ochrona cieplna-BW

wiadectwo Charakterystyki Energetycznej Budynku

Ocena stanu ochrony cieplnej budynku -
D. Bartosz, P. Lubina

1. Powierzchnia zabudowana

Przekrój pionowy budynku

Normy PN-70/B-02365 i PN-ISO
9836: 1997 ustalają analogiczną
zasadę

ograniczenia

skrajnie

przekroju

pionowego

budynku,

która  wyznacza  obrys  kondygnacji
przyziemnej  lub  większy  od  niej
obrys  kondygnacji  nadziemnej,  bez
uściślenia  tych  pojęć,  które  zosta

zdefiniowane dopiero w przepisach
WT-2002 (patrz S

ownik). Zgodnie z

rys. P-7, skrajną linię zabudowy
wyznacza

rzut

aszczyznę

poziomą terenu obrys kondygnacji
nadwieszoną nad pierwszą kondyg-
nacją

nadziemną, natomiast nie

uwzględnia się juŜ nadwieszania
kondygnacji po

oŜonych na nią.

Oznaczenia: Kn - najniŜej po

oŜona kondygnacja nadziemna, Nd - pierwsza kondygnacja

nadwieszona nad najniŜej po

oŜoną kondygnacją nadziemną, Oz - zasada wyznaczenia

podstawowego obrysu zabudowy budynku, Pdz - część podziemna budynku znajdująca się
ca

kowicie poniŜej poziomu terenu projektowanego lub urządzonego, która nie wlicza się do

powierzchni zabudowy, Pt - poziom terenu.

rys.7a PN-B-02365:1970

Wg normy PN-70/B-02365 do
powierzchni zabudowanej (Pz) zalicza
się takie elementy budynku, jakie
przykładowo wskazano na rys. 7a,
gdzie:
Bp – brama przejazdowa, Fm – fosa
murowana przy ciągu okien sutenery,
G – ganek, Lg – loggia wgłębna, Nd –
nadwieszenie kondygnacji nad
przyziemiem, Pn – pochylnie dla osób
niepełnosprawnych, Ps – pochylnia
samochodowa, Sp – studzienka przy
okienku piwnicznym, Sz – schody
zewnętrzne, Wr – weranda lub
szklarnia stanowiąca integralną część
budynku.
Do Pz nie zalicza się podziemnej
części budynku (Pdz) znajdującej się
całkowicie pod poziomem terenu.

RZUT BUDYNKU

rys.7b PN-ISO 9836:1997

Wg normy PN-ISO 9836:1997 do
powierzchni zabudowy (Pz) zalicza
się tylko powierzchnię ograniczoną
podstawowym obrysem budynku
(rys. 7), łącznie z takimi częściami,
jakie przykładowo wskazano na rys.
7b, jak:
Bp – brama przejazdowa (przejście
lub prześwit w budynku), G –
ganek, Wr – weranda lub szklarnia
(ogród zimowy).
Nie zalicza się do Pz elementów
określonych w normie jako
„drugorzędne”, jak Fm, Pn, Ps, Sp,
Sz, ani podziemnych części
budynku (Pdz) znajdujących się
całkowicie pod poziomem terenu.

Pn=Pu+Pg+P

Pu=Pp+Pd

2. Powierzchnia netto

wiadectwo Charakterystyki Energetycznej Budynku

Ocena stanu ochrony cieplnej budynku -
D. Bartosz, P. Lubina

Powierzchnia netto wg PN-B-02365:1970

rys.9a PN-B-02365:1970

Wg PN-B-02365:1970 powierzchni

netto

budynku (Pn) oblicza si

wietle konstrukcji

przegród no

nych i działowych jako sum

powierzchni pomieszcze

zaliczonych do Pr, Pu

i Pg na wszystkich kondygnacjach budynku.
Poniewa

norma nie zalicza do Pu powierzchni

elementów zewn

trznych, takich jak balkony,

tarasy i loggie, a zatem nie ma równie

literalnej

podstawy do zaliczenia ich do Pn.

Na rys. 9a pokazano zasad

obliczania Pn

(zacieniowane). Oznaczenia: Bl – balkon, Lg –
loggia wgł

bna, Pg – powierzchnia usługowa,

Pr – powierzchnia ruchu, Pu – powierzchnia
u

ytkowa zamknieta ze wszystkich stron i

przekryta.

Na rys. nie pokazano

cian działowych

wydzielaj

cych pomieszczenia, ale podano Pu

jako sume Pu lokali mieszkalnych, któr

oblicza

wietle przegród budowlanych.

rys.9b PN-ISO 9836:1997

Powierzchnia netto wg PN-ISO 9836:1997

Wg PN-ISO 9836:1997 powierzchni

netto budynku oblicza si

wietle

konstrukcji przegród no

nych i

działowych jako sum

powierzchni

pomieszcze

zaliczonych do Pr, Pu i

Pg na wszystkich kondygnacjach
budynku. Norma wymaga wliczenia do
Pn równie

powierzchni elementów

zewn

trznych niezamkni

tych ze

wszystkich stron, lecz wył

cznie

przekrytych jak loggie.

Na rys. 9b, na przykładzie kondygnacji
powtarzalnej wielorodzinnego budynku
mieszkalnego, pokazano zasad

obliczania Pn (zacieniowanej) wraz z
powierzchni

loggi.

Oznaczenia jak na rys. 9a

3. Powierzchnia ruchu

wiadectwo Charakterystyki Energetycznej Budynku

Ocena stanu ochrony cieplnej budynku -
D. Bartosz, P. Lubina

Powierzchnia ruchu

ad ogólny kondygnacji powtarzalnej

Fragment węz

a komunikacji ogólnej na

kondygnacji powtarzalnej

Fragment węz

a komunikacji ogólnej

kondygnacji powtarzalnej na poziomie
wejścia g

ównego do budynku

Oznaczenia:
Dd  – dźwig duŜy (osobowo-meblowy),
Dm – dźwig mniejszy,
Hd  – hol dźwigowy,
Kd  – komora zsypowa dolna,
Kr   – korytarz ewakuacyjny,
Pd  – podcień lub daszek nad wejściem do
budynku,
Pn – pochylnia dla osób niepe

nosprawnych,

Ps – przedsionek,
Zs – zsyp do odpadów hurtowych

4. Powierzchnia uŜytkowa

Tablica 12. Obliczanie powierzchni u

ytkowej (Pu)

rys.13a PN-B-02365:1970

Powierzchnia uŜytkowa wg PN-B-02365:1970

Wg PN-B-02365:1970, do Pu zalicza si

powierzchnie pomieszcze

w budynku

słu

Ŝą

cych zaspokojeniu potrzeb zwi

zanych

bezpo

rednio z przeznaczeniem danego

budynku. Na rys. 13a przedstawiono przykład
obliczania Pu lokalu mieszkalnego w
wielorodzinnym budynku mieszkalnym oraz jej
podziału na powierzchni

podstawow

(Pp) i

pomocnicz

(Pd), zacienion

Do Pp zalicza si

: Pog – pokój ogólny, Ps-1 –

pokój sypialny 1-os., Ps-2 – pokój sypialny 2-
os. Do Pd zalicza si

: K – kuchnia, Lg –

loggia, Ł – łazienka, Kr – korytarz wewn., Pp –
przedpokój (hol), Sz – szafa wbudowana (lub
garderoba), WC – ust

p wydzielony.

Norma nie zalicza do Pu przynale

nych

elementów znajduj

cych si

poza obr

bem

cian ograniczajacych lokal mieszkalny lub

ytkowy – jak np. balkon (Bl), tarasy lub

loggie (Lg), cho

zalicza si

je do Pc.

rys.13b PN-ISO 9836:1997

Powierzchnia uŜytkowa wg PN-ISO 9836:1997

Wg PN-ISO 9836:1997, do Pu zalicza si

powierzchnie pomieszcze

w budynku, które

odpowiadaj

celom i przeznaczeniu danego

budynku. Na rys. 13b przedstawiono przykład
obliczania Pu lokalu mieszkalnego oraz jej
podziału na powierzchni

podstawow

(Pp) i

pomocnicz

(Pd), zacienion

. Oznaczenia jak na

rys. 13a.

Norma zalicza do Pu przynale

ne elementy

znajduj

ce si

poza obr

bem

cian

ograniczaj

cych lokal mieszkalny lub u

ytkowym

jak balkony, tarasy lb loggie, ale nie kwalifikuje
ich ani do Pp, ani do Pd.

