Mchał Strzeszewsk Potr Wereszczyńsk Norma PN EN 12831 Nowa metoda oblczana projektowego obcążena ceplnego Poradnk
Mchał Strzeszewsk Potr Wereszczyńsk Norma PN EN 12831 Nowa metoda oblczana projektowego obcążena ceplnego Poradnk 450 40 402,5 15 380 332,5 Pokój +20º C 12,9 m 2 96,5 96,5 40 200 120 15 Warszawa 2009
. Poradnk. Wersja 1.10. W opracowanu przedstawono metodykę oblczana obcążena ceplnego pomeszczeń budynków wg normy PN EN 12831. Zwrócono uwagę na główne różnce w stosunku do normy PN-B-03406:1994. Zasady oblczeń zlustrowano przykładam. Omówono równeż wspomagane komputerowo oblczane obcążena ceplnego budynków. Wydawca Rettg Heatng Sp. z o.o. ul. Przemysłowa 44-203 Rybnk Buro Handlowe ul. Rotmstrza Pleckego 91 02-781 Warszawa fax: 022 643 99 95 tel. 022 643 25 20 Nnejszy poradnk może być wykorzystywany wyłączne do celów nformacyjno-dydaktycznych. Inne wykorzystane jest zastrzeżone. W szczególnośc poradnk ne zastępuje Polskej Normy ne może służyć jako podstawa prowadzena oblczeń projektowych. Autorzy dołożyl należytych starań w trakce opracowywana poradnka. Jednak autorzy an wydawca ne gwarantują braku błędów ne ponoszą odpowedzalnośc za żadne straty an utracone zysk, powstałe w wynku wykorzystana poradnka. (www.purmo.pl) Opracowano we współpracy z frmą Sankom Sp. z o.o. (www.sankom.pl) Copyrght by Mchał Strzeszewsk 2006-2009
Przedmowa 5 czerwca 2006 r. została zatwerdzona norma PN-EN 12831:2006, będąca tłumaczenem normy europejskej EN 12831:2003. Nowa norma wprowadza wele zman w stosunku do dotychczasowej metodyk oblczana zapotrzebowana na cepło do ogrzewana budynków. Jest ch tak dużo, że w zasadze pownno sę mówć raczej o zupełne nowej metodyce nż o modyfkacj obecnego sposobu prowadzena oblczeń. 6 lstopada 2008 r. Mnster Infrastruktury podpsał Rozporządzene zmenające rozporządzene w sprawe warunków techncznych, jakm pownny odpowadać budynk ch usytuowane (Dz.U. 2008 nr 201) [23], wprowadzające m.n. obowązek stosowana normy PN-EN 12831:2006 od 1 styczna 2009 r. Wprowadzanu nowej metodyk oblczenowej pownna towarzyszyć szeroka akcja popularyzatorsko-szkolenowa. Nnejszy poradnk ma w zamerzenu autorów być elementem takej akcj. Otrzymujemy szereg sygnałów śwadczących, że poradnk jest szeroko wykorzystywany, zarówno przez projektantów, jak studentów kerunków techncznych. Chcelbyśmy w tym mejscu jeszcze raz podzękować wszystkm osobom, które podzelły sę z nam swom uwagam nt. poradnka przyczynły sę do podnesena jego pozomu merytorycznego. Po początkowym okrese stosowana nowej metodyk planowane jest przygotowane drugego rozszerzonego wydana nnejszego poradnka, uwzględnającego dośwadczena praktyczne, zwązane ze stosowanem nowej normy. Mchał Strzeszewsk Potr Wereszczyńsk v
Sps treśc 1. Zasady ogólne... 1 1.1 Wprowadzene...1 1.2 Obowązek stosowana normy... 2 1.3 Założena metody... 2 1.4 Procedura oblczenowa w odnesenu do przestrzen ogrzewanej... 3 1.5 Procedura oblczenowa w odnesenu do budynku lub jego częśc... 3 1.6 Całkowta projektowa strata cepła przestrzen ogrzewanej przypadk podstawowe... 3 1.7 Projektowe obcążene ceplne przestrzen ogrzewanej... 4 1.8 Projektowe obcążene ceplne budynku lub jego częśc... 5 2. Wartośc temperatury... 6 2.1 Wprowadzene...6 2.2 Strefy klmatyczne...6 2.3 Projektowa temperatura zewnętrzna...6 2.4 Średna roczna temperatura zewnętrzna...6 2.5 Projektowa temperatura wewnętrzna...6 3. Oblczane projektowej straty cepła przez przenkane... 9 3.1 Wprowadzene...9 3.2 Stosowane wymary...9 3.3 Projektowa strata cepła przez przenkane... 10 3.4 Straty cepła bezpośredno na zewnątrz... 10 3.5 Uproszczona metoda w odnesenu do strat cepła przez przenkane... 11 3.6 Straty cepła przez przestrzeń neogrzewaną...12 3.7 Straty cepła do gruntu...15 3.8 Straty cepła mędzy przestrzenam ogrzewanym do różnych wartośc temperatury...15 3.9 Podsumowane...17 4. Przykłady oblczana projektowej straty cepła przez przenkane...18 4.1 Przykład 1... 18 4.1.1 Oblczena wg PN EN 12831:2006...18 4.1.2 Oblczena wg PN-B-03406:1994... 19 4.1.3 Porównane wynków... 19 4.2 Przykład 2... 19 4.2.1 Oblczena wg PN EN 12831:2006...20 4.2.2 Oblczena wg PN-B-03406:1994...21 4.2.3 Porównane wynków...21 4.3 Przykład 3...21 4.3.1 Oblczena wg PN EN 12831:2006... 22 4.3.2 Oblczena wg PN EN 12831:2006 z uwzględnenem wymagań Rozporządzena w sprawe warunków techncznych... 23 4.3.3 Oblczena wg PN-B-03406:1994... 23 4.3.4 Porównane wynków... 23 4.4 Podsumowane...24 v
5. Oblczane projektowej straty cepła do gruntu...25 5.1 Wprowadzene... 25 5.2 Współczynnk straty cepła przez przenkane do gruntu... 25 5.3 Wymar charakterystyczny podłog...26 5.4 Równoważny współczynnk przenkana cepła...26 6. Oblczane projektowej wentylacyjnej straty cepła w przypadku wentylacj naturalnej... 31 6.1 Wprowadzene...31 6.2 Projektowa wentylacyjna strata cepła...31 6.3 Współczynnk projektowej wentylacyjnej straty cepła...31 6.4 Strumeń objętośc powetrza wentylacyjnego...32 6.5 Infltracja przez obudowę budynku...32 6.6 Mnmalny strumeń objętośc powetrza ze względów hgencznych...34 6.7 Projektowe obcążene ceplne budynku lub jego częśc...34 6.8 Przykład...34 6.8.1 Oblczena wg PN EN 12831:2006... 35 6.8.2 Oblczena wg PN-B-03406:1994...36 6.8.3 Porównane wynków...36 7. Oblczane projektowej wentylacyjnej straty cepła w przypadku nstalacj wentylacyjnej...37 7.1 Wprowadzene... 37 7.2 Projektowa wentylacyjna strata cepła... 37 7.3 Współczynnk projektowej wentylacyjnej straty cepła... 37 7.4 Strumeń objętośc powetrza wentylacyjnego...38 7.5 Strumeń powetrza doprowadzonego...38 7.6 Odzysk cepła...39 7.7 Nadmar strumena powetrza usuwanego... 40 7.8 Projektowe obcążene ceplne budynku lub jego częśc... 41 7.9 Przykład... 41 7.9.1 Oblczena wg PN EN 12831:2006...42 7.9.2 Oblczena wg PN-B-03406:1994...43 7.10 Podsumowane...44 8. Nadwyżka mocy ceplnej wymagana do skompensowana skutków osłabena ogrzewana... 45 8.1 Wprowadzene...45 8.2 Założena metody... 46 8.3 Współczynnk nagrzewana... 46 8.4 Przykład...48 8.5 Podsumowane... 49 9. Oblczane obcążena ceplnego wysokch pomeszczeń... 50 9.1 Wprowadzene...50 9.2 Współczynnk poprawkowy...50 9.3 Przykład...50 v
10. Wspomagane komputerowo oblczane obcążena ceplnego budynków...52 10.1 Wprowadzene... 52 10.2 Dane ogólne... 52 10.2.1 Podstawowe dane... 53 10.2.2 Straty cepła do sąsednch lokal... 54 10.2.3 Mostk ceplne... 54 10.3 Współczynnk przenkana cepła...56 10.4 Pomeszczena... 57 10.5 Wentylacja...59 10.6 Oblczena...59 10.7 Podsumowane... 60 11. Przykład wspomaganego komputerowo oblczana obcążena ceplnego pomeszczena...61 11.1 Dane wyjścowe... 61 11.2 Wprowadzane danych...62 11.3 Porównane wynków...71 12. Lteratura... 74 13. Załącznk...75 13.1 Termny występujące w norme PN-EN 12831:2006... 75 13.2 Porównane wybranych pojęć symbol występujących w normach PN-EN 12831:2006 PN-B-03406:1994...76 13.3 Wybrane ndeksy występujące w norme PN-EN 12831:2006...78 13.4 Alfabet greck...79 v
1. Zasady ogólne 1.1 Wprowadzene Norma PN-EN 12831:2006 [20] jest tłumaczenem angelskej wersj normy europejskej EN 12831:2003 [17]. Newątplwą zaletą wprowadzena norm europejskch będze ułatwene nżynerom śwadczena usług projektowych w nnych krajach Un Europejskej. Należy jednak pamętać, że szczegółowe wymagana w poszczególnych krajach członkowskch, podane w załącznkach krajowych do normy, mogą sę różnć. Norma europejska EN 12831:2003 została przyjęta przez CEN (Europejsk Komtet Normalzacyjny) 6 lpca 2002 r. Zgodne z przepsam wewnętrznym CEN/CENELEC członkowe CEN są zobowązan do nadana norme europejskej statusu normy krajowej bez wprowadzana jakchkolwek zman. Członkam CEN są krajowe jednostk normalzacyjne państw Un Europejskej oraz Szwajcara, Norwega Islanda (członkowe EFTA 1 ). Norma podaje ne tylko nową metodykę oblczeń, ale równeż wprowadza nowy system pojęć. Termny występujące w norme podano w załącznku 11.1. Natomast porównane podstawowych pojęć symbol występujących w norme PN-EN 12831:2006 oraz dotychczasowej PN-B-03406:1994 [13] zestawono załącznku 11.2. W celu sprawnego posługwana sę nową normą wskazane jest równeż zapoznane sę ze stosowanym ndeksam (załącznk 11.3). Poza tym w nowej norme do oznaczeń wykorzystano szereg lter greckch. W załącznku 11.4 zameszczono alfabet greck wraz z polskm nazwam lter. Jedną ze zman w nazewnctwe, jest użyce określena projektowy zamast dotychczasowego słowa oblczenowy. Zmana ta jest najprawdopodobnej jedną z najłatwejszych do przyswojena, poneważ dotyczy jedyne słownctwa ne wpływa na tok oblczeń. Bardzej stotną zmaną jest rozróżnene w nowej norme pojęć całkowta projektowa strata cepła projektowe obcążene ceplne, podczas gdy w dotychczasowej norme analogczne pojęca były tożsame. Różnca polega na tym, że w pojęcu projektowe obcążene ceplne obok całkowtej projektowej straty cepła uwzględna sę dodatkowo nadwyżkę mocy ceplnej, wymaganą do skompensowana skutków osłabena ogrzewana. W norme PN-B-03406:1994 zrezygnowano natomast ze względów ekonomcznych z występującego wcześnej dodatku na przerwy w dzałanu ogrzewana (czyl odpowednka wspomnanej nadwyżk mocy ceplnej) [13]. Norma PN-EN 12831:2006 podaje sposób oblczana obcążena ceplnego: dla poszczególnych pomeszczeń (przestrzen ogrzewanych) w celu doboru grzejnków, dla całego budynku lub jego częśc w celu doboru źródła cepła. Metoda zawarta w norme może być stosowana w tzw. podstawowych przypadkach, które obejmują budynk z wysokoścą pomeszczeń ogranczoną do 5 m, przy założenu że są one ogrzewane w warunkach projektowych do osągnęca stanu ustalonego. 1 EFTA Europejske Stowarzyszene Wolnego Handlu (ang. European Free Trade Assocaton) 1 I
Natomast w załącznku nformacyjnym (nenormatywnym) zameszczono nstrukcje oblczana projektowych strat cepła w przypadkach szczególnych: pomeszczena o dużej wysokośc (powyżej 5 m), budynk o znacznej różncy mędzy temperaturą powetrza średną temperaturą promenowana. Ponadto norma podaje metodę uproszczoną, która może być stosowana dla budynków meszkalnych, w których krotność wymany powetrza, przy różncy cśnena mędzy wnętrzem a otoczenem budynku równej 50 Pa, n 50 jest nższa od 3 h 1. 1.2 Obowązek stosowana normy W art. 4. ust. 3. Ustawy z dna 12 wrześna 2002 r. o normalzacj czytamy: 3. Stosowane Polskch Norm jest dobrowolne. Oznacza to, że obecne normy same z sebe ne stanową prawa sam fakt przyjęca normy przez PKN ne powoduje obowązku ch stosowana. Jest to sytuacja odmenna nż w poprzednm okrese, kedy stosowane wszystkch Norm Polskch branżowych było obowązkowe pod karą aresztu lub grzywny. Jednak już następny ustęp tej samej ustawy mów: 4. Polske Normy mogą być powoływane w przepsach prawnych po ch opublkowanu w języku polskm. Oznacza to, że przepsy prawne (np. ustawy czy rozporządzena mnstrów) mogą wprowadzać obowązek stosowana pewnych norm (w całośc lub częśc). Jedynym ogranczenem we wprowadzanu obowązku stosowana norm jest ch opublkowane w języku polskm. W zwązku z tym Normy Europejske przyjmowane jako Normy Polske w języku orygnału ne mogą być powołane w przepsach prawnych. Rozporządzene Mnstra Infrastruktury z dna 6 lstopada 2008 r. zmenające rozporządzene w sprawe warunków techncznych, jakm pownny odpowadać budynk ch usytuowane (Dz.U. 2008 nr 201) [23], wprowadza m.n. obowązek stosowana całośc normy PN-EN 12831:2006 od 1 styczna 2009 r. w zakrese 134 ust. 1: 134. 1. Instalacje urządzena do ogrzewana budynku pownny meć szczytową moc ceplną określoną zgodne z Polskm Normam dotyczącym oblczana zapotrzebowana na cepło pomeszczeń, a także oblczana oporu ceplnego współczynnka przenkana cepła przegród budowlanych. 1.3 Założena metody Metoda oblczenowa została opracowana przy następujących założenach: równomerny rozkład temperatury powetrza temperatury projektowej (wysokość pomeszczeń ne przekracza 5 m), wartośc temperatury powetrza temperatury operacyjnej są take same (budynk dobrze zazolowane), warunk ustalone (stałe wartośc temperatury), stałe właścwośc elementów budynków w funkcj temperatury. 2 I
1.4 Procedura oblczenowa w odnesenu do przestrzen ogrzewanej Procedura oblczenowa dla przestrzen ogrzewanej jest następująca: a) określene wartośc projektowej temperatury zewnętrznej średnej rocznej temperatury zewnętrznej; b) określene statusu każdej przestrzen (czy jest ogrzewana, czy ne) oraz wartośc projektowej temperatury wewnętrznej dla każdej przestrzen ogrzewanej; c) określene charakterystyk wymarowych ceplnych wszystkch elementów budynku dla wszystkch przestrzen ogrzewanych neogrzewanych; d) oblczene wartośc współczynnka projektowej straty cepła przez przenkane następne projektowej straty cepła przez przenkane przestrzen ogrzewanej; e) oblczene wartośc współczynnka projektowej wentylacyjnej straty cepła wentylacyjnej straty cepła przestrzen ogrzewanej; f) oblczene całkowtej projektowej straty cepła; g) oblczene nadwyżk mocy ceplnej przestrzen ogrzewanej, czyl dodatkowej mocy ceplnej, potrzebnej do skompensowana skutków przerw w ogrzewanu; h) oblczene całkowtego projektowego obcążena ceplnego przestrzen ogrzewanej. 1.5 Procedura oblczenowa w odnesenu do budynku lub jego częśc Po przeprowadzenu oblczeń dla wszystkch przestrzen ogrzewanych można oblczyć całkowte projektowe obcążene ceplne budynku (częśc budynku) w celu dobrana źródła cepła. W tym przypadku procedura oblczenowa jest następująca: a) oblczene sumy projektowych strat cepła przez przenkane we wszystkch przestrzenach ogrzewanych bez uwzględnena cepła wymenanego wewnątrz określonych granc nstalacj; b) oblczene sumy projektowych wentylacyjnych strat cepła wszystkch przestrzen ogrzewanych bez uwzględnana cepła wymenanego wewnątrz określonych granc nstalacj; c) oblczene całkowtej projektowej straty cepła budynku; d) oblczene całkowtej nadwyżk cepła budynku, wymaganej do skompensowana skutków przerw w ogrzewanu; e) oblczene obcążena ceplnego budynku. 1.6 Całkowta projektowa strata cepła przestrzen ogrzewanej przypadk podstawowe Norma PN EN 12831 podaje wzór do oblczana całkowtej projektowej straty cepła przestrzen ogrzewanej w podstawowych przypadkach: gdze: Φ = Φ + Φ, W (1.1) T, V, Φ T, projektowa strata cepła ogrzewanej przestrzen () przez przenkane, W; Φ V, projektowa wentylacyjna strata cepła ogrzewanej przestrzen (), W. 3 I
