AKTUALNE POTRZEBY KODYFIKACJI OCHRONY CIEPLNEJ BUDYNKÓW

Transkrypt

1 PRACE INSTYTUTU TECHNIKI BUDOWLANEJ - KWARTALNIK nr 2 (126) 2003 BUILDING RESEARCH INSTITUTE - QUARTERLY No 2 (126) 2003 Jerzy A. Pogorzelski* AKTUALNE POTRZEBY KODYFIKACJI OCHRONY CIEPLNEJ BUDYNKÓW Od 1994 r. wdrażamy normy europejskie ochrony cieplnej budynków - EN, przy czym aż do ubiegłego roku nacisk był kładziony szczególnie na sprawy ilościowe, ponieważ od stopnia wdrożenia EN było uzależnione pełne członkostwo PKN w CEN. W ciągu 2002 r. nastąpiło znaczne przyspieszenie, polegające na przejęciu pewnej liczby EN metodą uznaniową, jako PN. Po kilku latach pogoni za ilością mamy teraz chwilę na zastanowienie się nad jakością: nad dostosowaniem PN-EN do potrzeb ich użytkowników, nad spójnością PN-EN i przepisów zawartych w rozporządzeniach w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie oraz wreszcie nad potrzebami uzupełnienia zbioru PN-EN o PN niesprzeczne z PN-EN i stanowiące ich niezbędne uzupełnienie. 1. Wstęp Normalizacyjny stan posiadania" Polski w zakresie ochrony cieplnej budynków ograniczał się przez wiele lat do jednej normy, w którą wtłaczano całą tematykę ochrony cieplnej: wymagania izolacyjności cieplnej, metody obliczeń i dane do tych obliczeń; ostatnią normą tego typu była PN-91/B-02020, obowiązująca do kwietnia 1998 r. Zakres obliczeń cieplnych - zgodnie z przyjętym wtedy sposobem stawiania wymagań wyrażonych tylko przez współczynnik przenikania ciepła - był ograniczony do obliczania oporu cieplnego i współczynnika przenikania ciepła przegród pełnych. Poza obszarem normalizacji były między innymi wszystkie metody badań, tak laboratoryjnych, jak i in situ, w odniesieniu do materiałów budowlanych i komponentów z uwagi na przewodność cieplną, opór cieplny, współczynniki kinetyczne ruchu wilgoci, sorpcję pary wodnej i termografię izolacji. Dla porównania, w krajach Europy Zachodniej na początku lat dziewięćdziesiątych było z reguły po norm z dziedziny ochrony cieplnej budynków. Normy nie stawiały wymagań (te są przedmiotem przepisów budowlanych), lecz obejmowały terminologię, metody badań i metody obliczeń oraz dane do tych obliczeń. Od około dziesięciu lat normy krajów europejskich ulegają harmonizacji w ramach CEN (Europejskiego Komitetu Normalizacyjnego). W CEN działa Komitet Techniczny CEN/TC 89 Thermal performance of buildings and building components (Cieplne wła- * prof. dr hab. inż. 19

2 ściwości użytkowe budynków i komponentów budowlanych), którego aktualny plan prac obejmuje około 70 pozycji, w większości zakończonych już wydrukowaniem norm europejskich. Prace CEN/TC 89 to tylko w małym stopniu opracowanie zadań całkiem nowych; jest to głównie praca nad doskonaleniem i ujednolicaniem zapisu materiału ujętego w normach ISO lub w normach państw członkowskich UE. Polska przyjęła od 1994 r. politykę stopniowego wprowadzania EN i norm ISO do zbioru PN w drodze tłumaczenia; w momencie pisania tych słów już 40 EN i 2 normy ISO z zakresu ochrony cieplnej budowli zostały wprowadzone do zbioru PN. Tak obecne, jak i przyszłe PN-EN z dziedziny ochrony cieplnej budynków, są adresowane do różnych środowisk. Normy dotyczące metod badań doświadczalnych wyrobów i komponentów budowlanych są adresowane przede wszystkim do pracowników akredytowanych laboratoriów badawczych, które przygotowują dane do aprobat technicznych i certyfikatów; jest to grono kilkunastu osób w Polsce. Rolą tych norm i systemów jakości laboratoriów jest zapewnienie rzetelności wyników badań i danych opracowywanych na ich podstawie. Dopiero te dane trafiają do rąk projektantów - za pośrednictwem norm na określone wyroby, aprobat technicznych i katalogów producentów wyrobów budowlanych. Część norm na obliczenia cieplne komponentów budowlanych i budynków zawiera algorytmy na tyle skomplikowane, że bezpośrednie ich wykorzystanie przez projektantów do obliczeń na ręcznym kalkulatorze jest wręcz niemożliwe. Na użytek projektantów i audytorów energetycznych muszą więc powstawać odpowiednie narzędzia (programy komputerowe, katalogi), których autorzy jako jedyni będą korzystać z norm bezpośrednio; do dyspozycji użytkowników będą programy, których autorzy zadeklarują zgodność z normą. Jest to więc nowa sytuacja w stosunku do okresu, kiedy normy adresowano bezpośrednio do projektanta wyposażonego w suwak logarytmiczny lub ręczny kalkulator. Odpowiednio, niektóre normy są adresowane do osób wykonujących profesjonalnie programy komputerowe lub opracowujących poradniki i katalogi dla projektantów. Jednak również projektant korzystający z programu komputerowego zgodnego z określoną normą powinien mieć podstawowe informacje o tej normie. Trzeba przy tym stwierdzić, że w wyniku druku i dystrybucji nowe EN do środowiska projektantów docierająz opóźnieniem; podobna, niestety, sytuacja jest w środowiskach studentów i nauczycieli akademickich. Stąd powstał zamysł opracowania publikacji o charakterze informatora i komentarza do grupy norm wiążących się bezpośrednio z projektowaniem przegród zewnętrznych i budynków z uwagi na wymagania ochrony cieplnej budynków; praca pod tytułem Przewodnik po PN-EN ochrony cieplnej budynków" [1] jest obecnie w druku w wydawnictwie ITB. 2. Charakterystyka ogólna sytuacji z wdrażaniem norm PN-EN w zakresie działalności TC 89 Cieplne właściwości użytkowe budynków i ich komponentów" Z Wymaganiem podstawowym nr 6 Oszczędność energii i ochrona cieplna" jest związanych około 70 norm opracowywanych w Komitecie Technicznym CEN/TC 89 Thermal performance ofbuildings and building components (Cieplne właściwości użytkowe budynków i komponentów budowlanych). 20

