Ćwiczenie projektowe nr 1

Projektowanie termiczne elementów

budynku jednorodzinnego

Grzegorz Szamocki

WBiIŚ, budownictwo

Semestr V, grupa C

1.Ustalenie temperatur obliczeniowych ( zewnętrznej i wewnętrznej)

Budynek położony w Bydgoszczy, przyjęto strefę II na podstawie PN-82/B02403 .

Temperatura obliczeniowa powietrza na zewnątrz budynku wg PN-82/B02403

t_e = -18^oC ( Tablica 1)

Temperatury obliczeniowe w pomieszczeniach wg Rozporządzenia Ministra infrastruktury, z dnia 12 kwietnia 2002r. w sprawie warunków technicznych jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie.

• pokoje mieszkalne, przedpokoje, kuchnia, kotłownia t_i = 20^oC

• wiatrołap t_i = + 16^oC

• łazienka t_i = +24^oC

• garderoba t_i = +16^oC

• garaż t_i = +5^oC

Do podanych wartości sporządzono załącznik graficzny nr.1.

2. Dobór materiałów na przegrody

2.1 Ściany zewnętrzne jednowarstwowe:

• Tynk cementowo-wapienny wewnętrzny gr. 1,0 cm,
  = 0,82 W/mK

• Mur z betonu komórkowego YTONG typ 400 gr. 40 cm na cienkowarstwowej zaprawie klejacej,
  = 0,14 W/mK ,

• Tynk cementowy zewnętrzny gr. 1,5 cm,
  = 1,00 W/mK.

2.2 Dach:

• Gont bitumiczny KERABIT Leminkäinen,

• Papa podkładowa asfaltowa na welonie szklanym P/64/1200,

• Płyta OSB gr. 1,5 cm,

• Szczelina wentylacyjna 3 cm,

• Krokwie sosnowe 8x20 cm , klasy C30,
  = 550 kg/m³ ,
  = 0,16 W/mK,

• Mata z wełny mineralnej 17 cm ROCKWOOL SUPERROCK,
  = 0,035 W/mK,

• Folia paroizolacyjna LDPE jednowarstwowa,

• Płyty gipsowo-kartonowe grubości 1,5 cm,
  = 0,23W/mK.

2.3 Stolarka okienna :

• okna połaciowe:

Przyjęto okna dachowe obrotowe firmy Fakro - są to termoizolacyjne szyby zespolone, współczynnik przenikania ciepła całego okna jest równy U = 1,6
, natomiast współczynnik ten tylko dla szyby wynosi U = 1,1
. Z uwagi na szczelność stolarki otworowej, w oknach Fakro stosowany jest nawiewnik. Zapewnia on stały regulowany napływ świeżego powietrza przy zamkniętym oknie, dzieki czemu możliwe jest sprawne działanie wentylacji grawitacyjnej na poddaszu. Zamontowany nawiewnik typu V10 zapewnia przepływ 10m³/h. Współczynnik izolacyjności akustycznej R_w = 32dB

• okna zwyczajne:

Przyjęto okna drewniane rozwieralne i uchylno-rozwieralne firmy Goran, dla których wartość współczynnika U wynosi 1,1
, współczynnik izolacyjności akustycznej R_W jest równy 32 dB i możliwość zamontowania nawiewników higrosterowanych VENT AIR firmy AERECO zamontowanych w ramie okiennej.

3. Sprawdzenie wymagań izolacyjności termicznej przegród budynku.

3.1 Ściana zewnętrzna

Nazwa elementu	Grubość elementu d [m]	Współczynnik [ ]	Wartość Ri [ ]
Tynk zewnętrzny	0,015	1,00	0,015
YTONG 400	0,40	0,14	2,857
Tynk wewnętrzny	0,01	0,82	0,122
RAZEM			2,994

U =
=

_- poprawka ze względu na nieszczelności w warstwie izolacyjnej

_- poprawka ze względu na łączniki mechaniczne

ΔU - poprawka ze względu na mostki termiczne

Brak warstwy izolacyjnej w postaci styropianu (ściana jednowarstwowa) i brak łączników mechanicznych.

, gdzie

Dla ściany jednowarstwowej

W celu wyznaczenia całkowitego wskaźnika U_K należy policzyć całkowity dodatek ze względu na mostki termiczne.

