Byggnadsfysik. Köldbryggor. Definition av köldbryggor. Effekter av köldbryggor

Transkript

1 Köldbryggor Definition av köldbryggor Köldbryggor är lokala områden i byggnadsskalet vilka uppvisar en ökad värmeförlust. Denna ökade värmeförlust kan vara en följd av att området avviker från den jämna formen ("geometrisk köldbrygga") eller att det finns material med högre värmeledningsförmåga i det berörda området ("materialbetingad köldbrygga"). Effekter av köldbryggor Lokalt runt köldbryggan finns det en ökad värmeförlust. Dels försvinner värmeenergin ut via köldbryggan, dels sjunker den invändiga yttemperaturen här. Så snart som yttemperaturen sjunker under den s.k. mögelsvamptemperaturen θ S bildas mögelsvamp. Om det har bildats mögel runt en köldbrygga, kan allvarliga effekter på boendehälsan uppträda p.g.a. de mögelsporer som avges ut i rummet. Mögelsvampsporer är allergena och kan framkalla kraftiga allergiska reaktioner hos människor, t.ex. bihåleinflammation, snuva och astma. Eftersom exponeringen i bostäder generellt sett är långvarig, finns en stor risk för att de allergiska reaktionerna blir kroniska. Mögelsvamptemperatur Den ytfukt som är nödvändig för att mögelsvampen skall växa uppnås redan från en rumsluftfuktighet på 80 %. Detta innebär att det bildas mögelsvamp på kalla ytor om ytan är minst så kall att en fuktighet på 80 % uppträder i det direkt angränsande luftlagret. Den temperatur vid vilken detta händer är den s.k. mögelsvamptemperaturen θ S. Möglet växer med andra ord redan vid temperaturer över daggpunktstemperaturen. Vid rumsklimatet 20 C/50 % är mögelsvamptemperaturen 12,6 C; den är alltså 3,3 C högre än daggpunktstemperaturen. Vill man undvika byggskador (mögelbildning) är därför mögelsvamptemperaturen viktigare än daggpunktstemperaturen. Det räcker inte att de invändiga ytorna är varmare än rumsluftens daggpunktstemperatur även yttemperaturerna måste ligga över mögelsvamptemperaturen! Mögelsvamptemperatur i C , , C 20 C 18 C Relativ rumsluftfuktighet ϕ i % Bild 1 Avhängighet mellan mögelsvamptemperaturen hos rumsluftens fuktighet och temperatur 6

2 Köldbryggor Värmegenomgångskoefficienterna ψ och χ Den längdrelaterade värmegenomgångskoefficienten ψ ("ψ-värde") kännetecknar den extra uppkomna värmeförlusten per meter anslutningslängd hos en linjeformad köldbrygga. Den punktrelaterade värmegenomgångskoefficienten χ ("χ-värde") kännetecknar den extra värmeförlusten via en punktformad köldbrygga. Man skiljer mellan ψ-värden för yttermått och innermått (ψ e och ψ i ), beroende på vilka ytor som används vid beräkningen av ψ-värdet - ytter- eller innermått. Normalt görs värmebehovskalkylen med ψ-värden relaterade till innermått. Om inget annat anges, är alla ψ-värden som anges i denna tekniska information innermåttsrelaterade värden. Den minimala yttemperaturen och temperaturfaktorn Den minimala yttemperaturen är den lägsta yttemperatur som uppträder runt en köldbrygga. Värdet för den minimala