Przykład obliczeniowy - Obliczenie współczynnika przenikania ciepła U dla ściany zewnętrznej z uwzględnieniem liniowych mostków cieplnych

1. Ustalenie temperatur obliczeniowych:

1. temperatura powietrza zewnętrznego Miejscowość Warszawa - III strefa klimatyczna:
   

2. temperatura obliczeniowa powietrza wewnętrznego - pomieszczenia przeznaczone do przebywania ludzi bez okryć zewnętrznych nie wykonujących w sposób ciągły pracy fizycznej (pokoje mieszkalne, przedpokoje, kuchnie, korytarze):
   

3. opór przejmowania ciepła na zewnętrznej powierzchni przegrody:
   

4. opór przejmowania ciepła na wewnętrznej powierzchni przegrody:

2. Całkowity opór cieplny komponentu budowlanego składającego się z warstw jednorodnych:

Rys. Przekrój pionowy przez przegrodę

Tab. Zestawienie materiałów w przegrodzie

Lp.	Warstwa
1	Powierzchnia wewnętrzna	-	-	0,130
2	Tynk gipsowy	0,015	0,40	0,038
3	Cegła pełna	0,25	0,77	0,325
4	Płyty styropianowe	0,16	0,04	4,000
5	Tynk cementowo-wapienny	0,015	1,00	0,015
6	Powierzchnia zewnętrzna	-	-	0,040
λi - współczynnik przewodności cieplnej określony na podstawie Katalogu ITB oraz normy PN-EN 12524:2003				RT = ∑ Ri = 4,22

Całkowity opór cieplny komponentu budowlanego:

R_T= 0,130 + 0,038 + 0,325 + 4,000 + 0,015 + 0,040 = 4,223 [ m²* K/W]

3. Współczynnik przenikania ciepła:

1

U= -------- = 0,237 [ W/m²*K]

4,223

4. Skorygowany współczynnik przenikania ciepła:

gdzie:

ze względu na brak występowania pustek powietrznych

poprawka nie dotyczy tego przypadku

gdzie:

- łącznik całkowicie przebija warstwę izolacji,

- kotwie ze stali nierdzewnej o średnicy
,

- pole przekroju jednego łącznika,

- liczba łączników na metr kwadratowy,

- grubość warstwy izolacji zawierającej łącznik,

- opór cieplny izolacji przebijanej przez łącznik,

- całkowity opór cieplny komponentu,

Λ_f * A_f * n_f 0,8 * 17 * 1,963 - 10 -5 * 5 4, W

∆U_f=a* ---------------- * ( R1/RT ) ² = --------------------------------- * ( --------- )=0 ,002 -----------

d_φ 0,16 4,223 m²* K

Po uwzględnieniu poprawek skorygowany współczynnik przenikania ciepła wynosi:

Uc= U +∆U = 0,237 + 0,002 = 0,239 W / ( m2 * K )

W W

Uc = 0,239 ------- ≤ U_{k, MAX} = 0,300 -----

m²*K m2 * K

Przegroda spełnia podstawowe wymaganie cieplne

5. Wpływ mostków cieplnych na współczynnik przenikania ciepła U dla ściany zewnętrznej

Dokonano obliczeń współczynnika przenikania ciepła
dla ściany zewnętrznej parteru domku jednorodzinnego. Obliczenia wykonano dla ściany południowej parteru. Wartości liniowego współczynnika przenikania ciepła
przyjęto na podstawie normy PN-EN ISO 14683:2008. Długości mostków cieplnych przyjęto na podstawie wymiarów wewnętrznych budynku mieszkalnego podanych na rysunku poniżej.

Rys.15. Schemat ściany południowej parteru z oznaczonymi mostkami cieplnymi
Ściana południowa wykreślona na podstawie zadanego ćwiczenia projektowego numer 1, z przedmiotu Budownictwo ogólne przez prof. A. Dylla, semestr III, zmodyfikowana do ćwiczenia, [ na podstawie pracy Magdaleny Kulczyk, UTP, WiBLS, Semestr V ]

Tab.5. Zestawienie wyników obliczeń mostków cieplnych dla ściany

Lp.	Mostek cieplny	Nr katalogu
1	Narożnik ściany zewnętrznej	C1	0,15	7,10	1,065
2	Węzeł połączenia ściany z oknem w przekroju przez nadproże	W1	0,00	-
3	Węzeł połączenia ściany z oknem w przekroju przez ościeżnicę	W1	0,00	-
4	Węzeł połączenia ściany z oknem w przekroju przez podokiennik	W1	0,00
5	Węzeł połączenia ściany ze stropem	IF1	0,10	9,51	0,951
6	Połączenie ściany zewnętrznej z wewnętrzną	IW1	0,10	-
7	Połączenie ściany zewnętrznej z podłogą na gruncie	GF5	0,75	9,51	7,133

9,149

Straty ciepła przez ścianę zewnętrzną wyrażone za pomocą współczynnika sprzężenia cieplnego:

gdzie:

Uc =0,239 W/m2*K

Ai = [(9,51 * 2,50)] - [(1,45*0,90)+(1,45*1,50) ] = 20,296m

Współczynnik przenikania ciepła
uwzględniający wpływ mostków cieplnych dla południowej ściany zewnętrznej parteru wynosi:

gdzie:

Wartość
została przyjęta na podstawie tablicy 1 dla ścian zewnętrznych, gdy t_i = 20˚C > 16˚C:

Przegroda spełnia podstawowe wymaganie cieplne

Współczynnik przenikania ciepła U_k uwzględniający wpływ liniowych mostków cieplnych na podstawie PN-EN ISO 6946:2004:

Uk= Uc+∆U = 0,237 +0,02 = 0,239 W / (m2*K)