Norma wymaga natomiast rozró

nienia i

przedstawienia oddzielnie powierzchni:

• zamkni

tych i przekrytych ze wszystkich stron,

• niezamkni

tych ze wszystkich stron do pełnej

wysoko

ci, ale przekrytych (loggie),

• niezamkni

tych ze wszystkich stron do pełnej

wysoko

ci i nieprzykrytych (balkony, tarasy).

wiadectwo Charakterystyki Energetycznej Budynku

Ocena stanu ochrony cieplnej budynku -
D. Bartosz, P. Lubina

5. Kubatura ogólna

wg PN-B-02380:1969

Kubatura  ogólna  budynku  (Vo)  stanowi
sumę kubatury  wszystkich  kondygnacji
podziemnych  i  nadziemnych.  Norma  PN-
B-02360:1969 ustala  podstawowe  zasady
obliczania kubatury ogólnej budynku (Vo)
jako  sumę określonych  części  zrealizo-
wanych we wskazanym procencie. Na rys.
zosta

y na przekroju pionowym budynku

pokazane części budynku zaliczane do Vo
w 100%.
Oznaczenia:
Bl – balkon o wysięgu większym niŜ 0,50
m, Go - galeria odkryta (lub taras na
dachu - patrz rys. V-3), Hnp - wysokość
niepodpiwniczonej

części (lub ca

ości)

budynku, Hp - wysokość podpiwniczonej
części (lub ca

ości) budynku, Kd - komin

nad dachem, Lg - loggia wg

ębna, Lk -

lukarna, Ppp - poziom pod

ogi parteru,

Ppw - poziom pod

ogi piwnicy, Pt -

poziom  terenu,  R - rampa  oparta  na
gruncie,  Sp - studzienka  przy  oknie
piwnicznym  (lub  fosa  murowana  przy
paśmie  okien  do  sutereny),  Sz - schody
zewnętrzne

(mające

więcej

niŜ

wysokości stopni), Tn - taras oparty na
gruncie (patrz rys. V-3)

5. Kubatura ogólna

wg PN-B-02380:1969

Na rys. zostały przedstawione
podstawowe elementy budynku,
których kubatura, wg PN-B-
02360:1969, zalicza si

kubatury ogólnej budynku (Vo) w
cz

ęś

ciach < 100%. W 50% zalicza

do Vo budynku kubatur

loggi

dostawianych (Vd) oraz
cz

ęś

ciowo przekrytej cz

ęś

galerii zakrytej (Gz). W 30%
zalicza si

do Vo kubatur

poddasza nieu

ytkowego, czyli

strychu (Sn). Nie zalicza si

ogóle do Vo budynku kubatury
balkonów (Bl) o wysi

mniejszym ni

0,50 m i

analogicznie galerii odkrytej lub
tarasu oraz schodów
zewn

trznych o wysoko

ci 3

stopni lub mniejszej.

6. Kubatura brutto

wg PN-ISO 9836:1997

Kubatura  brutto  budynku  stanowi  sumę kubatury
wszystkich  kondygnacji  podziemnych  i  nadziemnych.
Norma  PN-ISO  9836:1997  ogranicza  obliczenie
kubatury  brutto  budynku  (Vb)  do  części  budynku
zaciemnionych  na  rysunku  V-6.  Przez  analogię
funkcjonalną i  architektoniczną do  loggii  wg

ębnych,

do  Vb naleŜy  zaliczać równieŜ:  loggie  dostawiane,
ganki,  podcienia,  galerie  zakryte  i  kruŜganki.  Norma
nie  zalicza  do  Vb:  kominów  nad  dachem,  daszków
ochraniających wejścia do budynku lub ramp, chodów
i pochylni zewnętrznych dla osób niepe

nosprawnych i

samochodów,

tarasów

opartych

gruncie,

studzienek  piwnicznych  lub  fos  murowanych  przy
oknach dla piwnic i suteren.
Oznaczenia: Bl – balkon,  D - daszek  nad  wejściem
lub  rampą,  Go  - galeria  odkryta,  Hnp – wysokość
niepodpiwniczonej części  lub  ca

ości budynku, Hp

wysokość podpiwniczonej części lub ca

ości budynku,

Kd- komin nad dachem, LB – loggiobalkon, Lg - loggia
wg

ębna, Pt – poziom terenu, Sn – poddasze

nieuŜytkowe, czyli strych, Sp- studzienka lub fosa
murowana do okien piwnicznych lub suteren , Wk-
wykusz

7. Kubatura ogrzewanej części budynku

wg Dz.U.75/2002 poz.690

Normy PN-B-02360:1969 i PN-ISO 9836:1997 nie
ustalają

w ogóle zasad obliczania kubatury

ogrzewanej części budynku. Zasady obliczenia
kubatury ogrzewanej części budynku (V) zosta

ustalone dopiero przepisem 329 ust. 4 WT-2002,
który określa, Ŝe V

jest kubaturą

netto

ogrzewanej części budynku.
Obliczaną

jako

kubatura

brutto

budynku

pomniejszona o kubaturę

wydzielonych klatek

schodowych,

szybów

dźwigowych,

takŜe

zewnętrznych,  niezamkniętych ze  wszystkich  stron
części  budynku,  takich  jak:  podcienia,  balkony,
tarasy,  loggie  i  galerie.  Ogólną ideę tego  przepisu
ilustruje  rys.  V-9.  Do  kubatury  V  nie  zalicza  się
Ŝadnych  części  budynku  bez  ogrzewania,  jak
poddaszy  nieuŜytkowych,  czyli  strychów,  bram
przejazdowych  przejść,  przejść

i prześwitów,

ganków i kruŜganków. NaleŜy rozumieć, Ŝe do
kubatury ogrzewanych części budynku nie zalicza
się

równieŜ

pomieszczeń

mających

jedynie

ogrzewanie dyŜurne (5-8 st.C), a wiec nie tylko
wydzielonych

klatek

schodowych

szybów

dźwigowych, lecz zwykle ca

ych kondygnacji

podziemnych,

zawierających

pomieszczenia

techniczne i gospodarcze oraz garaŜe

wiadectwo Charakterystyki Energetycznej Budynku

Ocena stanu ochrony cieplnej budynku -
D. Bartosz, P. Lubina

Inwentaryzacja techniczno budowlana

Ogólne dane techniczne

(konstrukcja, technologia, nazwa

systemu, niezbędne wskaźniki powierzchniowe i kubaturowe,

średnia wysokość kondygnacji, wspó

czynnik kszta

tu itp.),

Uproszczona dokumentacja techniczna (rzuty poziome z
zaznaczeniem uk

adu przerw dylatacyjnych oraz stron świata),

Opis techniczny podstawowych ustrojów i elementów
budynku (ścian zewnętrznych, dachu, stropów, ścian piwnic, okien
oraz przegród szklanych i przezroczystych, drzwi, itp.),

Charakterystyka energetyczna budynku (moc zamówiona,
zapotrzebowanie na ciep

o, zuŜycie energii, taryfy i op

aty)

Charakterystyka systemu ogrzewania (sprawności sk

adowe

systemu ogrzewania, typ instalacji, parametry pracy, rodzaje
grzejników itp.),

Charakterystyka instalacji ciep

ej wody (rodzaj instalacji,

opomiarowanie, izolacja pionów itp.),

Charakterystyka systemu wentylacji (rodzaj, typ wentylacji
itp.),

Charakterystyka węz

a cieplnego lub innego źród

a ciep

znajdującego się w budynku,

Charakterystyka instalacji gazowej, w wypadku gdy ma ona
wp

yw na usprawnienie lub przedsięwzięcie

termomodernizacyjne,

Wszystkie inne informacje mające wp

yw na zuŜycie energii w

budynku.

Inwentaryzacja techniczno budowlana

OKREŚLENIE CECH FIZYCZNYCH

MATERIA

ÓW I WYROBÓW BUDOWLANYCH

W celu w

aściwego zaprojektowania przegród budynków pod względem zarówno

cieplno-wilgotnościowym (komfort cieplny), jak i z uwagi na jakość powietrza
wewnętrznego (emisja substancji przykrych, uciąŜliwych lub nawet toksycznych),
konieczny

jest

dobór

odpowiednich

materia

ów

budowlanych

i wyposaŜających pomieszczenia (meble, tapety, farby, kleje, itp.).

W stosunku do materia

ów budowlanych niezbędna jest znajomość:

•

aściwości strukturalnych

• w

aściwości wilgotnościowych

• w

aściwości cieplnych

• przepuszczalności powietrza

Masa objętościowa (gęstość pozorna).

Wynika ona ze struktury materia

u i oznaczana jest przez "

" (kg/m

) w jego

stanie powietrzno-suchym.

Rodzaj materia

Masa objętościowa, kg/m

Beton Ŝwirowy

2200

Beton komórkowy

500

700

Ceg

a ceramiczna pe

na (mur z ceg

1800

Drewno miękkie

550

na mineralna

200

Styropian

Struktura materia

ów budowlanych

STRUKTURA MATERIA

ÓW BUDOWLANYCH

kapilarno-

porowata
w

óknista

zbita

ziarnista

beton, ceg

a, kamień, itp.

na mineralna, drewno,

itd.

metale, szk

o, itd.

Ŝwir, piasek, kruszywa sztuczne,
itd.

Struktura materia

ów budowlanych

STRUKTURA MATERIA

ÓW BUDOWLANYCH

kapilarno-

porowata
w

óknista

zbita

ziarnista

beton, ceg

a, kamień, itp.

na mineralna, drewno,

itd.

metale, szk

o, itd.

Ŝwir, piasek, kruszywa sztuczne,
itd.

wiadectwo Charakterystyki Energetycznej Budynku

Ocena stanu ochrony cieplnej budynku -
D. Bartosz, P. Lubina

Właściwości wilgotnościowe

Wilgotność materia

ów

Jest to stosunek zawartości masowej (lub objętościowej) wody do suchej masy (lub
objętości) materia

u. Nie jest to w zasadzie cecha materia

u, lecz w

aściwość

określająca stan jego wilgotnościowy. Mając wilgotność masową (podawana

normatywach) moŜna określić wilgotność objętościową:

( )

1000

Wzrost zawartości wody (pary wodnej w materiale, wp

ywa niekorzystnie na jego

przewodność cieplną oraz trwa

ość. Dla większości materia

ów określone zosta

wartości maksymalne dopuszczalnej wilgotności masowej, z których część
zestawiono w 3 kolumnie poniŜszej tabeli (w kolumnie 2 zestawiono wilgotności
masowe w tzw. stanie powietrzno-suchym przed wbudowaniem materia

ów).

