BIBLIOTEKA FUNDACJI POSZANOWANIA ENERGII Maciej Robakiewicz OCENA JAKOŚCI ENERGETYCZNEJ BUDYNKÓW WYMAGANIA - DANE - OBLICZENIA ZRZESZENIE AUDYTORÓW ENERGETYCZNYCH Warszawa 004 1
Biblioteka Fundacji Poszanowania Energii OCENA JAKOŚCI ENERGETYCZNEJ BUDYNKÓW Wymagania - Dane - Obliczenia WYDANIE I Autor: dr inż. Maciej Robakiewicz W książce zestawiono podstawowe wymagania i dane z przepisów i norm oraz przykłady obliczeń dotyczące oceny jakości energetycznej budynków. Książka przeznaczona jest dla audytorów energetycznych i projektantów jako podręczna pomoc przy wykonywaniu audytów, ekspertyz i projektów.
OCENA JAKOŚCI ENERGETYCZNEJ BUDYNKÓW Wymagania - Dane - Obliczenia SPIS TREŚCI PRZEDMOWA... 5 I. DANE I INFORMACJE OGÓLNE... 5 1.Jednostki. Przeliczanie jednostek... 5.Wartość energetyczna paliw... 6 3.Przepisy, normy, podręczniki... 6 4.Instytucje związane z oceną jakości energetycznej budynków... 7 II. DANE KLIMATYCZNE I UŻYTKOWE... 8 5.Obliczeniowe temperatury wewnętrzne... 8 6. Obliczeniowe temperatury zewnętrzne... 9 7. Dane klimatyczne i stopniodni... 9 8. Wartości do obliczenia zysków ciepła... 10 III. CECHY ENERGETYCZNE BUDYNKU... 1 9. Jakość energetyczna budynków wg roku oddania do użytkowania... 1 10. Wartości obliczeniowe współczynników przewodzenia ciepła niektórych materiałów i komponentów budowlanych... 1 11. Opór cieplny i współczynnik przenikania ciepła... 15 1. Opór cieplny gruntu... 17 13. Współczynniki przenikania ciepła U dla okien... 17 14. Obliczanie strat ciepła przez przenikanie przez przegrody budowlane... 19 15.Kondensacja pary wodnej... 19 16. Wartości graniczne wskaźnika E 0 dla budynków mieszkalnych oraz wartości maksymalne współczynnika U dla przegród budowlanych i okien... 1 17. Wymagania dotyczące izolacyjności podłóg na gruncie... 4 18. Maksymalna powierzchnia okien... 4 19.Obliczanie strat ciepła na ogrzanie powietrza wentylacyjnego... 5 3
IV. JAKOŚĆ ENERGETYCZNA INSTALACJI C.O... 6 0. Wymagania dotyczace instalacji grzewczej... 6 1. Współczynniki sprawności systemu grzewczego oraz przerw w ogrzewaniu... 7 V. ZAPOTRZEBOWANIE NA CIEPŁO I MOC ORAZ KOSZTY OGRZEWANIA... 30. Obliczanie sezonowego zapotrzebowania na ciepło do ogrzewania Q h (energii użytkowej)... 30 3. Obliczanie zapotrzebowania ciepła z uwzględnieniem sprawności systemu grzewczego (energii końcowej)... 31 4. Obliczanie zapotrzebowania mocy... 3 5. Zapotrzebowanie energii na ogrzanie c.w.u... 33 6. Obliczenie kosztu energii cieplnej... 34 VI. TERMOMODERNIZACJA... 35 7. Warunki ustawowe... 35 8. Audyt energetyczny... 35 9. Wymagania dla budynku po termomodernizacji... 39 30. Wymagania dotyczące technologii wykonania ociepleń... 40 4
PRZEDMOWA Jakość energetyczna budynku to zespół jego właściwości, od których zależy wielkość rocznego zapotrzebowania energii związanej z jego użytkowaniem. Określona jest przez cechy ochrony cieplnej budynku oraz cechy systemów ogrzewania, wentylacji i zaopatrzenia w ciepła wodę użytkową. Od jakości energetycznej zależą koszty użytkowania budynku, a zatem dążenie do wysokiej jakości (niskiego zużycia energii) jest problemem o zasadniczym znaczeniu dla zarządców i użytkowników budynków. Ocena jakości energetycznej dokonywana jest w projektach budynków i w audytach energetycznych przygotowujących