temperaturze okresu kondensacji
i odpowiadającemu jej ciśnieniu cząstkowemu pary wodnej w powietrzu
.
Wyniki tych obliczeń zostały zawarte w tabeli na str. 19.
Strefę kondensacji wyznaczono graficznie na poniższym rysunku:
Z rozwiązania graficznego
wynika, iż kondensacja wilgoci wewnątrz przegrody wystąpi w płaszczyźnie - nie występuje w przegrodzie strefa kondensacji, a jedynie płaszczyzna kondensacji, która przebiega na granicy warstw styropianu i muru ceglanego.
Ilość kondensatu powstającego w przegrodzie w całym okresie kondensacji określono jako
, gdzie:
Tz = 1536 h , pi = 12,87 hPa , pe = 3,27 hPa , p's = p”s = 4,61 hPa
,
Po podstawieniu danych otrzymano
Przyrost wilgotności w styropianie:
Przyrost wilgotności w murze z cegły ceramicznej pełnej:
Średnia temperatura powietrza dla okresu wysychania:
i jego średnia wilgotność względna:
.
Dla obliczonej temperatury i wilgotności względnej powietrza na zewnątrz w okresie wysychania obliczono ciśnienie cząstkowe pary wodnej w powietrzu na zewnątrz:
Ciśnienie cząstkowe pary wodnej w powietrzu wewnątrz pomieszczenia:
.
Temperatura w płaszczyźnie strefy kondensacji (temp. na powierzchni styku styropian - cegła ceramiczna pełna):
Ciśnienie pary nasyconej w płaszczyźnie kondensacji
Długość okresu kondensacji
Ilość wysychającej wilgoci
Ilość wilgoci gromadzącej się w przegrodzie w okresie kondensacji jest mniejsza od obliczonej ilości wilgoci, która może wyschnąć w okresie letnim. W przegrodzie nie nastąpi postępujący z każdym rokiem wzrost zawilgocenia materiałów.
Sprawdzenie stateczności cieplnej przegrody w okresie letnim i zimowym
Sprawdzenie stateczności cieplnej przeprowadzono dla ściany warstwowej zewnętrznej (SZ).
Stateczność cieplna przegrody w okresie zimowym
Wskaźnik stateczności
Przy ocenie wskaźnika stateczności cieplnej
przegrody wprowadza się założenie, że średnia temperatura powietrza ti wewnątrz pomieszczenia oraz temperatura powietrza te na zewnątrz pomieszczenia są ustalone w czasie, a wahaniom ulega jedynie temperatura na wewnętrznej powierzchni przegrody od
do
.
Przy obliczaniu wskaźnika stateczności cieplnej przegrody wykorzystuje się zależność
, gdzie
- wskaźnik stateczności cieplnej przegrody,
- opór przenikania ciepła przez przegrodę,
,
- opór przejmowania ciepła powierzchni od strony pomieszczenia,
,
- współczynnik nierównomierności oddawania ciepła przez urządzenia
grzewcze (wg tab. 2.26 w skrypcie odczytano dla przyjętego typu
ogrzewania budynku: Centralne ogrzewanie wodne czynne 12 h w ciągu doby - m = 0,75),
Ui - współczynnik przyswajania ciepła przez powierzchnię przegrody od strony
pomieszczenia,
.
Obliczenie współczynnika przyswajania ciepła przez powierzchnię przegrody od strony pomieszczenia:
Nr w - wy |
Materiał warstwy |
|
|
|
Opór cieplny w - wy Ri |
Współcz. przyswajania ciepła przez mat. w-wy
|
Wskaźnik bezwładności cieplnej w-wy Di |
|
|
|
|
|
|
|
- |
1 |
Tynk gipsowy |
1300 |
0,015 |
0,600 |
0,025 |
6,88 |
0,172 |
2 |
Cegła ceramiczna pełna |
1800 |
0,250 |
0,770 |
0,325 |
9,45 |
3,071 |
3 |
Styropian |
40 |
0,140 |
0,036 |
3,889 |
0,44 |
1,711 |
4 |
Gazobeton 500 |
500 |
0,120 |
0,250 |
0,480 |
2,75 |
1,320 |
5 |
Tynk cement. - wapienny |
1850 |
0,020 |
0,820 |
0,024 |
10,60 |
0,254 |
Strefa wyraźnych wahań temperatury obejmuje tynk gipsowy i cegłę ceramiczną pełną, ponieważ zachodzi warunek
D1 < 1, ale D1 + D2 >1.
