k 50 etg 250 k 50 etg 200 k 70 etg 250 k 70 etg 200 k100 etg 250 k 100 etg 200 0 148 173 198 223 Veggtykkelse [mm] Kuldebroverdien øker hvis Kuldebrobryteren reduseres intuitivt Dekketykkelsen øker - intuitivt Veggtykkelsen øker tilsynelatende paradoksalt Betyr det at varmestrømmen gjennom kuldebrobryteren øker når vi øker isolasjonstykkelsen? 29
Hvorfor øker kuldebroverdien når vi isolerer mer? Kuldebroverdien er definert som : Økende veggtykkelse gjør at: U 0 blir lavere Ψ får økende relativ betydning ( U U0) A Ψ= l 30
Total U-verdi med ulike kuldebroalternativer 0,350 U-verdi [W/m2K] 0,330 0,310 0,290 0,270 0,250 0,230 0,210 k 50 etg 250 k 50 etg 200 k 70 etg 250 k 70 etg 200 k 100 etg 250 k 100 etg 200 Uo 0,190 148 173 198 223 Veggtykkelse [mm] Total U-verdi: Øker pga kuldebro Minker ved økende veggtykkelse 31
Fra definisjonen av kuldebro: Det vil være en kuldebro der det er en forskjell mellom innvendige og utvendige arealer, som oppstår i skjæringspunktet mellom vegg/gulv/tak Økt avkjølingsflate => høyere varmestrøm Hjørne, møne Fokuserer på hjørner 32
Kuldebroer i hjørne Etter definisjonen kuldebro i alle hjørner Total kuldebroverdi Ψ GT vil bestå av: Økt avkjølingflate et geometrisk bidrag Ψ G Et materialbidrag pga økt stenderkonsentrasjon Ψ GM Dermed får vi at: Ψ GT = Ψ G + Ψ GM Materialbidraget kan være null (homogen betongvegg) 33
Beregningsprinsipp for å analysere hjørnekuldebro Hva skjer når veggtykkelsen øker? 34
Kuldebroverdi og veggtykkelse 0,05 Kuldebroverdi [W/mK] 0,045 0,04 0,035 0,03 0,025 0,02 0,015 0,01 Totalvirkning Geometrisk Material 0,005 0 100 150 200 250 300 350 400 Veggtykkelse [mm] Geometrisk bidrag øker stadig større avkjølingsflate Materialbidrag minker treverk mindre betydning Total kuldebro minker 35
Kuldebroverdier for murkonstruksjoner Kristian Kinn Solbjørg Student, NTNU Masteroppgave utføres våren 2007 36
Yttervegg av murt isoblokk mot etasjeskiller av betong Kuldebroverdi: 0,22 W/(mK) 250 mm tykk etasjeskiller i betong, 300 mm tykk isoblokk, hvorav 136 mm isolasjon 37
Betonggolv på grunn med yttervegg av murt isoblokk Kuldebroverdi: 0,02 W/(mK) 200 mm isolasjon i golv under 80 mm betong. 300 mm tykk isoblokk, hvorav 136 mm isolasjon 38
Foto: Veidekke Veien videre Fra kuldebroprosjektet vil det komme kuldebroverdier for forskjellige konstruksjoner (i et kuldebroatlas) og forslag på bedre løsninger. Fokus vi være på relevante løsninger for bransjen. Balkonger Dekkekanter Søyler i arkader 39
Avslutning Ψ Kuldebroene vil bli mer fremtredende i energiregnskapet nå enn tidligere. Takk for oppmerksomheten! 40