Ćw. 1. Izolacyjność termiczna wielowarstwowych przegród budowlanych

Miarą izolacyjności cieplnej przegrody jest współczynnik przenikania ciepła U [W/(m²K)].

W normie PN -EN ISO 6946 „Opór cieplny i współczynnik przenikania ciepła. Metoda obliczania” podano metodę obliczania oporu cieplnego i współczynnika przenikania ciepła kom - ponentów bu­dowlanych i elementów budynku, z wyjątkiem drzwi, okien i innych komponentów szklonych, kom - ponentów, przez które odbywa się wymiana ciepła z gruntem oraz kom - ponentów, przez które przewiduje się nawiew powietrza.

Zasada metody obliczania polega na:

a) obliczeniu oporu cieplnego każdej jednorodnej cieplnie części komponentu;

b) zsumowaniu tych indywidualnych oporów w celu uzyskania całkowi - tego oporu cieplnego kompo­nentu, z uwzględnieniem (w miarę potrzeby) oporów przejmowania ciepła.

Na koniec uwzględnia się, w miarę potrzeby, poprawki dotyczące współ --czynnika przenikania ciepła zgodnie z załącznikiem D, uwzględniające nie - szczelności w izolacji, łączniki mecha - niczne przechodzące przez war­stwy izolacyjne i zawilgocenie dachów od -wróconych w wyniku opadów atmosfe - rycznych.

Tak obliczony współczynnik przenikania ciepła ma zastosowanie do obliczania strumienia ciepła między śro­dowiskami z obu stron elementu, np. środowiskiem wewnętrznym a zewnętrznym, dwoma środowiskami wewnętrznymi - w przy- padku ścian działowych wewnę -trznych, środowiskiem wewnętrznym a nieogrzewanym pomieszczeniem.

Przykład: Obliczanie współczynnika przenikania ciepła U ściany z bloczków gazobetonowych ocieplo - nych styropianem (w obliczeniach pominięto opór cieplny tynku zewnę - trznego)

Całkowity opór cieplny komponentu budowlanego składającego się z warstw jednorod­nych.

Całkowity opór cieplny R_t płaskiego komponentu budowlanego składające - go się z termicznie jednorodnych warstw prostopadłych do kierunku przepływu ciepła, należy obliczać ze wzoru:

[(m²K)/W]

R_si - opór przejmowania ciepła na wewnętrznej powierzchni,

R₁, R₂,...,R_n - obliczeniowe opory cieplne każdej warstwy,

R_se - opór przejmowania ciepła na zewnętrznej powierzchni,

Opory cieplne poszczególnych warstw (p.5.1 PN-EN ISO 6946) oblicza się na podstawie wzoru:

d - grubość poszczególnych warstw [m]

λ - współczynnik przewodzenia ciepła

dla materiału danej warstwy [W/(mK)]

Ściana trójwarstwowa

Zestawienie materiałów

	d [m]	λ [W/mK]	R [m^2K/W]
Tynk cem-wap.	0,015	0,82	0,02
Bloczki gazobeton.	0,24	0,21	1,14
Stropian	0,12	0,045	3,0

• tynk wewnętrzny cementowo -

- wapienny:

• bloczki gazobetonowe:

• styropian:

Suma oporów cieplnych od warstw przegrody:

Opory przejmowania ciepła (p.5.2) (poziomy kierunek przepływu strumienia ciepła):

- opór przejmowania ciepła na wewnętrznej powierzchni przegrody;

- opór przejmowania ciepła na zewnętrznej powierzchni przegrody.

Współczynnik przenikania ciepła U (p.6.1 i 7. PN-EN ISO 6946).

Poprawki w odniesieniu do współczynnika przenikania ciepła (załącznik D, PN-EN ISO 6946).

- poprawka z uwagi na nieszczelności (p.D.2);

- poprawka z uwagi na łączniki mechaniczne (p. D.3);

Ze względu na technologię wykonania ocieplenia przyjęto pierwszy poziom poprawki z uwagi na nieszczelności.

(wg. tabl. D.1 normy)

(wzór D.3 normy)

R₁ - opór całkowity warstwy zawierającej nieszczelności

R_T - całkowity opór cieplny komponentu.

Ponieważ płyty styropianowe będą mocowane do ściany za pomocą kleju oraz plastikowych kołków, których współczynnik przewodzenia ciepła jest mniejszy niż 1 [W/mK] to zgodnie z p.D.3
= 0.

Zatem:

Ponieważ całkowita poprawka jest mniejsza od 3% wartości U, to można jej nie uwzględniać (p.7 normy).

Skorygowany współczynnik przenikania ciepła wynosi:

(wzór D.1)

Ściana warstwowa z pustką powietrzną

Zestawienie materiałów

	d [m]	λ [W/mK]	R [m^2K/W]
Tynk cementowy	0,015	1,00	0,015
Cegła ceramiczna	0,12	0,77	0,156
Pustka powietrzna	0,10	--	0,18
Wełna mineralna	0,10	0,045	2,25
Cegła ceramiczna	0,25	0,77	0,325
Tynk cementowy	0,015	1,00	0,015

tynk wewnętrzny cementowy:

cegła ceramiczna 12cm:

pustka powietrzna (Tablica2 PN-EN 6946) - niewentylowana warstwa powietrza:

wełna mineralna:

cegła ceramiczna 25cm:

tynk wewnętrzny cementowy:

Suma oporów cieplnych od warstw przegrody:

Opory przejmowania ciepła (p.5.2) (poziomy kierunek przepływu strumienia ciepła):

- opór przejmowania ciepła na wewnętrznej powierzchni przegrody;

- opór przejmowania ciepła na zewnętrznej powierzchni przegrody.

