1.Omów wymianę ciepła w konwekcji wymuszonej.

2.Podaj definicję i omów pojęcie słonecznej
temperatury powietrza.
Jest to hipotetyczna temperatura powietrza, przy
której ilość ciepła przekazywanego przegrodzie przez
konwekcję byłaby równa ilości ciepła wymienianej
między przegrodą, a powietrzem zewnętrznym, z
uwzględnieniem promieniowania słonecznego,
padającego na tę przegrodę.

gdzie:
ts - temperatura słoneczna powietrza,
te - temperatura powietrza zewnętrznego,
ε

-emisyjność

promieniowania

wysokot-

emperaturowego przegrody, I - natężenie
promieniowania słonecznego, αk- współczynnik
przejmowania ciepła przez konwekcję dla temperatury
powietrza zewnętrznego ts, αk’- współczynnik
przejmowania ciepła przez konwekcję dla realnej
temperatury powietrza zewnętrznego, t - temperatura
powierzchni przegrody.
Temperaturę słoneczną skorygowaną, można więc
wyznaczyć z poniższej zależności:

gdzie współczynnik przejmowania ciepła w złożonej
wymianie ciepła jest określony poniższym wzorem:

gdzie:
α

r - współczynnik przejmowania ciepła dla

promieniowania niskotemperaturowego dla wymiany
ciepła między powierzchnią przegrody a
nieboskłonem.

3.Wymień i omów warunki brzegowe
jednoznacznośći

rozwiązania

równania

przewodnictwa cieplnego.
W ogólnym przypadku, gdy przepływ ciepła ma
charakter trójwymiarowy i niestacjonarny, rozwiązanie
równania przewodnictwa cieplnego wymaga określenia
warunku

początkowego.

Poza

warunkiem

początkowym,

rozwiązanie

szczególne

niestacjonarnego równania przewodnictwa cieplnego
wymaga określenia warunków jednoznaczności
rozwiązania, które nazywamy warunkami brzegowymi.
Warunki brzegowe opisują sposób wymiany ciepła
na granicy obszaru o jednorodnych cechach
cieplnych , w którym przewodzenie ciepła jest opisane
jednym równaniem.
O warunek brzegowy I rodzaju

ma miejsce gdy znany jest rozkład temperatury na
brzegu obszaru w dowolnej chwili :

O warunek brzegowy II rodzaju

ma miejsce gdy znany jest rozkład gęstości strumienia
cieplnego na brzegu obszaru w dowolnej chwili:

O warunek brzegowy III rodzaju

ma miejsce gdy wymiana ciepła na brzegu obszaru
odbywa się według prawa Newtona :

gdzie:
t c - temperatura otaczającego ośrodka;

warunek brzegowy IV rodzaju obejmuje warunki
ciągłości temperatury i gęstości strumienia cieplnego
na brzegu wspólnym dla obszarów, w których przewo-
dzenie ciepła jest opisane różnymi równaniami np.
wskutek różnych właściwości cieplnych materiałów:

6.Omów tempetaturę nieboskłonu
Oprócz przejmowania ciepła na drodze konwekcji z
powietrzem zewnętrznym, oraz na drodze promi-
eniowania wysokotemperaturowego ze słońcem,
powierzchnia przegrody wymienia ciepło na drodze
promieniowania

niskotemperaturowego

z

nieboskłonem.

gdzie:
tn - bezwzględna temperatura nieboskłonu,
te - bezwzględna temperatura powietrza,
p - prężność cząstkowa pary wodnej w powietrzu
[mm Hg].
Przy założeniu, że temperatura nieboskłonu tn jest
niższa od temperatury powietrza zewnętrznego te o
pewną wartość ∆t, to dla powierzchni zewnętrznej
można zapisać równanie bilansu cieplnego:

gdzie: ts - skorygowana temperatura słoneczna.

7.Omów wymianę ciepla na drodze przewodzenia
przez 1 warstwową ścianę zewnętrzną budynku.

