ĆWICZENIE PROJEKTOWE Z FIZYKI BUDOWLI NR 5

1. Rzut i przekrój okna w skali 1:10

2.Warunek izolacyjności cieplnej

Warunek izolacyjności dla okna jest spełniony gdy:

$$\mathbf{U}_{\mathbf{w}}\mathbf{\leq}\mathbf{U}_{\mathbf{\max}}\mathbf{= 1,8\ }\frac{\mathbf{W}}{\mathbf{m}^{\mathbf{2}}\mathbf{K}}$$

Założenia :

Okna znajdują się w I strefie klimatycznej, gdzie obliczeniowa wartość temperatury wynosi −16C oraz dla temperatury wewnętrznej t_i>16C

3.współczynnik przenikania ciepła pojedynczej szyby U_g1,U_g2

R_si−opor przejmowania ciepla na powieszchni wewnetrznej

⇓

kierunek przeplywu strumienia cieplnego poziomy

⇓

$$\mathbf{R}_{\mathbf{\text{si}}}\mathbf{= 0,13}\frac{\mathbf{W}}{\mathbf{m}^{\mathbf{2}}\mathbf{K}}$$

R_se−opor przejmowania ciepla na powieszchni zewnetrznej

⇓

$$\mathbf{R}_{\mathbf{\text{se}}}\mathbf{= 0,04}\frac{\mathbf{W}}{\mathbf{m}^{\mathbf{2}}\mathbf{K}}$$

λ_j−wspolczynnik przewodzenia ciepla szkla 

$$\lambda = 0,8\frac{W}{\text{mK}}$$

d_j−grubosc szyby

d_j = 5mm = 0, 5cm = 0, 005m

$$\mathbf{U}_{\mathbf{g}\mathbf{1}}\mathbf{=}\mathbf{U}_{\mathbf{g}\mathbf{2}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{1}}{\mathbf{R}_{\mathbf{\text{si}}}\mathbf{+}\sum_{}^{}\frac{\mathbf{d}_{\mathbf{j}}}{\mathbf{\lambda}_{\mathbf{j}}}\mathbf{+}\mathbf{R}_{\mathbf{\text{se}}}}$$

$$U_{g1} = U_{g2} = \frac{1}{0,13 + \frac{0,005}{0,8} + 0,04} = 6,837\frac{W}{m^{2}K}$$

4.Opór cieplny warstwy powietrza.

Opór cieplny R_s niewentylowanych przestrzeni powietrznych dla okien pionowych, zespolonych podwójnych przyjmujemy zgodnie z Tablicą C.1 /Załącznik C /normy PN-EN ISO 10077-1-2006 poprzez interpolacje dla szyb o grubości pustki powietrznej 30 mm.

Grubość przestrzeni powietrznej [ mm ]	Opór cieplny Rs [ W/m^2K ] Obydwie strony niepokryte
15	0,186
30	0,183
50	0,179

5.współczynnik przenikania ciepła zespołu szyb  U_g

$$\mathbf{U}_{\mathbf{g}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{1}}{{\frac{\mathbf{1}}{\mathbf{U}_{\mathbf{g}\mathbf{1}}}\mathbf{+ R}}_{\mathbf{\text{si}}}\mathbf{-}\mathbf{R}_{\mathbf{s}}\mathbf{+}\mathbf{R}_{\mathbf{\text{se}}}\mathbf{+}\frac{\mathbf{1}}{\mathbf{U}_{\mathbf{g}\mathbf{2}}}}$$

$$U_{g} = \frac{1}{\frac{1}{6,837} + 0,13 - 0,183 + 0,04 + \frac{1}{6,837}} = 3,577\frac{W}{m^{2}K}$$

6.pole powierzchni szyby

A_g = (1, 5 − 2 × 0, 12)² = 1, 59m²

7.Wspólczynnik przenikania ciepła ramy U_f

D.3 Ramy drewniane/ Załącznik D/ Norma PN-EN IS O10077-1-2006

Zakładamy wykonanie okna z drewna twardego.

$gestosc = 700\frac{\text{kg}}{m^{3}}$

$$\ \lambda = 1,18\frac{W}{\text{mK}}$$

d_f − grubosc ramy

d_f = 80 mm

$$U_{f} = 1,98\ \frac{W}{m^{2}K}$$

8.Pole powierzchni ramy A_f

A_f = (1, 5)² − 1, 59 = 0, 66m²

9.Uwzględnienie mostka termicznego połączenia szyba-rama ψ_g

Tablica E.1/E.2 Ramki dystansowe i aluminiowe/Załącznik E/ Norma PN-EN IS O10077-1-2006

Rama drewniana, oszklenie podwójne ,szkło niepowlekane wypełnione gazem:

Liniowy współczynnik przenikania ciepła rama-okno ψ_g

ψ_g = 0, 06

Całkowity widoczny obwód szyby l_g

l_g = 2 × (1,26+1,26) = 5, 04m

10.Współczynnik przenikania ciepła całego oknaU_w

$$\mathbf{U}_{\mathbf{w}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{A}_{\mathbf{g}}\mathbf{\times}\mathbf{U}_{\mathbf{g}}\mathbf{+}\mathbf{A}_{\mathbf{f}}\mathbf{\times}\mathbf{U}_{\mathbf{f}}\mathbf{+}l_{g} \times \psi_{g}}{\mathbf{A}_{\mathbf{g}}\mathbf{+}\mathbf{A}_{\mathbf{f}}}$$

$$U_{w} = \frac{1,59 \times 3,577 + 0,66 \times 1,98 + 5,04 \times 0,06}{1,59 + 0,66} = 3,25\frac{W}{m^{2}K}$$

11. Sprawdzenie warunku przy t_i>16C i wnioski

$$\mathbf{U}_{\mathbf{w}}\mathbf{= 3,25}\frac{\mathbf{W}}{\mathbf{m}^{\mathbf{2}}\mathbf{K}}\mathbf{>}\mathbf{U}_{\mathbf{\max}}\mathbf{= 1,8\ }\frac{\mathbf{W}}{\mathbf{m}^{\mathbf{2}}\mathbf{K}}$$

Okno nie spełniło warunku izolacyjności. Zbyt duża ucieczka ciepła ,która zachodzi przez okno jest wynikiem -podwójnego oszklenia szyb, braku szczeliwa uszczelniającego krawędzi oszklenia na styku z ramą, pustki powietrznej wypełnionej powietrzem.

Technologie pozwalające na zwiększenie izolacyjności okien:

• Niskoemisyjne powłoki na wewnętrznych stronach szyb, które zmniejszają straty ciepła przez promieniowanie. Powłoki odbijają promienie cieplne od wnętrza pomieszczenia (w zimie) oraz zatrzymują część promieniowania słonecznego (latem).

• Szyby zespolone w zestawach dwu- lub trójszybowych i przestrzeń miedzy szybami wypełniona gazem szlachetnym jak argon lub krypton

• Izolacyjne elementy dystansowe, zmniejszające straty ciepła przez przewodzenie oraz kondensacje pary wodnej wzdłuż krawędzi, materiał o dużym oporze cieplnym i wysokiej wytrzymałości.