Wzór powyższy jest zblżony do wzoru wg normy PN-B-03406:1994: gdze: ( + d + d ) Q, W Q = Q + (1.2) p 1 1 2 w Q p straty cepła przez przenkane, W; d 1 d 2 dodatek do strat cepła przez przenkane dla wyrównana wpływu nskch temperatur powerzchn przegród chłodzących pomeszczena; dodatek do strat cepła przez przenkane uwzględnający skutk nasłonecznena przegród pomeszczeń; Q w zapotrzebowane na cepło do wentylacj, W. Główna różnca polega na tym, że w nowym wzorze ne występują dodatk do strat cepła przez przenkane. W nowej norme ne uwzględna sę wpływu przegród chłodzących przy założenu, że budynek jest dobrze zazolowany. Natomast jeśl tak ne jest, należy zastosować metodę dla budynków o znacznej różncy mędzy temperaturą powetrza średną temperaturą promenowana (przypadek szczególny). 1.7 Projektowe obcążene ceplne przestrzen ogrzewanej Natomast w projektowym obcążenu ceplnym przestrzen ogrzewanej, jak już wspomnano, uwzględna sę dodatkowo nadwyżkę mocy ceplnej, wymaganą do skompensowana skutków osłabena ogrzewana: gdze: Φ = Φ + Φ + Φ, W (1.3) HL, T, V, RH, Φ RH, nadwyżka mocy ceplnej wymagana do skompensowana skutków osłabena ogrzewana strefy ogrzewanej (), W; pozostałe oznaczena j.w. 4 I
1.8 Projektowe obcążene ceplne budynku lub jego częśc Projektowe obcążene ceplne dla całego budynku (lub jego częśc) oblcza sę analogczne, w następujący sposób: gdze: Φ HL = ΦT, + ΦV, + ΦRH,, W (1.4) T V Φ, suma strat cepła przez przenkane wszystkch przestrzen ogrzewanych budynku z wyłączenem cepła wymenanego wewnątrz budynku, W; RH Φ, wentylacyjne straty cepła wszystkch przestrzen ogrzewanych z wyłączenem cepła wymenanego wewnątrz budynku, W; Φ, suma nadwyżek mocy ceplnej wszystkch przestrzen ogrzewanych wymaganych do skompensowana skutków osłabena ogrzewana, W. 5 I
2. Wartośc temperatury 2.1 Wprowadzene Jak już wspomnano, jedną ze zman jest używane określena projektowy zamast dotychczasowego słowa oblczenowy. Poza tym, obecne przyjmuje sę, że temperatura wewnętrzna, stosowana do oblczana strat cepła przez przenkane, to temperatura operacyjna, a ne temperatura powetrza. Temperatura operacyjna oznacza średną arytmetyczną z wartośc temperatury powetrza wewnętrznego średnej temperatury promenowana. 2.2 Strefy klmatyczne Podzał Polsk na strefy klmatyczne pokazano na rys. 2.1. Podzał wg PN EN 12831 odpowada dokładne dotychczasowemu podzałow wg normy PN-82/B-02403 [12]. Zmana dotyczy jedyne tego, że obecne podzał ten podany jest w załącznku krajowym do normy na oblczane obcążena ceplnego, a ne w oddzelnej norme. 2.3 Projektowa temperatura zewnętrzna Wartośc projektowej temperatury zewnętrznej zameszczono w tabel 2.1. Projektowa temperatura zewnętrzna wg PN EN 12831 odpowada oblczenowej temperaturze powetrza na zewnątrz budynku wg PN-82/B-02403. Zmany dotyczą jedyne używanego termnu oraz zameszczena wartośc temperatury w załącznku krajowym do normy na oblczane obcążena ceplnego, a ne w osobnej norme. 2.4 Średna roczna temperatura zewnętrzna Załącznk krajowym do normy PN EN 12831 podaje równeż wartośc średnej rocznej temperatury zewnętrznej (tabela 2.1). Wartośc te ne były podane w norme PN-82/B- 02403, gdyż ne były potrzebne do oblczana zapotrzebowana na cepło wg normy PN- B-03406:1994. Natomast obecne są one wykorzystywane do oblczana strat cepła do gruntu oraz strat cepła przez przenkane do przyległych pomeszczeń. 2.5 Projektowa temperatura wewnętrzna Norma PN EN 12831 podaje równeż wartośc projektowej temperatury wewnętrznej (tabela 2.2). Wcześnej wartośc temperatury oblczenowej w pomeszczenach podane były w norme PN-82/B-02402 [11], a następne w Rozporządzenu Mnstra Infrastruktury z dna 12 kwetna 2002 r. w sprawe warunków techncznych, jakm pownny odpowadać budynk ch usytuowane [22]. Norma PN EN 12831 w zasadze przytacza tabelę z Rozporządzena jedyne z drobnym zmanam. Natomast w stosunku do normy PN- 82/B-02402 zmana polega na obnżenu temperatury w pomeszczenach przeznaczonych do rozberana oraz na pobyt ludz bez odzeży (np. łazenk, gabnety lekarske) z 25ºC do 24ºC oraz rezygnacj z najwyższej temperatury 32ºC. 6 I
Słupsk Kołobrzeg Gdy na Gołdap Koszaln Gdańsk Elbl ąg V Suwałk St arogard I Ełk Chojnce Olszty n Augustów Szcze cn Złotów Grudządz Pła Szczy tno IV Toruń Łomża Bałystok Inowrocław Ost rołęka Go rzów Włocławek Cechanów Płock II Poznań Węgr ów III Warszawa Zelona Góra Bała Koło Sk er newce Gost y ń Sedlce Podlaska Les zno Kalsz Łódź Radzy ń Zgorzelec Legnca Seradz Pot rków Try b. Włodawa Wrocław Bełchatów Rad om Jelena Góra Lubln Brzeg Radomsko Chełm Wałbrzyc h Opole Kel ce Częstochowa Zamość Tarnobrzeg Gl wce Katowce Kraków Tarn ów Rzeszów Belsko Bała Żywec Nowy Sącz Przem yś l Sanok Zakopane Rys. 2.1. Podzał terytorum Polsk na strefy klmatyczne. Na podstawe [20] V IV Tabela 2.1. Projektowa temperatura zewnętrzna średna roczna temperatura zewnętrzna [20] Strefa klmatyczna Projektowa temperatura zewnętrzna, ºC Średna roczna temperatura zewnętrzna, ºC I 16 7,7 II 18 7,9 III 20 7,6 IV 22 6,9 V 24 5,5 7 I
Tabela 2.2. Projektowa temperatura wewnętrzna [20] Przeznaczene lub sposób wykorzystana pomeszczeń Przykłady pomeszczeń θ nt, ºC neprzeznaczone na pobyt ludz, przemysłowe podczas dzałana ogrzewana dyżurnego (jeśl pozwalają na to względy technologczne) magazyny bez stałej obsług, garaże ndywdualne, hale postojowe (bez remontów), akumulatorne, maszynowne szyby dźwgów osobowych 5 w których ne występują zysk cepła, a jednorazowy pobyt ludz znajdujących sę w ruchu okrycach zewnętrznych ne przekracza 1 h, w których występują zysk cepła od urządzeń technologcznych, ośwetlena tp., przekraczające 25 W na 1 m 3 kubatury pomeszczena w których ne występują zysk cepła, przeznaczone do stałego pobytu ludz, znajdujących sę w okrycach zewnętrznych lub wykonujących pracę fzyczną o wydatku energetycznym powyżej 300 W, klatk schodowe w budynkach meszkalnych, hale sprężarek, pompowne, kuźne, hartowne, wydzały obróbk ceplnej magazyny składy wymagające stałej obsług, hole wejścowe, poczekalne przy salach wdowskowych bez szatn, koścoły, 8 12 w których występują zysk cepła od urządzeń technologcznych, ośwetlena tp., wynoszące od 10 do 25 W na 1 m 3 kubatury pomeszczena hale pracy fzycznej o wydatku energetycznym powyżej 300 W, hale formern, maszynowne chłodn, ładowne akumulatorów, hale targowe, sklepy rybne męsne w których ne występują zysk cepła, przeznaczone na pobyt ludz: o w okrycach zewnętrznych w pozycj sedzącej stojącej, o bez okryć zewnętrznych znajdujących sę w ruchu lub wykonujących pracę fzyczną o wydatku energetycznym do 300 W, w których występują zysk cepła od urządzeń technologcznych, ośwetlena tp., neprzekraczające 10 W na 1 m 3 kubatury pomeszczena przeznaczone na stały pobyt ludz bez okryć zewnętrznych, newykonywujących w sposób cągły pracy fzycznej kotłowne węzły ceplne sale wdowskowe bez szatn, ustępy publczne, szatne okryć zewnętrznych, hale produkcyjne, sale gmnastyczne, kuchne ndywdualne wyposażone w palenska węglowe pokoje meszkalne, przedpokoje, kuchne ndywdualne wyposażone w palenska gazowe lub elektryczne, pokoje burowe, sale posedzeń, muzea galere sztuk z szatnam, audytora 16 20 przeznaczone do rozberana, łazenk, rozberalne-szatne, umywalne, natryskowne, hale pływaln, 24 przeznaczone na pobyt ludz bez odzeży gabnety lekarske z rozberanem pacjentów, sale nemowląt sale dzecęce w żłobkach, sale operacyjne 8 I
3. Oblczane projektowej straty cepła przez przenkane 3.1 Wprowadzene Norma PN-EN 12831:2006 [20] wprowadza szereg zasadnczych zman w stosunku do dotychczasowej normy PN-B-03406:1994 [13]. Najważnejsze zmany w zakrese określana strat cepła przez przenkane to: wprowadzene współczynnka straty cepła przez przenkane, zmana sposobu określana wymarów elementów budynku, uwzględnane mostków ceplnych, zmana sposobu określana strat cepła do gruntu, zmana sposobu określana strat cepła do pomeszczeń neogrzewanych, uwzględnane strat cepła do pomeszczeń o takej samej projektowej temperaturze, jeśl należą do osobnej jednostk budynku (np. nnego meszkana) lub do budynku przyległego. 3.2 Stosowane wymary Zgodne z załącznkem krajowym do normy PN-EN 12831:2006, przy oblczanu strat cepła przez przenkane przez przegrody zewnętrzne należy stosować wymary zewnętrzne, czyl wymary merzone po zewnętrznej strone budynku. W szczególnośc wysokość ścany merzy sę pomędzy powerzchnam podłóg. Przykłady wymarów pokazano na rys. 3.1 3.2. Norma PN-EN 12831:2006 ne precyzuje jednak sposobu określana wymarów przegród wewnętrznych. Zdanem autorów nnejszego poradnka, wymary przegród wewnętrznych pownny być określane w oparcu o wymary w osach przegród ogranczających (tak, jak było to określone w norme PN-B-03406:1994). Rys. 3.1. Przykład wymarów pozomych Rys. 3.2. Przykład wymarów ponowych 9 I
3.3 Projektowa strata cepła przez przenkane Norma PN-EN 12831:2006 podaje następujący wzór do oblczana projektowej straty cepła przestrzen ogrzewanej () przez przenkane: gdze: Φ ( H + H + H + H ) ( θ θ ), W = (3.1) T, T, e T, ue T, g T, j nt, e H T,e współczynnk straty cepła przez przenkane z przestrzen ogrzewanej () do otoczena (e) przez obudowę budynku, W/K; H T,ue współczynnk straty cepła przez przenkane z przestrzen ogrzewanej () do otoczena (e) przez przestrzeń neogrzewaną (u), W/K; H T,g współczynnk straty cepła przez przenkane z przestrzen ogrzewanej () do gruntu (g) w warunkach ustalonych, W/K; H T,j współczynnk straty cepła przez przenkane z przestrzen ogrzewanej () do sąsednej przestrzen (j) ogrzewanej do znacząco różnej temperatury, tzn. przyległej przestrzen ogrzewanej w tej samej częśc budynku lub w przyległej częśc budynku, W/K; θ nt, projektowa temperatura wewnętrzna przestrzen ogrzewanej (), ºC; θ e projektowa temperatura zewnętrzna, ºC. Wg nowej metodyk najperw oblcza sę współczynnk projektowych strat cepła, a dopero późnej mnoży sę ch sumę przez różncę temperatury wewnętrznej zewnętrznej. Natomast wg normy PN-B-03406:1994 od razu oblczało sę straty cepła. 3.4 Straty cepła bezpośredno na zewnątrz Wartość współczynnka straty cepła przez przenkane z przestrzen ogrzewanej () na zewnątrz (e) H T,e zależy od wymarów cech charakterystycznych elementów budynku oddzelających przestrzeń ogrzewaną od środowska zewnętrznego, takch jak ścany, podłog, stropy, drzw okna. Wg normy PN-EN 12831:2006 uwzględna sę równeż lnowe mostk ceplne: gdze: T, e k k k k l H = A U e + ψ l e, W/K (3.2) A k powerzchna elementu budynku (k), m 2 ; U k współczynnk przenkana cepła przegrody (k), W/m 2 K; ψ l l l l l l współczynnk przenkana cepła lnowego mostka ceplnego (l), W/mK; długość lnowego mostka ceplnego (l) mędzy przestrzeną wewnętrzną a zewnętrzną, m; e k, e l współczynnk korekcyjne ze względu na orentację, z uwzględnenem wpływów klmatu; takch jak: różne zolacje, absorpcja wlgoc przez elementy budynku, prędkość watru temperatura powetrza, w przypadku gdy wpływy te ne zostały wcześnej uwzględnone przy określanu wartośc współczynnka U k (EN ISO 6946 [19]). 10 I
Współczynnk przenkana cepła U k należy oblczać według: normy EN ISO 6946 dla elementów neprzezroczystych; normy EN ISO 10077-1 [21] dla drzw oken; lub na podstawe zaleceń podanych w europejskch aprobatach techncznych. Współczynnk przenkana cepła lnowego mostka ceplnego ψ l pownen być określony wg normy EN ISO 10211-2 [16] (oblczena numeryczne) lub w sposób przyblżony z wykorzystanem wartośc stabelaryzowanych podanych w norme EN ISO 14683 [15]. Orygnalnym zastosowanem wartośc stabelaryzowanych, podanych w norme EN ISO 14683, były oblczena w odnesenu do całego budynku. W przypadku oblczeń metodą pomeszczene po pomeszczenu, koneczny jest podzał wartośc współczynnka przenkana cepła mostka pomędzy pomeszczena, jeśl mostek ceplny znajduje sę na grancy pomeszczeń (np. strop przecnający zolację ścany zewnętrznej). Podzał ten norma PN-EN 12831:2006 pozostawa do uznana projektanta. W oblczenach ne uwzględna sę nelnowych mostków ceplnych. Orentacyjne wartośc współczynnków korekcyjnych podane są w załącznku krajowym do normy PN-EN 12831:2006: e k 1,0; e = 1,0 = l W zwązku z tym równane (3.2) w praktyce upraszcza sę do następującej postac: T, e k k k l (3.3) H = A U + ψ l, W/K (3.4) l l 3.5 Uproszczona metoda w odnesenu do strat cepła przez przenkane W oblczenach strat cepła przez przenkane, mostk ceplne można uwzględnć metodą uproszczoną. Polega ona na przyjęcu skorygowanej wartośc współczynnka przenkana cepła: gdze: U kc = U k + ΔU tb, W/m 2 K U kc skorygowany współczynnk przenkana cepła elementu budynku (k), z uwzględnenem lnowych mostków ceplnych, W/m 2 K; U k współczynnk przenkana cepła elementu budynku (k), W/m 2 K; Δ U tb współczynnk korekcyjny w zależnośc od typu elementu budynku, W/m 2 K. ΔU tb Orentacyjne wartośc współczynnka podane są w tabelach 3.1 do 3.3. Pojęce elementu budynku przecnającego neprzecnającego zolację zostało zobrazowane na rys. 3.3. Zaletą uproszczonej metody uwzględnana mostków ceplnych jest bezsprzeczne łatwość jej stosowana. Natomast wadą wydaje sę być tzw. gruby ołówek, poneważ oblczone straty cepła mogą w nektórych przypadkach być znaczne zawyżone. (3.5) 11 I
