Ś

wiadectwo Charakterystyki Energetycznej Budynku

Ocena stanu ochrony cieplnej budynku -
D. Bartosz, P. Lubina

1

OCENA STANU OCHRONY

CIEPLNEJ BUDYNKU

SZKOLENIE

ŚWIADECTWO CHARAKTERYSTYKI

ENERGETYCZNEJ BUDYNKU

dr inż. Dorota Bartosz

dr inż. Piotr Lubina

Określenie danych do obliczeń wskaźników

energetycznych

cechy geometryczne i wymiarowe

• PN-B-02365:1970 Powierzchnia budynków.

Podzia

ł

, określenia i zasady obmiaru.

• PN-B-02380:1969 Kubatura budynków. Zasady obliczania.
• PN-ISO 9836:1997 W

ł

aściwości użytkowe w budownictwie.

Norma dotyczy określania i obliczania wskaźników powierzchniowych i
kubaturowych.

W

ł

adys

ł

aw Korzeniewski

Zasady obmiaru i obliczania powierzchni i kubatury budynków.

Stosowanie przepisów prawnych i norm

POLCEN 2006

Wszystkie rysunki i tabele pochodz

ą

z ksi

ąż

ki:

Normy:

Cechy geometryczne i wymiarowe

Ś

wiadectwo Charakterystyki Energetycznej Budynku

Ocena stanu ochrony cieplnej budynku -
D. Bartosz, P. Lubina

2

1. Powierzchnia zabudowana

Przekrój pionowy budynku

Normy PN-70/B-02365 i PN-ISO
9836: 1997 ustalają analogiczną
zasadę

ograniczenia

skrajnie

przekroju

pionowego

budynku,

która wyznacza obrys kondygnacji
przyziemnej lub większy od niej
obrys kondygnacji nadziemnej, bez
uściślenia tych pojęć, które zosta

ł

y

zdefiniowane dopiero w przepisach
WT-2002 (patrz S

ł

ownik). Zgodnie z

rys. P-7, skrajną linię zabudowy
wyznacza

rzut

na

p

ł

aszczyznę

poziomą terenu obrys kondygnacji
nadwieszoną nad pierwszą kondyg-
nacją

nadziemną, natomiast nie

uwzględnia się już nadwieszania
kondygnacji po

ł

ożonych na nią.

Oznaczenia: Kn - najniżej po

ł

ożona kondygnacja nadziemna, Nd - pierwsza kondygnacja

nadwieszona nad najniżej po

ł

ożoną kondygnacją nadziemną, Oz - zasada wyznaczenia

podstawowego obrysu zabudowy budynku, Pdz - część podziemna budynku znajdująca się
ca

ł

kowicie poniżej poziomu terenu projektowanego lub urządzonego, która nie wlicza się do

powierzchni zabudowy, Pt - poziom terenu.

rys.7a PN-B-02365:1970

Wg normy PN-70/B-02365 do
powierzchni zabudowanej (Pz) zalicza
się takie elementy budynku, jakie
przykładowo wskazano na rys. 7a,
gdzie:
Bp – brama przejazdowa, Fm – fosa
murowana przy ciągu okien sutenery,
G – ganek, Lg – loggia wgłębna, Nd –
nadwieszenie kondygnacji nad
przyziemiem, Pn – pochylnie dla osób
niepełnosprawnych, Ps – pochylnia
samochodowa, Sp – studzienka przy
okienku piwnicznym, Sz – schody
zewnętrzne, Wr – weranda lub
szklarnia stanowiąca integralną część
budynku.
Do Pz nie zalicza się podziemnej
części budynku (Pdz) znajdującej się
całkowicie pod poziomem terenu.

RZUT BUDYNKU

RZUT BUDYNKU

rys.7b PN-ISO 9836:1997

Wg normy PN-ISO 9836:1997 do
powierzchni zabudowy (Pz) zalicza
się tylko powierzchnię ograniczoną
podstawowym obrysem budynku
(rys. 7), łącznie z takimi częściami,
jakie przykładowo wskazano na rys.
7b, jak:
Bp – brama przejazdowa (przejście
lub prześwit w budynku), G –
ganek, Wr – weranda lub szklarnia
(ogród zimowy).
Nie zalicza się do Pz elementów
określonych w normie jako
„drugorzędne”, jak Fm, Pn, Ps, Sp,
Sz, ani podziemnych części
budynku (Pdz) znajdujących się
całkowicie pod poziomem terenu.

Pn=Pu+Pg+P

r

Pu=Pp+Pd

2. Powierzchnia netto

Ś

wiadectwo Charakterystyki Energetycznej Budynku

Ocena stanu ochrony cieplnej budynku -
D. Bartosz, P. Lubina

3

Powierzchnia netto wg PN-B-02365:1970

rys.9a PN-B-02365:1970

Wg PN-B-02365:1970 powierzchni

ę

netto

budynku (Pn) oblicza si

ę

w

ś

wietle konstrukcji

przegród no

ś

nych i działowych jako sum

ę

powierzchni pomieszcze

ń

zaliczonych do Pr, Pu

i Pg na wszystkich kondygnacjach budynku.
Poniewa

ż

norma nie zalicza do Pu powierzchni

elementów zewn

ę

trznych, takich jak balkony,

tarasy i loggie, a zatem nie ma równie

ż

literalnej

podstawy do zaliczenia ich do Pn.

Na rys. 9a pokazano zasad

ę

obliczania Pn

(zacieniowane). Oznaczenia: Bl – balkon, Lg –
loggia wgł

ę

bna, Pg – powierzchnia usługowa,

Pr – powierzchnia ruchu, Pu – powierzchnia
u

ż

ytkowa zamknieta ze wszystkich stron i

przekryta.

Na rys. nie pokazano

ś

cian działowych

wydzielaj

ą

cych pomieszczenia, ale podano Pu

jako sume Pu lokali mieszkalnych, któr

ą

oblicza

si

ę

we

ś

wietle przegród budowlanych.

rys.9b PN-ISO 9836:1997

Powierzchnia netto wg PN-ISO 9836:1997

Wg PN-ISO 9836:1997 powierzchni

ę

netto budynku oblicza si

ę

w

ś

wietle

konstrukcji przegród no

ś

nych i

działowych jako sum

ę

powierzchni

pomieszcze

ń

zaliczonych do Pr, Pu i

Pg na wszystkich kondygnacjach
budynku. Norma wymaga wliczenia do
Pn równie

ż

powierzchni elementów

zewn

ę

trznych niezamkni

ę

tych ze

wszystkich stron, lecz wył

ą

cznie

przekrytych jak loggie.

Na rys. 9b, na przykładzie kondygnacji
powtarzalnej wielorodzinnego budynku
mieszkalnego, pokazano zasad

ę

obliczania Pn (zacieniowanej) wraz z
powierzchni

ą

loggi.

Oznaczenia jak na rys. 9a

3. Powierzchnia ruchu

Ś

wiadectwo Charakterystyki Energetycznej Budynku

Ocena stanu ochrony cieplnej budynku -
D. Bartosz, P. Lubina

4

Powierzchnia ruchu

Uk

ł

ad ogólny kondygnacji powtarzalnej

Fragment węz

ł

a komunikacji ogólnej na

kondygnacji powtarzalnej

Fragment węz

ł

a komunikacji ogólnej

kondygnacji powtarzalnej na poziomie
wejścia g

ł

ównego do budynku

Oznaczenia:
Dd – dźwig duży (osobowo-meblowy),
Dm – dźwig mniejszy,
Hd – hol dźwigowy,
Kd – komora zsypowa dolna,
Kr – korytarz ewakuacyjny,
Pd – podcień lub daszek nad wejściem do
budynku,
Pn – pochylnia dla osób niepe

ł

nosprawnych,

Ps – przedsionek,
Zs – zsyp do odpadów hurtowych

4. Powierzchnia użytkowa

Tablica 12. Obliczanie powierzchni u

ż

ytkowej (Pu)

rys.13a PN-B-02365:1970

Powierzchnia użytkowa wg PN-B-02365:1970

Wg PN-B-02365:1970, do Pu zalicza si

ę

powierzchnie pomieszcze

ń

w budynku

słu

żą

cych zaspokojeniu potrzeb zwi

ą

zanych

bezpo

ś

rednio z przeznaczeniem danego

budynku. Na rys. 13a przedstawiono przykład
obliczania Pu lokalu mieszkalnego w
wielorodzinnym budynku mieszkalnym oraz jej
podziału na powierzchni

ę

podstawow

ą

(Pp) i

pomocnicz

ą

(Pd), zacienion

ą

.

Do Pp zalicza si

ę

: Pog – pokój ogólny, Ps-1 –

pokój sypialny 1-os., Ps-2 – pokój sypialny 2-
os. Do Pd zalicza si

ę

: K – kuchnia, Lg –

loggia, Ł – łazienka, Kr – korytarz wewn., Pp –
przedpokój (hol), Sz – szafa wbudowana (lub
garderoba), WC – ust

ę

p wydzielony.

Norma nie zalicza do Pu przynale

ż

nych

elementów znajduj

ą

cych si

ę

poza obr

ę

bem

ś

cian ograniczajacych lokal mieszkalny lub

u

ż

ytkowy – jak np. balkon (Bl), tarasy lub

loggie (Lg), cho

ć

zalicza si

ę

je do Pc.

rys.13b PN-ISO 9836:1997

Powierzchnia użytkowa wg PN-ISO 9836:1997

Wg PN-ISO 9836:1997, do Pu zalicza si

ę

powierzchnie pomieszcze

ń

w budynku, które

odpowiadaj

ą

celom i przeznaczeniu danego

budynku. Na rys. 13b przedstawiono przykład
obliczania Pu lokalu mieszkalnego oraz jej
podziału na powierzchni

ę

podstawow

ą

(Pp) i

pomocnicz

ą

(Pd), zacienion

ą

. Oznaczenia jak na

rys. 13a.

Norma zalicza do Pu przynale

ż

ne elementy

znajduj

ą

ce si

ę

poza obr

ę

bem

ś

cian

ograniczaj

ą

cych lokal mieszkalny lub u

ż

ytkowym

jak balkony, tarasy lb loggie, ale nie kwalifikuje
ich ani do Pp, ani do Pd.

Norma wymaga natomiast rozró

ż

nienia i

przedstawienia oddzielnie powierzchni:

• zamkni

ę

tych i przekrytych ze wszystkich stron,

• niezamkni

ę

tych ze wszystkich stron do pełnej

wysoko

ś

ci, ale przekrytych (loggie),

• niezamkni

ę

tych ze wszystkich stron do pełnej

wysoko

ś

ci i nieprzykrytych (balkony, tarasy).