Rodzaj materiału

(lub przegrody)

Wilgotność przed

zawilgoceniem, W, %

Dopuszczalny

przyrost

wilgotności,

∆

∆∆

∆

W, %

ciana z cegły ceramicznej

ciana z pustaków ceramicznych

ciana z cegły wapienno-piaskowej

cian z betonu komórkowego

1,5
1,0
3,0
8,0

1,5
2,0
2,0
4,0

Płyty wiórowo-cementowe
Płyty pilśniowo-porowate
Płyty trzcinowe
Szkło piankowe

12,0
15,0
15,0

2,0

6,0
5,0
3,0
4,0

Wełna mineralna, wata szklana (wyroby)
Styropian
Pianka poliuretanowa
Zasypki organiczne (trociny, torf)
Zasypki mineralne (keramzyt, ŜuŜel)

2,0

15,0
10,0
15,0

5,0

6,0

50,0
30,0

5,0
3,0

Sorpcyjność

Jest to zdolność

materia

u do poch

aniania wilgoci (pary wodnej)

z powietrza (określana w %), a więc zaleŜy g

ównie od wilgotności powietrza

otaczającego materia

(przegrodę budowlaną). W poniŜszej tabeli porównano

orientacyjne wartości wilgotności sorpcyjnej wybranych materia

ów.

Rodzaj

materi

ału

Wilgotność sorpcyjna (%) przy wilgotności względnej

powietrza,

ϕϕϕϕ

50 %

70 %

100 %

Drewno
miękkie

7,0

11,0

26,0

Beton
komórko
wy

2,4

3,5

17,4

Beton
Ŝ

wirowy

1,1

1,5

2,3

Wełna
mineraln
a

0,3

0,6

1,9

Cegła
ceramicz
na pełna

0,2

0,3

1,0

Styropian

0,2

0,4

3,3

Kapilarność

Kapilarne podciąganie ma miejsce gdy w porach materia

u znajduje się woda

i jest ono (obok sorpcji) jedną z podstawowych form występowania wilgoci.
Miarą jego jest z regu

y wysokość podnoszenia się wody, liczona od jej

poziomu w czasie (np. 24 godzin) lub stopień zawilgocenia materia

u na

róŜnych odleg

ościach od poziomu wody. Wysokość kapilarnego podciągania

dla niektórych materia

ów zestawiono w poniŜszej tabeli.

Rodzaj materiału

Wysokość podciągania w

cm/godzinę

Cegła ceramiczna pełna

Beton komórkowy

7,5

Beton Ŝwirowy

Wełna mineralna

Drewno miękkie

0,5

2,5

Styropian

wiadectwo Charakterystyki Energetycznej Budynku

Ocena stanu ochrony cieplnej budynku -
D. Bartosz, P. Lubina

Paroprzepuszczalność (paroch

onność)

Od paroprzepuszczalności przegrody budowlanej zaleŜy zawilgocenie
eksploatacyjne przegrody budowlanej. Paroch

onność charakteryzowana jest

tzw. wspó

czynnikiem paroprzepuszczalności, określającym ilość pary wodnej

(w gramach) przenikającej przez 1 m

materia

u o grubości 1 m, w ciągu 1

godziny, przy róŜnicy ciśnień cząstkowych pary wodnej równej 1 Pa.
Oznaczany jest zwykle przez "

", a jego wymiar to g

H2o

/(mhPa). Pomimo, Ŝe

w praktyce istnieje zaleŜność wartości tego wspó

czynnika od wilgotności i

temperatury materia

u, zaleŜność tą jest zwykle pomijana. W poniŜszej tabeli

zestawiono wartości "

" dla niektórych materia

ów budowlanych.

Rodzaj materiału

Współczynnik "

µµµµ

", g

H2o

/(mhPa)

Wełna mineralna

480

-6

Beton komórkowy (ściana z bloczków)

150

260

-6

Cegła ceramiczna pełna

105

-6

Drewno

miękkie

(prostopadle

włókien)

-6

Beton Ŝwirowy (zwykły)

-6

W typowych dla budownictwa przegrodach wielowarstwowych:

w warstwach leŜących od wnętrza naleŜy stosować materia

y o niskiej

paroch

onności (aby uniknąć zawilgocenia przegrody),

w warstwach leŜących od strony zewnętrznej przegrody wykorzystywać

naleŜy materia

y o duŜej paroch

onności (aby umoŜliwić jej suszenie czyli

"ujście" ewentualnie zebranej pary wodnej na zewnątrz)

Porowatość

WyraŜa ona stosunek objętościowy porów do ca

kowitej objętości danego

materia

u. Wp

ywa bardzo mocno na takie cechy cieplno-fizyczne jak:

przewodność

cieplna,

kapilarność,

sorpcyjność,

nasiąkliwość,

paroprzepuszczalność - (przy czym za istotne uwaŜać naleŜy strukturę
porowatości, tzn. wielkość i kszta

t porów, powierzchnia w

aściwa, budowa

masy materia

owej czyli fazy).

aściwości cieplne

Przewodność cieplna

Zdolność

przewodzenia ciep

a przez dany materia

charakteryzuje

wspó

czynnik przewodności cieplnej. Określa on ilość ciep

a przewodzoną

przez powierzchnię 1 m

materia

u o grubości 1 m, w jednostce czasu i przy

róŜnicy temperatur równej 1 K. Wspó

czynnik ten oznaczamy zwykle przez "

i ma on wymiar W/(mK).

Wartość wspó

czynnika przewodzenia ciep

a zaleŜy od:

- struktury materia

- porowatości materia

- substancji materia

owej stanowiącej jego "szkielet„

- temperatury i wilgotności materia

u (a takŜe w pewnych

materia

ach od kierunku przep

ywu strumienia ciep

a).

ZaleŜność od porowatości nie jest ścis

a, poniewaŜ materia

o ma

ej ilości duŜych i

otwartych porów będzie lepiej przewodzi

ciep

o niŜ materia

o duŜej ilości, ale

ych i zamkniętych porów (przy duŜych i otwartych porach występuje

konwekcyjny ruch powietrza, który ustaje przy porach ma

ych).Wspó

czynnik

dla

powietrza w porach o średnicy

≈

0,1 mm wynosi 0,023 W/(mK), a w porach o

średnicy 2 mm jest większy i wynosi 0,03 W/(mK). Zjawisko to występuje
wyraźnie np. w zasypkach z luźno usypanych ziaren kruszywa.

ZaleŜność wspó

czynnika "

λλλλ

" od struktury materia

Przewodność cieplna zaleŜy od masy objętościowej, od porowatości oraz

wielkości i kszta

tu porów

wartość wspó

czynnika

rośnie ze wzrostem masy objętościowej; wzrost

ten jest jednak róŜny dla róŜnych grup materia

ów budowlanych.

wiadectwo Charakterystyki Energetycznej Budynku

Ocena stanu ochrony cieplnej budynku -
D. Bartosz, P. Lubina

ZaleŜność wspó

czynnika "

λλλλ

" od rodzaju szkieletu (materia

KaŜdy materia

budowlany sk

ada się z w

aściwej substancji (masy) stanowiącej

jego szkielet oraz porów powietrznych. W praktyce wartość wspó

czynnika

jest zatem zawsze średnią ze wspó

czynników dla masy szkieletu i porów

(powietrza). Wspó

czynnik ten zmienia się w zaleŜności od budowy materia

(fazy).

ZaleŜność wspó

czynnika "

λλλλ

" od temperatury

Przewodność cieplna materia

ów rośnie wraz ze wzrostem temperatury,

ównie w wyniku wzrostu przewodności powietrza w porach, a zatem wzrost

wartości wspó

czynnika

będzie największy dla materia

ów o duŜej

porowatości (i duŜych porach).

W zakresie temperatur występujących w budownictwie (od -30

C do +40

)

wzrost ten nie jest istotny i dlatego wartości wspó

czynnika

nie są

róŜnicowane. Zmiany wartości wspó

czynnika

w zakresie do 100

C moŜna

oszacować ze wzoru:

(

)

gdzie

wartość wspó

czynnika przy temperaturze 0

t - przy temperaturze t0C

t - wspó

czynnikiem temperaturowym (rozszerzalności)

równym oko

o 0,0025.