zolacja zolacja przecnający element budynku ne przecnający element budynku Rys. 3.3. Element budynku przecnający neprzecnający zolację. Na podstawe [20]. Tabela 3.1. Współczynnk korekcyjny ΔU tb dla ponowych elementów budynku [ 20] Lczba stropów przecnających zolację 0 1 Lczba przecnanych ścan Δ U tb kubatura przestrzen 100 m 3, W/m 2 K kubatura przestrzen >100m 3 0 0,05 0 1 0,10 0 2 0,15 0,05 0 0,20 0,10 1 0,25 0,15 2 0,30 0,20 0 0,25 0,15 2 1 0,30 0,20 2 0,35 0,25 Tabela 3.2. Współczynnk korekcyjny Δ dla pozomych elementów budynku [ 20] U tb Element budynku Δ U tb, W/m 2 K Lekka podłoga (drewno, metal td.) 0 Cężka Lczba boków będących w kontakce ze 2 0,10 1 0,05 podłoga (beton, środowskem zewnętrznym 3 0,15 td.) 4 0,20 Tabela 3.3. Współczynnk korekcyjny ΔU tb dla otworów [ 20] Powerzchna elementu budynku Δ U tb 0-2 m 2 0,50 >2-4 m 2 0,40 >4-9 m 2 0,30 >9-20 m 2 0,20 >20m 2 0,10, W/m 2 K 12 I
3.6 Straty cepła przez przestrzeń neogrzewaną Norma PN-EN 12831:2006 wprowadza zupełne nny sposób określana strat cepła w przypadku przestrzen neogrzewanej, przyległej do przestrzen ogrzewanej. Do tej pory granca tych przestrzen stanowła grancę analzowanego systemu, a oblczena wykonywało sę analogczne, jak w przypadku przenkana bezpośredno na zewnątrz, przyjmując oblczenową temperaturę w przestrzen przyległej wg normy PN-82/B- 02403 [12]. Natomast model przyjęty w nowej norme rozpatruje wymanę cepła mędzy przestrzeną ogrzewaną () otoczenem (e) poprzez przestrzeń neogrzewaną (u). Współczynnk projektowej straty cepła oblcza sę w tym przypadku w sposób następujący: gdze: T, ue k k u k l H = A U b + ψ l b, W/K (3.6) l l A k powerzchna elementu budynku (k) w metrach kwadratowych, m 2 ; U k współczynnk przenkana cepła przegrody (k), W/m 2 K; b u ψ l l l u współczynnk redukcj temperatury, uwzględnający różncę mędzy temperaturą przestrzen neogrzewanej projektową temperaturą zewnętrzną; współczynnk przenkana cepła lnowego mostka ceplnego (l), W/mK; długość lnowego mostka ceplnego (l) mędzy przestrzeną wewnętrzną a zewnętrzną, m. Współczynnk b u może być określony w jeden z następujących sposobów: 1. Jeśl temperatura przestrzen neogrzewanej jest znana: b u θ = θ nt, nt, θu, θ e (3.7) gdze: gdze: θ nt, projektowa temperatura wewnętrzna przestrzen ogrzewanej (), ºC; θ u θ e projektowa temperatura przestrzen neogrzewanej, ºC; projektowa temperatura zewnętrzna, ºC. 2. Jeśl temperatura przestrzen neogrzewanej ne jest znana: H u Hue b u =, (3.8) H + H u ue współczynnk strat cepła z przestrzen ogrzewanej () do przyległej przestrzen neogrzewanej (u), z uwzględnenem: strat cepła przez przenkane (z przestrzen ogrzewanej do przestrzen neogrzewanej); wentylacyjnych strat cepła (strumeń powetrza mędzy przestrzeną ogrzewaną neogrzewaną); 13 I
H ue współczynnk strat cepła z przestrzen neogrzewanej (u) do otoczena (e), z uwzględnenem: strat cepła przez przenkane (do otoczena do gruntu); wentylacyjnych strat cepła (mędzy przestrzeną neogrzewaną a otoczenem). 3. W uproszczenu można przyjmować wartośc orentacyjne wg tabel 3.4. Współczynnk redukcj temperatury b u uwzględna fakt, że temperatura przestrzen neogrzewanej w warunkach projektowych może być wyższa od temperatury zewnętrznej, a właśne przez różncę temperatury wewnętrznej zewnętrznej mnoży sę późnej współczynnk projektowej straty cepła równane (3.1). W oblczenach komputerowych najwłaścwsze wydaje sę oblczane temperatury przestrzen neogrzewanej na drodze blansu ceplnego podstawene otrzymanej wartośc do równana (3.7). Natomast w przyblżonych oblczenach ręcznych może być wygodne posługwane sę stabelaryzowanym wartoścam współczynnka redukcj temperatury. Tabela 3.4. Współczynnk redukcj temperatury [20] Przestrzeń neogrzewana b u Pomeszczene tylko z 1 ścaną zewnętrzną 0,4 z przynajmnej 2 ścanam zewnętrznym bez drzw zewnętrznych 0,5 z przynajmnej 2 ścanam zewnętrznym z drzwam zewnętrznym (np. hale, garaże) 0,6 z trzema ścanam zewnętrznym (np. zewnętrzna klatka schodowa) 0,8 Podzeme 1 bez oken/drzw zewnętrznych 0,5 z oknam/drzwam zewnętrznym 0,8 Poddasze przestrzeń poddasza slne wentylowana (np. pokryce dachu z dachówek lub nnych materałów tworzących pokryce necągłe) bez deskowana pokrytego papą lub płyt łączonych brzegam 1,0 nne nezolowane dachy 0,9 zolowany dach 0,7 Wewnętrzne przestrzene komunkacyjne (bez zewnętrznych ścan, krotność wymany powetrza mnejsza nż 0,5 h 1 ) 0 Swobodne wentylowane przestrzene komunkacyjne (powerzchna otworów/kubatura powerzchn > 0,005 m 2 /m 3 ) 1,0 Przestrzeń podpodłogowa (podłoga nad przestrzeną neprzechodną) 0,8 Przejśca lub bramy przelotowe neogrzewane, obustronne zamknęte 0,9 1 Pomeszczene może być uważane za usytuowane w podzemu, jeśl węcej nż 70% powerzchn ścan zewnętrznych styka sę z gruntem. 14 I
3.7 Straty cepła do gruntu Strumeń strat cepła do gruntu może być oblczony wg normy EN ISO 13370 [14]: w sposób szczegółowy lub w sposób uproszczony, zameszczony w norme PN-EN 12831:2006. Określane strat cepła do gruntu omówono w rozdzale 5. 3.8 Straty cepła mędzy przestrzenam ogrzewanym do różnych wartośc temperatury Współczynnk H T,j obejmuje cepło przekazywane przez przenkane z przestrzen ogrzewanej () do sąsednej przestrzen (j) ogrzewanej do znacząco nnej temperatury. Przestrzeną sąsedną może być przyległe pomeszczene w tym samym meszkanu (np. łazenka), pomeszczene należące do nnej częśc budynku (np. nnego meszkana) lub pomeszczene należące do przyległego budynku, które może być neogrzewane. Współczynnk H T,j oblcza sę w następujący sposób: gdze: f j H, = f A U, W/K (3.9) T j k j k k współczynnk redukcyjny temperatury, uwzględnający różncę temperatury przyległej przestrzen projektowej temperatury zewnętrznej; A k powerzchna elementu budynku (k), m 2 ; U k współczynnk przenkana cepła przegrody (k), W/m 2 K. W przypadku strat cepła mędzy przestrzenam ogrzewanym do różnych wartośc temperatury, ne uwzględna sę mostków ceplnych. Współczynnk redukcyjny temperatury określony jest następującym równanem: f j θ = nt, θ θ przyległ ej przestrzen nt, θ e, (3.10) gdze: θ nt, projektowa temperatura wewnętrzna przestrzen ogrzewanej (), ºC; θ przyległej przestrzen temperatura przestrzen przyległej, ºC; θ e projektowa temperatura zewnętrzna, ºC. Wartośc orentacyjne temperatury przyległych przestrzen ogrzewanych podano w tabel 3.5, przy czym: θ m,e roczna średna temperatura zewnętrzna, ºC. Nowa norma wprowadza daleko dące zmany w zakrese przyjmowanej temperatury w sąsednch pomeszczenach. Do tej pory, jeśl rozpatrywano ścanę pomędzy dwoma pokojam meszkalnym, to w obu pokojach przyjmowano tempera- 15 I
turę +20ºC. W zwązku z tym różnca temperatury wynosła 0 K, a straty cepła 0 W. Take podejśce było uzasadnone w czase, kedy w praktyce ne występowała możlwość ndywdualnej regulacj temperatury wewnętrznej. Jednak ten sposób oblczeń ne jest już adekwatny, borąc pod uwagę obecny stan prawny (obowązek zapewnena ndywdualnej regulacj) faktyczny sposób użytkowana lokal. Tabela 3.5. Temperatura przyległych przestrzen ogrzewanych [20] Cepło przekazywane z przestrzen ogrzewanej () do: przyległego pomeszczena w tej samej jednostce budynku (np. w meszkanu) sąsednego pomeszczena, należącego do nnej jednostk budynku (np. do nnego meszkana) sąsednego pomeszczena, należącego do oddzelnego budynku (ogrzewanego lub neogrzewanego) θ przyległej przestrzen, ºC pownna być określona na podstawe przeznaczena pomeszczena θ nt + θ m 2,, e θ m,e Często zdarza sę, że meszkana przez krótsze lub dłuższe okresy są ne używane (zwłaszcza na terenach atrakcyjnych wypoczynkowo). Wtedy, szczególne w przypadku ndywdualnego rozlczana kosztów ogrzewana, temperatura w meszkanu jest obnżona w stosunku do temperatury projektowej. Dlatego w praktyce często pojawa sę różnca temperatury po obu stronach przegrody budowlanej. W zwązku z tym, poneważ ścany wewnętrzne najczęścej ne są zolowane ceplne, nawet przy stosunkowo małej różncy temperatury, mogą wystąpć znaczne straty cepła. Dlatego zdanem autorów wskazane jest zolowane ceplne równeż przegród wewnętrznych, oddzelających pomeszczena ogrzewane, jeśl pomeszczena te należą do oddzelnych jednostek budynku (np. meszkań lub lokal użytkowych). Izolację taką warto wykonywać z materału, który oprócz zolacyjnośc ceplnej posada właścwośc zolacj akustycznej. Według nowej normy temperaturę w sąsednm pomeszczenu należy przyjmować na pod-stawe przeznaczena tylko, jeśl pomeszczene to należy do tej samej jednostk budynku (np. do meszkana). Natomast jeśl pomeszczene należy do nnej jednostk stneje możlwość ndywdualnej regulacj temperatury, to do oblczana straty cepła przyjmuje sę średną arytmetyczną z projektowej temperatury wewnętrznej rocznej średnej temperatury zewnętrznej. Z kole, jeżel sąsedne pomeszczene należy do oddzelnego budynku (budynku przyległego), przyjmuje sę roczną średną temperaturę zewnętrzną. Abstrahując w tym mejscu od oceny dokładnośc takej metody oblczeń, ne można ne przyznać, że metoda ta pozwala przy doborze grzejnków przynajmnej w sposób przyblżony uwzględnać ryzyko wystąpena obnżonej temperatury wewnętrznej w sąsednch jednostkach budynku. 16 I
Należy równeż zwrócć uwagę, że opsane powyżej straty cepła uwzględna sę w oblczenach obcążena ceplnego poszczególnych pomeszczeń w celu doboru grzejnków, natomast ne uwzględna sę ch przy określanu obcążena ceplnego całego budynku w celu doboru źródła cepła. W skal całego budynku, jeśl część pomeszczeń będze ogrzewana w sposób osłabony, to uzyskana w ten sposób nadwyżka mocy pozwol na pokryce zwększonego zapotrzebowana na cepło w pomeszczenach sąsednch. 3.9 Podsumowane Zarówno nowa jak dotychczasowa metoda oblczana obcążena ceplnego ma swoje wady zalety. Podstawową wadą nowego podejśca jest mnożene wszystkch współczynnków projektowych strat cepła (równeż odnoszących sę do strat cepła przez przestrzene neogrzewane grunt) przez projektową różncę temperatury (różncę mędzy projektową temperaturą wewnętrzną a projektową temperaturą zewnętrzną). W zwązku z tym zachodz koneczność stosowana współczynnków redukcj temperatury, przez co procedura oblczenowa staje sę matematyczne bardzej skomplkowana mnej czytelna z punktu wdzena fzyk budowl. Z kole zaletą nowej metody, zdanem autorów, jest uwzględnane potencjalnych strat cepła do sąsednch jednostek budynku ( straty cepła do sąsada ) w przypadku ndywdualnej regulacj. Natomast procedura oblczenowa wg normy PN-B-03406:1994 wydaje sę prostsza (m.n. ne zachodz potrzeba oblczana współczynnków projektowych strat cepła) bardzej czytelna z punktu wdzena fzyk budowl (straty cepła oblczane są na podstawe różnc temperatury, które je wywołują). 17 I
4. Przykłady oblczana projektowej straty cepła przez przenkane Ponżej zameszczono przykłady oblczeń straty cepła przez przenkane przez ścany wg nowej normy oraz normy dotychczasowej PN-B-03406:1994 [13]. 4.1 Przykład 1 Oblczyć wartość straty cepła przez przenkane z przestrzen ogrzewanej (pokoju meszkalnego) do otoczena (e) przez ścanę zewnętrzną bez okna wg rysunku 4.1. Lnowe mostk ceplne uwzględnć metodą uproszczoną. Założena: współczynnk przenkana cepła: 0,29 W/m 2 K, wysokość zewnętrzna ścany: 3,20 m, grubość stropów: 35 cm, kubatura pomeszczena 100 m 3, lczba stropów przecnających zolację: 0, lczba przecnanych ścan: 0, lokalzacja: Kraków. 495 (długość wg PN EN 12831:2006) 480 (długość wg PN-B-03406:1994) 30 460 (długość wewnętrzna) 10 Pokój +20º C Rys. 4.1. Rysunek do przykładu 1 4.1.1 Oblczena wg PN EN 12831:2006 Współczynnk korekcyjny ΔU tb ustalamy na podstawe tabel 3.1: ΔU tb = 0,05 W/m 2 K Skorygowany współczynnk przenkana cepła elementu budynku (k) z uwzględnenem lnowych mostków ceplnych: U kc = U k + ΔU tb = 0,29 + 0,05 = 0,34 W/m 2 K 18 I
Długość ścany na podstawe wymarów zewnętrznych wynos 4,95 m, a wysokość 3,20 m. W zwązku z tym powerzchna ścany wynos: A k = 4,95 3,2 = 15,84 m 2 Współczynnk straty cepła przez przenkane z przestrzen ogrzewanej () do otoczena (e) przez analzowaną ścanę: H T, e = Ak U kc = 15,84 0,34 = 5,386 W/K Projektowa strata cepła przestrzen ogrzewanej () przez przenkane przez analzowaną ścanę: Φ ( θ θ ) = 5,386 [ 20 ( 20) ] 215 W T, = H T, e nt, e = 4.1.2 Oblczena wg PN-B-03406:1994 Dla porównana ponżej przedstawono oblczene straty cepła przez przenkane wg PN-B-03406:1994. Długość ścany na podstawe wymarów pomędzy osam ścan ogranczających wynos 4,80 m, a wysokość 3,20 m. W zwązku z tym powerzchna ścany wynos: A = 4,80 3,2 = 15,36 m Strata cepła przez przenkane wynos: Q o 2 ( t t ) = 0,29 [ 20 ( 20) ] 15,36 = 178 W = U A 4.1.3 Porównane wynków e Wartość oblczona wg normy PN EN 12831:2006 jest o 21% wyższa w porównanu z normą PN-B-03406:1994. Różnca ta wynka z dwóch powodów: po perwsze ze zmany sposobu ustalana powerzchn przegrody (wymary zewnętrzne), a po druge z dodatku na uwzględnene lnowych mostków ceplnych (metoda uproszczona). 4.2 Przykład 2 Oblczyć wartość straty cepła przez przenkane z przestrzen ogrzewanej () do otoczena (e) przez przestrzeń neogrzewaną (u), przez ścanę wg rysunku 4.2. Lnowe mostk ceplne uwzględnć metodą uproszczoną. Założena: współczynnk przenkana cepła: 0,44 W/m 2 K, wysokość zewnętrzna ścany: 3,20 m, grubość stropów: 35 cm, kubatura pomeszczena 100 m 3, lczba stropów przecnających zolację: 0, lczba przecnanych ścan: 0, otwory zewnętrzne: okno drzw, lość przegród zewnętrznych: 2, lokalzacja: Gdańsk. 19 I
480 (długość w osach) 30 460 (długość wewnętrzna) 10 Warsztat (neogrzewany) Pokój +20º C Rys. 4.2. Rysunek do przykładu 2 4.2.1 Oblczena wg PN EN 12831:2006 Współczynnk korekcyjny ΔU tb ustalamy na podstawe tabel 3.1: ΔU tb = 0,05 W/m 2 K Skorygowany współczynnk przenkana cepła elementu budynku (k) z uwzględnenem lnowych mostków ceplnych: U kc = U k + ΔU tb = 0,44 + 0,05 = 0,49 W/m 2 K Długość ścany na podstawe wymarów zewnętrznych wynos 4,95 m, a wysokość 3,20 m. W zwązku z tym powerzchna ścany wynos: A k = 4,8 3,2 = 15,36 m 2 Współczynnk redukcj temperatury, uwzględnający różncę mędzy temperaturą przestrzen neogrzewanej projektową temperaturą zewnętrzną ustalamy w sposób orentacyjny na podstawe tabel 3.4 ( pomeszczene z przynajmnej 2 ścanam zewnętrznym, z drzwam zewnętrznym ): b u = 0,6 20 I