Ś

wiadectwo Charakterystyki Energetycznej Budynku

Ocena stanu ochrony cieplnej budynku -
D. Bartosz, P. Lubina

5

5. Kubatura ogólna

wg PN-B-02380:1969

Kubatura ogólna budynku (Vo) stanowi
sumę kubatury wszystkich kondygnacji
podziemnych i nadziemnych. Norma PN-
B-02360:1969 ustala podstawowe zasady
obliczania kubatury ogólnej budynku (Vo)
jako sumę określonych części zrealizo-
wanych we wskazanym procencie. Na rys.
zosta

ł

y na przekroju pionowym budynku

pokazane części budynku zaliczane do Vo
w 100%.
Oznaczenia:
Bl – balkon o wysięgu większym niż 0,50
m, Go - galeria odkryta (lub taras na
dachu - patrz rys. V-3), Hnp - wysokość
niepodpiwniczonej

części (lub ca

ł

ości)

budynku, Hp - wysokość podpiwniczonej
części (lub ca

ł

ości) budynku, Kd - komin

nad dachem, Lg - loggia wg

ł

ębna, Lk -

lukarna, Ppp - poziom pod

ł

ogi parteru,

Ppw - poziom pod

ł

ogi piwnicy, Pt -

poziom terenu, R - rampa oparta na
gruncie, Sp - studzienka przy oknie
piwnicznym (lub fosa murowana przy
paśmie okien do sutereny), Sz - schody
zewnętrzne

(mające

więcej

niż

3

wysokości stopni), Tn - taras oparty na
gruncie (patrz rys. V-3)

5. Kubatura ogólna

wg PN-B-02380:1969

Na rys. zostały przedstawione
podstawowe elementy budynku,
których kubatura, wg PN-B-
02360:1969, zalicza si

ę

do

kubatury ogólnej budynku (Vo) w
cz

ęś

ciach < 100%. W 50% zalicza

si

ę

do Vo budynku kubatur

ę

loggi

dostawianych (Vd) oraz
cz

ęś

ciowo przekrytej cz

ęś

ci

galerii zakrytej (Gz). W 30%
zalicza si

ę

do Vo kubatur

ę

poddasza nieu

ż

ytkowego, czyli

strychu (Sn). Nie zalicza si

ę

w

ogóle do Vo budynku kubatury
balkonów (Bl) o wysi

ę

gu

mniejszym ni

ż

0,50 m i

analogicznie galerii odkrytej lub
tarasu oraz schodów
zewn

ę

trznych o wysoko

ś

ci 3

stopni lub mniejszej.

6. Kubatura brutto

wg PN-ISO 9836:1997

Kubatura brutto budynku stanowi sumę kubatury
wszystkich kondygnacji podziemnych i nadziemnych.
Norma PN-ISO 9836:1997 ogranicza obliczenie
kubatury brutto budynku (Vb) do części budynku
zaciemnionych na rysunku V-6. Przez analogię
funkcjonalną i architektoniczną do loggii wg

ł

ębnych,

do Vb należy zaliczać również: loggie dostawiane,
ganki, podcienia, galerie zakryte i krużganki. Norma
nie zalicza do Vb: kominów nad dachem, daszków
ochraniających wejścia do budynku lub ramp, chodów
i pochylni zewnętrznych dla osób niepe

ł

nosprawnych i

samochodów,

tarasów

opartych

na

gruncie,

studzienek piwnicznych lub fos murowanych przy
oknach dla piwnic i suteren.
Oznaczenia: Bl – balkon, D - daszek nad wejściem
lub rampą, Go - galeria odkryta, Hnp – wysokość
niepodpiwniczonej części lub ca

ł

ości budynku, Hp

wysokość podpiwniczonej części lub ca

ł

ości budynku,

Kd- komin nad dachem, LB – loggiobalkon, Lg - loggia
wg

ł

ębna, Pt – poziom terenu, Sn – poddasze

nieużytkowe, czyli strych, Sp- studzienka lub fosa
murowana do okien piwnicznych lub suteren , Wk-
wykusz

7. Kubatura ogrzewanej części budynku

wg Dz.U.75/2002 poz.690

Normy PN-B-02360:1969 i PN-ISO 9836:1997 nie
ustalają

w ogóle zasad obliczania kubatury

ogrzewanej części budynku. Zasady obliczenia
kubatury ogrzewanej części budynku (V) zosta

ł

y

ustalone dopiero przepisem 329 ust. 4 WT-2002,
który określa, że V

-

jest kubaturą

netto

ogrzewanej części budynku.
Obliczaną

jako

kubatura

brutto

budynku

pomniejszona o kubaturę

wydzielonych klatek

schodowych,

szybów

dźwigowych,

a

także

zewnętrznych, niezamkniętych ze wszystkich stron
części budynku, takich jak: podcienia, balkony,
tarasy, loggie i galerie. Ogólną ideę tego przepisu
ilustruje rys. V-9. Do kubatury V nie zalicza się
żadnych części budynku bez ogrzewania, jak
poddaszy nieużytkowych, czyli strychów, bram
przejazdowych przejść, przejść

i prześwitów,

ganków i krużganków. Należy rozumieć, że do
kubatury ogrzewanych części budynku nie zalicza
się

również

pomieszczeń

mających

jedynie

ogrzewanie dyżurne (5-8 st.C), a wiec nie tylko
wydzielonych

klatek

schodowych

i

szybów

dźwigowych, lecz zwykle ca

ł

ych kondygnacji

podziemnych,

zawierających

pomieszczenia

techniczne i gospodarcze oraz garaże

Ś

wiadectwo Charakterystyki Energetycznej Budynku

Ocena stanu ochrony cieplnej budynku -
D. Bartosz, P. Lubina

6

Inwentaryzacja techniczno budowlana

1.

Ogólne dane techniczne

(konstrukcja, technologia, nazwa

systemu, niezbędne wskaźniki powierzchniowe i kubaturowe,

średnia wysokość kondygnacji, wspó

ł

czynnik kszta

ł

tu itp.),

2.

Uproszczona dokumentacja techniczna (rzuty poziome z
zaznaczeniem uk

ł

adu przerw dylatacyjnych oraz stron świata),

3.

Opis techniczny podstawowych ustrojów i elementów
budynku (ścian zewnętrznych, dachu, stropów, ścian piwnic, okien
oraz przegród szklanych i przezroczystych, drzwi, itp.),

4.

Charakterystyka energetyczna budynku (moc zamówiona,
zapotrzebowanie na ciep

ł

o, zużycie energii, taryfy i op

ł

aty)

Charakterystyka systemu ogrzewania (sprawności sk

ł

adowe

systemu ogrzewania, typ instalacji, parametry pracy, rodzaje
grzejników itp.),

5.

Charakterystyka instalacji ciep

ł

ej wody (rodzaj instalacji,

opomiarowanie, izolacja pionów itp.),

6.

Charakterystyka systemu wentylacji (rodzaj, typ wentylacji
itp.),

7.

Charakterystyka węz

ł

a cieplnego lub innego źród

ł

a ciep

ł

a

znajdującego się w budynku,

8.

Charakterystyka instalacji gazowej, w wypadku gdy ma ona
wp

ł

yw na usprawnienie lub przedsięwzięcie

termomodernizacyjne,

9.

Wszystkie inne informacje mające wp

ł

yw na zużycie energii w

budynku.

Inwentaryzacja techniczno budowlana

OKREŚLENIE CECH FIZYCZNYCH

MATERIA

Ł

ÓW I WYROBÓW BUDOWLANYCH

W celu w

ł

aściwego zaprojektowania przegród budynków pod względem zarówno

cieplno-wilgotnościowym (komfort cieplny), jak i z uwagi na jakość powietrza
wewnętrznego (emisja substancji przykrych, uciążliwych lub nawet toksycznych),
konieczny

jest

dobór

odpowiednich

materia

ł

ów

budowlanych

i wyposażających pomieszczenia (meble, tapety, farby, kleje, itp.).

W stosunku do materia

ł

ów budowlanych niezbędna jest znajomość:

•

w

ł

aściwości strukturalnych

• w

ł

aściwości wilgotnościowych

• w

ł

aściwości cieplnych

• przepuszczalności powietrza

Masa objętościowa (gęstość pozorna).

Wynika ona ze struktury materia

ł

u i oznaczana jest przez "

ρ

" (kg/m

3

) w jego

stanie powietrzno-suchym.

Rodzaj materia

ł

u

Masa objętościowa, kg/m

3

Beton żwirowy

2200

Beton komórkowy

500

÷

700

Ceg

ł

a ceramiczna pe

ł

na (mur z ceg

ł

y)

1800

Drewno miękkie

550

We

ł

na mineralna

60

÷

200

Styropian

20

÷

40

Struktura materia

ł

ów budowlanych

STRUKTURA MATERIA

Ł

ÓW BUDOWLANYCH

kapilarno-

porowata
w

ł

óknista

zbita

ziarnista

beton, ceg

ł

a, kamień, itp.

we

ł

na mineralna, drewno,

itd.

metale, szk

ł

o, itd.

żwir, piasek, kruszywa sztuczne,
itd.

Struktura materia

ł

ów budowlanych

STRUKTURA MATERIA

Ł

ÓW BUDOWLANYCH

kapilarno-

porowata
w

ł

óknista

zbita

ziarnista

beton, ceg

ł

a, kamień, itp.

we

ł

na mineralna, drewno,

itd.

metale, szk

ł

o, itd.

żwir, piasek, kruszywa sztuczne,
itd.

Ś

wiadectwo Charakterystyki Energetycznej Budynku

Ocena stanu ochrony cieplnej budynku -
D. Bartosz, P. Lubina

7

Właściwości wilgotnościowe

Wilgotność materia

ł

ów

Jest to stosunek zawartości masowej (lub objętościowej) wody do suchej masy (lub
objętości) materia

ł

u. Nie jest to w zasadzie cecha materia

ł

u, lecz w

ł

aściwość

określająca stan jego wilgotnościowy. Mając wilgotność masową (podawana

w

normatywach) można określić wilgotność objętościową:

( )

%

1000

ρ

W

W

m

v

×

=

Wzrost zawartości wody (pary wodnej w materiale, wp

ł

ywa niekorzystnie na jego

przewodność cieplną oraz trwa

ł

ość. Dla większości materia

ł

ów określone zosta

ł

y

wartości maksymalne dopuszczalnej wilgotności masowej, z których część
zestawiono w 3 kolumnie poniższej tabeli (w kolumnie 2 zestawiono wilgotności
masowe w tzw. stanie powietrzno-suchym przed wbudowaniem materia

ł

ów).

