1 procesy przenoszenia ciepła

a)procesy ustalone (stacjonarne) rozkład. temp. w ukł. nie zmienia się w czasie i stałe w czasie są ilości przenoszenia ciepła

b)procesy nieustalone (niestacjonarne) rozkład temp. i ilości wymienianego ciepła zmieniają się w czasie. Duże znaczenie ma masa i pojemność cieplna ukł, w którym odbywa się proces przenoszenia ciepła (strumień ciepła może być pobierany na ogrzanie ukł lub wydzielany z niego podczas stygnięcia)

1.1 mechanizmy przenoszenia ciepła:

- przewodzenie ciepła dot.. wszystkich stanów skupienia, gdyż we wszystkich ciałach w temp powyzej zera bezwzgl. występ. bezładny termiczny ruch drgający cząsteczek. Przenoszenie ciepła odbywa się wskutek przekazywania en. cieplnej z ukł. o temp. wyższej do ukł. o temp. niższej. Mechanizm charakterystyczny dla cial stalych w których czastki makroskopowe nie zmieniają swojego położenia a en cieplna jest przekazywana przez rozchodzenie się sprężystych drgań atomów w siatce krystalicznej. pr. Fouriera ilość ciepła przenoszona w jedn. czasu przez jedn. pow. jest proporcjonalna do spadku temp. mierzonego w kier. przepływu ciepła ρ= -λdt/dx gdzie ρ - gęstość strum. ciepln [w/m²], λ - wsp. przewodz ciepła mat. [w/(mk)], dt/dx - spadek temp.Ilość ciepła przeniesiona w jednostce czasu przez jednostke powierzchni jest proporcjonalna do spadku temp mierzonego w kierunku przepływu ciepla i odwrotnie proporcjonalna do grubości przegrody.

- Konwekcja przez możliwość swobodnej zmiany wzajemnego położenia czastek osrodka wystepuje zjawisko przenoszenia ciepła przy ruchu płynu (mieszania). a)naturalna - wewn. pomieszczenia b)wymuszona - zachodząca wskutek różnicy gęstości (podgrzewanie ośrodka) lub wymieszanie (wiatr, wentylator), na zewn. pom. równ. Newtona opisuje konwekcyjna wymianę ciepla miedzy pow przegrody a otoczeniem : ρ_k=α_k(t_i-ν_i) [w/m²] gdzie ρ_k - gęst. konw strum cieplnego, α_k - wsp. przejm. ciepła przez konwekcję [w/(m²k)], t_i - temp. ośrodka [k], ν_i - temp. pow. wewn. [k]

- promieniowanie. polega na przenoszeniu en. przez kwanty prom. elektromagnet. podczas tego prom. następuje dwukrotna zamiana postaci en.: a)na pow. ciała wypromieniającego ciepło en. cieplna zamienia się w elektromegnet. B)na pow. ciała pochłaniającego ciepło en. elektromagnet. zamienia się e en. cieplną przenoszenie energii nie wymaga ośrodka materialnego. Może odbywac się miedzy pow ciał stałych przez próżnie lub powietrze.

zdolność prom. (natężenie) ilość en. wypromieniowanej przez jednostkową pow. w jedn czasu: E=q/f gidze q₀=q_a+q_d+q_r

q₀ - całk. en. padająca na ciało ,q_a - en. pochłonięta przez ciało, q_d - en. przenikające przez ciało, q_r - en. odbita przez ciało

wymiana ciepła przez prom. q_a/q₀+q_d/q₀+q_r/q₀=1 , a+d+r=1 , a,d,r 0-1

1.2 wsp. przewodzenia ciepła (decyduje o przydatności materialu do wykonania przegrody) gęst. ustalonego strum. ciepła przepływającego przez jednolitą warstwę mat., gdy spadek temp. w stosunku do grub. warstwy wynosi 1k/m :

