Köldbryggor i byggnadskonstruktioner Linjär värmegenomgångskoefficient Förenklade metoder och schablonvärden (ISO 14683:1999)

Transkript

1 SVENSK STANDARD SS-EN ISO Fastställd Utgåva 1 Köldbryggor i byggnadskonstruktioner Linjär värmegenomgångskoefficient Förenklade metoder och schablonvärden (ISO 14683:1999) Thermal bridges in building construction Linear thermal transmittance Simplified methods and default values (ISO 14683:1999) ICS Språk: svenska Publicerad: oktober 2003 Copyright SIS. Reproduction in any form without permission is prohibited.

2 Europastandarden gäller som svensk standard. I detta dokument återges den officiella svenska versionen av. I standarden har Corrigendum /AC:1999, Annex ZA (informative), A-deviations, inarbetats. EN ISO har utarbetats av CEN/TC 89, Thermal performance of buildings and building components. pren ISO och pren ISO som åberopas i avsnitt 2 har fastställts som svensk standard SS-EN ISO resp SS-EN ISO I tabell 2 betecknas de olika typerna av köldbryggor med bokstäver där R står för "roof (yttertak) B står för balcony" (balkong) C står för "corner (hörn) F står för "floor (bjälklag) IW står för internal wall (innervägg) P står för pillar (pelare) W står för window (fönster) The European Standard has the status of a Swedish Standard. This document contains the Swedish language version of with /AC:1999 incorporated. Dokumentet består av 28 sidor. Upplysningar om sakinnehållet i standarden lämnas av SIS, Swedish Standards Institute, tel Standarder kan beställas hos SIS Förlag AB som även lämnar allmänna upplysningar om svensk och utländsk standard. Postadress: SIS Förlag AB, STOCKHOLM Telefon: Telefax: E-post: sis.sales@sis.se. Internet:

3 EUROPASTANDARD EUROPEAN STANDARD NORME EUROPÉENNE EUROPÄISCHE NORM Provläsningsexemplar / Preview EN ISO Juni 1999 ICS Svensk version Köldbryggor i byggnadskonstruktioner Linjär värmegenomgångskoefficient Förenklade metoder och schablonvärden (ISO 14683:1999) Ponts thermiques dans les bâtiments Coefficient de transmission thermique linéique Méthodes simplifiées et valeurs par défaut (ISO 14683:1999) Thermal bridges in building construction Linear thermal transmittance Simplified methods and default values (ISO 14683:1999) Wärmebrücken im Hochbau Längenbezogener Wärmedurchgangskoeffizient Vereinfachte Verfahren und Anhaltswerte (ISO 14683:1999) Denna standard är den officiella svenska versionen av. För översättningen svarar SIS. Denna europastandard antogs av CEN den 4 april CEN-medlemmarna är förpliktade att följa fordringarna i CEN/CENELECs interna bestämmelser som anger på vilka villkor denna europastandard i oförändrat skick skall ges status som nationell standard. Aktuella förteckningar och bibliografiska referenser rörande sådana nationella standarder kan på begäran erhållas från CEN/CMC eller från någon av CENs medlemmar. Denna europastandard finns i tre officiella versioner (engelsk, fransk och tysk). En version på något annat språk, översatt under ansvar av en CEN-medlem till sitt eget språk och anmäld till CENs centralsekretariat, har samma status som de officiella versionerna. CENs medlemmar är de nationella standardiseringsorganen i Belgien, Danmark, Finland, Frankrike, Grekland, Irland, Island, Italien, Luxemburg, Nederländerna, Norge, Portugal, Schweiz, Spanien, Storbritannien, Sverige, Tjeckien, Tyskland och Österrike. CEN European Committee for Standardization Comité Européen de Normalisation Europäisches Komitee für Normung Management Centre: rue de Stassart 36, B-1050 BRUSSELS 1999 CEN All rights of exploitation in any form and by any means reserved worldwide for CEN national Members Ref. Nr. Sv

4 Sida 2 Innehåll Förord... 3 Orientering Omfattning Normativa hänvisningar Termer och definitioner Definitioner Symboler och enheter Köldbryggornas inverkan på den totala värmeförlusten Värmeförlustkoefficient Linjär värmegenomgångskoefficient Fastställande av linjär värmegenomgångskoefficient Tillgängliga metoder och förväntad noggrannhet Kataloger över köldbryggor Handberäkning Schablonvärden för linjär värmegenomgångskoefficient Bilaga A (informativ) Beräkningsgrund för schablonvärden för linjär värmegenomgångskoefficient Bilaga B (informativ) Exempel på användning av schablonvärden för linjär värmegenomgångskoefficient vid beräkning av värmeöverföringskoefficient Bilaga ZA (informativ) A-avvikelser Sida