Rodzaj materiału

(lub przegrody)

Wilgotność przed

zawilgoceniem, W, %

Dopuszczalny

przyrost

wilgotności,

∆

∆∆

∆

W, %

Ś

ciana z cegły ceramicznej

Ś

ciana z pustaków ceramicznych

Ś

ciana z cegły wapienno-piaskowej

Ś

cian z betonu komórkowego

1,5
1,0
3,0
8,0

1,5
2,0
2,0
4,0

Płyty wiórowo-cementowe
Płyty pilśniowo-porowate
Płyty trzcinowe
Szkło piankowe

12,0
15,0
15,0

2,0

6,0
5,0
3,0
4,0

Wełna mineralna, wata szklana (wyroby)
Styropian
Pianka poliuretanowa
Zasypki organiczne (trociny, torf)
Zasypki mineralne (keramzyt, żużel)

2,0

15,0
10,0
15,0

5,0

6,0

50,0
30,0

5,0
3,0

Sorpcyjność

Jest to zdolność

materia

ł

u do poch

ł

aniania wilgoci (pary wodnej)

z powietrza (określana w %), a więc zależy g

ł

ównie od wilgotności powietrza

otaczającego materia

ł

(przegrodę budowlaną). W poniższej tabeli porównano

orientacyjne wartości wilgotności sorpcyjnej wybranych materia

ł

ów.

Rodzaj

materi

ału

Wilgotność sorpcyjna (%) przy wilgotności względnej

powietrza,

ϕϕϕϕ

50 %

70 %

100 %

Drewno
miękkie

7,0

11,0

26,0

Beton
komórko
wy

2,4

3,5

17,4

Beton
ż

wirowy

1,1

1,5

2,3

Wełna
mineraln
a

0,3

0,6

1,9

Cegła
ceramicz
na pełna

0,2

0,3

1,0

Styropian

0,2

0,4

3,3

Kapilarność

Kapilarne podciąganie ma miejsce gdy w porach materia

ł

u znajduje się woda

i jest ono (obok sorpcji) jedną z podstawowych form występowania wilgoci.
Miarą jego jest z regu

ł

y wysokość podnoszenia się wody, liczona od jej

poziomu w czasie (np. 24 godzin) lub stopień zawilgocenia materia

ł

u na

różnych odleg

ł

ościach od poziomu wody. Wysokość kapilarnego podciągania

dla niektórych materia

ł

ów zestawiono w poniższej tabeli.

Rodzaj materiału

Wysokość podciągania w

cm/godzinę

Cegła ceramiczna pełna

22

Beton komórkowy

7,5

Beton żwirowy

5

Wełna mineralna

3

÷

7

Drewno miękkie

0,5

÷

2,5

Styropian

0

Ś

wiadectwo Charakterystyki Energetycznej Budynku

Ocena stanu ochrony cieplnej budynku -
D. Bartosz, P. Lubina

8

Paroprzepuszczalność (paroch

ł

onność)

Od paroprzepuszczalności przegrody budowlanej zależy zawilgocenie
eksploatacyjne przegrody budowlanej. Paroch

ł

onność charakteryzowana jest

tzw. wspó

ł

czynnikiem paroprzepuszczalności, określającym ilość pary wodnej

(w gramach) przenikającej przez 1 m

2

materia

ł

u o grubości 1 m, w ciągu 1

godziny, przy różnicy ciśnień cząstkowych pary wodnej równej 1 Pa.
Oznaczany jest zwykle przez "

µ

", a jego wymiar to g

H2o

/(mhPa). Pomimo, że

w praktyce istnieje zależność wartości tego wspó

ł

czynnika od wilgotności i

temperatury materia

ł

u, zależność tą jest zwykle pomijana. W poniższej tabeli

zestawiono wartości "

µ

" dla niektórych materia

ł

ów budowlanych.

Rodzaj materiału

Współczynnik "

µµµµ

", g

H2o

/(mhPa)

Wełna mineralna

480

×

10

-6

Beton komórkowy (ściana z bloczków)

150

÷

260

×

10

-6

Cegła ceramiczna pełna

105

×

10

-6

Drewno

miękkie

(prostopadle

do

włókien)

60

×

10

-6

Beton żwirowy (zwykły)

30

÷

75

×

10

-6

W typowych dla budownictwa przegrodach wielowarstwowych:

w warstwach leżących od wnętrza należy stosować materia

ł

y o niskiej

paroch

ł

onności (aby uniknąć zawilgocenia przegrody),

w warstwach leżących od strony zewnętrznej przegrody wykorzystywać

należy materia

ł

y o dużej paroch

ł

onności (aby umożliwić jej suszenie czyli

"ujście" ewentualnie zebranej pary wodnej na zewnątrz)

Porowatość

Wyraża ona stosunek objętościowy porów do ca

ł

kowitej objętości danego

materia

ł

u. Wp

ł

ywa bardzo mocno na takie cechy cieplno-fizyczne jak:

przewodność

cieplna,

kapilarność,

sorpcyjność,

nasiąkliwość,

paroprzepuszczalność - (przy czym za istotne uważać należy strukturę
porowatości, tzn. wielkość i kszta

ł

t porów, powierzchnia w

ł

aściwa, budowa

masy materia

ł

owej czyli fazy).

W

ł

aściwości cieplne

Przewodność cieplna

Zdolność

przewodzenia ciep

ł

a przez dany materia

ł

charakteryzuje

wspó

ł

czynnik przewodności cieplnej. Określa on ilość ciep

ł

a przewodzoną

przez powierzchnię 1 m

2

materia

ł

u o grubości 1 m, w jednostce czasu i przy

różnicy temperatur równej 1 K. Wspó

ł

czynnik ten oznaczamy zwykle przez "

λ

"

i ma on wymiar W/(mK).

Wartość wspó

ł

czynnika przewodzenia ciep

ł

a zależy od:

- struktury materia

ł

u

- porowatości materia

ł

u

- substancji materia

ł

owej stanowiącej jego "szkielet„

- temperatury i wilgotności materia

ł

u (a także w pewnych

materia

ł

ach od kierunku przep

ł

ywu strumienia ciep

ł

a).

Zależność od porowatości nie jest ścis

ł

a, ponieważ materia

ł

o ma

ł

ej ilości dużych i

otwartych porów będzie lepiej przewodzi

ł

ciep

ł

o niż materia

ł

o dużej ilości, ale

ma

ł

ych i zamkniętych porów (przy dużych i otwartych porach występuje

konwekcyjny ruch powietrza, który ustaje przy porach ma

ł

ych).Wspó

ł

czynnik

λ

dla

powietrza w porach o średnicy

≈

0,1 mm wynosi 0,023 W/(mK), a w porach o

średnicy 2 mm jest większy i wynosi 0,03 W/(mK). Zjawisko to występuje
wyraźnie np. w zasypkach z luźno usypanych ziaren kruszywa.

Zależność wspó

ł

czynnika "

λλλλ

" od struktury materia

ł

u

Przewodność cieplna zależy od masy objętościowej, od porowatości oraz

wielkości i kszta

ł

tu porów

wartość wspó

ł

czynnika

λ

rośnie ze wzrostem masy objętościowej; wzrost

ten jest jednak różny dla różnych grup materia

ł

ów budowlanych.

Ś

wiadectwo Charakterystyki Energetycznej Budynku

Ocena stanu ochrony cieplnej budynku -
D. Bartosz, P. Lubina

9

Zależność wspó

ł

czynnika "

λλλλ

" od rodzaju szkieletu (materia

ł

u)

Każdy materia

ł

budowlany sk

ł

ada się z w

ł

aściwej substancji (masy) stanowiącej

jego szkielet oraz porów powietrznych. W praktyce wartość wspó

ł

czynnika

λ

jest zatem zawsze średnią ze wspó

ł

czynników dla masy szkieletu i porów

(powietrza). Wspó

ł

czynnik ten zmienia się w zależności od budowy materia

ł

u

(fazy).

Zależność wspó

ł

czynnika "

λλλλ

" od temperatury

Przewodność cieplna materia

ł

ów rośnie wraz ze wzrostem temperatury,

g

ł

ównie w wyniku wzrostu przewodności powietrza w porach, a zatem wzrost

wartości wspó

ł

czynnika

λ

będzie największy dla materia

ł

ów o dużej

porowatości (i dużych porach).

W zakresie temperatur występujących w budownictwie (od -30

0

C do +40

)

C)

wzrost ten nie jest istotny i dlatego wartości wspó

ł

czynnika

λ

nie są

różnicowane. Zmiany wartości wspó

ł

czynnika

λ

w zakresie do 100

0

C można

oszacować ze wzoru:

(

)

t

0

t

β

1

λ

λ

+

=

gdzie

λ

0

wartość wspó

ł

czynnika przy temperaturze 0

0

C;

λ

t - przy temperaturze t0C

β

t - wspó

ł

czynnikiem temperaturowym (rozszerzalności)

równym oko

ł

o 0,0025.

Zależność wspó

ł

czynnika "

λλλλ

" od wilgotności

wp

ł

yw wilgotności na przewodność materia

ł

u - dyfuzją wilgoci oraz

wype

ł

nieniem porów wodą. Wspó

ł

czynnik

λ

dla powietrza ~0,025 W/(mK),

dla wody - 0,58 W/(mK) (woda ma 20 razy większą przewodność cieplną od
przewodności powietrza)

przewodność cieplna w temperaturach ujemnych kszta

ł

tuje się inaczej niż

można by

ł

oby się tego spodziewać. Wydawać by się mog

ł

o, że woda

znajdująca się w porach i stająca się lodem (

λ

l = 2,3 W/mK) spowoduje

wzrost wspó

ł

czynnika

λ

. Okazuje się że dla materia

ł

ów o dużych porach

wartość tego wspó

ł

czynnika w temperaturach ujemnych jest bardzo często

mniejsza niż w temperaturach dodatnich. Wynika to z osadzania się szronu
w porach, który ma znacznie mniejszą przewodność cieplną W materia

ł

ach

o ma

ł

ych porach nie odnotowuje się istotnych zmian wartości wspó

ł

czynnika

λ

. Ponadto, podkreślić

należy że woda w ma

ł

ych porach zamarza

w znacznie niższych temperaturach, tym niższych im mniejsze są średnice
porów.