Współczynnk straty cepła przez przenkane cepła z przestrzen ogrzewanej () do otoczena (e) poprzez przestrzeń neogrzewaną (u), przez analzowaną ścanę: H T, ue = Ak U kc bu = 15,36 0,49 0,6 = 4,516 W/K Projektowa strata cepła z przestrzen ogrzewanej () do otoczena (e) poprzez przestrzeń neogrzewaną (u), przez analzowaną ścanę: Φ ( θ θ ) = 4,516 [ 20 ( 16) ] 163 W T, = H T, ue nt, e = 4.2.2 Oblczena wg PN-B-03406:1994 Dla porównana ponżej przedstawono oblczene straty cepła przez przenkane wg PN-B-03406:1994. Temperatura powetrza w przestrzen przylegającej została ustalona na podstawe normy PN-82/B-02403 [12] ( pomeszczena neogrzewane z oknam lub drzwam zewnętrznym, z dwema przegrodam zewnętrznym ). t e = 6 C Strata cepła przez przenkane wynos: Q o ( t t ) = 0,44 [ 20 ( 6) ] 15,36 = 176 W = U A 4.2.3 Porównane wynków e Wartość oblczona wg normy PN EN 12831:2006 jest o 5% nższa w porównanu z normą PN-B-03406:1994, przy czym w obu przypadkach temperatura w pomeszczenu neogrzewanym, względne współczynnk redukcj temperatury, zostały ustalone na podstawe wartośc orentacyjnych. 4.3 Przykład 3 Oblczyć wartość straty cepła przez przenkane z przestrzen ogrzewanej () do sąsednej przestrzen (j) ogrzewanej, znajdującej sę w nnym meszkanu, przez ścanę wg rysunku 4.3. Lnowe mostk ceplne uwzględnć metodą uproszczoną. Założena: współczynnk przenkana cepła: 2,10 W/m 2 K, wysokość ścany: 3,20 m, lokalzacja: Bałystok. 21 I
480 (długość w osach) 30 460 (długość wewnętrzna) 10 Pokój +20º C (w sąsednm meszkanu) (jeśl temperatura obnży sę w stosunku do wartośc projektowej) Pokój +20º C Rys. 4.3. Rysunek do przykładu 3 4.3.1 Oblczena wg PN EN 12831:2006 Długość ścany na podstawe wymarów zewnętrznych wynos 4,95 m, a wysokość 3,20 m. W zwązku z tym powerzchna ścany wynos: A k = 4,8 3,2 = 15,36 m 2 Średna roczna temperatura zewnętrzna dla IV strefy klmatycznej: θ m, e = 6,9 C Projektowa temperatura przyległej przestrzen ogrzewanej na podstawe tabel 3.5: θ przyległ ej przestrzen θ = nt, + θ 2 m, e 20 + 6,9 = = 13,45 C 2 Współczynnk redukcyjny temperatury określony jest następującym równanem: f j θ = nt, θ θ przyległ ej przestrzen nt, θ e 20 13,45 = 20 ( 22) = 0,156 22 I
Współczynnk straty cepła przez przenkane z przestrzen ogrzewanej () do sąsednej przestrzen ogrzewanej (j) przez analzowaną ścanę: H T, j = f j Ak U k = 0,156 15,36 2,1 = 5,030 W/K Projektowa strata cepła z przestrzen ogrzewanej () do sąsednej przestrzen ogrzewanej (j) przez analzowaną ścanę: Φ ( θ θ ) = 5,030 [ 20 ( 22) ] 211W T, = H T, j nt, e = 4.3.2 Oblczena wg PN EN 12831:2006 z uwzględnenem wymagań Rozporządzena w sprawe warunków techncznych Rozporządzene Mnstra Infrastruktury w sprawe warunków techncznych, jakm pownny odpowadać budynk ch usytuowane, (par. 134, ust. 6) [22] mów, że regulatory dopływu cepła do grzejnków pownny umożlwać użytkownkom uzyskane w pomeszczenach temperatury nższej od oblczenowej, przy czym ne nższej nż 16 C w pomeszczenach o temperaturze oblczenowej 20 C wyższej. Wobec powyższego, jeżel jako temperaturę przestrzen przyległej przyjmemy 16ºC, to współczynnk redukcyjny temperatury będze wynosł: f j θ = nt, θ θ przyległ ej przestrzen nt, θ e 20 16 = 20 ( 22) = 0,095 Współczynnk straty cepła przez przenkane z przestrzen ogrzewanej () do sąsednej przestrzen ogrzewanej (j) przez analzowaną ścanę: HT, j = fj Ak Uk = 0,095 15,36 2,1 = 3,072 W/K Projektowa strata cepła z przestrzen ogrzewanej () do sąsednej przestrzen ogrzewanej (j) przez analzowaną ścanę: Φ ( θ θ ) = 3,072 [ 20 ( 22) ] 129 W T, = HT, j nt, e = 4.3.3 Oblczena wg PN-B-03406:1994 Natomast zgodne z normą PN-B-03406:1994 ne uwzględna sę strat cepła pomędzy pomeszczenam o tej samej temperaturze oblczenowej lub jeśl różnca temperatury jest mnejsza nż 4 K. W zwązku z tym, w analzowanym przypadku strata cepła przez przenkane wynos: Q o = 0 W 4.3.4 Porównane wynków Wg normy PN-B-03406:1994, ne występują straty cepła przez przenkane przez analzowaną ścanę. Natomast wg normy PN EN 12831:2006 uzyskano nezerową wartość strat cepła przez przenkane do pokoju w sąsednm meszkanu. Wartość tę uwzględna sę przy doborze grzejnka. Dzęk temu moc grzejnka będze zwększona na wypadek obnżena temperatury (osłabena ogrzewana) w sąsednm meszkanu. Natomast, jak już wspomnano, wartośc tej straty cepła ne należy uwzględnać przy doborze źródła cepła. 23 I
4.4 Podsumowane W przeprowadzonych przykładowych oblczenach wg nowej normy uzyskano wynk odbegające od wynków uzyskanych na podstawe normy dotychczasowej. Różnce wynkają z: uwzględnena mostków ceplnych, zmany sposobu określana powerzchn przegrody (wymary zewnętrzne), nnego sposobu określana temperatury (względne współczynnka redukcj temperatury) w pomeszczenach neogrzewanych, nnym określenu temperatury projektowej w pomeszczenu ogrzewanym, należącym do osobnej jednostk budynku (nnego meszkana). Mmo, że przedstawone przykłady oblczenowe mają charakter wyrywkowy ne obejmują całego zakresu możlwych przypadków, już na ch podstawe można powedzeć, że przyjęce nowej normy ma duży wpływ ne tylko na sposób prowadzena oblczeń, ale równeż na uzyskwane wynk. W zwązku z tym, welkośc powerzchn grzejnych źródeł cepła, określone na podstawe nowej normy, mogą sę różnć nawet znaczne (powyżej skoku w typoszeregach urządzeń) od welkośc, dobranych na podstawe normy dotychczasowej. 24 I
5. Oblczane projektowej straty cepła do gruntu 5.1 Wprowadzene Na potrzeby normy PN-EN 12831:2006 straty cepła mogą być oblczane wg normy EN ISO 13370: w sposób szczegółowy lub w sposób uproszczony, podany w norme PN-EN 12831:2006. Sposób uproszczony polega na wykorzystywanu tabel wykresów, sporządzonych dla wybranych przypadków. W tym przypadku ne uwzględna sę mostków ceplnych. Norma PN-EN 12831:2006 podaje równeż uproszczony sposób oblczeń dla podzema neogrzewanego podłog podnesonej z wykorzystanem współczynnka redukcj temperatury b u. 5.2 Współczynnk straty cepła przez przenkane do gruntu Wg normy PN-EN 12831:2006 współczynnk straty cepła przez przenkane z przestrzen ogrzewanej () do gruntu (g) w warunkach ustalonych oblcza sę w następujący sposób: gdze: f g1 f g2 H = f f A U G, W/K (5.1) T, g g1 g 2 k equv, k w k współczynnk korekcyjny, uwzględnający wpływ rocznych wahań temperatury zewnętrznej (zgodne z załącznkem krajowym do normy PN-EN 12831:2006 wartość orentacyjna wynos 1,45); współczynnk redukcj temperatury, uwzględnający różncę mędzy średną roczną temperaturą zewnętrzną projektową temperaturą zewnętrzną; A k powerzchna elementu budynku (k) stykająca sę z gruntem, m 2 ; U equv,k równoważny współczynnk przenkana cepła elementu budynku (k); W/m 2 K; G w współczynnk uwzględnający wpływ wody gruntowej. Współczynnk redukcj temperatury wynos: gdze: f g 2 θ nt = θ, nt, θ, θ m e e, θ nt, projektowa temperatura wewnętrzna przestrzen ogrzewanej (), ºC; θ m,e roczna średna temperatura zewnętrzna, ºC; θ e projektowa temperatura zewnętrzna, ºC. Woda gruntowa ma najczęścej pomjalny wpływ na wymanę cepła w grunce, chyba że występuje na małej głębokośc jej strumeń jest duży. Współczynnk uwzględnający wpływ wody gruntowej G w oblcza sę w jeden z następujących sposobów: (5.2) 25 I
w sposób szczegółowy wg załącznka H do normy PN-EN ISO 13370:2001 lub na podstawe wartośc orentacyjnych, podanych w załącznku krajowym do normy PN-EN 12831:2006. Załącznk krajowy do normy PN-EN 12831:2006 podaje dwe wartośc orentacyjne współczynnka G w : G w = 1,15 jeśl odległość mędzy założonym pozomem wody gruntowej płytą podłog jest mnejsza nż1 m, G w = 1,00 w pozostałych przypadkach. 5.3 Wymar charakterystyczny podłog Kluczowym pojęcem dla określana strat cepła przez podłogę do gruntu jest wymar charakterystyczny podłog B', określony równanem: gdze: A B =, m (5.3) 1 2 P A pole powerzchn podłog, m 2 ; P obwód podłog (uwzględnający tylko ścany zewnętrzne), m. Obwód podłog P uwzględna długość całkowtą ścan zewnętrznych, oddzelających ogrzewany budynek od otoczena zewnętrznego lub neogrzewanej przestrzen, leżącej poza zolowaną obudową budynku (np. dobudowane garaże, pomeszczena gospodarcze tp.) Wymar charakterystyczny podłog B' zdefnowany jest w norme PN-EN ISO 13370:2001 w odnesenu do całego budynku. Natomast zgodne z normą PN-EN 12831:2006 wymar ten dla poszczególnych pomeszczeń pownen być określany w jeden z następujących sposobów: dla pomeszczeń bez ścan zewnętrznych stosuje sę wartość B' oblczoną dla całego budynku; dla wszystkch pomeszczeń z dobrze zolowaną podłogą (U podłog < 0,5 W/m 2 K) równeż stosuje sę wartość B' oblczoną dla całego budynku; dla pozostałych pomeszczeń (pomeszczena ze ścanam zewnętrznym oraz jednocześne ze słabo zolowaną podłogą) wartość B' należy oblczać oddzelne dla każdego pomeszczena. Należy zwrócć uwagę, że wzoru (5.3) ne da sę zastosować dla pomeszczeń bez ścan zewnętrznych, gdyż obwód P wynos wówczas zero (zgodne z powyższym stosuje sę wtedy wartość oblczoną dla całego budynku). 5.4 Równoważny współczynnk przenkana cepła Wartośc równoważnego współczynnka przenkana cepła podłóg ścan stykających sę z gruntem można odczytać z wykresów (rys. 5.1 5.4) lub tabel 5.1 5.4. Należy zwrócć uwagę, że tabele wykresy zostały opracowane tylko dla wybranych przypadków. 26 I
U equv,k, W/m 2 K z = 0 m a - podłoga betonowa (bez zolacj) B ', m Rys. 5.1. Równoważny współczynnk przenkana cepła podłog na pozome terenu. Na podstawe [20] Tabela 5.1. Równoważny współczynnk przenkana cepła podłog na pozome terenu [20] Wartość B' m Równoważny współczynnk przenkana cepła podłog U equv,bf (dla z = 0 m) bez zolacj U podłog = 2,0 W/m 2 K W/m 2 K U podłog = 1,0 W/m 2 K U podłog = 0,5 W/m 2 K U podłog = 0,25 W/m 2 K 2 1,30 0,77 0,55 0,33 0,17 4 0,88 0,59 0,45 0,30 0,17 6 0,68 0,48 0,38 0,27 0,17 8 0,55 0,41 0,33 0,25 0,16 10 0,47 0,36 0,30 0,23 0,15 12 0,41 0,32 0,27 0,21 0,14 14 0,37 0,29 0,24 0,19 0,14 16 0,33 0,26 0,22 0,18 0,13 18 0,31 0,24 0,21 0,17 0,12 20 0,28 0,22 0,19 0,16 0,12 27 I
U equv,k, W/m 2 K z = 1,5 m a - podłoga betonowa (bez zolacj) B ', m Rys. 5.2. Równoważny współczynnk przenkana cepła podłog ogrzewanego podzema z płytą podłog położoną 1,5 m ponżej pozomu terenu. Na podstawe [20] Tabela 5.2. Równoważny współczynnk przenkana cepła podłog ogrzewanego podzema z płytą podłog położoną 1,5 m ponżej pozomu terenu [20] Wartość B' m Równoważny współczynnk przenkana cepła podłog U equv,bf (dla z = 1,5 m) bez zolacj U podłog = 2,0 W/m 2 K W/m 2 K U podłog = 1,0 W/m 2 K U podłog = 0,5 W/m 2 K U podłog = 0,25 W/m 2 K 2 0,86 0,58 0,44 0,28 0,16 4 0,64 0,48 0,38 0,26 0,16 6 0,52 0,40 0,33 0,25 0,15 8 0,44 0,35 0,29 0,23 0,15 10 0,38 0,31 0,26 0,21 0,14 12 0,34 0,28 0,24 0,19 0,14 14 0,30 0,25 0,22 0,18 0,13 16 0,28 0,23 0,20 0,17 0,12 18 0,25 0,22 0,19 0,16 0,12 20 0,24 0,20 0,18 0,15 0,11 28 I
U equv,k, W/m 2 K z = 3 m a - podłoga betonowa (bez zolacj) B ', m Rys. 5.3. Równoważny współczynnk przenkana cepła podłog ogrzewanego podzema z płytą podłog położoną 3,0 m ponżej pozomu terenu. Na podstawe [20] Tabela 5.3. Równoważny współczynnk przenkana cepła podłog ogrzewanego podzema z płytą podłog położoną 3,0 m ponżej pozomu terenu [20] Wartość B' m Równoważny współczynnk przenkana cepła podłog U equv,bf (dla z = 3,0 m) bez zolacj U podłog = 2,0 W/m 2 K W/m 2 K U podłog = 1,0 W/m 2 K U podłog = 0,5 W/m 2 K U podłog = 0,25 W/m 2 K 2 0,63 0,46 0,35 0,24 0,14 4 0,51 0,40 0,33 0,24 0,14 6 0,43 0,35 0,29 0,22 0,14 8 0,37 0,31 0,26 0,21 0,14 10 0,32 0,27 0,24 0,19 0,13 12 0,29 0,25 0,22 0,18 0,13 14 0,26 0,23 0,20 0,17 0,12 16 0,24 0,21 0,19 0,16 0,12 18 0,22 0,20 0,18 0,15 0,11 20 0,21 0,18 0,16 0,14 0,11 29 I
U equv,k, W/m 2 K z U ścany, W/m 2 K Rys. 5.4. Równoważny współczynnk przenkana cepła ścany ogrzewanego podzema. Na podstawe [20] Tabela 5.4. Równoważny współczynnk przenkana cepła ścany ogrzewanego podzema [20] U ścany W/m 2 K Równoważny współczynnk przenkana cepła ścany U equv,bw W/m 2 K z = O m z = 1 m z = 2 m z = 3 m 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,50 0,44 0,39 0,35 0,32 0,75 0,63 0,54 0,48 0,43 1,00 0,81 0,68 0,59 0,53 1,25 0,98 0,81 0,69 0,61 1,50 1,14 0,92 0,78 0,68 1,75 1,28 1,02 0,85 0,74 2,00 1,42 1,11 0,92 0,79 2,25 1,55 1,19 0,98 0,84 2,50 1,67 1,27 1,04 0,88 2,75 1,78 1,34 1,09 0,92 3,00 1,89 1,41 1,13 0,96 30 I
6. Oblczane projektowej wentylacyjnej straty cepła w przypadku wentylacj naturalnej 6.1 Wprowadzene W norme PN EN 12831 [20] w mejsce dotychczasowego pojęca zapotrzebowane na cepło do wentylacj występuje projektowa wentylacyjna strata cepła. Dotychczasowa norma PN-B-03406:1994 określała zapotrzebowane na cepło do wentylacj na podstawe strumena powetrza wymaganego ze względów hgencznych. Natomast wg normy PN EN 12831 należy równeż określć strumeń powetrza nfltrującego przyjąć wększą z tych dwóch wartośc. 6.2 Projektowa wentylacyjna strata cepła Norma PN EN 12831 podaje wzór do oblczana projektowej wentylacyjnej straty cepła przestrzen ogrzewanej: gdze: H V, Φ ( θ θ ), W = H (6.1) V, V, nt, e współczynnk projektowej wentylacyjnej straty cepła, W/K; θ nt, projektowa temperatura wewnętrzna przestrzen ogrzewanej (), ºC; θ e projektowa temperatura zewnętrzna, ºC. 6.3 Współczynnk projektowej wentylacyjnej straty cepła Jak wynka z równana (6.1) współczynnk projektowej wentylacyjnej straty cepła H V, odnos stratę cepła do różncy temperatury wewnętrznej zewnętrznej. Współczynnk ten oblcza sę w następujący sposób: H = V& ρ c W/K (6.2) gdze: V &, V, p strumeń objętośc powetrza wentylacyjnego przestrzen ogrzewanej (), m 3 /s; ρ gęstość powetrza w temperaturze θ,nt, kg/m 3 ; c p cepło właścwe powetrza w temperaturze θ,nt, J/kg K. Pomjając dla uproszczena zmenność wartośc gęstośc cepła właścwego powetrza w funkcj temperatury odnosząc strumeń powetrza do jednej godzny, równane (6.2) przyjmuje następującą postać: H = 0,34 V&, W/K (6.3) gdze: V & V, strumeń objętośc powetrza wentylacyjnego przestrzen ogrzewanej (), m 3 /h. Sposób określana strumena objętośc powetrza wentylacyjnego zależy od tego, czy w pomeszczenu znajduje sę nstalacja wentylacyjna czy ne. 31 I