3.1.1. Ogólny schemat ścian zewnętrznych:

• parter

• poddasze

3.1.2. Wyszczególnienie mostków cieplnych i parametru U_K dla poszczególnych ścian:

1. ściana 1

Lp.	Numer katalogowy mostka	Charakterystyka rozwiązania	Ψi	Li [m]	Ψi·Li	Θk [ºC]
1	PN-EN ISO 14683 R10	Węzeł połączenia ściany zewnętrznej z dachem	0,20	1,697	1,697·0,20·0,5·2 =0,3394	-
2	J/N-9	Węzeł połączenia drzwi ze ścianą konstrukcyjną w przekroju przez nadproże	0,19	1,80	1,80·0,19 =0,342	12,3
3	J/O-3	Węzeł połączenia drzwi ze ścianą konstrukcyjną w przekroju przez ościeżnicę	0,11	2,00	2,00·0,11 =0,22	14,1
4	J/W-8	Węzeł połączenia ściany ze stropem	0,20	2,60	2,60·0,20 =0,52	18,2
5	J/N-9	Węzeł połączenia okna ze ścianą konstrukcyjną w przekroju przez nadproże	0,19	0,60	0,60·0,19·2 =0,228	12,3
6	J/N-9	Węzeł połączenia drzwi ze ścianą konstrukcyjną w przekroju przez nadproże	0,19	1,00	1,00·0,19 =0,19	12,3
7	J/O-3	Węzeł połączenia okna ze ścianą konstrukcyjną w przekroju przez ościeżnicę	0,11	1,20	1,20·0,11·2 =0,264	12,3
8	PN-EN ISO 14683 C4	Węzeł połączenia naroży	0,05	4,78	4,78·0,05·0,5·2 =0,239	-
9	J/P-2	Węzeł połączenia okna ze ściana konstrukcyjną przez podokiennik	0,48	0,60	0,60·0,48·2 =0,576	11,8
10	J/O-3	Węzeł połączenia drzwi ze ścianą konstrukcyjną w przekroju przez ościeżnicę	0,11	0,85	0,85·0,11·2 =0,187	12,3

A₁ = 6,75 m² ΣΨ_i·L_i = 3,3444 W/K

2. ściana 2 i 16

Lp.	Numer katalogowy mostka	Charakterystyka rozwiązania	Ψi	Li [m]	Ψi·Li	Θk [ºC]
1	PN-EN ISO 14683 R10	Węzeł połączenia ściany zewnętrznej z dachem	0,20	2,10	2,10·0,20·0,5 =0,21	-
2	J/W-8	Węzeł połączenia ściany ze stropem	0,20	2,10	2,10·0,20 =0,42	18,2
3	PN-EN ISO 14683 C4	Węzeł połączenia naroży	0,05	4,78	4,78·0,05·0,5 =0,1195	-
4	PN-EN ISO 14683 C8	Węzeł połączenia naroży	-0,15	4,78	4,78·(-0,15)·0,5 =-0,3585

A₁ = 10,038·2 m² = 20,076 m² ΣΨ_i·L_i = 0,391·2 W/K = 0,782 W/K

3. ściana 3

4. ściana 4

5. ściana 5

6. ściana 6 i 8

7. ściana 7

8. ściana 9

9. ściana 10 i 14

10. ściana 11

11. ściana 12

12. ściana 13

13. ściana 15

A₁₂ = 3,69*8,52 - 1,8*1,4 = 28,92 m²

Lp.	Nr katalogowy mostka	Charakterystyka rozwiązania	Ψi W/[m*K]	Li [m]	Ψi Li [W/K]	Θk [ºC]
1	(T/N-8)	Węzeł połączenia okna w przekroju przez nadproże	0,09	1,8	0,162	19,4
2	(T/P-2)	Węzeł połączenia okna ze ścianą przez podokiennik	0,02	1,8	0,036	17,2
3	EN/1463	Węzeł połączenia okna ze ścianą zewnętrzną (w11)	0,00	1,4	0	----
4	EN/1463	Węzeł naroża ściany zewnętrznej (C2)	0,10/2	3,69	0,1845*2	----
5	(T/W-5)	Węzeł połączenia ścian ze stropem	0,07	8,52	0,5964	19,1
6	EN/1463	Węzeł połączenia ściany zewnętrznej z dachem (R2)	0,15	8,52	1,278	----
RAZEM					2,441

