Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica

w Krakowie

Wydział Górnictwa i Geoinżynierii

PROJEKT Z PRZEDMIOTU

,,FIZYKA BUDOWLI”

Prowadzący: dr inż. Oksana Kinash

Temat:

Obliczenie sezonowego zapotrzebowania na ciepło do ogrzewania budynku mieszkalnego jednorodzinnego.

Kierunek: Budownictwo

Rok studiów: 2, Grupa: 3

Rok akademicki 2015/2016

Semestr IV (letni)

Kamila Szczygieł

Wstęp.

Znajomość procesów fizycznych zachodzących w materiałach budowlanych lub w ich komponentach umożliwia racjonalne projektowanie obiektów budowlanych z uwzględnieniem oszczędności energii oraz ochronę tych obiektów przed czynnikami mającymi niekorzystny wpływ na samopoczucie i zdrowie użytkowników (np. drgania, hałas, nadmierne zawilgocenie). Znajomość zjawisk chemicznych ułatwia właściwy dobór materiałów budowlanych pod kątem ich wpływu na zdrowie człowieka.
W budynkach mieszkalnych i w budynkach użyteczności publicznej bardzo istotną rolę odgrywa konstrukcja przegród zewnętrznych. Struktura tych przegród i rodzaj zastosowanych w nich materiałów wpływają zasadniczo na rodzaj procesów fizykalnych, jakie zachodzą na styku dwóch różnych ośrodków, które te przegrody od siebie oddzielają. Każdy z tych ośrodków charakteryzuje się innymi właściwościami, a przegroda ma na celu zapewnić właściwe oddziaływanie wpływów zewnętrznych na wnętrze budynku, w taki sposób, aby we wnętrzu powstał mikroklimat najkorzystniejszy dla człowieka.

Charakterystyka budynku.

Projektowany dom pod nazwą ,,Dom w tymianku (PN), opracowany przez zespół projektowy ARCHON, jest budynkiem wolnostojącym, jednokondygnacyjnym poddaszem użytkowym, podpiwniczony, przykryty dachem czterospadowym, o nachyleniu połaci dachowych pod kątem 38°, krytym dachówką ceramiczną, o drewnianej konstrukcji więźby dachowej. Zastosowany tutaj został układ konstrukcyjnym mieszany. Zasadniczą konstrukcję budynku stanowi układ ścian nośnych zewnętrznych wraz ze ścianami nośnymi wewnętrznymi, wykonanych z pustaków ceramicznych firmy Porotherm.

W piwnicy znajduje się pralnia, pomieszczenia gospodarcze oraz kotłownia.

Na parterze znajduje się wejście do domu wraz z wiatrołapem, skąd przejść można przejść bezpośrednio do garażu i hallu. W hallu znajduje się przejście do otwartego salonu z kominkiem połączonego z jadalnią, wejścia do łazienki oraz pokoju, mogącego służyć jako gabinet, oraz schody prowadzące na poddasze oraz do piwnicy. W salonie znajdują się drzwi wychodzące na rozległy taras oraz przejście do niedużej, lecz funkcjonalnej kuchni.

Poddasze użytkowe podzielone zostało na trzy sypialnie, połączone z garderobami oraz łazienkę.

Tabela. 1. Ogólna specyfikacja „Domu w Tymianku (PN)’’ firmy Archon

Lp	Wyszczególnienie	Jednostka	Wartość
1.	Powierzchnia użytkowa	m^2	105,41
2.	Powierzchnia garażu	m^2	19.52
3.	Powierzchnia podłóg	m^2	314,34
4.	Powierzchnia zabudowy	m^2	135,9
5.	Powierzchnia dachu	m^2	185,64
6.	Kubatura budynku	m^3	1188,26
7.	Wysokość budynku	m	8,29
8.	Minimalny wymiar działki	m	19,22 x 20,72
9.	Min. wymiar działki po adaptacji	m	18,62 x 20,72

Technologia i konstrukcja budynku:

1. Technologia i konstrukcja:

   • Murowana (ceramika).

2. Ściany zewnętrzne:

   • Porotherm 25 pustak poryzowany P+W (Wienerberger). wymiary: 250x373x238 [mm], współczynnik przenikania ciepła U=1,03 W/m²K (zaprawa zwykła),

współczynnik przewodzenia ciepła λ=0,313 W/mK.

• Styropian grafitowy SWISSPOR 25 cm.

współczynnik przewodzenia ciepła λ= 0,031 W/mK.

1. Ściany wewnętrzne:

• Konstrukcyjne/nośne:

  • Porotherm 25 pustak poryzowany P+W (Wienerberger), wymiary: 250x373x238 [mm], współczynnik przenikania ciepła U=1,03 W/m²K (zaprawa zwykła).

  • współczynnik przewodzenia ciepła λ=0,313 W/mK.

• Działowe:

  • cegła kratówka EKO K2 kl. 15,

wymiary: 120x250x220 [mm],

współczynnik przewodzenia ciepła λ= 0,62 W/mK.

1. Strop:

Płyta żelbetowa 15 cm.

