Θερμογέφυρες: μια σημαντική παράμετρος στον ενεργειακό σχεδιασμό κτιρίων

Όλοι ξέραμε τις γέφυρες, κανείς όμως τις «θερμο»γέφυρες. Οι θερμογέφυρες μπήκαν στη ζωή των μηχανικών και γενικότερα των πολιτών μαζί με την ενεργειακή απόδοση κτιρίων. Σήμερα οι προδιαγραφές των κτιρίων σχεδόν μηδενικής ενεργειακής κατανάλωσης απαιτούν την καθολική αντιμετώπιση και ελαχιστοποίηση των θερμογεφυρών ώστε να μειωθεί η απαίτηση ενέργειας του κτιρίου στα επιθυμητά επίπεδα.

Και ναι μεν στο σχεδιασμό νέων κτιρίων αυτό είναι βασικά ευθύνη του αρχιτέκτονα, να σχεδιάσει δηλαδή ένα κτίριο χωρίς θερμογέφυρες, στην περίπτωση των υφιστάμενων κτιρίων τα πράγματα είναι διαφορετικά, αρκετά πιο δύσκολα και απαιτούν σύνθετους και  δύσκολους υπολογισμούς και λήψη σημαντικών αποφάσεων.

Ας πάρουμε όμως τα πράγματα από την αρχή:

Τι είναι η θερμογέφυρα;

Ορισμός[1]: Ως θερμογέφυρα ορίζεται το τμήμα εκείνο του περιβλήματος του κτιρίου, στο οποίο η θερμική του αντίσταση εμφανίζεται μειωμένη συγκριτικά με τη θερμική αντίσταση στο υπόλοιπο κέλυφος.

Πρακτικά, οι θερμογέφυρες εμφανίζονται στο θερμικό φάκελο του κτιρίου ως θερμικώς αδύναμα σημεία ή ως σημεία διακοπής του κελύφους. Στα σημεία αυτά υπάρχει μεγαλύτερη ροή θερμότητας, σε σχέση με το υπόλοιπο κέλυφος του κτιρίου, η οποία πρέπει να υπολογιστεί, αφενός για να ληφθεί υπ’ όψιν στην ενεργειακή μελέτη του κτιρίου και αφετέρου για την αποφυγή πιθανής υγρασίας και εμφάνισης μούχλας.

Υπάρχουν δυο είδη θερμογεφυρών:

  1. Κατασκευαστικές: Οφείλονται σε διακοπή της συνέχειας της θερμομονωτικής στρώσης και η έντασή της εξαρτάται από το δημιουργούμενο άλμα της ασυνέχειας.
  2. Γεωμετρικές: Οφείλονται στη γεωμετρία του κτιρίου, χωρίς να υπάρχει διακοπή της συνέχειας της θερμομονωτικής στρώσης και η έντασή της εξαρτάται από τη διαφορά μεγέθους της εξωτερικής και εσωτερικής επιφάνειας.
Εικόνα 1: Αριστερά βλέπουμε μια κατασκευαστική θερμογέφυρα και δεξιά μια γεωμετρική
Εικόνα 1: Αριστερά βλέπουμε μια κατασκευαστική θερμογέφυρα και δεξιά μια γεωμετρική

Υπολογισμός θερμογεφυρών

Κατά τον υπολογισμό τους, οι θερμογέφυρες, χωρίζονται σε σημειακές και γραμμικές, στις δύο αλλά και στις τρεις διαστάσεις.

Η γραμμική Ψ-τιμή υπολογίζεται χρησιμοποιώντας τις εξωτερικές διαστάσεις με τη χρήση του τύπου:

γραμμική Ψ-τιμή

Όπου,

Q1Dim = S Ai· Ui · DJi
Q 2Dim: Ροή θερμότητας, υπολογισμένη με την χρήση αριθμητικής μεθόδου
Δθ: Θερμοκρασιακή διαφορά μεταξύ εσωτερικού και εξωτερικού περιβάλλοντος
l: Μήκος θερμικής γέφυρας

και

Ui: U-τιμές των δομικών στοιχείων του κτιρίου
Ai: Δομικό  στοιχείο του κτιρίου με αριθμό επιφάνειας “i”, (με χρήση αναφοράς εξωτερικών διαστάσεων)
Δθi: Διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ εσωτερικών και εξωτερικών επιφανειών του δομικού στοιχείου “i”

Η σημειακή Ψ-τιμή υπολογίζεται με τον ίδιο τρόπο, χωρίς το μήκος l στον παρονομαστή.