Suma mostków liniowych wszystkich ścian -
= 10,926

Suma pól powierzchni wszystkich ścian -
= 136,692

Współczynnik ΔU = 0,08

Uc = 0,204 W/(m^2. K)

Uk = Uc + ΔU = 0,204 + 0,08 = 0,28 W/(m^2. K) < Umax = 0,30 W/(m^2. K) - warunek zgodny z Rozporządzeniem Ministra z dnia 12 kwietnia 2002r. infrastruktury w sprawie warunków technicznych jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie.

b) ściana górna - podcień

Lp Grubość (d), m Wsp. ( λ), W/(m*K) Opór cieplny (R )

1, Powietrze wewnętrzne Rsi 0,170

2, Parkiet z drewna dębowego R1 0,01 0,40 0,025

3, Wylewka cementowa R2 0,03 1,80 0,017

4, Styropian R3 0,05 0,04 1,250

5, Żelbet R4 0,24 1,80 0,130

6, Styropian ekstrudowany R5 0.10 0.04 2,500

7, Tynk mineralny R6 0,005 1,00 0,005

8, Powietrze wewnętrzne Rse 0,040

∑ = 4,137

Współczynnik przenikania ciepła 1/ Rt = 0,24

ΔU'= ΔU_g + ΔU_f + ΔU_r = ΔUg

ΔU_{r -} poprawka z uwagi na wpływ opadów dla dachu o odwróconym układzie warstw

ΔU_r = 0

ΔU_f - poprawka z uwagi na łączniki mechaniczne, ΔU_f = 0 - Izolacja jest tak ułożona, że nie wymaga stosowania łączników mechanicznych więc

ΔU_g - poprawka z uwagi na nieszczelność. Izolacja jest tak ułożona, że nie jest możliwa cyrkulacja powietrza po cieplejszej stronie izolacji, brak nieszczelności przechodzących przez całą warstwę izolacji.

Przyjęto poziom 0 ΔU'' = 0,00

ΔU_g = U” (R1/Rt)² = 0,00

ΔU' = 0,00+0,00+0,00 =0,00

Dodatek wyrażający wpływ mostków cieplnych U

Lp.	Nr katalogowy mostka	Charakterystyka rozwiązania	Ψi W/[m*K]	Li [m]	Ψi Li [W/K]	ilość	Θk [ºC]
1	EN/1463	Węzeł naroża ze ścianą zewnętrzną - wklęsły	-0,20/2	5,30	-0,53	1	-----
2	EN/1463	Węzeł naroża ze ścianą zewnętrzna - wypukły (C1)	0,15/2	5,30	0,3975	1	-----
3	EN/1463	Węzeł naroża ze ścianą zewnętrzna wklęsły	-0,20/2	1,0	-0,1	2	-----
RAZEM					-0,333

Suma mostków liniowych dla podcienia-
= -0,333

Powierzchnia podcienia -
= 5,30m²

Współczynnik ΔU = -0,063

Uc = 0,24 W/(m^2. K)

Uk = Uc + ΔU = 0,24+ 0,063 = 0,18 W/(m^2. K) < Umax = 0,30 W/(m^2. K) - warunek zgodny z Rozporządzeniem Ministra z dnia 12 kwietnia 2002r. infrastruktury w sprawie warunków technicznych jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie.

3.2. Dach.

• Gont bitumiczny

• Papa podkładowa asfaltowa na welonie szklanym P/64/1200

• Deskowanie sosnowe grubość 2,5 cm

• Szczelin wentylacyjna 3 cm

• Krokwie sosnowe 8x16 cm w rozstawie co 88cm , klasy C30,
  = 550 kg/m³ ,
  = 0,16 W/mK

• Płyta z wełny mineralnej 20 cm Stroprock
  = 0,041 W/mK-15 cm miedzy krokwiami, 5 cm pod krokwiami

• Folia paroizolacyjna: LDPE jednowarstwowa

• Ruszt wsporczy z łat z drewna sosnowego 2.5 x 5 cm w rozstawie co 50 cm

• Płyty gipsowo-kartonowe grubości 1,25 cm standardowe (GKB) ,
  = 0,23W/mK

Układ warstw:

Model obliczeniowy - zgodnie z PN-EN ISO 6946:2004

Komponenty budowlane

Do modelu obliczeniowego wchodzą:

- Płyty G-K standardowe, grubość 0,0125m, λ₁ = 0,23 W/(m ^. K)

- Krokwie sosnowe 8 x15, w rozstawie co 88 cm, λ₂ = 0,16 W/(m ^. K)

- Płyty z wełny mineralnej 20cm, λ₃ = 0,041 W/(m ^. K)

- Ruszt wsporczy z łat z drewna sosnowego 2.5 x 5 cm w rozstawie co 50 cm, λ₄ = 0,16 W/(m ^. K)

1. Kres górny R_T'

= f₁/R_T1 + f₂/R_T2 + f₃/R_T3 + f₄/R_T4

R_se = R_si = 0,1(m²*K/W)

R_Tn - opór cieplny poszczególnych wycinków

R_T1 = 0,1+
+
+
+ 0,1 = 2,411 (m²*K/W)

R_T2 = 0,1+
+
+ 0,1 = 5,132 (m²*K/W)

R_T3 = 0,1+
+
+
+ 0,1 = 1,504 (m²*K/W)

R_T4 = 0,1+
+
+
+ 0,1 = 2,411 (m²*K/W)

f_n - względne pola poszczególnych wycinków:

f₁ =
= 0,086

f₂ =
= 0,864

f₃ =
= 0,005

f₄ =
= 0,045

Kres górny oporu cieplnego

=
= 0,226

R_T' = 4,425 (m²*K/W)

2. Kres dolny R_T''

a) Opór warstwy 1

Warstwa pierwsza
Rla=	Rlb=	fa=	fb=			=	R1 (m^2*K/W)
0,9375	3,6585	0,091	0,909	0,097	0,2485	0,3455	2,894

b) Opór warstwy 2

Warstwa druga
Rlc=	Rld=	fc=	fd=			=	R2 (m^2*K/W)
1,2195	0,3125	0,950	0,050	0,779	0,160	0,939	1,065

c) Opór warstwy 3

Warstwa trzecia - płyta G - K

R₃ =
=
= 0,054 (m²*K/W)

Kres dolny oporu cieplnego:

R_T'' = R_si + R ₁+ R₂ + R₃ + R_se

R_T'' = 0,1+ 2,894 + 1,065 + 0,054 + 0,1 = 4,213

Całkowity opór cieplny

R_T =
=
= 4,319(m²*K/W)

Współczynnik przenikania ciepła U

Uc =
(W/ m²* K)

Poprawki:

ΔU_{r -} poprawka z uwagi na wpływ opadów dla dachu o odwróconym układzie warstw

ΔU_r = 0

ΔU_f - poprawka z uwagi na łączniki mechaniczne, ΔU_f = 0 - Izolacja jest tak ułożona, że nie wymaga stosowania łączników mechanicznych więc

ΔU_g - poprawka z uwagi na nieszczelność. Izolacja jest tak ułożona, że nie jest możliwa cyrkulacja powietrza po cieplejszej stronie izolacji, brak nieszczelności przechodzących przez całą warstwę izolacji.

Przyjęto poziom 0 ΔU'' = 0,00

ΔU_g = U” (R1/Rt)² = 0,00

ΔU = ΔU _g + ΔU _f +ΔU _r

ΔU' = 0,00+0,00+0,00 =0,00

Dodatek wyrażający wpływ mostków cieplnych U_k

Lp.	Nr katalogowy mostka	Charakterystyka rozwiązania	Ψi W/[m*K]	Li [m]	Ψi Li [W/K]	ilość	Θk [ºC]
1	EN/1463	Węzeł połączenia okna z dachem	0,1	0,73	0,073	18
2	EN/1463	Węzeł połączenia okna z dachem	0,1	1,13	0,113	18
3	EN/1463	Węzeł połączenia ściany zewnętrznej z dachem (R2)	0,15	41,4	6,21	1	----
RAZEM					9,558

Suma mostków liniowych dla dachu -
= 9,558

Powierzchnia dachu -
= 160,6

Współczynnik ΔU = 0,059

Uc = 0,231 W/(m^2. K)

Uk = Uc + ΔU = 0,231+ 0,059 = 0,29 W/(m^2. K) < Umax = 0,30 W/(m^2. K) - warunek zgodny z Rozporządzeniem Ministra z dnia 12 kwietnia 2002r. infrastruktury w sprawie warunków technicznych jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie.