6.4 Strumeń objętośc powetrza wentylacyjnego W przypadku braku nstalacj wentylacyjnej zakłada sę, że powetrze dopływające do pomeszczena charakteryzuje sę parametram powetrza zewnętrznego. Jako wartość strumena objętośc powetrza wentylacyjnego należy przyjąć wększą z dwóch wartośc: wartość strumena powetrza na drodze nfltracj &, V nf, mnmalna wartość strumena powetrza wentylacyjnego, wymagana ze względów hgencznych &. V & = max V mn, 3 ( V&, V& ), m /h nf, mn, (6.4) Dokładną metodę określana strumena objętośc powetrza w budynku podano w PN- EN 13465 [18]. Natomast norma PN EN 12831 zawera zależnośc uproszczone, które przytoczono ponżej. 6.5 Infltracja przez obudowę budynku Norma PN EN 12831 podaje wzór na oblczane strumena powetrza nfltrującego do przestrzen ogrzewanej (): 3 V& = 2 V n e ε, m /h (6.5) gdze: V n 50 nf, 50 kubatura przestrzen ogrzewanej () (oblczona na podstawe wymarów wewnętrznych), m 3 ; krotność wymany powetrza wewnętrznego, wynkająca z różncy cśnena 50 Pa mędzy wnętrzem a otoczenem budynku, z uwzględnenem wpływu nawewnków powetrza (tabela 6.1), h 1 ; e współczynnk osłonęca (tabela 6.2); ε współczynnk poprawkowy uwzględnający wzrost prędkośc watru w zależnośc od wysokośc położena przestrzen ogrzewanej ponad pozomem terenu (tabela 6.3). Współczynnk 2 w równanu (6.5) uwzględna najbardzej nekorzystny przypadek, w którym całe nfltrujące powetrze wpływa do budynku z jednej strony. 32 I
Tabela 6.1. Krotność wymany powetrza dotycząca całego budynku [20] Konstrukcja n 50 h 1 Stopeń szczelnośc obudowy budynku (jakość uszczelek okennych) wysok (wysoka jakość uszczelek w oknach drzwach) średn (okna z podwójnym oszklenem, uszczelk standardowe) nsk (pojedynczo oszklone okna, bez uszczelek) budynk jednorodznne < 4 4 10 > 10 nne meszkana lub budynk < 2 2 5 > 5 Tabela 6.2. Współczynnk osłonęca. Na podstawe [20] Klasy osłonęca e Ilość odsłonętych otworów w przestrzen ogrzewanej (okna drzw) 0 1 > 1 Brak osłonęca (budynek w wetrznej przestrzen, wysoke budynk w centrach mast) Średne osłonęce (budynk na prowncj z drzewam lub nnym budynkam wokół nch, przedmeśca) Dobrze osłonęte (budynk średno wysoke w centrach mast, budynk w lasach) 0 0,03 0,05 0 0,02 0,03 0 0,01 0,02 Tabela 6.3. Współczynnk poprawkowy ze względu na wysokość [20] Wysokość przestrzen ogrzewanej ponad pozomem terenu (wysokość środka pomeszczena ponad pozomem terenu) ε 0 10 m 1,0 >10 30 m 1,2 >30 m 1,5 33 I
6.6 Mnmalny strumeń objętośc powetrza ze względów hgencznych Mnmalny strumeń objętośc powetrza, wymagany ze względów hgencznych, dopływający do przestrzen ogrzewanej () może być określony w sposób następujący: gdze: V& = n V, mn, mn m 3 /h n mn mnmalna krotność wymany powetrza na godznę (tabela 6.4), h 1 ; V (6.6) kubatura przestrzen ogrzewanej () (oblczona na podstawe wymarów wewnętrznych), m 3. Tabela 6.4. Mnmalna krotność wymany powetrza zewnętrznego [20] Typ pomeszczena Pomeszczene meszkalne (orentacyjne) 0,5 Kuchna lub łazenka z oknem 0,5 Pokój burowy 1,0 Sala konferencyjna, sala lekcyjna 2,0 n mn h 1 Krotnośc wymany powetrza podane w tabel 6.4 odnesone są do wymarów wewnętrznych. Jeśl w oblczenach stosowane są wymary zewnętrzne, wartośc krotnośc wymany powetrza podane w tabel należy pomnożyć przez stosunek mędzy kubaturą wewnętrzną zewnętrzną (w przyblżenu można przyjąć 0,8). W przypadku otwartych komnków należy przyjmować wyższe wartośc strumena powetrza, wymagane ze względu na proces spalana. 6.7 Projektowe obcążene ceplne budynku lub jego częśc Przy oblczanu strumena powetrza nfltrującego do poszczególnych przestrzen ogrzewanych w równanu (6.5) występuje współczynnk 2, uwzględnający najbardzej nekorzystny przypadek, w którym całe nfltrujące powetrze wpływa do budynku z jednej strony (patrz punkt 6.5). Natomast w przypadku oblczana obcążena ceplnego całego budynku, taka koneczność ne zachodz, poneważ najgorszy przypadek ne wystąp jednocześne w pomeszczenach z obu stron budynku. Dlatego sumę strumen powetrza nfltrującego do poszczególnych przestrzen ogrzewanych należy pomnożyć przez 0,5. W zwązku z tym strumeń powetrza nfltrującego dla budynku określa sę w następujący sposób: 3 V & max( 0,5 V&, V&, m /h (6.7) = nf, mn, ) 6.8 Przykład Oblczyć wartość projektowej wentylacyjnej straty cepła dla pokoju meszkalnego, dla następujących założeń: kubatura: 35 m 3, rodzaj budynku: welorodznny, stopeń szczelnośc obudowy budynku: średn, 34 I
klasa osłonęca: średne osłonęce, lość odsłonętych otworów w przestrzen ogrzewanej: 1, wysokość środka pomeszczena ponad pozomem terenu: 14,5 m, lokalzacja: Poznań. 6.8.1 Oblczena wg PN EN 12831:2006 Kolejność oblczeń przedstawono na rys. 6.1. Strumeń powetrza nfltrującego Mnmalny strumeń powetrza, wymagany ze względów hgencznych max Strumeń powetrza wentylacyjnego Współczynnk projektowej wentylacyjnej straty cepła Projektowa wentylacyjna strata cepła Rys. 6.1. Kolejność oblczeń projektowej wentylacyjnej straty cepła wg PN EN 12831. Opracowane własne. Wartość n 50 przyjęto 3,5 h 1 (na podstawe tabel 6.1). Strumeń powetrza nfltrującego do przestrzen ogrzewanej (): V& nf = 2 V n50 e ε = 2 35 3,5 0,02 1,2 = 5,88 m Mnmalny strumeń objętośc powetrza, wymagany ze względów hgencznych: 3 /h V & mn = 0,5 35 = 17,50 m 3 /h Strumeń objętośc powetrza wentylacyjnego: 3 ( V& nf, V& ) = max( 5,88;17,50) = 17,50 m /h V & = max mn 35 I
W omawanym przykładze mnmalny strumeń objętośc powetrza, wymagany ze względów hgencznych, przewyższa strumeń powetrza nfltrującego. Dzeje sę tak w przypadku wększośc typowych budynków do 10 m wysokośc [2]. Współczynnk projektowej wentylacyjnej straty cepła: H V 0,34 V& = 0,34 17,50 = 5,95 W/K = Projektowa wentylacyjna strata cepła: Φ ( θ θ ) = 5,95 [ 20 ( 18) ] = 226 W = nt e V H V 6.8.2 Oblczena wg PN-B-03406:1994 Dla porównana ponżej przedstawono oblczene zapotrzebowana na cepło do wentylacj wg PN-B-03406:1994: Q w [ 0,34( t t ) 9] = [ 0,34( 20 ( 18 ) 9] 35 = 137 W = V 6.8.3 Porównane wynków e W tym przypadku wartość oblczona wg PN EN 12831 jest znaczne wyższa (o 65%) nż otrzymana wg PN-B-03406:1994. Wynka to przede wszystkm z faktu, że zgodne z normą PN-B-03406:1994 w zapotrzebowanu na cepło do wentylacj uwzględnało sę (odejmowało sę) wewnętrzne zysk cepła (7 lub 9 W/m 3 ). 36 I
7. Oblczane projektowej wentylacyjnej straty cepła w przypadku nstalacj wentylacyjnej 7.1 Wprowadzene Jeżel nstalacja wentylacyjna ne jest zdentyfkowana, wentylacyjne straty cepła określa sę tak, jak w przypadku budynku bez nstalacj wentylacyjnej (z wentylacją naturalną). Powetrze nawewane do przestrzen ogrzewanej przez nstalację wentylacyjną może meć różną temperaturę. Norma PN EN 12831 operuje wartoścą strumena powetrza wentylacyjnego przy założenu, że jego temperatura jest równa projektowej temperaturze zewnętrznej. Natomast w przypadku wyższej temperatury powetrza wartość strumena jest odpowedno redukowana oblczenowo. 7.2 Projektowa wentylacyjna strata cepła Wzór na projektową wentylacyjną stratę cepła jest tak sam, jak w przypadku wentylacj naturalnej: gdze: H V, Φ ( θ θ ), W = H (7.1) V, V, nt, e współczynnk projektowej wentylacyjnej straty cepła, W/K; θ,nt projektowa temperatura wewnętrzna przestrzen ogrzewanej (), ºC; θ e projektowa temperatura zewnętrzna, ºC. 7.3 Współczynnk projektowej wentylacyjnej straty cepła Równeż współczynnk projektowej wentylacyjnej straty cepła oblcza sę w sposób analogczny, jak w przypadku wentylacj naturalnej. Współczynnk ten odnos stratę cepła do różncy temperatury wewnętrznej zewnętrznej. H = V& ρ c W/K (7.2) gdze: V &, V, p strumeń objętośc powetrza wentylacyjnego przestrzen ogrzewanej (), m 3 /s; ρ gęstość powetrza w temperaturze θ,nt, kg/m 3 ; c p cepło właścwe powetrza w temperaturze θ,nt, J/kg K. Pomjając dla uproszczena zmenność wartośc gęstośc cepła właścwego powetrza w funkcj temperatury odnosząc strumeń powetrza do jednej godzny, równane (7.2) przyjmuje następującą postać: H = 0,34 V&, W/K (7.3) V, gdze: V & strumeń objętośc powetrza wentylacyjnego przestrzen ogrzewanej (), m 3 /h. 37 I
7.4 Strumeń objętośc powetrza wentylacyjnego Norma PN EN 12831 podaje następujący sposób oblczana strumena powetrza wentylacyjnego strefy ogrzewanej () w przypadku występowana nstalacj wentylacyjnej: 3 V & = V& + V& f + V&, m /h (7.4) gdze: nf, su, V, mech,nf, V & nf, strumeń powetrza nfltrującego do przestrzen ogrzewanej (), m 3 /h; V & su, strumeń objętośc powetrza doprowadzonego do przestrzen ogrzewanej (), m 3 /h; f V, współczynnk redukcj temperatury; & nadmar strumena objętośc powetrza usuwanego z przestrzen V mech,nf, ogrzewanej (), m 3 /h. Oblczony w ten sposób strumeń powetrza można określć jako ceplne równoważny (w artykule [2] używane jest określene termczne efektywny thermsch wrksam ), tzn. tak, którego podgrzane od temperatury zewnętrznej do temperatury powetrza wewnętrznego wymagałoby takej samej lośc cepła, co podgrzane rzeczywstych strumen przy ch rzeczywstych wartoścach temperatury. Z punktu wdzena zapotrzebowana na cepło, strumeń ten jest traktowany w dalszych oblczenach, tak jak byłby to strumeń powetrza o temperaturze zewnętrznej. Określane strumena powetrza nfltrującego oraz mnmalnego strumena powetrza ze względów hgencznych, zostało omówone w rozdzale 6. Wg normy PN EN 12831 strumeń powetrza wentylacyjnego V & ne pownen być mnejszy od mnmalnego strumena powetrza ze względów hgencznych. Rozumejąc lteralne zaps w norme, można dojść do wnosku, że wymagane to dotyczy strumena, oblczonego wg równana (7.4). Jednak należy zwrócć uwagę, że wartość V & uwzględna współczynnk redukcj temperatury. Dlatego wydaje sę wystarczającym, aby nemnejszy nż strumeń mnmalny był rzeczywsty strumeń powetrza zewnętrznego, a ne strumeń termczne równoważny (patrz przykład). Odnoszene wymagań hgencznych do strumena zredukowanego oblczenowo (ceplne równoważnego), który może być znaczne mnejszy od rzeczywstego, podważałoby natomast m.n. celowość stosowana odzysku cepła z powetrza wentylacyjnego. 7.5 Strumeń powetrza doprowadzonego Jeśl nstalacja wentylacyjna jest zdentyfkowana, strumeń powetrza nfltrującego do przestrzen ogrzewanej () określa sę na podstawe projektu nstalacj. Powetrze dostarczane do pomeszczena ma zazwyczaj temperaturę wyższą od projektowej temperatury zewnętrznej. W tym przypadku należy pomnożyć strumeń powetrza przez współczynnk redukcj temperatury: f V θnt, θ su,, = (7.5) θ θ nt, e 38 I
gdze: θ nt, projektowa temperatura wewnętrzna przestrzen ogrzewanej (), ºC; θ su, temperatura powetrza dostarczanego do przestrzen ogrzewanej (), ºC; θ e projektowa temperatura zewnętrzna, ºC. Współczynnk redukcj temperatury umożlwa przelczene strumena objętośc powetrza dostarczanego o danej temperaturze na odpowedn strumeń powetrza o temperaturze zewnętrznej, którego podgrzane do temperatury powetrza wewnętrznego wymaga takej samej lośc cepła. 7.6 Odzysk cepła Jeśl stosowany jest system odzysku cepła, temperatura θ su, może być oblczona na podstawe efektywnośc (sprawnośc) odzysku cepła. Jeśl przy odzysku cepła ne zachodz jednocześne wymana wlgoc (np. w wymennku płytowym rys. 7.1) oraz strumeń powetrza nawewanego równy jest strumenow powetrza wywewanego, zachodz następująca równość [6]: gdze: θ ( θ θ ) su, = θ e + ηv nt, e (7.6) η V efektywność (sprawność) odzysku cepła; pozostałe oznaczena jw. Układ temperatur pokazano na przykładze wymennka płytowego na rys. 7.1. θ nt, θ e θ su, Rys. 7.1. Schemat wymennka płytowego Orentacyjne wartośc efektywnośc odzysku cepła dla różnych systemów podano w tabel 7.1 [1]. 39 I
Tabela 7.1. Porównane systemów odzysku cepła. Na podstawe [1] System odzysku cepła Wymennk płytowy Rekuperacja pośredna Efektywność odzysku cepła (bez odzysku wlgoc) Powetrze nawewane wywewane w jednej central Częśc ruchome Możlwość wymany wlgoc 50-60% tak ne ne 40-50% ne tak ne Rurka ceplna 50-60% tak ne ne Wymennk obrotowy bez odzysku wlgoc Wymennk obrotowy z odzyskem wlgoc 65-80% tak tak w małym stopnu 65-80% tak tak tak W tym mejscu warto zauważyć, że po podstawenu temperatury powetrza dostarczanego z równana (7.6) do równana (7.5) otrzymamy: f V f V, nt, ( θ θ ) θnt, θ e ηv nt, e, = (7.7) θ θ = ( 1 η )( θ θ ) V θ nt, nt, θ e e e W zwązku z tym, współczynnk redukcj temperatury w przypadku odzysku cepła z powetrza usuwanego, przy podanych wyżej założenach, można oblczyć z następującego równana: (7.8) fv, = 1 ηv (7.9) 7.7 Nadmar strumena powetrza usuwanego Norma zakłada, że jeżel strumeń powetrza usuwanego z pomeszczena jest wększy od strumena dostarczanego, to powstała różnca jest kompensowana przez strumeń powetrza zewnętrznego, dopływającego przez obudowę budynku. Jeżel nadmar strumena powetrza usuwanego ne jest naczej określony, to jego wartość w odnesenu do całego budynku można oblczyć w następujący sposób: 3 V & = max V& V&, 0, m (7.10) gdze: mech,nf ( ) /h ex su V & ex strumeń objętośc powetrza usuwanego w odnesenu do całego budynku, m 3 /h; V & su strumeń objętośc powetrza doprowadzonego w odnesenu do całego budynku, m 3 /h. 40 I