Oznacza to, iż współczynnik przyswajania ciepła przez powierzchnię Ui zależy od właściwości materiałów zarówno pierwszej jak i drugiej warstwy, a jego wartość wyniesie
Wskaźnik stateczności cieplnej przegrody
Stateczność cieplna zaprojektowanej przegrody warstwowej jest w okresie zimowym wystarczająca.
Stateczność cieplna przegrody w okresie letnim
Obliczenie wartości współczynnika tłumienia
dla przegrody wielowarstwowej metodą przybliżoną (Szkłowera)
, gdzie
- suma wskaźników bezwładności wszystkich warstw przegrody,
sn - współczynnik przyswajania ciepła przez materiał n-tej warstwy,
,
U1,…,Un - współczynniki przyswajania ciepła przez powierzchnie kolejnych
warstw materiału, licząc od 1 do n,
,
- współczynniki przejmowania ciepła,
.
Po określeniu wartości parametru
obliczono
.
Przy ocenie stateczności cieplnej przegród budowlanych w okresie letnim przyjmuje się zazwyczaj wartość współczynnika przejmowania ciepła na powierzchni od strony otoczenia
, ponieważ obliczeń dokonuje się przy założeniu bezwietrznej pogody. Natomiast w celu uwzględnienia różnicy spowodowanej wiatrem można również przyjmować wartość
.
W dalszych obliczeniach przyjęto uwzględnienie wpływu wiatru na ocenę stateczności cieplnej rozpatrywanej przegrody -
.
Wartości współczynników przyswajania ciepła przez powierzchnię kolejnych warstw przegrody:
jeżeli dla pierwszej warstwy wskaźnik
jeśli dla k-tej warstwy
Stąd:
jeżeli dla ostatniej warstwy przegrody wskaźnik
Wartość współczynnika tłumienia amplitudy wahań temperatury
Przybliżona wartość przesunięcia faz fal temperatur dla przegrody wielowarstwowej
, gdzie
- przesunięcie faz fal temperatur, h,
D - współczynnik bezwładności cieplnej,
Ui - współczynnik przyswajania ciepła przez powierzchnię przegrody od strony
pomieszczenia, obliczany dla okresu letniego,
,
Ue - współczynnik przyswajania ciepła przez n-tą powierzchnię warstwy
umieszczonej od strony zewnętrznej przegrody, obliczany dla okresu
letniego,
,
- współczynniki przejmowania ciepła,
.
Zalecana wartość przesunięcia fazy fal temperatury
dla ściany skierowanej na zachód i południowy zachód wynosi (wg tab. 2.31 w skrypcie)
.
Sprawdzenie stateczności cieplnej wybranego pomieszczenia
Sprawdzenia stateczności cieplnej pomieszczenia dokonano dla SALONU o pow. 30,1 m2 znajdującego się na parterze rozpatrywanego budynku.
Stateczność cieplna pomieszczenia charakteryzowana jest wielkością amplitudy wahań temperatury powietrza wewnątrz pomieszczenia, która zależy od nierównomierności dopływu ciepła do pomieszczenia.
Amplituda wahań temperatury powietrza wewnątrz pomieszczenia
, gdzie
- współczynnik niejednorodności oddawania ciepła przez urządzenia
ogrzewcze; m. = 0,75 (patrz p. 6.1),
- średnia wartość strumienia ciepła dostarczonego do pomieszczenia przez
urządzenia ogrzewcze równa strumieniowi ciepła przenikającego przez
przegrody budowlane pomieszczenia, W,
B - współczynnik pochłaniania ciepła przez powierzchnię przegrody
otaczającej pomieszczenie,
,
A - powierzchnia przegród otaczających pomieszczenie obliczana według
wymiarów pomieszczenia w świetle otaczających przegród, m2.
