NORMALIZACJA OCHRONY CIEPLNEJ BUDYNKÓW W KRAJACH UE I W POLSCE. PRZEGLĄD BIEŻĄCEJ SYTUACJI

Transkrypt

1 PRACE INSTYTUTU TECHNIKI BUDOWLANEJ - KWARTALNIK nr 4 (112) 1999 BUILDING RESEARCH INSTITUTE - QUARTERLY No 4 (112) 1999 KOMUNIKATY - REPORTS Jerzy Andrzej Pogorzelski* NORMALIZACJA OCHRONY CIEPLNEJ BUDYNKÓW W KRAJACH UE I W POLSCE. PRZEGLĄD BIEŻĄCEJ SYTUACJI W dziedzinie ochrony cieplnej budynków opracowano lub ma być opracowanych około 60 EN, dotyczących: terminologii, wartości obliczeniowych materiałów i komponentów, metod określania charakterystyk komponentów i budynków oraz danych klimatycznych. Wiele z tych norm przejęto z norm ISO lub opracowuje się je na podstawie istniejących norm krajowych (w każdym z państw członkowskich Unii Europejskiej zazwyczaj istnieje około 20 norm dotyczących tej dziedziny). W Polsce jeszcze kilka lat temu obowiązywała tylko jedna PN-91/B Ochrona cieplna budynków. Wymagania i zasady obliczeń. Czeka nas więc tu olbrzymia zmiana ilościowa, bez precedensu w innych dziedzinach normalizacji. Już teraz padają pytania o konieczność znajomości iych norm i stopień komplikacji różnych obszarów działalności technicznej. W artykule przedstawiono aktualny przegląd stanu normalizacji europejskiej związanej z cieplnymi właściwościami użytkowymi budynków, ze zwróceniem uwagi na wdrażanie nowych norm w Polsce oraz sprawy ich percepcji przez odbiorców. 1. Wstęp Aktualny plan prac CEN/TC 89 Thermal performance of buildins and building components" obejmuje okoio 60 pozycji. Należy mieć na uwadze, że prace CEN dotyczące tej dziedziny tylko w małym stopniu obejmują opracowanie zadań całkiem nowych. W większości przypadków jest to praca nad doskonaleniem i ujednolicaniem zapisu materiału ujętego w normach ISO lub w normach krajowych państw członkowskich Unii Europejskiej. W państwach tych jest z reguły po norm z dziedziny ochrony cieplnej budynków. Normy nie stawiają wymagań (te są przedmiotem przepisów budowlanych), lecz obejmują terminologię, metody badań i metody obliczeń. W Polsce jeszcze kilka lat temu normalizacyjny stan posiadania" ograniczał się do jednej, przestarzałej w kształcie PN-91/B Ochrona cieplna budynków. Wymagania i zasady obliczeń. Od kilku lat powoli zaczynamy odrabiać zaległości - na miarę środków przyznawanych na ten cel przez PKN - głównie w drodze tłumaczenia norm EN i ISO. Ponieważ prace CEN/TC 89 zmierzają już ku zakończeniu, a proces wdrażania * prof, dr hab. inż. 39

2 norm europejskich w Polsce będzie długotrwały ze względu na politykę PKN samoograniczania swej działalności, wydaje się celowe przybliżenie czytelnikom zamierzeń normalizacji europejskiej ochrony cieplnej budynków. W większości przypadków już sam tytuł zadania normalizacyjnego charakteryzuje je w wystarczającym dla specjalistów stopniu; w niektórych przypadkach dodano zwięzłe objaśnienia. Ze względu na bardzo obszerną tematykę i dopuszczalne ramy objętościowe artykułu objaśnienia muszą być bardzo skrótowe. 2. Normalizacja ochrony cieplnej w Polsce do roku 1995 Początki normalizacji ochrony cieplnej budynków w Polsce należy wiązać z publikacją [1 ], zawierającą wartości obliczeniowe współczynnika materiałów budowlanych do obliczeń współczynnika przenikania ciepła i wymaganej mocy urządzeń grzewczych. W 1957 r. została ustanowiona pierwsza (zalecana od 1 lipca 1958 r.) PN-57/B-02405, w której na potrzeby ogrzewnictwa podano stabelaryzowane wartości liczbowe współczynnika przenikania ciepła często stosowanych przegród. Dane te zostały przygotowane według literatury technicznej i norm niemieckich; na podstawie pracy [2] na początku lat sześćdziesiątych stabelaryzowano wartości obliczeniowe współczynnika I w PN-64/B W PN-57/B i PN-64/B podano maksymalne wartości współczynnika przenikania ciepła tylko w odniesieniu do przegród pełnych (z uwagi na ograniczenie kondensacji powierzchniowej i topnienia śniegu na stropodachach). W latach późniejszych stopniowo wzrastała liczba parametrów budynku regulowanych przez normy, które zastępowały PN-64/B (kolejno PN-74/B-03404, PN-82/B-02020, PN-91/B-02020), związanych