3 Tematyka CEN/TC 89 pokrywa cały obszar wymiany ciepła i masy budynku z otoczeniem, 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 (Materiały do izolacji cieplnej), gdzie przygotowuje się około 80 norm. W tablicy 1 podano zestawienie zadań normalizacyjnych CEN/TC 89. Tablica 1. Zestawienie zadań normalizacyjnych CEN/TC 89 i ich wdrożenie do zbioru PN Table 1. Standardization tasks of CEN/TC 89 and their implementation to PN's Nr Tytuł punktu pracy Źródło Wdrożenie do PN Izolacja cieplna - Wielkości fizyczne i definicje Izolacja cieplna - Wymiana masy - Wielkości fizyczne i definicje Izolacja cieplna - Wymiana ciepła przez promieniowanie - Wielkości fizyczne i definicje TERMINOLOGIA Izolacja cieplna - Warunki wymiany ciepła i właściwości materiałów - Słownik EN ISO 7345:1995 EN ISO 9346:1996 EN ISO 9288:1996 EN ISO 9251:1995 MATERIAŁY - WARTOŚCI OBLICZENIOWE Materiały i wyroby budowlane - Właściwości cieplno-wilgotnościowe - Stabelaryzowane wartości obliczeniowe Izolacja cieplna - Określanie właściwości w zakresie przepływu ciepła w stanie ustalonym izolacji cieplnej rur cylindrycznych Cieplne właściwości użytkowe wyrobów i komponentów budowlanych - Szczegółowe kryteria oceny laboratoriów wykonujących pomiary właściwości związanych z transportem ciepła Część 1: Kryteria wspólne Część 2: Pomiary metodami osłoniętej gorącej płyty Część 3: Pomiary metodami ciepłomierzowymi Część 4: Pomiary metodami skrzynki grzejnej Raport CEN: Wymiana ciepła i błędy w skrzynkach grzejnych Część 5: Pomiary metodą aparatu rurowego Cieplne właściwości użytkowe materiałów i wyrobów budowlanych - Określanie oporu cieplnego przy użyciu metod osłoniętej płyty grzejnej i ciepłomierza - Grube wyroby o wysokim i średnim oporze cieplnym Raport CEN: Zastosowanie równań interpolacyjnych z uwagi na pomiary cieplne grubych próbek 7345: : : :1998 EN 12524:2000 PN-EN 12524:2002 EN ISO 8497: :1999 EN :1999 EN :1999 EN :1999 EN :2000 EN :2000 EN 12939:2000 N 584 PN-EN :2000 PN-EN :2000 PN-EN :2000 PN-EN :2002 PN-EN :2002 PN-EN 12939:

4 cd. tablicy 1 Tytuł punktu pracy Źródło Wdrożenie do PN ,6 18 MATERIAŁY - WARTOŚCI OBLICZENIOWE (cd.) Cieplne właściwości użytkowe materiałów i wyrobów budowlanych - Określanie oporu cieplnego przy użyciu metod osłoniętej płyty grzejnej i ciepłomierza - Suche i wilgotne wyroby o niskim i średnim oporze cieplnym Raport CEN: Materiały budowlane - Zasady określania przewodności cieplnej materiałów wilgotnych Izolacja cieplna - Materiały i wyroby budowlane - Procedury określania wartości deklarowanych i obliczeniowych Izolacja cieplna materiałów wyposażenia budowlanego i instalacji przemysłowych - Określanie deklarowanej przewodności cieplnej (ISO/DIS 13787) Określanie obliczeniowej przewodności cieplnej materiałów i wyrobów izolacji przemysłowych Procedury korekcyjne do współczynnika przenikania ciepła wyposażenia budowlanego i instalacji przemysłowych Cieplno-wilgotnościowe właściwości użytkowe materiałów i wyrobów budowlanych - Określanie właściwości transportu pary wodnej Cieplno-wilgotnościowe właściwości użytkowe materiałów i wyrobów budowlanych - Określanie współczynnika absorpcji wody przy częściowym zanurzeniu Cieplno-wilgotnościowe właściwości użytkowe materiałów i wyrobów budowlanych - Określanie współczynnika rozszerzalności wilgotnościowej Cieplno-wilgotnościowe właściwości użytkowe materiałów i wyrobów budowlanych - Określanie właściwości sorpcyjnych Cieplno-wilgotnościowe właściwości użytkowe materiałów i wyrobów budowlanych - Określanie zawartości wilgoci przez suszenie w podwyższonej temperaturze EN 12664:2001 PN-EN 12664:2002 EN ISO 10456:1999 N 522 pren ISO EN ISO 12572:2001 pren ISO EN 13009:2000 EN ISO 12571: : : : :2002 EN ISO 12570:2000 PN-EN 12667:2002 Cieplne właściwości użytkowe materiałów i wyrobów budowlanych - Określanie oporu cieplnego przy użyciu metod osłoniętej płyty grzejnej i ciepłomierza - Wyroby o wysokim i średnim oporze cieplnym EN 12667:2001 PN-EN 12667:

5 cd. tablicy 1 Nr Tytuł punktu pracy Źródło Wdrożenie do PN KOMPONENTY - WARTOŚCI OBLICZENIOWE Komponenty budowlane - Właściwości związane z energią - Ogólnie akceptowane wartości obliczeniowe KOMPONENTY - METODY OKREŚLANIA Komponenty budowlane i elementy budynku - Opór cieplny i współczynnik przenikania ciepła - Metoda obliczeń Poprawka do EN ISO 6946:1996 Załącznik D. 4: Procedury korekcyjne do dachów odwróconych Mostki cieplne w budynkach - Obliczanie strumieni cieplnych i temperatur powierzchni Część 1: Ogólne metody obliczania Część 2: Liniowe mostki cieplne Mostki cieplne w budynkach - Liniowy współczynnik przenikania ciepła - Metody uproszczone i wartości orientacyjne Cieplne właściwości użytkowe budynków - Wymiana ciepła przez grunt - Metoda obliczania Cieplne właściwości użytkowe okien, drzwi i okiennic - Obliczanie współczynnika przenikania ciepła Część 1: Metoda uproszczona Część 2: Metoda numeryczna do ram Izolacja cieplna wyposażenia budynków i instalacji przemysłowych - Zasady obliczeń Obliczanie optymalnej ekonomicznie grubości warstw izolacji Izolacja cieplna - Określanie właściwości cieplnych związanych z przenikaniem ciepła w stanie ustalonym - Kalibrowana i osłonięta skrzynka grzejna Cieplne właściwości użytkowe okien i drzwi - Określanie współczynnika przenikania ciepła metodą skrzynki grzejnej Część 1: Kompletne okna i drzwi Część 2: Ramy Część 3: Okna dachowe Część 4: Skrzynki żaluzji zwijanych Cieplne właściwości użytkowe budynków - Określanie oporu cieplnego metodą skrzynki grzejnej przy użyciu ciepłomierza - Mury EN ISO 6946:1996 EN ISO :1995 EN ISO :2001 EN ISO 14683:1999 EN ISO 13370:1998 EN ISO :2000 pren ISO : : : : : :2002 EN ISO 12241: :2001 EN ISO 8990:1996 EN ISO :2000 pren (N 719) pren : :2002 EN 1934:1998 PN-EN 1934:

6 cd. tablicy 1 Nr Tytuł punktu pracy Źródło Wdrożenie do PN KOMPONENTY - METODY OKREŚLANIA (cd.) Cieplno-wilgotnościowe właściwości użytkowe komponentów budowlanych i elementów budynków - Temperatura powierzchni wewnętrznej umożliwiająca uniknięcie krytycznej wilgotności powierzchni i kondensacja międzywarstwowa - Metoda obliczania Izolacja cieplna wyposażenia w budynku - Obliczanie dyfuzji pary wodnej - Izolacja zimnych rur Cieplno-wilgotnościowe właściwości użytkowe komponentów budowlanych i elementów budynku - Ocena przenoszenia wilgoci przez symulację numeryczną Cieplno-wilgotnościowe właściwości użytkowe komponentów budowlanych i elementów budynku - Określanie oporu systemów ścian zewnętrznych na zacinający deszcz pod pulsującym ciśnieniem powietrza Cieplne właściwości użytkowe budynków - Przepuszczalność powietrza komponentów budowlanych i elementów budynków - Laboratoryjna metoda badania Cieplne właściwości użytkowe komponentów budowlanych - Dynamiczne charakterystyki cieplne - Metoda obliczeń Urządzenia ochrony cieplnej połączone z oszkleniem - Obliczanie przepuszczalności energii słonecznej i światła Część 1: Metoda uproszczona Część 2: Metoda odniesienia Cieplne właściwości użytkowe ścian osłonowych - Obliczanie współczynnika przenikania ciepła - Metoda uproszczona EN ISO 13788:2001 pren ISO :2002 EN 12865:2002 PN-EN 12865:2002 EN 12114:2000 PN-EN 12114:2002 EN ISO 13786:1999 pren N 599 pren BUDYNKI - METODY OKREŚLANIA l DANE KLIMATYCZNE Raport CEN: Cieplne właściwości użytkowe budynków i instalacji - Klasyfikacja założeń do obliczeń temperatury, mocy i energii Cieplne właściwości użytkowe budynków - Współczynnik strat ciepła przez przenikanie - Metoda obliczania EN ISO 13789: : /

7 cd. tablicy 1 Nr Tytuł punktu pracy Źródło Wdrożenie do PN Cieplne właściwości użytkowe budynków - Obliczanie zapotrzebowania na energię do ogrzewania - Budynki mieszkalne Cieplne właściwości użytkowe budynków - Obliczanie zapotrzebowania na energię do ogrzewania (ISO/DIS 13790) Cieplne właściwości użytkowe budynków - Temperatury wewnętrzne w lecie w pomieszczeniach bez mechanicznego chłodzenia - Ogólne kryteria i procedury sprawdzania Cieplne właściwości użytkowe budynków - Temperatury wewnętrzne w lecie w pomieszczeniach bez mechanicznego chłodzenia - Uproszczona metoda obliczeń Budynki - Obliczanie mocy chłodzenia i zapotrzebowania na energię do chłodzenia Część 1: Obliczenia mocy chłodzenia Część 2: Obliczanie zapotrzebowania na energię budynków z klimatyzacją Cieplne właściwości użytkowe budynków - Projektowanie cieplne fundamentów w celu uniknięcia wysadzin mrozowych Cieplne właściwości użytkowe budynków - Określanie przepuszczalności powietrza przez budynki - Metoda nadciśnieniowa przy użyciu wentylatora EN 832:1998 PN-EN 832:2001 pren ISO N 769 pren ISO N 602 N 742 Komponenty budowlane i elementy pren budynku - Pomiar in situ oporu cieplnego od powierzchni do powierzchni Raport CEN: Komponenty budowlane i elementy budynku - Metody analizy dynamicznej i efekt nierównomierności temperatury powierzchni w pomiarach in situ Cieplne właściwości użytkowe budynków - Jakościowa detekcja wad cieplnych w obudowie budynków - Metoda podczerwieni Cieplno-wilgotnościowe właściwości użytkowe budynków - Dane klimatyczne Część 1: Średnie miesięczne pojedynczych czynników meteorologicznych Część 2: Skrajne godzinowe sekwencje gorącej pogody do symulacji ryzyka przegrzewania budynków z naturalną wentylacją Część 3: Obliczanie wskaźnika deszczu ukośnego na powierzchnie pionowe z godzinowych danych wiatru i deszczu EN 13793:2001 PN-EN 13793:2002 EN 13829:2000 PN-EN 13829:2002 EN 13178:1998 PN-EN 13187:2001 pren ISO N 609 N

8 cd. tablicy 1 51 Nr Tytuł punktu pracy Źródło Wdrożenie do PN Część 4. Dane klimatyczne do projektowania budynków - Obliczeniowa temperatura zewnętrzna zimy - Obliczanie i prezentacja Część 5: Dane do oceny wydajności systemów chłodzenia Część 6: Obliczanie i prezentacja zakumulowanych różnic czas-temperatura do oceny zużycia energii na ogrzanie pomieszczeń Budynki - Infiltracja powietrza - Pomiary przy użyciu technik gazu znacznikowego N 689 N 610 N 731 pren ISO Analiza grupy norm związanych ze sprawdzaniem spełniania wymagań przepisów i audytami energetycznymi 3.1. Wprowadzenie Wymagania ochrony cieplnej budynków, dawniej stawiane w PN, od 1998 r. występują w Rozporządzeniach w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie [2], [3]. Podstawowe pojęcia ochrony cieplnej budynków występujące przy stawianiu wymagań to opór cieplny i współczynnik przenikania ciepła, jak również wskaźnik sezonowego zapotrzebowania na ciepło do ogrzewania; ponadto w przepisach występuje kryterium uniknięcia kondensacji pary wodnej na powierzchni wewnętrznej przegród. Odpowiednio do sposobów stawiania wymagań grupa norm związanych ze sprawdzaniem spełniania wymagań przepisów i auditingiem energetycznym obejmuje: Materiały i wyroby budowlane - Procedury określania deklarowanych i obliczeniowych wartości cieplnych, 2. PN-EN Właściwości cieplno-wilgotnościowe - Stabelaryzowane wartości obliczeniowe, Opór cieplny i współczynnik przenikania ciepła - Metoda obliczania, 4. Grupę 3 norm dotyczących mostków cieplnych ( Strumień cieplny i temperatura powierzchni - Metoda obliczania, Liniowe mostki cieplne i Liniowy współczynnik przenikania ciepła - Metody uproszczone i wartości orientacyjne), Przepływ ciepła przez grunt - Metoda obliczania, Współczynnik strat ciepła przez przenikanie - Metoda obliczania, 7. PN-EN 832 Obliczanie zapotrzebowania na energię do ogrzewania - Budynki mieszkalne, 8. PN-EN IS Temperatura powierzchni wewnętrznej umożliwiająca uniknięcie krytycznej wilgotności powierzchni i kondensacja wewnętrzna - Metody obliczania (tylko w zakresie kondensacji pary wodnej na wewnętrznej powierzchni przegród). 26