Zależność wspó

ł

czynnika "

λλλλ

" od kierunku ruchu

strumienia cieplnego

Zależność ta ma istotne znaczenie dla w

ł

óknistych materia

ł

ów budowlanych

(np. drzewa, niektórych materia

ł

ów termoizolacyjnych), dla których wartość

wspó

ł

czynnika

λ

jest większa w kierunku równoleg

ł

ym do w

ł

ókien,

a

mniejszy w kierunku prostopad

ł

ym. Przyk

ł

adowo, dla drewna sosnowego

λ

⊥

=

0,30 W/ (mK) ,

λ



= 0,16 W/ (mK)

Wartości wspó

ł

czynników przewodzenia ciep

ł

a (obliczeniowe)

Aby poprawnie zaprojektować przegrody zewnętrzne należy dysponować
wartościami wspó

ł

czynników

λ

dla zastosowanych materia

ł

ów w ściśle

określonych warunkach pracy. Jednak dla uproszczenia podaje się zwykle dwie
wartości tych wspó

ł

czynników, a mianowicie dla warunków średnio-wilgotnych

(tzn. dla materia

ł

ów pracujących w środowisku o wilgotności względnej

mniejszej od 75 %) oraz dla warunków wilgotnych (kiedy wilgotność ta jest
większa od 75 %).

Ciep

ł

o w

ł

aściwe

Jest to ilość ciep

ł

a (wyrażona w J) niezbędna do ogrzania 1 kg masy

materia

ł

u 0 1 K. Zależy ono silnie od wilgotności materia

ł

u (rośnie ze

wzrostem jego wilgotności).

Rodzaj materiału

Ciepło właściwe, J/ (kgK)

Beton

ż

wirowy

(ciężki)

837

Cegła ceramiczna

837

Beton komórkowy

837

Drewno miękkie

2720

Wełna mineralna

753

Styropian

1465

Ś

wiadectwo Charakterystyki Energetycznej Budynku

Ocena stanu ochrony cieplnej budynku -
D. Bartosz, P. Lubina

10

Rodzaj materiału

Współczynnik C, W/ (m

2

K

4

)

Cegła ceramiczna (pełna)

5,36

Papa

5,26

Drewno

4,96

Blacha stalowa (matowa)

3,95

Beton żwirowy

3,60

Blacha stalowa (polerowana)

1,40

Blacha stalowa ocynkowana

1,31

Promieniowanie cieplne

każdy materia

ł

którego powierzchnia ma temperaturę wyższą od zera

bezwzględnego stanowi źród

ł

o promieniowania. Możliwość promieniowania

cieplnego z materia

ł

u budowlanego określana jest przez tzw. wspó

ł

czynnik

promieniowania, który podaje ilość ciep

ł

a wypromieniowanego z 1m

2

jego

powierzchni o temperaturze bezwzględnej równej 100

4

K w jednostce czasu.

Wymiar tego wspó

ł

czynnika to W/(m

2

K

4

). Wartość tego wspó

ł

czynnika

uzależniona jest od sk

ł

adu chemicznego materia

ł

u, sposobu wykończenia jego

powierzchni i zakresu temperatury (polerowanie zmniejsza znacznie jego
wartość). Wp

ł

yw koloru materia

ł

u ma istotne znaczenie przy temperaturach

wyższych od 500

0

C.

Rozszerzalność cieplna

Większość materiałów budowlanych rozszerza się przy wzroście temperatury (z
wyjątkiem wody, która w zakresie od 0

0

C do +4

0

C kurczy się). Zwiększenie

długości materiału i objętości w temperaturze „t” w stosunku do temperatury
0

0

C można obliczyć ze wzorów:

(

)

t

α

1

0

l

t

0

l

α

0

l

t

l

⋅

+

=

⋅

⋅

+

=

α

- współczynnik rozszerzalności liniowej (1/

0

C)

l

0

-długość początkowa (cm)

(

)

t

β

1

0

V

t

V

⋅

+

=

β

- wspó

ł

czynnik rozszerzalności objętościowej (1/

0

C)

l

0

-objętość początkowa (cm

3

)

PROCES RUCHU CIEPŁA

•

Przewodzenie - wymiana ciepła pomiędzy cząstkami układu w trakcie ich
bezpośredniego styku; przekazywanie energii cząstkom wewnątrz ciała przy
niezmiennym ich położeniu - w ciałach stałych lub przy drganiach siatek
krystalicznych oraz zderzeniach cząstek - w płynach

•

Konwekcja (Unoszenie) - przenoszenie energii przez poruszające się
makroskopowe cząstki gazu (lub płynu) przy ich zetknięciu: konwekcja
swobodna - wpływ różnicy gęstości i konwekcja wymuszona - wpływ
zewnętrznego wymuszenia

•

Promieniowanie - rozchodzenie się energii w postaci fali
elektromagnetycznej; energia cieplna na powierzchni ciała promieniującego
zamienia się na energię elektromagnetyczna promieniowania, która padając
na powierzchnię drugiego ciała (odbiornika promieniowania) zamienia się na
powrót ciepło

Przepływ ciepła (jego wymiana) jest jedną z form przekazywania energii i
występuje gdy istnieje różnica temperatur wewnątrz i na zewnątrz
określonego układu (lub pomiędzy układami). Wyróżniamy 3 podstawowe
formy ruchu ciepła:

Przewodzenie

Rozwiązanie zadania przewodzenia ciep

ł

a polega na określeniu rozk

ł

adu

temperatury w elementach przewodzących ciep

ł

o (czyli - na ustaleniu temperatur

we wszystkich lub wskazanych punktach tego elementu).

Podstawowe znaczenie dla ujęcia przewodzenia ciep

ł

a ma tzw.

prawo Fouriera:

ϑ

grad

A

λ

Q

×

×

−

=

•

Przegroda jednowarstwowa

t

q

ϑ

ϑϑ

ϑ

1

ϑ

ϑϑ

ϑ

2

x

δδδδ

W

/

K

,

R

2

m

λ

δ

=

R

R

2

1

q

ϑ

∆

=

ϑ

−

ϑ

=

Przegroda wielowarstwowa

∑

=

=

λ

δ

=

n

i

1

i

i

i

R

R

R

n

1

q

ϑ

∆

=

ϑ

−

ϑ

=

Ś

wiadectwo Charakterystyki Energetycznej Budynku

Ocena stanu ochrony cieplnej budynku -
D. Bartosz, P. Lubina

11

Wymiana na drodze konwekcji

Wymiana ta zachodzi drogą wzajemnego przekazywania ciep

ł

a przez poruszające

się cząstki p

ł

ynu (gazu lub cieczy) cia

ł

om sta

ł

ym (można ją więc nazwać

mechanicznym przekazywaniem ciep

ł

a). Proces wymiany ciep

ł

a drogą konwekcji

charakteryzowany jest zależnością noszącą nazwę

wzoru Newtona, podawanego

w postaci:

(

)

1

1

K

t

A

α

Q

ϑ

−

=

•

Gdzie: t

1

jest temperaturą płynu;

ϑ

1

to temperatura powierzchniowa przegrody

(lub ścianki przewodu); A jest jej powierzchnią, zaś

α

K

to tzw. współczynnik

konwekcji [W/(m

2

K)], który może być wyznaczony drogą eksperymentów z

udziałem analizy wymiarowej i liczb kryterialnych (teoria podobieństwa
cieplnego i hydromechanicznego

Generalnie konwekcja może być swobodna lub wymuszona

Wymiana ciep

ł

a przez promieniowanie

Należy do najbardziej intensywnego rodzaju wymiany ciep

ł

a i jest

przekazywaniem ciep

ł

a (emisji) za pomocą fal elektromagnetycznych o

długości

λ

= 0,76

÷

400

µ

m – fale (promieniowanie) cieplne.

Najbardziej reprezentatywna dla przedmiotu jest wymiana ciep

ł

a drogą

promieniowania pomiędzy dwoma równoleg

ł

ymi powierzchniami.

Gdzie

∈

jest emisyjnością, a c

0

jest stałą Stefana-Boltzmana

Z uwagi na kierunkowość wymiany ciep

ł

a drogą promieniowania (prawo

Lamberta) wprowadza się do powyższej zależności tzw. wspó

ł

czynniki

konfiguracji (np.

φ

1-2

), określające jaka część energii wypromieniowanej

z powierzchni "2" trafia na powierzchnię "1".



























−













Φ

=∈

−

−

4

2

4

1

0

2

-

1

2

1

2

r1

100

T

100

T

c

Q

Równoczesna wymiana na drodze konwekcji

i promieniowania

W warunkach rzeczywistych wymiana ciep

ł

a droga konwekcji i promieniowania

najczęściej zachodzi równocześnie. Zak

ł

ada się zatem z regu

ł

y, że gęstość

strumienia cieplnego równa jest sumie gęstości strumieni konwekcyjnych i
promieniujących, czyli:

Równoczesna wymiana na drodze

przewodzenia, konwekcji i promieniowania

W praktyce fizyki przegród budowlanych zachodzi jednoczesna wymiana ciep

ł

a

drogą jego przewodzenia (przez materia

ł

przegrody) i przejmowanie ciep

ł

a

drogą konwekcji oraz promieniowania (przez powierzchnie tych przegród).

(

)

(

)

∑

−

Φ

∈

+

−

=

+

=

−

−

j

i

i

j

1

0

j

1

i

i

k

r

k

t

c

t

α

q

q

q

ϑ

ϑ

Co z pewnym uproszczeniem daje:

(

)(

) (

)

i

i

i

i

r

k

t

α

t

α

α

q

ϑ

ϑ

−

=

−

+

=

Dla przegrody pionowej o jednolitym przekroju mamy do czynienia z

jednokierunkowym ruchem strumienia cieplnego (rysunek poniżej)

W stanie ustalonym q

w

= q

p

= q

o

, a więc

δδδδ

q

w

q

p

q

o

q

t

i

t

e

(

)

(

)

(

)

e

e

e

e

i

i

i

i

t

α

δ

λ

t

α

−

=

−

−

=

−

ϑ

ϑ

ϑ

ϑ

(

)

e

t

e

i

e

i

t

t

U

A

Q

α

1

λ

δ

α

1

q

t

t

−

×

×

=

⇒













+

+

=

−

•

(

) ( ) (

)

e

i

e

p

i

c

α

1

λ

δ

α

1

1

R

1

R

1

R

1

R

1

U

+

+

=

+

+

=

=

Identyczny wywód można wykonać dla przegrody wielowarstwowej, a więc

uzyskujemy zależność ogólną w postaci:

(

)

e

i

t

t

UA

Q

−

=

•

gdzie, wspó

ł

czynnik przenikania ciep

ł

a (U) jest

podobnie

jak

powyżej

odwrotnością

ca

ł

kowitego oporu cieplnego, który wynosi:

∑

+

+

=

n

e

n

n

i

c

α

1

λ

δ

α

1

R

t

e

t

i

δδδδ

1

δδδδ

2

δδδδ

3

δδδδ

n

Q

Studia Podyplomowe „Audyting Energetyczny w Budownictwie na potrzeby Termomodernizacji oraz ...”

prof. dr hab. inż. Marian B. Nantka „Ochrona cieplna budynków”

Ś

wiadectwo Charakterystyki Energetycznej Budynku

Ocena stanu ochrony cieplnej budynku -
D. Bartosz, P. Lubina

12

Rozkład temperatury w przegrodzie

T

°C

20

15

10

5

0

-5

-10

-15

-20

20

18,4

18,2

14,9

-19,2

-19,5

-20

Rozkład temperatury w przegrodzie

T

°C

20

15

10

5

0

-5

-10

-15

-20

20

18,4

18,2

-16

-19,2

-19,5

-20

U = 0,324 W/m

2

K

Studia Podyplomowe „Audyting Energetyczny w Budownictwie na potrzeby Termomodernizacji oraz ...”

prof. dr hab. inż. Marian B. Nantka „Ochrona cieplna budynków”

Wspó

ł

czynnik przenikania ciep

ł

a dla ścian

stykających się z powietrzem

wg PN-EN ISO 6946:2004

se

n

si

T

R

R

R

R

+

Σ

+

=

si

R

R

Σ

se

R

- opór przejmowania ciepła na wewnętrznej powierzchni przegrody

- suma obliczeniowych oporów cieplnych każdej warstwy

- opór przejmowania ciepła na zewnętrznej powierzchni przegrody

T

R

1

U

=

R

T

– ca

ł

kowity opór cieplny przegrody

[W/m

2

K]

[m

2

K/W]

opór cieplny warstwy jednorodnej:

Opory przejmowania ciepła [ m

2

K/W]

0,04

0,04

0,04

0,17

0,13

0,10

w dół

poziomy

w górę

Kierunek strumienia cieplnego

si

R

se

R

λ

=

d

R

λ

d - grubość warstwy materiału, [m]

- współczynnik przewodzenia ciepła materiału obliczony zg.

z PN- EN 12524:2003 lub przyjęty z tablic, [W/mK]

[m

2

K/W]

0,00
0,11
0,13
0,15
0,17
0,19
0,21
0,22
0,23

0,00
0,11
0,13
0,15
0,17
0,18
0,18
0,18
0,18

0,00
0,11
0,13
0,15
0,16
0,16
0,16
0,16
0,16

0
5
7

10
15
25
50

100
300

w dół

poziomy

w górę

Kierunek strumienia cieplnego

Grubość
warstwy
powietrza
[mm]

Opór cieplny niewentylowanych warstw powietrza

Ś

wiadectwo Charakterystyki Energetycznej Budynku

Ocena stanu ochrony cieplnej budynku -
D. Bartosz, P. Lubina

13

Wspó

ł

czynnik przenikania ciep

ł

a dla okien

wg PN-EN ISO 10077-1:2007

A

g

– pole powierzchni oszklenia,

A

f

– pole powierzchni ramy,

l

g

- ca

ł

kowity obwód oszklenia,

U

g

– wspó

ł

czynnik przenikania ciep

ł

a oszklenia,

U

f

– wspó

ł

czynnik przenikania ciep

ł

a ramy,

Ψ

g

– liniowy wspó

ł

czynnik przenikania ciep

ł

a mostka cieplnego na styku

szyby z ramą okna

f

g

g

g

f

f

g

g

w

A

A

l

U

A

U

A

U

+

Ψ

⋅

+

⋅

+

⋅

=

okno pojedyncze

okno podwójne

pojedyncze oszklenie

oszklenie – okno zespolone

Istnienie mostków termicznych w sposób istotny zmienia bilans cieplny
budynku. Wartość współczynnika przenikania ciepła, która wyznaczona
miejscowo jest traktowana jako miarodajna dla całej przegrody,
po uwzględnieniu mostków, może się różnić nawet o 100%!!!. Spadek
(wzrost) temperatury przegrody w miejscu mostka jest tym większy, im
jest on szerszy. Jednym z powodów ich powstania może być źle
zaprojektowany i wykonany obiekt. Błędy dotyczą m.in. kształtowania
i orientacji bryły budynku, rozmieszczenia i wielkości okien czy ciągłości
termoizolacji w węzłach konstrukcyjnych.

Mostki termiczne (cieplne).

Są to miejsca w przegrodzie

przewodzące ciepło w sposób intensywniejszy niż pozostała część
przegrody.

MOSTKI CIEPLNE

Mostki termiczne dzieli się na:

 liniowe, o sta

ł

ym przekroju poprzecznym na pewnej d

ł

ugości;

występujące w miejscach braku, pocienienia lub nieciąg

ł

ości

termoizolacji – są to np. Wieńce ścian zewnętrznych, nadproża,
s

ł

upy żelbetowe w ścianach z ceramiki budowlanej; przep

ł

yw ciep

ł

a

w liniowych mostkach cieplnych jest 2-wymiarowy

 punktowe, np. miejsce przebicia warstwy termoizolacji przez

ł

ącznik o znacznie wyższej przewodności cieplnej niż sam materia

ł

izolacji cieplnej, występuje w nich 3-wymiarowy przep

ł

yw ciep

ł

a

Ś

wiadectwo Charakterystyki Energetycznej Budynku

Ocena stanu ochrony cieplnej budynku -
D. Bartosz, P. Lubina

14

Rys. a. Płyty styropianowe źle przylegające
do siebie - miejsce mostka.

Rys b. Płyty styropianowe frezowane (brak
mostka).

Ucieczka ciepła poprzez balkony w przypadku
braku izolacji cieplnej (mostek termiczny)

Docieplenie płyty balkonowej styropianem.
Ś

ciana dwuwarstwowa.

Studia Podyplomowe „Audyting Energetyczny w Budownictwie na potrzeby Termomodernizacji oraz ...”

prof. dr hab. inż. Marian B. Nantka „Ochrona cieplna budynków”

Izolacja cieplna wieńca w ścianie jednowarstwowej:
a) ucieczka ciepła w błędnie skonstruowanej ścianie,
b) prawidłowa konstrukcja i ocieplenie zabezpieczające

przed stratą ciepła, 1 - płyty styropianowe.

Izolacja cieplna wieńca w ścianie jednowarstwowej:

a) ucieczka ciepła w błędnie skonstruowanej ścianie;

b) b) prawidłowa konstrukcja i ocieplenie

zabezpieczające przed stratą ciepła.
1 - płyty styropianowe.

Izolacja ościeży okiennych:

a) w ścianie dwuwarstwowej z 3 cm zakładem,

b) b) w ścianie trójwarstwowej (okno obsadzone

w osi izolacji); 1 - płyty styropianowe.

prof. dr hab. inż. Marian B. Nantka „Ochrona cieplna budynków”

Izolacja cieplna parapetu:

a) nieprawidłowy montaż parapetu.

Uciekające ciepło.

b) Prawidłowy montaż z dodatkową

izolacją styropianową;

1 - kształtki styropianowe.

Jednym z miejsc, szczególnie narażonych na powstanie mostków termicznych,
są punkty zamocowania elementów ociepleniowych za pomocą metalowych
kołków. Metal jako materiał bardzo dobrze przewodzący ciepło przyczynia się
do osłabienia skuteczności działania warstwy izolacyjnej. Problem ten może
wystąpić w przypadku ocieplania budynków cięższymi od styropianu materiałami
izolacyjnymi. Izolacje termiczne oparte na

takich płytach wymagają

przytwierdzania ich do muru. Z jednej strony jest to dodatkowe obciążenie
konstrukcji, z drugiej osłabienie skuteczności jako termoizolacji. W przypadku
styropianu nie wymaga się kołkowania do wysokości drugiej kondygnacji. Jeżeli
jest ono wykonane to tylko w oparciu o dyble z tworzywa sztucznego, które jak
wiadomo jest złym przewodnikiem ciepła a tym samym nie powoduje
powstawania mostków termicznych.

Najbardziej charakterystyczną cechą mostka cieplnego jest możliwość
występowania w jego miejscu temperatury niższej niż w pozostałych częściach
przegrody i powinna być sprawdzana obliczeniowo w celu stwierdzenia czy nie
występują tam warunki sprzyjające kondensacji pary wodnej. Obliczenia
rozkładów temperatur w miejscach mostków cieplnych są złożone i rzadko
wykonywane (procedury komputerowe), dlatego też w praktyce stosuje się
uproszczone metody. W odniesieniu do temperatury na wewnętrznej
powierzchni mostków, uproszczenia te prowadzą do zależności:

(

)

[

]

(

)

i

e

i

M

i

M

R

t

t

U

U

η

U

t

×

−

−

+

−

=

ϑ

gdzie:

ϑ

M

jest temperaturą w miejscu mostka termicznego,

0

C,

t

i

i t

e

to temperatury, odpowiednio wewnętrzne i zewnętrzne,

0

C,

U to wspó

ł

czynnik przenikania ciep

ł

a z dala od mostka cieplnego, W/(m

2

K),

U

M

j.w. lecz w miejscu mostka cieplnego, W/(m

2

K),

η

wspó

ł

czynnik temperaturowy, zależny od wymiarów i rodzaju mostka.

Ś

wiadectwo Charakterystyki Energetycznej Budynku

Ocena stanu ochrony cieplnej budynku -
D. Bartosz, P. Lubina

15

Narożniki. Niebezpieczeństwo kondensacji pary
wodnej występuje także na wewnętrznych
powierzchniach w narożnikach przegród oraz w
miejscach

styków

ścian

wewnętrznych

z

zewnętrznymi. Temperatura w tych miejscach jest
zawsze

niższa

niż

w

innych

częściach

zbiegających się przegród. Zarówno ze względów
sanitarnych, jak i technicznych istotne znaczenie
ma stopień obniżenia temperatury na wewnętrznej
powierzchni narożnika przegród zewnętrznych.
Obniżenie temperatury można określić za pomocą
pola temperatur.

Wyróżnia się dwie g

ł

ówne przyczyny obniżenia temperatury w narożnikach:

- wspó

ł

czynnik nap

ł

ywu ciep

ł

a jest w nim mniejszy oraz

- powierzchnia wewnętrzna nap

ł

ywu ciep

ł

a jest mniejsza od powierzchni jego

odp

ł

ywu.

Temperatura powierzchni narożnika jest zawsze niższa niż w dalszych częściach
ścian.