termomodernizację, a w najbliższych latach stanie się podstawą certyfikacji energetycznej budynków. Niniejsze opracowanie zawiera wybrane przepisy, dane i metody obliczeń najczęściej potrzebne przy dokonywaniu oceny jakości energetycznej budynku, czyli cech budynku związanych z użytkowaniem energii. Metody oceny związane z dokonywaniem obliczeń są ilustrowane przykładami. Należy podkreślić, że opracowanie zawiera fragmenty przepisów i wybrane dane z norm i że pełnych informacji należy szukać w tekstach przepisów i norm. Opracowanie jest pierwszą próbą utworzenia zbioru materiałów pomocniczych do oceny jakości energetycznej budynków. Autor wdzięczny będzie za wszelkie uwagi krytyczne i nowe propozycje, które w miarę możliwości będą wykorzystane w następnym wydaniu I. DANE I INFORMACJE OGÓLNE 1. Jednostki. Przeliczanie jednostek. Przeliczanie ilości energii wyrażonej w różnych jednostkach 1 W = 1 J/s ( 1 Wat = 1 dżul na sekundę) 1 Wh = 3600 J 1 kwh = 3600 000 J = 3,6 MJ 1 MJ = 1/3,6 kwh = ok.0,78 kwh 1 GJ = 1000/3,6 kwh = ok. 78 kwh Tablica 1-1. Nazwa jednostki Przeliczanie jednostek Oznaczenie Wartość MJ Mcal kwh kg p.u. kg o.e. Megadżul MJ 1 0,39 0,78 0,034 0,03 Megakaloria Mcal 4,186 1 1,163 0,143 0,035 Kilowatogodzina kwh 3,6 0,860 1 0,13 0,08 Kilogram paliwa umownego (ekwiwalent węglowy) Kilogram paliwa umownego (ekwiwalent olejowy) kg p.u. 9,3 7,0 8,14 1 0,667 kg o.e. 44,0 10,5 1,1 1,5 1 Tablica 1-. Przedrostki jednostek miar Przedrostek Symbol Mnożnik kilo k 10 3 = 1 000 mega M 10 6 = 1 000 000 giga G 10 9 = 1 000 000 000 tera T 10 1 = 1 000 000 000 000 peta P 10 15 = 1 000 000 000 000 000 eksa E 10 18 = 1 000 000 000 000 000 000 5
. Wartość energetyczna paliw Tablica -1. Orientacyjna wartość energetyczna paliw L.p. Rodzaj paliwa Jednostka Wartość opałowa MJ/jednostkę 1 Węgiel kamienny kg 4 Węgiel brunatny kg 8,5 3 Koks kg 7 3 Drewno kg 8-1 4 Olej opałowy m 3 31 5 Gaz ziemny wysokometanowy m 3 33, 6 Gaz propan-butan m 3 45,6 7 Paliwo umowne kg 9,3 3. Przepisy, normy, podręczniki 3.1. Przepisy [1] Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 1.04.00 w sprawie warunków technicznych jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie. (Dz.U.75, poz. 690). [}Ustawa z 18.1.98 o wspieraniu przedsięwzięć termomodernizacyjnych (Dz.U. 16 poz. 111) ze zmianami wg ustawy z 1 czerwca 001 (Dz.U. Nr 76, poz. 808). [3] Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 15.01.001 w sprawie szczegółowego zakresu i formy audytu energetycznego (Dz.U. nr 1, poz. 114). [4] Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z 14.01.00 w sprawie określenia przeciętnych norm zużycia wody. 9Dz.U. 8 poz.70). 3.. Normy i instrukcje [11] PN-EN ISO 6946:1999 Opór cieplny i współczynnik przenikania ciepła. Sposób obliczania [1] PN-8/B-040 Temperatury ogrzewanych pomieszczeń w budynkach [13] PN-8/ B-0403 Temperatury obliczeniowe zewnętrzne [14] PN-83/B-03430 Wentylacja w budynkach mieszkalnych i użyteczności publicznej. Wymagania oraz Zmiana A do tej normy. [16] PN-B- 005:1999 Obliczanie sezonowego zapotrzebowania na ciepło do ogrzewania budynków mieszkalnych [17] PN-B-03406 (grudzień 1994). Obliczanie zapotrzebowania na ciepło pomieszczeń o kubaturze do 600 m 3. [18] PN-9/B-01706 Instalacje wodociągowe. Wymagania w projektowaniu. [19} PN-EN ISO 10077-1 :000 Właściwości cieplne okien, drzwi i żaluzji. Obliczanie współczynnika przenikania ciepła. Metoda uproszczona. 