9 Ponieważ normy nie są obowiązujące, to włączenie normy w system przepisów odbywa się przez powołanie się w przepisach na normę o określonym zakresie przedmiotowym. Jak się jednak przekonamy, obecne powołania w przepisach na normy stały się nieaktualne i wymagają korekty Materiały i wyroby budowlane - określanie deklarowanych i obliczeniowych wartości cieplnych W normie określono metody ustalania deklarowanych i obliczeniowych wartości cieplnych jednorodnych cieplnie materiałów i wyrobów budowlanych. Zauważmy, że o ile pojęcie obliczeniowych wartości cieplnych było w Polsce znane już od pierwszych publikacji i norm powojennych (choć nie był sprecyzowany sposób ich ustalania), to pojęcie deklarowanych wartości cieplnych i sposób ich ustalania pojawiły się dopiero w 1995 r. w aprobatach technicznych ITB. W podano także sposoby konwersji wartości uzyskanych przy jednym zestawie warunków na wartości ważne przy innym zestawie warunków. Norma narzuca stosowanie do ustalania deklarowanych i obliczeniowych wartości cieplnych wartości pomiarowych według określonych metod międzynarodowych lub równoważnych metod krajowych: aparatu płytowego z osłoniętą płytą grzejną lub z czujnikami gęstości strumienia cieplnego i skrzynki grzejnej. Oznacza to, że inne metody (jak na przykład tzw. aparat termistorowy, stosowany do niedawna w badaniach betonu komórkowego) nie nadają się i nie mogą być stosowane do badań aprobacyjnych i certyfikacyjnych wyrobów budowlanych. Wartość deklarowana cechy służy do oceny jakości wyrobu, niezależnie od jego zastosowania; jest to wartość oczekiwana w populacji generalnej wyrobu: ustalona na podstawie wyników pomiarów, przeliczonych ewentualnie na określone warunki odniesienia, podana dla określonej frakcji rozkładu przy zadanym poziomie ufności, odpowiadająca uzasadnionemu oczekiwanemu okresowi przydatności technicznej w określonych warunkach. W 1992 r. na wspólnym posiedzeniu CEN/TC 88 i CEN/TC 89 uzgodniono (tzw. Ischia Agreement), że 90% produkcji danego wyrobu ma być nie gorsze od wartości deklarowanej na poziomie ufności 90%. Wartość obliczeniowa cechy służy do projektowania izolacji cieplnej; jest to jej wartość oczekiwana w warunkach uważanych za typowe w zastosowaniu materiału w budynku w zakresie temperatury (zwykle 10 C) i wilgotności (najczęściej odpowiadającej stanowi równowagi termodynamicznej z powietrzem o temperaturze 23 C i wilgotności względnej 80%). Zwraca się uwagę, że materiał może mieć różne wartości obliczeniowe przewodności cieplnej lub oporu cieplnego przy różnych zakresach stosowania (na przykład zastosowanie w kontakcie i bez kontaktu z wilgotnym gruntem). Wartości deklarowane i obliczeniowe ustala się na podstawie wyników badań odpowiednio licznej serii próbek. Zaleca się prowadzenie badań w warunkach odpowiadających wybranemu zakresowi warunków odniesienia; jeżeli badania prowadzi się w warunkach 27

10 odmiennych od warunków odniesienia, należy dokonać konwersji ich wyników na warunki odniesienia. Stosowane dane powinny być: wartościami mierzonymi bezpośrednio lub wartościami uzyskiwanymi pośrednio przez wykorzystanie znanej korelacji z cechą pośrednią, taką jak gęstość. W nie podano explicite algorytmów obliczania wartości deklarowanych; w załączniku C do normy występują jedynie odwołania do norm międzynarodowych z zakresu statystyki. Algorytmy zgodne z metodyką stosowaną w Zakładzie Fizyki Cieplnej ITB i przykłady liczbowe podano w pracy [4] oraz - w skrócie - w [1 ] PN EN Właściwości cieplno-wilgotnościowe materiałów - Stabelaryzowane wartości obliczeniowe W PN EN podano w formie tabelarycznej wartości obliczeniowe do obliczeń związanych z przenoszeniem ciepła i masy w odniesieniu do wybranych jednorodnych materiałów i wyrobów stosowanych zwykle w budownictwie. Podano również niezbędne dane do obliczenia i konwersji obliczeniowych wartości cieplnych na różne warunki otoczenia. PN EN jest odpowiednikiem tablic podawanych dawniej w Polskich Normach, ostatnio w 6946: załącznik krajowy NC. W tablicy 2 (tablica 1 według PN EN 12524) podano obliczeniowe wartości cieplne różnych materiałów w powszechnych zastosowaniach budowlanych. Tablica 2. Tablica 1 według PN EN Table 2. Table 1 after PN-EN Grupa materiałowa lub zastosowanie Gęstość Obliczeniowa przewodność cieplna Ciepło właściwe Współczynnik oporu dyfuzyjnego W odniesieniu do każdego materiału w zależności od gęstości podano obliczeniową przewodność cieplną, ciepło właściwe i współczynnik oporu dyfuzyjnego (oznaczony w warunkach suchych lub wilgotnych). Tablicą 1 objęto następujące materiały: asfalt, bitum, beton, wykładziny podłogowe, gazy, szkło, wodę (w tym lód i śnieg), metale, tworzywa sztuczne (nie spienione), gumę, szczeliwa, taśmy uszczelniające i przerwy termiczne, gips, tynki i zaprawy tynkarskie, grunty, kamień, dachówki, płytki podłogowe, płyty drewnopochodne. W PN EN stwierdzono, że w przypadku materiałów do izolacji cieplnej ich obliczeniowe wartości współczynnika przewodzenia ciepła można wyprowadzić z wartości deklarowanych przez zastosowanie procedur konwersji zawartych w Obliczeniowe wartości cieplne materiałów murowych wyprowadza się zwykle z deklarowanej wartości przewodności cieplnej w stanie suchym, przy zastosowaniu

11 W odniesieniu do materiałów izolacyjnych i murowych w tablicy 2 normy podano wilgotność odpowiadającą równowadze z powietrzem o temperaturze 23 C i wilgotności względnej odpowiednio 50% lub 80% oraz współczynniki konwersji z uwagi na wilgotność, zaczerpnięte z W tablicy tej podano także wartości współczynnika oporu dyfuzyjnego i ciepła właściwego tych materiałów. Tablica 3. Tablica 2 według PN-EN Table 3. Table 2 after PN-EN W tablicy 3 normy podano dyfuzyjnie równoważną grubość warstwy powietrza cienkich warstw różnych materiałów (jest to informacja alternatywna w stosunku do oporu dyfuzyjnego; w niektórych krajach częściej operuje się tym pojęciem). Tablica 4. Tablica 3 według PN-EN Table 4. Table 3 after PN-EN Wvrób/materiał Dyfuzyjnie równoważna grubość warstwy powietrza, Tablicą 3 objęto folie: polietylenową, poliestrową, PCW, aluminiową, papier bitumiczny, papier aluminizowany, membrany paroprzepuszczalne, powłoki malarskie i tapetę winylową. Jak widać z powyższego przeglądu, dane z PN EN mogą być w praktyce niewystarczające na potrzeby projektowania, ponieważ tablice (a zwłaszcza tablica 1 normy) nie obejmują powszechnie stosowanych w Polsce materiałów. Każdorazowe obliczanie wartości obliczeniowej współczynnika przewodzenia ciepła z wartości deklarowanej dla danego wyrobu jest niewygodne w projektowaniu. Dotychczas dane do projektowania były podawane w załączniku krajowym NC (normatywnym, później informacyjnym) do Z uwagi na ustanowienie PN EN załącznik ten powinien być z 6946 usunięty. Aby jednak nie powstała próżnia informacyjna, konieczne jest opracowanie PN z uzupełniającymi obliczeniowymi wartościami cieplnymi w odniesieniu do powszechnie stosowanych materiałów (niesprzecznej z PN EN 12524), a do czasu jej ustanowienia pozostawienie załącznika krajowego NC do 6946 jako informacyjnego Komponenty budowlane i elementy budynków - Opór cieplny i współczynnik przenikania ciepła - Metoda obliczania Norma 6946:1999 powstała w trybie tłumaczenia EN ISO 6946:1966 (początkowo jako 6946:1998, później zmieniona w wyniku błędów druku) i zastąpiła - w części dotyczącej obliczeń cieplnych - PN-91/B

