OCHRONA CIEPLNA BUDYNKÓW

PRZEPŁYW CIEPŁA PRZEZ PRZEGRODY BUDOWLANE dr inż. Tadeusz Michał Wójcik,

LITERATURA ROZPORZADZENIE MINISTRA INFRASTRUKTURY w sprawie metodologii obliczania charakterystyki energetycznej budynku i lokalu mieszkalnego lub części budynku stanowiącej samodzielna całość techniczno-użytkowa oraz sposobu sporządzania i wzorów świadectw ich charakterystyki energetycznej PN-EN ISO 6946 "Komponenty budowlane i elementy budynku. Opór cieplny i współczynnik przenikania ciepła. Metoda obliczania„ (z 11.2004) Jan Górzyński, AUDYTING ENERGETYCZNY, NAPE, Warszawa, 2000

Od 4 stycznia 2006 r. obowiązuje dyrektywa 2002/91/WE w sprawie charakterystyki energetycznej budynków Od stycznia 2009 r. wprowadza się obowiązek posiadania certyfikatów energetycznych dla budynków i mieszkań (nowelizacja prawa budowlanego)

Gratulacje !!! Próżno teraz szukać na liście zawodów certyfikatora energetycznego, jednak już od stycznia 2009 roku będzie to jeden z najbardziej poszukiwanych profesjonalistów, bez którego może być niemożliwy obrót na rynku nieruchomości. Wg szacunków Ministerstwa Budownictwa w Polsce znajdzie pracę w nowym zawodzie w najbliższych latach ok. 5 000 przeszkolonych osób.

PRZEPŁYW ENERGII NA SPOSÓB CIEPŁA WYMIANA CIEPŁA PRZEPŁYW ENERGII NA SPOSÓB CIEPŁA

OZNACZENIA I SYMBOLE Q - ciepło, energia, J, kWh, (kcal) - moc cieplna, strumień ciepła, J/s, W (kW), (Gcal/h)

OZNACZENIA I SYMBOLE q - gęstość strumienia ciepła, W/m2 q = /A A- pole powierzchni wymiany ciepła E - energia zużywana, na jednostkę pola pow. bud. i na jednostkę czasu J/(m2s), kWh/(m2rok)

Przepływ energii pod postacią ciepła (wymiana ciepła) może dokonywać się trzema sposobami noszącymi różne nazwy. Gdy mamy do czynienia z przepływem energii jedynie wskutek ruchów cząsteczek w nieruchomym, jako całość, ośrodku (stałym, ciekłym lub gazowym) to mówimy o p r z e w o d z e n i u c i e p ł a. Gdy wymiana ciepła występuje między poruszającym się ośrodkiem ciekłym lub gazowym i powierzchnią ciała stałego, to mówimy o p r z e j m o w a n i u c i e p ł a. Wreszcie, gdy mamy do czynienia z przepływem energii za pomocą promieniowania elektromagnetycznego (świetlnego lub podczerwonego), to mówimy o wymianie ciepła przez promieniowanie.

q = (l/d)(Tw1 - Tw2) PRZEWODZENIE CIEPŁA q Prawo Fouriera q = -l grad T l- przewodność cieplna (współczynnik przewodzenia ciepła) q q = (l/d)(Tw1 - Tw2)

Izolacyjność termiczna przegród budowlanych Zdolność przegrody do ochrony pomieszczeń przed przenikaniem ciepła na zewnątrz. Ponieważ zwykle mamy tu do czynienia z przewodzeniem ciepła najistotniejszym parametrem jest współczynnik przewodzenia ciepła  [W/(mK)]. Zgodnie z obowiązującą normą o ochronie cieplnej budynków, współczynnik ten określa się, jako stosunek gęstości ustalonego strumienia cieplnego przewodzonego przez warstwę materiału — do spadku temperatury na określonej grubości tej warstwy.

WSPÓŁCZYNNIKI PRZEWODZENIA CIEPŁA DLA MATERIAŁÓW BUDOWLANYCH z tablic w poradnikach, deklarowany przez producenta, z pomiarów, z obliczeń, (zgodnie z PN –EN 10456 : 2008)

Niskie wartości współczynnika oznaczają bardzo dobre właściwości izolacyjne materiału (np. styropian ma  = 0,045 W/(mK), wełna mineralna  = 0,050 W/(mK)), natomiast wysokie wartości tego współczynnika oznaczają dobrą, lub bardzo dobrą przewodność cieplną materiału (np. żelbet ma  = 1,70 W/(mK), stal  = 57 W/(mK)).

