Kuldebroløsninger for høyisolerte konstruksjoner

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/m2K for småhus
– 0,06 W/m2K 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 Ai∙Ui + k lk∙k + j p,j
Omsluttende flater: Kuldebroer: Punktkuldebroer: Ai∙Ui
lk∙k
p,j
Éndimensjonal varmestrøm (flatetap)
Todimensjonal varmestrøm (linjetap)
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:
Ψ
∙
∙
W⁄ m∙K
Her er U1, U2
l1, l2
U‐verdier for tilstøtende flater Lengder som brukes i beregning av kuldebroverdien
Kuldebroen kan videre defineres som en sum av to bidrag
Ψ
Ψ
Ψ
Her er:
G geometrisk bidrag M materialbidrag
SINTEF Byggforsk
11
Ringmur – "Historisk" utvikling
0,50
Kuldebro
0,45
Gulv
0,40
Vegg
0,35
0,30
100 %
0,25
Prosentvis fordeling
Varmestrøm gjennom detalj [W/(mK)]
Økende tykkelse i isolasjon i vegg og gulv
0,20
0,15
0,10
0,05
0,00
80 %
60 %
40 %
20 %
0 %
198
248
298
348
Veggtykkelse, d [mm]
398
198
248
298
348
Veggtykkelse, d [mm]
398
SINTEF Byggforsk
12
Etasjeskiller – "Historisk" utvikling
Økende isolasjon i vegger
Kuldebroverdi [W/(mK)]
0,6
0,5
0,4
b = 0 mm
0,3
b = 50 mm
0,2
b = 100 mm
b = 150 mm
0,1
0
198
248
298
348
Veggtykkelse, d [mm]
398
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/m2K 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
Geometrisk bidrag [W/(mK)]
0,025
0,020

0,015



0,010


0,005

0,000
100
150
200
250
300 350 400 450
Veggtykkelse, d [mm]
500
550
600
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
Obs! Kondens!
0,015
0,010
0,005
0,000
0
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
‐0,005
‐0,010
Isolasjon på innsiden [%]
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
Kuldebroverdi [W/(mK)]
0,6
0,5
Betong,
b = 0 mm
0,4
0,3
Betong,
b = 100 mm
0,2
Lettklinker,
b = 0 mm
0,1
0
198
248
298
348
Veggtykkelse, d [mm]
398
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
Obs! Fuktsikring!
0,060
0,050
d = 500 mm
0,040
d = 450 mm
0,030
d = 400 mm
0,020
d = 350 mm
0,010
d = 300 mm
0,000
d = 250 mm
‐40
0
40
80
120
160
Plassering relativt til vindsperre, b [mm]
200
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
Obs! Fuktsikring!
Materialbidrag [W/mK]
0,015
0,010
0,005
0,000
‐0,005
‐40
0
40
80
120
160
‐0,010
‐0,015
‐0,020
200
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
Plassering relativt til vindsperre, b [mm]
SINTEF Byggforsk
20
Vindu: Samlet kuldebroverdi, 
Kuldebroverdi [W/mK]
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
Obs! Fuktsikring!
0,060
0,050
0,040
0,030
0,020
0,010
0,000
‐40
0
40
80
120
160
Plassering relativt til vindsperre [mm]
200
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
Isolasjon i gulv
400 mm
Etasjehøyde
2,8 m
Etasjeantall
2
Takvinkel
BRA
30 gr
154 m2
Antall små v.
10
Antall store v. 6
Vindusandel
18 %
SINTEF Byggforsk
22
Normalisert kuldebroverdi – Småhus
G
Ringmur

l∙G
l∙
l∙M
0,016
0,576
0,059
2,124
1,548
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
Etasjeskiller
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 m2
Vindusandel
18 %
SINTEF Byggforsk
24
Normalisert kuldebroverdi – Kontorbygg G
Mot uoppv. kjeller
Etasjeskiller, HD på søyle
Etasjeskiller, HD
Stålsøyle i bindingsverk

l∙G
l∙
l∙M
0,016
1,280
0,220
17,600
16,320
0
0,000
0,013
1,560
3,162
0
0,000
0,025
3,000
3,000
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
28,28
53,76
27,08
0,02
0,03
0,02
SUM
Normalisert
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