12 6946 obejmuje metodę obliczeń oporu cieplnego i współczynnika przenikania ciepła przegród pełnych oddzielających środowisko wewnętrzne od środowiska zewnętrznego, z wyłączeniem przegród stykających się z gruntem. Wynikiem obliczeń według tej normy są: współczynnik przenikania ciepła oraz skorygowany współczynnik przenikania ciepła z uwzględnieniem wpływu nieszczelności ułożenia izolacji, mostków cieplnych punktowych i opadów atmosferycznych w przypadku stropodachów odwróconych (ten czynnik nie został jeszcze ujęty w 6946). Norma nie obejmuje przypadku mostków cieplnych liniowych. Ponieważ zakres przedmiotowy PN-91/B był szerszy niż EN ISO 6946:1966, przy jej zastępowaniu przez 6946:1999 zaistniała potrzeba wprowadzenia do normy czterech niżej wymienionych załączników krajowych, opracowanych na podstawie PN-91/B-02020: Załącznik krajowy NA (normatywny) Współczynnik przenikania ciepła przegród z mostkami cieplnymi liniowymi", Załącznik krajowy NB (normatywny) Opór cieplny gruntu i współczynnik przenikania ciepła przegród przylegających do gruntu", Załącznik krajowy NC (normatywny) Wartości obliczeniowe właściwości fizycznych niektórych materiałów i wyrobów", Załącznik krajowy ND (normatywny) Wartości obliczeniowe współczynnika przenikania ciepła okien, świetlików, wrót i drzwi". Obecnie status załączników uległ zmianie z normatywnych na informacyjne, przy czym - w wyniku ustanowienia nowych norm w 2001 i 2002 r. - konieczne są zmiany idące dalej. Po pierwsze, wskutek ustanowienia trzech norm dotyczących mostków cieplnych ( , oraz 14683) stracił rację bytu załącznik krajowy NA. Po drugie, wskutek ustanowienia stracił rację bytu załącznik krajowy NB. Z przyczyn omówionych powyżej istnieje potrzeba opracowania PN, niesprzecznej z PN-EN 12524, zawierającej obliczeniowe wartości cieplne wyrobów i komponentów powszechnie stosowanych w kraju; istnieje możliwość objęcia tą normą zakresu przedmiotowego obecnych załączników krajowych NC i ND do Mostki cieplne w budynkach według Tematyka mostków cieplnych w przegrodach budowlanych jest ujęta w trzech normach europejskich: Mostki cieplne w budynkach - Strumień cieplny i temperatura powierzchni - Ogólne metody obliczania, Mostki cieplne w budynkach - Strumień cieplny i temperatura powierzchni - Liniowe mostki cieplne, Mostki cieplne w budynkach - Liniowy współczynnik przenikania ciepła - Metody uproszczone i wartości orientacyjne. Normy i są adresowane do specjalistów, opracowujących programy komputerowe do obliczeń pól temperatury lub wykonujących 30

13 obliczenia pól temperatury w elementach konstrukcji i opracowujących na przykład katalogi mostków do wykorzystania przez projektantów, natomiast same do bezpośredniego wykorzystania przez projektantów się nie nadają. W zostały przedstawione ogólne metody obliczania strumieni cieplnych i temperatury powierzchni mostków cieplnych o dowolnym kształcie i z dowolną liczbą warunków brzegowych. W omawia się tylko liniowe mostki cieplne i podaje warunki, które muszą być spełnione, aby można było wykonywać obliczenia dwuwymiarowe, stanowiące zadowalające przybliżenie obliczeń trójwymiarowych. Praktyczne zastosowanie przez projektanta może mieć tylko Norma dotyczy uproszczonych metod obliczania strumienia cieplnego przez mostki cieplne, występujące na złączach elementów budowlanych oraz w ościeżach otworów okiennych i drzwiowych. Nie ma ona zastosowania do mostków cieplnych w ścianach osłonowych ze szkieletem metalowym. W normie podano wymagania w odniesieniu do katalogów mostków cieplnych oraz metod obliczeń, a także ograniczoną liczbę stabelaryzowanych wartości orientacyjnych liniowego współczynnika przenikania ciepła. Zwrócono uwagę, że w celu otrzymania prawidłowej wartości współczynnika sprzężenia cieplnego (współczynnik sprzężenia cieplnego jest to strumień cieplny podzielony przez różnicę temperatury wymieniających ciepło środowisk), konieczne jest uwzględnienie członów korekcyjnych, będących kombinacją liniowych i punktowych współczynników przenikania ciepła, zgodnie ze wzorem w którym:- współczynnik sprzężenia cieplnego, - współczynnik przenikania ciepła części obudowy budynku, - pole powierzchni, do której ma zastosowanie wartość - liniowy współczynnik przenikania ciepła liniowego mostka cieplnego, - długość, do której ma zastosowanie wartość - punktowy współczynnik przenikania ciepła > punktowego mostka cieplnego. W normie zwrócono uwagę na fakt, że wartości liniowego współczynnika przenikania ciepła zależą od sposobu wymiarowania budynku zastosowanego w obliczeniach pola powierzchni, przez którą przepływa strumień cieplny, stąd przy wszelkich obliczeniach liniowego współczynnika przenikania ciepła należy podać system wymiarowania, na którym są one oparte (dotyczy to tylko mostków na węzłach konstrukcji, nie dotyczy zaś mostków na ościeżach otworów okiennych i drzwiowych). W Polsce w różnych okresach i w różnych normach przyjmowano wymiary przegród w osi lub w świetle przegród prostopadłych. Ze względu na fakt, że stosowane w Europie katalogi mostków cieplnych nie przewidują wymiarowania w osiach, celowe jest przyjęcie konwencji wymiarowania w świetle lub całkowitych wymiarów zewnętrznych. Przy wyborze konkretnej metody obliczania liniowego współczynnika przenikania ciepła jej dokładność powinna odpowiadać dokładności wymaganej w obliczeniach (1) 31

14 całkowitych strat ciepła, w których uwzględnia się długości liniowych mostków cieplnych. W tablicy 5 podano dostępne metody określania, wraz z oczekiwanymi niepewnościami. Tablica 5. Dostępne metody określania według Table 5. Available methods of determination after Metody Obliczenia komputerowe Katalogi mostków cieplnych Obliczenia wzorami przybliżonymi Wartość orientacyjne według Jak widać, największą dokładność dają obliczenia komputerowe w odniesieniu do detali już zaprojektowanych. Drukowane katalogi mostków mogą dać projektantowi dobre przykłady rozwiązań, jeżeli stosuje się je przed ostatecznym zaprojektowaniem detali. Stosuje się też bardziej elastyczne katalogi elektroniczne, zawierające systemy baz danych, w których dokładne wymiary i materiały można zmieniać; dokładność jest wówczas taka, jak w obliczeniach komputerowych. W tablicy podano wartości orientacyjne liniowego współczynnika przenikania ciepła w odniesieniu do szeregu powszechnie spotykanych typów dwuwymiarowych mostków cieplnych. W tablicy tej pokazano detale mostków cieplnych pogrupowane według typów mostków, z czterema położeniami zasadniczej warstwy izolacyjnej (tzn. warstwy o najwyższym oporze cieplnym). Główna warstwa izolacyjna może być usytuowana: na zewnątrz, w środku grubości, od wewnątrz, na całej grubości części konkretnego elementu budowlanego będącej z dala od mostków. Ostatni przypadek ma miejsce wtedy, gdy element budowlany jest lekką konstrukcją murową (ścianą jednorodną) lub drewnianą ścianą szkieletową. W przypadku każdego typu mostka cieplnego i położenia zasadniczej warstwy izolacyjnej w tablicy 2 normy podano ogólny szkic detalu, liniowy współczynnik sprzężenia cieplnego uzyskany w wyniku dwuwymiarowych obliczeń, oraz trzy wartości p r z y zastosowaniu wymiarów wewnętrznych, p r z y zastosowaniu całkowitych wymiarów zewnętrznych, przy zastosowaniu wymiarów zewnętrznych. Wartości podane w normie są z zasady przeszacowane (do 50%) i należy je stosować wówczas, gdy nie jest znana rzeczywista wartość a ponadto można je stosować wtedy, gdy brak jest szczegółów konkretnego mostka cieplnego lub gdy przybliżona wartość jest adekwatna do dokładności wymaganej do oszacowania całkowitych strat ciepła. Dokładniejsze informacje zawarte są w katalogach mostków [5],[6] i w programie EURO-KOBRA [7], 32