Skorygowany wspó

ł

czynnik przenikania ciep

ł

a U

c

p

C

U

U

U

∆

+

=

r

f

g

p

U

U

U

U

∆

+

∆

+

∆

=

∆

g

U

∆

f

U

∆

r

U

∆

- poprawka na nieszczelności zał. E

- poprawka na łączniki mechaniczne zał. D

- poprawka na wpływ opadów na dach o odwróconym układzie warstw

Uproszczony dodatek ∆

U

na mostki cieplne

wg PN-EN ISO 6946:1999 (arch)

0,00

0,05

0,15

Ś

ciany zewn

ę

trzne pe

ł

ne, stropy poddasza,

stropodachy, stropy nad piwnicami

Ś

ciany zewn

ę

trzne z otworami okiennymi i

drzwiowymi

Ś

ciany zewn

ę

trzne z otworami okiennymi i

drzwiowymi oraz p

ł

ytami balkonów lub logii

przenikaj

ą

cymi

ś

cian

ę

1

2

3

∆

U, W/(m

2

K)

Rodzaj przegrody

Lp

U

U

U

C

∆

+

=

Ś

wiadectwo Charakterystyki Energetycznej Budynku

Ocena stanu ochrony cieplnej budynku -
D. Bartosz, P. Lubina

16

Uproszczony dodatek na mostki cieplne wg projektu rozporz

ą

dzenia w

sprawie

ś

wiadectwa charakterystyki

energetycznej

Wspó

ł

czynnik przenikania ciep

ł

a przegrody

z mostkami cieplnymi

Przyk

ł

adowe wartości liniowych mostków cieplnych

Kurtz, Gawin

Przyk

ł

ad obliczeniowy

Ś

wiadectwo Charakterystyki Energetycznej Budynku

Ocena stanu ochrony cieplnej budynku -
D. Bartosz, P. Lubina

17

Współczynnik przenikania ciepła

ś

ciany z oknem

z uwzgl

ę

dnieniem mostków cieplnych

235

,

0

232

,

0

75

,

7

39

,

0

5

,

1

29

,

0

5

,

1

19

,

0

2

232

,

0

U

k

+

=

⋅

+

⋅

+

⋅

+

=

Sz

Ok

A

ok

=1,5*1,5=2,25 m

2

A

sz

=10 m

2

A

sz

- A

ok

=7,75 m

2

47

,

0

235

,

0

232

,

0

U

k

=

+

=

dla ściany U=0,232

mostki liniowe 1,4,8

W/m

2

K

Wg PN-EN ISO 13370:2001 W

ł

aściwości cieplne budynków. Wymiana

ciep

ł

a przez grunt. Metoda obliczania

Wspó

ł

czynnik przenikania ciep

ł

a przegród

stykających się z gruntem

Kurtz,Gawin

Ś

wiadectwo Charakterystyki Energetycznej Budynku

Ocena stanu ochrony cieplnej budynku -
D. Bartosz, P. Lubina

18

Rodzaje izolacji kraw

ę

dziowej podłogi na gruncie

Kurtz,Gawin

Obliczanie wspó

ł

czynnika przenikania ciep

ł

a

pod

ł

ogi na gruncie (p

ł

yta na gruncie)

Wspó

ł

czynnik przenikania ciep

ł

a pod

ł

ogi

(p

ł

yty na gruncie)

Infiltracja powietrza

wnikanie powietrza zewnętrznego do pomieszczeń przez nieszczelności
występujące w obudowie budynku (pory materia

ł

ów budowlanych,

szczeliny wokó

ł

otworów) wywo

ł

ane różnicą ciśnień między wnętrzem

budynku a otoczeniem, pod wp

ł

ywem takich czynników jak: różnica

temperatur powietrza oraz oddzia

ł

ywanie wiatru na budynek

intensywność infiltracji powietrza zależy od:
• warunków pogodowych,
• po

ł

ożenia, często przypadkowo występujących w obudowie budynku

otworów (obudowa budynku stanowi przegrody oddzielające przestrzeń
wewnętrzną budynku od otoczenia zewnętrznego)

zjawiskiem odwrotnym do infiltracji jest eksfiltracja, czyli przenikanie
powietrza przez nieszczelności z wnętrza budynku do otoczenia.

Ś

wiadectwo Charakterystyki Energetycznej Budynku

Ocena stanu ochrony cieplnej budynku -
D. Bartosz, P. Lubina

19

mieszkania ⇒

⇒

⇒

⇒ V

o

+ V

dw

= V

KW

budynek ⇒

⇒

⇒

⇒

ΣΣΣΣ

V

ok

+

ΣΣΣΣ

V

dw

+V

DW

=

ΣΣΣΣ

V

KW

ΣΣΣΣ

V

K

W

V

o

k

V

K

W

V

d

w

V

D

W

V

o

k

V

K

W

V

d

w

Zasada dzia

ł

ania wentylacji w obrębie mieszkań

i budynków

Różnica ciśnień wywo

ł

ana wyporem termicznym:

∆

p

g

= (

ρ

e

-

ρ

i

)

⋅

h

⋅

g

gdzie:

–

ρ

e

- gęstość powietrza zewnętrznego

–

ρ

i

- gęstość powietrza wewnętrznego

– h - odległość środka okna od linii odniesienia
– g - przyśpieszenie ziemskie

2

w

ρ

C

∆p

2

w

⋅

⋅

=

gdzie:

w - prędkość wiatru na określonej wysokości,
C - wspó

ł

czynnik konwersji ciśnienia dynamicznego na statyczne

Różnica ciśnień wywo

ł

ana dzia

ł

aniem wiatru:

ti

te

ti

te

ti

te

a

b

c

t

i

> t

e

, V

zew

= 0

t

i

= t

e

, V

zew

> 0

t

i

> t

e

, V

zew

> 0

V

zew

V

zew

Rozkład różnicy ciśnień.

a) wywołanych różnicą temperatur,

b) wywołanych działaniem wiatru,

c) przy równoczesnym działaniu

temperatury i wiatru.

Jeżeli temperatura w kanałach wentylacji
grawitacyjnej jest wyższa od temperatury
powietrza zewnętrznego, to powstaje tzw.
wypór termiczny. Jest on wynikiem różnicy
ciężarów powietrza zewnętrznego i powietrza w
kanałach

(

)

Pa

,

g

h

P

w

z

k

cz

ρ

−

ρ

⋅

⋅

=

∆

P

M2

M3

∆

P

∆

P

M4

∆

P

M5

∆

P

M1

M6

∆

P

V

O

inf

V

k

h

h

o

b

l

Ś

wiadectwo Charakterystyki Energetycznej Budynku

Ocena stanu ochrony cieplnej budynku -
D. Bartosz, P. Lubina

20

Wiatr mo

ż

e intensyfikowa

ć

lub tłumi

ć

wymian

ę

, mo

ż

e

tak

ż

e powodowa

ć

odwrócony przepływ powietrza

NADCIŚNIENIE

PODCIŚNIENIE

Wiatr

Uwzględnianie siły naporu wiatru jest sprowadzane do ustalenia jego
ś

redniej prędkości i przeważającego kierunku.

Zmiany prędkości wiatru na różnych wysokościach nad poziomem gruntu
zależne są od rodzaju i zabudowy terenu:

s

m

,

h

h

v

o

o

h

v

β













×

δ

=

Współczynnik i wykładnik
zależą od rodzaju terenu,
a także jego zabudowy.

Potencjalne drogi przep

ł

ywu powietrza:

• otwory utworzone celowo- otwory umyślnie utworzone do celów

wentylacji pomieszczeń. Przyk

ł

adami takich otworów (występujących w

systemie wentylacji naturalnej) są:

– przewody wentylacyjne wywiewne,

– otwierane okna, otwory nawiewne w oknach, ścianach, drzwiach itp.

Charakteryzują się :

– jawnym po

ł

ożeniem otworów nawiewnych i wywiewnych,

– możliwością bezpośredniej oceny kszta

ł

tu i zmierzenia rozmiarów,

– relatywnie prostym kszta

ł

tem,

– zaplanowaniem kszta

ł

tu, rozmiarów i po

ł

ożenia otworów już na etapie

projektowania budynku.

– możliwość regulacji powierzchni otwarcia.

•

otwory powstałe przypadkowo - nale

żą

do nich nieszczelno

ś

ci o du

ż

ej

ró

ż

norodno

ś

ci kształtów i rozmiarów, okre

ś

la si

ę

je mianem szczelin.

Dziel

ą

si

ę

na dwa podstawowe typy:

-

szczeliny w komponentach otwieranych - wyst

ę

puj

ą

na stykach

elementów otwieranych: okien, drzwi, klap. Najcz

ęś

ciej s

ą

niewielkie, st

ą

d te

ż

trudne, b

ą

d

ź

niemo

ż

liwe do bezpo

ś

redniego

zmierzenia

-

szczeliny w materiale - to szczeliny wyst

ę

puj

ą

ce pomi

ę

dzy ramami

okiennymi (drzwiowymi) a murami, na zł

ą

czach

ś

cian,

ś

cian i

stropów, przy przej

ś

ciach pionów instalacyjnych przez przegrody, w

miejscach prowadzenia kabli elektrycznych, telefonicznych,

montowania gniazdek elektrycznych oraz wynikłe z porowatej

struktury materiałów budowlanych.

Wspó

ł

czynnik infiltracji powietrza a:

określa ilość powietrza nap

ł

ywającego do budynku przy zamkniętych

oknach i drzwiach. W oparciu o wspó

ł

czynnik infiltracji a wyrażony

w m

3

/m

⋅

h

⋅

Pa

2/3

można wyznaczyć strumień powietrza (V,m

3

/h)

z zależności:

n

p

l

a

V

∆

⋅

Σ

⋅

=

&

gdzie:

l - to d

ł

ugość szczelin w oknach lub drzwiach,

n - wyk

ł

adnik potęgowy zależny od charakteru przep

ł

ywu

powietrza (zawiera się w granicach od 0,5 dla ruchu
w pe

ł

ni burzliwego do 1,0 dla ruchu laminarnego).

Dla szczelin okiennych wartość wyk

ł

adnika n zawiera się

w granicach 0,6 - 0,7; dla okien w Polsce przyjmuje się
najczęściej n=0,67.

Ś

wiadectwo Charakterystyki Energetycznej Budynku

Ocena stanu ochrony cieplnej budynku -
D. Bartosz, P. Lubina

21

Sposoby określania wymiany powietrza w

pomieszczeniach i budynkach

Symulacje komputerowe

Generalnie przepływy powietrza w budynkach możemy określić za pomocą:

• symulacji komputerowych,

• pomiarów przepływów powietrza

Prowadzi się z wykorzystaniem specjalistycznych programów symulacyjnych
takich jak AIR, CONTAM, ESP-r czy TRNSYS. Z uwagi na małą dostępność
ww. programów (wykorzystywane są raczej w ośrodkach naukowych), a
także konieczność poczynienia wielu założeń (np. dotyczących szczelności
przegród) rzadko one są podstawowym narzędziem audytora czy inżyniera.
Do zalet tych programów zaliczyć natomiast można estymację przepływów w
każdych zadanych warunkach brzegowych i stosunkowo niedługi czas
otrzymania końcowych wyników (w stosunku do pomiarów).

