ZAKŁAD FIZYKI BUDOWLI POLITECHNIKA

I ŚRODOWISKA WROCŁAWSKA

PROJEKT Z FIZYKI BUDOWLI

Wykonała :

Marta Grzymisławska

1. DOBRANIE UKŁADU WARSTW DLKA WSZYSTKICH PRZEGRÓD

OGRANICZAJACYCH OGRZEWANĄ KUBATURĘ BUDYNKU .

1. Ściany zewnętrzne .

1.1.1 Budowa ściany zewnętrznej .

- tynk cem.-wap. gr. 1,5 cm

- beton komórkowy gr. 24 cm

- styropian gr. 10 cm

- klinkier gr. 12 cm

1. Obliczenie współczynnika przenikania ciepła dla ściany bez

uwzględnienia mostków termicznych (U) .

( (5) PN-91/B-02020 )

-opór przejmowania ciepła przy napływie ciepła (

-opór przejmowania ciepła przy odpływie ciepła (

- opór cieplny przegrody

- opór cieplny dla m-tej warstwy materiału

- grubość dla m-tej warstwy materiału

- obliczeniowa wartość współczynnika przewodzenia ciepła dła m-tej warstwy materiału

Zestawienie wartości współczynnika
i grubości
dla m-tych

warstw materiału:

- tynk cem.-wap.

- beton komórkowy

- styropian

- klinkier

Poprawki w odniesieniu do współczynnika przenikania ciepła

ΔU'' -poprawka z uwagi na nieszczelność - przyjęto 0,01 W/(m²K) , 1 poziom poprawki

Mamy:

R3=2,5
- opór cieplny warstwy zawierającej nieszczelności

RT=3,592
-całkowity opór komponentu

-poprawka z uwagi na łączniki mechaniczne

Mamy:

α=6
- współczynnik

- współczynnik przewodzenia ciepła łącznika

- liczba łączników na

Przyjęto kotwy 4φ3mm/m² ściany A_f = 0,071 cm²

warunek na
jest spełniony !

1. Stropy i posadzki .

1. Posadzka piwnicy ogrzewanej ( t_i = 12°C )

Posadzka piwnicy usytuowana jest na poziomie

względem terenu i temperatura pomieszczenia piwnicy ogrzewanej nie spada poniżej

.

Ponieważ


i temp.
>

nie musimy sprawdzać tej podłogi ze

względu na izolacyjność cieplną !! ( (str. 140 ) zgodnie z „CZ. 1 ZNOWELIZOWANY TEKST ROZPORZĄDZENIA.....”) .

2. Posadzka parteru przylegająca do gruntu ( t_i ≥ 16°C )

- opór cieplny przegrody

- opór cieplny dla m-tej warstwy materiał

- grubość dla m-tej warstwy materiału

- obliczeniowa wartość współczynnika przewodzenia ciepła dla m-tej warstwy materiału

Zestawienie wartości współczynnika
i grubości
dla m-tych warstw materiału

- deszczułki sosnowe

- beton na kr. zwycz.

- cegła ceramiczna pełna

- wełna mineralna

- beton zwykły

R_min dla podłóg dla budynku energooszczędnego wynosi 1,5

R=2,764>R_min=1,5

warunek jest spełniony !

1.2.3 Strop pod nie ogrzewanym poddaszem .

U_c- współczynnik przenikania ciepła przegrody z mostkami termicznymi liniowymi i punktowy

U - współczynnik przenikania ciepła przegrody bez uwzględnienia mostków termicznych

=
+

- opór cieplny przegrody

- opór cieplny dla m-tej warstwy materiału

- grubość dla m-tej warstwy materiału

- obliczeniowa wartość współczynnika przewodzenia ciepła dla m-tej warstwy materiał

- opór przejmowania ciepła przy napływie ciepła (

- opór przejmowania ciepła przy odpływie ciepła (

Zestawienie wartości współczynnika
i grubości
dla m-tych warstw materiału dla
:

- deszczułki sosnowe

- wełna mineralna

- płyta gipsowo - kart.