3.3. Instrukcje [1] Instytut Techniki Budowlanej. Instrukcja nr 334/00. Bezspoinowy system ocieplania ścian zewnętrznych budynków. 4.4. Podręczniki i poradniki [31] Górzyński J.: Audyting energetyczny. Wyd. NAPE SA, Warszawa 000. [3] Audyt energetyczny. Praca zbiorowa pod red. J. Norwisza. Wyd. NAPE S.A. Gliwice 1999. [33] Mańkowski S.: Projektowanie instalacji ciepłej wody użytkowej. Arkady, Warszawa 1981. 6
4.Instytucje związane z oceną jakości energetycznej budynków Nazwa Adres, tel,fax,mail Działalność Zrzeszenie Audytorów Energetycznych 00-611 Warszawa, ul.filtrowa 1 tel.() 85 5 85. 85 16 0, fax 85 86 70 www.zae org.pl, e-mail zae@zae.org.pl Materiały i pomoce dla audytorów, Lista audytorów w internecie, Udzielanie wyjaśnień w ramach forum dyskusyjnego w internecie Fundacja Poszanowania Energii 00-611 Warszawa, ul.filtrowa 1 tel.() 85 5 85. 85 16 0, fax 85 86 70 www.fpe.org.pl Organizacja szkoleń audytorów Wydawanie książek pomocy dla audytorów Narodowa Agencja Poszanowania Energii SA 00-611 Warszawa, ul.filtrowa 1 tel.() 85 5 85. 85 16 0, fax 85 86 70 www.nape.pl e-mail nape@nape.pl Prace studialne dot. użytkowania energii, sprzedaż programów komputerowych i wydawnictw Krajowa Agencja Poszanowania Energii SA 04-706 Warszawa, ul.pożaryskiego 8 bud. Nr. 6, tel.() 81 76 74, fax 81 76 75, www.kape.gov.pl Sekretariat audytorów, listy audytorów w internecie, weryfikacja audytów dla BGK Instytut Techniki Budowlanej 00-950 Warszawa, ul. Filtrowa 1 tel. () 85 04 71, fax 85 13 03 Prace badawcze w zakresie fizyki cieplnej budowli, atesty, aprobaty techniczne Centralny Ośrodek Techniki Instalacyjnej INSTAL Ministerstwo Infrastruktury Dep. Architektury i Budownictwa Bank Gospodarstwa Krajowego 0-656 Warszawa, ul. Ksawerów 1, tel. () 843 71 75, fax 843 71 65 00-96 Warszawa, ul. Wspólna 4 00-955 Warszawa, al.jerozolimskie 7 tel. () 5 91 1, fax 67 03 78 www.bgk.com.pl, e-mail bgk@bgk.com.pl Prace badawcze w zakresie ogrzewnictwa, wentylacji i izolacji termicznych, atesty, aprobaty techniczne Przygotowanie aktów prawnych z dziedziny użytkowania energii w budownictwie, interpretacja przepisów, nadzór nad realizacją systemu wspierania termomodernizacji Bank zarządza Funduszem Termomodernizacji, przyznaje premię termomodernizacyjną Główny Instytut Górnictwa 40-166 Katowice, pl.gwarków 1 tel. (3) 58 16 34, fax 59 65 33 www.gig.katowice.pl, e-mail: GIG@gig.katowice.pl Weryfikacja audytów dla BGK Agencja Poszanowania i Użytkowania Energii 91-456 Łódź,, ul. Łagiewnicka 54/56 tel (4) 640 60 14,fax 640 65 38 e-mail : auipe@4web.pl Weryfikacja audytów dla BGK 7
II. DANE KLIMATYCZNE I UŻYTKOWE 5.Obliczeniowe temperatury wewnętrzne Zgodnie z 134 Warunków Technicznych [1] do obliczania szczytowej mocy cieplnej należy przyjmować temperatury obliczeniowe ogrzewanych pomieszczeń zestawione poniżej w tablicy 5.1. Tablica 5.1 Obliczeniowe temperatury wewnętrzne wg Warunków Technicznych [1] Temperatura Przeznaczenie lub sposób wykorzystania Przykłady pomieszczeń obliczeniowa pomieszczeń - nie przeznaczone na pobyty ludzi, +5 o - przemysłowe podczas działania ogrzewania C dyżurnego (jeżeli pozwalają na to względy