λ=Qd/[(t₁-t₂)at] [w/(mk)] gdzieQ - ilość ciepła [ws] , d - grub. ścianki [m], t₁,t₂ - temp. na pow. ścianki [k], a - pow. ścianki [m²}

t - czas przepływu [s], gęst strum cieplnego warstwa jednorodna

ρ=-λ(t₂-t₁)/d

przewodność cieplna materiałów: a)b. wysoka - metale: 50 - stal niskowęglowa, 160 - stop aluminium, 370 - miedź b)wysoka - betony konstrukcyjne: 4 - ciężkie bet. specjalne, 1,5 - bet. Zwykłe c)niższa - bet. z lekkimi kruszywami sztucznymi:0,4-0,7 d)cegła ceram. pełna - 0,8, dziurawka, kratówka - 0,45 e)cegła wapienno-piaskowa: 0,9 - pełna, 0,7 - drążona f)lekkie bet. kom. 0,09-0,18 g)ceramika poryzowana 0,15-0,2 H)izolacja cieplna <0,065 i)tworzywa sztuczne lub wyroby z wełny miner. 0,035-0,045

wpływ temp. λ zwiększa się ze wzrostem temp., co związane jest ze wzrostem udziału prom. podczerwonego w przenoszeniu ciepła.

wpływ wilgotn. wzrost zawilgocenia pogarsza izolacyjność cieplną. przyczyną zwiększania się λ wraz ze wzrostem zawilgocenia jest stopniowe wypieranie powietrza zawartego w 20-krotnie większą wilgotn. cieplną gdy wilgotn. wzgl. powietrza przekracza 75-80% w mat. dochodzi do kondensacji kapilarnej.

2. przenikanie ciepła przez przegrodę - ρ_k=α_k(ν-t) konwekcja, ρ_r … prom., ρ_p … przewodzenie, ρ= ρ_k+ ρ_r+ ρ_p= α(ν-t), ρ_k - gęstość strum. cieplnego przekazywanego przez konwekcję, ρ_r - ... prom., ρ_p - ... przewodzenie, ν - temp. pow przegrody[K], t - temp. powietrza przegrody[K], α - wsp. przejm ciepła[W/m²K], r - opór przejm ciepła [m²k/w]

wsp. przejm ciepła α- odpowiada ilości ciepła wymienionego przez pow 1m² w czasie 1s, jeśli różnica temp. między pow. przegrody a otaczającym powietrzem wynosi 1K. gęst. strum ciepła (przy stacjonarnych war brzegowych) ρ=u(t_i-t_e)

wsp. przenika. ciepła (najważniejsza wielkość oceniająca przegrodę pod względem energetycznym) . U=1/Rt[W/(m²k)]- przedstawia strum. ciepła, który przepływa przez jedn. pow. przy różnicy temperatur między powietrzem wewn. i zewn 1 stopień[K].

typy ścian: a)niewent. jednowarst. ciężka tynkowa, lekka tynkowana b)niewent. wielowarst. izolacje termiczne od zewn. pokryta tynkiem , izolacja termiczna od zewn. osłonięta płytami elewacyjnymi, mur lekki z izolacją termiczną od wewn., przegrada lekka typu „sandwich” c)went. jednowarst. ,warstwa elewacyjna typu lekkiego, warstwa elewacyjna typu ciężkiego , d)went. wielowarst.

2.1.punktowe i liniowe mostki cieplne: mostki cieplne- miejsca w obudowie zewn. bud., w których następuje znaczne obniżenie temp wewn. pow. oraz wzrost gęst. strum. cieplnego w stosunku do pozostałych części przegrody. A)punktowe - w postaci kotwi metalowej przebijającej warstwę izolacji cieplnej. B) liniowe - występ. na obrzeżach otworu okiennego lub na węzlach konstrukcyjnych na obwodzie ściany pomieszczenia- w wyniku ukształtowania detali z zaburzeniem wastwy izolacji cieplnej;;; W obszarze mostków cieplnych jest dwu lub trójwymiarowy przepływ ciepła. Nie da się opisac tego procesu prostymi wzorami. Wykorzystuje się koncepcje uwzględniania wpływów określonych klas mostków w postaci dodatków do wps przenikania ciepła.