yttemperaturen är avgörande för huruvida daggvatten fälls ut eller mögel bildas på en köldbrygga. Den minimala yttemperaturen är med andra ord ett riktvärde för de fukttekniska effekterna av en köldbrygga. Värdena och ψ-värde är avhängiga av köldbryggans konstruktionsmässiga uppbyggnad (geometrier och värmeledningsförmåga hos de material som bildar köldbryggan). Den minimala yttemperaturen är dessutom avhängig av temperaturen på den anliggande utomhusluften ju lägre utomhustemperatur, desto lägre är den minimala yttemperaturen (se bild 2). Alternativt till den minimala yttemperaturen används även temperaturfaktorn som fukttekniskt nyckelvärde. Temperaturfaktorn är den temperaturdifferens som är relaterad till temperaturdifferensen mellan inom- och utomhus (θ i ) mellan den minimala yttemperaturen och utomhustemperaturen ( ) = θ i är ett relativt värde och har därmed den fördelen att det är avhängigt endast av köldbryggans konstruktion, och inte som från temperaturerna på utomhus- och inomhusluften. Om man vet -värdet för en köldbrygga kan man omvänt, med hjälp av lufttemperaturerna, beräkna den minsta yttemperaturen = θ e + (θ i ) I bild 2 visas beroendet mellan den minsta yttemperaturen och anliggande utomhustemperaturen vid en konstant inomhustemperatur på 20 C för olika -värden. 25 θ i = 20 1,0 i C = 0.9 = 0.8 = 0.7 i C 15 = 12, ,8 = 0,7 0,6 0, Utomhustemperatur 0 θ e = 5 0,2 0,0 Bild 2 Avhängighet mellan den minsta yttemperaturen och anliggande utomhustemperatur. Inomhustemperatur konstant 20 C. Bild 3 För definition av -värdet 7

3 Balkongen som köldbrygga Oisolerade utkragande byggnadsdelar Vid oisolerade utkragande byggnadsdelar, som t.ex. armerade betongbalkonger eller stålbalkar, leder samverkan mellan den geometriska köldbryggan (kylflänseffekt för utkragningen) och den materialrelaterade köldbryggan (genomborrning av värmeisoleringsnivån med armerad betong eller stål) till ett kraftigt värmeutflöde. Utkragningar räknas därför till byggnadsskalets mest kritiska köldbryggor. Konsekvensen av oisolerade utkragningar är stora värmeförluster och en signifikant sänkning av yttemperaturen. Detta leder till klart ökade uppvärmningskostnader och en mycket stor risk för mögelbildning intill utkragningen. Effektiv värmeisolering med Schöck Isokorb Tack vare sin värmetekniskt och statiskt optimerade konstruktion (minimerat armeringstvärsnitt vid optimerad bärförmåga och användning av material med mycket god värmeisoleringsförmåga) skapar Schöck Isokorb en mycket effektiv isolering av utkragningen. Schöck Isokorb för armerade betongbalkonger Runt balkonganslutningen separerar Schöck Isokorb den armerade betongplattan som annars löper rakt igenom. Betongen, som leder värme bra, och armering, som leder värme mycket bra, ersätts av isoleringsmaterial av Neopor och av ädelstål, som jämfört med armering leder värme mycket dåligt, och av optimerade HTE-moduler av högfast finbetong i tryckområdet (se tabell 2). För