Przewodzenie ciepła w ciałach stałych w sposób
ilościowy opisuje empiryczne prawo Fouriera:

gdzie:
q - wektor gęstości strumienia cieplnego,  -
współczynnik przewodzenia ciepła , t - temperatura

Przez powierzchnię odległą o x od początku układu
współrzędnych dopływa do elementu, w czasie d ,
ilość ciepła:

przez powierzchnię zaś odległą o x + dx odpływa
ciepło:

Różnica między ilością ciepła dopływającego a ilością
ciepła odpływającego z elementu w kierunku osi OX
układu współrzędnych, wynosi:

dQx

Miarą natężenia wydzielania się energii wewnętrznego
ź

ródła jest tzw. wydajność żródła ciepła qv , która

jest równa:

Bilans energetyczny prostopadłościanu odniesiony do
okresu czasu dTał z uwzględnieniem możliwości
wewnętrznego wydzielania się ciepła można wyrazić
opisowo w następujący sposób: ciepło doprowadzone
do prostopadłościanu – ciepło odprowadzone z
prostopadłościanu + ciepło wydzielone w elemencie =
= przyrost energii wewnętrznej prostopadłościanu +
praca zewnetrzna
ogólne równanie przewodzenia ciepła w ciele
izotropowym z uwzględnieniem wewnętrznego
wydzielania się ciepła

Przyjęcie warunku (t) = const pozwala
sprowadzić równanie przewodnictwa cieplnego do
równania liniowego o postaci :

W większości zagadnień fizyki budowli można
przyjąć z dostateczną dokładnością, że ciepło właściwe
materiału nie zależy od temperatury,wtedy można
równanie przewodnictwa cieplnego zapisać w pow-
szechnie stosowanej postaci:

(z wydzielaniem ciepła- jak bez to bez ost. Czlonu)

9.Sformułuj i omów r-nie gęstości strumienia
cieplnego w radiacyjnej wymianie ciepła.
W odniesieniu do promieniowania jako nośnika
energii cieplnej, natężeniu promieniowania
odpowiada

gęstości

strumienia cieplnego

emitowanego przez ciało na drodze promieniowania:
Natężenie promieniowania ciała czarnego dane jest
wzorem:

Co

-

współczynnik

promieniowania ciała czarnego, równy 5.77 W/m2K4
T - temperatura bezwzględna powierzchni [ K ] .
Dla ciał szarych, to znaczy takimi które
częściowo promieniowanie cieplne pochłaniają , a
częściowo odbijają:
C - współczynnik

promieniowania

ciała szarego , E - współczynnik emisji ( absorbcji)
ciała szarego.
Stosunek natężenia promieniowania odbitego od
natężenia promieniowania padającego nazywamy
współczynnikiem odbicia „ ro” . Dla materiałów
nieprzeźroczystych:

strumienie ciepła, wymienianych między wycinkami
dF1 oraz dF2 (t1-tem.powierzchni 1) dla 2 to samo

Gęstość strumienia cieplnego wyemitowana, na drodze
promieniowania, przez wycinek dF1 i pochłaniana przez
wycinek dF2 jest równa:

Ogólny wzór opisujący wymianę radiacyjną ciepła z
powierzchni ciała szarego F1 do powierzchni ciała
szarego F2 ma postać:

gdzie: Q1-2 - strumień ciepła wymieniany z
powierzchni F1 do F2, ε1-2 - emisyjność zastępcza,
φ

1-2 - współczynnik konfiguracji.

Emisyjność zastępcza:

0 dla bardzo małych powierzchni, znacznie od siebie
oddalonych, i gdy współczynniki emisyjności tych powierzchni
są w przybliżeniu równe 1, powracającą część promieniowania,
odbitą od drugiej powierzchni można pominąć: E12=E21
0 dla dwóch powierzchni równoległych, mało oddalonych od
siebie i nie rozdzielonych gazem o dużymwspółczynniku
absorpcyjności, można przyjąć, że całe odbite promieniowanie
wraca na powierzchnię,która je wypromieniowała:

w przypadku gdy powierzchnia F1 objęta jest ze wszystkich
stron powierzchnią F2:

Współczynnik konfiguracji

Przy wymianie ciepła przez promieniowanie między dwiema
nieograniczonymi (lub ograniczonymi, lecz blisko położonymi)
płaszczyznami:

rzy wymianie ciepła między powierzchnią, a wnętrzem
nieograniczonej półkuli (co odpowiada wymianie ciepła między
płaskim dachem, a nieboskłonem)