z ograniczeniem strat ciepła w budynkach ogrzewanych. Doszły maksymalne wartości współczynnika przenikania ciepła okien, ograniczenia powierzchni przeszklonych, ograniczenia współczynnika infiltracji powietrza okien (początkowo od góry", później od góry" i od dołu"). W obliczeniach współczynnika przenikania ciepła uwzględniono stopniowo mostki cieplne i wymianę ciepła z gruntem. Wreszcie w normach tych pojawiło się sprawdzanie stanu wilgotnościowego przegród. Utrzymano także dane do obliczeń współczynnika przenikania ciepła i ruchu wilgoci. W dalszym ciągu jednak normalizacyjny stan posiadania" ograniczał się do jednej normy, w którą wtłaczano całą tematykę związaną z projektowaniem budynków, łącząc wymagania, metody obliczeń i dane do obliczeń. Poza obszarem normalizacji były między innymi wszystkie metody badań, tak laboratoryjnych, jak i in situ. Wywołało to sytuację, w której na przykład badania współczynnika przewodzenia ciepła zaczęły się pojawiać w normach materiałowych", najczęściej z powołaniem na konkretny przyrząd (aparat Bocka). Specyficzna sytuacja wystąpiła w PN-B-06258, w której przewidziano dwie metody: z zastosowaniem aparatu Bocka i tzw. aparatu termistorowego. Badania porównawcze prowadzone w 1997 r. według tych metod w Zakładzie Fizyki Cieplnej ITB i CEBET, a następnie własne badania CEBET na przełomie lat 1998 i 1999 wykazały duże rozbieżności wyników. Obecnie CEBET zdecydował się zapoczątkować stosowanie metody badań współczynnika przewodzenia ciepła według ISO W innych normach materiałowych" zmiany te już nastąpiły. 40

3 Również obliczenia cieplne dotyczyły początkowo wyłącznie jednowymiarowego, ustalonego przewodzenia ciepła przez przegrody budowlane, z algorytmami obliczeń dostosowanymi do suwaka logarytmicznego lub ręcznego kalkulatora. Instytut Techniki Budowlanej już pod koniec lat osiemdziesiątych podnosił konieczność opracowania i ustanowienia spójnego kompletu norm ochrony cieplnej budynków, zapewniającego drożność od wymagań, przez metody spełniania wymagań w projektowaniu, do kontroli w budynku, wraz z metodami badań materiałów w warunkach laboratoryjnych. Już w 1990 r. opracowano plan prac kodyfikacyjnych w dziedzinie ochrony cieplnej i oszczędności energii, w którym postulowano opracowanie kompletu norm - jak przedstawiono to w tablicy 1 - przewidując przy tym przeniesienie zagadnień 2-5 do Rozporządzenia w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki. Tablica 1. Niezbędne normy w dziedzinie ochrony cieplnej w Polsce według [3] i [4] Z pakietu norm terminologicznych (poz. 1) trzy normy ISO wdrożono do zbioru PN już w latach osiemdziesiątych przez ustanowienie PN opracowanych w drodze tłumaczenia; czwarta z nich została ustanowiona w 1999 r. Poszczególne normy spośród pozycji 6-22 można było opracować na początku lat dziewięćdziesiątych na podstawie norm ISO i krajów Unii Europejskiej. Na działalność 41

4 tę nie przyznano wówczas środków argumentując, że będziemy wdrażać normy EN w w drodze tłumaczenia, miarę ich powstawania, dokonując tłumaczeń. Nie brano pod uwagę faktu, że kraje Unii Europejskiej nie zaczynają swojej normalizacji tworzyć od początku, ale harmonizują istniejące normy krajowe. 3. Charakterystyka zamierzeń normalizacyjnych CEN/TC 89 Plan prac [5] CEN/TC 89 (wersja z kwietnia 1999 r.) zawiera 53 pozycje. Kilka z nich jest martwych (zadania przerwane), kilka jednak zawiera podtematy; w sumie więc w ramach CEN/TC 89 mieści się około 60 zadań normalizacyjnych. Pokrywają one cały obszar wymiany ciepła i masy budynku z otoczeniem, przy czym nie tylko w odniesieniu do tradycyjnego u nas obszaru strat ciepła przez przegrody budowlane budynków ogrzewanych. Warto zwrócić uwagę na przykład na zadanie 41 Fundamenty budynków. Ochrona przed wysadzinami mrozowymi", które obejmuje stosowanie izolacji termicznych do ochrony fundamentów przed wpływem niskich temperatur. W CEN/TC 89 prowadzona jest również tematyka uważana w Polsce za domenę ogrzewników i z tego względu ujmowana w innej dziedzinie normalizacyjnej, jak na przykład: Budynki - Obliczanie