Współczynnik przenikania ciepła U (p.6.1 i p.7. PN-EN ISO 6946).

Poprawki w odniesieniu do współczynnika przenikania ciepła (załącznik D, PN-EN ISO 6946).

- poprawka z uwagi na nieszczelności (p.D.2);

- poprawka z uwagi na łączniki mechaniczne (p. D.3);

Izolacja jest tak ułożona, że niemożliwa jest cyrkulacja powietrza po cieplejszej stronie izolacji,; brak nieszczelności przechodzących przez cała warstwę izolacji. Wobec Tablicy D.1

, więc

Ze względu na technologię wykonania ocieplenia przyjęto poprawkę z uwagi na łączniki mechaniczne.

(wzór D.4 normy)

- współczynnik punktowego przenikania ciepła

- ilość łączników na metr kwadratowy

Procedura przybliżona (wzór D.5)

,

α - współczynnik podany przez:

α = 0,8 jeżeli łącznik całkowicie przebija warstwę izolacji,

α = 0,8 x d₁/d₀ w przypadku łącznika wpuszczonego(rys. w normie),

λ_f - współczynnik przewodzenia ciepła łącznika [W/(mK)]

A_f - pole przekroju poprzecznego jed- nego łącznika

d₀ - grubość warstwy izolacji zawierają-cej łącznik, [m],

d₁ - długość łącznika, który przebija warstwę izolacyjną, [m],

R₁ - opór cieplny warstwy izolacji, prze-bijanej przez łączniki, [m²K/W],

R_T,h - całkowity opór cieplny komponen-tu, z pominięciem mostków ciepl-nych, [m²K/W].

UWAGA - wartość d₁ może być wię-ksza niż grubość warstwy izolacji, jeżeli łącznik przechodzi przez nią pod kątem.

Zatem:

W przypadku, gdy kotwie ścienne przechodzą przez pustą przestrzeń nie należy wprowadzać poprawki dotyczą-cej łączników mechanicznych.

Skorygowany współczynnik przenikania ciepła wynosi zatem:

(wzór D.1)

Ćw. 2. Przegrody niejednorodne

Przykład: Obliczenie współczynnika przenikania ciepła U stropodachu drewnianego o następującym układzie warstw:

1. Współczynniki przenikania ciepła i grubości poszczególnych warstw.

Nazwa materiału	d [m]	 [W / mK]
1. dachówka bitumiczna	0,005	0,18
2. deski sosnowe	0,02	0,16
3. wiatroizolacja	-	-
4. pustka powietrzna słabo wentylowana	0,02	-
5. wełna mineralna	0,18	0,045
6. krokiew sosnowa 8x20 cm	0,20	0,16
7. paroizolacja	-	-
8. płyta gipsowo - kartonowa	0,0125	0,23

2. Całkowity opór cieplny przegrody.

(wzór 4 normy PN-EN ISO 6946)

gdzie: R'_T - kres górny całkowitego oporu cieplnego,

R”_T - kres dolny całkowitego oporu cieplnego.

• kres górny całkowitego oporu cieplnego:

(wzór 5 normy PN-EN ISO 6946)

R_Ta, R_Tb,...,R_Tq - całkowite opory cieplne od środowiska do środowiska każdego

wycinka,

f_a , f_b , ... , f_q - względne pola powierzchni każdego wycinka.

Opory przejmowania ciepła:

• opór przejmowania ciepła na wewnętrznej powierzchni

przegrody,

- opór przejmowania ciepła na zewnętrznej powierzchni

przegrody.

Wartość oporu cieplnego warstwy powietrza przyjęto równą połowie oporu cieplnego słabo wentylowanej warstwy powietrza: R_w = 0,5 * 0,16 = 0,08 [(m² K) / W]. (Tablica 2 EN ISO 6946)

Wycinek A:

Wycinek B:

Względne pole wycinków A:

f_a = 0,09

Względne pole wycinków B:

f_b = 0,91

Kres górny całkowitego oporu cieplnego:

• kres dolny całkowitego oporu cieplnego:

Kres dolny całkowitego oporu cieplnego określa się ze wzoru:

(wzór 7 normy)

Równoważne opory cieplne R_j każdej warstwy niejednorodnej cieplnie obliczono przy pomocy metody alternatywnej z użyciem równoważnych współczynników przewodzenia ciepła ( ”_j ).

Równoważne wartości współczynników  dla warstw:

”₁ = 1,0 * 0,23 = 0,23 [W/(m K)]

”₂ = 0,09 * 0,16 + 0,91* 0,045 = 0,055 [W/(m K)]

”₃ = 0,09 * 0,16 + 0,91*(0,02/0,08) = 0,242 [W/(m K)]

”₄ = 1,0 * 0,16 = 0,16 [W/(m K)]

”₅ = 1,0 * 0,18 = 0,18 [W/(m K)]

Kres dolny całkowitego oporu cieplnego:

Całkowity opór cieplny przegrody:

Współczynnik przenikania ciepła:

d [m]

T ^oC

R [m²K/W]

d[m]

---