Poprawki w odniesieniu do współczynnika przenikania ciepła

ΔU'' -poprawka z uwagi na nieszczelność - przyjęto 0,01 W/(m²K) , 1 poziom poprawki

Mamy:

R3=2,0
- opór cieplny warstwy zawierającej nieszczelności

RT=3,605
-całkowity opór komponentu

-poprawka z uwagi na łączniki mechaniczne ;
=0,0

Warunek został spełniony !

2.0 WYZNACZENIE ROZKŁADU TEMPERATURY W ŚCIANIE

ZEWNĘTRZNEJ W SKALI DŁUGOŚCI I W SKALI OPORÓW

CIEPLNYCH .

- temperatura wewnętrznej powierzchni przegrody bez mostków termicznych

- temperatura obliczeniowa powietrza wewnętrznego (
- założenie )

- temperatura obliczeniowa powietrza zewnętrznego (
-„strefa klimatyczna III” )

U- współczynnik przenikania ciepła przegrody

- opór przejmowania ciepła na wewnętrznej powierzchni przegrody

- różnica temperatur

- temperatura obliczeniowa powietrza wewnętrznego (
- założenie )

- temperatura obliczeniowa powietrza zewnętrznego (
-„strefa klimatyczna III” )

- całkowity opór przejmowania ciepła przegrody

- opór przejmowania ciepła dla n-tej warstwy

Dla układ warstw poprawnego

₁=20-0,266*(20-[-20])*0,13=18,62
C

₂=18,62-10,64*0,0183=18,42
C

₃=18,42-10,64*0,96= 8,21
C

₄=8,21-10,64*2,5= -18,39
C

₅=-18,39-10,64*0,11= -19,56
C

₆=-19,56-10,64*0,04= -19,99= -20
C

Dla układu warstw odwróconego

₁=20-0,266*(20-[-20])*0,13=18,62
C

₂=18,62-10,64*0,11=17,45
C

₃=17,45-10,64*2,5= -9,15
C

₄=-9,15-10,64*0,96= -19,36
C

₅=-19,36-10,64*0,0183= -19,56
C

₆=-19,56-10,64*0,04= -19,99= -20
C

3.0 SPRAWDZENIE WIELKOŚCI POWIERZCHNI PRZEGRÓD PRZEŹROCZYSTYCH.

- max powierzchnia wszystkich zewnętrznych okien i innych przegród przeźroczystych

- powierzchnia rzutu poziomego każdej kondygnacji nadziemnej w pasie o szerokości

określonym wzdłuż ścian zewnętrznych budynku

- powierzchnia rzutu poziomego każdej kondygnacji nadziemnej wewnątrz pasa o

powierzchni

Warunek został spełniony!!

4. SPRAWDZENIE MOŻLIWOŚCI KONDENSACJI PARY WODNEJ OD STRONY POMIESZCZENIA.

• Sprawdzenie możliwości roszenia na powierzchni wewnętrznej przegrody

a ) temperatura na powierzchni ściany od strony pomieszczenia (
).

- temperatura wewnętrznej powierzchni przegrody bez mostków termicznych

- temperatura obliczeniowa powietrza wewnętrznego (
- założenie )

- temperatura obliczeniowa powietrza zewnętrznego (
-„strefa klimatyczna III” )

U - współczynnik przenikania ciepła przegrody (

)

- opór przejmowania ciepła na wewnętrznej powierzchni przegrody

b) ciśnienie pary wodnej nasyconej w powietrzu (
)

Dla

3. ciśnienie cząstkowe pary wodnej zawartej w tym powietrzu (
   ) .

- ciśnienie cząstkowe pary wodnej w powietrzu

- obliczeniowa wilgotność względna powietrza w powietrzu ( dla naszego przypadku

„pomieszczenia mieszkalne”

;

- ciśnienie pary wodnej nasyconej zawartej w powietrzu (

)

d ) wartość temperatury punktu rosy (
) .

Dla

e) warunek sprawdzający nie wystąpienia kondensacji na powierzchni przegrody .

+1

- temperatura wewnętrznej powierzchni przegrody bez mostków

termicznych (

)

- wartość temperatury punktu rosy (

)

Warunek został spełniony!!