15 3.6. Straty ciepła z budynku przez grunt według Jednowymiarowy problem przewodzenia ciepła przez przegrody oddzielające pomieszczenia od powietrza zewnętrznego komplikuje się znacznie w przypadku przegród stykających się z gruntem; obliczanie strat ciepła budynku przez grunt to złożone zadanie przewodzenia ciepła, w ogólności trójwymiarowe i niestacjonarne. Jednocześnie udział strat ciepła do gruntu w bilansie cieplnym budynku nie jest duży i zwykle nie przekracza kilku procent całkowitych strat ciepła, co nie uzasadnia poświęcania zbyt dużo czasu na jego obliczanie. Stąd od wielu lat trwały poszukiwania prostego i zarazem dostatecznie dokładnego algorytmu opisującego strumień ciepła przenoszony z budynku przez grunt. Taki algorytm został przyjęty w 13370; podany sposób obliczeń stosuje się do dowolnego kształtu rzutu budynku, rodzaju podłogi i rodzaju podziemia (patrz praca [8]). Mimo to obliczenia według 13370:2001 są dosyć żmudne i celowe jest wprowadzenie algorytmów tej normy do stosownych programów obliczania szczytowej mocy cieplnej i sezonowego zapotrzebowania na ciepło, przeznaczonych dla projektantów. Zakres przedmiotowy 13370:2001 nie ogranicza się tylko do strat ciepła budynku ogrzewanego do gruntu; w załącznikach do tej normy rozpatruje się wiele zagadnień specjalnych, między innymi dotyczących podłóg chłodni i sztucznych lodowisk, podłóg z systemem ogrzewania i wpływu filtracji wody w gruncie. W wyniku ustanowienia PN-EN IS :2001 powinny być wycofane normy sprzeczne z tą normą lub do niej dostosowane przez wprowadzenie odpowiednich zmian. Dotyczy to PN-B na obliczanie szczytowej mocy cieplnej i PN-B na obliczanie sezonowego zapotrzebowania na ciepło Obliczanie współczynnika strat przez przenikanie według Współczynnik strat ciepła przez przenikanie jest definiowany jako wartość strumienia cieplnego przez przenikanie z przestrzeni ogrzewanej do środowiska zewnętrznego, podzielona przez różnicę temperatury pomiędzy środowiskami zewnętrznym i wewnętrznym (uwaga: obydwie temperatury są rozpatrywane jako jednorodne) nie ma odpowiednika wśród dotychczasowych PN. Jej celem jest głównie dostarczenie danych wyjściowych do obliczania szczytowej mocy cieplnej i rocznego zużycia energii końcowej do ogrzewania budynków według PN-EN 832; przy obliczeniach sezonowego zapotrzebowania na ciepło zgodnie z PN-B ta wielkość nie jest potrzebna. Norma określa metodę i podaje sposób obliczania współczynnika strat ciepła przez przenikanie dla całych budynków i części budynków. Do celów niniejszej normy przyjęto, że przestrzeń ogrzewana ma jednorodną temperaturę. Straty ciepła przez wentylację nie są objęte Jednakże do oceny strat ciepła na skutek przenikania przez przestrzenie nieogrzewane w PN-EN IS podano umowne wartości stopni wymiany powietrza takich przestrzeni. W załączniku A podano metodę obliczania temperatury w stanie ustalonym w przestrzeniach nieogrzewanych przylegających do budynków ogrzewanych. Współczynnik strat ciepła przez wentylację jest definiowany jako wartość strumienia cieplnego przez wentylację z przestrzeni ogrzewanej do środowiska zewnętrznego, podzielona przez różnicę temperatury pomiędzy środowiskami zewnętrznym i wewnętrznym. 33

16 Współczynnik strat ciepła jest definiowany jako suma współczynników strat ciepła przez przenikanie i przez wentylację. Współczynnik strat ciepła przez przenikanie oblicza się ze wzoru w którym:- bezpośredni współczynnik sprzężenia między przestrzenią ogrzewaną i otoczeniem zewnętrznym przez obudowę budynku, zdefiniowany przez równanie (3), W/K, - współczynnik strat ciepła w stanie ustalonym przez grunt, zdefiniowany w 13370, W/K, - współczynnik strat ciepła przez przenikanie przez przestrzenie nieogrzewane, zdefiniowany w równaniu (4), W/K. Do obliczeń należy wyraźnie zdefiniować przestrzeń ogrzewaną rozpatrywanego budynku. Elementy budynku rozpatrywane w obliczeniach są granicami przestrzeni ogrzewanej. Obudowa budynku powyżej gruntu jest modelowana przez płaskie i specjalnie ukształtowane elementy, jak pokazano na rysunku 1. (2) Granice pomiędzy częścią podziemną", włącznie z przenikaniem ciepła przez grunt, a częścią budynku powyżej gruntu", mającą bezpośrednie straty do środowiska zewnętrznego lub do przestrzeni nieogrzewanych, są zgodne z EN ISO w przypadku: budynków z podłogami na gruncie, podłogami podniesionymi i nieogrzewanymi podziemiami: poziom wewnętrznej powierzchni podłogi na gruncie, budynków z ogrzewanymi podziemiami: zewnętrzny poziom gruntu. 34

