KRYTERIA OCENY TERMOIZOLACYJNOŚCI BUDYNKÓW
Kryterium sezonowego zapotrzebowania na ciepło do ogrzania budynku.
Sezonowe zapotrzebowanie na ciepło do ogrzania w standardowym sezonie grzewczym to ilość ciepła, stanowiąca
różnicę strat ciepła i wykorzystywanych zysków ciepła budynku w standardowym sezonie grzewczym przy:
−
obliczeniowej temperaturze powietrza wewnętrznego,
−
projektowej wartości strumienia powietrza wentylacyjnego,
−
temperaturze powietrza zewnętrznego i promieniowaniu słonecznym odpowiadającym średnim wieloletnim warunkom.
Wskaźnik E sezonowego zapotrzebowania na ciepło do ogrzania w standardowym sezonie ogrzewczym jest to stosunek
sezonowego zapotrzebowania na ciepło do ogrzania w standardowym sezonie ogrzewczym Q do kubatury V ogrzewanej
części budynku.
0
E
V
Q
E
≤
=
1.
Dla budynku mieszkalnego wielorodzinnego i zamieszkania zbiorowego wartość wskaźnika sezonowego
zapotrzebowania na ciepło do ogrzania budynku E jest mniejsza od wartości granicznej E
o
2.
Dla budynku w zabudowie jednorodzinnej wartość wskaźnika E musi być mniejsza od E
o
lub przegrody zewnętrzne
muszą spełniać wymagania izolacyjności cieplnej lub inne wymagania związane z oszczędnością energii.
3.
Dla budynku użyteczności publicznej i budynku przemysłowego wymagania są spełnione jeżeli przegrody zewnętrzne
odpowiadają wymaganiom izolacyjności cieplnej oraz innym wymaganiom związanym z oszczędnością energii.
Kryterium izolacyjności cieplnej przegród nieprzezroczystych.
Wartości współczynnika przenikania ciepła U ścian, stropów i stropodachów obliczone zgodnie z Polską Normą nie mogą być
większe niż maksymalne wartości współczynnika przenikania ciepła U
max
podane w odpowiednim rozporządzeniu.
max
T
U
R
1
U
≤
=
gdzie:
R
T
– całkowity opór cieplny przegrody wraz z oporami przejmowania ciepła, m
2
·K/W
Kryterium izolacyjności cieplnej przegród przezroczystych.
Wartości współczynnika przenikania ciepła U okien, drzwi balkonowych i drzwi zewnętrznych nie mogą być większe niż
maksymalne wartości współczynnika przenikania ciepła U
max
podane w odpowiednim rozporządzeniu.
Kryterium minimalnego oporu cieplnego podłóg na gruncie.
W budynku mieszkalnym w zabudowie jednorodzinnej, budynku użyteczności publicznej oraz budynku przemysłowym podłoga
na gruncie w ogrzewanym pomieszczeniu powinna być izolowana dodatkową izolacją cieplną w postaci pasów pionowych lub
poziomych o szerokości co najmniej 1 m usytuowanych wzdłuż linii styku podłogi ze ścianą zewnętrzną. Suma oporów
cieplnych warstw podłogowych, dodatkowej izolacji cieplnej (poziomej lub pionowej) i gruntu, obliczona zgodnie z Polską Normą
nie powinna być mniejsza od wartości minimalnych sumy oporów cieplnych dla podłóg układanych na gruncie podanych w
odpowiednim rozporządzeniu.
min
gr
R
R
≥
gdzie:
w
któ
ry
m:
R
gr
- obliczeniowy opór cieplny gruntu przylegającego do ściany, [m
2
·K/W]
Podłogom stykającym się z gruntem w pomieszczeniach o temperaturze obliczeniowej t
i
≤ 8
o
C oraz podłogom usytuowanym
poniżej 0,6 m od poziomu terenu nie stawia się żadnych wymagań izolacyjności cieplnej.
Kryterium minimalnego oporu cieplnego ścian stykających się z gruntem.
W budynku mieszkalnym w zabudowie jednorodzinnej, budynku użyteczności publicznej oraz budynku przemysłowym wartości
oporów cieplnych ścian stykających się z gruntem, na odcinku równym 1 m licząc od poziomu terenu nie mogą być niższe niż:
a) przy t
i
> 16
o
C
1,0 m
2
·K/W,
b) przy 4
o
C < t
i
≤ 16
o
C
0,8 m
2
·K/W,
a na odcinku ściany poniżej 1,0 m licząc od poziomu terenu , wartości oporu cieplnego nie ogranicza się.
Kryterium maksymalnej powierzchni okien.