1. Konstrukcja dachu:

Więźba krokwiowa: krokwie bukowe połączone w kalenicy i oparte na murłatach 14/14 cm. Drewniane (bukowe) wiązary deskowe. Wysokość ścianki kolankowej 88 cm.

1. Elementy wykończeniowe:

• Tynki wewnętrzne:

  • Tynk cementowo-wapienny, FeinPutz (Baumit),

λ= 0,82 W/mK.

• Elewacja:

  • Tynk cienkowarstwowy silikonowy, Silikon Top (Baumit),

λ= 0,67 W/mK.

• Pokrycie dachu:

  • Dachówka ceramiczna typu holenderka, Cavus 14 , Koramic .

λ= 0,75W/mK.

1. Fundamenty:

Betonowe ławy fundamentowe 15 cm.

1. Instalacja grzewcza:

Kocioł grzewczy na paliwo stałe (ekogroszek i pellet), Kocioł Metal-Fach Classic SEG BIO-50 z podajnikiem.

• Moc cieplna 50 kW,

• Sprawność cieplna 90%.

1. Konstrukcja schodów:

Schody żelbetowe.

1. Stolarka otworowa:

   • Stolarka okienna: okna drewniane PROLUX, Oknoplast,

   • Okna dachowe połaciowe: Okna dachowe VELUX z otwieraniem klapowo obrotowym, Typ GPL/GPU,

   • Drzwi balkonowe: drzwi balkonowe podnoszono-przesuwne THERMO HS ALU, Sokółka,

   • Drzwi wejściowe: Drzwi wejściowe stalowo-drewniane ECO NORDIC, Porta,

   • Drzwi wewnętrzne: drewniane drzwi wewnętrzne, Porta,

   • Brama garażowa: Garażowa brama segmentowa, Hormann.

1. Przyjęcie warstw poszczególnych przegród

   1. Ściana zewnętrzna nośna.

Rys. 1. Przekrój poprzeczny przez ścianę zewnętrzną.

Ściana wewnętrzna nośna.

Rys. 2. Przekrój poprzeczny przez ścianę wewnętrzną nośną.

Ściana wewnętrzna działowa

Rys. 3. Przekrój poprzeczny przez ścianę wewnętrzną działową.

Posadzka parteru przy gruncie

Rys. 4. Przekrój poprzeczny przez posadzkę parteru przy gruncie.

Strop pod nieogrzewanym poddaszem.

Rys. 5. Przekrój poprzeczny przez strop pod nieogrzewanym poddaszem.

Połać dachowa

Rys. 6. Przekrój poprzeczny przez połać dachową

1. Obliczenie współczynników przenikania ciepła dla przegród

   1. Ściana zewnętrzna

Ogólna konstrukcja ściany zewnętrznej oraz poszczególne współczynniki przenikania ciepła dla istniejących warstw przegrody zostały zestawione w tabeli 2.

Tabela. 2. Zestawienie współczynników charakteryzujących warstwy przegrody ściany zewnętrznej

Lp	Warstwa	Gęstość w stanie suchym $\mathbf{\rho}\ \lbrack\frac{\text{kg}}{m^{3}}\rbrack$	Grubość d [cm]	Wsp. przewodzenia ciepła $\mathbf{}\ \lbrack\frac{W}{m K}\rbrack$
1	tynk cementowo-wapienny	1000	1	0,82
2	pustak Porotherm P+W	810	25	0.313
3	Styropian grafitowy	15-40	25	0,031
4	tynk cienkowarstwowy silokonowy	1800	2	0,67

• Opór przenikania ciepła (izolacyjność cieplna)

Opór przenikania ciepła przez przegrodę R_T wyznaczam w oparciu o następującą zależność:

$$R_{T} = R_{\text{si}} + \sum_{}^{}R_{i} + R_{\text{se}}$$

gdzie:

R_si – opór przejmowania ciepła na wewnętrznej powierzchni przegrody, $\lbrack\frac{m^{2} K}{W}\rbrack$,

R_i – obliczeniowe opory cieplne dla każdej warstwy ściany, $\lbrack\frac{m^{2} K}{W}\rbrack$,

R_se - opór przejmowania ciepła na zewnętrznej powierzchni przegrody, $\lbrack\frac{m^{2} K}{W}\rbrack$.

Zgodnie z zaleceniami normy PN-EN ISO 6946:2008, przy poziomym kierunku strumienia cieplnego wartości oporów przejmowania ciepła dla warunków przeciętnych wynoszą:

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

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

Obliczeniowe opory cieplne dla poszczególnych warstw ściany zewnętrznej mogą zostać obliczone przy zastosowaniu następującego wzoru:

$$R_{i} = \frac{d_{i}}{_{i}}$$

Podstawiając wartości liczbowe zestawione w tabeli 2, można przystąpić do oszacowania całkowitego oporu przenikania ciepła przez ścianę zewnętrzną.

$$R_{T} = 0,13 + \sum_{}^{}\left( \frac{0.01}{0.82} + \frac{0.25}{0.313} + \frac{0.25}{0.031} + \frac{0.02}{0.67} \right) + 0,04 = 9,1\ \ \frac{m^{2} K}{W}$$