10.Wymień i omów kryteria termoizolacyjności
budynków. Sformułuj r-nia kryterialne.
Podstawowe wymagania dotyczące termo-
izolacyjności elementów konstrukcji nazywane są
kryteriami termoizolacyjności.
Kryterium współczynnika przenikania ciepła przez
przegrody nieprzeźroczyste Kryterium to dotyczy
ś

cian (przegród zewnętrznych), których współczynnik

przenikania ciepła U, nie może być większy od pewnej
wartości maksymalnej,określonej w rozporządzeniu o
warunkach mechnicznych

Kryterium minimalnego oporu cieplnego przegród
stykających się z gruntem (ściany, podłogi) Suma
oporów cieplnych warstw podłogowych, dodatkowej
izolacji cieplnej (poziomej lub pionowej) i gruntu,
obliczona zgodnie z Polską Normą nie powinna być
mniejsza od wartości określonych w wymaganiach
technicznych.

Kryterium maksymalnej powierzchni okien
W budynku mieszkalnym pole powierzchni A0,
wyrażone w m2okien oraz przegród szklanych i
przezroczystych, o współczynniku przenikania ciepła
U nie mniejszym niż 2,0 [W/m2K] obliczone według
ich wymiarów modularnych nie może być większe niż
wartość A0max:

Az – jest sumą powierzchni rzutu poziomego (w
zewnętrznym obrysie budynku) w pasie szerokości 5
m wzdłuż ścian zewnętrznych Aw - jest sumą
powierzchni pozostałej części rzutu poziomego
wszystkichkondygnacji po odjęciu Az .
Kryterium punktu rosy
W budynku mieszkalnym, budynku użyteczności
publicznej, a także w budynku przemysłowym opór
cieplny nieprzezroczystej przegrody zewnętrznej
powinien umożliwiać utrzymanie na wewnętrznych jej
powierzchniach temperatury wyższej co najmniej o
1˚C od temperatury punktu rosy

gdzie:
ts – temperatura punktu rosy, ts =10,7[˚C],
Qi – temperatura powierzchni przegrody wewnętrznej

Kryterium ograniczenia zawilgocenia przegród
(maksymalnej kondensacji pary wodnej) Przegrody
zewnętrzne powinny być zabezpieczone przed
zawilgoceniem spowodowanym przez kondensację
pary wodnej w ich wewnętrznych warstwach.
Kondensacja pary wodnej w przegrodzie jest
dopuszczalna, ale nagromadzenie kondensatu nie
powinno powodować większego przyrostu wilgotności
niż wartości dopuszczalne określone w PN-82/B-
02020.

Ryzyko wystąpienia pleśni na powierzchniach
przegród budowlanych Warunki związane z ochroną
budynków przed zawilgoceniem zawarte są w normie
PN-EN ISO 13788:2003 Aby uniknąć rozwoju pleśni,
wilgotność względna powietrza przy powierzchni
przegrody zewnętrznej nie powinna przekraczać
wartości 80%. Obliczenia wykonywane są dla
ś

rednich warunków brzegowych, dla każdego miesiąca

w roku .wyliczona wartość współczynnika
temperaturowego na wewnętrznej powierzchni
przegrody fRsi pełniała warunek:

Kryterium szczelności przegród budowlanych
W budynku mieszkalnym, zamieszkania zbiorowego,
budynku użyteczności publicznej, a także w budynku
produkcyjnym

przegrody

zewnętrzne

nieprzezroczyste, złącza między przegrodami i
częściami przegród oraz połączenia okien z ościeżami
należy projektować i wykonywać pod kątem
osiągnięcia ich całkowitej szczelności na przenikanie

powietrza. W budynku mieszkalnym, zamieszkania
zbiorowego i budynku użyteczności publicznej
współczynnik

infiltracji

powietrza

dla

otwieranychokien i drzwi balkonowych w
pomieszczeniach, w których napływ powietrza
zewnętrznego jest apewniony przez nawiewniki,
powinien wynosić nie więcej niż 0,3 m3/(m · h ·
daPa2/3), a w pozostałych przypadkach powyżej 0,5,
lecz nie więcej niż 1,0 m3/(m · h daPa2/3), z
zastrzeżeniem § 155 ust. 3 i 4 rozporządzenia MI.