5 Sida 3 Förord Denna europastandard har utarbetats av CEN/TC 89 "Thermal performance of buildings and building components" i samarbete med ISO/TC 163 "Thermal insulation". Sekretariaten hålls av SIS. Denna europastandard skall ges status av nationell standard, antingen genom publicering av en identisk text eller genom ikraftsättning senast december 1999, och motstridande nationella standarder skall upphävas senast december Enligt CEN/CENELECs interna bestämmelser skall följande länder fastställa denna Europastandard: Belgien, Danmark, Finland, Frankrike, Grekland, Irland, Island, Italien, Luxemburg, Nederländerna, Norge, Portugal, Schweiz, Spanien, Storbritannien, Sverige, Tjeckien, Tyskland och Österrike. Denna standard ingår i en serie standarder som beskriver beräkningsmetoder för projektering och utvärdering av termiska egenskaper hos byggnader och byggkomponenter.

6 Sida 4 Orientering Köldbryggor i byggnadskonstruktioner ger upphov till förändrade värmeflöden och yttemperaturer jämfört med konstruktioner utan köldbryggor. Dessa värmeflöden och temperaturer kan noggrant fastställas genom numerisk beräkning i enlighet med SS-EN ISO (tredimensionellt värmeflöde) eller pren ISO (tvådimensionellt värmeflöde). För linjära köldbryggor kan det dock vara lämpligt att göra en uppskattning av den linjära värmegenomgångskoefficienten med hjälp av förenklade metoder. Effekten från upprepade köldbryggor i en i övrigt enhetlig byggnadsdel, t.ex. murkramlor som penetrerar värmeisoleringsskikt eller bruksfogar i lätta murverk, bör ingå i beräkningen av värmegenomgångskoefficienten för den aktuella byggnadsdelen, i enlighet med SS-EN ISO 6946, Byggkomponenter och byggnadsdelar Värmemotstånd och värmegenomgångskoefficient Beräkningsmetod (ISO 6946:1996). Man bör också lägga märke till att köldbryggor kan ge upphov till låga yttemperaturer inomhus, och därmed skapa risk för ytkondensation eller mögelangrepp. Detta behandlas visserligen inte denna standard, men bör ändå ägnas uppmärksamhet.

7 Sida 5 1 Omfattning I denna standard beskrivs förenklade metoder för fastställande av värmeflöden genom linjära köldbryggor som uppträder i anslutningarna mellan olika byggnadsdelar. Standarden är inte tillämpbar på köldbryggor i anslutning till fönster- eller dörrkarmar eller glasfasader (curtain walling). I standarden ges krav vad gäller kataloger över köldbryggor och handberäkningsmetoder. I tabellform anges ett begränsat antal schablonvärden för linjära värmegenomgångskoefficienter. 2 Normativa hänvisningar Denna europastandard inkorporerar genom daterade eller odaterade hänvisningar bestämmelser från andra nedan förtecknade publikationer. Dessa normativa hänvisningar anges på de platser i texten där bestämmelserna skall tillämpas. För daterade hänvisningar gäller senare publicerade tillägg, ändringar eller reviderade utgåvor vid användning av denna europastandard endast när de har inkorporerats i denna genom tilllägg, ändring eller reviderad utgåva. För odaterade hänvisningar gäller senaste utgåvan (inklusive tillägg). SS-EN ISO 7345 Värmeisolering Fysikaliska storheter och definitioner (ISO 7345:1987) SS-EN ISO pren ISO SS-EN ISO pren ISO Köldbryggor i byggnadskonstruktioner Beräkning av värmeflöden och yttertemperaturer Del 1: Generella metoder (ISO :1995) Köldbryggor i byggnadskonstruktioner Beräkning av värmeflöden och yttertemperaturer Del 2: Linjära köldbryggor (ISO/FDIS :1999) Byggnaders termiska egenskaper Värmeöverföring via marken Beräkningsmetod (ISO 13370:1998) Byggnaders termiska egenskaper Värmeförlustkoefficient Beräkningsmetod (ISO/DIS 13789:1997) 3 Termer och definitioner 3.1 Definitioner Vid tillämpningen av denna standard gäller de definitioner som anges i SS-EN ISO 7345, tillsammans med följande definitioner: linjär köldbrygga köldbrygga med enhetligt tvärsnitt i en riktning punktformig köldbrygga köldbrygga utan enhetligt tvärsnitt i någon riktning värmeöverföringskoefficient värmeflöde dividerat med temperaturdifferensen mellan två omgivningstemperaturer som är termiskt förbundna av den aktuella konstruktionen linjär värmeöverföringskoefficient värmeöverföringskoefficient som erhållits genom en tvådimensionell beräkning