mocy chłodzenia i zapotrzebowania energii do chłodzenia Budynki - Zimowa zewnętrzna temperatura obliczeniowa Było to możliwe między innymi dzięki opracowaniu specjalnego Raportu Technicznego CEN (przez wspólną grupę z dwu Komitetów Technicznych CEN): Cieplne właściwości użytkowe budynków i instalacji. Podstawowe kryteria w odniesieniu do procedur obliczeń temperatury, mocy i energii". Tematyka CEN/TC 89 nie obejmuje natomiast badań właściwości materiałów do izolacji cieplnych z uwagi na odchyłki wymiarów, właściwości mechaniczne i pożarowe, stabilność wymiarów i podatność na zawilgocenie; tematyka ta jest prowadzona w CEN/TC 88 Insulating materials, gdzie przygotowuje się około 80 norm. W aktualnym programie pracy CEN/TC 89 występują następujące grupy tematyczne: TERMINOLOGIA MATERIAŁY-WARTOŚCI OBLICZENIOWE KOMPONENTY-WARTOŚCI OBLICZENIOWE KOMPONENTY-METODY OKREŚLANIA (domyślnie: charakterystyk) BUDYNKI - METODY OKREŚLANIA (jw.) I DANE KLIMATYCZNE W grupie TERMINOLOGIA występują cztery normy, przejęte z ISO: Izolacja cieplna - Wielkości fizyczne i definicje (E Izolacja cieplna - Przepływ masy. Wielkości fizyczne i definicje (EN ISO 9346) Izolacja cieplna - Warunki wymiany ciepła i właś (EN ISO 9251) Izolacja cieplna - Wymiana ciepła przez promienio (EN ISO 9288) W grupie norm MATERIAŁY-WARTOŚCI OBLICZENIOWE listę otwiera zadanie: Materiały i wyroby budowlane - Właściwości cieplno-wilgotnościowe - Stabelaryzowane wartości obliczeniowe (pren 12524) 42

5 - odpowiadające w przybliżeniu załącznikowi 4 do PN-91/B z obliczeniowymi wartościami współczynnika przewodzenia ciepła materiałów budowlanych, przy czym norma ta ma dotyczyć materiałów produkowanych przez anonimowych producentów, jeżeli nie jest prowadzona kontrola jakości u producenta; w przeciwnym przypadku określa się wartości deklarowane i obliczeniowe na podstawie badań. Kłopoty w opracowaniu tej normy stwarza brak danych doświadczalnych potrzebnych do określenia zależności od wilgotności oraz statystycznych parametrów jakości produkcji. Grupa kilku zadań związana jest z badaniami oporu cieplnego próbek materiałów; chodzi tu o materiały płytowe i otuliny rur. Na podstawie normy ISO przyjęto normę EN ISO 8497 Izolacja cieplna. Określanie właściwości cieplnych w stanie ustalonym izolacji cieplnej rur kolistych. Większy problem był z przejęciem norm ISO 8301 i 8302 dotyczących badań przewodności cieplnej materiałów płytowych za pomocą aparatu z ciepłomierzem i aparatu z osłoniętą płytą grzejną. Warto wspomnieć, że obie normy dotyczą aparatów stacjonarnego przewodzenia ciepła, w których strumień ciepła przepływa przez próbkę; aparaty niestacjonarnego przewodzenia ciepła nie są objęte normalizacją CEN. Obie normy, niezależnie od wartościowego meritum, są przegadane" i mają charakter podręcznikowy. Z tego względu nie zostały przejęte przez CEN, opracowano natomiast niezależne zadanie normalizacyjne związane z funkcjonowaniem akredytowanych laboratoriów badawczych: Szczegółowe kryteria oceny laboratoriów wykonujących pomiary właściwości cieplnych", składające się z kilku części: Część 1: Kryteria ogólne (EN ) Część 2: Pomiary metodami osłoniętej płyty grzejnej (EN ) Część 3: Pomiary metodami z ciepłomierzem (EN ) Część 4: Pomiary metodami skrzynki grzejnej (pren ) Część 5: Pomiary metodami aparatu rurowego (pren ) Opracowany został też Raport Techniczny CEN (w zatwierdzaniu przez CEN): Wymiana ciepła i błędy metody skrzynki grzejnej". Zadania: Określanie oporu cieplnego metodą osłoniętej płyty grzejnej i metodą ciepłomierza - Grube wyroby o wysokim i średnim oporze cieplnym (pren 12939) Określanie oporu cieplnego metodą osłoniętej płyty grzejnej i metodą ciepłomierza - Wyroby o wysokim i średnim oporze cieplnym (pren 12667) Określanie oporu cieplnego metodą osłoniętej płyty grzejnej i metodą ciepłomierza - Suche i wilgotne wyroby o niskim i średnim oporze cieplnym (pren 12664) dotyczą specyficznych problemów pomiarowych związanych z badaniem określonych typów wyrobów, jak w tytułach. Opracowane też zostały dotyczące tych spraw dwa Raporty techniczne CEN: Stosowanie równań interpolacyjnych w odniesieniu do pomiarów cieplnych na grubych próbkach" i Materiały budowlane. Zasady określania przewodności cieplnej materiałów wilgotnych". Bardzo ważny obszar obejmują trzy dalsze zadania: Materiały i wyroby budowlane - Określanie deklarowanych i obliczeniowych wielkości cieplnych (pren ISO 10456) 43

