Temper-3DТепловые мосты (мостики холода): чем опасны, как их найти и посчитать
Тепловой мост (мостик холода) это участок, через который уходит больше тепла, чем через соседнюю ровную стену: угол, стык с перекрытием, откос окна, кронштейн, анкер. Считают по СП 50.13330.2024 и EN ISO 10211.
Утеплитель в стене работает как плотная куртка. Тепловой мост это незастегнутая молния: в одном месте тепло уходит быстрее, чем через остальную стену. Общее объяснение, что такое R₀ стены и откуда берутся теплопотери, есть во введении; здесь разбор узлов, опасности и расчета.
Коротко#
- Мосты бывают линейные (мера ψ, на метр длины), точечные (мера χ, на штуку) и геометрические (угол, где наружная поверхность больше внутренней).
- Опасны двумя вещами: холодной внутренней поверхностью (конденсат и плесень) и лишними теплопотерями. Кладка с ватой 150 мм (без окон, плит и узлов) дает R₀ 3,80 при норме 2,93, а стена целиком с узлами только 2,23 (стена из самоучителя, урок 9).
- Найти мост можно тепловизором (покажет, где холоднее) и расчетом температурного поля (покажет, на сколько и есть ли конденсат).
- Считают по СП 50.13330.2024 (приложение Г) и таблицам СП 230.1325800.2015; поле узла считают по EN ISO 10211.
- Плоский (2D) расчет угла может показать, что конденсата нет, когда он будет: в примере 2008 года в углу 6,69 °C в трехмерном расчете и от 11,73 до 14,19 °C в плоских.
Что такое тепловой мост простыми словами#
Тепло идет там, где ему легче. У утеплителя теплопроводность около 0,04 Вт/(м·°C), у железобетона около 2, у стали около 58. Когда плита перекрытия, кронштейн или дюбель прорезают утеплитель, тепло идет через них, как вода через дырку в ведре.
В нормах вклад моста задают удельными потерями: ψ на метр длины линейного узла, Вт/(м·°C), и χ на один точечный элемент, Вт/°C. Из ψ и χ всех узлов складывается приведенное R₀ стены.
Таблица 1. Три вида тепловых мостов
| № | Вид | Что это | Мера | Пример из наших расчетов |
|---|---|---|---|---|
| 1 | Линейный | протяженный узел: стык с перекрытием, откос, балконная плита | ψ, Вт/(м·°C), на метр длины | балконная плита 160 мм: ψ 0,636 |
| 2 | Точечный | отдельный элемент, прорезающий утеплитель: кронштейн, анкер, дюбель | χ, Вт/°C, на штуку | дюбель в кладке: χ 0,0017 (нормы дают в 2,4-2,8 раза больше) |
| 3 | Геометрический | угол: наружная поверхность больше внутренней, тепло уходит веером в две стороны | ψ угла | выпуклый угол: ψ 0,125 по внутренним размерам |
В СП 230 такой случай называют геометрической неоднородностью (наподобие выпуклого угла). Вогнутый (внутренний) угол здания, когда стена загибается к комнате, по поверхности комнаты не холодный: 18,70 °C, как у ровной стены.
Чем опасен тепловой мост#
Холодная поверхность: конденсат и плесень#
Конденсат выпадает, если поверхность холоднее точки росы воздуха. Для комнаты +20 °C и влажности 55 % точка росы 10,7 °C (СП 50.13330.2024, п. 5.7). Для плесени проверяют температурный фактор f_Rsi: при α 4 он не меньше 0,78 (наш расчет по методу EN ISO 13788: влажность 80 % у поверхности при +20 °C и 55 % в комнате, подробнее в статье про плесень). СП 50 прямо требует смотреть зоны теплопроводных включений, внешние углы и оконные откосы.
Таблица 2. Температура самого холодного места и f_Rsi (стена самоучителя: кирпич 250 мм, вата 150 мм, Москва, снаружи −23 °C, внутри +20 °C)
| № | Место | Минимум, °C (α 8,7) | f_Rsi при α 4 | Вывод |
|---|---|---|---|---|
| 4 | Ровная стена | 18,70 | нет в уроке | конденсата нет |
| 5 | Плоский угол двух стен (2D) | 16,76 | 0,8725 | проходит обе проверки |
| 6 | Угол у потолка, где сходятся три грани (3D) | 13,64 | 0,7836 | конденсата нет, по плесени на границе |
| 7 | Откос окна по кладке | 12,84 | 0,7836 | конденсата нет, по плесени на границе |
Угол у потолка проходит конденсат, а по плесени f_Rsi 0,7836 против порога 0,78: запас 0,004 меньше погрешности сетки, поэтому «проходит» утверждать нельзя, это граница. Подробнее: угол, откос окна, точка росы.