technologiczne) +8 o C +1 o C +16 o C +0 o C +4 0 C - w których nie występują zyski ciepła, a jednorazowy pobyt osób znajdujących się w ruchu i w okryciach zewnętrznych nie przekracza 1 h. - w których występują zyski ciepła od urządzeń technologicznych, oświetlenia itp., przekraczające 5 W na 1m 3 kubatury pomieszczenia - w których nie występują zyski ciepła, przeznaczone do stałego pobytu ludzi, znajdujących się w okryciach zewnętrznych lub wykonujących pracę fizyczną o wydatku energetycznym powyżej 300 W, - w których występują zyski ciepła od urządzeń technologicznych, oświetlenie itp., wynoszące od 10 do 5 W na 1m3 kubatury pomieszczenia w których nie występują zyski ciepła, przeznaczone na pobyt ludzi: - w okryciach zewnętrznych w pozycji siedzącej i stojącej, - bez okryć zewnętrznych, znajdujących się w ruchu lub wykonujących pracę fizyczną o wydatku energetycznym do 300 W, - w których występują zyski ciepła od urządzeń technologicznych, oświetlenie itp. nie przekraczające 10 W na 1 m 3 kubatury pomieszczenia - przeznaczone na stały pobyt ludzi bez okryć zewnętrznych, nie wykonujących w sposób ciągły pracy fizycznej -przeznaczone do rozbierania, - przeznaczone na pobyt ludzi bez odzieży magazyny bez stałej obsługi, garaże indywidualne, hale postojowe (bez remontów), akumulatornie, maszynownie i szyby dźwigów osobowych klatki schodowe w budynkach mieszkalnych hale sprężarek, pompownie, kuźnie, hartownie, wydziały obróbki cieplnej magazyny i składy wymagające stałej obsługi, hole wejściowe, poczekalnie przy salach widowiskowych bez szatni; hale pracy fizycznej o wydatku energetycznym powyżej 300 W, hale formierni, maszynownie chłodni, ładownie akumulatorów, hale targowe, sklepy rybne i mięsne sale widowiskowe bez szatni, ustępy publiczne, szatnie okryć zewnętrznych, hale produkcyjne, sale gimnastyczne kuchnie indywidualne wyposażone w palenisko węglowe pokoje mieszkalne, przedpokoje, kuchnie indywidualne wyposażone w palenisko gazowe lub elektryczne, pokoje biurowe, sale posiedzeń łazienki, rozbieralnie-szatnie, umywalnie, natryskownie, hale pływalni, gabinety lekarskie z rozbieraniem pacjentów, sale niemowląt i sale dziecięce w żłobkach, sale operacyjne Dopuszcza się przyjmowanie innych temperatur obliczeniowych dla ogrzewanych pomieszczeń niż jest to określone w tabeli, jeżeli wynika to z wymagań technologicznych. Norma PN-B-005 [16] ustala (pkt.5.3), że dla obliczenia sezonowego zapotrzebowania ciepła w budynkach mieszkalnych przyjmuje się temperaturę powietrza wewnętrznego jak następuje: - w odniesieniu do pokojów mieszkalnych, przedpokojów i kuchni zgodnie z PN-8/B-040 [1], - w odniesieniu do łazienek : 3 o C - w odniesieniu do klatek schodowych ogrzewanych : 16 o C 8
Tablica 5. Temperatury w pomieszczeniach wg PN-8/B-040 [1] Pomieszczenia Kuchnie indywidualne wyposażone w paleniska węglowe Pokoje mieszkalne, przedpokoje, kuchnie wyposażone w paleniska gazowe lub elektryczne Temperatura obliczeniowa o C +16 +0 6. Obliczeniowe temperatury zewnętrzne Obliczeniowe temperatury zewnętrzne ustala norma PN-8/B-0403 [13]. Norma przyjmuje podział terenu kraju na 5 stref klimatycznych: Strefa I część północno zachodnia (Szczecin, Koszalin, Słupsk, Gdańsk), Strefa II część zachodnia (Gorzów, Zielona