6 Materiały do izolacji termicznej rur, przewodów i innego wyposażenia - Określanie deklarowanej przewodności cieplnej (pr EN ISO 13787) Określanie obliczeniowej przewodności cieplnej materiałów do izolacji przemysłowych i procedury korekcyjne do współczynnika przenikania ciepła wyposażenia budowlanego i instalacji przemysłowych Są one związane ze statystyczną kontrolą jakości wyrobów (wartości deklarowane) i predykcją wartości obliczeniowych na podstawie badań konkretnego materiału. Przy kończeniu opracowania norm stwierdzono przy tym luki w znajomości współczynników konwersji wyników badań z uwagi na wilgotność próbki. Stąd CEN/TC 89 poprosił ISO/TC 163/SC 2 o modyfikację ISO na podstawie propozycji CEN/TC 89 i przedłożenie zrewidowanej ISO do równoczesnego zatwierdzenia przez CEN i ISO. Na marginesie: PN ISO została już ustanowiona, a Zakład Fizyki Cieplnej ITB stosuje już ISO w praktyce aprobacyjnej od 1995 r. Kolejna grupa zadań obejmuje badania materiałów z uwagi na ich cechy wilgotnościowe: Określanie właściwości związanych z przenoszeniem pary wodnej (pren ISO 12572) Określanie współczynnika absorpcji wody (pren ISO 15148) Określanie współczynnika rozszerzalności wilgotnościowej (pren 13009) Określanie krzywych sorpcji wilgoci (pren ISO 12571) Określanie zawartości wilgoci przez suszenie w podwyższonej temperaturze (pren ISO 12570) Tematyka ta jest już częściowo wdrożona w akredytowanym Laboratorium Izolacji Termicznych Zakładu Fizyki Cieplnej ITB w formie procedur badawczych. Zadania powyższe kończą tematykę badań materiałów. W grupie KOMPONENTY-WARTOŚCI OBLICZENIOWE występuje tylko jedno zadanie: Komponenty budowlane - Właściwości związane z energią - Ogólnie akceptowane wartości obliczeniowe zawężone tylko do okien i stabelaryzowania pod kątem projektowania wartości współczynnika przenikania ciepła okien z różnych profili i przy różnym oszkleniu. Obszerna grupa zadań KOMPONENTY-METODY OKREŚLANIA (domyślnie: charakterystyk) związana jest z obliczeniami temperatury, oporu cieplnego i współczynnika przenikania ciepła przegród budowlanych oraz badaniami charakterystyk komponentów. Kilka zadań dotyczy obliczeń temperatury, oporu cieplnego i współczynnika przenikania ciepła przegród budowlanych: Komponenty budowlane i elementy budynku - Opór cieplny i współczynnik przenikania ciepła - Metoda obliczania (EN ISO 6946, wdrożona w Polsce jako PN-EN ISO 6946) Mostki cieplne w budynkach - Obliczanie strumieni cieplnych i temperatury powierzchni Część 1: Metody ogólne (EN ISO , wdrożona w Polsce jako PN-EN ISO ); norma ta określa warunki stosowania modeli 2D Część 2: Liniowe mostki cieplne (pren ISO ) Mostki cieplne w budynkach - Liniowy współczynnik przenikania. Metody uproszczone i wartości orientacyjne (pren ISO 14683) Cieplne właściwości użytkowe budynków - Wymiana ciepła przez grunt - Metoda obliczania (EN ISO 13370) 44

7 Okna, drzwi i okiennice - Obliczanie współczynnika przenikania ciepła Część 1: Metoda uproszczona (pren ISO ) Część 2: Metoda numeryczna dla ram (pren ISO ) Zadania te w sposób spójny uzupełniają normę EN ISO Warto zwrócić uwagę, że dotyczy ona tylko przegród pełnych bez mostków cieplnych (poza punktowymi), oddzielających powietrze wewnętrzne od zewnętrznego. Obliczanie współczynnika przenikania ciepła okien, mostki cieplne i wymiana ciepła przez grunt, jak również dane do obliczeń cieplnych sąujęte w odrębnych normach, ustanawianych w innych terminach w stosunku do EN ISO Warto przypomnieć, że sposób uwzględniania wpływu mostków cieplnych przyjęty w PN-91/B był już zgodny z obecnymi tendencjami europejskimi. W praktyce zachodnioeuropejskiej funkcjonują ponadto katalogi mostków cieplnych, w tym również Interaktywny katalog w wersji elektronicznej