t.ex. Schöck Isokorb typ K50 leder detta till en med ca 94% minskad värmeledningsförmåga, jämfört med en kontinuelig betongplattan (se bild 4). Material Balkonganslutning Oisolerad balkonganslutning Betong-/byggstål med λ = 50 W/(K m) Betong med λ = 1,65 W/(K m) Tabell 2 Jämförelse av värmeledningsförmågan hos olika balkonganslutningsmaterial Balkonganslutning med Schöck Isokorb Ädelstål med λ = 15 W/(K m) Trycklager med högfast finbetong med λ = 0,8 W/(K m) Neopor 1) med λ = 0,031 W/(K m) Minskning av värmeledningsförmågan gentemot oisolerat med 70 % 98 % 98 % Ekvivalent värmeledningsförmåga λ eq Den ekvivalenta värmeledningsförmågan λ eq är den totala värmeledningsförmågan hos Isokorb -isoleringskroppen, beräknad via de olika ytandelarna, och den utgör ett mått på värmeisoleringsverkan i anslutningen vid identisk tjocklek på isoleringskroppen. Ju lägre λ eq desto högre är värmeisoleringen för balkonganslutningen. Eftersom den ekvivalenta värmeledningsförmågan beaktar ytandelarna för de använda materialen, är λ eq avhängigt av bärighetsnivån för Schöck Isokorb. Jämfört med en oisolerad anslutning uppnår Schöck Isokorb typerna K en minskning av värmeledningsförmågan invid anslutningen på 94 % vid standard bärighetsnivå. Ekvivalent värmeledningsförmåga λ eq i W/(Km) 4,0 3,0 2,0 1,0 0,0 2,3 kontinuelig betongplattan 94 % 0,14 Schöck Isokorb Typ K50 Bild 4 Jämförelse av den ekvivalenta värmeledningsförmågan λ eq hos olika balkongplatteanslutningar 1) Neopor är ett inregistrerat märke från BASF 8

4 Balkongen som köldbrygga Skillnad mellan ψ-värde och λ eq Den ekvivalenta värmeledningsförmågan λ eq hos isoleringskroppen i Schöck Isokorb är ett mått på elementets värmeisoleringseffekt, medan ψ-värdet är ett mått på värmeisoleringen för hela konstruktionen "balkongen". ψ-värdet ändras alltid med konstruktionen, även om anslutningselementet förblir oförändrat. Omvänt är ψ-värdet vid en fast definierad konstruktion avhängigt av den ekvivalenta värmeledningsförmågan λ eq hos anslutningselementet ju lägre λ eq, desto lägre ψ-värde (och ju högre den minsta yttemperaturen). Referensvärden för konstruktion med Isokorb θ e = 5 C θ i = +20 C utvändigt λ = 2,3 invändigt λ = 0,17 λ = 0,22 λ = 0,035 λ = 0,035 λ = 0,22 λ i W/(K m) Ψ = 0,45 W/(mK) = 16,3 C Bild 5 Anslutning balkongplatta med Schöck Isokorb typ K50 Bild 5a Visning av värmeströmlinje för anslutningen bild 5 Det finns två möjligheter att ansluta balkongen med Isokorb. Man ansluter antingen balkongen i hela sin längd till bjälklaget, eller ansluter den endast med regelbundna avstånd. Vid denna intermittenta anslutning måste man tänka på att ψ-värdet invid anslutningen skiljer sig från värdet i området. Som ett närmevärde kan man beräkna ett genomsnittligt ψ-värde enligt följande med ψ m l Isokorb ψ Isokorb l Isolering ψ Isolering ψ m Genomsnittligt värmegenomgångsmotstånd för en intermittent anslutning med Schöck Isokorb Anslutningslängd Isokorb på en balkong