• Współczynnik przenikania ciepła

Współczynnik przenikania ciepła U_o wyznaczam z zależności:

$$U_{o} = \frac{1}{R_{T}}$$

Podstawiając do powyższego wzoru oszacowaną wartość oporu przenikania ciepła przez przegrodę, otrzymuję:

$$U_{o} = \frac{1}{9.62} = 0,11\ \ \frac{W}{m^{2} K}$$

• Całkowity współczynnik przenikania ciepła

Całkowity współczynnik przenikania ciepła obliczam korzystając ze wzoru stosowanego dla metody uproszczonej (projekty indywidualne):

U = U_c + U

gdzie:

U_c - współczynnik przenikania ciepła określony bez uwzględnienia wpływu liniowych
mostków termicznych, $\lbrack\frac{W}{m^{2} K}\rbrack$,

U – ryczałtowy dodatek do współczynnika U_c wyrażający liniowy wpływ mostków
termicznych, $\lbrack\frac{W}{m^{2} K}\rbrack$.

Ryczałtowy dodatek do współczynnika U_c przyjmuje wartości jak w tabeli 3.

Tabela. 3. Poprawki na nieszczelności U

Lp	Rodzaj przegrody	$$\mathbf{}\mathbf{U}\mathbf{\ }\mathbf{\ }\lbrack\frac{W}{m^{2} K}\rbrack$$
1	Ściana zewnętrzna pełna (bez okien i drzwi balkonowych), strop poddasza, stropodach, strop nad piwnicą	0,00
2	Ściana zewnętrzna z otworami okiennymi i drzwiowymi	0,05
3	Ściana zewnętrzna z otworami okiennymi i drzwiowymi oraz płytami balkonów lub loggi przenikającymi przez ścianę	0,15

Współczynnik przenikania ciepła określony bez uwzględnienia wpływu liniowych mostków termicznych oblicza się ze wzoru:

U_c = U_o + U_c

gdzie:

U_c - człon korekcyjny (poprawka uwzględniająca nieszczelności, łączniki mechaniczne,
opady, itp.), $\lbrack\frac{W}{m^{2} K}\rbrack$.

Człon korekcyjny szacowany jest w oparciu o zależność:

U_c = U_g + U_f + U_r

gdzie:

U_g – poprawka z uwagi na nieszczelności, $\lbrack\frac{W}{m^{2} K}\rbrack$,

U_f – popr. z uwagi na łączniki mechaniczne, $\lbrack\frac{W}{m^{2} K}\rbrack$,

U_r – popr. z uwagi na wpływ opadów dla dachu o odwróconym układzie warstw, $\lbrack\frac{W}{m^{2} K}\rbrack$,

Poprawka z uwagi na nieszczelności U_g obliczana jest ze wzoru:

$${U}_{g} = U"\left( \frac{R_{1}}{R} \right)^{2}$$

gdzie:

$U"$ – poprawka zależna od stopnia i usytuowania nieszczelności, $\lbrack\frac{W}{m^{2} K}\rbrack$,

R₁ – opór cieplny warstwy zawierającej nieszczelności, $\lbrack\frac{m^{2} K}{W}\rbrack$,

R – całkowity opór cieplny przegrody, $\lbrack\frac{m^{2} K}{W}\rbrack$.

Wartości poprawki na nieszczelności przyjmuje się według normy PN-EN ISO 6946:2008, zgodnie z tabelą 4.

Tabela. 4. Poprawki na nieszczelności $U"$

Poziom	$$\mathbf{}\mathbf{U}\mathbf{"\ }\mathbf{\ }\lbrack\frac{W}{m^{2} K}\rbrack$$	Opis nieszczelności
0	0,00	Izolacja jest tak ułożona, że nie jest możliwa cyrkulacja powietrza po cieplejszej stronie izolacji. Brak nieszczelności przechodzących przez całą warstwę izolacji.
1	0,01	Izolacja jest tak ułożona, że nie jest możliwa cyrkulacja powietrza po cieplejszej stronie izolacji. Nieszczelności mogą przechodzić przez całą warstwę izolacji.
2	0,04	Występuje ryzyko cyrkulacji powietrza po cieplejszej stronie. Nieszczelności mogą przechodzić przez całą warstwę izolacji.

Dla ścian zewnętrznych warstwowych poprawnie rozwiązanych konstrukcyjnie przyjmuje się poziom 0 poprawki. Wobec tego:

$${U}_{g} = 0\ \ \frac{W}{m^{2} K}$$

Wartości poprawki z uwagi na łączniki mechaniczne obliczyć można ze wzoru:

U_f = α_fn_fA_f

gdzie:

α – współczynnik przyjmujący wartość jak w tabeli 5, $\lbrack\frac{1}{m}\rbrack$,

_f – współczynnik przewodzenia ciepła łącznika, $\lbrack\frac{W}{m K}\rbrack$

n_f – liczba łączników na metr kwadratowy, [szt],

A_f – pole przekroju poprzecznego jednego łącznika, [m²].