W budynkach meszkalnych, strumeń objętośc powetrza doprowadzanego w odnesenu do całego budynku jest często przyjmowany jako równy zeru. Wartość nadmaru strumena powetrza usuwanego dla całego budynku, otrzymaną wg równana (7.10), rozdzela sę następne na poszczególne przestrzene budynku na podstawe ch przepuszczalnośc. Jeśl przepuszczalnośc ne zostały określone, rozdzał strumena powetrza zewnętrznego może być przeprowadzony w sposób uproszczony, proporcjonalne do kubatury każdej przestrzen: gdze: V 3 V & mech,nf, = V& mech,nf, m /h (7.11) V V kubatura przestrzen (), m 3. W analogczny sposób można rozdzelać strumeń powetrza dostarczonego do całego budynku. 7.8 Projektowe obcążene ceplne budynku lub jego częśc Strumeń powetrza nfltrującego dla całego budynku norma określa w następujący sposób: 3 ( 1 ) V& V&, m /h V 0,5 V& & = + nf, + η V su, mech,nf, (7.12) Podobne jak w równanu dla wentylacj naturalnej, przed sumą strumen powetrza nfltrującego występuje mnożnk 0,5. Wynka on z tego, że przy oblczanu strumena powetrza nfltrującego do poszczególnych przestrzen ogrzewanych stosuje sę współczynnk 2, uwzględnający najbardzej nekorzystny przypadek, w którym całe nfltrujące powetrze wpływa do budynku z jednej strony. Natomast w przypadku oblczana obcążena ceplnego całego budynku, ne zachodz koneczność uwzględnana mnożnka 2, poneważ wyżej opsana nekorzystna sytuacja ne wystąp jednocześne w pomeszczenach z obu stron budynku (patrz punkt 6.7). Dodatkowo norma mów, że jeśl dostarczane powetrze jest ogrzewane przez sąsedną nstalację (nstalację wentylacyjną), należy uwzględnć to w oblczenach wymaganego obcążena ceplnego do zwymarowana źródła cepła. 7.9 Przykład Oblczyć wartość projektowej wentylacyjnej straty cepła dla pokoju meszkalnego, dla następujących założeń: kubatura: 35 m 3, rodzaj budynku: welorodznny, stopeń szczelnośc obudowy budynku: średn, klasa osłonęca: średne osłonęce, lość odsłonętych otworów w przestrzen ogrzewanej: 1, wysokość środka pomeszczena ponad pozomem terenu: 14,5 m, strumeń objętośc pow. doprowadzonego do przestrzen ogrzewanej: 25 m 3 /h, nadmar strumena objętośc pow. usuwanego z przestrzen ogrz.: 0 m 3 /h, 41 I
zastosowano wymennk płytowy do odzysku cepła z powetrza usuwanego o efektywnośc 60% (strumeń powetrza usuwanego jest równy strumenow powetrza dostarczanego), brak recyrkulacj powetrza, lokalzacja: Poznań. 7.9.1 Oblczena wg PN EN 12831:2006 Kolejność oblczeń przedstawono na rys. 7.2. Strumeń powetrza wentylacyjnego Sprawdzene warunku mnmalnego strumena objętośc powetrza ze względów hgencznych Współczynnk projektowej wentylacyjnej straty cepła Projektowa wentylacyjna strata cepła Rys. 7.2. Kolejność oblczeń projektowej wentylacyjnej straty cepła wg PN EN 12831. Opracowane własne. Wartość n 50 przyjęto 3,5 h 1 (na podstawe tabel 6.1), e = 0,02 (tabela 6.2), ε = 1,2 (tabela 6.3). Strumeń powetrza nfltrującego do przestrzen ogrzewanej (): 3 V& nf = 2 V n e ε = 2 35 3,5 0,02 1,2 5,88 m /h 50 = Temperatura powetrza dostarczanego do przestrzen ogrzewanej z uwzględnenem odzysku cepła z powetrza usuwanego: θ ( θ θ ) = 18 + 0,6[ 20 ( 18) ] = 4,8 C su, = θ e + ηv nt, e Współczynnk redukcj temperatury wg równana (7.5): θ θ 20 4,8 = 20 nt, su, f V, = = θ nt, θ e ( 18) Współczynnk redukcj temperatury można równeż oblczyć wg równana (7.9): fv, = 1 η V = 1 0,6 = 0,4 0,4 42 I
Strumeń objętośc powetrza wentylacyjnego: V & 3 = V& nf, + V& su, fv, + V& mech,nf, = 5,88 + 25 0,4 + 0 = 15,88 m /h Mnmalny strumeń objętośc powetrza, wymagany ze względów hgencznych: V & mn = 0,5 35 = 17,50 m 3 /h Oblczona wartość termczne równoważnego strumena objętośc powetrza wentylacyjnego (15,88 m 3 /h) jest mnejsza od wartośc mnmalnej, wymaganej ze względów hgencznych (17,50 m 3 /h). Jednak oblczona w sposób podany w norme moc cepła pozwol na podgrzane strumena powetrza 30,88 m 3 /h, który jest prawe dwa razy wększy od strumena mnmalnego. Dlatego do dalszych oblczeń wydaje sę celowe przyjąć wartość zredukowaną 15,88 m 3 /h. Wartość strumena jest redukowana, poneważ dalej, przy oblczanu straty cepła, zakłada sę, że powetrze jest podgrzewane od temperatury zewnętrznej. Współczynnk projektowej wentylacyjnej straty cepła: H 0,34 V& = 0,34 15,88 = 5,40 W/K V = Projektowa wentylacyjna strata cepła: Φ ( θ θ ) = 5,40 [ 20 ( 18) ] = 205 W = nt e V H V Natomast przyjmując zgodne z zapsem w norme PN EN 12831:2006 strumeń objętośc powetrza wentylacyjnego jako równy mnmalnemu strumenow objętośc powetrza wymaganemu ze względów hgencznych, współczynnk projektowej wentylacyjnej straty cepła wynos: H 0,34 V& = 0,34 17,5 = 5,95 W/K V = Natomast projektowa wentylacyjna strata cepła wynos w tym przypadku: Φ ( θ θ ) = 5,95 [ 20 ( 18) ] = 226 W = nt e V H V Otrzymana w ten sposób wartość jest wyższa, poneważ ne w pełn uwzględna korzyśc wynkające z zastosowana systemu odzysku cepła z powetrza usuwanego. 7.9.2 Oblczena wg PN-B-03406:1994 Dla porównana ponżej przedstawono oblczene zapotrzebowana na cepło do wentylacj wg PN-B-03406:1994. Norma ta ne przewdywała jasno możlwośc współpracy nstalacj grzewczej wentylacyjnej. Jednak po uwzględnenu poprawk, zaproponowanej przez Potra Wereszczyńskego [8], można zapsać: Q = 0,34 t t V& q V = 0,34 20 4,8 25 9 35 = 155 315 = 186 w ( ) ( ) W n w zc Poneważ oblczona wartość jest ujemna, należy zgodne z normą przyjąć zero. Oznacza to, że założone w norme zysk cepła 9 W/m 3 pokryją w całośc zapotrzebowane cepła do podgrzana powetrza wentylacyjnego. 43 I
7.10 Podsumowane Norma PN EN 12831 przewduje explcte możlwość współpracy nstalacj centralnego ogrzewana nstalacj wentylacyjnej, co jest jej zaletą w porównanu z normą dotychczasową. Jednak wydaje sę celowym doprecyzowane warunku mnmalnego strumena powetrza ze względów hgencznych. Zdanem autorów nnejszy warunek pownen odnosć sę do rzeczywstego strumena powetrza zewnętrznego, a ne do strumena ceplne równoważnego (zredukowanego oblczenowo z uwag na nną temperaturę powetrza wentylacyjnego nż temperatura zewnętrzna). Taką nterpretację potwerdza druge wydane nemeckego załącznka krajowego, chocaż ne wynka to jednoznaczne z tekstu samej normy europejskej. 44 I
8. Nadwyżka mocy ceplnej wymagana do skompensowana skutków osłabena ogrzewana 8.1 Wprowadzene Istotną zmaną, wprowadzoną przez normę PN-EN 12831:2006, w stosunku do metodyk dotychczasowej jest rozróżnene pojęć całkowta projektowa strata cepła projektowe obcążene ceplne. Różnca polega na tym, że projektowe obcążene ceplne obok całkowtej projektowej straty cepła uwzględna dodatkowo nadwyżkę mocy ceplnej, wymaganą do skompensowana skutków osłabena ogrzewana (rys. 8.1). Projektowa strata cepła przez przenkane Wentylacyjna strata cepła Projektowe obcążene ceplne Całkowta projektowa strata cepła Nadwyżka mocy ceplnej (skompensowane skutków osłabena ogrzewana) Rys. 8.1. Porównane pojęć całkowta projektowa strata cepła projektowe obcążene ceplne Projektowe obcążene ceplne przestrzen ogrzewanej określone jest równanem: gdze: Φ = Φ + Φ + Φ, W (8.1) HL, T, V, RH, Φ T, projektowa strata cepła ogrzewanej przestrzen () przez przenkane, W; Φ V, projektowa wentylacyjna strata cepła ogrzewanej przestrzen (), W; Φ RH, nadwyżka mocy ceplnej wymagana do skompensowana skutków osłabena ogrzewana strefy ogrzewanej (), W. Jak już wspomnano, w norme PN-B-03406:1994 [13] zrezygnowano z występującego wcześnej dodatku na przerwy w dzałanu ogrzewana (czyl odpowednka wprowadzonej obecne nadwyżk mocy ceplnej ). W momence wprowadzena normy PN-B-03406:1994 wycofane tego dodatku uzasadnono względam ekonomcznym [13]. Mało to zapobegać znacznemu wzrostow kosztów elementów nstalacj (źródeł cepła, grzejnków, przewodów). Dlatego założono cągłość dzałana nstalacj przy temperaturze równej lub nższej nż 5ºC. Natomast w obecnej sytuacj ekonomcznej stosunek kosztów eksploatacyjnych do kosztów nwestycyjnych nstalacj grzewczych jest znaczne wększy nż wcześnej dlatego ponowne umożlwene stosowana osłabena ogrzewana także przy nskch temperaturach zewnętrznych wydaje sę uzasadnone. 45 I
8.2 Założena metody Straty cepła oblcza sę, zakładając ustalony model wymany cepła. Natomast ogrzewane z przerwam lub osłabenem wymaga zapewnena nadwyżk mocy ponad moc, która pozwala pokrywać straty cepła w warunkach ustalonej wymany cepła. Nadwyżka ta umożlwa osągnęce wymaganej temperatury wewnętrznej w określonym czase po okrese osłabena. Ogólne nadwyżka zależy od następujących czynnków: pojemnośc ceplnej budynku, czasu, w którym ma być osągnęta wymagana temperatura wewnętrzna, zakładanego obnżena temperatury w okrese osłabena ogrzewana, charakterystyk układu regulacj nstalacj. Nadwyżka mocy ceplnej czasam ne jest wymagana, np.: jeśl układ regulacj wyłącza program osłabena w okrese nskch temperatur zewnętrznych (podobne, jak było to przyjęte w norme PN-B-03406:1994), straty cepła mogą być ogranczone w okrese osłabena ogrzewana, np. poprzez zmnejszene ntensywnośc wentylacj. Zgodne z normą PN-EN 12831:2006 nadwyżka mocy pownna być uzgodnona z klentem (zlecenodawcą). Nadwyżka mocy może być określona metodą dokładną na podstawe oblczeń dynamcznych. Natomast norma PN-EN 12831:2006 podaje metodę uproszczoną. Metoda ta może być stosowana w odnesenu do: budynków meszkalnych (okres osłabena do 8 godzn, konstrukcja ne jest lekka), budynków nemeszkalnych (okres osłabena weekendowego do 48 godzn, okres użytkowana do 8 godzn dzenne, projektowa temperatura wewnętrzna od 20ºC do 22ºC). Efektywna masa budynku jest klasyfkowana w trzech kategorach: duża masa budynku (betonowe podłog sufty połączone ze ścanam z cegły lub betonu); średna masa budynku (betonowe podłog sufty oraz lekke ścany); lekka masa budynku (podweszone sufty podnesone podłog oraz lekke ścany). 8.3 Współczynnk nagrzewana Nadwyżka mocy ceplnej do skompensowana skutków osłabena dla przestrzen ogrzewanej () może być określona w następujący sposób: Φ RH, = A f RH, W (8.2) 46 I
gdze: A wewnętrzna powerzchna podłog przestrzen ogrzewanej (), m 2 ; f RH współczynnk nagrzewana. Współczynnk nagrzewana f RH zależy od założonego obnżena temperatury w okrese osłabena ogrzewana czasu nagrzewana, w którym ma być osągnęta wymagana temperatura wewnętrzna. Wartośc współczynnka nagrzewana są podane w załącznku krajowym do normy PN-EN 12831:2006 (tabela 8.1 8.2). Wartośc podane w tabelach odnoszą sę do wewnętrznej powerzchn podłog mogą być stosowane dla pomeszczeń, których średna wysokość ne przekracza 3,5 m. Wartośc tych ne stosuje sę w przypadku elektrycznego ogrzewana akumulacyjnego. Tabela 8.1. Współczynnk nagrzewana w budynkach nemeszkalnych, osłabene nocne maksmum przez 12 h [20] Czas nagrzewana, godz. Współczynnk nagrzewana f RH, W/m 2 Zakładane obnżene temperatury podczas osłabena a 2 K 3 K 4 K masa budynku masa budynku masa budynku nska średna duża nska średna duża nska średna duża 1 18 23 25 27 30 27 36 27 31 2 9 16 22 18 20 23 22 24 25 3 6 13 18 11 16 18 18 18 18 4 4 11 16 6 13 16 11 16 16 a W dobrze zolowanych szczelnych budynkach wystąpene spadku temperatury wewnętrznej podczas osłabena o węcej nż 2 do 3 K ne jest bardzo prawdopodobne. Zależy to od warunków klmatycznych masy ceplnej budynku. Tabela 8.2. Współczynnk nagrzewana w budynkach meszkalnych, osłabene nocne maksmum przez 8 h [20] Czas nagrzewana, godz. Współczynnk nagrzewana f RH,W/m 2 Zakładane obnżene temperatury podczas osłabena a 1 K 2 K 3 K masa budynku duża masa budynku duża masa budynku duża 1 11 22 45 2 6 11 22 3 4 9 16 4 2 7 13 a W dobrze zolowanych szczelnych budynkach wystąpene spadku temperatury wewnętrznej podczas osłabena o węcej nż 2 do 3 K ne jest bardzo prawdopodobne. Zależy to od warunków klmatycznych masy ceplnej budynku. 47 I
8.4 Przykład Oblczyć nadwyżkę mocy ceplnej do skompensowana skutków osłabena dla pokoju meszkalnego z rys. 8.2, przy następujących założenach: wysokość pomeszczena: 2,8 m, masa budynku: duża, zakładane obnżene temperatury podczas osłabena nocnego: 2 K, czas nagrzewana: a) 1 godz., b) 2 godz. 450 40 402,5 15 380 332,5 Pokój +20º C 12,9 m 2 96,5 96,5 40 200 120 15 Rys. 8.2. Rysunek do przykładu. Rzut pomeszczena 48 I
Rozwązane: ad a) Współczynnk nagrzewana f RH odczytujemy z tabel 8.2 (budynek meszkalny): f RH = 22 W/m 2. Φ RH, = A f RH = 12,9 22 = 285 W ad b) Współczynnk nagrzewana f RH = 11 W/m 2. Φ RH, = A f RH = 12,9 11 = 142 W Wydłużene czasu nagrzewana pomeszczena po osłabenu nocnym z 1 do 2 godzn spowodowało dwukrotne zmnejszene wymaganej nadwyżk mocy ceplnej. Natomast dalsze zwększane czasu przynese już znaczne mnejsze redukcje nadwyżk mocy. 8.5 Podsumowane Zakładane dużego obnżena temperatury w okrese osłabena krótkego czasu nagrzewana po osłabenu powoduje uzyskane dużych wartośc wymaganej nadwyżk mocy ceplnej. Dlatego parametry te należy uzgodnć ze zlecenodawcą. Metoda określana nadwyżk mocy ceplnej do skompensowana skutków osłabena, zawarta w norme PN-EN 12831:2006, jest uproszczona. Dokładnejsze wynk można uzyskać na drodze oblczeń dynamcznych, które mogą uwzględnać ndywdualne cechy danego budynku. 49 I