Góra, Legnica, Wrocław, Sieradz, Kalisz, Konin, Poznań, Bydgoszcz, Piła, Chojnice, Stargard, Grudziądz, Elbląg), Strefa III - część centralna, Strefa IV część północno-wschodnia (Olsztyn, Szczytno, Łomża, Augustów, Białystok, Siedlce, Biała Podlaska) oraz okolice górskie na południe od linii Żywiec-Nowy Sącz - Krosno-Sanok Strefa V okolice Suwałk, Ełku i Gołdapi oraz okolice Zakopanego. Tablica 6.1 - Temperatury obliczeniowe powietrza na zewnątrz budynków Strefa klimatyczna : I II III IV V Temperatura obliczeniowa powietrza na zewnątrz budynków (najniższa) w 0 C -16-18 -0 - -4 Tablica 6. Temperatury obliczeniowe w wybranych rodzajach przestrzeni zamkniętych przylegających do pomieszczeń ogrzewanych Temp. oblicz. przestrzeni zamk. O C w strefach L.p. Rodzaj przestrzeni zamkniętej klimatycznych 1 Poddasze nie ogrzewane -przy dachu krytym dachówką lub blachą, U>5 W/m K -przy dachu krytym dachówką, papa, blacha lub płytą żelbetową przy U od do 5 W/m K -przy dachu ze szczelnym odeskowaniem lub płytą żelbetową z izolacją cieplną, U < W/m K I II II IV V -14-11 -6-16 -13-8 -18-15 -10-0 -17-1 - -19-14 Podziemia nie ogrzewane - kotłownie i węzły cieplne - bez okien, lecz z przewodami c.o. w piwnicy - bez okien i bez przewodów c.o. - z oknami w ścianach zewn. i przewodami c.o. - z oknami w ścianach zewn. Bez przewodów c.o. +0 +1 +8 +4 0 +0 +10 +6 + - +0 +8 +4 0-4 +0 +6 + -1-5 +0 +4 0 - -6 3 Przestrzenie podpodłogowe w budynkach niepodpiwniczonych 0 0 0 0 0 Szczeliny dylatacyjne o szerokości do 5 cm, zamknięte i O 5 0 C niższa niż w przylegających 4 wypełnione izolacją cieplną na głębokość co najmniej 0 cm pomieszczeniach 7. Dane klimatyczne i stopniodni Tablica 7.1 zawiera średnie miesięczne temperatury powietrza zewnętrznego oraz liczby dni ogrzewania budynków w poszczególnych miesiącach. Dane te dotyczą miast wojewódzkich oraz Torunia i Gorzowa. Zaczerpnięto je z normy PN-B- 005 [16}, w której dane takie podano dla 49 stacji meteorologicznych. W tabeli zawarto ponadto liczbę stopniodni (Sd)obliczoną wg wzoru [ t t ( m) ] Ld( ) Sd = m wo e dzień*k/rok ( 7 1) gdzie t wo temperatura obliczeniowa wewnętrzna, o C t e (m) średnia wieloletnia temperatura miesiąca m wg normy 005 [16]- w tablicy 7.1 Ld (m) liczba dni ogrzewania określona w normie 005 [16] Sd jest suma wartości dla miesięcy, w których czynne jest ogrzewanie 9
Dla lokalizacji konkretnego budynku przyjmujemy dane podane dla najbliżej położonej stacji meteorologicznej Tablica 7.1 - Średnie miesięczne temperatury powietrza zewnętrznego, liczba dni ogrzewania oraz liczba stopniodni dla wybranych stacji meteorologicznych. Stacja meteorologiczna Średnie wieloletnie temperatury miesiąca t e i liczna dni ogrzewania w miesiącach Ld S d I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII Białystok te(m) -4.8-4. -0.3 6.6 1.4 16.5 17.6 16.6 1. 7.1.3 -.0 Ld(m) 31 8 31 30 10 0 0 0 10 31 30 31 445 Bydgoszcz te(m) -.8 -. 1.4 6.9 1.4 16.7 17.8 17.0 1.9 7.9 3.3-0.6 Ld(m) 31 8 31 30 10 0 0 0 5 31 30 31 394 Gdańsk te(m) -1.6-1.3 1.6 6.1 11.0 15.7 17.4 17. 13.6 9.0 4. 0.7 Ld(m) 31 8 31 30 0 0 0 0 10 31 30 31 3911 Gorzów Wlkp. te(m) -1.8-1.0.5 7.4 1.6 16.6 17.7 17. 13.5 8.6 3.7 0.3 Ld(m) 31 8 31 30 10 0 0 0 5 31 30 31 3744 Katowice te(m) -.8-1.5.1 7.5 1.5 16. 17.4 16.8 13.1 8.4 3.0-0.5 Ld(m) 31 8 31 30 5 0 0 0 5 31 30 31 3798 Kielce te(m) -3.9 -.7 1.0 7.0 1.3 16. 