Tabela. 5. Wartości współczynnika λ.

Lp	Typ łącznika	$$\mathbf{\alpha}\ \ \lbrack\frac{1}{m}\rbrack$$
1	Kotew między warstwami muru	6
2	Łącznik do płyt dachowych	5

Do obliczenia wartości poprawki z uwagi na łączniki mechaniczne przyjmuję następujące wartości obliczeniowe:

• $\alpha = 6\ \ \frac{1}{m}$ – kotew między warstwami muru,

• $_{f} = 58\ \ \frac{W}{m K}$ – łącznik wykonany ze stali,

• n_f = 4 – liczba łączników na jednostkę powierzchni,

• A_f = 1, 9610⁻⁵ m² – przyjęto pręty ze stali żebrowanej 5mm.

Wartości poprawki z uwagi na łączniki mechaniczne wyniesie ostatecznie:

$${U}_{f} = 6 58 4 0,71 10^{- 5} = 0,03\ \ \frac{W}{m^{2} K}$$

Wartości poprawek z uwagi na wpływ opadów dla dachu o odwróconym układzie warstw dla zadanych warunków projektowych przyjmuję równą:

U_r = 0

Ostatecznie, człon korekcyjny wyniesie:

$${U}_{c} = 0 + 0,03 + 0 = 0,03\ \ \frac{W}{m^{2} K}$$

natomiast współczynnik przenikania ciepła określony bez uwzględnienia wpływu liniowych mostków termicznych:

$$U_{c} = 0,11 + 0,03 = 0,14\ \frac{W}{m^{2} K}$$

Po obliczeniu poszczególnych współczynników składowych można wyznaczyć wartość współczynnika przenikania ciepła, określonego bez uwzględnienia wpływu liniowych mostków termicznych. W niniejszym projekcie ściana zewnętrzna posiada otwory okienne i drzwiowe, zatem zgodnie z tabelą 3:

$$\mathbf{U}\mathbf{=}0,14 + 0,05 = \mathbf{0}\mathbf{,}\mathbf{19}\mathbf{\ }\frac{\mathbf{W}}{\mathbf{m}^{\mathbf{2}}\mathbf{}\mathbf{K}}$$

Dla ścian zewnętrznych (stykających się z powietrzem zewnętrznym), przy t ≥ 16C, o budowie warstwowej z izolacją z materiału o współczynniku przewodzenia ciepła $\leq 0,05\ \frac{W}{m K}$ , maksymalna wartość współczynnika przenikania ciepła nie może przekroczyć:

$$\mathbf{U}_{\mathbf{\max}}\mathbf{=}\mathbf{0}\mathbf{,}\mathbf{20}\mathbf{\ }\frac{\mathbf{W}}{\mathbf{m}^{\mathbf{2}}\mathbf{}\mathbf{K}}$$

Dla obliczonych warunków spełniona jest zatem nierówność:

U≤U_max

Zaprojektowana ściana zewnętrzna spełnia zatem wymagania normy PN-EN ISO 6946:2008 w zakresie współczynnika przenikania ciepła.

Posadzka parteru przy gruncie

Ogólna konstrukcja posadzki parteru przy gruncie oraz poszczególne współczynniki przenikania ciepła dla istniejących warstw przegrody zostały zestawione w tabeli 6.

Tabela. 6. Zestawienie współczynników charakteryzujących warstwy przegrody posadzki parteru przy gruncie

Lp	Warstwa	Gęstość w stanie suchym $\mathbf{\rho}\ \lbrack\frac{\text{kg}}{m^{3}}\rbrack$	Grubość d [cm]	Wsp. przewodzenia ciepła $\mathbf{}\ \lbrack\frac{W}{m K}\rbrack$
1	Płytki ceramiczne	2000	2	1.05
2	Wylewka betonowa	2 400	2	1.7
3	Folia PE	-	0.4	-
3	Styropian grafitowy	15 ÷ 40	10	0.031
4	Izolacja przeciwwilgociowa	-	2	-
5	Betonowa ława fundamentowa	2 400	25	1.7

• Opór przenikania ciepła (izolacyjność cieplna)

Opór przenikania ciepła przez przegrodę R_T wyznaczam w oparciu o następującą zależność:

$$R_{T} = R_{\text{si}} + \sum_{}^{}R_{i} + R_{\text{se}}$$

Zgodnie z zaleceniami normy PN-EN ISO 6946:2008, przy kierunku strumienia cieplnego
„w dół”, dla niewentylowanych warstw powietrza, wartości oporów przejmowania ciepła dla warunków przeciętnych wynoszą:

$$R_{\text{si}} = R_{\text{se}} = 0\ \ \frac{m^{2} K}{W}$$

Obliczeniowe opory cieplne dla poszczególnych warstw ściany zewnętrznej mogą zostać obliczone przy zastosowaniu następującego wzoru:

$$R_{i} = \frac{d_{i}}{_{i}}$$

Podstawiając wartości liczbowe zestawione w tabeli 2, mogę przystąpić do oszacowania całkowitego oporu przenikania ciepła przez ścianę zewnętrzną. Otrzymuję ostatecznie:

$$R_{T} = \sum_{}^{}\left( \frac{0.02}{1.05} + \frac{0.02}{1.7} + \frac{0.1}{0.031} + 0 + \frac{0.25}{1.7} \right) = 3.412\ \ \frac{m^{2} K}{W}$$