Obliczenie średniej wartości strumienia ciepła
dostarczonego do pomieszczenia przez urządzenia ogrzewcze a równą strumieniowi ciepła przenikającego przez wszystkie przegrody pomieszczenia, inaczej równą stratom ciepła przez przenikanie z pomieszczenia:
, gdzie
- strata ciepła przez przenikanie poszczególnych przegród lub ich części,
dla których obliczeniowy współczynnik przenikania ciepła ma jednakową
wartość, W,
- dodatki do strat ciepła
Wartość strat ciepła
, gdzie
- końcowy współczynnik przenikania ciepła;
(patrz p. 1.1.1 f) ),
ti - obliczeniowa temperatura powietrza w pomieszczeniu; ti = 20 °C,
te - obliczeniowa temperatura powietrza w przestrzeni przyległej do danej
przegrody - w badanym przypadku pomieszczenie otoczone jest z trzech
stron przez ściany konstrukcyjne zewnętrzne (te = -20 °C), a czwartą
przegrodą wydzielającą pomieszczenie jest wewnętrzna ściana nośna,
która styka się z pomieszczeniami ogrzewanymi (te = ti = 20 °C),
A' - powierzchnia przegrody lub jej części, m2.
Dodatki do strat ciepła
, gdzie
d1 - dodatek dla wyrównania niskich temperatur powierzchni przegród,
przyjmowany w zależności od liczby przegród chłodzących pomieszczenie
(wg tab. 2.37 w skrypcie),
d2 - dodatek ze względu na przerwy w działaniu ogrzewania, przyjmowany w
zależności od długości przerw, masy konstrukcji budynku i rodzaju źródła
ciepła (wg tab. 2.,38 w skrypcie),
d3 - dodatek uwzględniający skutki nasłonecznienia, przyjmowany w
zależności od usytuowania przegród zewnętrznych pomieszczenia w
stosunku do stron świata (wg tab. 2.39 w skrypcie).
Nr w-wy |
Nazwa przegrody i w-wy |
ρ |
d |
λ |
s24 |
R |
D |
|
|
|
m |
|
|
|
- |
|
Ściany zewnętrzne |
|
|
|
|
|
|
1 |
Tynk wewn. gipsowy |
1300 |
0,015 |
0,6 |
6,88 |
0,03 |
0,21 |
2 |
Mur z cegły ceram. Pełnej |
1800 |
0,25 |
0,77 |
9,45 |
0,32 |
3,02 |
3 |
Styropian |
40 |
0,14 |
0,036 |
0,44 |
3,89 |
1,71 |
4 |
Gazobeton 500 |
500 |
0,12 |
0,25 |
2,75 |
0,48 |
1,32 |
5 |
Tynk zewn. cement.- wapienny |
1850 |
0,02 |
0,82 |
10,6 |
0,03 |
0,32 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ściany wewnętrzne |
|
|
|
|
|
|
1 |
Tynk gipsowy |
1300 |
0,015 |
0,6 |
6,88 |
0,03 |
0,21 |
2 |
Mur z bloczków gazobetonowych 500 |
500 |
0,24 |
0,25 |
2,75 |
0,96 |
2,64 |
3 |
Tynk gipsowy |
1300 |
0,015 |
0,6 |
6,88 |
0,03 |
0,21 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Stropy między kondygnacjami |
|
|
|
|
|
|
1 |
Klepka dębowa |
800 |
0,017 |
0,22 |
5,65 |
0,08 |
0,45 |
2 |
Głądź cementowa |
2000 |
0,03 |
1,2 |
12,07 |
0,03 |
0,36 |
3 |
2x papa na lepiku |
1000 |
0,003 |
0,18 |
4,36 |
0,003 |
0,02 |
4 |
Styropian |
40 |
0,02 |
0,036 |
0,44 |
0,55 |
0,24 |
5 |
Strop Fert - 60 |
800 |
0,24 |
0,79 |
9,28 |
0,31 |
2,88 |
6 |
Tynk wapienny |
1700 |
0,015 |
0,9 |
9,64 |
0,02 |
0,19 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Dane:
temperatura powietrza w pomieszczeniu:
,
temperatura obliczeniowa powietrza na zewnątrz pomieszczenia w III strefie klimatycznej:
,
współczynnik nierównomierności oddawania ciepła przez urządzenia ogrzewcze (patrz punkt 6.1):
m = 0,75
opór przejmowania ciepła:
- ściany zewnętrzne i wewnętrzne,
- stropy (kierunek strumienia cieplnego : w górę),
- ściany zewnętrzne, wewnętrzne i stropy.