ZaleŜność wspó

czynnika "

λλλλ

" od wilgotności

yw wilgotności na przewodność materia

u - dyfuzją wilgoci oraz

wype

nieniem porów wodą. Wspó

czynnik

dla powietrza ~0,025 W/(mK),

dla wody - 0,58 W/(mK) (woda ma 20 razy większą przewodność cieplną od
przewodności powietrza)

przewodność cieplna w temperaturach ujemnych kszta

tuje się inaczej niŜ

moŜna by

oby się tego spodziewać. Wydawać by się mog

o, Ŝe woda

znajdująca się w porach i stająca się lodem (

l = 2,3 W/mK) spowoduje

wzrost wspó

czynnika

. Okazuje się Ŝe dla materia

ów o duŜych porach

wartość tego wspó

czynnika w temperaturach ujemnych jest bardzo często

mniejsza niŜ w temperaturach dodatnich. Wynika to z osadzania się szronu
w porach, który ma znacznie mniejszą przewodność cieplną W materia

ach

o ma

ych porach nie odnotowuje się istotnych zmian wartości wspó

czynnika

. Ponadto, podkreślić

naleŜy Ŝe woda w ma

ych porach zamarza

w znacznie niŜszych temperaturach, tym niŜszych im mniejsze są średnice
porów.

ZaleŜność wspó

czynnika "

λλλλ

" od kierunku ruchu

strumienia cieplnego

ZaleŜność ta ma istotne znaczenie dla w

óknistych materia

ów budowlanych

(np. drzewa, niektórych materia

ów termoizolacyjnych), dla których wartość

wspó

czynnika

jest większa w kierunku równoleg

ym do w

ókien,

mniejszy w kierunku prostopad

ym. Przyk

adowo, dla drewna sosnowego

⊥

0,30 W/ (mK) ,



= 0,16 W/ (mK)

Wartości wspó

czynników przewodzenia ciep

a (obliczeniowe)

Aby poprawnie zaprojektować przegrody zewnętrzne naleŜy dysponować
wartościami wspó

czynników

dla zastosowanych materia

ów w ściśle

określonych warunkach pracy. Jednak dla uproszczenia podaje się zwykle dwie
wartości tych wspó

czynników, a mianowicie dla warunków średnio-wilgotnych

(tzn. dla materia

ów pracujących w środowisku o wilgotności względnej

mniejszej od 75 %) oraz dla warunków wilgotnych (kiedy wilgotność ta jest
większa od 75 %).

Ciep

o w

aściwe

Jest to ilość ciep

a (wyraŜona w J) niezbędna do ogrzania 1 kg masy

materia

u 0 1 K. ZaleŜy ono silnie od wilgotności materia

u (rośnie ze

wzrostem jego wilgotności).

Rodzaj materiału

Ciepło właściwe, J/ (kgK)

Beton

wirowy

(cięŜki)

837

Cegła ceramiczna

837

Beton komórkowy

837

Drewno miękkie

2720

Wełna mineralna

753

Styropian

1465

wiadectwo Charakterystyki Energetycznej Budynku

Ocena stanu ochrony cieplnej budynku -
D. Bartosz, P. Lubina

Rodzaj materiału

Współczynnik C, W/ (m

)

Cegła ceramiczna (pełna)

5,36

Papa

5,26

Drewno

4,96

Blacha stalowa (matowa)

3,95

Beton Ŝwirowy

3,60

Blacha stalowa (polerowana)

1,40

Blacha stalowa ocynkowana

1,31

Promieniowanie cieplne

kaŜdy materia

którego powierzchnia ma temperaturę wyŜszą od zera

bezwzględnego stanowi źród

o promieniowania. MoŜliwość promieniowania

cieplnego z materia

u budowlanego określana jest przez tzw. wspó

czynnik

promieniowania, który podaje ilość ciep

a wypromieniowanego z 1m

jego

powierzchni o temperaturze bezwzględnej równej 100

K w jednostce czasu.

Wymiar tego wspó

czynnika to W/(m

). Wartość tego wspó

czynnika

uzaleŜniona jest od sk

adu chemicznego materia

u, sposobu wykończenia jego

powierzchni i zakresu temperatury (polerowanie zmniejsza znacznie jego
wartość). Wp

yw koloru materia

u ma istotne znaczenie przy temperaturach

wyŜszych od 500

Rozszerzalność cieplna

Większość materiałów budowlanych rozszerza się przy wzroście temperatury (z
wyjątkiem wody, która w zakresie od 0

C do +4

C kurczy się). Zwiększenie

długości materiału i objętości w temperaturze „t” w stosunku do temperatury
0

C moŜna obliczyć ze wzorów:

(

)

⋅

- współczynnik rozszerzalności liniowej (1/

-długość początkowa (cm)

(

)

⋅

- wspó

czynnik rozszerzalności objętościowej (1/

-objętość początkowa (cm

)

PROCES RUCHU CIEPŁA

•

Przewodzenie - wymiana ciepła pomiędzy cząstkami układu w trakcie ich
bezpośredniego styku; przekazywanie energii cząstkom wewnątrz ciała przy
niezmiennym ich połoŜeniu - w ciałach stałych lub przy drganiach siatek
krystalicznych oraz zderzeniach cząstek - w płynach

•

Konwekcja (Unoszenie) - przenoszenie energii przez poruszające się
makroskopowe cząstki gazu (lub płynu) przy ich zetknięciu: konwekcja
swobodna - wpływ róŜnicy gęstości i konwekcja wymuszona - wpływ
zewnętrznego wymuszenia

•

Promieniowanie - rozchodzenie się energii w postaci fali
elektromagnetycznej; energia cieplna na powierzchni ciała promieniującego
zamienia się na energię elektromagnetyczna promieniowania, która padając
na powierzchnię drugiego ciała (odbiornika promieniowania) zamienia się na
powrót ciepło

Przepływ ciepła (jego wymiana) jest jedną z form przekazywania energii i
występuje gdy istnieje róŜnica temperatur wewnątrz i na zewnątrz
określonego układu (lub pomiędzy układami). WyróŜniamy 3 podstawowe
formy ruchu ciepła:

Przewodzenie

Rozwiązanie zadania przewodzenia ciep

a polega na określeniu rozk

adu

temperatury w elementach przewodzących ciep

o (czyli - na ustaleniu temperatur

we wszystkich lub wskazanych punktach tego elementu).

Podstawowe znaczenie dla ujęcia przewodzenia ciep

a ma tzw.

prawo Fouriera:

grad

−

•

Przegroda jednowarstwowa

ϑϑ

δδδδ

∆

−

Przegroda wielowarstwowa

∑

∆

−

wiadectwo Charakterystyki Energetycznej Budynku

Ocena stanu ochrony cieplnej budynku -
D. Bartosz, P. Lubina

Wymiana na drodze konwekcji

Wymiana ta zachodzi drogą wzajemnego przekazywania ciep

a przez poruszające

się cząstki p

ynu (gazu lub cieczy) cia

om sta

ym (moŜna ją więc nazwać

mechanicznym przekazywaniem ciep

a). Proces wymiany ciep

a drogą konwekcji

charakteryzowany jest zaleŜnością noszącą nazwę

wzoru Newtona, podawanego

w postaci:

(

)

−

•

Gdzie: t

jest temperaturą płynu;

to temperatura powierzchniowa przegrody

(lub ścianki przewodu); A jest jej powierzchnią, zaś

to tzw. współczynnik

konwekcji [W/(m

K)], który moŜe być wyznaczony drogą eksperymentów z

udziałem analizy wymiarowej i liczb kryterialnych (teoria podobieństwa
cieplnego i hydromechanicznego

Generalnie konwekcja moŜe być swobodna lub wymuszona

Wymiana ciep

a przez promieniowanie

NaleŜy do najbardziej intensywnego rodzaju wymiany ciep

a i jest

przekazywaniem ciep

a (emisji) za pomocą fal elektromagnetycznych o

długości

= 0,76

400

m – fale (promieniowanie) cieplne.

Najbardziej reprezentatywna dla przedmiotu jest wymiana ciep

a drogą

promieniowania pomiędzy dwoma równoleg

ymi powierzchniami.

Gdzie

∈

jest emisyjnością, a c

jest stałą Stefana-Boltzmana

Z uwagi na kierunkowość wymiany ciep

a drogą promieniowania (prawo

Lamberta) wprowadza się do powyŜszej zaleŜności tzw. wspó

czynniki

konfiguracji (np.

1-2

), określające jaka część energii wypromieniowanej

z powierzchni "2" trafia na powierzchnię "1".



























−













=∈

−

100

Równoczesna wymiana na drodze konwekcji

i promieniowania

W warunkach rzeczywistych wymiana ciep

a droga konwekcji i promieniowania

najczęściej zachodzi równocześnie. Zak

ada się zatem z regu

y, Ŝe gęstość

strumienia cieplnego równa jest sumie gęstości strumieni konwekcyjnych i
promieniujących, czyli:

Równoczesna wymiana na drodze

przewodzenia, konwekcji i promieniowania

W praktyce fizyki przegród budowlanych zachodzi jednoczesna wymiana ciep

drogą jego przewodzenia (przez materia

przegrody) i przejmowanie ciep

drogą konwekcji oraz promieniowania (przez powierzchnie tych przegród).