17.3 16.7 1.7 7.7.9-1. Ld(m) 31 8 31 30 5 0 0 0 5 31 30 31 398 Kraków te(m) -3.0-1.6.3 8.0 13.0 16.7 18.0 17.4 13.4 8.5 3.7-0.5 Ld(m) 31 8 31 30 5 0 0 0 5 31 30 31 3776 Lublin te(m) -3.9 -.9 0.9 7.5 1.9 16.8 17.9 16.9 1.7 7.9 3.1-1.1 Ld(m) 31 8 31 30 5 0 0 0 5 31 30 31 3957 Łódź te(m) -3. -.3 1.5 7. 1.5 16.5 17.6 17.1 13.1 8. 3.3-0.8 Ld(m) 31 8 31 30 5 0 0 0 5 31 30 31 3885 Olsztyn te(m) -3.9-3.3 0.3 6.1 11.6 16.0 17.0 16.5 1.4 7.6.7-1. Ld(m) 31 8 31 30 10 0 0 0 10 31 30 31 414 Opole te(m) -.1-1.0.7 7.9 1.9 16.8 18.0 17.5 13.7 8.8 4.0 0.1 Ld(m) 31 8 31 30 5 0 0 0 5 31 30 31 3684 Poznań te(m) -. -1.4.1 7.4 1.7 17.0 18.0 17.1 13.4 8.6 3.7-0.1 Ld(m) 31 8 31 30 0 0 0 0 0 31 30 31 3686 Rzeszów te(m) -3.7 -.5 1.5 7.6 1.7 16.4 17.8 17.1 13. 8. 3.5-0.8 Ld(m) 31 8 31 30 5 0 0 0 5 31 30 31 3886 Szczecin te(m) -1. -0.7.5 7. 1.4 16.5 17.6 17.1 13.5 8.9 4.4 1.0 Ld(m) 31 8 31 30 0 0 0 0 10 31 30 31 3781 Toruń te(m) -3.1 -.6 1.0 6. 11.7 16.1 17. 16.3 1.4 7.7 3. -0.7 Ld(m) 31 8 31 30 5 0 0 0 5 31 30 31 3958 Warszawa te(m) -3.4 -.6 1.4 7.5 1.9 17.0 18.1 17.4 13. 8.4 3.3-0.8 Ld(m) 31 8 31 30 5 0 0 0 5 31 30 31 3885 Wrocław te(m) -1.9-0.9.7 7.9 1.7 16.7 17.8 17.1 13.5 8.7 4.1 0.3 Ld(m) 31 8 31 30 10 0 0 0 5 31 30 31 3707 Zielona Góra te(m) -1.9-0.9.6 7.6 1.6 16.7 17.8 17.3 13.7 8.9 3.8 0.1 Ld(m) 31 8 31 30 10 0 0 0 5 31 30 31 378 8. Wartości do obliczenia zysków ciepła Zyski ciepła obejmują : - -zyski ciepła od promieniowania słonecznego, - bytowe zyski ciepła od ludzi i urządzeń. Do obliczenia zysków ciepła wykorzystujemy dane zawarte w tablicach 8.1, 8. i 8.3. Tablica 8.1 - Wartości obliczeniowe współczynnika przepuszczania promieniowania słonecznego przez wybrane układy oszklenia wg PN-B-005 [16] Lp Współczynnik Rodzaj promieniowania oszklenia słonecznego TR 1 Pojedyncze 0,8 Podwójne 0,70 3 Potrójne lub szyba zespolona jednokomorowa z jedną powłoką niskoemisyjną 0,64 4 j.w. lecz przestrzeń między szybami wypełniona argonem 0,64 5 Szyba zespolona dwukomorowa z powłoką niskoemisyjną 0,55 6 Szyba specjalna 0,50 10
Tablica 8. Energia całkowitego promieniowania słonecznego dla płaszczyzn pionowych o różnych orientacjach wg PN-B- 005 metoda uproszczona (zał.g) Orientacja płaszczyzny Promieniowanie całkowite w sezonie ogrzewczym kwh/m S 350 S-W 310 W 0 N-W 160 N 145 N-E 165 E 35 S-E 30 Tablica 8.3 - Wartości obliczeniowe dobowych zysków ciepła bytowego wg PN-B-005:[16] - Średni dobowy strumień ciepła wydzielanego przez człowieka 65 W - Uśredniona moc cieplna (strumień cieplny) od ciepłej wody użytkowej, odniesiona do jednego mieszkańca 15 W - Uśredniona moc cieplna (strumień cieplny) od ciepłej wody użytkowej, odniesiona do jednego mieszkania 5 W - Uśredniona moc cieplna (strumień cieplny) od przygotowania posiłków, odniesiona do jednego mieszkania 110 W - Uśredniona moc cieplna (strumień cieplny) od elektrycznych urządzeń oświetleniowych, odniesiona do jednego mieszkania o powierzchni: - <50 m - od 50 m do 100 m - >100 m - dodatek, jeśli w mieszkaniu są dzieci - Uśredniona moc cieplna (strumień cieplny) od urządzeń elektrycznych, odniesiona do jednego mieszkania, dla każdego z następujących odbiorników: - lodówka - telewizor - pralka, suszarka elektryczna, zmywarka do naczyń, czajnik elektryczny 15 W 30 W 45 W 15 W 40 W 35 W 0 W 11