Τι είναι ο συντελεστής Ψ;

Ο συντελεστής Ψ λειτουργεί ως διόρθωση στους υπολογισμούς των ροών θερμότητας που έγιναν με παραδοχή μονοδιάστατης ροής στις θέσεις των θερμογεφυρών. Μπορεί να λάβει θετικές, αρνητικέςή και μηδενικές τιμές. Θετική τιμή του Ψ δηλώνει ότι η δισδιάστατη ροή θερμότητας είναι μεγαλύτερη από αυτή που θα λαμβάνονταν υπολογίζοντας για μονοδιάστατη ροή. Αντίθετα, η αρνητική τιμή του Ψ δηλώνει ότι υπάρχει υπερεκτίμηση της ροής θερμότητας όταν αυτή θεωρείται ως μονοδιάστατη, η τιμή δηλαδή της ροής είναι μικρότερη από αυτή που βρέθηκε με μονοδιάστατους υπολογισμούς. Τέλος, μηδενική τιμή του Ψ δηλώνει ότι δεν υπάρχει ροή θερμότητας.

Παράδειγμα: Προεξέχουσα πλάκα μπαλκονιού

Η πλάκα μπετού της πλάκας του ορόφου συνεχίζει μέχρι το μπαλκόνι διακόπτοντας έτσι τη μόνωση του κελύφους της εξωτερικής τοιχοποιίας. Στα υπάρχοντα κτίρια σε σημεία σαν αυτό υπάρχει αυξημένος κίνδυνος εμφάνισης υγρασίας και προτείνεται η κάλυψη ολόκληρου του προβόλου με μόνωση. Πολλές φορές όμως, αυτό δεν είναι εφικτό και καταφεύγουμε σε λύσεις που χρήζουν μελέτη θερμικής ροής. Μέσω προγραμμάτων υπολογισμού δισδιάστατης θερμικής ροής ελέγχουμε τη ροή θερμότητας και την περίπτωση εμφάνισης υγρασίας.

Εικόνα 2: Θερμική ανάλυση δομικού στοιχείου, το οποίο διακόπτει το κέλυφος του κτιρίου
Εικόνα 2: Θερμική ανάλυση δομικού στοιχείου, το οποίο διακόπτει το κέλυφος του κτιρίου

Η υπολογιστική επίλυση και αντιμετώπιση των θερμογεφυρών στα κτίρια απαιτεί εξειδικευμένη γνώση και εμπειρία, μπορεί δε να επηρεάσει έως και 25% την ενεργειακή απαίτηση του κτιρίου σε θέρμανση ή ψύξη. Εξαιρετικά σημαντική είναι η επίλυση  θερμογεφυρών τοποθέτησης κουφωμάτων , ώστε να επιτυγχάνεται η βέλτιστη συμπεριφορά του κουφώματος, που σημαίνει θετικό ενεργειακό ισοζύγιο.

Για περισσότερες πληροφορίες καθώς και προσφορές σχετικά με την επίλυση θερμογεφυρών σε κτίρια, μπορείτε να απευθύνεστε στο ΕΙΠΑΚ στο +30 211 4081109 ή στο info@eipak.org .

Δημήτριος Παλλαντζάς, Μηχανικός Φυσικής Κτιρίων ΕΜΠ
Πιστοποιημένος Σχεδιαστής Παθητικών Κτιρίων
Υπεύθυνος Εκπαίδευσης ΕΙΠΑΚ
d.pallantzas@eipak.org