Politechnika Wrocławska Studia magisterskie dzienne

Instytut Budownictwa Rok IV, semestr 8

Zakład Fizyki Budowli i Środowiska Grupa: KB2

ĆWICZENIE PROJEKTOWE

Z FIZYKI BUDOWLI

prowadzący:

SPIS TREŚCI

1. Dobranie układu warstw dla wszystkich przegród ograniczających ogrzewaną kubaturę budynku.

1.1. Obliczenie wartości współczynników przenikania ciepła U dla wszystkich przegród ograniczających ogrzewaną kubaturę budynku.

1.1.1. Ściana zewnętrzna.

1.1.2. Strop pomiędzy piwnicą a parterem.

1.1.3. Strop nad piętrem

1.1.4. Dach

1.2. Wyznaczenie rozkładu temperatury w ścianie zewnętrznej w skali długości i w skali oporów cieplnych.

1.3. Sprawdzenie wielkości powierzchni przegród przezroczystych.

1.4. Sprawdzenie możliwości kondensacji pary wodnej na ścianie zewnętrznej od strony pomieszczenia.

1.5. Sprawdzenie możliwości kondensacji pary wodnej wewnątrz przegrody (w ścianie zewnętrznej).

1.6. Sprawdzenie stateczności cieplnej przegrody w okresie letnim i zimowym.

1.7. Sprawdzenie stateczności cieplnej wybranego pomieszczenia - POKÓJ JEDNOOSOBOWY NA PARTERZE 1/3.

1.8. Sprawdzenie aktywności cieplnej podłogi wybranego pomieszczenia - POKÓJ JEDNOOSOBOWY NA PARTERZE 1/3.

1.9. Zestawienie rodzaju i ilości zastosowanych materiałów termoizolacyjnych.

2. Wyznaczenie wartości wskaźnika sezonowego zapotrzebowania na ciepło do ogrzewania budynku (wskaźnik E [kWh/(m²∙rok)]) metodą uproszczoną wg Instrukcji ITB 342/96.

3. Literatura.

• DANE WYJŚCIOWE

- dom jednorodzinny, wg załączonych rysunków: 02, 03, 04, 06

- lokalizacja: Jastrzębie Zdrój

- strefa klimatyczna: III

1. Dobranie układu warstw dla wszystkich przegród ograniczających ogrzewaną kubaturę budynku.

1.1. Obliczenie wartości współczynników przenikania ciepła U dla wszystkich przegród ograniczających ogrzewaną kubaturę budynku.

1.1.1. Ściana zewnętrzna.

Wzory:

U =
[
] - współczynnik przenikania ciepła

R_T = R_si +
- całkowity opór cieplny

R_si = 0,13 [
] - opór przejmowania ciepła na wewnętrznej powierzchni R_se = 0,04 [
] - opór przejmowania ciepła na zewnętrznej powierzchni

R_i =
[
] - opór cieplny warstwy „i“,

Numer kolejnej warstwy	Materiał warstwy	Grubość warstwy d	Współczynnik przewodnictwa cieplnego 	Opór cieplny warstwy Rn=d/
		m	W / (m K)	(m^2K) / W
	Powietrze w pomieszczeniu			0,130
1	Tynk wapienny	0,008	0,600	0,013
2	Mur z betonu komórkowego 800	0,240	0,290	0,828
3	Styropian 10kg/m3	0,120	0,045	2,667
4	Mur z cegły silikatowej	0,120	0,900	0,133
	Powietrze na zewnątrz budynku			0,040

Budynek znajduje się w miejscowości Jastrzębie Zdrój ( STRFA KLIMATYCZNA TRZECIA }