2.2 skorygowany wsp. przenikania ciepła- u_c=u+δu gdzie δu= δu_g+ δu_f+ δu_r , δu_g - poprawki z uwagi na nieszczelności w warstwie, δu_f - … na łączniki mech. przebijające warstwę izolacyjną, δu_r - … na opady na dach o odwróconym ukł. warstw

u_k=u_c+suma(ψ_il_i/a) , u_c - wsp. przenikania ciepła przegrody z poprawkami [w/(m²k)] , ψ_i - liniowy wsp. przenikania ciepła [w/mk]

l_i - dł. mostka liniowego o nrze „i” ,, a - pole pow. przegrody w osiach przegród do niej prostopadłych, pomniejszone o pole pow. ewentualnych okien, drzwi itp. u_k=u_c+ δu. Wartości dodatku δu 0 - ściany zewn. pelne, stropy poddaszy, stropodachy, stropy nad piwnicami;;; 0,05 - ściany zewn. z otworami okiennymi i drzwiami;;; 0,15 - ściany zewn. z otworami okiennymi i drzwiami oraz płytami balkonów.

2.3obliczeniowa temp. wewn. pow. Przegrody: ν_i=t_i-u_c(t_i-t_e)R_i , ν_i>(t_s+1).

3. Energooszczędność w budownictwie- może być realizowana poprzez: a) obniżanie strat ciepła przez przenikanie przez przegrody zew bud, b) zapewnienie korzystnego wsp kształtu bud , c) bierne korzystanie z zysków ciepła od promieniowania słon - poprawne rozmieszczenie okien, d) obniżanie zapotrzebowania na cieplo na potrzeby went. e) przetwarzanie en słonecznej na en elektr - systemy fotowoltaiczne, f) kolektory słon, g) wydajne źródła ciepła - piece gazowe kondensacyjne, pompy ciepła.

3.1Emisja gazów szklarnianych : - wytwarzanie en z paliw kopalnych (50%) - transport kołowy (30%) - wycinanie lasów tropikalnych (15%). Enegria zuzywana przez budynek : - en skumulowana w materiałach (w 1m^3 materiału tradycyjnie pozyskiwanych i przetwarzanych jest 120kg CO2 emitowanego w trakcie produkcji). Energia przeznaczona na eksploatacje: ogrzewanie, went, chłodzenie, Klima, ciepła woda, oświetlenie.

3.2Certyfikat jakości bud - zawiera wyliczenie jakości energet bud przeprowadzone zgodnie z metodologia. (en zużywana na zaspokojenie potrzeb związanych z użytkowaniem bud - c,w.u , co. klima, went,). Obiekty wyłączone z certyfikacji : - bud zabytkowe, - użytkowe (swiatynie) - bud wznoszone na okres mniej niż 2lata. - bud wolnostojące o pow uzysk mniejszej od 50m2. Świadectwo (ważne 10lat) char eneget ustalamy dla: -bud oddawanego do użytk, - bud podlegającego zbyciu lub wynajmowi. Wskaźnik EP- roczne zapotrzebowanie na nieodnawialna en pierwotna dostarczana do bud. Wsk EK- roczne zapatrz na jednostkę pow pomieszczeń o regulowanej temp powietrza. Ep= Qp/Af gdzie Af- pow o regulowanej temp, Qp- zapotrz en pierw. (Qp = Qph+Qpw) [kWh/rok].

4.Przepływ molekularny : a)dyfuzja -proces samoczynnego mieszania się gazów, który przebiega tak długo, aż następujące różnice koncentracji subst. uczestniczących w procesie nie zostaną w pełni wyrównane. λ/r<1. Dyfuzja występuje w ciałach w których pory maja promień większy od 10^-7m. b)laminarny są 2 typy strumienia lepkiego, nieściśliwego fluidu: strumień laminarny i turbulentny (występowanie zależy od liczby Reynoldsa). Duze znaczenie maja uwarunkowania geom - w małych przekrojach strumień lamin pojawi się gdy λ/r<<1 oraz gdy występują makropory o promieniach r>10^-6m. c)efuzja przy b. niskim cieśn subst. dyfuzującej, względnie przy małych promieniach porów λ/r>>1. Liczba zderzeń ze ściankami jest większa niż liczba wzajemnych zderzeń miedzy molekułami odbijanymi w sposób rozproszony na ściankach porów.