(

)

(

)

∑

−

∈

−

Co z pewnym uproszczeniem daje:

(

)(

) (

)

−

Dla przegrody pionowej o jednolitym przekroju mamy do czynienia z

jednokierunkowym ruchem strumienia cieplnego (rysunek poniŜej)

W stanie ustalonym q

= q

, a więc

δδδδ

(

)

(

)

(

)

−

(

)

−

⇒













−

•

(

) ( ) (

)

Identyczny wywód moŜna wykonać dla przegrody wielowarstwowej, a więc

uzyskujemy zaleŜność ogólną w postaci:

(

)

−

•

gdzie, wspó

czynnik przenikania ciep

a (U) jest

podobnie

jak

powyŜej

odwrotnością

kowitego oporu cieplnego, który wynosi:

∑

δδδδ

Studia Podyplomowe „Audyting Energetyczny w Budownictwie na potrzeby Termomodernizacji oraz ...”

prof. dr hab. inŜ. Marian B. Nantka „Ochrona cieplna budynków”

wiadectwo Charakterystyki Energetycznej Budynku

Ocena stanu ochrony cieplnej budynku -
D. Bartosz, P. Lubina

Rozkład temperatury w przegrodzie

°C

-5

-10

-15

-20

18,4

18,2

14,9

-19,2

-19,5

-20

Rozkład temperatury w przegrodzie

°C

-5

-10

-15

-20

18,4

18,2

-16

-19,2

-19,5

-20

U = 0,324 W/m

Studia Podyplomowe „Audyting Energetyczny w Budownictwie na potrzeby Termomodernizacji oraz ...”

prof. dr hab. inŜ. Marian B. Nantka „Ochrona cieplna budynków”

Wspó

czynnik przenikania ciep

a dla ścian

stykających się z powietrzem

wg PN-EN ISO 6946:2004

- opór przejmowania ciepła na wewnętrznej powierzchni przegrody

- suma obliczeniowych oporów cieplnych kaŜdej warstwy

- opór przejmowania ciepła na zewnętrznej powierzchni przegrody

– ca

kowity opór cieplny przegrody

[W/m

K/W]

opór cieplny warstwy jednorodnej:

Opory przejmowania ciepła [ m

K/W]

0,04

0,17

0,13

0,10

w dół

poziomy

w górę

Kierunek strumienia cieplnego

d - grubość warstwy materiału, [m]

- współczynnik przewodzenia ciepła materiału obliczony zg.

z PN- EN 12524:2003 lub przyjęty z tablic, [W/mK]

K/W]

0,00
0,11
0,13
0,15
0,17
0,19
0,21
0,22
0,23

0,00
0,11
0,13
0,15
0,17
0,18
0,18
0,18
0,18

0,00
0,11
0,13
0,15
0,16
0,16
0,16
0,16
0,16

0
5
7

10
15
25
50

100
300

w dół

poziomy

w górę

Kierunek strumienia cieplnego

Grubość
warstwy
powietrza
[mm]

Opór cieplny niewentylowanych warstw powietrza

wiadectwo Charakterystyki Energetycznej Budynku

Ocena stanu ochrony cieplnej budynku -
D. Bartosz, P. Lubina

Wspó

czynnik przenikania ciep

a dla okien

wg PN-EN ISO 10077-1:2007

– pole powierzchni oszklenia,

– pole powierzchni ramy,

- ca

kowity obwód oszklenia,

– wspó

czynnik przenikania ciep

a oszklenia,

– wspó

czynnik przenikania ciep

a ramy,

– liniowy wspó

czynnik przenikania ciep

a mostka cieplnego na styku

szyby z ramą okna

⋅

okno pojedyncze

okno podwójne

pojedyncze oszklenie

oszklenie – okno zespolone

Istnienie  mostków  termicznych  w sposób  istotny  zmienia  bilans  cieplny
budynku.  Wartość współczynnika  przenikania  ciepła,  która  wyznaczona
miejscowo  jest  traktowana  jako  miarodajna  dla  całej  przegrody,
po uwzględnieniu mostków, moŜe się róŜnić nawet o 100%!!!. Spadek
(wzrost) temperatury przegrody w miejscu mostka jest tym większy, im
jest  on  szerszy.  Jednym  z powodów  ich  powstania  moŜe  być źle
zaprojektowany  i wykonany  obiekt.  Błędy  dotyczą m.in.  kształtowania
i orientacji bryły budynku, rozmieszczenia i wielkości okien czy ciągłości
termoizolacji w węzłach konstrukcyjnych.

Mostki termiczne (cieplne).

Są to miejsca w przegrodzie

przewodzące ciepło w sposób intensywniejszy niŜ pozostała część
przegrody.

MOSTKI CIEPLNE

Mostki termiczne dzieli się na:

liniowe, o sta

ym przekroju poprzecznym na pewnej d

ugości;

występujące w miejscach braku, pocienienia lub nieciąg

ości

termoizolacji – są to np. Wieńce ścian zewnętrznych, nadproŜa,
s

upy Ŝelbetowe w ścianach z ceramiki budowlanej; przep

yw ciep

w liniowych mostkach cieplnych jest 2-wymiarowy

punktowe, np. miejsce przebicia warstwy termoizolacji przez

ącznik o znacznie wyŜszej przewodności cieplnej niŜ sam materia

izolacji cieplnej, występuje w nich 3-wymiarowy przep

yw ciep

wiadectwo Charakterystyki Energetycznej Budynku

Ocena stanu ochrony cieplnej budynku -
D. Bartosz, P. Lubina

Rys. a. Płyty styropianowe źle przylegające
do siebie - miejsce mostka.

Rys b. Płyty styropianowe frezowane (brak
mostka).

Ucieczka ciepła poprzez balkony w przypadku
braku izolacji cieplnej (mostek termiczny)

Docieplenie płyty balkonowej styropianem.
Ś

ciana dwuwarstwowa.

Studia Podyplomowe „Audyting Energetyczny w Budownictwie na potrzeby Termomodernizacji oraz ...”

prof. dr hab. inŜ. Marian B. Nantka „Ochrona cieplna budynków”

Izolacja cieplna wieńca w ścianie jednowarstwowej:
a) ucieczka ciepła w błędnie skonstruowanej ścianie,
b) prawidłowa konstrukcja i ocieplenie zabezpieczające

przed stratą ciepła, 1 - płyty styropianowe.

Izolacja cieplna wieńca w ścianie jednowarstwowej:

a) ucieczka ciepła w błędnie skonstruowanej ścianie;

b) b) prawidłowa konstrukcja i ocieplenie

zabezpieczające przed stratą ciepła.
1 - płyty styropianowe.

Izolacja ościeŜy okiennych:

a) w ścianie dwuwarstwowej z 3 cm zakładem,

b) b) w ścianie trójwarstwowej (okno obsadzone

w osi izolacji); 1 - płyty styropianowe.

prof. dr hab. inŜ. Marian B. Nantka „Ochrona cieplna budynków”

Izolacja cieplna parapetu:

a) nieprawidłowy montaŜ parapetu.

Uciekające ciepło.

b) Prawidłowy montaŜ z dodatkową

izolacją styropianową;

1 - kształtki styropianowe.

Jednym  z miejsc,  szczególnie  naraŜonych  na powstanie  mostków  termicznych,
są punkty  zamocowania  elementów  ociepleniowych  za pomocą metalowych
kołków.  Metal  jako  materiał bardzo  dobrze  przewodzący  ciepło  przyczynia  się
do osłabienia  skuteczności  działania  warstwy  izolacyjnej.  Problem  ten  moŜe
wystąpić w przypadku ocieplania budynków cięŜszymi od styropianu materiałami
izolacyjnymi.  Izolacje  termiczne  oparte  na

takich płytach wymagają

przytwierdzania  ich  do muru.  Z jednej  strony  jest  to  dodatkowe  obciąŜenie
konstrukcji,  z drugiej  osłabienie  skuteczności  jako  termoizolacji.  W przypadku
styropianu nie wymaga się kołkowania do wysokości drugiej kondygnacji. JeŜeli
jest ono wykonane to tylko w oparciu o dyble z tworzywa sztucznego, które jak
wiadomo  jest  złym  przewodnikiem  ciepła  a tym  samym  nie  powoduje
powstawania mostków termicznych.

Najbardziej  charakterystyczną  cechą  mostka  cieplnego  jest  moŜliwość
występowania w jego miejscu temperatury niŜszej niŜ w pozostałych częściach
przegrody i powinna być sprawdzana obliczeniowo w celu stwierdzenia czy nie
występują  tam  warunki  sprzyjające  kondensacji  pary  wodnej.  Obliczenia
rozkładów  temperatur  w  miejscach  mostków  cieplnych  są  złoŜone  i  rzadko
wykonywane  (procedury  komputerowe),  dlatego  teŜ  w  praktyce  stosuje  się
uproszczone  metody.  W  odniesieniu  do  temperatury  na  wewnętrznej
powierzchni mostków, uproszczenia te prowadzą do zaleŜności:

(

)

[

]

(

)

−

gdzie:

jest temperaturą w miejscu mostka termicznego,

i t

to temperatury, odpowiednio wewnętrzne i zewnętrzne,

U to wspó

czynnik przenikania ciep

a z dala od mostka cieplnego, W/(m

K),

j.w. lecz w miejscu mostka cieplnego, W/(m

K),

wspó

czynnik temperaturowy, zaleŜny od wymiarów i rodzaju mostka.

wiadectwo Charakterystyki Energetycznej Budynku

Ocena stanu ochrony cieplnej budynku -
D. Bartosz, P. Lubina

NaroŜniki. Niebezpieczeństwo  kondensacji  pary
wodnej  występuje  takŜe  na  wewnętrznych
powierzchniach  w  naroŜnikach  przegród  oraz  w
miejscach

styków

ścian

wewnętrznych

zewnętrznymi. Temperatura w tych miejscach jest
zawsze

niŜsza

niŜ

innych

częściach

zbiegających  się przegród.  Zarówno  ze  względów
sanitarnych,  jak  i  technicznych  istotne  znaczenie
ma stopień obniŜenia temperatury na wewnętrznej
powierzchni  naroŜnika  przegród  zewnętrznych.
ObniŜenie  temperatury  moŜna  określić za  pomocą
pola temperatur.

