Politechnika Krakowska Instytut

Wydział inżynierii Lądowej Fizyki Budowli

Obliczenie sezonowego zapotrzebowania

na ciepło do ogrzania budynku.

Rafał Buzała

KBI gr. 3

Obliczenia przeprowadzono dla budynku jednorodzinnego, wolnostojącego, parterowego z poddaszem mieszkalnym.

Dane projektowe:

-powierzchnia zabudowy -143,6 m²

-powierzchnia użytkowa -182,4 m²

kubatura -740,6 m³

Technologia wznoszenia -tradycyjna , ściany murowane warstwowe (wg poniższych tabel), ściany działowe o szkielecie drewnianym, stropy żelbetowe monolityczne, schody drewniane lub żelbetowe. Dach drewniany pokryty dachówką ceramiczną BRAAS,

Zastosowano okna drewniane firmy INSBUD (wysokość 55÷240cm. szerokość 58÷178cm) o współczynniku U=1,5 W/m²K o współczynniku przepuszczania promieniowania słonecznego TR=0,64 ,liczba mieszkańców -3.

Przyjęcie wymiarów ścian i stropów wraz z obliczeniem U.

1.ściana zewnętrzna

warstwa	Di [m]		λ [W/mK]	Ri [m^2K/W]
1.powierzch. wew. (i) 2.tynk wap.-cem. 3.pustak MAX 4.wełna min. POLTERM 5.szczelina powietrzna 6.cegła pełna 7.tynk wap.-cem. 8.powierzch. zew. (e)	- 0,015 0,29 0,20 0,04 0,12 0,015 -		- 0,82 0,36 0,036 - 0,77 0,82 -	0,13 0,018 0,801 5.556 0.072 0,156 * 0,018 * 0,04 *
ΣDi=0,68		Σ Ri=6,727

*(Opór cieplny 3 ostatnich warstw przekracza 0,15 m²K/W zatem przyjmuję dla nich wartość obliczeniową 0,15 m²K/W )

U_o=1/6,727=0,149 [W/m²K]

U = U_o+ΔU=0,149+0,15=0,299 [W/m²K]

3.Podłoga na parterze

Poziom wody gruntowej wynosi -2,2m. licząc od poziomu posadzki w piwnicy

Powierzchnia podłogi została podzielona na dwie strefy

R_gr^I=0,50 m²K/W

R_gr^max=0,57∗Z+0,09=1,344

Szerokość strefy drugiej s=10,0 m. R_gr^II=1,1

warstwa	Di [m]		λ [W/mK]	Ri [m^2K/W]
1.powierzch. wew. (i) 2.terakota 3.gładź cementowa 4. weł. min.GRUNTOTERM 5. 2x papa na lepiku 6.beton 7.podsypka żwirowa 8.opór gruntu	- 0,01 0,03 0,1 - 0,30 0,40 -		- 1,05 1,0 0,036 - 1,7 0,9 -	0,17 0,01 0,03 2,778 - 0,18 0,444
								I strefa 0,5	II strefa 1,1
ΣDi=0,84		Σ Ri=4,112	Σ Ri=4,712

U^I=1/3,122=0,24 [W/m²K]

U^II=1/3,614=0,21 [W/m²K]

4.Strop nad parterem w części nieogrzewanej

warstwa	Di [m]		λ [W/mK]	Ri [m^2K/W]
1.powierzch. wew. (i) 2.tynk wap.-cem. 3.płyta żelbetowa 4.folia PCV 5.wełna mineralna 6.powierzch. zew. 7. opór przestrzeni dachowej	- 0,015 0,1 - 0,17 - -		- 0,82 1,7 - 0,045 - -	0,10 0,018 0,06 - 3,78 0,04 0,2
ΣDi=0,285		Σ Ri=4,238

U_o=1/4,238=0,24 [W/m²K]

5.Strop nad parterem w części ogrzewanej

warstwa	Di [m]		λ [W/mK]	Ri [m^2K/W]
1.powierzch. wew. (i) 2.tynk wap.-cem. 3.płyta żelbetowa 4.styropian 5.gładź cementowa 6.parkiet 7.powierzch. wew.	- 0,015 0,1 0.05 0,03 0,022 -		- 0,82 1,7 0,04 1,0 0,22 -	0,17 0,018 0,06 1,25 0,03 0,1 0,04
ΣDi=0,217		Σ Ri=1,67

U_o=1/1,67=0,6 [W/m²K]