3.3 Przegrody stykające się z gruntem , wg PN - EN ISO 13370

Posadzka położona bezpośrednio na gruncie. Cały obszar podłogi jest ogrzewany. Budynek posadowiony na piasku.

A - pole powierzchni podłogi

A = 92,25m²

P - Obwód podłogi

P = 45,50m

B' =
= 4,05m

Podłoga składa się z następujących elementów:

Do obliczenia współczynnika R_f bierzemy tylko polistyren ekstradowany, grubości 10 cm, λ= 0,040 W/(m*K.)

Obliczenie całkowitej grubości równoważnej podłogi d_t

d_t = w + λ * (R_si + R_f + R_se )

w - grubość ścian zewnętrznych

w = 0,54 m

λ - przewodność cieplna nie zamarzniętego gruntu tab. 1 PN-EN ISO 13370

λ piasku = 2,0 W/(m * K)

R_si = 0,17 (m² * K)/W

R_se = 0,04 (m² * K)/W

R_f - opór cieplny konstrukcji podłogi

R_f =
= 2,5 (m² * K)/W

d_t = 0,54 + 2,0 * (0,17+2,5+0,04) = 5,96m

d_t = 5,96m > B' = 4,05m - podłoga dobrze izolowana

Izolacja krawędziowa pionowa:

Izolacja krawędziowa z polistyrenu ekstradowanego grubości 10cm, o współczynniku λ = 0,,040 W/(m*K.)

D = 0,68m

U = U₀ +2 * Δψ/B'

U₀ =
= 0,25

d'= R' * λ

d'= 2,0* ( 0,1/0,040 - 0,1/2,0) = 4,9

Δψ =

Δψ =
= -0,056 W/(m*K.)

U = 0,25+2*(-0,056)/4,05 = 0,22

Opór cieplny podłogi ułożonej na gruncie

R = 1/U = 1/0,22 = 4,5 (m² * K)/W

R = 4,5 (m² * K)/W > R min = 1,5 (m² * K)/W- wymóg izolacyjności cieplnej zgodnie z Rozporządzeniem Ministra infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002r. w sprawie warunków technicznych jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie został spełniony.

4. zaprojektowanie odpowiedniej wentylacji przegród wraz ze szkicami poglądowymi

4.1. Ściany zewnętrzne

Wentylacje ścian uzyskuje się poprzez nawiewniki powietrza montowane w ścianie zewnętrznej , budynku. Nawiewniki montuje się w górnej części ściany ściany. Dzięki temu chłodne powietrze dostające się z zewnątrz opada na grzejnik i ogrzewa się, nie pogarszając komfortu użytkownika pomieszczenia.

4.2. Dach

W dachu ze pełnym deskowaniem na krokwiach utworzono szczelinę wentylacyjną grubości 3 cm pod deskowaniem. Drożna szczelina zapewnia wentylację połaci i odprowadzenie nadmiaru wilgoci z pomieszczeń poddasza. Wlot powietrza do szczeliny następuje przez okap dachu i podbitke a wylot przez kalenice

Projektowana szczelina wentylacyjna powinna spełniać wymagania:

-wielkość nawiewnego otworu przy okapie musi stanowić co najmniej 0,2%

przynależnej powierzchni dachu, ale nie mniej niż 200 cm² na 1 m szerokości dachu,

-przekroje wentylacyjne otworów wylotowych szczeliny na kalenicy lub narożu dachu muszą stanowić 0,05% powierzchni całego dachu,

- w pozostałych miejscach połaci dachowej wielkość przekroju wentylacyjnego musi wynosić co najmniej 0,2% powierzchni dachu, ale nie mniej niż 200 cm² na 1 m szerokości dachu,

Zaprojektowano wysokość szczeliny przy okapie równą 3 cm

S_w=55cm*3cm=165 cm²

S_w > S_wmin

Gdzie

S_w- wielkość szczeliny przy okapie zaprojektowana

S_wmin - dopuszczalna wielkość szczeliny wentylacyjnej przy okapie

Schemat wentylacji

Otwór zabezpieczony jest przed owadami i siatką stalową.

5. Załączniki graficzne.

8

---