WyróŜnia się dwie g

ówne przyczyny obniŜenia temperatury w naroŜnikach:

- wspó

czynnik nap

ywu ciep

a jest w nim mniejszy oraz

- powierzchnia wewnętrzna nap

ywu ciep

a jest mniejsza od powierzchni jego

odp

ywu.

Temperatura powierzchni naroŜnika jest zawsze niŜsza niŜ w dalszych częściach
ścian.

Skorygowany wspó

czynnik przenikania ciep

a U

∆

- poprawka na nieszczelności zał. E

- poprawka na łączniki mechaniczne zał. D

- poprawka na wpływ opadów na dach o odwróconym układzie warstw

Uproszczony dodatek ∆

na mostki cieplne

wg PN-EN ISO 6946:1999 (arch)

0,00

0,05

0,15

ciany zewn

trzne pe

ne, stropy poddasza,

stropodachy, stropy nad piwnicami

ciany zewn

trzne z otworami okiennymi i

drzwiowymi

ciany zewn

trzne z otworami okiennymi i

drzwiowymi oraz p

ytami balkonów lub logii

przenikaj

cymi

cian

∆

U, W/(m

Rodzaj przegrody

∆

wiadectwo Charakterystyki Energetycznej Budynku

Ocena stanu ochrony cieplnej budynku -
D. Bartosz, P. Lubina

Współczynnik przenikania ciepła

ciany z oknem

z uwzgl

dnieniem mostków cieplnych

235

232

⋅

=1,5*1,5=2,25 m

=10 m

- A

=7,75 m

235

232

dla ściany U=0,232

mostki liniowe 1,4,8

W/m

Wg PN-EN ISO 13370:2001 W

aściwości cieplne budynków. Wymiana

ciep

a przez grunt. Metoda obliczania

Wspó

czynnik przenikania ciep

a przegród

stykających się z gruntem

Kurtz,Gawin

wiadectwo Charakterystyki Energetycznej Budynku

Ocena stanu ochrony cieplnej budynku -
D. Bartosz, P. Lubina

mieszkania ⇒

⇒

⇒ V

+ V

= V

budynek ⇒

⇒

ΣΣΣΣ

Zasada dzia

ania wentylacji w obrębie mieszkań

i budynków

RóŜnica ciśnień wywo

ana wyporem termicznym:

∆

= (

)

⋅

gdzie:

–

- gęstość powietrza zewnętrznego

–

- gęstość powietrza wewnętrznego

– h - odległość środka okna od linii odniesienia
– g - przyśpieszenie ziemskie

∆p

⋅

gdzie:

w - prędkość wiatru na określonej wysokości,
C - wspó

czynnik konwersji ciśnienia dynamicznego na statyczne

RóŜnica ciśnień wywo

ana dzia

aniem wiatru:

> t

, V

zew

= 0

= t

, V

zew

> 0

> t

, V

zew

> 0

zew

Rozkład róŜnicy ciśnień.

a) wywołanych róŜnicą temperatur,

b) wywołanych działaniem wiatru,

c) przy równoczesnym działaniu

temperatury i wiatru.

JeŜeli  temperatura  w  kanałach  wentylacji
grawitacyjnej  jest  wyŜsza  od  temperatury
powietrza  zewnętrznego,  to  powstaje  tzw.
wypór  termiczny.  Jest  on  wynikiem  róŜnicy
cięŜarów  powietrza  zewnętrznego  i powietrza  w
kanałach

(

)

−

⋅

∆

inf

wiadectwo Charakterystyki Energetycznej Budynku

Ocena stanu ochrony cieplnej budynku -
D. Bartosz, P. Lubina

Wiatr mo

e intensyfikowa

lub tłumi

wymian

, mo

tak

e powodowa

odwrócony przepływ powietrza

NADCIŚNIENIE

PODCIŚNIENIE

Wiatr

Uwzględnianie siły naporu wiatru jest sprowadzane do ustalenia jego
ś

redniej prędkości i przewaŜającego kierunku.

Zmiany prędkości wiatru na róŜnych wysokościach nad poziomem gruntu
zaleŜne są od rodzaju i zabudowy terenu:













Współczynnik i wykładnik
zaleŜą od rodzaju terenu,
a takŜe jego zabudowy.

Potencjalne drogi przep

ywu powietrza:

• otwory utworzone celowo- otwory umyślnie utworzone do celów

wentylacji pomieszczeń. Przyk

adami takich otworów (występujących w

systemie wentylacji naturalnej) są:

– przewody wentylacyjne wywiewne,

– otwierane okna, otwory nawiewne w oknach, ścianach, drzwiach itp.

Charakteryzują się :

– jawnym po

oŜeniem otworów nawiewnych i wywiewnych,

– moŜliwością bezpośredniej oceny kszta

tu i zmierzenia rozmiarów,

– relatywnie prostym kszta

tem,

– zaplanowaniem kszta

tu, rozmiarów i po

oŜenia otworów juŜ na etapie

projektowania budynku.

– moŜliwość regulacji powierzchni otwarcia.

•

otwory powstałe przypadkowo - nale

Ŝą

do nich nieszczelno

ci o du

ró

norodno

ci kształtów i rozmiarów, okre

la si

je mianem szczelin.

Dziel

na dwa podstawowe typy:

szczeliny w komponentach otwieranych - wyst

puj

na stykach

elementów otwieranych: okien, drzwi, klap. Najcz

ęś

ciej s

niewielkie, st

d te

trudne, b

niemo

liwe do bezpo

redniego

zmierzenia

szczeliny w materiale - to szczeliny wyst

puj

ce pomi

dzy ramami

okiennymi (drzwiowymi) a murami, na zł

czach

cian,

cian i

stropów, przy przej

ciach pionów instalacyjnych przez przegrody, w

miejscach prowadzenia kabli elektrycznych, telefonicznych,

montowania gniazdek elektrycznych oraz wynikłe z porowatej

struktury materiałów budowlanych.

Wspó

czynnik infiltracji powietrza a:

określa ilość powietrza nap

ywającego do budynku przy zamkniętych

oknach i drzwiach. W oparciu o wspó

czynnik infiltracji a wyraŜony

w m

⋅

2/3

moŜna wyznaczyć strumień powietrza (V,m

/h)

z zaleŜności:

∆

⋅

gdzie:

l - to d

ugość szczelin w oknach lub drzwiach,

n - wyk

adnik potęgowy zaleŜny od charakteru przep

ywu

powietrza (zawiera się w granicach od 0,5 dla ruchu
w pe

ni burzliwego do 1,0 dla ruchu laminarnego).

Dla szczelin okiennych wartość wyk

adnika n zawiera się

w granicach 0,6 - 0,7; dla okien w Polsce przyjmuje się
najczęściej n=0,67.

wiadectwo Charakterystyki Energetycznej Budynku

Ocena stanu ochrony cieplnej budynku -
D. Bartosz, P. Lubina

Sposoby określania wymiany powietrza w

pomieszczeniach i budynkach

Symulacje komputerowe

Generalnie przepływy powietrza w budynkach moŜemy określić za pomocą:

• symulacji komputerowych,

• pomiarów przepływów powietrza

Prowadzi się z wykorzystaniem specjalistycznych programów symulacyjnych
takich jak AIR, CONTAM, ESP-r czy TRNSYS. Z uwagi na małą dostępność
ww. programów (wykorzystywane są raczej w ośrodkach naukowych), a
takŜe konieczność poczynienia wielu załoŜeń (np. dotyczących szczelności
przegród) rzadko one są podstawowym narzędziem audytora czy inŜyniera.
Do zalet tych programów zaliczyć natomiast moŜna estymację przepływów w
kaŜdych zadanych warunkach brzegowych i stosunkowo niedługi czas
otrzymania końcowych wyników (w stosunku do pomiarów).

Pomiarowe metody określania strumienia powietrza

przenikającego przez obudowę budynku

Do pomiarowych metod naleŜą:

• techniki gazów znacznikowych - to bezpośrednie pomiary infiltracji

powietrza, jaka zachodzi przy warunkach pogodowych występujących
w trakcie badań.

• testy ciśnieniowe - to pomiary ogólnej szczelności obudowy budynku

lub szczelności wybranych komponentów budowlanych niezaleŜnie od
oddzia

ywania elementów klimatycznych i innych zmiennych

parametrów determinujących ilość powietrza przenikającego przez
nieszczelności w obudowie budynku.