KOBRA. Bardzo skomplikowane algorytmy, związane ze skomplikowanym modelem matematycznym zjawiska (niestacjonarnym modelem 3D), występują w opisie wymiany ciepła budynku z gruntem (EN ISO 13370). W CEN/TC 89 była nawet dyskusja nad opracowaniem sposobu uproszczonego, jednak do tego nie doszło - zwyciężyło podejście zakładające możliwość opracowania stosownych programów komputerowych. Program taki został już opracowany w Polsce [6j. (EN ISO 12241) dotyczy obliczeń cieplnych w warunkach ustalonych izolacji przewodów. Kolejna grupa zadań: Izolacja cieplna - Określanie właściwości cieplnych w stanie ustalonym - Kalibrowana i osłonięta skrzynka grzejna (EN ISO 8990) Cieplne właściwości użytkowe okien i drzwi - Określanie współczynnika przenikania ciepła przy użyciu skrzynki grzejnej (pren ISO 12567) ciepła przy użyciu skrzynki grzejnej (pren ISO 12567) Część 2: Ramy (pren ) Część 4: Skrzynki żaluzji zwijanych (pren ) dotyczy badań oporu cieplnego w komorze klimatycznej. Warto podkreślić, że te metody badań są stosowane lub stopniowo wdrażane w Laboratorium Izolacji Termicznych Zakładu Fizyki Cieplnej ITB. Z ruchem wilgoci w przegrodach związane są zadania: Cieplno-wilgotnościowe właściwości użytkowe komponentów budowlanych i elementów budowli - Szacowanie temperatury wewnętrznej powierzchni pod kątem uniknięcia krytycznej wilgotności powierzchni i obliczanie kondensacji międzywarstwowej (pren ISO 13788) Izolacja cieplna wyposażenia w budynkach - Obliczanie dyfuzji pary wodnej - Izolacja zimnych rur (pren ISO 15758) 45

8 Z oddziaływaniem deszczu na budynki są związane zadania: Cieplno-wilgotnościowe właściwości użytkowe budynków - Określanie odporności na wodę opadową przy pulsacyjnym ciśnieniu powietrza - Ściany zewnętrzne (pren 12865) Cieplno-wilgotnościowe właściwości użytkowe budynków - Określanie odporności na wodę opadową przy pulsacyjnym ciśnieniu powietrza - Dachy z nieciągłe ułożonymi małymi elementami (przewidywane zakończenie w 2001 r.) Z oddziaływaniem wiatru na budynki jest związane zadanie: Komponenty budowlane i ściany budynków - Przepuszczalność powietrza - Metoda badania w laboratorium (pren 12114) Właściwości użytkowe komponentów budowlanych - Dynamiczne charakterystyki cieplne - Metoda obliczania (pr EN ISO 13786) dotyczy oceny stateczności cieplnej przegród zewnętrznych; jest to wielkość pomocnicza do obliczania stopnia wykorzystania zysków ciepła w obliczeniach zapotrzebowania na ciepło do ogrzewania. Osłony przeciwsłoneczne w połączeniu z oszkleniem - Przenikanie energii słonecznej i światła Część 1: Uproszczona metoda obliczania (pren ) Część 2: Metoda odniesienia jest związane z możliwością obliczeń zysków ciepła pochodzącego od promieniowania słonecznego. Trochę nie w porządku logicznym występuje zadanie: Ściany osłonowe - Obliczanie współczynnika przenikania ciepła - Metoda uproszczona zamykające powyższą grupę. Związane jest ono ze stwarzającymi problemy przy klasycznym podejściu ścianami słupowo-ryglowymi, w których przenikanie dobrze przewodzących ciepło elementów, na przykład aluminiowych, uniemożliwia odrębne rozpatrywanie modułów przezroczystych i nieprzezroczystych. Następna grupa zadań: BUDYNKI - METODY OKREŚLANIA I DANE KLIMATYCZNE dotyczy już budynku jako całości. Wspomniano wyżej Raport Techniczny CEN: Cieplne właściwości użytkowe budynków i instalacji. Podstawowe kryteria w odniesieniu do procedur obliczeń temperatur, mocy i energii", otwierający tę problematykę. Cieplne właściwości użytkowe budynków - Współczynnik strat ciepła przez przenikanie - Metoda obliczania (pren ISO 13789) nie ma odpowiednika w tradycji normalizacji polskiej; współczynnik strat ciepła przez przenikanie jest sumą tzw. współczynnika sprzężenia cieplnego przestrzeni ogrzewanej z powietrzem zewnętrznym przez obudowę budynku, współczynnika strat ciepła przez grunt w warunkach ustalonych i współczynnika strat ciepła przez przestrzenie nieogrzewane. 46