1. W budynku mieszkalnym w zabudowie jednorodzinnej pole powierzchni A
0
, wyrażone w m
2
okien oraz przegród
szklanych i przezroczystych, o współczynniku przenikania ciepła U nie mniejszym niż 2,0 W/m
2
·K obliczone według ich
wymiarów modularnych nie może być większe niż wartość A
0max
obliczona według wzoru:
w
z
max
0
A
03
,
0
A
15
,
0
A
⋅
+
⋅
=
gdzie:
A
z
- jest sumą powierzchni rzutu poziomego wszystkich kondygnacji nadziemnych (w zewnętrznym obrysie budynku)
w pasie szerokości 5 m wzdłuż ścian zewnętrznych
A
w
- jest sumą powierzchni pozostałej części rzutu poziomego wszystkich kondygnacji po odjęciu A
z
2. W budynku użyteczności publicznej pole powierzchni A
0max
, wyrażone w m
2
, okien oraz przegród szklanych i
przezroczystych o współczynniku przenikania ciepła nie mniejszym niż 2,0 W/m
2
·K obliczone według ich wymiarów
modularnych nie może być większe niż wartość A
0max
obliczona według powyższego wzoru, jeśli nie jest to sprzeczne z
warunkami niezbędnymi do zapewnienia niezbędnego oświetlenia światłem dziennym określonymi odrębnymi
przepisami.
3. W budynku przemysłowym łączne pole powierzchni okien oraz ścian szklanych w stosunku do powierzchni całej
elewacji nie może być większe niż:
a) w budynku jednokondygnacyjnym (halowym)
- 15%
b) w budynku wielokondygnacyjnym
- 30%
Kryterium punktu rosy.
1. W budynku mieszkalnym, budynku użyteczności publicznej, a także w budynku przemysłowym opór cieplny
nieprzezroczystych przegród zewnętrznych powinien umożliwiać utrzymanie na wewnętrznych jej powierzchniach
temperatury wyższej co najmniej o 1
o
C od punktu rosy powietrza w pomieszczeniu, przy obliczeniowych wartościach
temperatury powietrza wewnętrznego i zewnętrznego oraz przy obliczeniowej wilgotności względnej powietrza w
pomieszczeniu, obliczonej zgodnie z Polską Normą
2. W pomieszczeniu klimatyzowanym, z utrzymywaną stałą wilgotnością względną powietrza, temperatura na wewnętrznej
powierzchni przegród powinna być wyższa od punktu rosy powietrza w pomieszczeniu.
Temperaturę wewnętrznej powierzchni przegrody
υ
i
można wyliczyć ze wzoru:
(
)
C
1
t
R
t
t
U
t
0
s
si
e
i
0
i
i
+
≥
⋅
−
⋅
−
=
ϑ
w którym:
t
i
- obliczeniowa temperatura powietrza wewnętrznego,
o
C
t
e
- obliczeniowa temperatura powietrza zewnętrznego,
o
C
U
o
- współczynnik przewodności cieplnej przegrody, W/m
2
·K
R
si
- opór przejmowania ciepła na wewnętrznej powierzchni przegrody, m
2
·K/W
t
s
- temperatura punktu rosy, w której ciśnienie cząstkowe pary wodnej p staje się ciśnieniem cząstkowym
pary wodnej nasyconej
Kryterium szczelności na przenikanie powietrza.
1. W budynku mieszkalnym, budynku użyteczności publicznej, a także w budynku przemysłowym przegrody zewnętrzne
nieprzezroczyste, złącza między przegrodami i częściami przegród oraz połączenia okien z ościeżnicami należy
projektować wykonywać pod kątem osiągnięcia ich całkowitej szczelności na przenikanie powietrza
.
2. W budynku mieszkalnym i budynku użyteczności publicznej współczynnik infiltracji powietrza dla otwieranych okien i
drzwi balkonowych w pomieszczeniach, w których napływ powietrza zewnętrznego zapewniony jest przez nawiewniki
okienne powinien wynosić nie więcej niż 0,3 m
2
/m·h·da·Pa
2/3
, a w pozostałych przypadkach powyżej 0,5 lecz nie więcej
niż 1,0 m
2
/m·h·da·Pa
2/3
.
Kryterium ograniczenia zwilgocenia przegród.
Rozwiązania konstrukcyjne przegród zewnętrznych powinny zabezpieczać przed zawilgoceniem spowodowanym przez
kondensację pary wodnej w ich wewnętrznych warstwach. Kondensacja pary wodnej w przegrodach jest dopuszczalna, ale
nagromadzenie kondensatu nie powinno spowodować większego przyrostu wilgotności niż wartości podane w kolumnie 4
tablicy 1 PN-82/B-02020, jednakże pod warunkiem, że ich wilgotność przed okresem zawilgocenia nie przekracza wartości
podanych w kolumnie 3.
Jeżeli przegroda wykaże większy przyrost wilgotności to należy zmienić jej konstrukcję lub zastosować paroizolację.
