Norsk bygningsfysikkdag Kuldebroer i høyisolerte konstruksjoner Noen betraktninger fra "the new kid on the block" Konsepter og beregningseksempler Halvard Høilund Kaupang, forskningsleder SINTEF Byggforsk 1
Disposisjon 1. Kuldebroer og forskrifter 2. Introduksjon til kuldebroatlas 3. Varmetap i bygninger Hvor oppstår kuldebroer? Hva bidrar til kuldebroen? Beregningseksempler 4. Normalisert kuldebroverdi Småhus Kontorbygg 5. Oppsummering SINTEF Byggforsk 2
Kuldebroer gjennom tidene Teknisk forskrift: 1949: Ikke nevnt 1969: "Kuldebruer som kan føre til kondens eller dårlig romklima skal unngås" 1980: "Virkning av kuldebroer som følge av gjennombrutt isolering skal medregnes" 1997: Skal beregnes og tas med i vurdering av inneklima 2007: Tallkrav 0,03 W/m 2 K for småhus 0,06 W/m 2 K for andre bygg SINTEF Byggforsk 3
Varmetap i bygninger Det stilles krav til energieffektivitet i bygninger Energitiltak Gjennomsnitts og minimumskrav Rammekrav Omfordelingsprinsipp Dokumenteres etter beregning i henhold til NS.3031 Transmisjon Infiltrasjon Ventilasjon Åpner for bruk av standardverdier for kuldebroer SINTEF Byggforsk 4
Kuldebroatlas En del av Enovas satsning på energieffektivisering Kuldebroatlaset er: En ny del av Byggforskserien Åpent tilgjengelig for alle i tre år, deretter for abonnenter Revisjon av 471.017 Kuldebroer En anvisning per detalj Til nå 27 anvisninger Sjablongverdier SINTEF Byggforsk 5
Kuldebroatlas SINTEF Byggforsk 6
Eget beregningsteam Prosjektleder: Brit Roald Tallknusere: Silje Korsnes Anna Svensson Lars Gullbrekken Halvard Høilund Kaupang Magnus Vågen Nestor: Sivert Uvsløkk og Peter Blom Vi kan ta regneoppdrag! SINTEF Byggforsk 7
Hvor oppstår kuldebroer? I alle overganger mellom ulike konstruksjoner og komponenter Overgang vindu/vegg, vegg/tak osv. Flater av like materialer, men med ulik tykkelse Søyler Hjørner, møne Stendere i bindingsverk SINTEF Byggforsk 8
Transmisjonsvarmetap og kuldebroer Transmisjonsvarmetapet er gitt ved: Varmetap = Flatetap + Kuldebrotap [W/K] Transmisjonsvarmetap etter NS 3031 H = i A i U i + k l k k + j p,j Omsluttende flater: A i U i Éndimensjonal varmestrøm (flatetap) Kuldebroer: l k k Todimensjonal varmestrøm (linjetap) Punktkuldebroer: p,j Tredimensjonal varmestrøm (punkttap) SINTEF Byggforsk 9
1. Dagens vits Ingeniøren 4 stolper 4 lengder gjerde Quadratisch, praktisch, gut! Fysikeren Ingen stolper 12 % mindre gjerde Fungerer best i teorien Matematikeren Nesten ikke gjerde Ingen rot i virkeligheten SINTEF Byggforsk 10
Så hva er da egentlig en kuldebro? Uttrykt ved kuldebroverdien: Her er U 1, U 2 l 1, l 2 Ψ W m K U verdier for tilstøtende flater Lengder som brukes i beregning av kuldebroverdien Kuldebroen kan videre defineres som en sum av to bidrag Her er: G geometrisk bidrag M materialbidrag Ψ Ψ Ψ SINTEF Byggforsk 11
Ringmur "Historisk" utvikling Økende tykkelse i isolasjon i vegg og gulv Varmestrøm gjennom detalj [W/(mK)] 0,50 0,45 0,40 0,35 0,30 0,25 0,20 0,15 0,10 0,05 0,00 198 248 298 348 398 Veggtykkelse, d [mm] Kuldebro Gulv Vegg 100 % Prosentvis fordeling 80 % 60 % 40 % 20 % 0 % 198 248 298 348 398 Veggtykkelse, d [mm] SINTEF Byggforsk 12
Etasjeskiller "Historisk" utvikling Økende isolasjon i vegger 0,6 Kuldebroverdi [W/(mK)] 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 b = 0 mm b = 50 mm b = 100 mm b = 150 mm 0 198 248 298 348 398 Veggtykkelse, d [mm] SINTEF Byggforsk 13
Geometrisk bidrag, G Kuldebroer for enkle snitt NS EN ISO 14683 beskriver sjablongverdier for noen snitt Standard veggtykkelse er 300 mm For U verdi 0,18 W/m 2 K er 0,06 W/mK Hjørner: Varierende (men lik) veggtykkelse for flatene Varierende vinkel mellom flatene Vindu: Varierende veggtykkelse Varierende plassering i vegglivet SINTEF Byggforsk 14
Utadgående hjørne: Geometrisk bidrag, G Homogent materiale, = 0,06 W/mK 0,025 Geometrisk bidrag [W/(mK)] 0,020 0,015 0,010 0,005 0,000 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 Veggtykkelse, d [mm] SINTEF Byggforsk 15