R	3,641	(m^2*K)/W	(opór cieplny przegrody)
Rsi=	0,130	(m^2*K)/W	(opór przejmowania ciepła)
Rse=	0,040	(m^2*K)/W	(opór przejmowania ciepła)
RT=	3,811	(m^2*K)/W	(całkowity opór cieplny przegrody)
U=	0,262	W/(m^2*K)	(współczynnik przenikania ciepła)
d=	0,488	m	(grubość przegrody)
ti=	20,0	^oC	(obliczeniowa temperatura wewnątrz pomieszczenia)
te=	-20,0	^oC	(obliczeniowa temperatura zewnętrzna; do sprawdzenia możliwości roszenia na powierzchni ściany z dala od naroża i w narożu)

U*= 0.262 W/(m²∙K)

Poprawka z uwagi na łączniki mechaniczne:

n_f=3 kotwy d=4mm/1m²

A_f=0.126∙10^-4m²

α = 6 m^-1

λ_f = 58 W / m K

ΔU_f = 6⋅58⋅3⋅0.125⋅ 10^-4 = 0,033

U=0.262+0.033=0.295 < 0.3 W/(m²∙K)

1.1.2. Strop pomiędzy piwnicą a parterem.

Numer kolejnej warstwy	Materiał warstwy	Grubość warstwy d	Współczynnik przewodnictwa cieplnego 	Opór cieplny warstwy Rn=d/
		m	W / (m K)	(m^2K) / W
	Powietrze w pomieszczeniu			0,130
1	Deszczułki dębowe	0,0225	0,220	0,102
2	Lepik	0,0050	0,290	0,017
3	Płyta pilśniowa	0,0064	0,045	0,142
4	Gładż cementowa	0,0100	1,000	0,010
6	Strop DZ-3	0,2300	0,300	0,767
7	STYROPIAN	0,0300	0,045	0,667
8	Tynk cem.-wapienny	0,0150	0,900	0,017
	Powietrze na zewnątrz budynku			0,040

Budynek znajduje się w miejscowości Jastrzębie Zdrój ( STRFA KLIMATYCZNA TRZECIA }

R	1,722	(m^2*K)/W	(opór cieplny przegrody)
Rsi=	0,130	(m^2*K)/W	(opór przejmowania ciepła)
Rse=	0,040	(m^2*K)/W	(opór przejmowania ciepła)
RT=	1,892	(m^2*K)/W	(całkowity opór cieplny przegrody)
U=	0,529	W/(m^2*K)	(współczynnik przenikania ciepła)
d=	0,314	m	(grubość przegrody)
ti=	20,0	^oC	(obliczeniowa temperatura wewnątrz pomieszczenia)
te1=	-20,0	^oC	(obliczeniowa temperatura zewnętrzna; do sprawdzenia możliwości roszenia na powierzchni ściany z dala od naroża i w narożu)

U=0.529 < 0.6 W/(m²∙K)

1.1.3. Strop nad piętrem

Opór cieplny 14cm warstwy powietrza przy przepływie ciepła z dołu do góry wg. PN wynosi: R=0.16 (m²*K)/W

Ponieważ ściana nie jest jednorodna , obliczamy średni współczynnik przenikania ciepła U_śr .

Numer kolejnej warstwy	Materiał warstwy	Grubość warstwy d	Współczynnik przewodnictwa cieplnego 	Opór cieplny warstwy Rn=d/
		m	W / (m K)	(m^2K) / W
	Powietrze w pomieszczeniu			0,100
1	STYROPIAN	0,1400	0,045	3,111
2	DESKI	0,0250	0,160	0,156
3	BELKA DREWNIANA ( PUSTKA POWIETRZNA)	0,1400	-	-
4	PŁYTA GKF	0,0125	0,230	0,054
	Powietrze na zewnątrz budynku			0,040

Budynek znajduje się w miejscowości Jastrzębie Zdrój ( STRFA KLIMATYCZNA TRZECIA }