Värmegenomgångsmotstånd för köldbryggan med Isokorb Längd på balkongen som är skiljd från bjälklaget genom isolering Värmegenomgångsmotstånd för köldbryggan invid värmeisoleringen (vid en konstruktion enl. bild 6 och en isoleringskropp med 80 mm tjocklek och en värmeledningsförmåga hos materialet på 0,035 W/(mK), är ψisolering = 0,22 W/(mK)) l = Isokorb ψ + l ψ Isokorb l Isokorb Isolering + l Isolering Isolering Exempel anslutning av en balkong med en anslutningslängd på 4,2 m med totalt 1,5 m Isokorb. Typ K-ES Typ K-ES ψ m W W 1, 5m 0, , 7m 0, 22 = mk mk 4, 2m W = 0, 30 mk 0,4 0,5 0,95 0,5 0,95 0,5 0,4 4,2 m Bild 6 Planritning exempel med typ K-ES 9

5 Balkongen som köldbrygga Ekvivalent värmeledningsförmåga l eq (1-dim.) i W/(K m) Schöck Isokorb Typ 1) Isokorb -höjd H [mm] F 0 F 90 F 0 F 90 F 0 F 90 F 0 F 90 F 0 F 90 K30-ES 0,132 0,152 0,126 0,145 0,121 0,139 0,116 0,134 0,112 0,129 K50-ES 0,178 0,198 0,169 0,189 0,162 0,18 0,155 0,172 0,149 0,165 K90-ES 0,258 0,278 0,245 0,264 0,233 0,251 0,222 0,24 0,213 0,229 K10 0,078 0,099 0,076 0,095 0,073 0,092 0,071 0,089 0,070 0,086 K10-V8 0,096 0,117 0,093 0,112 0,089 0,107 0,086 0,104 0,084 0,10 K20 0,098 0,118 0,094 0,113 0,091 0,109 0,088 0,105 0,085 0,101 K20-V8 0,111 0,131 0,106 0,125 0,102 0,12 0,099 0,116 0,095 0,112 K30 0,127 0,148 0,122 0,141 0,117 0,135 0,112 0,13 0,108 0,125 K30-V8 0,144 0,165 0,138 0,157 0,132 0,15 0,127 0,144 0,122 0,138 K30-V10 0,163 0,184 0,156 0,175 0,149 0,167 0,143 0,16 0,137 0,154 K40 0,136 0,156 0,13 0,149 0,124 0,142 0,12 0,137 0,115 0,132 K40-V8 0,153 0,173 0,146 0,165 0,139 0,158 0,134 0,151 0,129 0,145 K40-V10 0,167 0,187 0,159 0,178 0,152 0,17 0,146 0,163 0,14 0,157 K40-VV 0,177 0,197 0,168 0,187 0,161 0,179 0,154 0,171 0,148 0,164 K50 0,156 0,177 0,149 0,168 0,143 0,161 0,137 0,154 0,132 0,148 K50-V8 0,173 0,194 0,165 0,184 0,158 0,176 0,151 0,168 0,145 0,162 K50-V10 0,183 0,203 0,174 0,193 0,166 0,184 0,159 0,176 0,153 0,169 K50-VV 0,202 0,222 0,192 0,211 0,183 0,201 0,175 0,193 0,168 0,185 K60 0,224 0,244 0,213 0,232 0,203 0,221 0,194 0,211 0,186 0,202 K60-V8 0,224 0,244 0,213 0,232 0,203 0,221 0,194 0,211 0,186 0,202 K60-V10 0,233 0,254 0,222 0,241 0,211 0,229 0,202 0,219 0,193 0,21 K60-VV 0,262 0,282 0,248 0,268 0,236 0,255 0,226 0,243 0,216 0,233 K70 0,241 0,261 0,229 0,248 0,218 0,236 0,208 0,225 0,199 0,216 K70-V8 0,241 0,261 0,229 0,248 0,218 0,236 0,208 0,225 0,199 0,216 K70-V10 0,245 0,266 0,233 0,252 0,222 0,24 0,212 0,229 0,203 0,22 K70-VV 0,269 0,29 0,255 0,275 0,243 0,261 0,232 0,249 0,222 0,238 K80-V8 0,25 0,271 0,238 0,257 0,226 0,244 0,216 0,233 0,207 0,223 K80-V10 0,25 0,271 0,238 0,257 0,226 0,244 0,216 0,233 0,207 0,223 K80-VV 0,269 0,29 0,255 0,275 0,243 0,261 0,232 0,249 0,222 0,238 K90-V8 0,263 0,283 0,249 0,268 0,237 0,255 0,226 0,244 0,217 0,233 K90-V10 0,263 0,283 0,249 0,268 0,237 0,255 0,226 0,244 0,217 0,233 K90-VV 0,281 0,302 0,267 0,286 0,254 0,272 0,242 0,26 0,232 0,248 K100-V8 0,27 0,29 0,256 0,275 0,244 0,262 0,233 0,25 0,223 0,239 K100-V10 0,275 0,295 0,26 0,28 0,248 0,266 0,237 0,254 0,226 0,243 K100-VV 0,293 0,314 0,278 0,297 0,265 0,283 0,252 0,27 0,242 0,258 1) identiska l-värden vid CV30 och CV50 10