We wszystkich przypadkach strumień masy opisany jest równ : strumień masy = wsp transportu x gradient koncentracji.

5.1 Wsp przenoszenia wilgoci w materiale.

-w odniesieniu do wilg. objętościowej
[m²/s]

-w doniesieniu do ciśnienia cząst.
[kg/m∙s∙Pa]

g- wektor gęstości strumienia wilgoci, v - wilgotność objętościowa, pv - ciśnienie cząstkowe pary w porach. Podstawowe wartości: g - wektor gęstości strumienia wilgoci [kg/m²∙s], masa wilgoci przenoszona do lub z układu podzielona przez czas i powierzchnię, v - wilgotność objętościowa [kg/m³], masa pary wodnej podzielona przez objętość mieszaniny gazów. pv - ciśnienie cząsteczkowe pary wodnej [Pa], ciśnienie pary wodnej w mieszaninie gazów, Φ - wilgotność względna [-] lub [%], wilgotność objętościowa podzielona przez wilgotność objętościową w stanie nasycenia w tej samej temp.

lub
, ciśnienie cząsteczkowe pary wodnej podzielone przez ciśnienie cząsteczkowe pary wodnej w stanie nasycenia w tej samej temp.

Wsp. oporu dyfuzyjnego pary wodnej μ

gdzie δa - wsp. przenoszenia pary wodnej w powietrzu [kg/m∙s∙Pa], δ - wsp. przenoszenia pary wodnej danego materiału [kg/m∙s∙Pa]

Wzór Schirmera

Rv - stała gazowa pary wodnej Rv=462 [N∙m/kg∙K], p_o - ciśnienie atm. = 1013,25hPa , p - średnie ciśnienie atm. przed budową ,T - temp. termodynamiczna [K]

wsp. transportu wilgoci - struktura porów w gazobet. obie gr porów dominujących charakteryzuje odmienna struktura. pory o promieniach 10^-5 10^-4m mają typową formę kulistą, a o 10^-8m wykazują formę tetragonalną.

struktura porów w ceglę ceram. występ. wydłużone pory (kapilary) o kształcie rurowym, które sprzyjają transportowi wody i nie doprowadzają do wystąpienia większych lokalnych różnic wilgotności. wykazuje tylko jedną gr porów.

transport wody porowatej zależy od: a)struktury porów (ich wielkości, rodzaju) b)sił pojawiających się w porach c)mechanizmów wywołujących przepływ wilgoci. Rodzaje transportu: a)przepływ w fazie gazowej - dyfuzja, przepływ laminarny, efuzja b) przepływ w fazie ciekłej - przepływ kapilarny

5.2kapilarne podciąganie wody- proces ten jest wynikiem działania napięcia pow. σ [N/m] :: σ=δw/δa gdzie w - praca, a - pow. Napięcie pow. decyduje o tym, czy ciecz w kapilarach będzie się podnosić czy opadać.

a)mat. hydrofilowy (zwilżany) - ciecz w rurce włosowatej wznosi się z wygięciem ku górze brzegów lustra cieczy 0<θ<90⁰

b)mat. hydrofobowy (niezwilżony) - ciecz w rurce włosowatej opada z wygięciem brzegów lustra ku dołowi. 90⁰<θ<180⁰

5.3 pochodzenie wilgoci w przegrodach -zawilgocenie związane z technologią produkcji mat. lub procesu budowy obiektu

a)zawilgocenie pochodzące z otoczenia: woda rozpryskowa, opadowa, powierzchniowa, przesączająca, pokładowa, gruntowa

b)… z wnętrza bud. : kondensacja powierzchniowa. , kond wewn ;;; Niebezpieczeństwo zawilgocenia przegród z zew eliminuje izolacja przeciwwilgociowa i wodna (pion , pozioma). Na dnie wykopu wykonuje się warstwę drenującą(żwir). Na poziomie izol przeciwwodnej wykonywane są warstwy podłogowe.

Podłoga pływająca czyli izolacja termiczna z wełny skalnej i wylewka bet.