• Współczynnik przenikania ciepła

Współczynnik przenikania ciepła U_o wyznaczam z zależności:

$$U_{o} = \frac{1}{R_{T}}$$

Podstawiając do powyższego wzoru oszacowaną wartość oporu przenikania ciepła przez przegrodę, otrzymuję:

$$U_{o} = \frac{1}{2,682} = 0,29\ \ \frac{W}{m^{2} K}$$

Zgodnie z normą PN-B/91-02020, w przypadku izolacyjności cieplnej podłóg stykających się z gruntem, przy zastosowaniu izolacji poziomej, dla t ≥ 16C, wartość oporów przenikania ciepła nie może być większa? od:

$$R_{\min} = 1,5\ \frac{m^{2} K}{W}\ $$

Dla obliczonych warunków spełniona jest zatem nierówność:

R_T≥R_min

Zaprojektowana posadzka parteru przy gruncie spełnia zatem wymagania normy PN-EN ISO 6946:2008 w zakresie współczynnika przenikania ciepła.

Strop pod nieogrzewanym poddaszem

Ogólna konstrukcja stropu pod nieogrzewanym poddaszem oraz poszczególne współczynniki przenikania ciepła dla istniejących warstw przegrody zostały zestawione w tabeli 7.

Tabela. 7. Zestawienie wsp. charakteryzujących warstwy przegrody stropu pod nieogrzewanym poddaszem.

Lp	Warstwa	Gęstość w stanie suchym $\mathbf{\rho}\ \lbrack\frac{\text{kg}}{m^{3}}\rbrack$	Grubość d [cm]	Wsp. przewodzenia ciepła $\mathbf{}\ \lbrack\frac{W}{m K}\rbrack$
1	Płyta OSB	650	2	0,13
2	Belka stropowa drewniana	710-800	20	0.23
3	Wełna mineralna TOPROCK	35-40	20	0.035
4	Płyta gipsowo-kartonowa	1000	3	0,23
5	Tynk cementowo-wapienny	1000	1	0,82

• Opór przenikania ciepła (izolacyjność cieplna)

Opór przenikania ciepła przez przegrodę R_T wyznaczam w oparciu o następującą zależność:

$$R_{T} = R_{\text{si}} + \sum_{}^{}R_{i} + R_{\text{se}}$$

Zgodnie z zaleceniami normy PN-EN ISO 6946:2008, przy kierunku strumienia cieplnego
„w górę” wartości oporów przejmowania ciepła dla warunków przeciętnych wynoszą:

$$R_{\text{si}} = 0.10\ \ \frac{m^{2} K}{W}$$

$$R_{\text{se}} = 0.04\ \ \frac{m^{2} K}{W}$$

Obliczeniowe opory cieplne dla poszczególnych warstw ściany zewnętrznej mogą zostać obliczone przy zastosowaniu następującego wzoru:

$$R_{i} = \frac{d_{i}}{_{i}}$$

Podstawiając wartości liczbowe zestawione w tabeli 2, mogę przystąpić do oszacowania całkowitego oporu przenikania ciepła przez ścianę zewnętrzną. Otrzymuję ostatecznie:

$$R_{T} = 0.10 + \sum_{}^{}\left( \frac{0.02}{0,13} + \frac{0,2}{0,23} + \frac{0.2}{0.035} + \frac{0.03}{0.23} + \frac{0.01}{0.82} \right) + 0.04 = 7,012\ \ \frac{m^{2} K}{W}$$

• Współczynnik przenikania ciepła

Współczynnik przenikania ciepła U_o wyznaczam z zależności:

$$U_{o} = \frac{1}{R_{T}}$$

Podstawiając do powyższego wzoru oszacowaną wartość oporu przenikania ciepła przez przegrodę, otrzymuję:

$$U_{o} = \frac{1}{7,012} = 0,14\ \ \frac{W}{m^{2} K}$$

Dla ścian zewnętrznych (stykających się z powietrzem zewnętrznym), przy t ≥ 16C,
o budowie warstwowej z izolacją z materiału o współczynniku przewodzenia ciepła
$\leq 0,05\ \frac{W}{m K}$ , maksymalna wartość współczynnika przenikania ciepła nie może przekroczyć:

$$U_{\max} = 0,20\ \frac{W}{m^{2} K}\ $$

Dla obliczonych warunków spełniona jest zatem nierówność:

U_o≤U_max

Zaprojektowana ściana zewnętrzna spełnia zatem wymagania normy PN-EN ISO 6946:2008
w zakresie współczynnika przenikania ciepła.

Połać dachowa

Ogólna konstrukcja połaci dachowej oraz poszczególne współczynniki przenikania ciepła dla istniejących warstw przegrody zostały zestawione w tabeli 8.

