Fizyka budowli
Mariusz Stępień
gr.7(13) czwartek 8.30-10
163130

Sprawozdanie nr 4

- Liniowe mostki cieplne

- Obliczanie czynnika temperaturowego f_Rsi dla powierzchni wewnętrznej, koniecznego do uniknięcia do uniknięcia krytycznej wilgotności powierzchni wg normy PN EN 13788:2001

- Bilans budynku mieszkalnego

1. Liniowe mostki cieplne

Mostek cieplny	Symbol	Ψe [W/mK]	le [m]	Ψe* le
Ściana –ściana	C2	-0,10	8*2,7=21,6	-2,16
Ściana –ściana	C6	0,10	2*2,7=5,4	0,54
Nadproże -okno nr 1 -okno nr 2 -okno nr 3 -okno nr 4		0,20	1,80*5 1,00*4 0,50*2 1,80	1,80 0,80 0,20 0,36
Podoknie -okno nr 1 -okno nr 2 -okno nr 3 -okno nr 4		0,20	1,80*5 1,00*4 0,50*2 1,80	1,80 0,80 0,20 0,36
Podłoga – ściana		0,10	45,6	4,56
Ściana wewnętrzna	IW5	0,00	-	0,00
Otwory okienne i drzwiowe	W11	0,00	-	0,00
Dachy	R2	0,50	45,6	22,8
Σ Ψe* le=	32,06

1. Obliczanie czynnika temperaturowego f_Rsi dla powierzchni wewnętrznej, koniecznego do uniknięcia do uniknięcia krytycznej wilgotności powierzchni wg normy PN EN 13788:2001

	Θe [	Φe [-]	P [Pa]	Δp*1,1 [Pa]	pi [Pa]	psat (Θsi) [Pa]	Min. Θsi [^0C]	Θi [^0C]	fRsi [-]
	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Październik	8,4	88	968	517	1485	1856	16,3	20	0,68
Listopad	3,3	88	680	744	1424	1780	15,7	20	0,74
Grudzień	-0,8	95	541	891	1432	1790	15,8	20	0,80
Styczeń	-3,4	97	445	891	1336	1670	14,7	20	0,77
Luty	-2,6	82	402	891	1293	1616	14,2	20	0,74
Marzec	1,4	91	615	829	1444	1804	15,9	20	0,78
Kwiecień	7,5	67	699	557	1256	1570	13,7	20	0,50

- zdefiniowanie dla danej lokalizacji budynku:
Θ_e – średnia miesięczna temperatura zewnętrzna (kolumna 1)

ϕ_e – średnia miesięczna wilgotność względna na zewnątrz budynku (kolumna 2)

ϕ_e = p_e / p_sat(Θ_e) , a więc p_e = ϕ_e * p_sat(Θ_e)

- Nadwyżkę wewnętrznego ciśnienia pary wodnej Δp dla wybranej klasy wilgotności budynku zwiększyć o 10%. Otrzymuje się wówczas wartość ciśnienia pary wodnej wewnątrz pomieszczenia pi (kolumna 5):

pi = p_e + Δp * 1,1

- Minimalne dopuszczane ciśnienie pary nasyconej p_sat(Θ_si) (kolumna 6) oblicza się następująco:

Ponieważ z uwagi na niebezpieczeństwo rozwoju pleśni przyjęto kryterium ϕ_si ≤ 0,80, a zatem p_sat (Θ_si)=p_i/0,80. Po obliczeniu p_sat (Θ_si) określa się z tablic w normie PN EN ISO 6946 nominalną temperaturę powierzchni wewnętrznej Θ_simin (kolumna 7).

- temperaturę wewnętrzną przyjęto na poziomie 20^oC (kolumna 8).

Czynnik f_Rsi oblicza się następująco:

f_Rsimin = (Θ_simin - Θ_e)/(Θ_i - Θ_e)

gdzie Θ_simin jest minimalną dopuszczalną temperaturą na powierzchni wewnętrznej przegrody, poniżej której rozpoczyna się rozwój pleśni.

Maksymalna wartość f_Rsi wynosi 0,8 dla grudnia.

Dla projektowanej przegrody :

$$f_{Rsi = \frac{R + R_{\text{se}}}{R_{\text{si}} + R + R_{\text{se}}}}$$

R_se=0,13

R_si=0,25

R= 2,18

f_Rsi = 0,9

1. Bilans budynku mieszkalnego

Celem ćwiczenia jest wyznaczenie rocznego zapotrzebowania energii końcowej i pierwotnej budynku jednorodzinnego zamieszkałego przez 4 osoby. Obiekt jest jednokondygnacyjny, bez podpiwniczenia, ze stropodachem drewnianym zlokalizowanym na obrzeżach Warszawy. Budynek zorientowany jest na osi północ-południe. Geometrię budynku wraz z wymiarami stolarki okiennej i drzwiowej przedstawiono w załączniku graficznym. Do obliczeń przyjęto wysokość kondygnacji 2,7m.