17 W załączniku B podano informację o wynikach stosowania różnych typów wymiarów przy podziale obudowy na elementy. Współczynnik strat ciepła przez przenikanie przez elementy budynku oddzielające przestrzeń ogrzewaną od powietrza zewnętrznego oblicza się z wyrażeń w których:- powierzchnia elementu obudowy budynku, m 2 (wymiary okien i drzwi przyjęto jako wymiary otworów w ścianie), - współczynnik przenikania ciepła elementu obudowy budynku, obliczony według 6946 w przypadku elementów nieprzezroczystych lub według w przypadku elementów przezroczystych, - długość liniowego mostka cieplnego - liniowy współczynnik przenikania ciepła mostka cieplnego, przyjęty z lub obliczony zgodnie z , (3) - punktowy współczynnik przenikania ciepła punktowego /-tego mostka cieplnego, obliczony zgodnie z EN ISO , - współczynnik sprzężenia cieplnego, otrzymany z dwuwymiarowego obliczenia zgodnie z EN ISO , - współczynnik sprzężenia cieplnego, otrzymany z obliczenia trójwymiarowego zgodnie z EN ISO , Sumowanie powinno być wykonane po komponentach budowlanych oddzielających środowiska wewnętrzne i zewnętrzne. Jeżeli główna warstwa izolacyjna jest ciągła i ma jednolitą grubość, to liniowy i punktowy współczynnik przenikania ciepła można pominąć przy stosowaniu wymiarów zewnętrznych. Jeśli współczynnik przenikania ciepła komponentu zmienia się (na przykład okna z żaluzjami zamkniętymi w nocy), należy obliczyć obydwie wartości - maksymalną i minimalną. Współczynnik strat ciepła przez przenikanie przez grunt, oblicza się zgodnie z Współczynnik strat ciepła przez przenikanie, między przestrzenią ogrzewaną a śrośrodowiskami zewnętrznymi przez przestrzenie nieogrzewane, otrzymuje się z równania w którym (4) g d z i e : - współczynnik sprzężenia cieplnego pomiędzy przestrzenią ogrzewaną i przestrzenią nieogrzewaną, obliczony zgodnie z p. 8.3 i 8.4 normy, W/K - współczynnik strat ciepła z przestrzeni ogrzewanej do przestrzeni nieogrzewanej, W/K, - współczynnik strat ciepła z przestrzeni nieogrzewanej do środowiska zewnętrznego, W/K. 35

18 Wyrażenia oraz obejmują straty ciepła przez przenikanie i wentylację. Oblicza się je ze wzorów Współczynniki sprzężenia cieplnego oblicza się zgodnie z p. 8.3 i 8.4 normy i współczynnikami strat ciepła przez wentylację z zależności (5) oraz ( 6 ) gdzie:- gęstość powietrza, kg/m 3, - ciepło właściwe powietrza, - strumień powietrza między przestrzenią nieogrzewaną a środowiskiem zewnętrznym, m 3 /h, - strumień powietrza między przestrzenią ogrzewaną i nieogrzewaną, m 3 /h. W celu uniknięcia zbyt niskiego oszacowania strat ciepła przez przenikanie, strumień powietrza z przestrzeni ogrzewanej do przestrzeni nieogrzewanej należy przyjąć jako zerowy. Strumień powietrza z przestrzeni nieogrzewanej do środowiska zewnętrznego oblicza się z zależności gdzie:- umowna krotność wymian powietrza między przestrzenią nieogrzewaną a środowiskiem zewnętrznym, - objętość powietrza w przestrzeni nieogrzewanej, m 3. Krotność wymian powietrza, przyjmuje się z odpowiedniej tablicy w normie. UWAGA: Jeśli wymiana powietrza przy 50 Pa, lub ekwiwalentna powierzchnia nieszczelności,, jest znana, krotność wymian powietrza, można szacować z jednej z następujących zależności empirycznych: (7) (8) O) Umowna wartość ciepła właściwego powietrza wynosi 3.8. Obliczanie zapotrzebowania na energię do ogrzewania budynków mieszkalnych według PN-EN 832 Cieplne właściwości użytkowe budynków - Obliczanie zapotrzebowania na energię do ogrzewania - Budynki mieszkalne W PN-EN 832 podkreślono, że obliczanie zapotrzebowania budynku na energię może wynikać z następujących potrzeb: 1) oceny zgodności z wymaganiami wyrażonymi w postaci wskaźników energetycznych,

19 2) optymalizacji energetycznych właściwości użytkowych projektowanych budynków, 3) pokazania umownego poziomu energetycznych właściwości użytkowych istniejących budynków, 4) oceny efektów możliwych działań termomodernizacyjnych w istniejącym budynku - przez obliczenie zużycia energii bez i z uwzględnieniem działań termomodernizacyjnych, 5) przewidywań przyszłego zapotrzebowania na surowce energetyczne w skali krajowej lub międzynarodowej - przez obliczenie zużycia energii w kilku budynkach reprezentatywnych dla zasobów budowlanych. Metoda obliczeń przyjęta w PN-EN 832 jest oparta na bilansie energetycznym w warunkach ustalonych, ale przy uwzględnieniu zmian temperatury wewnętrznej i zewnętrznej oraz dynamicznego oddziaływania wewnętrznych i słonecznych zysków ciepła przez wprowadzenie współczynnika wykorzystania zysków. Użytkownik może korzystać z innej normy europejskiej lub dokumentów krajowych w celu uzyskania danych wejściowych oraz ze szczegółowych procedur obliczeniowych nie zamieszczonych w niniejszej normie. Norma PN-EN 832 zawiera szereg załączników: A - Zastosowanie do budynków istniejących, B - Metoda obliczeniowa w odniesieniu do budynków wielostrefowych, C - Dodatkowe straty przez specjalne elementy obudowy, D - Zyski od nasłonecznienia przez elementy specjalne, E - Elementy obudowy z urządzeniami grzewczymi, F - Dane do oceny wentylacji naturalnej i infiltracji, G - Dane o zyskach od nasłonecznienia, H - Obliczenie użytecznej pojemności cieplnej, J - Straty ciepła przy ogrzewaniu z przerwami lub z osłabieniem. PN-EN 832 jest oparta na tych samych zasadach, co PN-B Wynika to między innymi z faktu, że projekt PN-B opracowano w 1995 r. na podstawie wcześniejszych dokumentów roboczych ISO i CEN dotyczących obliczania sezonowego zapotrzebowania na ciepło do ogrzewania. PN-EN 832 obejmuje jednak znacznie szerszy zakres przedmiotowy: uwzględnia ciepło na przygotowanie ciepłej wody użytkowej, daje możliwość obliczania zapotrzebowania na energię pierwotną, uwzględnia wentylację o zmiennym strumieniu powietrza w ciągu doby i ogrzewanie z przerwami lub z osłabieniem. W odniesieniu do budynków istniejących przewiduje się korzystanie z zapisanych danych, rachunków za energię lub pomiarów, przy czym korzystać można z rzeczywistych warunków klimatycznych i ocen sposobu użytkowania budynku. Podano algorytmy: dodatkowych strat przez specjalne elementy obudowy, jak ściana Trombe'a lub elementy wentylowane, dodatkowych zysków ciepła od promieniowania słonecznego przez dobudowane przestrzenie oszklone, elementy pełne z izolacją transparentną i bez takiej izolacji, elementy wentylowane, elementów obudowy z urządzeniami grzewczymi. 37