Metoda z uŜyciem gazów znacznikowych

−

⋅

Gazy znacznikowe:
hel, dwutlenek węgla, sześciofluorek siarki, tlenek azotu

Metody (wg normy):

- metoda zaniku gazu
- metoda sta

ej iniekcji

- metoda sta

ego stęŜenia

b. i c. d

ugookresowe i droŜsze badania, wymagają innego

wyposaŜenia sprzętowego

Halupczok J., Makulla D.
Rynek Instalacyjny 9/2004

Schematyczne przedstawienie analizy technicznej efektywno

ci wentylacji za pomoc

gazów znacznikowych

Halupczok J., Makulla D.
Rynek Instalacyjny 9/2004

wiadectwo Charakterystyki Energetycznej Budynku

Ocena stanu ochrony cieplnej budynku -
D. Bartosz, P. Lubina

Metoda testów ciśnieniowych

polega na wytwarzaniu nienaturalnie wysokiej ró

nicy ci

nienia pomi

dzy

trzem budynku a otoczeniem i jednoczesnym pomiarze strumienia

powietrza wtłaczanego lub wyci

ganego w tym celu powietrza

zazwyczaj

ró

nica

nienia

wytwarzana

jest

pomoc

specjalnych zestawów pomiarowych wyposa

onych w wentylatory

o zmiennej charakterystyce

podczas pomiarów podci

nienie lub nadci

nienie w budynkach

dochodzi do 60-75 Pa. S

to warto

ci ci

nienia przekraczaj

o rz

d wielko

ci podci

nienie spotykane w trakcie eksploatacji

typowych budynków. Pozwala to na redukcj

udziału naturalnych sił

(ró

nica temperatury powietrza, wiatr) wywołuj

cych przepływ

powietrza przez nieszczelno

ci.

wyniki przedstawia si

w postaci graficznej lub w postaci

charakterystyki wykładniczej

a. prędkość wiatru:

w < 6 m/s lub 3 B

b. ti*te*h < 500,
c. róŜnica ciśnienia:

∆

pmin = 10 Pa,

zmiana co 10 Pa,

∆

pmax = 50 Pa (a nawet do 100Pa),

dla budynków duŜych (V>4000m3)

∆

pmin = 25 - 50 Pa

Warunki wykonywania pomiarów metodą testów ciśnieniowych:

Wyniki pomiarów testów ciśnieniowych wykorzystywane są do:

• oceny jakości powietrza wewnętrznego tj. wyznaczenia liczby wymian

powietrza w pomieszczeniach

• kontroli i modyfikacji systemów wentylacyjnych

• określania energetycznych charakterystyk budynków

• przeprowadzania w

aściwej modernizacji istniejących budynków,

• dostarczenia danych wejściowych do obliczeń szacunkowych infiltracji

oraz komputerowych symulacji przep

ywów powietrza wentylacyjnego

• sprawdzania zgodności szczelności budynków i komponentów

budowlanych (g

ównie okien) z normami oraz weryfikacji samych norm

WyróŜnia się dwie podstawowe grupy pomiarów ciśnieniowych:
- testy sta

ociśnieniowe oznaczane symbolem DC

- testy zmiennociśnieniowe oznaczane symbolem AC

Do sta

ociśnieniowych badań szczelności, umoŜliwiających pomiar

szczelności komponentów budowlanych (okien), wykonywanych w
warunkach rzeczywistych naleŜą:

- badania szczelności metodą „drzwi ciśnieniowych„

- badania szczelności wykorzystujące instalacje wentylacji

mechanicznej,

- lokalne badania szczelności komponentów budowlanych,

- lokalne badania szczelności komponentów budowlanych z

wentylatorami pomocniczymi,

- kompensacyjne badania szczelności.

Sta

ociśnieniowe badania szczelności (DC)

wiadectwo Charakterystyki Energetycznej Budynku

Ocena stanu ochrony cieplnej budynku -
D. Bartosz, P. Lubina

Zmiennociśnieniowe badania szczelności (AC)

Schemat uk

adu do pomiaru szczelności metodą AC

Zalety techniki AC względem DC:

• operuje na naturalnie występujących w przyrodzie
wartościach róŜnicy ciśnień
• jest mniej wraŜliwa na dzia

anie wiatru, pomiary mogą

być

przeprowadzane przy zmiennym wietrze bez utraty

dok

adności

• pomiary i analiza są wykonywane w tym samym czasie.

ZYSKI CIEPŁA

Potrzeby cieplne uzyskuje się pomniejszając straty o zyski ciep

wewnętrznego oraz wynikające z promieniowania s

onecznego (mogą

wystąpić równieŜ innego typu źródła ciepła wewnętrznego).

Zyski ciep

a wewnętrznego - Q

Wynikają z przeznaczenia i uŜytkowania pomieszczeń. Ich źród

ami są ludzie

(fizjologia organizmu ludzkiego) oraz urządzenia wyposaŜające pomieszczenia, tj.
do przygotowania ciep

ej wody uŜytkowej, posi

ków, aparaty elektryczne,

sztuczne oświetlenie, itp., a takŜe – w przypadku budynków przemysłowych -
obciąŜenia związane z technologią produkcji (piece przemys

owe, maszyny,

gorące powierzchnie, itp.).

W większości przypadków wielkość zysków zaleŜy od ilości przebywających w
nich osób, ilości i rodzaju oświetlenia i zamontowanych urządzeń, a takŜe od

czasu przebywania ludzi i uŜytkowania oświetlenia czy urządzeń.

Dok

adne ustalenia tych zysków jest trudne g

ównie z uwagi na ich okresową

zmienność

(badania ankietowe). MoŜliwe jest jedynie wskaźnikowe

określanie, np. w oparciu o ilość uŜytkowników. Przyk

adowo dla budynków

jednorodzinnych (4

8 uŜytkowników) sumaryczne zyski ciep

a wewnętrznego

szacować moŜna na 0,7

1,5 kW w zaleŜności od wyposaŜenia pomieszczeń

oraz aktywności ludzi. W budynkach wielorodzinnych (duŜa ilość
uŜytkowników) sięgają one do 6 kW (są to jednak wartości orientacyjne).

Mę Ŝc zy Ŝni - dni ro bo c ze

100

1 9

2 1

g o d zin y d o b y

Oś w ie tle nie - s ty c ze ń

2 0

4 0

6 0

8 0

10 0

1 9

2 1

2 3

g o d z in y d o b y

Przykładowe przebiegi zmienno

ci wyst

powania zysków ciepła

wiadectwo Charakterystyki Energetycznej Budynku

Ocena stanu ochrony cieplnej budynku -
D. Bartosz, P. Lubina

Średnią wartość zysków od ludzi w odniesieniu do pojedynczego dnia

zimowego przyjmować moŜna na poziomie 1200Wh/osobę. Zyski ciep

a od

urządzeń elektrycznych w tych samych warunkach są równe od oko

7000Wh (dla pojedynczego mieszkania w budynkach wielorodzinnych) do
ponad 8000 Wh (w budynkach jednorodzinnych o średnim standardzie.

S um aryc z ne z ys ki c ie pła o d ludz i

100

150

200

250

300

350

1 5

1 7

2 3

ko le jne g o dziny do by

ła

Zys ki c ie pła o d innyc h źró de ł

100

150

200

250

300

350

1 1

1 5

1 7

2 3

ko le jne g o dziny do by

ła

Sumaryczne zyski ciepła od ludzi (po lewej, mieszkanie 4-osobowe) oraz

od pozostałych

ródeł dla danego mieszkania

Zyski ciep

a od promieniowania s

onecznego (Q

)

ZaleŜą min. od szerokości geograficznej na jakiej po

oŜony jest rozpatrywany

obiekt, orientacji jego przegród w stosunku do do po

oŜenia S

ońca (stron

świata), pory roku, dnia itp. Warto zwrócić uwagę, Ŝe nawet w okresie zimy i
w warunkach atmosfery przemys

owej (duŜe zanieczyszczenie powietrza)

zyski ciep

a dla pionowych przegród mogą sięgać w Polsce 80 W/m

W celu dok

adniejszego oszacowania tych zysków naleŜy dysponować

kompletem danych opisujących promieniowanie s

oneczne równieŜ w okresie

zimowym (tzw. referencyjny rok klimatyczny).

MoŜna takŜe wstępnie za

oŜyć, Ŝe z ca

kowitej energii s

onecznej

atmosferze rozpraszane jest 17

18%. Pozosta

a jej część jest w oko

o 80%

przekazywana przez przegrody przeźroczyste (okna), zaś 2

3% zostaje

zakumulowane w przegrodach zewnętrznych. Przy takich za

oŜeniach zyski z

tytu

u promieniowania s

onecznego mogą być oszacowane dla ca

ego

budynku za pomocą równania

= A I (

ϕϕϕϕ

)

gdzie

- I to intensywność promieniowania s

onecznego określana przy

oŜeniu prostopad

ego oddzia

ywania S

ońca na przegrodę;

są udzia

ami powierzchni okien i pionowych ścian pe

nych

w sumarycznej powierzchni przegród,

- p

, p

są przyjętym procentem energii przekazywanej do

pomieszczenia przez okna (p

= 0,80) i przez pionowe ściany

ne (p

= 0,02

0,03).

Studia Podyplomowe „Audyting Energetyczny w Budownictwie na potrzeby Termomodernizacji oraz ...”

prof. dr hab. inŜ. Marian B. Nantka „Ochrona cieplna budynków”

Przeprowadzone szacunkowe obliczenia wykorzystujące to równanie wykazują, Ŝe
zyski od promieniowania s

onecznego mogą wahać się od 2 kW do 20 kW

odniesieniu do pojedynczego sezonu zimowego oraz rodzaju i przeszklenia
przegród.