PRZEJMOWANIE CIEPŁA q = a (Tf - Tw) a - współczynnik przejmowania ciepła, W/m2K Tf - temperatura płynu w dużej odległości od powierzchni Tw - temperatura powierzchni ciała stałego

Przejmowanie ciepła na powierzchni przegrody a [W/(m2K)] ac – współczynnik przejmowania ciepła przez konwekcję ar - współczynnik przejmowania ciepła przez promieniowanie

Konwekcyjne przejmowanie ciepła na powierzchni przegrody a h Przy powierzchniach wewnętrznych hc = hci gdzie: hci = 5,0 W/(m2×K) przy strumieniu ciepła w górę; hci = 2,5 W/(m2×K) przy strumieniu ciepła poziomo; hci = 0,7 W/(m2×K) przy strumieniu ciepła w dół. Przy powierzchniach zewnętrznych, hc = hce hce = 4 + 4v oraz v jest prędkością wiatru w pobliżu powierzchni, w m/s.

PROMIENIOWANIE q = s e T4 s - stała Stefana- Boltzmanna Wszystkie ciała promieniują. Natężenie strumienia ciepła, emitowanego przez powierzchnie ciała opisuje prawo Stefana-Boltzmana q = s e T4 s - stała Stefana- Boltzmanna = 5,67 10-8 W/ (m2 K4 ) e - emisyjność powierzchni (przyjmuje wartości od 0 do 1; 1- dla ciała doskonale czarnego)

PRZENIKANIE CIEPŁA

PRZENIKANIE CIEPŁA ścianka budowlana q ,W/m2 - ilość ciepła przenoszona poprzez przenikanie na jednostkę czasu i jednostkę powierzchni ściany

PRZENIKANIE CIEPŁA ścianka budowlana Współczynnik przenikania ciepła Oznaczenie: U (dawniej „k") Jednostka: W/m2K

OPORÓW CIEPLNYCH PRZEJMOWANIA UWAGA OPORÓW CIEPLNYCH PRZEJMOWANIA (W BUDOWNICTWIE) NIE WYLICZA SIĘ!!! Wg PN-EN-ISO 6946:2004, punkt 5.2 - w przypadku braku dokładnych informacji o warunkach wymiany ciepła w odniesieniu do powierzchni płaskich stosuje się wartości oporów przejmowania ciepła podane w tablicy.

PRZEJMOWANIE CIEPŁA ścianka budowlana

OPORY CIEPLNE PRZEWODZENIA [ m2K / W]

UWAGA NIE WYLICZA SIĘ OPORÓW CIEPLNYCH PRZEWODZENIA PRZEZ NIEWENTYLOWANE WARSTWY POWIETRZA (POZA WYJĄTKAMI ZAWARTYMI W ZAŁ. B DO NORMY EN ISO 6946)

Grubość warstwy powietrza mm Opór cieplny niewentylowanych warstw powietrza, [m2K/W] Grubość warstwy powietrza mm Kierunek strumienia cieplnego w górę poziomy w dół 0.00 0,00 5 0,11 7 0.13 0,13 10 0.15 0,15 15 0,16 0,17 25 0.16 0.18 0,19 50 0,18 0,21 100 0,22 300 0,23

Warstwę powietrza kontaktującą się z otworami do środowiska zewnętrznego można uważać za niewentylowaną, jeżeli otwory te nie są przewidziane do stałego przepływu powietrza przez warstwę i pole ich powierzchni nie przekracza: - 500 mm2 na m długości — w przypadku pionowych warstw powietrza, - 500 mm2 na m2 powierzchni - w przypadku poziomych warstw powietrza.

(OODSYŁAM DO NORMY EN ISO 6946) NIE WYLICZA SIĘ również OPORÓW CIEPLNYCH PRZEWODZENIA PRZEZ SŁABO- I DOBRZE WENTYLOWANE WARSTWY POWIETRZA (OODSYŁAM DO NORMY EN ISO 6946)

CAŁKOWITY OPÓR CIEPLNY RT = Rsi + SRl + Rse R2 R1 Rsi q R3 Rse

(SZEREGOWO-RÓWNOLEGŁY UKŁAD OPORÓW CIEPLNYCH)

OPÓR CIEPLNY KOMPONENTU Oblicza się jako średnią arytmetyczną tzw. kresu górnego RT’ i dolnego RT” całkowitego oporu cieplnego.

OPÓR CIEPLNY KOMPONENTU R’T – kres górny całkowitego oporu cieplnego wg 6.2.2 ,PN-EN ISO 6946 R”T – kres dolny całkowitego oporu cieplnego wg 6.2.3, PN-EN ISO 6946

Współczynnik przenikania ciepła U = 1 / RT [W/(m2·K)] wg PN – EN ISO 6946 : 2004

PRZYKŁAD OBLICZANIA WSPÓŁCZYNNIKA PRZENIKANIA CIEPŁA U

PRZYKŁAD OBLICZANIA WSPÓŁCZYNNIKA PRZENIKANIA CIEPŁA U

Do współczynnika przenikania ciepła należy stosować poprawki z uwagi na: nieszczelności w warstwie izolacji, łączniki mechaniczne przebijające warstwę izolacji, opady na dach o odwróconym układzie warstw.