R	-	(m^2*K)/W	(opór cieplny przegrody)
Rsi=	0,100	(m^2*K)/W	(opór przejmowania ciepła)
Rse=	0,040	(m^2*K)/W	(opór przejmowania ciepła)
RT=	-	(m^2*K)/W	(całkowity opór cieplny przegrody)
U=	0,273	W/(m^2 K)	(współczynnik przenikania ciepła)
d=	0,318	m	(grubość przegrody)
ti=	20,0	^oC	(obliczeniowa temperatura wewnątrz pomieszczenia)
te1=	-20,0	^oC	(obliczeniowa temperatura zewnętrzna; do sprawdzenia możliwości roszenia na powierzchni ściany z dala od naroża i w narożu)

R_I = d₁ / l₁ + d₂ / l₂ +d₃ / l₃ + d₄ / l₄ = 0,14 / 0,045 + 0,025 / 0,16 + 0,14 / 0,16 + 0,0125 / 0,23 =4,196709

R_II = d₁ / ₁ + d₂ / ₂ +d₃ / ₃ + d₄ / ₄ = 0,14 / 0,045 + 0,025 / 0,16 + 0,16 + 0,0125 / 0,23 =3,481709

R_III = d₁ / ₁ + d₂ / ₂ +d₃ / ₃ + d₄ / ₄ = 0,14 / 0,045 + 0,025 / 0,16 + 0,14 / 0,16 + 0,0125 / 0,23 =4,196709

R_I / R_II = 1,21 < 5,0

A_I = 0,035 m

A_II = 0,93 m

A_III = 0,035 m

U_I = 1 / ( R_i + R_I + R_e ) = 0,23059 W/(m²∙K)

U_Ii = 1 / ( R_i + R_II + R_e ) = 0,276113 W/(m²∙K)

U_III = 1 / ( R_i + R_III + R_e ) = 0,23059 W/(m²∙K)

U_śr =A_iU_i / A_i = 0,272926 W/(m²∙K)

U=0.273 < 0.3 W/(m²∙K)

1.1.4. Dach

Ponieważ ściana nie jest jednorodna , obliczamy średni współczynnik przenikania ciepła U_śr .

Numer kolejnej warstwy	Materiał warstwy	Grubość warstwy d	Współczynnik przewodnictwa cieplnego 	Opór cieplny warstwy Rn=d/
		m	W / (m K)	(m^2K) / W
	Powietrze w pomieszczeniu			0,100
1	GONTY BITUMICZNE	0,0050	0,180	0,028
2	DESKI	0,0250	0,160	0,156
3	BELKA DREWNIANA (STYROPIAN)	0,1800	-	-
4	PŁYTA GKF	0,0125	0,230	0,054
	Powietrze na zewnątrz budynku			0,040

Budynek znajduje się w miejscowości Jastrzębie Zdrój ( STRFA KLIMATYCZNA TRZECIA }

R	-	(m^2*K)/W	(opór cieplny przegrody)
Rsi=	0,100	(m^2*K)/W	(opór przejmowania ciepła)
Rse=	0,040	(m^2*K)/W	(opór przejmowania ciepła)
RT=	-	(m^2*K)/W	(całkowity opór cieplny przegrody)
U=	0,263	W/(m^2 K)	(współczynnik przenikania ciepła)
d=	0,223	m	(grubość przegrody)
ti=	20,0	^oC	(obliczeniowa temperatura wewnątrz pomieszczenia)
te1=	-20,0	^oC	(obliczeniowa temperatura zewnętrzna; do sprawdzenia możliwości roszenia na powierzchni ściany z dala od naroża i w narożu)

R_I = d₁ / l₁ + d₂ / l₂ +d₃ / l₃ + d₄ / l₄ = 0,005 / 0,18 + 0,025 / 0,16 + 0,18 / 0,16 + 0,0125 / 0,23 = 1,363376

R_II = d₁ / l₁ + d₂ / l₂ +d₃ / l₃ + d₄ / l₄ = 0,005 / 0,18 + 0,025 / 0,16 + 0,18 / 0,045 + 0,0125 / 0,23 = 4,238376