6 Balkongen som köldbrygga Ekvivalent värmeledningsförmåga l eq (1-dim.) i W/(K m) Schöck Isokorb Typ 1) Isokorb -höjd H [mm] F0 F90 F0 F90 F0 F90 F0 F90 F0 F90 K30-ES 0,109 0,124 0,105 0,12 0,102 0,116 0,099 0,113 0,097 0,11 K50-ES 0,144 0,159 0,139 0,153 0,134 0,148 0,13 0,144 0,126 0,139 K90-ES 0,205 0,22 0,197 0,212 0,19 0,204 0,183 0,197 0,177 0,19 K10 0,068 0,083 0,066 0,081 0,065 0,079 0,064 0,077 0,062 0,076 K10-V8 0,081 0,097 0,079 0,094 0,077 0,091 0,075 0,089 0,074 0,087 K20 0,083 0,098 0,080 0,095 0,078 0,093 0,076 0,090 0,075 0,088 K20-V8 0,092 0,108 0,090 0,105 0,087 0,102 0,085 0,099 0,083 0,096 K30 0,105 0,12 0,102 0,117 0,099 0,113 0,096 0,11 0,094 0,107 K30-V8 0,118 0,133 0,114 0,129 0,111 0,125 0,107 0,121 0,104 0,118 K30-V10 0,132 0,148 0,128 0,143 0,124 0,138 0,12 0,134 0,117 0,13 K40 0,111 0,127 0,108 0,123 0,105 0,119 0,102 0,115 0,099 0,112 K40-V8 0,124 0,14 0,12 0,135 0,116 0,131 0,113 0,127 0,11 0,123 K40-V10 0,135 0,151 0,131 0,145 0,126 0,141 0,123 0,136 0,119 0,132 K40-VV 0,143 0,158 0,138 0,153 0,133 0,147 0,129 0,143 0,125 0,138 K50 0,127 0,143 0,123 0,138 0,119 0,133 0,115 0,129 0,112 0,125 K50-V8 0,14 0,156 0,135 0,15 0,131 0,145 0,127 0,14 0,123 0,136 K50-V10 0,147 0,163 0,142 0,157 0,137 0,152 0,133 0,147 0,129 0,142 K50-VV 0,162 0,178 0,156 0,171 0,151 0,165 0,146 0,16 0,141 0,155 K60 0,179 0,194 0,172 0,187 0,166 0,18 0,161 0,174 0,156 0,169 K60-V8 0,179 0,194 0,172 0,187 0,166 0,18 0,161 0,174 0,156 0,169 K60-V10 0,186 0,201 0,179 0,194 0,173 0,187 0,167 0,18 0,162 0,175 K60-VV 0,208 0,223 0,20 0,215 0,192 0,207 0,186 0,199 0,18 0,193 K70 0,192 0,207 0,184 0,199 0,178 0,192 0,172 0,185 0,166 0,179 K70-V8 0,192 0,207 0,184 0,199 0,178 0,192 0,172 0,185 0,166 0,179 K70-V10 0,195 0,211 0,188 0,203 0,181 0,195 0,175 0,189 0,169 0,182 K70-VV 0,213 0,229 0,205 0,22 0,198 0,212 0,191 0,204 0,184 0,198 K80-V8 0,199 0,214 0,191 0,206 0,184 0,199 0,178 0,192 0,172 0,186 K80-V10 0,199 0,214 0,191 0,206 0,184 0,199 0,178 0,192 0,172 0,186 K80-VV 0,213 0,229 0,205 0,22 0,198 0,212 0,191 0,204 0,184 0,198 K90-V8 0,208 0,224 0,20 0,215 0,193 0,207 0,186 0,20 0,18 0,193 K90-V10 0,208 0,224 0,20 0,215 0,193 0,207 0,186 0,20 0,18 0,193 K90-VV 0,222 0,238 0,214 0,229 0,206 0,22 0,199 0,213 0,192 0,205 K100-V8 0,214 0,229 0,206 0,22 0,198 0,212 0,191 0,205 0,185 0,198 K100-V10 0,217 0,233 0,209 0,224 0,201 0,216 0,194 0,208 0,188 0,201 K100-VV 0,232 0,247 0,223 0,238 0,214 0,229 0,207 0,221 0,20 0,213 1) identiska l-värden vid CV30 och CV50 11