III. CECHY ENERGETYCZNE BUDYNKU 9. Jakość energetyczna budynków wg roku oddania do użytkowania Jakość energetyczną budynku można w dużym przybliżeniu ocenić na podstawie znajomości roku oddania do użytkowania. Wg tego roku orientujemy się jakie w tym czasie obowiązywały przepisy budowlane dotyczące ochrony cieplnej budynków i zakładając, że budynek został zbudowany zgodnie z przepisami możemy określić orientacyjne jego sezonowe zapotrzebowanie na ciepło do ogrzewania Tablica 9.1 Rok oddania budynku do użytku Jakość energetyczna budynków wg ich roku oddania do użytkowania Podstawowy przepis dot. wymagań ochrony Wymagana maksymalna cieplnej budynków wartość współczynnika przenikania dla ścian zewnętrznych Przeciętne sezonowe zapotrzebowanie ciepła na ogrzewanie kwh/m.rok Do 1966 1,16-1,40 40 350 1967-1985 PN -64/B-03404 PN-74/ B-03404 1,16 40 80 1986-199 PN-8/B-000 od 1.1.1983 0,75 160 00 1993-1997 PN-91 /B-000 od 1.1.199 0,55 10 160 Obecnie (od 1998) Rozporz. : Warunki Techniczne jakim powinny odpowiadać budynki 0,30-0,50 90-10 10. Wartości obliczeniowe współczynników przewodzenia ciepła niektórych materiałów i komponentów budowlanych Wartości współczynników przewodzenia ciepła określa norma EN ISO 6946 [11], zał. NC. W tablicy 10.1 zestawiono wybrane dane z tej normy. Tablica 10.1 Wartości obliczeniowe współczynników przewodzenia ciepła niektórych materiałów i komponentów budowlanych L.p. Nazwa materiału Gęstość w stanie suchym (średnia) kg/m 3 Współczynnik przewodzenia ciepła λ w war. Średniowilgotnych W/(m*K) 1 3 4 Asfalty 1 Asfalt lany Asfaltobeton 1800 100 0,75 1,00 3 Betony Beton zwykły z kruszywa kamiennego 400 00 1900 1,70 1,30 1,00 4 Beton z żużla paleniskowego 1800 1600 1400 100 0,85 0,7 0,60 0,50 5 Beton z kruszywa keramzytowego 1600 1400 1300 100 1100 1000 0,90 0,7 0,6 0,54 0,46 0,39 6 Mur z betonu komórkowego na cienkowarstwowej zaprawie klejącej lub na zaprawie o przewodności równej przewodności betonu komórkowego 800 700 600 500 0,9 0,5 0,1 0,17 1
400 0,14 7 Mur z betonu komórkowego na zaprawie cementowowapiennej ze spoinami grubości do 1,5 cm 800 700 600 500 0,38 0,35 0,30 0,5 8 Wiórobeton i wiórotrocinobeton Drewno i materiały drewnopochodne 1000 900 800 700 600 500 0,30 0,6 0, 0,19 0,17 0,15 9 10 Sosna i świerk -w poprzek włókien - wzdłuż włókien Dab -w poprzek włókien wzdłuż włókien 550 800 0,16 0,30 0, 0,40 11 Sklejka 600 0,16 1 Płyty pilśniowe porowate 300 0,06 13 Płyty pilśniowe twarde 1000 0,18 Gips i wyroby z gipsu 14 Płyty i bloki z gipsu 1000 900 0,35 0,30 15 Gipsobeton piaskowy 1300 100 0,5 0,45 16 Płyty gipsowo-kartonowe 1000 0,3 17 18 Jastrych gipsowy Jastrych gipsowy z piaskiem 1800 1300 1900 1,00 0,5 1,0 Kamienie naturalne 19 0 1 Marmur, granit Piaskowiec Wapień zwarty porowaty 800 400 000 1700 1400 3,50,0 1,15 0,9 0,64 Mur z kamienia łamanego z zawartością zaprawy 35% przy gęstości kamienia 800 kg/m3 400,50 Mur z cegły na zaprawie cem.-wap. spoiny do 1,5 cm 3 4 5 6 7 8 Mur z cegły ceramicznej pełnej Mur z cegły dziurawki Mur z cegły kratówki Mur z cegły silikatowej pełnej Mur z cegły silikatowej drążonej i bloków drążonych Mur z cegły klinkierowej 1800 1400 1300 1900 1600 1500 1900 0,77 0,6 0,56 0,90 0,80 0,75 1,05 9 Mur z pustaków ceramicznych drążonych Szczelinowych Na zaprawie cementowo-wapiennej do 800 do 900 0,30 0,33 13