8 Sida linjär värmegenomgångskoefficient stationärt värmeflöde dividerat med längd och med temperaturdifferensen mellan omgivningstemperaturerna på vardera sidan om köldbryggan ANM. Den linjära värmegenomgångskoefficienten används som korrektionsterm för den linjära inverkan av en köldbrygga vid beräkning av värmeöverföringskoefficienten genom endimensionella beräkningar. 3.2 Symboler och enheter Symbol Storhet Enhet A area m 2 H T värmeförlustkoefficient W/K L värmeöverföringskoefficient W/K L 2D linjär värmeöverföringskoefficient W/(m K) R värmemotstånd m 2 K/W R se yttre värmeövergångsmotstånd m 2 K/W R si inre värmeövergångsmotstånd m 2 K/W U värmegenomgångskoefficient W/(m 2 K) b bredd m d tjocklek m h värmeövergångskoefficient W/(m 2 K) l längd m θ celsiustemperatur C λ värmekonduktivitet för beräkning W/(m K) Φ värmeflöde W Ψ linjär värmegenomgångskoefficient W/(m K) χ punktformig värmegenomgångskoefficient W/K Förklaring av index: e utomhus i inomhus oi inomhus, totalt.

9 Sida 7 4 Köldbryggornas inverkan på den totala värmeförlusten 4.1 Värmeförlustkoefficient Värmeflödet genom klimatskärmen, Φ, för inomhus- och utomhusluft med temperatur θ i respektive θ e, beräknas med ekvationen: Φ = H T (θ i - θ e ) (1) Värmeförlustkoefficienten, H T, beräknas med ekvationen: H T = L + L s + H U (2) där L är värmeöverföringskoefficienten för klimatskärmen, definierad av ekvation (3); L s är värmeöverföringskoefficienten relativt marken, beräknad enligt EN ISO 13370; H U är värmeförlustkoefficienten för ouppvärmda utrymmen, beräknad enligt pren ISO Linjär värmegenomgångskoefficient Vid beräkning av värmeöverföringskoefficienten, L, lämnas ofta köldbryggornas inverkan utan avseende. Byggnader kan emellertid innehålla betydande köldbryggor, vilket bl.a. medför en större total värmeförlust från byggnaden. I sådana fall måste korrektionstermer omfattande de linjära och punktformiga värmegenomgångskoefficienterna införas, så att korrekt värmeöverföringskoefficient erhålls: L = Σ U i A i + Σ Ψ k l k + Σ χ j (3) där L U i A i är värmeöverföringskoefficienten; är värmegenomgångskoefficienten för del i i klimatskärmen; är den area som värdet U i avser; Ψ k är den linjära värmegenomgångskoefficienten för den linjära köldbryggan k; l k är den längd som värdet för Ψ k avser; χ j är den punktformiga värmegenomgångskoefficienten för den punktformiga köldbryggan j. I allmänhet kan effekten från punktformiga köldbryggor (i den mån dessa uppstår i skärningspunkten mellan linjära köldbryggor) försummas, och korrektionstermen för punktformiga köldbryggor utelämnas från ekvation (3). Om det finns betydande punktformiga köldbryggor bör de punktformiga värmegenomgångskoefficienterna beräknas enligt SS-EN ISO De linjära värmegenomgångskoefficienternas värden beror på vilket system för byggnadsmått som används vid beräkning av areorna med endimensionellt värmeflöde [d.v.s. vid beräkning av Σ U A i i i ekvation (3)]. Den linjära värmegenomgångskoefficienten, Ψ, kan beräknas med ekvationen: Ψ = L 2D - Σ U i l i (4)