9 Cieplne właściwości użytkowe budynków - Obliczanie zapotrzebowania na energię do ogrzewania - Budynki mieszkalne zakończono opracowaniem EN 832; jej praktyczne wdrożenie wymaga publikacji EN ISO 13370; stąd w Polsce opracowano odrębnie PN-B z nieco innym algorytmem obliczania strat ciepła do gruntu, ponieważ oczekiwanie na skompletowanie" norm europejskich spowodowałoby opóźnienie nowelizacji warunków technicznych. Cieplne właściwości użytkowe budynków - Obliczanie zapotrzebowania na energię do ogrzewania (z wykorzystaniem ISO/DIS 13791) będzie dotyczyć również budynków niemieszkalnych. Zadania: Cieplne właściwości użytkowe budynków - Temperatury wewnętrzne w lecie w pomieszczeniu bez chłodzenia mechanicznego - Ogólne kryteria i procedury obliczeń (na podstawie ISO/DIS 13791) Cieplne właściwości użytkowe budynków - Temperatury wewnętrzne w lecie w popomieszczeniu bez chłodzenia mechanicznego - Uproszczona metoda obliczania (pren ISO 13792) w naszych warunkach klimatycznych mają mniejsze znaczenie. Budynki. Obliczanie mocy chłodzenia i zapotrzebowania energii do ch Część 1: Obliczanie mocy chłodzenia Część 2: Obliczanie zapotrzebowania na energię do chłodzenia budynków klimatyzowanych nie ma u nas dotychczas odpowiednika, a może mieć coraz większe znaczenie. Fundamenty budynków - Ochrona przed wysadzinami mrozowymi (na pod ISO/DIS 13793) dotyczy problematyki załatwionej u nas w sposób prymitywny w PN-83/B (osłona fundamentu przez minimalną głębokość posadowienia, co nie zawsze wystarcza). W projekcie normy europejskiej zostały omówione schematy izolacji cieplnej fundamentów i jej wymiarowanie. Budynki - Określanie szczelności na infiltrację powietrza - Pomiar ciśnieniowy dotyczy diagnostyki szczelności obudowy budynków istniejących. Technika ta znana jest w Polsce (urządzenia w ITB, Politechnikach: Białostockiej i Warszawskiej, COBR INSTAL i IPPT). Podobnie z diagnostyką przegród związane są dwa dalsze zadania: Komponenty budowlane i elementy budynku - Pomiar oporu cieplnego in situ Przegrody budowlane - Jakościowe wykrywanie wad termicznych - Metoda podczerwieni (EN 13178) 47

10 Z pierwszym z tych zadań związany jest odrębny Raport techniczny CEN: Komponenty budowlane i elementy budynku. Przykłady metod analizy dynamicznej i efektu nierównomierności temperatury powierzchni w pomiarach in sitij'. Duże znaczenie ma problematyka doboru danych klimatycznych do oceny budynków; pokrywa ją zadanie: Cieplno-wilgotnościowe właściwości użytkowe budynków - Dane klimatyczne składające się z pięciu podtematów: Część 1: Średnie miesięczne pojedynczych czynników meteorologicznych (pren ISO ) Część 2: Ekstremalne godzinowe sekwencje upałów do symulacji ryzyka przegrzewania w budynkach z naturalną wentylacją Część 3: Obliczanie wskaźnika deszczu ukośnego na płaszczyzny pionowe z godzinowych danych o deszczu i wietrze Zimowe zewnętrzne temperatury obliczeniowe - Obliczanie i prezentacja (na podstawie ISO/DIS 6398) Część 4: Dane do oceny właściwości użytkowych systemów chłodzenia Ostatnie trzy zadania to: Sposoby wyrażania wymagań cieplnych stawianych budynkom Deklaracja energetyczna budynków Budynki - Infiltracja powietrza - Pomiary z zastosowaniem kowego (na bazie ISO/DIS 12569) 4. Zmiany w normalizacji ochrony cieplnej budynków w Polsce od 1995 r. Od 1995 r. rozpoczęło się stopniowe wdrażanie (głównie poprzez tłumaczenie) norm ISO i EN. Było to związane ze zmianą relacji między wymaganiami ochrony cieplnej budynków i PN. W Rozporządzeniu w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (z 1995 r.) zaawizowano przeniesienie wymagań ochrony cieplnej budynków do rozporządzeń wykonawczych do Prawa budowlanego. Ustalono przy tym, że miarą właściwości energetycznych budynków ma być wskaźnik sezonowego zapotrzebowania na ciepło do ogrzewania. Spowodowało to konieczność opracowania PN-B (dotyczącej obliczania sezonowego zapotrzebowania na ciepło; została ona ustanowiona w 1998 r. i uległa nowelizacji ze względu na drobne poprawki redakcyjne). W związku z przejęciem wymagań ochrony cieplnej budynków przez przepisy musiała ulec wycofaniu PN-91/B-02020, zawierająca wymagania i zasady obliczeń. Opracowana i ustanowiona została PN-EN ISO 6946 (poddana nowelizacji ze względu na drobne usterki, dotyczące między innymi przekładu, wychwycone po ustanowieniu). Norma ta musiała zostać uzupełniona czterema załącznikami krajowymi, obejmującymi sprawy mostków cieplnych liniowych, wymiany ciepła przez grunt, obliczeniowych wartości współczynnika przewodzenia ciepła materiałów, obliczeniowych wartości współczynnika przenikania ciepła okien. 48