5.0 SPRAWDZENIE MOŻLIWOŚCI KONDENSACJI PARY WODNEJ WEWNĄTRZ PRZEGRODY

1. Przyjęte warunki:

-obliczeniowa wartość temperatury powietrza na zewnątrz t­_e=-5
C

-wilgotność względna powietrza na zewnątrz
=85%

-wilgotność względna powietrza w pomieszczeniu
=55%

2. Obliczenie ciśnienia rzeczywistego wewnątrz

=(55%*2340)/100%=1287Pa =12,87 MPa

3. Obliczenie ciśnienia rzeczywistego na zewnątrz

=(85%*401)/100%=341Pa =3,41 MPa

4. Obliczenie oporów dyfuzyjnych poszczególnych warst

- opór dyfuzyjny i-tej warstwy materiału

- grubość i-tej warstwy materiału

- współczynnik przepuszczalności pary wodnej i-tej warstwy materiału

1/β_i = 27 [ (m² ∙ h ∙ Pa )/g ] - opór przejmowania pary wodnej przy pow.

zwróconej do wewnątrz.

1/β_e = 13 [ (m² ∙ h ∙ Pa )/g ] - opór przejmowania pary wodnej przy pow.

zwróconej na zewnątrz.

		układ poprawny
		d		δ	R	t		ps	rw	p		p, pk
		m	W/(m*K)		(m*K)/W	oC	oC	Pa		Pa		Pa
	powietrze wewnątrz	-	-	-	0,13	0,69	20,00	2340	27	2		1287
																		19,31	2241			1285
	tynk cementowo-wapienny												0,015	0,015	0,000045	1,00	5,27			333,33	30		45
																		14,05	1610			1255
	beton komórkowy												0,08	0,25	0,000225	0,32	1,69			355,56	32		225
																		12,36	1441			1223
	beton komórkowy												0,08	0,25	0,000225	0,32	1,69			355,56	32		225
																		10,67	1287			1192
	beton komórkowy												0,08	0,25	0,000225	0,32	1,69			355,56	32		225
																		8,99	1148			1160
	styropian												0,05	0,04	0,000012	1,25	6,59			4166,67	370		12
																		2,40	727			791
	styropian												0,05	0,04	0,000012	1,25	6,59			4166,67	370		12
																		-4,19	430			421
	cegła klinkierowa												0,06	1,05	0,000135	0,06	0,30			444,44	39		135
																		-4,49	419			382
	cegła klinkierowa												0,06	1,05	0,000135	0,06	0,30			444,44	39		135
																		-4,79	408			342
	powietrze na zewnątrz												-	-	-	0,04	0,21			13	1
																		-5,00	401			341
ti	20			4,744				10662,22
te	-5
p=pi-pe	946

		układ odwrócony
		d		δ	R	t		ps	rw	p		p, pk
		m	W/(m*K)		(m*K)/W	oC	oC	Pa		Pa		Pa
	powietrze wewnątrz	-	-	-	0,13	0,86	20,00	2340	27	2		1287
																		19,14	2220			1285
	cegła klinkierowa												0,06	1,05	0,000135	0,06	0,38			444,44	39		135
																		18,76	2172			1245
	cegła klinkierowa												0,06	1,05	0,000135	0,06	0,38			444,44	39		135
																		18,38	2119			1206
	styropian												0,05	0,04	0,000012	1,25	8,31			4166,67	370		12
																		10,07	1237			836
	styropian												0,05	0,04	0,000012	1,25	8,31			4166,67	370		12
																		1,77	696			466
	beton komórkowy												0,08	0,25	0,000225	0,32	2,13			355,56	32		225
																		-0,36	592			435
	beton komórkowy												0,08	0,25	0,000225	0,32	2,13			355,56	32		225
																		-2,49	496			403
	beton komórkowy												0,08	0,25	0,000225	0,32	2,13			355,56	32		225
																		-4,61	415			372
	tynk cementowo-wapienny												0,015	0,82	0,000045	0,02	0,12			333,33	30		45
																		-4,73	412			342
	powietrze na zewnątrz												-	-	-	0,04	0,27			13	1
																		-5,00	401			341
ti	20			3,763				10662,22
te	-5
p=pi-pe	946