Лишние теплопотери#
В самоучителе одна и та же стена проходит проверку по ровной части и не проходит со всеми узлами. Кладка с ватой 150 мм: R₀ 3,80 при норме 2,93 для Москвы (вся ровная часть без узлов, с ригелем: 3,76). С балконными плитами, окнами, дюбелями и углами приведенное R₀пр 2,23, коэффициент однородности r 0,59, стена не проходит.
Таблица 3. Куда уходит тепло: доли потока через фасад в стене урока 9
| № | Часть | Доля потока, % |
|---|---|---|
| 8 | Ровная часть (ригель и кладка) | 59,3 |
| 9 | Окна (откосы) | 18,7 |
| 10 | Балконные плиты | 18,2 |
| 11 | Дюбели | 3,0 |
| 12 | Углы | 0,8 |
Углы, которые обычно пугают, почти не видны: их мало, и вогнутые частично гасят выпуклые. Балконная плита 160 мм добавляет 0,636 Вт/(м·°C), это около 67 кВт·ч за отопительный сезон Москвы на каждый метр плиты. В примере приложения И СП 50 через узлы и крепления уходит 27 % потока: запас ровной стены съедают узлы.
Как найти тепловой мост#
Тепловизор#
Тепловизор показывает температурное поле поверхности и помогает увидеть аномалии: места с относительно низкой и высокой температурой. ГОСТ Р 54852-2024 (п. 4.2) прямо ограничивает метод: он определяет теплотехнические характеристики качественно и не распространяется на количественное определение приведенного сопротивления теплопередаче и минимальной температуры внутренней поверхности. Для съемки между внутренней и наружной сторонами конструкции должен быть перепад температуры. Поверхности не должны быть под солнцем 3 ч до и во время съемки, окна и двери рекомендуется держать закрытыми не менее 24 ч (п. 7.1.3).
Пятно на термограмме говорит, где искать, а не сколько потеряно и будет ли конденсат. Подробнее про съемку и сверку термограммы с расчетом: статья про тепловизор.
Расчет#
СП 50 требует определять температуру внутренней поверхности по результатам расчета температурных полей всех зон с теплотехнической неоднородностью или по испытаниям в климатической камере лаборатории. Расчет отвечает на вопрос, на который тепловизор не отвечает: сколько градусов на самом холодном месте и выше ли это точки росы.
Как считают тепловые мосты#
Нормы: СП 50 и СП 230#
Приведенное сопротивление теплопередаче фрагмента считают по формуле Г.1 СП 50.13330.2024 (приложение Г): к площадям однородных частей добавляют длины линейных узлов с ψ и количество точечных элементов с χ. В редакции 2012 года та же методика стояла в приложении Е (и после Изм. 1 и 2; в приложение Г перенесена в 2024).
Значения ψ и χ берут двумя способами. Для типового узла: из таблиц приложения Г СП 230.1325800.2015 (интерполяция по теплопроводности и сопротивлению утеплителя). Для нетипового узла: из расчета температурного поля. По СП 230, ψ определяют по результатам расчета двухмерного температурного поля узла, а χ точечного элемента по трехмерному.
Таблица 4. Наш расчет против таблиц норм
| № | Узел | ψ у нас, Вт/(м·°C) | ψ в норме | Расхождение |
|---|---|---|---|---|
| 13 | Выпуклый угол | 0,125 | 0,121 (СП 230, табл. Г.28) | на 2,8 % больше |
| 14 | Балконная плита 160 мм | 0,636 | 0,651 (СП 230, табл. Г.17, интерполяция) | на 2,3 % меньше |
| 15 | Откос по кладке | 0,134 | 0,094 (СП 50, прил. И) | на 42 % выше, порядок тот же, подробнее в уроке 7 |
Расхождение мы показываем как есть. Для откоса наш ψ выше нормативного примера, порядок тот же.
Расчет поля узла: EN ISO 10211#
Европейский стандарт EN ISO 10211 задает, когда расчет температурного поля считается корректным. При удвоении числа элементов сетки одновременно выполняются три условия: тепловой поток меняется не более чем на 1 %, температурный фактор f_Rsi не более чем на 0,005, а сумма входящих и выходящих потоков, деленная на половину суммы их модулей, не превышает 0,0001 (0,01 %). Стандарт приводит четыре тестовые задачи; все четыре решены Temper-3D с требуемой точностью (в первой отклонение температуры 0,06 °C при допуске 0,1 °C). Отчет: четыре теста EN ISO 10211.
Почему плоский расчет может обмануть в углу#
В статье 2008 года один и тот же угол посчитан трехмерно и тремя плоскими сечениями. Плоские расчеты показали температуру выше точки росы и «конденсата нет», объемный показал обильное выпадение конденсата.