11 Zestawienie ustanowionych i oczekujących na ustanowienie PN z dziedziny ochrony cieplnej budynków podano w tablicy 2. Tablica 2. Aktualny stan normalizacji w dziedzinie ochrony cieplnej w Polsce PN-B nr PN Tytuł PN Uwagi Data wpisu PN-EN ISO 6946 PN-EN ISO 7345 PN-EN ISO 8497 PN-EN ISO 8990 PN-EN ISO 9251 PN-EN ISO 9288 PN-EN ISO 9346 PN-EN ISO PN-ISO 8301 PN-ISO 8302 PN-ISO 9972 PN-ISO Obliczanie sezonowego zapotrzebowania na ciepło do ogrzewania budynków mieszkalnych i zamieszkania zbiorowego Komponenty budowlane i elementy budynku zmiana - Opór cieplny i współczynnik przenikania ciepła - w ankiecie Metoda obliczania Izolacja cieplna - Wielkości fizyczne i definicje Izolacja cieplna - Określanie właściwości w zakresie przenoszenia ciepła w stanie ustalonym przez izolacje cieplne przewodów rurowych Izolacja cieplna - Określanie właściwości związanych z przenikaniem ciepła w stanie ustalonym - Metoda kalibrowanej i osłoniętej skrzynki grzejnej Izolacja cieplna - Warunki wymiany ciepła i właściwości materiałów, Słownik Izolacja cieplna - Wymiana ciepła przez promieniowanie - Wielkości fizyczne i definicje Izolacja cieplna - Wymiana masy. Wielkości fizyczne i definicje Mostki cieplne w budynkach - Strumień cieplny i temperatura powierzchni - Ogólne metody obliczania Izolacja cieplna - Określanie oporu cieplnego i właściwości z nim związanych w stanie ustalonym - Aparat płytowy z czujnikami gęstości strumienia cieplnego Izolacja cieplna - Określanie oporu cieplnego i właściwości z nim związanych w stanie ustalonym - Aparat płytowy z osłoniętą płytą grzejną Izolacja cieplna - Określanie szczelności budynku - Pomiar ciśnieniowy za pomocą wentylatora Izolacia cieplna - Materiały i wyroby budowlane - Określanie deklaratywnych i obliczeniowych wartości cieplnych do ustanowienia 14/ III / II / II / II 1998 wydrukowana 9/ II 1998 do ustanowienia do ustanowienia 9/ II / II / XII / I1999 1/99-0 7I1999 W grupie norm dotyczących materiałów zostały ustanowione: PN ISO 8301 Aparat z ciepłomierzem PN ISO 8302 Aparat z osłoniętą płytą grzejną 49

12 PN ISO Określanie deklarowanych i obliczeniowych wielkości cieplnych PN-EN ISO Skrzynka grzejna W ustanawianiu znajduje się PN-EN ISO 8497 Aparat rurowy. Ustanowiona została PN-EN ISO , pierwsza z grupy norm dotyczących obliczania liniowych mostków cieplnych, a na ustanowienie oczekuje prpn-iso 8990 Izolacja cieplna. Określenie szczelności budynku. Pomiar ciśnieniowy za pomocą wentylatora. 5. Adresaci i sposób odbioru nowych norm Tak obecne, jak i przyszłe PN-EN z dziedziny ochrony cieplnej budynków są adresowane do różnych środowisk: specjalistów zajmujących się badaniami wyrobów i komponentów budowlanych lub obliczeniami komputerowymi przepływu ciepła oraz projektantów sprawdzających spełnienie wymagań przy projektowaniu budynków. Normy dotyczące metod badań doświadczalnych wyrobów i komponentów budowlanych adresowane są przede wszystkim do pracowników akredytowanych laboratoriów badawczych, których wynikiem pracy są aprobaty techniczne i certyfikaty. Rolą tych norm i systemów jakości laboratoriów jest zapewnienie rzetelności w opracowanych na ich podstawie. Dopiero te dane trafiają do rąk projektantów, głównie za pośrednictwem aprobat technicznych i katalogów obejmujących producentów wyrobów budowlanych. Również część norm dotyczących obliczeń cieplnych i stanu wilgotnościowego przegród zawiera algorytmy na tyle skomplikowane, że bezpośrednie wykorzystanie tych norm przez projektantów będzie utrudnione. Na użytek projektantów muszą więc powstawać odpowiednie narzędzia (programy komputerowe, katalogi wyników obliczeń), których autorzy jako jedyni będą korzystać z norm bezpośrednio (projektanci będą