		d		δ	R	t		ps	rw	p	p, pk
		m	W/(m*K)		(m*K)/W	oC	oC	Pa		Pa	Pa
	powietrze wewnątrz	-	-	-	0,13	0,55	20,00	2340	27	2	1287
																		19,45	2261			1285
	tynk cementowo-wapienny												0,015	0,015	0,000045	1,00	4,22			333,33	24		45
																		15,24	1729			1261
	beton komórkowy												0,08	0,25	0,000225	0,32	1,35			355,56	26		225
																		13,89	1588			1235
	beton komórkowy												0,08	0,25	0,000225	0,32	1,35			355,56	26		225
																		12,54	1455			1210
	beton komórkowy												0,08	0,25	0,000225	0,32	1,35			355,56	26		225
																		11,19	1330			1184
	styropian												0,05	0,04	0,000012	1,25	5,27			4166,67	300		12
																		5,92	925			884
	styropian												0,05	0,04	0,000012	1,25	5,27			4166,67	300		12
																		0,65	642			584
	cegła klinkierowa												0,06	1,05	0,000135	0,06	0,24			444,44	32		135
																		0,41	630			552
	cegła klinkierowa												0,06	1,05	0,000135	0,06	0,24			444,44	32		135
																		0,17	618			520
	powietrze na zewnątrz												-	-	-	0,04	0,17			13	1
																		0,00	611			519
ti	20			4,744				10662,22
te	0
p=pi-pe	768

Na podstawie obliczeń zawartych w tabeli .Wyznaczono zakres temperatury w którym rozpoczyna się kondensacja jako

0 ˚C ≤ t_e' ≤ - 5˚C

( t_e' - t_e ) dla p_k-p_s>0 ( p_k - p_s ) dla t_e<t_e'

------------------------- = ------------------------

( t_e - t_e' ) dla p_k-ps<0 ( p_s - p_k) dla t_e>t_e'

( t_e' + 5 ) (1148 - 1160)

------------- = ---------------- => t_e'= -0,08˚C

( 0 - t_e' ) (1330-1184)

• średnia temperatura powietrza okresu kondensacji odczytana z tab. 1.7 skryptu P.Wr. ( dla III strefy klimatycznej ) .

t_e'' = - 4,9˚C oraz dla tej temperatury , liczba dób z temperaturą równą lub niższą od temp. t_e' wynosi z = 74

Płaszczyzna kondensacji obejmuje część betonu komórkowego i styropianu.

- ilość kondensatu powstającego w przegrodzie w całym okresie kondensacji (
)

((4.9) SKRYPT'86)

- ilość kondensującej się pary wodnej w przegrodzi

- ciśnienie cząstkowe pary wodnej w pomieszczeniu (

)

- ciśnienie cząstkowe pary wodnej na zewnątrz pomieszczenia (

)

- ciśnienie pary wodnej nasyconej na granicy strefy kondensacji od strony pomieszczenia

(

)

- ciśnienie pary wodnej nasyconej na granicy strefy kondensacji od strony przegrody

(

)

- opór dyfuzyjny przegrody od powierzchni od strony pomieszczenia do granicy strefy

kondensacji(

)

- opór dyfuzyjny przegrody od granicy strefy kondensacji do zewnętrznej powierzchni przegrody

(

)

- liczba dób w ciągu roku o temperaturze równej lub niższej od średniej dobowej temperatury

powietrza na zewnątrz

,przy której w przegrodzie zaczyna się kondensacja (

)

- długość okresu kondensacji (
)

- przyrost wilgotności w cegle kratówce (
)

((4.10) SKRYPT'86)

- przyrost wilgotności pary wodnej warstwy materiału, w którym występuje kondensacja

- ilość kondensującej się pary wodnej w przegrodzi (

)

- grubość warstwy materiału w którym występuje kondensacja

- gęstość objętościowa materiału w stanie suchym

- dopuszczalna wartość kondensacji ( styropian

,

beton komórkowy

)

Przyrost wilgotności w styropianie

Przyrost wilgotności w betonie komórkowym

- sprawdzenie warunku na nieprzekraczalność wartości dopuszczalnego przyrostu

wilgotności materiału

Warunek został spełniony !!!!

6. SPRAWDZENIE AKTYWNOŚCI CIEPLNEJ PODŁOGI W WYBRANYM POMIESZCZENIU .

Do analizy wybrano podłogę w pokoju na parterze .

Wierzchnie warstwy podłogi:

Dane :

1. DESZCZUŁKI SOSNOWE .

• d = 0,025m.

