Thermische bruggen
Thermische bruggen zijn aansluitingen waarbij er plaatselijk sprake kan zijn van een hoger warmteverlies met een lagere binnenoppervlaktetemperatuur als gevolg. Hierdoor ontstaat het risico op condens met schimmelvorming (gezondheidsgevaar) als gevolg. Bovendien kan condens een bouwconstructie beschadigen.
Er zijn meerdere oorzaken voor het ontstaan van een thermische brug. Zo kan een bouwdeel worden onderbroken door een materiaal met een hogere warmtegeleidingscoëfficiënt, maar een thermische brug kan ook ontstaan door de detailpositie in het gebouw.
Materiaalgebonden thermische bruggen
Op het moment dat materialen aan elkaar grenzen met grote verschillen in de warmtegeleidingscoëfficiënt ontstaat een materiaalgebonden thermische brug. Een typisch voorbeeld hiervan is een spouwanker door een isolatieplaat; het warmteverlies door het spouwanker met een hoge warmtegeleidingscoëfficiënt is veel groter dan het warmteverlies door het isolatiemateriaal.
Doorsnede met twee materialen (donker met een hoge warmtegeleidingscoëfficiënt, licht met een lagere warmtegeleidingscoëfficiënt). De richting van de warmtestroom is door pijlen weergegeven. De warmtestroom vindt door de materialen plaats van warm (onderzijde afbeelding) naar koud.
Geometrische thermische brug
Geometrische thermische bruggen ontstaan op het moment dat het oppervlak dat warmte afgeeft groter is dan het oppervlak dat warmte opneemt. Een typisch voorbeeld hiervan is een uitwendige hoek van een gebouw of de dakrand van een plat dak. Door het grote warmteverlies in de thermische brug daalt de oppervlaktetemperatuur sterk.
Doorsnede van een gebouwhoek. De pijlen geven de richting van de warmtestroom van warm naar koud aan. Het lijnvormige warmteverlies dat bij een homogene wand gebruikelijk is, wordt door het knooppunt sterk beïnvloed.
De gevolgen van slecht gedetailleerde thermische bruggen zijn:
- Risico op schimmelvorming
- Risico op condens
- Nadelige gevolgen voor de gezondheid
- Verhoogd energieverlies
- Minder wooncomfort
Lijnvormige thermische bruggen
Lijnvormige thermische bruggen zijn bruggen in de thermische schil met een bepaalde lengte. Een typisch voorbeeld hiervan is de balkonaansluiting met de verdiepingsvloer (zie ook 'Thermische bruggen in de praktijk'), maar ook de aansluiting ter hoogte van de dakrand met een plat dak. Het warmteverlies door lijnvormige thermische bruggen wordt uitgedrukt in de Ψ-waarde [W/mK].
Puntvormige thermische bruggen
Puntvormige thermische bruggen zijn bruggen in de thermische schil die lokaal optreden (met beperkte afmetingen). Een typisch voorbeeld is een stalen profiel dat de isolatie laag doorboort ter ondersteuning van een luifel. Het warmteverlies als gevolg van puntvormige thermische bruggen wordt uitgedrukt in de χ-waarde.
Bij het warmteverlies via thermische bruggen kunnen een aantal karakteristieke waarden worden onderscheiden. De lijnvormige warmtedoorgangscoëfficiënt ψ en de puntvormige warmtedoorgangscoëfficiënt χ geven informatie over het warmteverlies. De binnenoppervlaktetemperatuurfactor (f-factor) en de bijbehorende minimale oppervlaktetemperatuur bepalen de kans op oppervlaktecondens met mogelijke schimmelvorming als gevolg.
De wiskundige bepaling van deze parameters voor een thermische brug is uitsluitend mogelijk door gebruik te maken van een eindige-elementen-model. Om een dergelijke berekening te maken wordt de opbouw van het detail in het rekenmodel ingevoerd. De randvoorwaarden die bij de berekening en modellering moeten worden toegepast, zijn vastgelegd in DIN EN ISO 10211.
Het rekenmodel volgens het eindige-elementen-model bepaalt warmtestromen en temperaturen. Het temperatuurverloop of de warmtestroomdichtheid kan dan grafisch worden weergegeven; zie afbeeldingen.
De weergave met warmtestroomlijnen toont de manier waarop de warmte door de constructie verloren gaat en de thermische zwakke punten van de koudebrug kunnen daardoor gemakkelijk worden herkend. De isothermen zijn lijnen of oppervlakken met dezelfde temperatuur en tonen de temperatuurverdeling binnen het berekende onderdeel. Warmtestroomlijnen en isothermen staan altijd loodrecht op elkaar (zie afbeeldingen).
Grafische weergave met warmtestroomlijnen
Grafische weergave met isothermen
Passief Bouwen is een ontwikkeling waarbij het energieverbruik voor ruimteverwarming en -koeling zo veel mogelijk wordt beperkt; stap 1 van de Trias Energetica. Kenmerkend voor het Passief Bouwen zijn de hoge warmteweerstanden van de (isolatie)materialen, drievoudige beglazing en een hoge mate van luchtdichtheid. De detaillering van de thermische bruggen speelt daarnaast een grote rol; bij Passief Bouwen wordt sterk aangeraden om koudebrug vrij te ontwerpen.
Bij Passief Bouwen wordt, in het bij voorkeur compacte ontwerp, slim gebruik gemaakt van de zon door de oriëntatie van het gebouw. De zon wordt in de winter binnen gelaten waardoor de behoefte om te verwarmen wordt beperkt, in de zomer wordt de zon geweerd (oversteek / zonwering) om oververhitting te voorkomen. Om het warmteverlies als gevolg van ventilatie zo veel mogelijk te beperken wordt er gebalanceerde ventilatie met warmteterugwinning toegepast.