1.nieszczelności w warstwie izolacji Trzy poziomy poprawek, (OODSYŁAM DO NORMY EN ISO 6946)

2. łączniki mechaniczne przebijające warstwę izolacji (ODSYŁAM DO NORMY EN ISO 6946, p.D.3)

3. opady na dach o odwróconym układzie warstw Poprawki dotyczące stropodachów odwróconych nie są podane w aktualnym wydaniu normy, ale są przygotowywane w trybie nowelizacji

Materiały pomocnicze do ćwiczeń projektowych z Budownictwa Ogólnego – B. Mach 2006 r

1.RT – CAŁKOWITY OPOR CIEPLNY KOMPONENTU składającego się z warstw cieplnych jednorodnych i niejednorodnych równoległych do powierzchni przegrody R’T – kres górny całkowitego oporu cieplnego wg 6.2.2 str.11 PN... R”T – kres dolny całkowitego oporu cieplnego wg 6.2.3 str.11 PN... 2. U – WSPOŁCZYNNIK PRZENIKANIA CIEPŁA wg p.7 str.12 PN... 3. Uc – SKORYGOWANY WSPOŁCZYNNIK PRZENIKANIA CIEPŁA, zał. D1, str. 21 4. DUg – Poprawka z uwagi na nieszczelności -wg zał. E, str.24 PN.. 5. DUf – Poprawka z uwagi na łączniki mechaniczne DUf =a lf nf Af wg tabl.D3, str 22 PN.. 6. DUr – poprawka z uwagi na wpływ opadów dla dachu odwróconego,zał.D4, str 23 PN..

WSPOŁCZYNNIK PRZENIKANIA PRZEGRÓD Z MOSTKAMI LINIOWYMI UK = UC + DU (8), (9), (10), (11) 8. DU – Dodatek do współcz. Uc wyrażający wpływ mostków liniowych 9. Yi –liniowy współczynnik przenikania ciepła mostka liniowego 10. Li –długość mostka liniowego [m] 11. A –pole powierzchni przegrody[m2] – w osiach przegród prostopadłych – minus powierzchnia otworów

I to jest punkt wyjścia do stwierdzenia ,czy nasz (lub oceniany) budynek „pali” dużo czy mało?

Aktualne wymagania ochrony cieplnej budynków (odnośnie wsp. U) ROZP. MIN. INFRASTRUKTURY Z 12 KWIETNIA 2002: uwaga: zmienione 6.11.2008) § 328. Budynek i jego instalacje grzewcze, wentylacyjne i klimatyzacyjne powinny być zaprojektowane i wykonane w taki sposób, aby ilość energii cieplnej, potrzebnej do użytkowania budynku zgodnie z jego przeznaczeniem, można było utrzymać na racjonalnie niskim poziomie. § 329.1. ….

Aktualne wymagania ochrony cieplnej budynków (odnośnie wsp. U) ROZP Aktualne wymagania ochrony cieplnej budynków (odnośnie wsp. U) ROZP. MIN. INFRASTRUKTURY Z 12 KWIETNIA 2002 § 329.2. Dla budynku mieszkalnego w zabudowie jednorodzinnej wymagania określone w § 328 uznaje się za spełnione, jeżeli: …. przegrody zewnętrzne odpowiadają wymaganiom izolacyjności cieplnej oraz innym wymaganiom związanym z oszczędnością energii, określonym w załączniku do rozporządzenia.

Uk (max), (W/m2K) Budynek jednorodzinny (nieaktualne rozporządzenie) lp Rodzaj przegrody i temperatura w pomieszczeniu Uk (max), (W/m2K) 1 Ściany zewnętrzne (stykające się z powietrzem zewnętrznym): przy tj > 16°C: o budowie warstwowej* z izolacją z materiału o współczynniku przewodzenia ciepła λ<0.05 W/mK - pozostałe b) przy t; < 1 6°C (niezależnie od rodzaju ściany) 0.30 0.50 0.80 2 Ściany piwnic nieogrzewanych bez wymagań 3 Stropodachy i stropy pod nieogrzewanymi poddaszami lub nad przejazdami: przy t, > 1 6°C b) przy 8 °C < t, < 1 6°C 4 Stropy nad piwnicami nieogrzewanymi l zamkniętymi przestrzeniami pod podłogowymi 0.60 5 Stropy nad piwnicami ogrzewanymi 6 Ściany wewnętrzne oddzielające pomieszczenie ogrzewane od nieogrzewanego 1.00

Było Uk Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 6 listopada 2008 r. zmieniające rozporządzenie w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie

DZIĘKUJĘ ZA UWAGĘ I ZAPRASZAM NA KOLEJNY WYKŁAD