Tabela. 8. Zestawienie współczynników charakteryzujących warstwy przegrody połaci dachowej

Lp	Warstwa	Gęstość w stanie suchym $\mathbf{\rho}\ \lbrack\frac{\text{kg}}{m^{3}}\rbrack$	Grubość d [cm]	Wsp. przewodzenia ciepła $\mathbf{}\ \lbrack\frac{W}{m K}\rbrack$
1	Dachówka ceramiczna KORAMIC	-	4	0.75
2	Folia przeciwwodna	-	1	0.18
3	Krokiew bukowa	-	5	0.23
4	Wełna mineralna TOPROCK	35-40	20	0.035
5	Folia paroprzepuszczalna	-	1	0.18
6	płyta gipsowo-kartonowa na ruszcie aluminiowym	1 000	3	0.23

• Opór przenikania ciepła (izolacyjność cieplna)

Opór przenikania ciepła przez przegrodę R_T wyznaczam w oparciu o następującą zależność:

$$R_{T} = R_{\text{si}} + \sum_{}^{}R_{i} + R_{\text{se}}$$

Zgodnie z zaleceniami normy PN-EN ISO 6946:2008, przy kierunku strumienia cieplnego
„w górę” wartości oporów przejmowania ciepła dla warunków przeciętnych wynoszą:

$$R_{\text{si}} = 0.10\ \ \frac{m^{2} K}{W}$$

$$R_{\text{se}} = 0.04\ \ \frac{m^{2} K}{W}$$

Obliczeniowe opory cieplne dla poszczególnych warstw ściany zewnętrznej mogą zostać obliczone przy zastosowaniu następującego wzoru:

$$R_{i} = \frac{d_{i}}{_{i}}$$

Podstawiając wartości liczbowe zestawione w tabeli 2, mogę przystąpić do oszacowania całkowitego oporu przenikania ciepła przez ścianę zewnętrzną. Otrzymuję ostatecznie:

$$R_{T} = 0.10 + \sum_{}^{}\left( \frac{0,04}{0,75} + \frac{0,01}{0,18} + \frac{0,05}{0,23} + \frac{0,02}{0,035} + \frac{0,01}{0,18} + \frac{0,03}{0,23} \right) + 0.04 = 6,37\ \ \frac{m^{2} K}{W}$$

• Współczynnik przenikania ciepła

Współczynnik przenikania ciepła U_o wyznaczam z zależności:

$$U_{o} = \frac{1}{R_{T}}$$

Podstawiając do powyższego wzoru oszacowaną wartość oporu przenikania ciepła przez przegrodę, otrzymuję:

$$U_{o} = \frac{1}{6,37} = 0,16\ \frac{W}{m^{2} K}$$

Dla ścian zewnętrznych (stykających się z powietrzem zewnętrznym), przy t ≥ 16C, o budowie warstwowej z izolacją z materiału o współczynniku przewodzenia ciepła $\leq 0,05\ \frac{W}{m K}$ , maksymalna wartość współczynnika przenikania ciepła nie może przekroczyć:

$$U_{\max} = 0,20\ \frac{W}{m^{2} K}\ $$

Dla obliczonych warunków spełniona jest zatem nierówność:

U_o≤U_max

Zaprojektowana połać dachowa spełnia zatem wymagania normy PN-EN ISO 6946:2008 w zakresie współczynnika przenikania ciepła.

1. Obliczenie powierzchni przegród wokół przestrzeni ogrzewanej

   1. Powierzchnie poszczególnych przegród

      • Ściany o orientacji północnej:

        • powierzchnia ścian wraz ze stolarką 44, 52 m²,

        • powierzchnia stolarki w ścianach 9, 66 m²,

        • powierzchnia ściany bez stolarki  34, 86 m²,

      • Ściany o orientacji południowej:

        • powierzchnia ścian wraz ze stolarką 41, 56 m²,

        • powierzchnia stolarki w ścianach 14, 23 m²,

        • powierzchnia ściany bez stolarki 27, 33 m².

      • Ściany o orientacji wschodniej:

        • powierzchnia ścian wraz ze stolarką 44, 53 m²,

        • powierzchnia stolarki w ścianach 2, 25 m²,

        • powierzchnia ściany bez stolarki 42, 28 m².

      • Ściany o orientacji zachodniej:

        • powierzchnia ścian wraz ze stolarką 50, 92 m²,

        • powierzchnia stolarki w ścianach 15, 05 m²,

        • powierzchnia ściany bez stolarki  35, 87 m².