7 Brandskydd Alla Schöck Isokorb typer för betonganslutningar (betong till betong) kan levereras i F90/R90-utförande. Brandmotståndsklass F90/R90 Då särskilda brandskyddstekniska krav på brandmotståndsklassen för balkonger föreligger, kan Schöck Isokorb levereras i brandmotståndsklass F90/R90 ) (beteckning t.ex. Schöck Isokorb typ K50-CV30-H180-F90). För 1,0 m-elementen fästs brandskyddsplattor i fabriken på över- och undersidan av Schöck Isokorb (se bild), och dessutom även på sidan för punktelementen (t.ex. typ QP och W). En förutsättning för F90/R90-klassificeringen av balkonganslutningsområdet är också att balkongplattan och bjälklaget uppfyller kraven på brandmotståndsklass F90/R90 enl. DIN 4102 / DIN EN Integrerade brandskyddsband av isolerande material resp. de brandskyddsplattor som sticker ut 10 mm på ovansidan av Schöck Isokorb garanterar att fogarna som går upp vid en brand hålls effektivt stängda, så att inga värmegaser kan komma fram till armeringsstavarna i Schöck Isokorb (se bild). Det är först med detta utförande som klassificeringen i brandmotståndsklass F90 garanteras även utan ytterligare brandskyddstekniska åtgärder i byggnaden (t.ex. mineralisk beläggning). Typer med jämnt integrerade brandskyddsband K, K20-Eck Detalj A Brandskyddsband 80 Detalj A Brandskyddsplatta t.ex. Schöck Isokorb typ K50-CV30-H180-F90 1) Expertutlåtande från ibmb-institut für Baustoff, Massivbau und Brandschutz vid TU Braunschweig 12

8 Blindtext Brandskydd Typer med utanpåliggande brandskyddsplattor K-HV, K-BH, K-WO, K-WU, K30-Eck, K50-Eck, Q, Q+Q, QP, QP+QP, W 160/180/190 1) Stag 80 t.ex. Schöck Isokorb typ Q10-H180-F90 Hänvisningar vid användning punktvis Schˆck Isokorb Typ Q F90, Rohbauzustand Q_012 Byggnadsdelar som ansluter till Schöck Isokorb får inte förbindas med skruvar, spik och liknande med den undre Isokorb brandskyddsplattan. Om Schöck Isokorb monteras in partiellt i F90-utförande i rumsavslutande väggar (t.ex. typ W) eller bjälklag (t.ex. typ K), måste den isolering som skall tillhandahållas av kunden tillverkas av mineralull med smältpunkt > 1000 C (t.ex. Rockwool). Vid intermittent anslutning med krav på brandmotståndsklassen, måste isoleringskropparna i Isokorb -elementen kläs runtom (alltså även på sidorna) med lämpliga brandskyddsplattor med minst tjocklek t = 15 mm. De punktvisa elementen typ QP, QP+QP och W kläs i F90-varianten med brandskyddsplattor runtom redan i fabriken. Om kunden använder kapade 1,0-m-element (t.ex. typ K, Q) för intermittent tillämpning, skall dessa anslutningars snittytor kläs på sidorna med av kunden tillhandahållna, 15 mm tjocka, lämpliga brandskyddsplattor. Dessa plattor får inte lossna ens efter 90 minuters exponering för lågor. Brandmotståndsklass F30/R30 Kraven på brandmotståndsklass F30 kan uppfyllas redan med standardelementen i Schöck Isokorb (utan brandskyddsplattor). Man använder då Schöck Isokorb i väggområdet. Övriga villkor visas i exemplet Schöck Isokorb typ K i illustrationerna nedan. Mineralisk puts Beläggning/målning Beläggning/målning A1-material (t.ex. mineralull) Mineralisk puts Mineralisk puts t.ex. Schöck Isokorb typ Q10-H180-F90 t.ex. Schöck Isokorb typ V6/4-H180-F90 13