Pomiarowe metody określania strumienia powietrza

przenikającego przez obudowę budynku

Do pomiarowych metod należą:

• techniki gazów znacznikowych - to bezpośrednie pomiary infiltracji

powietrza, jaka zachodzi przy warunkach pogodowych występujących
w trakcie badań.

• testy ciśnieniowe - to pomiary ogólnej szczelności obudowy budynku

lub szczelności wybranych komponentów budowlanych niezależnie od
oddzia

ł

ywania elementów klimatycznych i innych zmiennych

parametrów determinujących ilość powietrza przenikającego przez
nieszczelności w obudowie budynku.

Metoda z użyciem gazów znacznikowych

z

2

z

1

G

G

G

G

ln

t

1

N

−

−

⋅

=

Gazy znacznikowe:
hel, dwutlenek węgla, sześciofluorek siarki, tlenek azotu

Metody (wg normy):

- metoda zaniku gazu
- metoda sta

ł

ej iniekcji

- metoda sta

ł

ego stężenia

b. i c. d

ł

ugookresowe i droższe badania, wymagają innego

wyposażenia sprzętowego

Halupczok J., Makulla D.
Rynek Instalacyjny 9/2004

Schematyczne przedstawienie analizy technicznej efektywno

ś

ci wentylacji za pomoc

ą

gazów znacznikowych

Halupczok J., Makulla D.
Rynek Instalacyjny 9/2004

Ś

wiadectwo Charakterystyki Energetycznej Budynku

Ocena stanu ochrony cieplnej budynku -
D. Bartosz, P. Lubina

22

Metoda testów ciśnieniowych

polega na wytwarzaniu nienaturalnie wysokiej ró

ż

nicy ci

ś

nienia pomi

ę

dzy

wn

ę

trzem budynku a otoczeniem i jednoczesnym pomiarze strumienia

powietrza wtłaczanego lub wyci

ą

ganego w tym celu powietrza

zazwyczaj

ró

ż

nica

ci

ś

nienia

wytwarzana

jest

za

pomoc

ą

specjalnych zestawów pomiarowych wyposa

ż

onych w wentylatory

o zmiennej charakterystyce

podczas pomiarów podci

ś

nienie lub nadci

ś

nienie w budynkach

dochodzi do 60-75 Pa. S

ą

to warto

ś

ci ci

ś

nienia przekraczaj

ą

ce

o rz

ą

d wielko

ś

ci podci

ś

nienie spotykane w trakcie eksploatacji

typowych budynków. Pozwala to na redukcj

ę

udziału naturalnych sił

(ró

ż

nica temperatury powietrza, wiatr) wywołuj

ą

cych przepływ

powietrza przez nieszczelno

ś

ci.

wyniki przedstawia si

ę

w postaci graficznej lub w postaci

charakterystyki wykładniczej

a. prędkość wiatru:

w < 6 m/s lub 3 B

b. ti*te*h < 500,
c. różnica ciśnienia:

∆

pmin = 10 Pa,

zmiana co 10 Pa,

∆

pmax = 50 Pa (a nawet do 100Pa),

dla budynków dużych (V>4000m3)

∆

pmin = 25 - 50 Pa

Warunki wykonywania pomiarów metodą testów ciśnieniowych:

Wyniki pomiarów testów ciśnieniowych wykorzystywane są do:

• oceny jakości powietrza wewnętrznego tj. wyznaczenia liczby wymian

powietrza w pomieszczeniach

• kontroli i modyfikacji systemów wentylacyjnych

• określania energetycznych charakterystyk budynków

• przeprowadzania w

ł

aściwej modernizacji istniejących budynków,

• dostarczenia danych wejściowych do obliczeń szacunkowych infiltracji

oraz komputerowych symulacji przep

ł

ywów powietrza wentylacyjnego

• sprawdzania zgodności szczelności budynków i komponentów

budowlanych (g

ł

ównie okien) z normami oraz weryfikacji samych norm

Wyróżnia się dwie podstawowe grupy pomiarów ciśnieniowych:
- testy sta

ł

ociśnieniowe oznaczane symbolem DC

- testy zmiennociśnieniowe oznaczane symbolem AC

Do sta

ł

ociśnieniowych badań szczelności, umożliwiających pomiar

szczelności komponentów budowlanych (okien), wykonywanych w
warunkach rzeczywistych należą:

- badania szczelności metodą „drzwi ciśnieniowych„

- badania szczelności wykorzystujące instalacje wentylacji

mechanicznej,

- lokalne badania szczelności komponentów budowlanych,

- lokalne badania szczelności komponentów budowlanych z

wentylatorami pomocniczymi,

- kompensacyjne badania szczelności.

Sta

ł

ociśnieniowe badania szczelności (DC)

Ś

wiadectwo Charakterystyki Energetycznej Budynku

Ocena stanu ochrony cieplnej budynku -
D. Bartosz, P. Lubina

23

Zmiennociśnieniowe badania szczelności (AC)

Schemat uk

ł

adu do pomiaru szczelności metodą AC

Zalety techniki AC względem DC:

• operuje na naturalnie występujących w przyrodzie
wartościach różnicy ciśnień
• jest mniej wrażliwa na dzia

ł

anie wiatru, pomiary mogą

być

przeprowadzane przy zmiennym wietrze bez utraty

dok

ł

adności

• pomiary i analiza są wykonywane w tym samym czasie.

ZYSKI CIEPŁA

Potrzeby cieplne uzyskuje się pomniejszając straty o zyski ciep

ł

a

wewnętrznego oraz wynikające z promieniowania s

ł

onecznego (mogą

wystąpić również innego typu źródła ciepła wewnętrznego).

Zyski ciep

ł

a wewnętrznego - Q

i

Wynikają z przeznaczenia i użytkowania pomieszczeń. Ich źród

ł

ami są ludzie

(fizjologia organizmu ludzkiego) oraz urządzenia wyposażające pomieszczenia, tj.
do przygotowania ciep

ł

ej wody użytkowej, posi

ł

ków, aparaty elektryczne,

sztuczne oświetlenie, itp., a także – w przypadku budynków przemysłowych -
obciążenia związane z technologią produkcji (piece przemys

ł

owe, maszyny,

gorące powierzchnie, itp.).

W większości przypadków wielkość zysków zależy od ilości przebywających w
nich osób, ilości i rodzaju oświetlenia i zamontowanych urządzeń, a także od

czasu przebywania ludzi i użytkowania oświetlenia czy urządzeń.

Dok

ł

adne ustalenia tych zysków jest trudne g

ł

ównie z uwagi na ich okresową

zmienność

(badania ankietowe). Możliwe jest jedynie wskaźnikowe

określanie, np. w oparciu o ilość użytkowników. Przyk

ł

adowo dla budynków

jednorodzinnych (4

÷

8 użytkowników) sumaryczne zyski ciep

ł

a wewnętrznego

szacować można na 0,7

÷

1,5 kW w zależności od wyposażenia pomieszczeń

oraz aktywności ludzi. W budynkach wielorodzinnych (duża ilość
użytkowników) sięgają one do 6 kW (są to jednak wartości orientacyjne).

Mę żc zy żni - dni ro bo c ze

0

20

40

60

80

100

1

3

5

7

9

11

13

15

17

1 9

2 1

23

g o d zin y d o b y

%

Oś w ie tle nie - s ty c ze ń

0

2 0

4 0

6 0

8 0

10 0

1

3

5

7

9

11

13

15

17

1 9

2 1

2 3

g o d z in y d o b y

%

Przykładowe przebiegi zmienno

ś

ci wyst

ę

powania zysków ciepła

Ś

wiadectwo Charakterystyki Energetycznej Budynku

Ocena stanu ochrony cieplnej budynku -
D. Bartosz, P. Lubina

24

Średnią wartość zysków od ludzi w odniesieniu do pojedynczego dnia

zimowego przyjmować można na poziomie 1200Wh/osobę. Zyski ciep

ł

a od

urządzeń elektrycznych w tych samych warunkach są równe od oko

ł

o

7000Wh (dla pojedynczego mieszkania w budynkach wielorodzinnych) do
ponad 8000 Wh (w budynkach jednorodzinnych o średnim standardzie.

S um aryc z ne z ys ki c ie pła o d ludz i

0

50

100

150

200

250

300

350

1

3

5

7

9

11

13

1 5

1 7

19

21

2 3

ko le jne g o dziny do by

zy

sk

i

ci

ep

ła

,

W

Zys ki c ie pła o d innyc h źró de ł

0

50

100

150

200

250

300

350

1

3

5

7

9

1 1

13

1 5

1 7

19

21

2 3

ko le jne g o dziny do by

zy

sk

i

ci

ep

ła

,

W

Sumaryczne zyski ciepła od ludzi (po lewej, mieszkanie 4-osobowe) oraz

od pozostałych

ź

ródeł dla danego mieszkania

Zyski ciep

ł

a od promieniowania s

ł

onecznego (Q

R

)

Zależą min. od szerokości geograficznej na jakiej po

ł

ożony jest rozpatrywany

obiekt, orientacji jego przegród w stosunku do do po

ł

ożenia S

ł

ońca (stron

świata), pory roku, dnia itp. Warto zwrócić uwagę, że nawet w okresie zimy i
w warunkach atmosfery przemys

ł

owej (duże zanieczyszczenie powietrza)

zyski ciep

ł

a dla pionowych przegród mogą sięgać w Polsce 80 W/m

2

.

W celu dok

ł

adniejszego oszacowania tych zysków należy dysponować

kompletem danych opisujących promieniowanie s

ł

oneczne również w okresie

zimowym (tzw. referencyjny rok klimatyczny).