Zestawienie elementów konstrukcyjnych

Dla U_equiv dla podłogi wynoszącym 0,17 [W/m²K]

Lp.	Przegroda	Ai [m^2]	Ui [W/m^2K]	btr i [-]	btr i (Ai Ui) [W/K]
1	Ściana zewnętrzna	120,74	0,513	1	61,94
2	Stropodach	170,54	0,17	0,7	20,94
3	Podłoga na gruncie	170,54	0,17	0,6	17,39
4	Okna 1 2 3 4	12,54 4,64 1,16 3,96	2,09 2,08 2,19 2,1	1	26,21 9,65 2,54 8,32
5	Drzwi	2	2,5	1	5,0
6	Mostki liniowe	-	-	-	32,06

Razem 184,05

Współczynnik strat ciepła przez wentylację dla budynku bez próby ciśnieniowej zlokalizowanego w przestrzeni otwartej nieosłoniętej [16], dla kubatury zewnętrznej 460,46 m³, wynosi:

H_ve=0,27*460,46=124,32[W/K]

Wewnętrzne zyski ciepła w sezonie grzewczym, w przypadku budynku mieszkalnego jednorodzinnego o polu powierzchni pomieszczeń o regulowanej temperaturze 170,54 m², liczone zgodnie z [16], są równe:

Q_int=16*170,54=2728,64[kWh/a]

Zestawienie charakterystyki solarnej okien:

Orientacja	Ci(uszklenie)	Ai[m^2]	Is,i $$\mathbf{\lbrack}\frac{\mathbf{\text{KWh}}}{\mathbf{m}^{\mathbf{2}}\mathbf{\bullet a}}\mathbf{\rbrack}$$	g [-]	Ci * Ai * Ig,i * g * z [$\frac{\mathbf{\text{KWh}}}{\mathbf{a}}\mathbf{\rbrack}$
N	0,72	1,16	145	0,75	90,83
E	0,69	5,25	235	0,75	638,46
S	0,72	9,53	350	0,75	1801,17
W	0,71	6,26	220	0,75	733,36
				Razem=	3263,82

Zyski ciepła od promieniowania słonecznego przenikającego do przestrzeni o regulowanej temperaturze przez przegrody przezroczyste, wyznaczone zgodnie z metodą uproszczoną wyznaczania wskaźnika rocznego zapotrzebowania na ciepło [16], przy przyjęciu oszklenia okien szybą podwójną:

Q_sol=3263,82[kWh/a]

W tablicy zestawiono dane klimatyczne: średnią miesięczną temperaturę powietrza zewnętrznego oraz liczbę dni ogrzewania w poszczególnych miesiącach roku, niezbędne do wyznaczenia rocznego zapotrzebowania ciepła użytkowego do ogrzewania i wentylacji.

Miesiąc	I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII	IX	X	XI	XII
Φe [^oC]	-3,4	-2,6	1,4	7,5	12,9	17	18,1	17,4	13,2	8,4	3,3	-0,8
Ld (m) [doba]	31	28	31	30	31	0	0	0	30	31	30	31

Liczba stopniogodzin w miesiącu styczniu, przy wartości średniej temperatury powietrza wewnętrznego 20 [^oC] wynosi:

S_{th, styczeń} = (20 –(-3,4))* 31 * 24 * 10^-3 = 17,41 $\lbrack\frac{\text{kKh}}{m - c}\rbrack$

Zaś w całym sezonie ogrzewczym:

S_th = 100,54 $\lbrack\frac{\text{kKh}}{a}\rbrack$

Roczne zapotrzebowanie ciepła użytkowego do ogrzewania i wentylacji, przy przyjęciu średniosezonowego współczynnika efektywności wykorzystania zysków ciepła w trybie ogrzewania wynoszącego η_H,S = 0,95, jest równe:

Q_H,nd = S_th * (H_tr+H_ve) – η_H,S * (Q_int+Q_sol) $\lbrack\frac{\text{kW}h}{a}\rbrack$

Q_H,nd=100,54*(184,05+124,32)-0,95*(2728, 64+3263,82)=25310,6$\lbrack\frac{\text{kW}h}{a}\rbrack$