Energiatõhusate hoonete projekteerimisel ning liginullenergiahoone tasemel energiakuluni jõudmisel on lisaks tõhusate tehnosüsteemide ja lokaalse taastuvenergia kasutamisele oluline ka hoone välispiirete õhulekete ja soojuskadude minimeerimine.
Tavapärasest paksema soojustuskihiga piirdetarindite puhul moodustavad tarindite liitekohtades tekkivad külmasillad üsna olulise osa välispiirete soojuskadudest. Lisaks suuremale soojuskaole võivad külmasillad tuua kaasa mikrobioloogilise kasvu või veeauru kondenseerumise nii külmasilla sisepinnal kui ka sügavamal tarindi sees paiknevale aurutihedale kihile. Tarindi püsivuse osas on see eriti kriitiline puithoonete puhul.
Külmasildadest tingitud ohtude vältimiseks on hoonete projekteerimisel oluline kavandatavate tarindisõlmede ehitusfüüsikalist toimivust arvutustega kontrollida ja sõlmlahendusi selle kaudu optimeerida. Külmasildade analüüsiks vajalikud lähtekohad ja metoodika on kirjeldatud eestikeelses standardis EVS-EN ISO 10211:2017 ning mitmes sellega täiendavalt seotud standardis (EVS-EN ISO 10077-2:2017, EVS-EN ISO 6946:2017 jne). Olulisem info koos selgituste ja arvutusnäidetega on koondatud KredExi kodulehelt kättesaadavasse juhendmaterjali „Liginullenergia eluhooned. Piirdetarindite liitekohtade joonsoojusläbivuse arvutus“.
Piirdetarindite liitekohtade joonsoojusläbivuse arvutus ja külmasilla kriitilisuse hindamine on osa tavapärasest projekteerimistööst. Joonsoojusläbivuse arvutus sisaldub ehitusfüüsika osa projekteerimises, mis on mitme projekteerijakutse kompetentsis: diplomeeritud ehitusinsener, diplomeeritud energiatõhususe spetsialist, diplomeeritud kütte-, ventilatsiooni- ja jahutuseinsener. Selle kompetentsi õpetamine sisaldub nende erialade õppeprogrammides.
Vastavalt ehitusprojekti standardile EVS 932 määratakse välis- ja sisepiirete esmased ehitusfüüsikalised parameetrid hoone arhitektuuri osa ja konstruktsiooni osa projekteerimistöö käigus. Kes seda teeb, on peaprojekteerija või projekteerimise projektijuhi korraldada.
Praktikas jääb külmasildade põhjalikum analüüs enamasti suure töömahu taha, sest kaasaegsetes hoonetes on sõltuvalt arhitektuursest ja konstruktiivsest lahendusest sadu, kui mitte rohkem, erinevaid liitekohti ning energiamärgise lähteandmete saamiseks arvutatakse läbi vaid väike valik tüüpsemaid liitekohti. Surve lihtsustatud meetodite kasutamiseks külmasildade analüüsil on praktikas suur ja mõistetav. Tallinna Tehnikaülikoolis on uuritud võimalusi arvutuste lihtsustamiseks võrreldes standardiseeritud meetoditega: hästi soojustatud välispiirete puhul on võimalik ilma suurema veata tüüpsete külmasildade joonsoojusläbivusi aritmeetiliselt liita.
Lihtsustatud meetodi küsitavus
Kui enamiku lihtsamate sõlmlahenduste analüüsiks käib arvutusmudelite koostamine kiirelt, siis keerukama geomeetriaga ristlõigetele võib praktikas kuluda rohkem aega. Seda eeskätt plast- ja alumiiniumprofiile sisaldavate avatäidete liitekohtades välisseina või katuslaega. Selliste tarindisõlmede puhul võib kohata mitmeid Kesk-Euroopast või Ühendkuningriigist laenatud lihtsustatud meetodeid, mis võivad külmasillast tingitud soojuskadu oluliselt alahinnata.
NÄIDE
Vaatleme kahe erineva lihtsustusega saadud hinnangut külmasillale, mis tekib puitkonstruktsioonis välisseina ja alumiiniumprofiilist klaasfassaadi liitumisel. Arvutuslikult leitud joonsoojusläbivust ja sisepinna temperatuuriindeksit mõlema lihtsustatud meetodi korral on võrreldud standardikohaselt läbi viidud detailse arvutusega vastavalt joonisel 1 toodud skeemile.
Ühe lihtsustuse (variant a) puhul viiakse läbi numbriline analüüs ristlõikel, millelt avatäite osa on eemaldatud ning alumiiniumprofiili ning ülejäänud konstruktsiooni kokkupuutepind on kirjeldatud adiabaatilisena. Teise lihtsustuse (variant b) puhul on numbrilisel analüüsil kasutatavas mudelis liitekoha ristlõikel kogu avatäite ala asendatud ühe homogeense massiga. Selle n-ö taandatud soojuserijuhtivus on valitud selliselt, et klaaspaketi paksusele vastava kihi soojustakistus on võrdne kogu vastava akna (so raamiprofiil, klaaspakett ja vaheliist) keskmisele soojusläbivusele vastava soojustakistusega. Standardikohase arvutuse (variant c) puhul modelleeritakse kambrilist fassaadiprofiili kogu selle detailsuses.
Kahemõõtmelise temperatuuriväljaarvutuse tulemused on võrdlevalt esitatud joonisel 2. Kuigi pinnatemperatuuride jaotus on variantide vahel küllaltki sarnane, siis temperatuuride jaotumine konstruktsiooni sees ja eriti avatäite montaaživahes on erinev. Seda eriti lihtsustusvariandi a korral. Lihtsustusvariandi b puhul on näha, et profiilielemendi asemel kasutatav homogeenne materjal juhib soojust oluliselt halvemini kui tegelik alumiiniumprofiil. Samuti lisanduv petlik soojustakistus alahindab tegelikku soojuskadu läbi alumiiniumprofiili paigaldusvahesse ja sealt edasi seinakonstruktsiooni.
See väljendub ka hinnangus liitekoha joonsoojusläbivusele, mis standardikohasel korrektsel arvutusel on 0,047 W/(mK), kuid lihtsustatud variantide a ja b puhul vastavalt 0,014 W/(mK) ja 0,008 W/(mK). Lihtsustusvariant a alahindab tegelikku soojuskadu enam kui 3 korda, variant b veelgi enam.
Seega on plast- ja alumiinium-profiilidest avatäidete liitekohtade puhul oluline lähtuda standardikohasest arvutusmeetodist. Häid lihtsustusvariante praktiliseks kasutuseks veel ei ole. Enam kui 1,5 korda joonsoojusläbivuse alahindamine on ka kogu hoone soojuskao mõistes olulise tähtsusega, kuna akna seinakinnitusel tekkiva külmasilla osakaal on summaarse pikkuse tõttu kõrge.
Analüüs on väljavõte uuringust, mis valmis NERO projekti raames koos Aalto ülikooliga ja Kouvola Innovation Ltd-ga Soomest, uurimisasutusega SINTEF Norrast ja Växjö kohaliku omavalitsusega Rootsist. Vt www.neroproject.net.
