REVIEW OF LINEAR THERMAL BRIDGES IN HIGH-RISE BUILDING

Abstract

Due to the lack of energy resources, European governments have started to establish new legislation a few years ago. In its turn, Ministry of Environment of Finland published a new guide for the calculation of linear thermal transmittance in April 2012, which is the main feature of thermal bridges in buildings that lead to significant heat losses. The aim of this thesis work is to make an analysis of thermal bridging in a high-rise building, determine the importance of linear thermal bridges on the total heat loss of the building and compare particular values of linear thermal transmittances with tabulated values given in National Building Code D5, in order to answer the question of their reliability and quality of design of joints. As well, the current work should help students and engineers, who do not speak Finnish, to use the guide mentioned above. Determination of linear thermal transmittance is possible by applying different methods described in ISO 14683. Nevertheless, in the current work the results were achieved by numerical calculation, which typically gives an accuracy from 0 to 5 % instead of the accuracy of reference tables from 0 to 50%. The survey was carried out in accordance with the international and Finnish standards. For computer simulation, COMSOL Multiphysics software was chosen. Finally, the evaluated linear thermal transmittance had an absolute difference from 17 up to 200% with the tabulated values. The heat losses due to linear thermal bridges took 13% of the value of total heat losses of the building. These results show the importance of the current study and obligation of obtaining of linear thermal transmittances and heat losses of thermal bridges, as their sizes are comparable with heat losses of doors and even bigger than heat losses of basements and upper floors, which generally have the highest risk.

Euroopan hallitukset ovat huolissaan tulevaisuuden energialähteistä. Tämän vuoksi ne ovat aloittaneet neuvottelut uudesta energialaista. Osana uutta lakia Suomen Ympäristöministeriö julkaisi uuden laskentakaavan viivamaisen lisäkonduktanssin tarkastelemiseksi kylmäsilloissa. Tämä on merkittävä uudistus, sillä kylmäsillat saattavat aiheuttaa merkittävän suuria lämpöhäviöitä rakennuksen ulkokuoren lävitse. Tämän opinnaytetyön tavoitteena on tehdä kylmäsiltöjen analyysi korkeassa kerrostalossa, määrittää viivamaisten kylmäsiltojen painoarvo kokonaislämpöhäviösta ja verrata viivamaisen lisäkondukssin arvoja annettuihin Suomen Rakentamismääräyskokoelman osan D5-arvojen kanssa, jotta voidaan varmistua niiden luotettavuudesta ja niiden vaikutuksesta liitosten suunnittelun. Lisäksi tämä opinnäytetyö auttaa suomen kieltä osaamattomia opiskelijoita ja insinöörejä käyttäämään edellä mainittua ohjetta. Viivamaisen lisäkondukssin määrittely on mahdollista soveltamalla ISO 14683-standardissa kuvattuja menetelmiä. Tässä työssä käytettiin numeerisia laskentamenetelmiä, jotka tyypillisesti antavat tarkkuuden 0-5 % vertailuna viitetaulukon tarkkuus 0-50 %. Tutkimus suoritettiin kansainavälisienja Suomen standardien mukaisesti. Tietokonesimulaatiot tehtiin COMSOL Multiphysics ohjelmistolla. Lasketut viivamaiset lisäkondukssit eroavat 17-200% taulukoidusta arvosta. Yhteensä viivamaisen kylmäsiltöjen lämpöhäviöt voivat ollat 13 % kokonaislämpöhäviöstä. Tulokset vahvistavat viivamaisten kylmäsiltojen merkitystä osana kerrostalojen lämpöhäviöiden laskentaa, sillä lämpöhäviöt kylmäsilloista voivat olla jopa suurempia kuin ala- ja yläpohjan lämpöhäviöt, joita on yleensä pidetty merkittävimpinä lämpöhäviön aiheuttajina.