współczynnik przenikania ciepła dla okien:
Współczynniki przyswajania ciepła przez powierzchnię Ui oraz przenikania ciepła U:
Ściana zewnętrzna
Strefa wyraźnych wahań temperatury obejmuje tynk gipsowy i częściowo mur z cegły ceramicznej pełnej
Ściana wewnętrzna
Przekrój ściany jest symetryczny, założono zatem, że w środku przekroju współczynnik przyswajania ciepła przez materiał s = 0. Opór cieplny połowy grubości ściany wynosi
.
Stropy między kondygnacjami
Umowny środek przekroju stropu wyznacza połowa wartości sumy wskaźników bezwładności, która wynosi
. Od powierzchni podłogi do umownego środka przekroju przegrody wchodzą następujące warstwy:
podłoga:
warstwa klepek dębowych D = 0,45
gładź cementowa D = 0,36
2x papa na lepiku D = 0,02
styropian D = 0,24
część stropu Fert - 60, dla której D = 1,05.
sufit:
tynk wapienny D = 0,19
część stropu Fert - 60, dla której D = 1,93.
Opór cieplny części stropu Fert - 60
podłoga:
,
natomiast grubość tej warstwy
sufit:
,
natomiast grubość tej warstwy
Współczynnik przyswajania ciepła przez powierzchnię
podłoga
sufit
Współczynnik przenikania ciepła
Współczynnik pochłaniania ciepła:
ściana zewnętrzna
okna
podłoga
sufit
ściany wewnętrzne
Obliczenia strat ciepła i pochłaniania ciepła przez poszczególne przegrody:
Przegrody |
Straty ciepła |
Pochłanianie ciepła |
||||||
|
U |
A |
ti -te |
|
|
B |
A |
|
|
|
m2 |
K |
% |
W |
|
m2 |
|
Ściany zewnętrzne: |
|
|
|
|
|
|
|
|
skierowane na zachód |
0,20 |
14,34 |
40 |
75 |
160 |
2,92 |
11,4 |
33,29 |
skierowane na południe |
0,20 |
8,19 |
40 |
70 |
87 |
2,92 |
6,4 |
18,69 |
skierowane na północ |
0,20 |
8,19 |
40 |
80 |
92 |
2,92 |
6,4 |
18,69 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Okna: |
|
|
|
|
|
|
|
|
skierowane na zachód |
1,4 |
7,28 |
40 |
75 |
713 |
1,3 |
7,28 |
9,46 |
skierowane na południe |
1,4 |
2,73 |
40 |
70 |
260 |
1,3 |
2,73 |
3,55 |
skierowane na północ |
1,4 |
2,73 |
40 |
80 |
275 |
1,3 |
2,73 |
3,55 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Strop nad piwnicą |
0,88 |
33,17 |
0 |
0 |
0 |
3,61 |
30,1 |
108,66 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Strop nad parterem |
0,88 |
33,17 |
0 |
0 |
0 |
5,94 |
30,1 |
178,79 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ściany wewnętrzne |
0,84 |
18,61 |
0 |
0 |
0 |
3,7 |
15,67 |
57,98 |
Amplituda wahań temperatury powietrza w pomieszczeniu
Stateczność cieplna pomieszczenia jest wystarczająca, gdyż amplituda wahań temperatury powietrza w pomieszczeniu
jest mniejsza niż 3 K.
Sprawdzenie aktywności cieplnej podłogi w wybranym pomieszczeniu
Sprawdzenia aktywności cieplnej podłogi dokonano dla SYPIALNI 2-OSOBOWEJ znajdującej się na piętrze rozpatrywanego budynku.
Na wartość aktywności cieplnej podłogi wpływa tylko materiał wierzchniej warstwy podłogi - w tym przypadku klepka dębowa, jeśli spełniony jest warunek
, w którym
d1 - grubość wierzchniej warstwy podłogi, d1 = 0,017 m,
- czas kontaktu stopy z podłogą, który przyjmuje się 720 s,
a1 - współczynnik wyrównywania temperatury dla materiału pierwszej
(wierzchniej) warstwy,
.