Wilgoć w mat niezależnie od jej pochodzenia ma działanie destrukcyjne, wpływa ujemnie na parametry tech (obniza izolacyjność, zwiększa ciężar, erozja biol, zniszczenie struktury).Źródło wilgoci wydzielanie pary wodnej: człowiek 20-300, łazienka 500-800, kuchnia 600-1500, suszenie bielizny 50-500, kwiaty 5-20

5.4Ciśn. cząstkowe pary wodnej : p_i=φ_ip_ni/100 [hpa] gdzie φ - obliczeniowa wilgot. wzgl. powietrza w pom. p_ni - cieśn.. cząstkowe pary wodnej nasyconej przy obliczeniu temp. pow. w pom. Rodzaj pom. wilgotność a)bud. użyteczności publ. i produkt., w których nie wydziela sie para wodna z otwartych zb. lub gdy ze wzgl. technologicznych nie stosuje się nawilżania powietrza 45 b)pom. mieszkalne, pokoje chorych w szpitalach, przedszkolach itp. 55 c)inne na podst. bilansów technologicznych. Punkt rosy t_s -na podst. ciśnienia należy odczytać temp. z tablicy. jest to temp. punktu rosy, dla danych warunków wilgotności. Równ. laplace'a: p_k=2σcos θ/r . Ciśnienie kapilarne zależy od: napięcia pow. Wody, kąta zwilżenia, peomienia kapilary im drobniejsza kapilara wyższa wartość cieśn.. kapilarnego , „-„ - podciśnienie, ssanie kapilarne.

6.Mikroklimat pom- czynniki kształtujące środowisko człowieka: a)biolog. - bakterie, grzyby, glony b)chem. - szkodliwe subst. gazowe w powietrzu c)fiz. - temp., wilgot. powietrza, prędk. przepływu powietrza, oświetlenie, natężenie dźwięku, drgania, jonizacja.

W wyniku ewolucji organizm ludzki przystosował się do wszystkich tych czynników. Do modyfikacji środowiska naturalnego przyczyniaja się budynki (konstrukcja i zastosowane materialy)

6.1komfort cieplny: warunki mikroklimat., w których samopoczucie człowieka jest dobre (ani za zimno, ani za gorąco). Parametry komf cieplnego a)temp. Powietrza b)śr. temp. pow. Otaczających c)natężenie prom. ciepłego od źródeł temp. D)wilgot. wzgl. Powietrza e)prędkość przepływu powietrza. Czynniki decydujące o odczuciach człowieka: izolacyjność odzieży, aktywność fiz. , wiek, płeć, stan zdrowia.

6.2warunki komfortu cieplnego: A)zima (przy pracy lekkiej wykonywanej w pozycji siedzącej)temp. odczuwalna 20-24⁰c, różnica w temp. powietrza na wys. nad podłogą między 1,1 a 0,1m <3⁰c , temp. pow. podłogi 19-26⁰c , śr. prędkość przepływu powietrza <0,15m/s, asymetria temp. prom. pochodząca z okien innych zimnych pow. pion. <10⁰c , asymetria temp. prom. pochodząca z ciepłego sufitu <5⁰c B)lato (przy pracy lekkiej wyk w poz siedzącej lub przy odpoczynku) temp. operacyjna 23-26⁰c, różnica w temp. powietrza na wys. nad podłogą między 1,1 a 0,1m >3⁰ c, śr. prędk. przepływu powietrza <0,25m/s.

6.3wskaźniki: (opisuja odczucia związane z panującymi war mikroklimatu): pmv - podaje śr. przewidywaną ocenę termiczną danego środowiska dla dużej gr osób, ppd (uzupełnienie pmv)- stanowi prognozę liczby osób, dla których warunki komfortu cieplnego nie zostały spełnione. (najlepiej gdy ppd nie przekracza 10%)

7.1 Akustyka techniczna: A) urbanistyczna- rozpatrujemy: - rozprzestrzenianiem się dźwięku w przestrzeni otwartej i częściowo zabudowanej, - metodami kształtowania klimatu akustycznego przestrzeni urb, - zabezpieczeniami akust-urb. Przykłady urb sposobow zabezpieczania obiektow mieszkalnych to ekrany akustyczne, budynki handlowe jako osłony, nasypy wzbogacone zielenią , autostrada w wykopie, tunel. B) ak wnętrz - podejmuje problemy: -rozprzestrzeniania się dźwięku w pom,