20 Jednocześnie w obecnej formie nie ma możliwości skorzystania z tej normy ani przy obliczeniach projektowych, ani przy opracowywaniu programów obliczeniowych, ponieważ norma bezpośrednio nie zawiera licznych danych, odsyłając do nieistniejących w Polsce dokumentów krajowych i baz danych, w tym danych klimatycznych. Jeśli braków tych się nie usunie, to całkowicie martwe stanie się wymaganie zawarte w przepisach, wyrażone z zastosowaniem wskaźnika sezonowego zapotrzebowania na ciepło do ogrzewania w odniesieniu do budynków mieszkalnych i zamieszkania zbiorowego. Inną sprawą jest, że w praktyce projektowej takich obliczeń przeważnie się nie wykonuje. Algorytmy podane w normie odwołują się do i Wdrożenie tej normy wymaga więc opracowania specjalnego poradnika dla autorów programów obliczeniowych, zawierającego pełny i jednoznaczny algorytm obliczeń oraz zalecenia dotyczące przyjmowania określonych wartości parametrów w tych przypadkach, w których norma odsyła do dokumentów krajowych Kryterium uniknięcia kondensacji powierzchniowej według Kryterium uniknięcia kondensacji pary wodnej na powierzchniach przegród wyraża się zwykle w taki sposób, aby temperatura powierzchni była wyższa od punktu rosy powietrza w pomieszczeniu. Między innymi w polskich przepisach (Polskich Normach i Warunkach technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki) od wielu lat Istnieje wymaganie, że temperatura wewnętrznej powierzchni przegród powinna być wyższa o 1 K od punktu rosy powietrza w pomieszczeniu, w tzw. warunkach obliczeniowych, to jest przy obliczeniowej temperaturze powietrza zewnętrznego i obliczeniowej wilgotności względnej powietrza wewnętrznego. W rzeczywistości takie sformułowanie wymagania jest poprawne tylko w odniesieniu do powierzchni przegród z materiałów nie zawierających porów i nienasiąkliwych (szkła, glazury). W materiałach kapilarno-porowatych kondensacja kapilarna ma miejsce już wtedy, gdy wilgotność względna powietrza w otoczeniu materiału przekracza 80%. Stąd też w kryterium kondensacji powierzchniowej sformułowano, przyjmując zasadę uniknięcia kondensacji kapilarnej w porach przez zapewnienie temperatury powierzchni na takim poziomie, aby wilgotność względna powietrza była poniżej 80%. Według PN-EN IS ryzyko wystąpienia i rozwoju pleśni występuje w przypadku utrzymywania się wilgotności względnej przez kilka dni powyżej 0,8 w pobliżu materiałów wrażliwych na wilgoć; nie dotyczy to na przykład okien i płytek łazienkowych. Oprócz parametrów klimatu (temperatury i wilgotności powietrza) kondensacja powierzchniowa i rozwój pleśni zależą od trzech czynników: a) jakości cieplnej każdego elementu obudowy budynku, wyrażonej przez opór cieplny, mostki cieplne, geometrię i współczynnik przejmowania ciepła na wewnętrznej powierzchni, b) wilgotności powietrza wewnętrznego, c) temperatury powietrza wewnętrznego i systemu ogrzewania. 38

21 Jakość cieplną elementu obudowy budynku można scharakteryzować bezwymiarową temperaturą wewnętrznej powierzchni (10) g d z i e : - temperatura wewnętrznej powierzchni, - temperatura wewnętrznego powietrza, - temperatura zewnętrznego powietrza. Przy obliczaniu temperatury powierzchni wewnętrznej przyjmuje się opór przejmowania ciepła na tej powierzchni równy Wilgotność powietrza wewnętrznego określa się z wyrażeń lub (11) (12) w których:- ciśnienie cząstkowe pary wodnej w powietrzu wewnętrznym, - ciśnienie cząstkowe pary wodnej w powietrzu zewnętrznym, - zakładana różnica ciśnienia cząstkowego pary wodnej w powietrzu wewnętrznym i zewnętrznym, - zawartość pary wodnej w powietrzu wewnętrznym, - zawartość pary wodnej w powietrzu zewnętrznym, - zakładana różnica zawartości pary wodnej w powietrzu wewnętrznym i zewnętrznym, wynikająca ze wzoru w którym:- strumień wewnętrznych zysków wilgoci, - krotność wymian powietrza, - kubatura budynku (mieszkania), albo wilgotność względną przyjmuje się stałą (na przykład przy klimatyzacji). W normie zwraca się uwagę, że bardziej krytyczna jest niższa temperatura powietrza w pomieszczeniach, co szczególnie dotyczy pomieszczeń z ogrzewaniem zredukowanym, ogrzewaniem z przerwami lub brakiem ogrzewania, gdy para wodna może przedostawać się z przyległych pomieszczeń. Obliczenia wykonuje się dla każdego miesiąca w roku, w następujących krokach: a) zdefiniuj średnią miesięczną temperaturę powietrza zewnętrznego, b) zdefiniuj wilgotność powietrza zewnętrznego, c) zdefiniuj temperaturę powietrza wewnętrznego, d) zdefiniuj wilgotność powietrza wewnętrznego ze wzorów (11), (12) i (13) lub przyjmij stałą wilgotność względną (z wprowadzeniem 10% zapasu bezpieczeństwa), e) przy maksymalnej akceptowalnej wilgotności względnej przy powierzchni, = 0,8, oblicz maksymalną dopuszczalną wilgotność powietrza w stanie nasycenia, lub ciśnienie pary nasyconej, (13) 39

22 (14) lub (15) f) określ minimalną dopuszczalną temperaturę powierzchni,z maksymalnej dopuszczalnej wilgotności w stanie nasycenia, g) z minimalnej dopuszczalnej temperatury powierzchni, przyjętej temperatury powietrza wewnętrznego, i zewnętrznego, oblicz minimalną wartość bezwymiarowej temperatury, zgodnie z równaniem (10). Z dotychczasowych analiz dokonywanych w Zakładzie Fizyki Cieplnej ITB wynika bezpieczna wartość minimalna bezwymiarowej temperatury, Wydaje się celowe wprowadzenie takiego wymagania do Rozporządzenia w sprawie warunków technicznych. 4. Sprawa sposobu stawiania wymagań ochrony cieplnej budynków Wymagania ochrony cieplnej budynków postawione są w Polsce z użyciem wskaźnika sezonowego zapotrzebowania na ciepło w odniesieniu do budynków mieszkalnych i z użyciem współczynnika przenikania ciepła w innych rodzajach budynków. Również w odniesieniu do budynków mieszkalnych w zabudowie jednorodzinnej dopuszcza się sprawdzanie wymagań z użyciem współczynnika przenikania ciepła. Wartości maksymalne współczynnika przenikania ciepła ścian są dla tych budynków zróżnicowane; niższe wartości są w przypadku ścian warstwowych z użyciem materiału izolacji cieplnej o niskiej przewodności cieplnej, co zresztą budzi emocje niektórych producentów wyrobów budowlanych, domagających się ujednolicenia wymagań. Nie polemizując z tym postulatem, należy jednak stwierdzić, że wpływ wymagań ochrony cieplnej budynków na rzeczywistość projektowania i wznoszenia budynków jest raczej niewielki. W praktyce nikt nie sprawdza zgodności projektów z przepisami dotyczącymi formy i zakresu dokumentacji oraz spełniania wymagań, w tym ochrony cieplnej. Dlatego projekty przeważnie nie zawierają obliczonych wartości współczynnika przenikania ciepła ani wskaźnika sezonowego zapotrzebowania na ciepło. Nie wymaga tego ani inwestor, zainteresowany zwykle tylko ceną projektu, ani władza budowlana. Badania terenowe dotyczące przestrzegania wymagań ochrony cieplnej budynków oraz poziomu wykonywania dokumentacji technicznej, prowadzone w ramach prac dyplomowych wykonywanych pod kierunkiem autora w Politechnice Białostockiej, wskazują na powszechne nieprzestrzeganie przepisów przez projektantów. Na rysunku 2 podano wyniki analizy projektów budynków na terenie miasta Białystok oraz wybranych 5 miast województwa podlaskiego, dołączanych do wniosku o pozwolenie na budowę w latach czerwiec 1999 (w sumie liczebność próby we wszystkich miastach wynosiła 411 budynków) [9], 40