Wartość współczynnika wyrównywania temperatury dla pierwszej warstwy podłogi wyznacza się ze wzoru
, w którym
- współczynnik przewodności cieplnej materiału,
,
c1 - ciepło właściwe materiału,
,
- gęstość objętościowa materiału,
.
Zatem
- warunek spełniony.
Na aktywność cieplną podłogi ma wpływ tylko warstwa klepki dębowej.
Aktywność cieplna podłogi
Podłoga może być zastosowana w pokojach mieszkalnych.
Zestawienie rodzaju i ilości zastosowanych materiałów termoizolacyjnych
Nazwa i rodzaj materiału termoizolacyjnego |
Zużycie na : |
Razem:
m3 |
|||
|
ściany konstrukcyjne zewnętrzne m3 |
podłogi na gruncie m3 |
podłogi pływające na stropach między kondygnacjami m3 |
dach m3 |
|
Styropian w płytach 100x50x14 cm |
48,9 |
- |
- |
- |
48,9 |
Styropian w płytach 100x50x4 cm |
- |
74,7 |
- |
- |
74,7 |
Styropian w płytach 100x50x2 cm |
- |
- |
3,47 |
- |
3,47 |
STYROPIAN |
127,07 |
||||
Wełna mineralna ISOVER GULLFIBER w płytach gr. 150 mm |
- |
- |
- |
44,8 |
44,8 |
WEŁNA MINERALNA |
44,8 |
||||
MATERIAŁY TERMOIZOLACYJNE - ŁĄCZNIE |
171,87 m3 |
II Wyznaczenie wartości wskaźnika sezonowego
zapotrzebowania na ciepło ogrzewania budynku
(wskaźnik E
)
Obliczenia sezonowego zapotrzebowania na ciepło do ogrzewania (oraz wskaźnika sezonowego zapotrzebowania na ciepło) przeprowadzone zostaną wg Załącznika G normy „PN - B - 02025: 1999, Obliczanie sezonowego zapotrzebo-wania na ciepło do ogrzewania budynków mieszkalnych i użyteczności publicznej” dla domu jednorodzinnego, częściowo podpiwniczonego, zlokalizowanego w Prudniku - III strefa klimatyczna. W budynku zastosowano okna z profili 3- komorowych ALUPLAST® firmy TERMAT - system IDEAL 3000. Budynek nie jest zacieniany.
Pola powierzchni przegród (w świetle przegród prostopadłych), przez które następują straty ciepła przez przenikanie:
Ściany zewnętrzne
skierowane na północ
,
skierowane na wschód
,
skierowane na południe
,
skierowane na zachód
.
Okna
w ścianach skierowanych na północ
,
w ścianach skierowanych na wschód
,
w ścianach skierowanych na południe
,
w ścianach skierowanych na zachód
,
Dach
,
Podłoga na gruncie w
pomieszczeniach ogrzewanych
,
Ściany pomieszczeń ogrzewanych
w piwnicy stykające się z gruntem
,
______________________________ __________
Łączne pole powierzchni przegród
,
Kubatura ogrzewana
.
Wartości współczynnika przenikania ciepła przegród przyjęto zgodnie z wyliczeniami w części pierwszej projektu.
Ściany zewnętrzne
,
Okna
,
Podłoga na gruncie
,
Ściany stykające się z gruntem
Dach
.
Wartość współczynnika przepuszczalności promieniowania słonecznego TR = 0,55 (wg Załącznika E (normatywnego), Tablica E1, Lp. 5).
Wartość strumienia powietrza wentylacyjnego przyjęto zgodnie z wymaganiami PN - 83/B - 03430 „Wentylacja w budynkach mieszkalnych zamieszkania zbiorowego i użyteczności publicznej” :
kuchnia z oknem zewnętrznym,
wyposażona w kuchenkę elektryczną
w mieszkaniu dla więcej niż 3 osób 50 m3/h,
łazienka (z WC lub bez) 3 x 50 m3/h,
osobne WC 30 m3/h,
_____________
Razem dla całego budynku: 230 m3/h.
Liczba mieszkańców - 5 osób.