korzystać z programów, których autorzy zadeklarują zgodność z normą). Do bezpośredniego wykorzystania przez projektantów kwalifikują się w zasadzie jedynie normy o następującej tematyce: Materiały i wyroby budowlane - Właściwości związane z energią- Stabelaryzowane wartości obliczeniowe Komponenty budowlane - Właściwości związane z energią - Ogólnie akceptowane wartości obliczeniowe Komponenty budowlane i elementy budynku - Opór cieplny i współczynnik przenikania ciepła - Metoda obliczania Jeśli chodzi o normy dotyczące mostków cieplnych liniowych, to do użytku projektantów nadają się tylko sposoby uproszczone i tablice wynikowe lub katalogi mostków. Podobnie rzecz się ma z obliczaniem sezonowego zapotrzebowania na ciepło do ogrzewania budynków. Algorytm obliczania wymiany ciepła z gruntem jest tak skomplikowany, że projektant może mieć z nim kontakt tylko za pośrednictwem programu komputerowego. W odniesieniu do grupy norm dotyczących czynników klimatycznych należy mieć na uwadze, że przejęcie tych norm wymagać będzie opracowania polskich danych klimatycznych. 50

13 6. Uwagi końcowe W dziedzinie normalizacji ochrony cieplnej budynków wykonujemy olbrzymi skok ilościowy: praktycznie od jednej normy do kilkudziesięciu. Jest to inna sytuacja niż w zakresie konstrukcji, gdzie rzesze specjalistów przez dziesięciolecia zajmują się jedną normą dotyczącą określonego typu konstrukcji. I tak dobrze, że Polski Komitet Normalizacyjny swoją działalnością rozkłada nam ten szok na raty (przydzielając środki finansowe na tłumaczenie 3-4 norm rocznie). Część norm będzie wykorzystywana nie bezpośrednio, lecz za pośrednictwem odpowiednich narzędzi do projektowania (programy, katalogi). Proces wdrażania w Polsce norm europejskich w dziedzinie ochrony cieplnej budynków w wielu przypadkach nie kończy się więc przetłumaczeniem i wydrukowaniem norm; musi być przedłużony o czas potrzebny do opracowania narzędzi dla projektantów. Jest to sprawa całkowicie nie dostrzegana u nas na poziomie centralnym", to znaczy nie są zapewnione środki budżetowe na opracowanie takich narzędzi ani przez Ministerstwo Spraw Wewnętrznych i Administracji, ani przez izby zrzeszające projektantów (Polską Izbę Projektowania Architektonicznego i Polską Izbę Projektowania Budowlanego), którym chyba powinno zależeć na komputerowym wspomaganiu projektowania. Podobnie przedstawia się problem finansowania prac badawczych prenormalizacyjnych. Dotyczy to na przykład opracowania w odpowiednim formacie polskich danych klimatycznych. Jak dotąd pewne potrzeby w tym zakresie zostały w przeszłości pokryte przez Instytut Techniki Budowlanej; ze środków CPBR 6.4 sfinansowano dane klimatyczne do PN-B , a ze środków statutowej działalności badawczej ITB opracowano kilka programów wspomagających projektowanie. Literatura i dokumenty [1] Skoraszewski W., Karnaś W.: Tablice termiczne konstrukcji budowlanych. Wydawnictwo Ministerstwa Odbudowy, nr. 4, Warszawa 1946 [2] Płoński W.: Opracowanie kryteriów oceny materiałów i przegród budowlanych pod względem ich właściwości ciepłofizycznych (na podstawie przeprowadzonych badań). Praca naukowo-badawcza, ITB, maszyn., biblioteka ITB [3] Plan prac kodyfikacyjnych w dziedzinie ochrony cieplnej i oszczędności energii oraz tematyka uzupełniających prac naukowo-badawczych niezbędnych do opracowania dokumentów normatywnych. ITB, Warszawa 1990, maszyn. [4] Praca zbiorowa: Ekspertyza Komitetu Inżynierii Lądowej i Wodnej PAN oraz Fundacji Poszanowania Energii Zarys narodowego programu racjonalizacji użytkowania energii w sektorze komunalno-bytowym"; ekspertyza cząstkowa Wyspecyfikowanie nowych i wymagających nowelizacji aktów prawnych i kompletu niezbędnych norm zgodnych z kodyfikacją europejską", maszyn., Warszawa 1994 [5] CEN/TC 89 Thermal performance of buildings and buildings components. Programme of work [6] Słomczyński M.: Straty ciepła do gruntu. Porównanie norm obecnie obowiązujących i normy europejskiej EN Praca dyplomowaw Instytucie Inżynierii Budowlanej Politechniki Białostockiej, czerwiec 1999 Praca wpłynęła do Redakcji 20 VI