OGÓLNE RÓWNANIE PRZEWODNICTWA CIEPLNEGO
τ
ρ
λ
λ
λ
∂
∂
⋅
⋅
=
+
∂
∂
⋅
∂
∂
+
∂
∂
⋅
∂
∂
+
∂
∂
⋅
∂
∂
t
C
q
z
t
z
y
t
y
x
t
x
p
v
w którym:
λ
- współczynnik przewodności cieplnej danego materiału
v
q
- wewnętrzne źródła ciepła
p
C
- ciepło właściwe w stanie suchym danego materiału
ρ
- gęstość objętościowa w stanie suchym danego materiału
τ∂
∂
t
- szybkość zmiany temperatury w czasie
WARUNKI BRZEGOWE RÓWNANIA PRZEWODNICTWA CIEPLNEGO
Są cztery rodzaje warunków brzegowych:
I rodzaju
- ma miejsce gdy znany jest rozkład temperatury na brzegu obszaru w dowolnej chwili
( )
( )
τ
τ
f
t
F
=
II rodzaju - ma miejsce gdy znany jest rozkład gęstości strumienia cieplnego na brzegu obszaru w dowolnej chwili
( )
( )
τ
τ
f
q
F
=
III rodzaju - ma miejsce gdy wymiana ciepła na brzegu odbywa się wg prawa Newtona (gęstość strumienia cieplnego
napływającego na granicę obszaru jest równa gęstości strumienia cieplnego odpływającego z tej granicy)
(
)
(
)
c
F
F
t
t
t
grad
−
=
−
α
λ
IV rodzaju - stwierdza, że na granicy dwóch obszarów zachodzi równość temperatury powierzchni styku obszaru nr 1 do
obszaru nr 2, oraz że gęstość strumienia cieplnego od strony 1 do styku równa się gęstości strumienia cieplnego
od styku do strony 2
( )
( )
τ
τ
F
2
F
1
t
t
=
(
)
(
)
F
2
2
F
1
1
t
grad
t
grad
λ
λ
=
RÓWNANIE GĘSTOŚCI STRUMIENIA CIEPLNEGO W RADIACYJNEJ
WYMIANIE CIEPŁA
(
)
(
)
∑
−
⋅
⋅
⋅
⋅
+
−
⋅
=
−
−
−
j
1
j
1
j
1
j
0
1
j
1
i
K
t
t
b
c
t
t
q
φ
ε
α
w którym:
K
α
- współczynnik przejmowania ciepła na drodze konwekcji
1
t
- temperatura rozpatrywanej powierzchni
i
t
- temperatura powietrza
ε
- współczynnik emisyjności
φ
- współczynnik konfiguracji
0
c
- współczynnik promieniowania ciała czarnego równy
4
2
0
K
m
W
77
,
5
c
=
1
j
b
−
- współczynnik temperaturowy
1
j
4
1
4
j
1
j
t
t
100
t
100
t
b
−
−
=
−
Stosując metodę wzajemności oraz zakładając, że w pomieszczeniu mamy tylko jedną przegrodę zewnętrzną i współczynniki
absorpcji i temperaturowy są te same, otrzymujemy:
(
)
(
)
1
j
r
1
i
K
t
t
t
t
q
−
⋅
+
−
⋅
=
α
α
1
j
1
j
0
1
j
r
b
c
−
−
−
⋅
⋅
⋅
=
φ
ε
α
RÓWNANIE GĘSTOŚCI STRUMIENIA CIEPLNEGO W RADIACYJNEJ
WYMIANIE CIEPŁA POMIĘDZY DWOMA POWIERZCHNIAMI
−
⋅
⋅
⋅
=
=
−
−
−
−
4
2
4
1
2
1
0
2
1
1
2
1
2
1
100
T
100
T
c
F
Q
q
φ
ε
w którym:
2
1
Q
−
- praca energii cieplnej wymieniona między dwoma ciałami
2
1
−
ε
- współczynnik emisyjności zastępczej
0
c
- współczynnik promieniowania ciała czarnego
2
1
T
;
T
- temperatura na powierzchni
2
1
−
φ
- współczynnik konfiguracji
∫ ∫
⋅
⋅
⋅
⋅
⋅
=
−
1
2
F F
2
1
2
2
1
1
2
1
dF
dF
R
cos
cos
F
1
π
β
β
φ
Jeżeli dwie powierzchnie są nieograniczone lub ograniczone, ale blisko siebie położone to:
1
1
2
2
1
=
=
−
−
φ
φ
Jeżeli wymiana ciepła następuje pomiędzy powierzchnią a nieograniczoną półkulą to:
1
2
1
=
−
φ
ZWIĄZEK POMIĘDZY LICZBĄ NUSSELTA A WSPÓŁCZYNNIKIEM
PRZEJMOWANIA CIEPŁA W KONWEKCYJNEJ WYMIANIE CIEPŁA
Liczba Nusselta N
U
określa stosunek wymiaru charakterystycznego ciała do grubości hipotetycznej nieruchomej warstwy
przyściennej, w której wymiana ciepła następuje przez przewodzenie. Liczba ta określa bezpośrednio intensywność wymiany
ciepła.
K
u
L
N
α
λ
⋅
=
w którym:
L
- wymiar charakterystyczny ciała
λ
- współczynnik przewodności cieplnej danego materiału
K
α
- współczynnik przejmowania ciepła na drodze konwekcji
∞
−
=
t
t
q
F
K
K
α
w którym:
K
q
- intensywność procesu wymiany ciepła
F
t
- temperatura powierzchni ciała stałego
∞
t
- temperatura płynu w pewnym oddaleniu od ciała stałego
Na podstawie liczby Nusselta możemy wyznaczyć współczynnik przejmowania ciepła, a następnie opór cieplny przegrody.