Wartość wskaźnika zapotrzebowania na ciepło do ogrzewania w sezonie ogrzewczym oblicza się korzystając z następującej zależności:
,gdzie:
E - wskaźnik sezonowego zapotrzebowania na ciepło do ogrzewania
budynku,
,
Qh - zapotrzebowanie na ciepło w całym sezonie ogrzewczym,
,
V - kubatura części nadziemnej budynku (wg zaleceń PN - ISO 9836: 1997).
Obliczenia wielkości niezbędnych do wyznaczenia wskaźnika sezonowego zapotrzebowania na ciepło przeprowadzono w układzie tabelarycznym.
Sezonowe zapotrzebowanie na ciepło do ogrzewania |
||||
1. Dane geometryczne budynku |
||||
Kubatura ogrzewana, m3 V = 965,0 Pole powierzchni przegród zewnętrznych, m2 A = 697,93
Współczynnik kształtu, m.-1 |
||||
2. Straty ciepła przez przenikanie w sezonie ogrzewczym
|
||||
Rodzaj przegrody |
Ai
|
Ui
|
Mnożnik stały |
|
Ściany zewnętrzne |
73,37 |
0,28 |
100 |
2054 |
|
70,91 |
0,28 |
100 |
1985 |
|
72,18 |
0,28 |
100 |
2021 |
|
78,82 |
0,28 |
100 |
2207 |
Okna |
7,93 |
1,4 |
100 |
1110 |
|
7,21 |
1,4 |
100 |
1009 |
|
9,04 |
1,4 |
100 |
1266 |
|
12,21 |
1,4 |
100 |
1709 |
Dach |
209,0 |
0,26 |
100 |
5434 |
Podłoga na gruncie w pomieszczeniach ogrzewanych |
89,2 |
0,38 |
70 |
2373 |
Ściany pomieszczeń ogrzewanych w piwnicy stykające się z gruntem |
68,06 |
0,21 |
100 |
1429 |
Razem straty ciepła przez przenikanie w sezonie grzewczym, Qt, |
22597 |
3. Straty ciepła na podgrzanie powietrza wentylacyjnego w sezonie ogrzewczym Qv, |
|
Strumień powietrza wentylacyjnego |
230 |
Straty ciepła na podgrzanie powietrza wentylacyjnego w sezonie ogrzewczym |
8740 |
3. Straty ciepła od promieniowania słonecznego w sezonie ogrzewczym Qs, |
||||
Orientacja |
Pole powierzchni okien, A0i
|
Współczynnik przepuszcz. promieniowania TRi |
Suma promieniowania całkowitego, Si
|
|
N |
7,93 |
0,55 |
145 |
632,42 |
E |
7,21 |
0,55 |
235 |
931,89 |
S |
9,04 |
0,55 |
350 |
1740,20 |
W |
12,21 |
0,55 |
220 |
1477,41 |
Razem zyski ciepła od promieniowania słonecznego w sezonie ogrzewczym
|
4781,92 |
5. Wewnętrzne zyski ciepła w sezonie ogrzewczym Qi, |
||||
Liczba osób N |
|
Liczba mieszkań Lm |
|
|
5 |
400 |
1 |
275 |
3577,5 |
6. Sezonowe zapotrzebowanie na ciepło do ogrzewania Qh, |
|
|
23813,52 |
7. Sprawdzenie wymagań |
|
7.1 Wskaźnik sezonowego zapotrzebowania na ciepło do ogrzewania budynku
|
|
|
|
7.2 Wymagania |
|
Współczynnik kształtu
|
Graniczny wskaźnik sezonowego zapotrzebowania na ciepło do ogrzewania E0
|
|
|
Wskaźnik E = |
24,68 ≤ 35,28 |
= E0 |
Wniosek:
Sezonowe zapotrzebowanie na ciepło do ogrzewania zaprojektowanego budynku znajduje się na poziomie zapewniającym nieprzekroczenie granicznego wskaźnika sezonowego zapotrzebowania na ciepło do ogrzewania. W połączeniu ze spełnieniem wymogów dotyczących układu warstw dla wszystkich przegród ograniczających ogrzewaną kubaturę budynku (o których mowa w punktach 1 - 9 tego ćwiczenia) sprawia to, iż budynek ten spełnia wszelkie wymogi stawiane budynkom mieszkalnym w zakresie ochrony cieplnej.