9. Oblczane obcążena ceplnego wysokch pomeszczeń 9.1 Wprowadzene Podstawowa metoda oblczenowa podana w norme PN-EN 12831:2006 [20] opera sę na założenu jednakowej temperatury wewnętrznej w ogrzewanym pomeszczenu. Założene take jest spełnone z wystarczającą dokładnoścą w pomeszczenach o wysokośc do 5 m. Natomast w pomeszczenach wyższych występuje znaczny ponowy gradent temperatury, który zwększa straty cepła. Ponowy gradent temperatury zależy od następujących czynnków: wysokośc pomeszczena, strat cepła pomeszczena (pozomu zolacj ceplnej strefy klmatycznej), typu lokalzacj grzejnków. Wpływ gradentu temperatury uwzględna sę w postac dodatków do projektowych strat cepła. Dodatk te najlepej byłoby określać na podstawe wynków dynamcznych oblczeń symulacyjnych, gdyż można by wówczas uwzględnać ndywdualne właścwośc poszczególnych budynków. 9.2 Współczynnk poprawkowy Norma PN-EN 12831:2006 w załącznku B podaje orentacyjne wartośc współczynnka poprawkowego ze względu na wysokość pomeszczena (tabela 9.1). Wartośc te można stosować dla budynków, w których projektowe straty cepła ne przekraczają 60 W/m 2 powerzchn podłog. Skorygowaną całkowtą projektową stratę cepła przestrzen ogrzewanej () oblcza sę wówczas w następujący sposób: gdze: Φ ( Φ + Φ ) f, W = (9.1) T, V, h, Φ T, projektowa strata cepła przestrzen ogrzewanej () przez przenkane, W; Φ V, projektowa wentylacyjna strata cepła przestrzen ogrzewanej (), W; f h, współczynnk poprawkowy ze względu na wysokość pomeszczena, określany wg tabel 9.1. 9.3 Przykład Oblczyć całkowtą projektową stratę cepła przestrzen ogrzewanej, dla następujących założeń: projektowa strata cepła przez przenkane: 2 540 W, projektowa wentylacyjna strata cepła: 450 W, wysokość pomeszczena 7 m, grzejnk konwekcyjne. 50 I
Rozwązane: Współczynnk poprawkowy ze względu na wysokość pomeszczena odczytujemy z tabel 9.1 f h, = 1,15. Φ ( Φ + Φ ) f = ( 2 540 + 450) 1,15 3 439 W = T, V, h, = Tabela 9.1. Współczynnk poprawkowy ze względu na wysokość pomeszczena [20] Sposób ogrzewana oraz typ lokalzacja grzejnków GŁÓWNIE PRZEZ PROMIENIOWANIE Współczynnk f h, Wysokość przestrzen ogrzewanej 5 do 10 m 10 do 15 m Ogrzewane podłogowe 1 1 Ogrzewane suftowe (pozom temperatury < 40ºC) Promennk o średnej wysokej temperaturze umeszczone na dużej wysokośc, skerowane ku dołow GŁÓWNIE PRZEZ KONWEKCJĘ 1,15 newłaścwe do takego zastosowana 1 1,15 Cepłe powetrze przy konwekcj naturalnej 1,15 newłaścwe do takego zastosowana OGRZEWANIE POWIETRZNE Strumeń poprzeczny na małej wysokośc 1,30 1,60 Strumeń opadający z dużej wysokośc 1,21 1,45 Poprzeczny strumeń powetrza o średnej lub wysokej temperaturze ze średnej wysokośc 1,15 1,30 51 I
10. Wspomagane komputerowo oblczane obcążena ceplnego budynków 10.1 Wprowadzene W zasadze możlwe jest przeprowadzane oblczeń obcążena ceplnego wg normy PN EN 12831:2006 bez wykorzystana komputera. Jednak, zwłaszcza w przypadku dużych skomplkowanych budynków, byłaby to czynność bardzo żmudna. Dlatego w praktyce oblczena te wykonywane są z wykorzystanem specjalstycznego oprogramowana komputerowego. Wprowadzane danych wykonywane oblczeń zostane omówone na przykładze programu Purmo OZC 4.0 [9]. Główne okno programu zostało przedstawone na rysunku 10.1. Bezpośredno pod paskem menu znajdują sę przycsk pozwalające szybko przełączać program pomędzy poszczególnym oknam. Rys. 10.1. Główne okno programu Purmo OZC 4.0 10.2 Dane ogólne Wprowadzane danych rozpoczyna sę od danych ogólnych. Dane te dotyczą całego budynku. Pommo dużej lość wyśwetlanych pól edycyjnych, po uzyskanu podstawowych umejętnośc obsług programu, wprowadzane danych ogólnych ne jest pracochłonne. Po perwsze część pól wypełna sę automatyczne. Np. po wybranu strefy klmatycznej, w której znajduje sę budynek, program automatyczne wyśwetl projektową temperaturę zewnętrzną średną roczną temperaturę zewnętrzną dla tej strefy. Po druge część pól jest neobowązkowa. Pola te oznaczone są zelonym tłem (rys. 10.2). Ne jest np. wymagane podane domyślnej wysokośc kondygnacj an wysokośc 52 I
pomeszczeń w śwetle, chocaż akurat te pola warto wypełnć, gdyż zaoszczędz to dużo pracy na etape wprowadzana pomeszczeń. Dzedzczene wartośc. W programe zastosowano technkę, polegającą na tym, że można wprowadzć dane domyślne dla całego budynku (np. wysokość typowego pomeszczena w śwetle). Następne program będze wykorzystywał te wartośc automatyczne, chyba że na nższym pozome struktury (na kondygnacj, w strefe lub w pomeszczenu) podana zostane nna wartość. Technka ta pozwala na oszczędność czasu w przypadku powtarzalnych danych, umożlwając jednocześne wprowadzene netypowych wartośc tam, gdze to jest koneczne. Rys. 10.2. Oznaczene pól neobowązkowych (zelone tło) Dane ogólne podzelone są na cztery zakładk: Podstawowe dane w tym mejscu wpsuje sę najważnejsze dane dotyczące analzowanego budynku. Sezonowe zużyce energ wypełnene tej zakładk wymagane jest jedyne w przypadku wykonywana oblczeń sezonowego zużyca energ. Wentylacja wymagana hgenczne zakładkę tę wypełna sę główne dla skomplkowanych budynków, w typowych przypadkach wystarczą dane domyślne. Parametry oblczeń w tym mejscu ustala sę dokładny sposób, w jak program wykona oblczena, m.n. metodę uwzględnana mostków ceplnych. 10.2.1 Podstawowe dane W zakładce Podstawowe dane stneje możlwość wyboru normy, wg której program przeprowadz oblczena obcążena ceplnego (zapotrzebowana na moc ceplną) (rys. 10.3). W wersj 4.0 program umożlwa wykonane oblczeń wg następujących norm: PN-B-03406:1994 [13], PN-EN 12831:2006 [20]. Rys. 10.3. Wybór normy, wg której program przeprowadz oblczena obcążena ceplnego W tej samej zakładce podaje sę równeż nne podstawowe nformacje na temat budynku, take jak: jego typ, masywność konstrukcj, stopeń szczelnośc, klasę osłonęca td. 53 I
10.2.2 Straty cepła do sąsednch lokal Spośród parametrów oblczeń warto zwrócć uwagę zwłaszcza na sposób, w jak program ma uwzględnać straty cepła do sąsednch lokal na wypadek osłabena w nch ogrzewana. Jeśl stneje możlwość ndywdualnej regulacj temperatury, to według nowej normy temperaturę w sąsednm pomeszczenu, należącym do nnego lokalu, należy przyjmować jako średną arytmetyczną z projektowej temperatury wewnętrznej w analzowanym pomeszczenu średnej rocznej temperatury zewnętrznej. Take podejśce ma uwzględnać możlwość obnżena temperatury w sąsednch lokalach w stosunku do wartośc projektowej. Jednak metoda podana w norme PN-EN 12831:2006 wydaje sę zbyt ostrożna, poneważ często zakłada temperaturę w sąsednm lokalu ok. 13ºC. W zwązku z tym w programe przewdzano dwa dodatkowe waranty określana temperatury w sąsednm lokalu (rys. 10.4): oblczane wg normy (średnej arytmetycznej), ale z ogranczenem (ne mnej nż podana wartość, np. 16ºC), ne uwzględnane ryzyka obnżena temperatury (tzn. przyjmuje sę temperaturę projektową na podstawe funkcj danego pomeszczena). Rozporządzene Mnstra Infrastruktury w sprawe warunków techncznych, jakm pownny odpowadać budynk ch usytuowane, (par. 134, ust. 6) [22] podaje 16ºC jako mnmalną wartość temperatury wewnętrznej w pomeszczenach o temperaturze oblczenowej (projektowej) 20ºC lub wyższej taką wartość ogranczena można wprowadzć w programe. Dostępne w programe dwa dodatkowe waranty oblczana strat cepła do sąsednch lokal ne są przewdzane w norme PN-EN 12831:2006. Rys. 10.4. Wybór sposobu określana strat cepła do sąsednch lokal 10.2.3 Mostk ceplne W zakładce Parametry oblczeń ustala sę równeż sposób uwzględnana mostków ceplnych. Program umożlwa zastosowane zarówno metody uproszczonej (opcja Oblczaj metodą uproszczoną), jak w oparcu o współczynnk przenkana długośc poszczególnych mostków. W przypadku metody uproszczonej należy zaznaczyć, w których mejscach zolacja ceplna budynku jest przerwana (rys. 10.5). 54 I
Natomast dla metody podstawowej, należy z Katalogu mostków ceplnych, w oparcu o rozwązana konstrukcyjne budynku, wybrać odpowedn przypadek dla poszczególnych mejsc potencjalnych mostków ceplnych (rys. 10.6). Rys. 10.5. Wybór opcj uwzględnana mostków ceplnych metodą uproszczoną Rys. 10.6. Wybór opcj uwzględnana mostków ceplnych metodą podstawową 55 I
10.3 Współczynnk przenkana cepła Współczynnk przenkana cepła określa sę w okne Przegrody (rys. 10.7). Okno to zawera dwe zakładk: Przegrody welowarstwowe, Przegrody typowe. W zakładce Przegrody welowarstwowe wprowadza sę nformacje o warstwach przegrody na tej podstawe program oblcza współczynnk przenkana cepła. Natomast dane o przegrodach o znanych współczynnkach przenkana cepła (np. okna) wprowadza sę w zakładce Przegrody typowe. W tym mejscu można równeż zmodyfkować typy mostków ceplnych, jeśl są nne dla danej przegrody nż te, które zostały określone w danych ogólnych. Jednak najczęścej ne zachodz taka koneczność. Wtedy program wyśwetla w kolorze zelonym typy mostków zaczerpnęte z danych ogólnych (rys. 10.7). Program automatyczne przelcza wymary w osach na wymary zewnętrzne. W zwązku z tym mus znać grubośc poszczególnych przegród. Dla przegród welowarstwowych, program sam oblcza grubość przegrody, jako sumę grubośc poszczególnych warstw. Natomast w przypadku przegród typowych koneczne może być ręczne wprowadzene grubośc przegrody. Program umożlwa równeż oblczene rozkładu temperatury cśnena cząstkowego pary wodnej w przekroju przegrody budowlanej (rys. 10.8). Rys. 10.7. Zakładka Przegrody welowarstwowe (określane współczynnków przenkana cepła) 56 I
Rys. 10.8. Rozkład temperatury cśnena cząstkowego pary w przekroju ścany zewnętrznej 10.4 Pomeszczena Kolejnym krokem jest wprowadzane nformacj nt. poszczególnych pomeszczeń (rys. 10.9). W przypadku gdy oblczena przeprowadzane są w celu doboru źródła cepła bez doboru grzejnków, można wprowadzć całą kubaturę budynku jedyne z podzałem na strefy temperaturowe. Wtedy należy jako typ ogrzewana wybrać opcję Bez gradentu, aby program ne traktował poszczególnych stref jako pomeszczena wysoke. Rys. 10.9. Informacje o pomeszczenu 57 I
Nową funkcją programu, wprowadzoną w wersj 4.0, jest możlwość defnowana struktury budynku (podzał na kondygnacje, strefy grupy pomeszczeń). Struktura ta pozwala na łatwejszą orentację, zwłaszcza w przypadku dużego budynku, chocaż jej defnowane ne jest obowązkowe np. w budynku jednorodznnym wystarczy jedyne zdefnować pomeszczena (najlepej jednak z podzałem na kondygnacje). Jak pokazuje rys. 10.9 wele danych wyśwetlanych jest kolorem zelonym, oznacza to że są to dane przyjęte automatyczne przez program (np. na podstawe danych ogólnych) najczęścej ne musmy ch na tym etape korygować. Przyjęto zasadę, że wymary przegród, tak jak do tej pory, podawane są w osach przegród ogranczających program sam przelcza je na wymary zewnętrzne, wymagane przez normę PN EN 12831:2006. Aby program prawdłowo przelczał wymary w osach na wymary zewnętrzne, poszczególne przegrody ponowe należy wprowadzać po kole, zgodne z ruchem wskazówek zegara. Wprowadzane przegród ponowych należy rozpocząć od przegrody zewnętrznej, występującej jako perwsza w cągu przegród zewnętrznych (rys. 10.10). 2 1 3 5 4 Rys. 10.10. Przykład kolejnośc wprowadzana ścan 58 I
10.5 Wentylacja Program umożlwa analzę welu różnych rozwązań wentylacj (rys. 10.11). Istneje możlwość wybrana m.n. następujących systemów: wentylacja naturalna (grawtacyjna), wentylacja mechanczna wywewna, wentylacja mechanczna nawewno-wywewna, wentylacja mechanczna nawewno-wywewna z rekuperacją, wentylacja mechanczna nawewno-wywewna z recyrkulacją. Rozwązana zastosowane w programe pozwalają na analzę nawet bardzo skomplkowanych systemów wentylacyjnych (w znaczne szerszym zakrese nż przewdują to normy PN-B-03406:1994 PN EN 12831:2006). Rys. 10.11. Wybór systemu wentylacj 10.6 Oblczena Program wykonuje: oblczena współczynnków przenkana cepła U dla ścan, podłóg, dachów stropodachów, oblczena rozkładu temperatury cśnena cząstkowego pary wodnej w przekroju przegród budowlanych, oblczena projektowego obcążena ceplnego poszczególnych pomeszczeń, oblczena projektowego obcążena ceplnego całego budynku (uwaga: w przy- 59 I
padku normy PN EN 12831:2006 ne jest to suma obcążeń ceplnych poszczególnych pomeszczeń), oblczena sezonowego zapotrzebowana na cepło do ogrzana budynków meszkalnych, oblczena wskaźnków sezonowego zapotrzebowana na energę ceplną EV EA. Wynk oblczeń obcążena ceplnego mogą następne zostać przenesone do programu Purmo C.O. w celu zaprojektowana nstalacj centralnego ogrzewana. 10.7 Podsumowane Zadanem programu Purmo OZC 4.0 jest umożlwene szybkego wygodnego wykonana oblczeń w oparcu o dość skomplkowaną metodykę, podaną w norme PN-EN 12831:2006. Program z jednej strony posada rozbudowane narzędza, umożlwające prowadzene złożonych analz np. bardzo skomplkowanych systemów wentylacyjnych, z drugej zaś strony w przypadku budynków typowych proces wprowadzana danych jest bardzo szybk z uwag na możlwość wykorzystana welu danych domyślnych. 60 I
11. Przykład wspomaganego komputerowo oblczana obcążena ceplnego pomeszczena 11.1 Dane wyjścowe W tym rozdzale omówony został przykład oblczeń wspomaganych komputerowo. Oblczena zostaną wykonane dla następujących danych: współczynnk przenkana cepła ścan zewnętrznych U sz = 0,30 W/m 2 K; współczynnk przenkana cepła stropu (przepływ cepła do góry) U sg = 1,866 W/m 2 K; współczynnk przenkana cepła stropu (przepływ cepła do dołu) U sd = 1,479 W/m 2 K; współczynnk przenkana cepła okna U ok = 2,5 W/m 2 K; wysokość kondygnacj (pomędzy powerzchnam podłóg) 3,2 m; grubość stropów: 0,3 m; sąsedne pomeszczena na tej samej kondygnacj charakteryzują sę taką samą projektową temperaturą wewnętrzną należą do tego samego meszkana; ponżej powyżej analzowanego pomeszczena znajdują sę równeż pokoje meszkalne, przy czym należą one do nnych meszkań; osłabene ogrzewana: brak; typ budynku: budynek meszkalny welorodznny, typ konstrukcj: masywna, zolacja po strone zewnętrznej, okno w os ścany, lokalzacja: Radom. Rzut pomeszczena pokazano na rys. 11.1. 20 430 40 402,5 15 N 200 120 Pokój +20 C 12,92 m 2 100 15 100 40 360 20 332,5 Rys. 11.1. Rzut pomeszczena rysunek do przykładu 61 I
11.2 Wprowadzane danych Krok 1 Podstawowe dane Wprowadzane danych zaczynamy od podstawowych danych, dotyczących całego budynku. W tym celu klkamy przycsk Ogólne, a następne wyberamy zakładkę Podstawowe dane (rys. 11.2). Rys. 11.2. Program w trybe wprowadzana podstawowych danych dotyczących całego budynku Teraz możemy wpsać nazwę projektu, mejscowość, dokładny adres nazwsko projektanta. Pola do wprowadzana tych danych oznaczone są zelonym tłem. Jest to nformacja, że wypełnene tych pól ne jest obowązkowe. Jednak w przypadku rzeczywstych projektów warto je wypełnć, poneważ nformacje te znajdą sę na wydrukach z wynkam oblczeń. Następne bardzo ważną czynnoścą jest wybrane normy, wg której program przeprowadz oblczena obcążena ceplnego (zapotrzebowana na moc ceplną). W wersj 4.0 Purmo OZC wykonuje oblczena wg normy europejskej PN-EN 12831:2006 [20] lub dotychczasowej normy polskej PN-B-03406:1994 [13] (rys. 11.3). Rys. 11.3. Wybór normy, wg której program przeprowadz oblczena obcążena ceplnego 62 I