      • Podłogi:

        • Salon + jadalnia 31, 00 m²,

        • kuchnia 13, 11 m²,

        • wiatrołap 11, 00 m²,

        • korytarz 9, 5 m²,

        • łazienka 1 6, 3 m²,

        • pokój 1  10, 2 m²,

        • antresola 1 2, 00 m²,

        • antresola 2 2, 5 m²,

        • łazienka 2 10, 4 m²,

        • korytarz 2 9, 9 m²,

        • sypialnia 1 20, 5 m²,

        • sypialnia 2 22, 9 m²

        • sypialnia 3 20, 00 m²

        • pokój 2 10, 7 m²

        • garderoba  8, 8 m²

        • kotłownia  15, 4 m²

        • pralnia  9, 11 m²

   2. Łączna powierzchnia przegród

      • powierzchnia ścian zewnętrznych wraz ze stolarką : 183,71 m²,

      • powierzchnia stolarki w ścianach zewnętrznych: 45,34 m²,

      • powierzchnia ścian zewnętrznych bez stolarki: 138,37 m²,

      • powierzchnia podłóg: 314,34 m², w tym powierzchnia podłóg na gruncie: 102,55 m²,

      • powierzchnia stropu pod nieogrzewanym poddaszem: 32,42 m²,

      • powierzchnia dachu: 215,64 m²,

   3. Kubatura pomieszczeń ogrzewanych

      • Salon + jadalnia 86,8 m³

      • kuchnia 36,71 m³

      • wiatrołap 30,8 m³

      • korytarz 26,6 m³

      • łazienka 1 17,64 m³

      • pokój 1 28,56 m³

      • antresola 1 5,6 m³

      • antresola 2 3,5 m³

      • łazienka 2 12,25 m³

      • korytarz 2 27,126 m³

      • sypialnia 1 28,09 m³

      • sypialnia 2 29,33 m³

      • sypialnia 3 23,4 m³

      • pokój 2 12,66 m³

      • garderoba 10,56 m³

      • pralnia 22,23 m³

Łączna kubatura pomieszczeń ogrzewanych wynosi  401, 86 m³

Strumień powietrza wentylacyjnego

Wymagany strumień powietrza wentylacyjnego w wykonywanym projekcie domku jednorodzinnego dobrany został w oparciu o normę PN-83/B-03430 „Wentylacja w budynkach mieszkalnych zamieszkania zbiorowego i użyteczności publicznej”. W rozdziale 2 przywołanej normy określone zostały wartości strumienia objętości powietrza wentylacyjnego.

Tabela. 9. Przyjęte wartości strumienia powietrza wentylacyjnego

Lp	Nazwa pomieszczenia	Strumień powietrza wentylacyjnego $\lbrack\frac{m^{3}}{h}\rbrack$
1	Salon + jadalnia	20
2	Kuchnia	70
3	Korytarz	15
4	Wiatrołap	15
5	Garderoba	15
6	Pokój 1	15
7	Pokój 2	15
8	Sypialnia 1	15
9	Sypialnia 2	15
10	Sypialnia 3	15
11	Łazienka	50
12	Łazienka	50
13	Pralnia	15

Całkowity wymagany strumień objętościowy powietrza wentylacyjnego wyniesie:

$$\mathbf{\psi}\mathbf{=}\mathbf{325}\mathbf{\ }\frac{\mathbf{m}^{\mathbf{3}}}{\mathbf{h}}$$

Tabelaryczne obliczenie sezonowego zapotrzebowania na ciepło do ogrzewania budynku (wg PN-B/02025:2001)

Zaprezentowane w tabeli 10 obliczenia zostały przeprowadzone w oparciu o normę PN-B/02025:2001 „Obliczanie sezonowego zapotrzebowania na ciepło do ogrzewania budynków mieszkalnych i zamieszkania zbiorowego”, w której określony został algorytm określania sezonowego zapotrzebowania na ciepło (energii końcowej) w standardowym sezonie grzewczym.

Sezonowe zapotrzebowanie na ciepło do ogrzewania
1. Dane geometryczne budynku
Kubatura ogrzewana, m^3 V = 401,86 Pole powierzchni przegród zewnętrznych, m^2 A = 345,55 Współczynnik kształtu, m^-1 A/V = 0,86
2. Straty ciepła przez przenikanie w sezonie ogrzewczym Qt = Qz + Qo + Qd + Qp + Qpg + Qsg + Qsp, kWh/a
Rodzaj przegrody
Ściany zewnętrzne
Stolarka zewnętrzna
Strop ogrzewany
Strop nad piwnicą nieogrzewaną
Ściany oddzielające pomieszczenia ogrzewane od nieogrzewanych
Podłoga na gruncie
Ściany pomieszczeń ogrzewanych w piwnicy stykające się z gruntem
Razem straty ciepła przez przenikanie w sezonie grzewczym Qt, kWh/a

3. Straty ciepła na podgrzanie powietrza wentylacyjnego w sezonie grzewczym Qv, kWh/a
Strumień powietrza wentylacyjnego ψ
Straty ciepła na podgrzanie powietrza wentylacyjnego w sezonie grzewczym Qt

4. Zyski ciepła od promieniowania słonecznego w sezonie grzewczym Qs, kWh/a
Orientacja
Północna
Południowa
Wschodnia
Zachodnia
Razem zyski ciepła od promieniowania słonecznego w sezonie ogrzewczym 0,6 Σ Aoi·TRi·Si, kWh/a

5 Wewnętrzne zyski ciepła w sezonie ogrzewczym Qi, kWh/a
Liczba osób N
4

6 Sezonowe zapotrzebowanie na ciepło do ogrzewania Qh, kWh/a
Qh = Qt + Qv – 0.9(Qs + Qi) = 18306,724 + 12350 – 0.9 (3047,709 + 4611) = 30656,724 – 6892,8381=23763,886

Sumaryczne zestawienie współczynników przenikania ciepła przegród

Wszystkie obliczenia współczynników przenikania ciepła dokonano na podstawie normy
PN-EN ISO 6946 (Komponenty budowlane i elementy budynku. Opór cieplny i współczynnik przenikania ciepła. Metoda obliczania).