• λ = 0,16 [W/(m∙K)]

• c_p1 = 550 [J/(kg∙K)]

• ς₁ = 2510 [kg/m³]

2) BETON

• d = 0,04m.

• λ = 1,3 [W/(m∙K)]

• c_p2 = 840 [J/(kg∙K)]

• ς₂ = 2200 [kg/m³]

Czas kontaktu stopy z podłogą τ = 720 s.

a) wsp. wyrównywania temperatury dla deszczułek sosnowych :

a₁ = λ₁/ (c_p1 ∙ ρ₁) = 0,16 / 550 ∙ 2510 = 1,15 ∙ 10 ^-7 [ m² / s]

4. sprawdzenie warunku :

V₁ = d₁² / (a₁ ∙ τ) = 0,025² / (1,15 ∙ 10 ^-7 ∙ 720 ) = 7,49 > 3

Na aktywność cieplną podłogi ma wpływ tylko warstwa deszczułek dębowych !

_________ ____________

b = Є₁ = √(λ₁ ∙ c_p1 ∙ ρ₁) = √ 0,16 ∙ 550 ∙ 2510 =

= 470 [ (W ∙ s^1/2) / ( m² ∙ K)] < 700 [ (W ∙ s^1/2) / ( m² ∙ K)]

Ze względu na aktywność cieplną podłoga może być stosowana we wszystkich grupach pomieszczeń ! Warunek został spełniony !

7. Sprawdzenie stateczności cieplnej przegrody w okresie letnim i zimowym

a) okres zimowy
.

- wskaźnik stateczności cieplnej przegrody

- opór przenikania ciepła przez przegrodę (

)

- opór przejmowania powierzchni od strony pomieszczenia (

)

- współczynnik przyswajania ciepła przez powierzchnię przegrody od strony

pomieszczenia

- współczynnik nierównomierności oddawania ciepła przez urządzenia grzewcze

(„ogrzewanie powietrzne z przerwami w ciągu doby co 8
”

(tab. 2.26 SKRYPT'86))

- współczynnik przyswajania ciepła przez powierzchnię przegrody od strony

pomieszczenia

- minimalny wskaźnik stateczności cieplnej („
”

(tab. 2.27 SKRYPT'86))

(( 2.60) SKRYPT'86)

- wskaźnik bezwładności cieplnej warstwy

- współczynnik przyswajania ciepła przez materiał (tab.2.1 SKRYPT'86)

- opór cieplny dla warstwy materiału

- grubość warstwy materiału

- obliczeniowa wartość współczynnika przewodzenia ciepła warstwy materiału

- tynk cem. - wap.

- pustaki typu MAX

- styropian

- cegła kratówka

- tynk cem. - wap.

a) strefa wyraźnych wahań temperatury obejmuje całą pierwszą i całą

lub część drugiej warstwy ;

b)współczynnik przyswajania ciepła przez powierzchnię
zależy od

właściwości materiału warstwy pierwszej jak i drugiej ;

c)

(2.65 SKRYPT'86)

Ostatecznie :

Warunek został spełniony!!

2. w okresie letnim .

Sprawdzenie warunku na minimalny współczynnik tłumienia wahań temperatury .

(2.79 SKRYPT'86)

- współczynnik tłumienia wahań temperatury

- podstawa logarytmu naturalneg

- suma wskaźników bezwładności wszystkich warstw przegrody (

)

- współczynnik przyswajania ciepła przez materiał n-tej warstwy

,...,
- współczynniki przyswajania ciepła przez powierzchnię kolejnych warstw materiału , licząc od

1do n

- współczynniki przejmowania ciepła („wewnętrzne powierzchnie ścian”

( zał.7 PN -91/B-02020 ))

- współczynniki przejmowania ciepła („zewnętrzne powierzchnie ścian”

( zał.7 PN -91/B-02020 ))

- minimalna wartość współczynnika tłumienia wahań temperatury ( „ściany

zewnętrzne...(budynki o podwyższonych wymaganiach komfortu cieplnego np.

mieszkalne...)”
(tab.2.29 SKRYPT'86) )

• współczynniki przyswajania ciepła kolejnych warstw (
  ,....
  )

dla (k=1)

((2.80) SKRYPT'86) )

dla (k=2)

dla (k=3)

((2.80) SKRYPT'86) )

dla (k=4)

dla (k=5)

((2.80) SKRYPT'86) )

- obliczenie wartości współczynnika tłumienia
dla przegrody wielowarstwowej .