Poza tym w danych ogólnych musmy podać jeszcze klka nnych nformacj, m.n. strefę klmatyczną, w której znajduje sę budynek, typ budynku stopeń szczelnośc. Spośród pól neobowązkowych warto wypełnć: wysokość kondygnacj wysokość pomeszczeń (rys. 11.4). Wysokość kondygnacj wg normy PN-EN 12831:2006 podajemy lcząc od powerzchn podłog na jednej kondygnacj do powerzchn podłog na kondygnacj sąsednej. W wększośc przypadków będze to ta sama lub zblżona wartość, jak lcząc pomędzy osam stropów (wg PN-B-03406:1994). Natomast wysokość pomeszczeń należy podać w śwetle. Dana ta będze wykorzystywana do oblczana wentylacyjnej straty cepła (zapotrzebowana na moc ceplną do wentylacj). Powyższe dane mają charakter domyślny, tzn. program będze je wykorzystywał domyślne, chyba że w szczególnym przypadku podamy naczej (np. parter lub pwnca mogą meć nną wysokość). Rys. 11.4. Wprowadzene domyślnych wysokośc kondygnacj pomeszczeń Krok 2 Sposób określana strat cepła do sąsednch lokal Kolejnym krokem jest wybór parametrów oblczeń, czyl dokładnego sposobu, w jak program będze wykonywał oblczena. W tym mejscu należy zwrócć uwagę zwłaszcza na straty cepła do sąsednch grup (lokal) oraz mostk ceplne. Metoda podana w norme PN-EN 12831:2006 wydaje sę zbyt ostrożna dlatego w programe Purmo OZC 4.0 przewdzano dwa dodatkowe waranty określana temperatury w sąsednm lokalu (rys. 11.5): oblczane wg normy (średnej arytmetycznej), ale z ogranczenem (ne mnej nż podana wartość), ne uwzględnane ryzyka obnżena temperatury (tzn. przyjmuje sę temperaturę projektową na podstawe funkcj danego pomeszczena). Dostępne w programe dwa dodatkowe waranty oblczana strat cepła do sąsednch lokal ne są przewdzane w norme PN-EN 12831:2006. Wyberamy warant oblczeń zgodne z normą PN-EN 12831 (rys. 11.5). Rys. 11.5. Wybór sposobu określana strat cepła do sąsednch lokal 63 I
Krok 3 Wybór metody uwzględnana mostków ceplnych Zgodne z normą PN-EN 12831:2006, w oblczenach obcążena ceplnego należy uwzględnać lnowe mostk ceplne, w zwązku z tym w Parametrach oblczeń pownna być zaznaczona opcja Uwzględnaj mostk ceplne (rys. 11.6). Warto równeż włączyć opcję Oblczaj automatyczne, poneważ może to nam zaoszczędzć sporo czasu. Następne w zależnośc od decyzj projektanta można włączyć lub wyłączyć opcję Oblczaj metodą uproszczoną. Omawany przykład przelczymy w perwszej kolejnośc uwzględnając współczynnk przenkana cepła mostków ceplnych. W zwązku z tym wyłączamy opcję Oblczaj metodą uproszczoną (rys. 11.6). Wtedy program wyśwetl obok tabelę pozwalającą na podane domyślnych mostków ceplnych dla określonych sytuacj (np. naroże ścan zewnętrznych). Wybór typu mostka ceplnego odbywa sę z Katalogu mostków ceplnych w oparcu o rozwązana konstrukcyjne budynku (rys. 11.7). W naszym przykładze dla naroża wyberzemy mostek typu C1, oznaczający zolację po strone zewnętrznej (rys 11.7). Tak mostek charakteryzuje sę lnowym współczynnkem przenkana cepła 0,05 W/mK. Ujemna wartość oznacza, że w tym przypadku straty cepła przez przenkane, określone w oparcu o wymary zewnętrzne są zawyżone. W takej sytuacj uwzględnene mostka ceplnego de facto pełn funkcję korekty zawyżonych strat cepła. W naszym przykładze oprócz naroża, mostek ceplny wystąp jeszcze na obwodze otworu okennego. W zwązku z tym należy równeż wybrać typ mostka ceplnego dla takej sytuacj. W przykładze wyberzemy mostek typu W7 (rys. 11.8). Jego współczynnk przenkana cepła wynos 0,35 W/mK. Rys. 11. 6. Wybór sposobu uwzględnana w oblczenach mostków ceplnych 64 I
Rys. 11.7. Wybór typu mostka ceplnego dla naroża Rys. 11.8. Wybór typu mostka ceplnego dla okna 65 I
Krok 4 Współczynnk przenkana cepła Współczynnk przenkana cepła określa sę w okne Przegrody. Jeśl znamy współczynnk (tak jak w naszym przykładze), to możemy wprowadzć je w zakładce Przegrody typowe, ne wnkając w strukturę przegród (rys. 11.9). Podczas defnowana przegród należy nadać m zrozumałe symbole. W naszym przykładze przyjmemy następujące oznaczena: SZ ścana zewnętrzna, STG strop (przepływ cepła do góry), STD strop (przepływ cepła do dołu), OK okno. Poneważ program automatyczne przelcza wymary w osach na wymary zewnętrzne, wymagane jest podane grubośc przegrody dla przegród typowych. Natomast w przypadku przegród welowarstwowych, program sam oblcza grubość przegrody, jako sumę grubośc poszczególnych warstw. Wprowadzając dane o poszczególnych przegrodach można zmodyfkować domyślne typy mostków ceplnych, określone dla całego budynku. Jednak w wększośc przypadków ne jest to koneczne. Jeżel ne wskażemy rozwązań konstrukcyjnych dla danej przegrody, to program przyjme typy mostków, wprowadzone w Danych ogólnych. Typy te będą wtedy wyśwetlone kolorem zelonym (rys. 11.9). Rys. 11.9. Wprowadzene znanych wartośc współczynnka przenkana cepła Krok 5 Dodane pomeszczena Teraz możemy przystąpć do wprowadzana nformacj nt. konkretnego pomeszczena. W tym celu przechodzmy do okna Pomeszczena. Poneważ ten przykład dotyczy tylko jednego pomeszczena, ne musmy korzystać z takch struktur jak grupa (lokal), strefa czy kondygnacja. Możemy wstawć pomeszczene bezpośredno do projektu. W tym celu rozwjamy przycsk Dodaj, znajdujący na dole ekranu wyberamy polecene Dodaj pomeszczene (rys. 11.10). 66 I
Rys. 11.10. Dodane nowego pomeszczena Krok 6 Symbol temperatura wewnętrzna Po dodanu nowego pomeszczena możemy przystąpć do wprowadzana danych na jego temat. Obowązkową nformacją jest symbol pomeszczena temperatura wewnętrzna. W naszym przykładze wprowadźmy symbol 1. Następne z rozwjanej lsty wyberamy typ pomeszczena pokój. Program automatyczne przyjme temperaturę wewnętrzną 20ºC (rys. 11.11). Krok 7 Wentylacja Kolejna część okna z nformacjam o pomeszczenu dotyczy wentylacj. Jak wdać wększość nformacj wyśwetlanych jest kolorem zelonym. Oznacza to, że program przyjął je na podstawe Danych ogólnych. W tej częśc musmy wprowadzć jedyne powerzchnę pomeszczena. Rys. 11.11. Informacje o pomeszczenu 67 I
Krok 8 Ścana zewnętrzna Teraz możemy przystąpć do wprowadzana nformacj na temat przegród budowlanych, ogranczających nasze pomeszczene. Aby program prawdłowo przelczał wymary w osach na wymary zewnętrzne, poszczególne przegrody ponowe należy wprowadzać po kole, zgodne z ruchem wskazówek zegara. Wprowadzane przegród ponowych należy rozpocząć od przegrody zewnętrznej, występującej jako perwsza w cągu przegród zewnętrznych (rys. 10.10). Zacznemy od ścany zachodnej. W perwszej kolumne zostawamy zero. Następne w kolumne Symbol wyberamy z rozwjanej lsty lub wpsujemy ręczne, wprowadzony wcześnej symbol ścany zewnętrznej SZ. W kolumne Orentacja wyberamy orentację zachodną (W). Dla ścany zewnętrznej program sam przyjme temperaturę po drugej strone zgodną ze strefą klmatyczną. W kolumne L lub A, w przypadku ścany, należy wprowadzć długość ścany wg wymarów w osach ścan ogranczających, w tym przypadku 3,60 m. W kolumne H program sam wpsał wartość 3,20 m. Wartość ta wyśwetlona jest kolorem zelonym. Oznacza to, że jest to wartość przyjęta automatyczne przez program na podstawe wysokośc kondygnacj. W wększośc przypadków wartośc tej ne musmy zmenać. Jeśl jednak zaszłaby taka koneczność, to możemy wpsać ręczne nną wysokość. Ręczne prowadzona wartość będze wyśwetlana kolorem czarnym. Skasowane tej wartośc spowoduje powrót do wysokośc ustalonej automatyczne. W kolumne N ne zmenamy domyślnej wartośc jeden, która oznacza, że w danym pomeszczenu jest tylko jedna przegroda tego typu. Jedyne w przypadku powtarzającej sę przegrody, np. klku takch samych oken w jednym pomeszczenu, należy w kolumne N wpsać odpowedną wartość. Poneważ zgodne z normą PN-EN 12831:2006 uwzględna sę mostk ceplne, ne należy klku oken (lub drzw) wprowadzać jako jedno okno o odpowedno zwększonej powerzchn. W takej sytuacj mostk ceplne ne zostałyby określone prawdłowo. Zamast tego należy wprowadzć jedno okno jego rzeczywstą powerzchnę, a lość powtarzających sę oken wpsać w kolumne N. Kolumna ΔL/A zawera korektę długośc ścany w celu przelczena jej z wymarów w osach na wymary zewnętrzne. Na raze w polu tym wyśwetla sę 0,00, ale po wprowadzenu następnej ścany program automatyczne rozpozna naroże wpsze poprawkę +0,20. W ten sposób program uwzględn w oblczenach wg normy PN-EN 12831:2006 długość zewnętrzną ścany 3,80 m (3,60+0,20). Poneważ wysokośc ścany określone wg wymarów w osach wymarów zewnętrznych są najczęścej równe bądź zblżone, w kolumne ΔH najczęścej pozostawa sę zero. 68 I
W tym mejscu kończy sę wprowadzane danych o przegrodze. W kolejnych kolumnach znajdują sę wartośc oblczone przez program. W kolumne A wyśwetlana jest oblczona powerzchna przegrody. Kolumna A c zawera skorygowaną powerzchnę przegrody po odjęcu powerzchn przegród wbudowanych. Na raze w kolumne tej wyśwetlana jest taka sama wartość jak w kolumne A. Dopero po wprowadzenu nformacj o okne program będze mógł odpowedno skorygować powerzchnę ścany. W programe dla przegród wbudowanych (np. oken) wykorzystano metodę polegającą na oblczanu powerzchn netto przegrody, w której wbudowane są nne przegrody. Np. od powerzchn ścany odejmuje sę powerzchnę otworu okennego. Metoda ta jest matematyczne równoważna z metodą polegającą na odejmowanu wartośc współczynnka przenkana cepła, ale wydaje sę bardzej czytelna. W kolumne Δθ znajdzemy różncę temperatury po obu stronach przegrody. W naszym przypadku wyśwetl sę 40 K. Kolumna Δθ zawera rzeczywstą różncę temperatury, określoną ndywdualne dla każdej przegrody w zależnośc od temperatury po drugej strone. Ne jest to projektowa różnca temperatury w rozumenu normy PN-EN 1231:2006, określana we wszystkch przypadkach jako różnca temperatury wewnętrznej zewnętrznej. W kolumne U k wyśwetl sę współczynnk przenkana cepła, który wprowadzlśmy wcześnej dla ścany zewnętrznej w okne Przegrody. Z kolumny H T można (w raze potrzeby) odczytać wartość współczynnka straty cepła. Wartośc współczynnka straty cepła podawane są w rozumenu normy PN-EN 1231:2006, tzn. jest to strata cepła podzelona przez projektową różncę temperatury (określaną we wszystkch przypadkach jako różnca temperatury wewnętrznej zewnętrznej, nezależne od temperatury po drugej strone przegrody). Kolumna Φ T zawera całkowtą projektową stratę cepła na drodze przenkana przez daną przegrodę. Krok 9 Okno Następne wpszemy dane o okne, które znajduje sę we wcześnej wprowadzonej ścane zachodnej. Wększość danych wprowadza sę analogczne jak w przypadku ścany zewnętrznej. Dlatego w tym mejscu zostaną wskazane tylko stotne różnce W perwszej kolumne wyberamy stopeń wbudowana 1. Oznacza to, że to okno jest wbudowane we wcześnej wpsaną ścanę. Przegrody wbudowane należy w tabel wprowadzać bezpośredno pod przegrodam, w które są one wbudowane. Orentację okna program przyjme taką samą jak orentację ścany, w którą jest ono wbudowane. 69 I
W przypadku okna należy wpsać ręczne jego wysokość, poneważ program ne jest w stane określć jej automatyczne jak w przypadku ścan, chyba że wymary okna zostały podane w okne dalogowym Przegrody (opcja Przegroda z podanym wymaram). W zwązku z tym wpsujemy wymary okna 2,00 m x 1,20 m. Program teraz oblczy powerzchnę otworu okennego 2,40 m 2 wyśwetl tę wartość w kolumne A. Jednocześne wartość powerzchn okna zostane odjęta od powerzchn ścany brutto. Teraz w kolumne A c w werszu dotyczącym ścany pojaw sę wartość 9,8 m 2 (12,2 2,4). W przypadku oken, kolumny ΔL/A ΔH są nedostępne, poneważ powerzchna otworu okennego wg wymarów zewnętrznych (norma PN-EN 12831:2006) jest tak sama, jak powerzchna określona w śwetle wg dotychczasowej normy PN-B-03406:1994. Po wpsanu danych na temat okna wprowadzamy ścanę północą. Krok 10 Stropy Następne wpszemy stropy. Mmo, że ponżej powyżej analzowanego pomeszczena znajdują sę równeż pokoje meszkalne, to jednak należą do nnych meszkań wykonując oblczena zgodne z normą PN-EN 12831:2006 należy uwzględnć potencjalne straty cepła w przypadku obnżena temperatury wewnętrznej w sąsednch lokalach. W zwązku z tym należy równeż wpsać stropy. Dane na temat stropów wpsujemy analogczne jak w przypadku ścan oken. Główną różncą jest podane dodatkowej danej w kolumne PDS. W tym mejscu wprowadza sę nformację na temat pomeszczena po drugej strone przegrody. Poneważ ponżej powyżej znajdują sę nne lokale, wyberamy opcję Inna grupa (rys. 11.12). Wprowadzene tej nformacj jest nezbędne w naszym przykładze, poneważ wykonujemy oblczena dla jednego pomeszczena. W przypadku prowadzena oblczeń dla całego budynku utworzena odpowednej struktury uwzględnającej przypsane pomeszczeń do poszczególnych lokal, program może nformację tę ustalć automatyczne. Rys. 11.12. Informacje o pomeszczenu W Parametrach oblczeń została wybrana wcześnej opcja oblczana strat cepła do sąsednch lokal zgodne z normą PN-EN 12831. W zwązku z tym program przyjme temperaturę w sąsednch lokalach jako średną arytmetyczną z temperatury wewnętrznej średnej rocznej temperatury zewnętrznej: θ θ = u nt, + θ 2 m, e 20 + 7,6 = = 13,8 C 2 W tej sytuacj różnca temperatury dla stropów wynese 6,2 K, co spowoduje oblczene strumen przenkającego cepła: 173 W do góry 137 W do dołu. Program wartośc te wyśwetla równeż w dodatkowej kolumne Φ Tu. Zgodne z normą PN-EN 12831:2006, strumene te należy uwzględnć przy doborze grzejnka, ale ne należy ch uwzględnać przy doborze źródła cepła dla całego budynku. 70 I