10 Sida 8 där L 2D U i l i är den linjära värmeöverföringskoefficienten från en tvådimensionell beräkning av den komponent som åtskiljer de båda omgivningstemperaturerna ; är värmegenomgångskoefficienten för den endimensionella komponenten i som åtskiljer de båda omgivningstemperaturerna ; är den längd, inom den tvådimensionella geometriska modellen, som värdet U i avser. Alla beräkningar av värmegenomgångskoefficienten, Ψ, måste ange vilket måttsystem som används. I tabell 2 i 5.4 ges schablonvärden för Ψ [avrundade till närmaste 0,05 W/(m K)], utgående från tre system för byggnadsdimensioner: invändiga mått, uppmätta mellan färdigytorna inomhus för varje rum i byggnaden (d.v.s. exklusive innerväggarnas tjocklek); invändiga totalmått, uppmätta mellan de inre färdigytorna för byggnadens yttre delar (d.v.s. inklusive innerväggarnas tjocklek); utvändiga mått, uppmätta mellan färdigytorna utomhus för byggnadens yttre delar. ANM. Dessa tre vanligt förekommande måttsystem beskrivs i pren ISO Tabell 2 anger också den linjära värmeöverföringskoefficienten L 2D för samtliga delar, så att lämpligt schablonvärde för Ψ kan beräknas för andra måttsystem, med hjälp av ekvation (4) och värdena för U från bilaga A, samt längderna I i enlighet med valt måttsystem. 5 Fastställande av linjär värmegenomgångskoefficient 5.1 Tillgängliga metoder och förväntad noggrannhet Valet av en viss metod måste göras med hänsyn till den noggrannhet som krävs vid beräkningen av den totala värmeförlusten samt de linjära köldbryggornas längd. Tabell 1 visar tillgängliga metoder för fastställande av Ψ, samt den förväntade osäkerheten. Kataloger över köldbryggor, handberäkningar och schablonvärden behandlas i 5.2, 5.3 samt 5.4. Tabell 1 Metoder för beräkning av linjär värmegenomgångskoefficient Metoder Numerisk beräkning Katalog över köldbryggor Handberäkning Schablonvärden Förväntad osäkerhet för Ψ ± 5 % ± 20 % ± 20 % 0 % till + 50 % Köldbryggornas bidrag till den totala värmeförlusten kan endast grovt uppskattas om ingen detaljprojektering ännu har utförts, men byggnadens storlek och form har definierats, så att areorna för byggnadsdelarna som ingår i klimatskärmen, t.ex. tak, väggar och golv, är kända. En sådan grov uppskattning kan utföras med hjälp av de schablonvärden för linjära värmegenomgångkoefficienter som anges i tabell 2.

11 Sida 9 I ett senare skede, när mer detaljerad information finns tillgänglig, kan noggrannare värden för Ψ för var och en av de linjära köldbryggorna erhållas genom att jämföra detaljen i fråga med det lämpligaste exemplet från en katalog över köldbryggor och sedan använda detta värde för Ψ. På detta stadium kan också handberäkningsmetoder användas. När all information finns tillgänglig kan samtliga metoder för fastställande av Ψ användas, inklusive numeriska beräkningar som ger det mest korrekta värdet på Ψ. 5.2 Kataloger över köldbryggor Exemplen på byggnadsdetaljer i kataloger över köldbryggor har i stort sett fasta parametrar (d.v.s. redan fastställda dimensioner och material) och är därför mindre flexibla än beräkningar. I allmänhet finns ingen fullgod samstämmighet mellan exemplen som ges i katalogen och den aktuella detaljen. Därför uppstår en osäkerhet om katalogvärdet för Ψ används. Katalogvärdet för Ψ kan dock användas oavsett detta, under förutsättning att såväl dimensioner som termiska egenskaper hos katalogens exempel antingen liknar förhållandena för den aktuella detaljen eller är termiskt mindre fördelaktiga. De numeriska beräkningar som katalogvärdena för de linjära värmegenomgångskoefficienterna baseras på skall utföras i enlighet med pren ISO Katalogen skall också innehålla följande information: a) tydlig vägledning om hur värden på Ψ skall bestämmas utifrån de värden som anges i katalogen; b) detaljens dimensioner samt värmegenomgångskoefficienter för termiskt homogena delar av detaljen; c) de inre och yttre värmeövergångsmotstånden som beräkningen av katalogvärdena baserats på. ANM. 1 Om detaljutformningen av köldbryggan ännu inte är fullständig kan konstruktören finna nyttiga exempel i tryckta kataloger. Kataloger som använder databassystem och som medger variation av dimensioner och material kan användas för att uppnå en noggrannhet som motsvarar numerisk beräkning. ANM. 2 Katalogen skall helst innehålla information om hur den linjära värmegenomgångskoefficienten för en viss detalj påverkas av förändringar i värmekonduktivitet eller dimensioner för de komponenter som ingår köldbryggan. Detta kan göras genom att tabellera koefficienter som anger sambandet mellan en förändring i värmekonduktivitet och/eller dimension och därav orsakad förändring i den linjära värmegenomgångskoefficienten. 5.3 Handberäkning Det finns många olika handberäkningsmetoder, avsedda för beräkningar med fickräknare eller enkla datorprogram. Det är dock omöjligt att ange generell noggrannhet för dessa metoder eftersom de flesta handberäkningsmetoder är avsedda endast för en viss typ av köldbrygga (t.ex. plåtkonstruktioner). En viss handberäkningsmetod kan därför ge mycket god noggrannhet inom ett visst tillämpningsområde, men utanför detta kan noggrannheten vara mycket dålig. Handberäkning skall innehålla följande information: a) vilka typer av konstruktionsdetaljer som avses; b) inom vilka dimensionsgränser metoden kan användas; c) gränser för värmekonduktiviteten för de material som används; d) vilka värden på värmeövergångsmotstånden som används; e) en uppskattning av noggrannheten (t.ex. maximalt fel).