6.Strop nad poddaszem drewniany na balach

warstwa	Di [m]		λ [W/mK]	Ri [m^2K/W]
1.powierzch. wew. (i) 2.płyta gipsowo. -kart. 3.przestrzeń powietrzna 4.deski 5.paroizolacja 6.wełna mineralna 7. opór przestrzeni dachowej 8.powierzch. zew.	- 0,0125 0,20 0,025 - 0,18 - -		- 0,23 - 0,16 - 0,045 - -	0,17 0,05 0,16 0,16 - 4,0 0,2 0,04
ΣDi=0,4175		Σ Ri=4,78

U=1/4,78=0,21 [W/m²K]

7.Ściana wewnętrzna

warstwa	Di [m]		λ [W/mK]	Ri [m^2K/W]
1.powierzch. wew. (i) 2.tynk wap.-cem. 3.cegła kratówka 4.tynk wap.-cem. 6.powierzch. zew. (e)	- 0,015 0,25 0,015 -		- 0,82 0,56 0,82 -	0,13 0,018 0,446 0,018 0,04
ΣDi=0,28		Σ Ri=0,65

U=1/0,65=1,54 [W/m²K]

8.Ściana działowa

warstwa	Di [m]		λ [W/mK]	Ri [m^2K/W]
1.powierzch. wew. (i) 2.tynk wap.-cem. 3.płyta gipsowo-kartonowa 4.wełna mineralna 5. płyta gipsowo-kartonowa 6.(szkielet drewniany) * 7.tynk wap.-cem. 7.powierzch. wew. (i)	- 0,015 0,0125 0,08 0,0125 (0,08) * 0,015 -		- 0,82 0,24 0,04 0,24 (0,16) * 0,82 -	0,13 0,018 0,05 2 0.05 (0,5) * 0,018 0,13
ΣDi=0,135		Σ Ri=2.414 (Σ Ri=0.914) *

U=1/2,414=0,414 [W/m²K]

U*=1/0.914=1.094[W/m²K]

*(Rozstaw bali co 1,08m)

U_śr=(0,08*1.094+1*0,414)/1.08=0,47

11.Wiatrołap - przyjmuje jak dla ściany zewnętrznej

• strona północna i zachodnia U_o=0,172 W/m²K

Strop i zadaszenie nad wiatrołapem

warstwa	Di [m]		λ [W/mK]	Ri [m^2K/W]
1.powierzch. wew. (i) 2.tynk wap.-cem. 3.płyta żelbetowa 4. paroizolacja 5.styropian 6.gładź cementowa 7.powierzch. zew. (e) 8.opór Ru	- 0,015 0,1 - 0,17 0,03 - -		- 0,82 1,7 - 0,04 1,0 - -	0,17 0,018 0,06 - 4,25 0,03 0,04 0,2
ΣDi=0,315		Σ Ri=4,768

U=1/4,768=0,21 [W/m²K]

Wszystkie przegrody spełniają wymagania izolacyjności cieplnej dla budynku jednorodzinnego (wg Dziennik Ustaw Nr 132, poz.878 str. 4073)

Pola powierzchni przegród (w osiach głównych prostopadłych) , przez które następują straty ciepła przez przenikanie ( obliczenia wykonuję po przyjęciu wymiarów okien):

• ściany zewnętrzne (bez pola powierzchni okien):

-o orientacji wschodniej ( nr 1 ) 67,26 m²

- o orientacji zachodniej ( nr 2 ) 65,52 m²

-o orientacji północnej (nr 3 ) 50,1 m²

-o orientacji południowej (nr 4 ) 46,7 m²

• ściany wewnętrzne poddasza ( z zewnętrzną powierzchnią zimną)

-o orientacji północnej i południowej (nr 5 ) 48,41 m²

• ściana wiatrołapu

- o orientacji północnej (nr 6) 5 m²

- o orientacji zachodniej (nr 7) 7,17 m²

- o orientacji południowej (nr 8) 5 m²

• ściany garażu

-nienośna (nr 9 ) 11,8 m²

- nośna ( nr 10) 18,2 m²

• strop nad garażem 30,9 m²

• strop nad poddaszem 43 m²

• strop nad wiatrołapem 3,1 m²

• strop nad parterem po części nieogrzewanej 49,8 m²

Pole powierzchni okien w świetle ościeży:

-w ścianie nr 1 8,43 m²

-w ścianie nr 2 2,90 m²

-w ścianie nr 3 5,02 m²

-w ścianie nr 4 6,98 m²

Podłoga na gruncie w piwnicy : strefa I 33,8 m²

strefa II 55,5 m²

Łączne pole powierzchni przegród zewnętrznych: 424,05 m²

Kubatura ogrzewana 738,8 m³

Współczynnik kształtu budynku
m^-1

Wartość strumienia powietrza wentylacyjnego przyjęto wg PN-83/B-03430 i wynosi:

-kuchnia 70 m³/h

-łazienka 50 m³/h

Całkowity strumień powietrza wentylacyjnego wynosi 2x120 =240 m³/h

Sezonowe zaopatrzenie na ciepło do ogrzewania
1. Dane geometryczne budynku
Kubatura ogrzewana, m^3 V=738,8 m^3 Pole powierzchni przegród zewnętrznych, m^2 A=424,05 m^2 Współczynnik kształtu, m^-1 A/V=0.57
2. Straty ciepła przez przenikanie w sezonie grzewczym Qt=Qz+Qo+Qd+Qp+Qpg+Qsg+Qsp kWh/a
Rodzaj przegrody	Ai [m^2]	Ui [W/(m^2*K)]	Mnożnik stały	Ai ∗Ui ∗mnożnik stały,[ kWh/a]
Ściany zewnętrzne	67,27	0,3	100	2018
		65,52	0,278	100	1821
		50,1	0,278	100	1393
		46,7	0,3	100	1401
		5	0,278	100	139
		7,17	0,278	100	199
		5	0,228	100	114
	Okna	8,43	1,5	100	1264
		2,9	1,5	100	435
		5,05	1,5	100	757
		6,98	1,5	100	1024
	Stropodach	43	0,22	100	946
		3,1	0,21	100	65
		49,8	0,24	100	1195
Strop nad garażem nieogrzewanym	30,9	0,469	70	995
Ściany oddzielające pomieszczenia ogrzewane od nieogrzewanych	48,41	0,23	70	779
		11,8	0,27	70	223
		18,2	0,23	70	293
Podłoga na gruncie w pomieszczeniach ogrºewanych strefa 1	33,8	0,32	100	1082
Podłoga na gruncie w pomieszczeniach ogrzewanych strefa 2	55,5	0,28	70	1088
Ściany pomieszczeń ogrzewanych w piwnicach stykających się z gruntem			100
Strop nad przejazdem			100
Razem straty ciepła przez przenikanie w sezonie ogrzewczym Qt, kW/h				17225 [ kWh/a]

3. straty ciepła na podgrzanie powietrza wentylacyjnego w sezonie ogrzewczym Qv, kWh/a
Strumień powietrza wentylacyjnego	240 m^3/h
Straty ciepła na podgrzanie powietrza wentylacyjnego w sezonie ogrzewczym	9120 kWh/a

4. Zyski ciepła od promieniowania słonecznego w sezonie ogrzewczym Qs kWh/a
Orientacja	Pole powierzchni okien Aoi, m^2	Współ. Przep. Promien. TRi	Suma promieniowania całkowitego, Si, kWh/a	AoiTRiSi kWh/a
S	6,98	0,64	350	1563, 52
W	2,9	0,64	220	408,32
N	5,02	0,64	145	465,86
E	8,43	0,64	235	1267,87
Razem zyski ciepła od promieniowania słonecznego w sezonie ogrzewczym 0.6AoiTRiSi, kWh/a				2223,34

5.Wewnętrzne zyski ciepła w sezonie ogrzewczym Qi, kWh/a
Liczba osób N	80 N	Liczba mieszkańLm	275 Lm	5.3(80N+275Lm) kWh/a
5	400	1	275	3577,5

6. Sezonowe zapotrzebowanie na ciepło do ogrzewania Qh, kWh/a
Qh=Qt+Qv-0.9(Qs+Qi)= 17225+9120−0,9∗(2223,34+3577,5)	21124,24

7. Sprawdzenie wymagań
7.1 Wskaźnik sezonowego zapotrzebowania na ciepło do ogrzewania budynku [kWh/(m^3*a)]
E=Qh/V=21124,24/738,8=28,6
7.2 Wymagania
Współczynnik kształtu A/V m^-1	Graniczny wskaźnik sezonowego zapotrzebowania na ciepło do ogrzewania Eo KWh/(m^3*a)
A/V<=0.20 0.20<A/V<0.9 A/V>=0.9	E0=29 E0=26.6+12A/V=33,44 E0=37.4

Wskaźnik E=28,6

<=33,44

33,44=E0

Obliczony wskaźnik sezonowego zapotrzebowania na ciepło do ogrzewania obiektu E=28,6 [kWh/(m³*a)] jest mniejszy

niż zalecenia normowe.

Przegrody zostały poprawnie zaprojektowane.

---