Wz g lę dn y u dz iał z ys kó w

0,2

0,4

0,6

0,8

XII

III

mie s iąc s e zo nu g rze wc z e g o

zys ki we wnę trzne

zys ki o d s ło ńc a

NiezaleŜnie od wielkości ogrzewanej
przestrzeni (budynku) zyski ciep

a w

najzimniejszych  miesiąca    sezonu
zimowego  nie  przekraczają kilkunastu
lub  nawet  kilku  procent    zasadniczych
strat  ciep

a. Maksymalnie mogą one

sięgać niewiele ponad 20% w okresach
wczesnej wiosny i późnej jesieni. Warto
jednak podkreślić, Ŝe wp

yw zysków

ciep

a na bilanse potrzeb cieplnych

szybko wzrasta wraz ze wzrostem
izolacyjności cieplnej i powietrznej
przegród zewnętrznych.

Przykładowy wzgl

dny udział

zysków ciepła (odniesiony do strat)

dla dobrze izolowanego budynku

mieszkalnego

wiadectwo Charakterystyki Energetycznej Budynku

Ocena stanu ochrony cieplnej budynku -
D. Bartosz, P. Lubina

Co to jest termowizja (termografia)?

Termowizja jest to metoda badawcza umoŜliwiająca określenie rozk

adu

temperatury na powierzchni obiektów w sposób zdalny i bezdotykowy.

PN-EN 13187:2001
W

aściwości cieplne budynków. Jakościowa detekcja wad cieplnych w

obudowie budynku. Metoda podczerwieni.

• Tworzenie obrazu (termogramu) polega na
rejestracji

przez

kamerę

termowizyjną

promieniowania emitowanego przez obserwo-
wany obiekt, a następnie przetworzeniu na
kolorową mapę temperatur.

• KaŜde ciało o temperaturze wyŜszej od zera bezwzględnego jest źródłem
promieniowania podczerwonego, a jego intensywność zaleŜy od temperatury

cech powierzchni ciała.

Zastosowania – nieinwazyjne wykrywanie:

• wad technologicznych przegród budynków, b

ędów w dociepleniu,

mostków cieplnych, zawilgoceń, filtracji powietrza,

• lokalizacji rur z ciep

ą wodą, oraz wycieków i nieszczelności,

• z

ego stanu izolacji cieplnej kot

ów, rurociągów, (diagnostyka

przedremontowa i powykonawcza),

• lokalizacji przebiegu sieci ciep

owniczej (inwentaryzacja).

a takŜe diagnostyka powykonawcza

po modernizacji!

Zasada działania kamery termowizyjnej

J. Jaworski, Termografia budynków,
Dolnośląskie Wydawnictwo Edukacyjne, Wrocław 2000.

Pole widzenia FOV
element płaszczyzny obrazu poddanego obserwacji, z którego promieniowanie zostaje
skupione przez układ optyczny radiometru w danym kącie bryłowym
Chwilowe pole widzenia IFOV
element płaszczyzny obrazu z którego promieniowanie zostaje skupione na detektorze
przez układ optyczny dla stworzenia podstawowego elementu obrazu termalnego -
piksela

Termometry radiacyjne lub pirometry uśredniają w swoim polu
widzenia FOV, określaną temperaturę.

Kamera termograficzna mierzy róŜnicę temperatury

∆

T punktów w

IFOV

poprzez pomiar róŜnicy emitowanej mocy

∆

E z

poszczególnych pikseli wg wzoru:

moc promieniowania mierzona jest przez układ skupiający w
kolejnych chwilach z kolejnych pikseli linijki.

Detekcja energii promieniowania podczerwonego polega na jej
odbiorze i przetworzeniu w sygna

elektryczny.

∆

εσ

∆

wiadectwo Charakterystyki Energetycznej Budynku

Ocena stanu ochrony cieplnej budynku -
D. Bartosz, P. Lubina

Kamera

termowizyjna

jest

urządzenie

mierzące

natęŜenie

promieniowania podczerwonego. NatęŜenie promieniowania zamieniane
jest na impulsy elektryczne proporcjonalne do jego mocy.

NatęŜenie  promieniowania  podczerwonego  przeliczone  jest  (przy
załoŜonej  emisyjności)  na  wartości  temperatury i  przedstawiane  w
postaci  powierzchniowych  rozk

adów temperatury (termogramów) –

wizualnie - odcieniami szarości lub kolorami.

Porównywać temperatury na termogramie, moŜemy bezpośrednio tylko
w obrębie jednego materiału. Dla materiałów o róŜnych emisyjnościach
temperatury naleŜy przeliczyć.

Zastosowanie emisyjności tynku wapiennego:

- dla stali ocynkowanej - zwiększenie temperatury o 41.4%,

- dla drewna świerkowego - zwiększenie temperatury o 4.2%.

Na obraz uzyskiwany za pomocą urządzenia termograficznego
wp

ywają:

temperatura badanego obiektu,

widmowy zakres czu

ości aparatury termograficznej,

emisyjność materia

ów badanego obiektu,

geometria badanego obiektu.

W celu określenia temperatury obiektu operator musi wprowadzić do
obliczeń następujące dane:

wspó

czynnik emisyjności,

odleg

ość obiektu od kamery w celu wyznaczenia wspó

czynnika

transmisji powietrza atmosferycznego,

temperaturę powietrza,

temperaturę odbitego od obiektu promieniowania otoczenia (w

większości przypadków zak

ada się, Ŝe jest równa temperaturze

powietrza).

Interpretacja zdjęć termograficznych

a. określenie emisyjności

powierzchni obiektu (przy zastosowaniu

radiometru do pomiaru emisyjności):

powierzchnie ścian budynków, jak wszystkie ciała rzeczywiste nie są

ciałami doskonale czarnymi, są cia

ami szarymi,

emisyjność jest niezaleŜna od temperatury,
emisyjność jest stała we wszystkich kierunkach, (dla większości

stosowanych materiałów budowlanych

= 0.90

.05),

wpływ zawilgocenia i chropowatości na emisyjność,
wpływ odbić światła
b. określenie wpływu otoczenia badanego obiektu:
oddziaływanie powietrza wokół budynku,
wpływ wiatru

(przy wietrze o prędkości powyŜej 8 m/s nie powinno

wykonywać się pomiarów kamerą termograficzną, przy niŜszych
prędkościach wprowadza się współczynniki korekcyjne)

c. historia ostatnich kilku, kilkunastu godzin

ze względu na duŜą bezwładność cieplną ścian jest waŜnym parametrem

interpretacji uzyskanych termogramów (nasłonecznienie, opady, przebieg
temperatury powietrza w funkcji czasu, kierunek i prędkość wiatru,
wilgotność, występowanie mgły).

Badania budynk

w przeprowadza si

w nocy, w stabilnych

warunkach

rodowiska,

Niezb

dna jest dost

pno

ść

optyczna ka

dej

ciany i mo

liwo

ść

obserwacji z kilkunastu do stu kilkudziesi

ciu metr

w (aparatura

standardowo dysponuje obiektywami o k

cie 10 i 20

lub 12 i 24

Warunki pomiarów

wiadectwo Charakterystyki Energetycznej Budynku

Ocena stanu ochrony cieplnej budynku -
D. Bartosz, P. Lubina

Badanie izolacji termicznej budynków

Powinny być spełnione następujące warunki:

małe wahania temperatury,

dodatkowe pomiary temperatury powietrza w otoczeniu budynku,

odpowiednia odległość kamery od obiektu,

określona emisyjność obiektu (ze względu na trudności częściej

stosowana jest termografia jakościowa i porównawcza),

uwzględniona wilgotność względna oraz prędkość wiatru.

Zasada badania przegród budowlanych

określenie

rzeczywistego rozkładu temperatury,

ocena

prawidłowo

ci rozkładu temperatury,

oszacowanie przyczyn i zakresu defektów

MoŜliwości wykorzystania termowizji w

ilościowych badaniach cech cieplnych przegród

Korzystne jest po

ączenie punktowych metod badawczych z

termografią.  UmoŜliwia  to  z jednej strony  identyfikację miejsc         o
pogorszonej  izolacyjności  (termografia),  z  drugiej  pozwala  na
ilościową ocenę cech cieplnych przegród zewnętrznych budynku   w
wytypowanych  miejscach  (wyznaczenie  oporności  cieplnej  na
podstawie  pomiarów  gęstości  strumienia  ciep

a oraz odpowiednich

wartości temperatury po obydwu stronach przegrody).

Za pomocą

aparatury termowizyjnej określany jest rozk

temperatury na zewnętrznej i wewnętrznej powierzchni przegrody.
Rozk

ad ten umoŜliwia „podzia

” przegrody na fragmenty o

zróŜnicowanym

oporze

cieplnym.

podstawie

rozk

adu

temperatury ustala się umiejscowienie czujników systemu do
wyznaczania wspó

czynnika przenikania ciep

Rymarczyk Z.

Rynek Instalacyjny 10/2000

Termogramy ściany szczytowej budynku
wzniesionego w systemie W-70

PRZYK

ADY TERMOGRAMÓW PRZEGRÓD

BUDOWLANYCH

PRZYK

ADY TERMOGRAMÓW PRZEGRÓD

BUDOWLANYCH