Таблица 5. Температура в углу, пример статьи 2008 года
| № | Расчет | Температура в углу, °C |
|---|---|---|
| 16 | Трехмерный | 6,69 |
| 17 | Плоский, сечение перпендикулярно оси Z | 11,73 |
| 18 | Плоский, сечение перпендикулярно оси X | 12,79 |
| 19 | Плоский, сечение перпендикулярно оси Y | 14,19 |
Плоский расчет завышает температуру угла на 5-7,5 °C. Исходные данные узла в статье не приведены, поэтому повторить этот расчет сейчас нельзя. Свой воспроизводимый пример есть в самоучителе: угол у потолка, где сходятся три грани, на 3,12 градуса холоднее плоского угла двух стен (13,64 против 16,76 °C). Разбор правил: шесть правил корректного расчета.
Таблица 6. Какой расчет когда нужен
| № | Что считаем | Модель | Чем считать |
|---|---|---|---|
| 20 | Ровная стена | одномерная (1D) | калькулятор теплотехнического расчета |
| 21 | Линейный мостик, ψ | плоская (2D) | программа расчета температурного поля |
| 22 | Угол, пересечение, точечный мостик, χ | объемная (3D) | программа расчета температурного поля |
Какие бывают узлы и какие у них числа?#
Главные числа по узлам из расчетов самоучителя, у каждого узла указан урок с разбором.
Таблица 7. Узлы и главные числа
| № | Узел | Главное число из нашего расчета | Урок самоучителя |
|---|---|---|---|
| 23 | Угол стены | 16,76 и 13,64 °C против 18,70 на ровной стене; ψ 0,125 | урок 4 |
| 24 | Балконная плита | ψ 0,636 против 0,651 по таблице; перфорация уменьшает добавку в 3,1 раза | урок 5 |
| 25 | Откос окна | 12,84 °C при точке росы 10,7; f_Rsi 0,7836, на границе | урок 7 |
| 26 | Окно в слое утеплителя | сдвиг окна на 70 мм в вату греет откос с 12,84 до 16,84 °C, потери меньше на 10,9 %, но холод переезжает на кромку стеклопакета: 10,59 °C, на 0,11 °C ниже точки росы 10,7 | урок 8 |
| 27 | Крепления (дюбели) | χ 0,0017 (нормы дают в 2,4-2,8 раза больше); шесть дюбелей на квадратный метр добавляют 4,0 % к потерям ровной стены (по нормативному χ было бы около 11 %) | урок 6 |
Какой программой считать тепловые мосты?#
Типовой узел с готовой строкой в таблицах СП 230 считать программой не нужно: значение берут из таблицы. Плоский узел считают двумерные программы. Для объемного узла (угол из двух стен и плиты, балкон с проемом, откос с наличником) нужна трехмерная программа.
Короткие ответы#
Промерзнет ли угол комнаты и есть ли в нем плесень?#
Угол холоднее ровной стены: плоский угол 16,76 °C, угол у потолка 13,64 °C, а стена 18,70 °C. По плесени плоский угол проходит, f_Rsi 0,8725, а угол у потолка на границе: 0,7836 при пороге 0,78. Проверить у себя: конструкторы «Угол 2D» и «Угол 3D» собирают угол по вашим слоям, порядок описан в уроке 4.
Не будет ли конденсата и плесени на откосе окна?#
Капель на откосе не будет: у рамы 12,84 °C при точке росы 10,7 °C, кромка стеклопакета 11,30 °C. По плесени откос на границе нормы: f_Rsi 0,7836 при пороге 0,78. Откос под железобетонным ригелем теплее, 14,23 °C, f_Rsi 0,8141. Проверить у себя: урок 7 самоучителя, свой откос считается тем же способом.
Сколько тепла уносит балконная плита?#
Плита толщиной 160 мм добавляет к потерям 27,33 Вт на метр плиты, ее ψ равна 0,636 Вт/(м·°C). За отопительный сезон Москвы это около 67 кВт·ч на метр. В стене из самоучителя на балконные плиты приходится 18,2 % потока через фасад. Проверить у себя: урок 5, плиту своей толщины считают тем же способом.
Почему стена с узлами хуже ровной и проходит ли она по норме?#
Кладка с ватой 150 мм дает R₀ 3,80 (вся ровная часть без узлов 3,76), а стена целиком с узлами и креплениями только 2,23 при норме 2,93, то есть не проходит. Перфорация балконных плит вместе с окном в слое ваты поднимает стену до 3,13. Проверить у себя: урок 9, приведенное R₀ складывается из стены, ψ на длины и χ на штуки.