-sprawdzenie warunku na
:

Warunek został spełniony !!

• przesunięcie faz fal temperatury
  

((2.85) SKRYPT'86) )

- przesunięcie faz fal temperatur

- współczynniki przejmowania ciepła („wewnętrzne powierzchnie ścian”

( zał.7 PN -91/B-02020 )

- współczynniki przejmowania ciepła („zewnętrzne powierzchnie ścian”

( zał.7 PN -91/B-02020 ))

- suma wskaźników bezwładności wszystkich warstw przegrody (

)

- współczynnik przyswajania ciepła przez powierzchnię przegrody od strony pomieszczenia

obliczany dla okresu letniego (

)

- współczynnik przyswajania ciepła przez n-tą powierzchnię warstwy od strony zewnętrznej

przegrody , obliczany dla okresu letniego (

)

UWAGA CZY TO DOBRZE CZY NIE!!!!!!

8. Sprawdzenie stateczności cieplnej wybranego pomieszczenia .

5. wyznaczenie amplitudy wahań temperatury powietrza .

_

0,7 m. ∙ Q

A_ti = -------------

∑B ∙ A

_ _

Q = ∑Q_o (1 + ∑d) ∑d - dodatki do strat ciepła .

_

Q_o = k(t_i - t_e) ∙A' A' - powierzchnia przegrody lub jej części .

∑d = d₁ + d₂ + d₃

d₁ = 0,13 - tab. 2.37 ( skrypt P.Wr.)

d₂ = 0,15 - tab. 2.38 ( skrypt P.Wr.)

d₃ = - tab. 2.3 ( skrypt P.Wr.) - skutki nasłonecznienia .

	PRZEGRODY	STRATY CIEPŁA				POCHŁANIANIE
				k	A	ti - te	∑d	Qp	B	A	B ∙A
				[W/m^2K]	[ m^2 ]	[ K ]	[ % ]	[ W ]	[W/m^2K]	[ m^2 ]	[ W/K ]
	ŚC. ZEWNĘT.	SKIEROWANA NA ZACHÓD	0,3	7,37	40	23	108,78	4,33	6,25	27,1
		SKIEROWANA NA POŁUDNIE	0,3	14,3	40	18	202,5	4,33	12,2	52,8
OKNA	SKIEROWANA NA POŁUDNIE	1,3	1,8	40	18	110,4	0,32	1,8	0,58
	STROP NAD POMIESZCZENIEM	1,67	15,4	0	23	0	4,07	14	57
		PODŁOGA NA GRUNCIE	0,31	15,4	20	0	95,5	2,66	14	37,2
		ŚCIANA WEW. GR. 15cm	2,06	12,9	0	0	0	4,21	10,8	45,5
		ŚCIANA WEW. GR. 25cm	1,4	7,4	0	0	0	4,21	6,3	26,5
							∑ = 517,2			∑ = 246,7

_

0,7 m. ∙ Q 0,7 ∙ 0,55 ∙ 517,2 [W]

A_ti = ------------- = ------------------------- = 0,81 K

∑B ∙ A 246,7[W/K]

A_{ti max} = 3K

A_ti = 0,81 K < A_{ti max} = 3K

WARUNEK ZOSTAŁ SPEŁNIONY !

9. Zestawienie rodzaju i ilości zastosowanych materiałów

termoizolacyjnych .

1. styropian - izolacja termiczna ścian warstwowych i jako docieplenie

ścian nie podpiwniczonej części piwnic .

2. wełna mineralna - ocieplenia stropów , oraz docieplenie dachu .

L.P	RODZAJ MATERIAŁU	RODZAJ ELEMENTU KONSTR.	ILOŚĆ	ILOŚĆ CAŁKOW.
1	STYROPIAN	ŚCIANY I KONDYGNACJI	11,15	18,12 m^3
2	STYROPIAN	ŚCIANY II KONDYGNACJI	4,47
3	STYROPIAN	ŚCIANY PIWNIC	2,5
4	WEŁNA MIN.	DACH	8,86		13,21 m^3
5	WEŁNA MIN.	STROPY	4,35

---