Tabela. 15. Zestawienie współczynników charakteryzujących warstwy przegrody ściany zewnętrznej

Lp	Warstwa	Grubość d [cm]	Wsp. przewodzenia ciepła $\mathbf{}\ \lbrack\frac{W}{m K}\rbrack$	Opór cieplny przegrody $\mathbf{R}\ \lbrack\frac{m^{2} K}{W}\rbrack$
1	tynk cementowo-wapienny	1	0.82	0.012
2	pustak Porotherm P+W	25	0.313	0.799
3	Styropian grafitowy	25	0,031	8,065
4	tynk cienkowarstwowy silokonowy	2	0,67	0.029

Tabela. 16. Zestawienie współczynników charakteryzujących warstwy przegrody ściany wewnętrznej nośnej

Lp	Warstwa	Grubość d [cm]	Wsp. przewodzenia ciepła $\mathbf{}\ \lbrack\frac{W}{m K}\rbrack$	Opór cieplny przegrody $\mathbf{R}\ \lbrack\frac{m^{2} K}{W}\rbrack$
1	Tynk cementowo-wapienny	1	0.82	0,012
2	Pustak Porotherm P+W	25	0.313	0,799
3	Tynk cementowo-wapienny	1	0.82	0,012

Tabela. 17. Zestawienie współczynników charakteryzujących warstwy przegrody ściany wewnętrznej działowej

Lp	Warstwa	Grubość d [cm]	Wsp. przewodzenia ciepła $\mathbf{}\ \lbrack\frac{W}{m K}\rbrack$	Opór cieplny przegrody $\mathbf{R}\ \lbrack\frac{m^{2} K}{W}\rbrack$
1	Tynk cementowo-wapienny	1	0.82	0,012
2	Cegła kratówka	12	0,62	0,019
3	Tynk cementowo-wapienny	1	0.82	0,012

Tabela. 18. Zestawienie współczynników charakteryzujących warstwy przegrody posadzki parteru przy gruncie

Lp	Warstwa	Grubość d [cm]	Wsp. przewodzenia ciepła $\mathbf{}\ \lbrack\frac{W}{m K}\rbrack$	Opór cieplny przegrody $\mathbf{R}\ \lbrack\frac{m^{2} K}{W}\rbrack$
1	Płytki ceramiczne	2	1.05	0,019
2	Wylewka betonowa	2	1.7	0,011
3	Folia PE	0.4	-	-
4	Styropian grafitowy	10	0.031	3,226
5	Izolacja przeciwwilgociowa	2	-	-
6	Betonowa ława fundamentowa	25	1.7	0,147

Tabela. 19. Zestawienie współczynników charakteryzujących warstwy przegrody stropu między kondygnacjami

Lp	Warstwa	Grubość d [cm]	Wsp. przewodzenia ciepła $\mathbf{}\ \lbrack\frac{W}{m K}\rbrack$	Opór cieplny przegrody $\mathbf{R}\ \lbrack\frac{m^{2} K}{W}\rbrack$
1	Panel podłogowy	2	0,18	0,111
2	Wylewka betonowa	3	1,7	0,018
3	Styropian grafitowy	5	0,031	1,613
4	Płyta żelbetowa	15	1,7	0,088
5	Tynk cementowo -wapienny	1	0,82	0,012

Tabela. 20. Zestawienie współczynników charakteryzujących warstwy przegrody połaci dachowej

Lp	Warstwa	Grubość d [cm]	Wsp. przewodzenia ciepła $\mathbf{}\ \lbrack\frac{W}{m K}\rbrack$	Opór cieplny przegrody $\mathbf{R}\ \lbrack\frac{m^{2} K}{W}\rbrack$
1	Dachówka ceramiczna	4	0.75	0,053
2	Folia przeciwwodna	1	0.18	0,056
3	Krokiew	5	0.23	0,217
4	Wełna mineralna TOPROCK	20	0.035	5,714
5	Folia paroprzepuszczalna	1	0.18	0,056
6	płyta gipsowo-kartonowa na ruszcie aluminiowym	3	0.23	0,13

Tabela. 21. Inne przegrody

Lp	Warstwa	Wsp. przenikania ciepła $\mathbf{U}\ \lbrack\frac{W}{m^{2} K}\rbrack$
1	drzwi zewnętrzne	2
2	drzwi wewnętrzne	1.3
3	okno	1.3

1. Część rysunkowa.

Część rysunkowa projektu zawiera:

• Rzut parteru

• Rzut poddasza

• Przekrój poprzeczny budynku

• Rzut elewacji wschodniej

• Rzut elewacji zachodniej

• Rzut elewacji północnej

• Rzut elewacji południowej