- stosowana do potrzeb wynikających z ich przeznaczenia , a związanych z rodzajem projekcji ak do jakiej ma być dostosowane wnętrze, C) ak budowlana: określa się -źrodla hałasu wsyt w bud, - właściwości ak wyrobów, -zjawiska rozprzestrzeniania się hałasu w obiektach, -metody ochrony przeciwdźwiękowej, - zabezp obiektów bud z których halas emitowany jest do środowiska (hale przemysłowe itp.)

7.2Źródła hałasu w budynku: -usytuowane na zew bud: a)arterie komunikacyjne, b) porty lotnicze, c)zakłady przemysłowe, d) obiekty komunalne -parkingi. Usytuowane w wew bud: a) instalacje stanowiące wyposażenie tech bud, b)usługi np. kawiarnie, restauracje, dyskoteki, c) urządzenia elektr-ak w mieszkaniach.

Budynki narażone sa na oddziaływanie hałasu przenikającego przez powietrze(kanały went) do bud i na drgania mechaniczne przenikające przez grunt i fundament konstr.

Rodzaje fal dźwiękowych- powietrzne : rozchodzące się w powietrzu lub innym gazie. -materiałowe- w ośrodku stałym lub ciekłym. Fale materiałowe mogą się stac źródłem fal pow i odwrotnie. Dzwiekowe uderzenie - powstaje pod wpływem uderzenia w strop podczas chodzenia, przesuwania mebli itp. Rozprzestrzeniaja się w bud w postaci fal dźwiękowych a nast. Materiałowych.

7.3Wielkosci char fali dźwiękowej- a)częstotliwość- f - jest to liczba okresów drgań T w ciagu 1s. Przedzial miedzy dowolna czest a częst dwukrotnie wieksza nazywa się oktawą. Od częst zalezy wysokość tonu. B) długosc fali- lamda- odległość x, jaką przebywa fala ak w czasie 1 okresu drgań T. C) prędkość rozchodzenia się fali - jest zalezna od ośrodka i rodzaju fali. Wplyw na prędkość ma oporność ak ośrodka, sprężystość i gęstość. Predkosc zmienia się wraz ze zmiana temp, ciśnienia atm , wilgotności. W pow 340m/s.

Dźwięki wyst w przyrodzie - z uwagi na czest i dł fali: a)infradźwiękowe - niesłyszalne dla człowieka o częst f<16Hz i dł fali w pow λ>21m, b)dzwieki słyszalne f od16Hzdo 20Hz 1,7cm<λ c) ultradźwiękowe - niesłyszalne dla czł. O częst <20Hz i λ<1,7cm.

Spis tresci

1 procesy przenoszenia ciepła (stacj, niestac)

1.1 mechanizmy przenoszenia ciepła (przew, konw, prom)

1.2 wsp. przewodzenia ciepła (przew cieplna, wpływ temp,wilg)

2. przenikanie ciepła przez przegrodę (wsp przejmowania, typy scian)

2.1.punktowe i liniowe mostki cieplne: mostki cieplne-

2.2 skorygowany wsp. przenikania ciepła (dodatek)

2.3obliczeniowa temp. wewn

3. Energooszczędność w budownictwie

3.1Emisja gazów szklarnianych

3.2Certyfikat jakości bud

4.Przepływ molekularny (dyf, lamin, efuz)

5.1Wsp przen wilgoci w materiale (opór dyfuzyjny pary, Schimer, wsp i rodzaje transportu)

5.2kapilarne podciąganie wody

5.3 pochodzenie wilgoci w przegrodach

5.4Ciśn. cząstkowe pary wodnej (pt rosy, Laplace)

6.Mikroklimat pom- czynniki kształtujące środowisko

6.1komfort cieplny

6.2warunki komfortu cieplnego (zima, lato)

6.3wskaźniki (pmv, ppd)

7.1 Akustyka techniczna

7.2Źródła hałasu w budynku (rodzaje fal)

7.3Wielkosci char fali dźwiękowej

---