Materialbidrag, M Definert som Ψ Ψ Ψ Beskriver effekten av Materialvalg Plassering av materialer Kan ha negativt fortegn SINTEF Byggforsk 16
Utadgående hjørne: Materialbidrag, M 150 mm betongvegg, 90 graders hjørne, iso = 0,037 W/mK Materialbidrag [W/mK] 0,020 0,015 0,010 0,005 0,000 0,005 0,010 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Isolasjon på innsiden [%] Obs! Kondens! d1 + d2 = 200 mm U = 0,18 d1 + d2 = 250 mm U = 0,14 d1 + d2 = 300 mm U = 0,12 d1 + d2 = 350 mm U = 0,10 d1 + d2 = 400 mm U = 0,09 d1 + d2 = 450 mm U = 0,08 SINTEF Byggforsk 17
Etasjeskiller: Materialbidrag, M Ulik dekkekonstruksjon, lik vegg over og under 0,6 Kuldebroverdi [W/(mK)] 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 198 248 298 348 398 Veggtykkelse, d [mm] Betong, b = 0 mm Betong, b = 100 mm Lettklinker, b = 0 mm Lettklinker, b = 100 mm SINTEF Byggforsk 18
Vindu: Geometrisk bidrag, G Homogent materiale i vegg, karm og glass, 100 mm karm, = 0,06 W/mK Geometrisk bidrag [W/mK] 0,070 0,060 0,050 0,040 0,030 0,020 0,010 0,000 Obs! Fuktsikring! 40 0 40 80 120 160 200 Plassering relativt til vindsperre, b [mm] d = 500 mm d = 450 mm d = 400 mm d = 350 mm d = 300 mm d = 250 mm d = 200 mm SINTEF Byggforsk 19
Vindu: Materialbidrag, M Vegg av bindingsverk med 100 mm kontinuerlig isolasjon på utsiden Vindu med isolert karm/ramme, gjennomgående losholt, og lavt eller høyt plassert foring 0,020 0,015 Materialbidrag [W/mK] Obs! Fuktsikring! 0,010 0,005 0,000 0,005 40 0 40 80 120 160 200 0,010 0,015 0,020 Plassering relativt til vindsperre, b [mm] lav foring, d = 400 mm lav foring, d = 450 mm lav foring, d = 500 mm høy foring, d = 400 mm høy foring, d = 450 mm høy foring, d = 500 mm SINTEF Byggforsk 20
Vindu: Samlet kuldebroverdi, Vegg av bindingsverk med 100 mm kontinuerlig isolasjon på utsiden Vindu med isolert karm/ramme, gjennomgående losholt, og lavt eller høyt plassert foring 0,070 Kuldebroverdi [W/mK] 0,060 0,050 0,040 0,030 0,020 0,010 0,000 Obs! Fuktsikring! 40 0 40 80 120 160 200 Plassering relativt til vindsperre [mm] lav foring, d = 400 mm lav foring, d = 450 mm lav foring, d = 500 mm høy foring, d = 400 mm høy foring, d = 450 mm høy foring, d = 500 mm SINTEF Byggforsk 21
Beregningseksempler Småhus Egenskap Størrelse Egenskap Størrelse Lengde 11 m Vegg 400 mm Bredde 7 m Tak 500 mm Etasjehøyde 2,8 m Isolasjon i gulv 400 mm Etasjeantall 2 Antall små v. 10 Takvinkel 30 gr Antall store v. 6 BRA 154 m 2 Vindusandel 18 % SINTEF Byggforsk 22
Normalisert kuldebroverdi Småhus G l G l l M Ringmur 0,016 0,576 0,059 2,124 1,548 Etasjeskiller 0 0 0,000 0,000 0,000 Hjørner 0,016 0,358 0,032 0,717 0,358 Takfot 0,012 0,264 0,019 0,418 0,154 Tak/Gavl 0,018 0,259 0,037 0,517 0,259 Møne 0,012 0,132 0,016 0,320 0,188 Vindu 0,034 2,864 0,022 1,853 1,011 SUM 4,45 5,95 1,50 Normalisert 0,03 0,04 0,01 SINTEF Byggforsk 23
Beregningseksempler Kontorbygg Egenskap Størrelse Egenskap Størrelse Lengde 20 m Vegg 400 mm Bredde 20 m Tak 500 mm Etasjehøyde 3,8 m Isolasjon i gulv 400 mm Etasjeantall 4 Antall små v. 24 Ant stålsøyler 16 Antall store v. 96 BRA 1600 m 2 Vindusandel 18 % SINTEF Byggforsk 24
Normalisert kuldebroverdi Kontorbygg G l G l l M Mot uoppv. kjeller 0,016 1,280 0,220 17,600 16,320 Etasjeskiller, HD på søyle 0 0,000 0,013 1,560 3,162 Etasjeskiller, HD 0 0,000 0,025 3,000 3,000 Stålsøyle i bindingsverk 0 0,000 0,026 6,323 6,323 Hjørner 0,016 0,973 0,064 3,891 2,918 Gesims 0,016 0,640 0,124 4,960 4,320 Vindu 0,034 25,390 0,022 16,429 8,961 SUM 28,28 53,76 27,08 Normalisert 0,02 0,03 0,02 SINTEF Byggforsk 25
Oppsummering Når ytterflatene blir bedre isolerte Øker oftest andelen varmetap gjennom kuldebroen Kan kuldebroverdien enten øke eller minke Hva kan vi gjøre med dette? Geometrisk bidrag i vinduer, ikke andre snitt Materialbidrag i en rekke andre snitt Fuktproblematikk Dagslys/soloppvarming Krav til normalisert kuldebroverdi Er vanskelig å nå for småhus, men ok for andre bygninger Kan unnvikes ved bruk av sjablongverdi i NS 3031 Er kravet rett stilt? SINTEF Byggforsk 26
Teknologi for et bedre samfunn SINTEF Byggforsk 27