Można także wstępnie za

ł

ożyć, że z ca

ł

kowitej energii s

ł

onecznej

w

atmosferze rozpraszane jest 17

÷

18%. Pozosta

ł

a jej część jest w oko

ł

o 80%

przekazywana przez przegrody przeźroczyste (okna), zaś 2

÷

3% zostaje

zakumulowane w przegrodach zewnętrznych. Przy takich za

ł

ożeniach zyski z

tytu

ł

u promieniowania s

ł

onecznego mogą być oszacowane dla ca

ł

ego

budynku za pomocą równania

:

Q

R

= A I (

ϕϕϕϕ

O

p

O

+

ϕϕϕϕ

S

p

S

)

gdzie

- I to intensywność promieniowania s

ł

onecznego określana przy

za

ł

ożeniu prostopad

ł

ego oddzia

ł

ywania S

ł

ońca na przegrodę;

-

ϕ

o

,

ϕ

S

są udzia

ł

ami powierzchni okien i pionowych ścian pe

ł

nych

w sumarycznej powierzchni przegród,

- p

O

, p

S

są przyjętym procentem energii przekazywanej do

pomieszczenia przez okna (p

O

= 0,80) i przez pionowe ściany

pe

ł

ne (p

S

= 0,02

÷

0,03).

Studia Podyplomowe „Audyting Energetyczny w Budownictwie na potrzeby Termomodernizacji oraz ...”

prof. dr hab. inż. Marian B. Nantka „Ochrona cieplna budynków”

Przeprowadzone szacunkowe obliczenia wykorzystujące to równanie wykazują, że
zyski od promieniowania s

ł

onecznego mogą wahać się od 2 kW do 20 kW

w

odniesieniu do pojedynczego sezonu zimowego oraz rodzaju i przeszklenia
przegród.

Wz g lę dn y u dz iał z ys kó w

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

X

XI

XII

I

II

III

IV

mie s iąc s e zo nu g rze wc z e g o

zys ki we wnę trzne

zys ki o d s ło ńc a

Niezależnie od wielkości ogrzewanej
przestrzeni (budynku) zyski ciep

ł

a w

najzimniejszych miesiąca sezonu
zimowego nie przekraczają kilkunastu
lub nawet kilku procent zasadniczych
strat ciep

ł

a. Maksymalnie mogą one

sięgać niewiele ponad 20% w okresach
wczesnej wiosny i późnej jesieni. Warto
jednak podkreślić, że wp

ł

yw zysków

ciep

ł

a na bilanse potrzeb cieplnych

szybko wzrasta wraz ze wzrostem
izolacyjności cieplnej i powietrznej
przegród zewnętrznych.

Przykładowy wzgl

ę

dny udział

zysków ciepła (odniesiony do strat)

dla dobrze izolowanego budynku

mieszkalnego

Ś

wiadectwo Charakterystyki Energetycznej Budynku

Ocena stanu ochrony cieplnej budynku -
D. Bartosz, P. Lubina

25

Co to jest termowizja (termografia)?

Termowizja jest to metoda badawcza umożliwiająca określenie rozk

ł

adu

temperatury na powierzchni obiektów w sposób zdalny i bezdotykowy.

PN-EN 13187:2001
W

ł

aściwości cieplne budynków. Jakościowa detekcja wad cieplnych w

obudowie budynku. Metoda podczerwieni.

• Tworzenie obrazu (termogramu) polega na
rejestracji

przez

kamerę

termowizyjną

promieniowania emitowanego przez obserwo-
wany obiekt, a następnie przetworzeniu na
kolorową mapę temperatur.

• Każde ciało o temperaturze wyższej od zera bezwzględnego jest źródłem
promieniowania podczerwonego, a jego intensywność zależy od temperatury

i

cech powierzchni ciała.

Zastosowania – nieinwazyjne wykrywanie:

• wad technologicznych przegród budynków, b

ł

ędów w dociepleniu,

mostków cieplnych, zawilgoceń, filtracji powietrza,

• lokalizacji rur z ciep

ł

ą wodą, oraz wycieków i nieszczelności,

• z

ł

ego stanu izolacji cieplnej kot

ł

ów, rurociągów, (diagnostyka

przedremontowa i powykonawcza),

• lokalizacji przebiegu sieci ciep

ł

owniczej (inwentaryzacja).

a także diagnostyka powykonawcza

po modernizacji!

Zasada działania kamery termowizyjnej

J. Jaworski, Termografia budynków,
Dolnośląskie Wydawnictwo Edukacyjne, Wrocław 2000.

Pole widzenia FOV
element płaszczyzny obrazu poddanego obserwacji, z którego promieniowanie zostaje
skupione przez układ optyczny radiometru w danym kącie bryłowym
Chwilowe pole widzenia IFOV
element płaszczyzny obrazu z którego promieniowanie zostaje skupione na detektorze
przez układ optyczny dla stworzenia podstawowego elementu obrazu termalnego -
piksela

Termometry radiacyjne lub pirometry uśredniają w swoim polu
widzenia FOV, określaną temperaturę.

Kamera termograficzna mierzy różnicę temperatury

∆

T punktów w

IFOV

poprzez pomiar różnicy emitowanej mocy

∆

E z

poszczególnych pikseli wg wzoru:

moc promieniowania mierzona jest przez układ skupiający w
kolejnych chwilach z kolejnych pikseli linijki.

Detekcja energii promieniowania podczerwonego polega na jej
odbiorze i przetworzeniu w sygna

ł

elektryczny.

T

T

4

E

3

∆

εσ

=

∆

Ś

wiadectwo Charakterystyki Energetycznej Budynku

Ocena stanu ochrony cieplnej budynku -
D. Bartosz, P. Lubina

26

Kamera

termowizyjna

jest

to

urządzenie

mierzące

natężenie

promieniowania podczerwonego. Natężenie promieniowania zamieniane
jest na impulsy elektryczne proporcjonalne do jego mocy.

Natężenie promieniowania podczerwonego przeliczone jest (przy
założonej emisyjności) na wartości temperatury i przedstawiane w
postaci powierzchniowych rozk

ł

adów temperatury (termogramów) –

wizualnie - odcieniami szarości lub kolorami.

Porównywać temperatury na termogramie, możemy bezpośrednio tylko
w obrębie jednego materiału. Dla materiałów o różnych emisyjnościach
temperatury należy przeliczyć.

Zastosowanie emisyjności tynku wapiennego:

- dla stali ocynkowanej - zwiększenie temperatury o 41.4%,

- dla drewna świerkowego - zwiększenie temperatury o 4.2%.

Na obraz uzyskiwany za pomocą urządzenia termograficznego
wp

ł

ywają:

 temperatura badanego obiektu,

 widmowy zakres czu

ł

ości aparatury termograficznej,

 emisyjność materia

ł

ów badanego obiektu,

 geometria badanego obiektu.

W celu określenia temperatury obiektu operator musi wprowadzić do
obliczeń następujące dane:

 wspó

ł

czynnik emisyjności,

 odleg

ł

ość obiektu od kamery w celu wyznaczenia wspó

ł

czynnika

transmisji powietrza atmosferycznego,



temperaturę powietrza,

 temperaturę odbitego od obiektu promieniowania otoczenia (w

większości przypadków zak

ł

ada się, że jest równa temperaturze

powietrza).

Interpretacja zdjęć termograficznych

a. określenie emisyjności

ε

powierzchni obiektu (przy zastosowaniu

radiometru do pomiaru emisyjności):

 powierzchnie ścian budynków, jak wszystkie ciała rzeczywiste nie są

ciałami doskonale czarnymi, są cia

ł

ami szarymi,

 emisyjność jest niezależna od temperatury,
 emisyjność jest stała we wszystkich kierunkach, (dla większości

stosowanych materiałów budowlanych

ε

= 0.90

±

.05),

 wpływ zawilgocenia i chropowatości na emisyjność,
 wpływ odbić światła
b. określenie wpływu otoczenia badanego obiektu:
 oddziaływanie powietrza wokół budynku,
 wpływ wiatru


(przy wietrze o prędkości powyżej 8 m/s nie powinno

wykonywać się pomiarów kamerą termograficzną, przy niższych
prędkościach wprowadza się współczynniki korekcyjne)

c. historia ostatnich kilku, kilkunastu godzin

 ze względu na dużą bezwładność cieplną ścian jest ważnym parametrem

interpretacji uzyskanych termogramów (nasłonecznienie, opady, przebieg
temperatury powietrza w funkcji czasu, kierunek i prędkość wiatru,
wilgotność, występowanie mgły).



Badania budynk

ó

w przeprowadza si

ę

w nocy, w stabilnych

warunkach

ś

rodowiska,



Niezb

ę

dna jest dost

ę

pno

ść

optyczna ka

ż

dej

ś

ciany i mo

ż

liwo

ść

obserwacji z kilkunastu do stu kilkudziesi

ę

ciu metr

ó

w (aparatura

standardowo dysponuje obiektywami o k

ą

cie 10 i 20

º

lub 12 i 24

º

).

Warunki pomiarów

Ś

wiadectwo Charakterystyki Energetycznej Budynku

Ocena stanu ochrony cieplnej budynku -
D. Bartosz, P. Lubina

27

Badanie izolacji termicznej budynków

Powinny być spełnione następujące warunki:

 małe wahania temperatury,

 dodatkowe pomiary temperatury powietrza w otoczeniu budynku,

 odpowiednia odległość kamery od obiektu,

 określona emisyjność obiektu (ze względu na trudności częściej

stosowana jest termografia jakościowa i porównawcza),

 uwzględniona wilgotność względna oraz prędkość wiatru.

Zasada badania przegród budowlanych

 określenie

rzeczywistego rozkładu temperatury,

 ocena

prawidłowo

ś

ci rozkładu temperatury,



oszacowanie przyczyn i zakresu defektów

Możliwości wykorzystania termowizji w

ilościowych badaniach cech cieplnych przegród

 Korzystne jest po

ł

ączenie punktowych metod badawczych z

termografią. Umożliwia to z jednej strony identyfikację miejsc o
pogorszonej izolacyjności (termografia), z drugiej pozwala na
ilościową ocenę cech cieplnych przegród zewnętrznych budynku w
wytypowanych miejscach (wyznaczenie oporności cieplnej na
podstawie pomiarów gęstości strumienia ciep

ł

a oraz odpowiednich

wartości temperatury po obydwu stronach przegrody).

 Za pomocą

aparatury termowizyjnej określany jest rozk

ł

ad

temperatury na zewnętrznej i wewnętrznej powierzchni przegrody.
Rozk

ł

ad ten umożliwia „podzia

ł

” przegrody na fragmenty o

zróżnicowanym

oporze

cieplnym.

Na

podstawie

rozk

ł

adu

temperatury ustala się umiejscowienie czujników systemu do
wyznaczania wspó

ł

czynnika przenikania ciep

ł

a.

Rymarczyk Z.

Rynek Instalacyjny 10/2000

Termogramy ściany szczytowej budynku
wzniesionego w systemie W-70

PRZYK

Ł

ADY TERMOGRAMÓW PRZEGRÓD

BUDOWLANYCH

PRZYK

Ł

ADY TERMOGRAMÓW PRZEGRÓD

BUDOWLANYCH