R_III = d₁ / l₁ + d₂ / l₂ +d₃ / l₃ + d₄ / l₄ = 0,005/ 0,18 + 0,025 / 0,16 + 0,18 / 0,16 + 0,0125 / 0,23 = 1,363376

R_II / R_I = 3,11 < 5,0

A_I = 0,04

A_II = 0,92

A_III = 0,04

U_I = 1 / ( R_i + R_I + R_e ) = 0,66517

U_Ii = 1 / ( R_i + R_II + R_e ) = 0,228395

U_III = 1 / ( R_i + R_III + R_e ) = 0,66517

U_śr =SA_i*U_i / SA_i = 0,263337 W/(m²∙K)

U=0.263 < 0.3 W/(m²∙K)

1.2. Wyznaczenie rozkładu temperatury w ścianie zewnętrznej w skali długości i w skali oporów cieplnych.

Numer kolejny warstwy	Materiał warstwy	Grubość warstwy d	Współ-czynnik przewod-nictwa cieplnego 	Opór cieplny warstwy Rn=d/	Różnica temperatur na powierzchniach przyległych warstw Dtn=[(ti-te)/Rc]*Rx	Temparatura na powierzchni warstwy 
		m	W/(m*K)	(m^2*K)/W	^oK	^oC
	Powietrze w pomieszczeniu			0,130	0,85	20,0
						19,15
1	Tynk wapienny	0,008	0,600	0,013	0,09
						19,06
2	Mur z betonu komórkowego 800	0,080	0,290	0,276	1,81
						17,25
		0,080	0,290	0,276	1,81
						15,44
		0,080	0,290	0,276	1,81
						13,63
3	Styropian 10kg/m3	0,040	0,045	0,889	5,83
						7,80
		0,040	0,045	0,889	5,83
						1,97
		0,040	0,045	0,889	5,83
						-3,86
4	Mur z cegły silikatowej	0,060	0,900	0,067	0,44
						-4,30
		0,060	0,900	0,067	0,44
						-4,74
	Powietrze na zewnątrz budynku			0,040	0,26
						-5,00

Budynek znajduje się w miejscowości Jastrzębie Zdrój ( STRFA KLIMATYCZNA TRZECIA }

R	-	(m^2*K)/W	(opór cieplny przegrody)
Rsi=	0,100	(m^2*K)/W	(opór przejmowania ciepła)
Rse=	0,040	(m^2*K)/W	(opór przejmowania ciepła)
RT=	-	(m^2*K)/W	(całkowity opór cieplny przegrody)
U=	0,263	W/(m^2 K)	(współczynnik przenikania ciepła)
d=	0,223	m	(grubość przegrody)
ti=	20,0	^oC	(obliczeniowa temperatura wewnątrz pomieszczenia)
te1=	-20,0	^oC	(obliczeniowa temperatura zewnętrzna; do sprawdzenia możliwości roszenia na powierzchni ściany z dala od naroża i w narożu)

1.3. Sprawdzenie wielkości powierzchni przegród przezroczystych.

A₀ - powierzchnia okien

A₀ ≤ A_0max

A_0max = 0,15⋅A_z + 0,03⋅A_w

A_z - suma powierzchni rzutu poziomego wszystkich kondygnacji naziemnych, w zewnętrznym obrysie budynku w pasie o szerokości 5m wzdłuż ścian zewnętrznych

A_w - suma powierzchni pozostałej części rzutu poziomego wszystkich kondygnacji po odjęciu A_z

• parter:

A₀=(1.23∙1.03)+(1.23∙1.33)∙3+(0.75∙2)=7.67m²

A_{0 max}=0.15∙5∙(7.51+0.2+7.51)+0.03∙(76.5-76.1)=11.41m²

A₀=7.67<A_{0 max}=11.41m²

• piętro:

A₀=(0.88∙0.41)+(1.23∙1.33)+(1.56∙1.33)=4.07m²

A_{0 max}=0.15∙5∙(7.51+0.2+7.51)+0.03∙(76.5-76.1)=11.41m²

A₀=4.07<A_{0 max}=11.41m²

1.4. Sprawdzenie możliwości kondensacji pary wodnej na ścianie zewnętrznej od strony pomieszczenia.

- t_e = -20°C , t_i = +20°C

- wilgotność względna powietrza w pomieszczeniu: ϕ_i = 55%

- temperatura na powierzchni ściany : υ_i = 19,15°C (z pkt. 1.2)

- dla t_i = +20°C p_si = 2340 Pa

- ciśnienie cząstkowe pary wodnej p_i =

dla p_i = 1287 Pa temperatura punktu rosy wynosi t_s = 10,7°C

υ_i = 19,15°C > t_s = 10,7°C

Na powierzchni ściany zewnętrznej od strony pomieszczenia nie wystąpi kondensacja pary wodnej.

1.5. Sprawdzenie możliwości kondensacji pary wodnej wewnątrz przegrody (w ścianie zewnętrznej).

- obliczeniowa wartość temperatury powietrza na zewnątrz: t_e=-5⁰C

- obliczeniowa wartość temperatury powietrza wewnątrz: t_i=20⁰C

- wilgotność względna powietrza na zewnątrz φ_e=85%

- wilgotność względna powietrza na wewnątrzφ_e=55%

- wartość temperatury na granicznych powierzchniach:

Numer kolejny warstwy	Materiał warstwy	Grubość warstwy d	Współczynnik przewodnictwa cieplnego 	Współczynnik przepuszczalności pary wodnej δ	Opór cieplny warstwy Rn=d/	Różnica temperatur na powierzchniach przyległych warstw Dtn=[(ti-te)/Rc]*Rx	Temperatura na powierzchni warstwy 	Ciśnienie pary nasyconej na powierzchni warstwy ps	Opór dyfuzyjny warstwy materiału rw=d/δ	Różnica ciśnień cząstkowych pary na powierzchniach warstwy Dp=(rw/Srw)*(pi-pe)	Ciśnienie cząstkowe na powierzchniach warstwy pak
		m	W/(m*K)	g/(m*h*Pa)	(m^2*K)/W	^oK	^oC	Pa	(m^2*h*Pa)/g	Pa	Pa
	Powietrze w pomieszczeniu				0,130	0,85	20,0	2340	27,0	2	1287
							19,15	2212			1285
1	Tynk wapienny	0,008	0,600	7,50E-05	0,013	0,09			106,7	8
							19,06	2197			1277
2	Mur z betonu komórkowego 800	0,080	0,290	1,50E-04	0,276	1,81			533,3	39
							17,25	1963			1238
		0,080	0,290	1,50E-04	0,276	1,81			533,3	39
							15,44	1750			1199
		0,080	0,290	1,50E-04	0,276	1,81			533,3	39
							13,63	1559			1160
3	Styropian 10kg/m3	0,040	0,045	1,20E-05	0,889	5,83			3333,3	245
							7,80	1052			915
		0,040	0,045	1,20E-05	0,889	5,83			3333,3	245
							1,97	700			670
		0,040	0,045	1,20E-05	0,889	5,83			3333,3	245
							-3,86	440			426
4	Mur z cegły silikatowej	0,060	0,900	1,05E-04	0,067	0,44			571,4	42
							-4,30	423			384
		0,060	0,900	1,05E-04	0,067	0,44			571,4	42
							-4,74	408			342
	Powietrze na zewnątrz budynku				0,040	0,26			13,0	1
							-5,00	401			341

r_w=12889,5

1.6. Sprawdzenie stateczności cieplnej przegrody w okresie letnim i zimowym.

• okres zimowy:

- przyjęto centralne ogrzewanie o działaniu ciągłym

m=0.1 - współczynnik nierównomierności oddawania ciepła przez urządzenia ogrzewcze

R_T=3.843 (m²∙K)/W (z pkt. 1.1.1)

1

---