30 Na zaprawie ciepłochronnej Materiały termoizolacyjne do 1000 do1100 do 100 do 800 do 900 do 1000 do 1100 do 100 0,36 0,40 0,45 0,5 0,8 0,3 0,36 0,4 31 3 33 34 35 36 37 Płyty korkowe ekspandowane Płyty ze słomy Płyty z trzciny Płyty z paździerzy lnianych Płyty wiorkowo-cementowe Szkło piankowe białe czarne Maty z włókna szklanego 150 300 50 700 500 600 450 300 180 60-100 0,045 0,080 0,070 0,13 0,10 0,15 0,14 0,1 0,07 0,045 38 39 Wełna mineralna granulowana Filce, maty i płyty z wełny mineralnej 40-80 40-80 100-160 0,50 0,045 0,04 40 Styropian 10 1 15-40 0,045 0,043 0,040 41 4 43 44 Pianka poliuretanowa w szczelnej osłonie w pozostałych przypadkach Tynki Tynk lub gładź cementowa Tynk lub gładź cementowo-wapienna Tynk wapienny 0-50 30-50 50-150 000 1850 1700 0,05 0,035 0,045 1,00 0,8 0,70 Zasypki 45 46 47 48 49 Żużel paleniskowy Żużel wielkopiecowy granulowany, keramzyt Popioły lotne ubijane Trociny drzewne luzem Mączka torfowa 1000 700 900 700 500 1000 50 00 0,8 0, 0,6 0,0 0,16 0,30 0,090 0,090 Metale 50 51 5 53 54 Stopy aluminium Miedź Stal budowlana Żeliwo Cynk Różne materiały 700 8800 7800 700 7100 00 370 58 50 110 55 56 57 58 59 60 61 6 63 Filc izolacyjny Płyty okładzinowe ceramiczne, terrakota Wykładzina podłogowa PCW Ektura Papa asfaltowa Szkłóo okienne Szkło zbrojone Szkłom organiczne (pleksiglas) Guma w płytach 300 000 1300 900 1000 500 700 100 100 0,060 1,05 0,0 0,14 0,18 0,80 1,15 0,19 0,0 1800 0,75 14
64 65 66 67 68 69 70 Grunty Ił Glina Glina piaszczysta Piasek pylasty Piasek średni Żwir Grunt roślinny 1800 1800 1800 1650 1800 1800 0,85 0,70 0,55 0,40 0,90 0,90 11. Opór cieplny i współczynnik przenikania ciepła Metodę obliczania oporu cieplnego i współczynników przenikania ciepła określa norma EN ISO 6946 [11] Obliczanie oporu cieplnego R dokonuje się wg wzoru: d R = (m *K/W) (11-1) λ w którym: d = grubość warstwy materiału (m) λ = współczynnik przewodzenia ciepła materiału (W/m * K) wg tablicy 10.1 Przykład: mur z cegły (λ=0,77) o grubości 38 cm czyli 0,38m ma opór cieplny R = 0,38/ 0,77 = 0,81 (m *K/W) Dla przegrody złożonej z warstw kilku różnych materiałów opór cieplny obliczamy wg wzoru: R = R + R + R +... R + R w którym: R si = opór przejmowania ciepła na wewnętrznej powierzchni R 1, R...R n = opory cieplne warstw przegrody R se = opór przejmowania ciepła zewnętrznej powierzchni Opory przejmowania ciepła przyjmujemy wg tablicy 11.1. T si 1 n se ( 11-) Tablica 11.1 Opory przejmowania ciepła (w m *K/W) Kierunek strumienia cieplnego w górę poziomy w dół Rsi 0,10 0,13 0,17 Rse 0,04 0,04 0,04 Uwaga: W przypadku wewnętrznych elementów budowlanych (ścian działowych) lub elementów pomiędzy przestrzenia ogrzewaną i nieogrzewaną Rse przyjmuje się o wartości Rsi. Tak wiec dla różnych przegród budowlanych przyjmuje się sumę oporów przejmowania ciepła wg tablicy 11.. Tablica 11. Opory przejmowania ciepła dla różnych przegród ( przykłady) Rodzaj przegrody Opory przejmowania ciepła m *K/W R si R se R si + R se Ściana zewnętrzna (także sciana zagłębiona w gruncie 0,13 0,04 0,17 Ściana wewnętrzna pomiędzy pomieszczeniami ogrzewanymi 0,13 0,13 0,6 Ściana wewnętrzna przy pomieszczeniu nieogrzewanym 0,13 0,13 0,6 Stropodach 0,10 0,04 0,14 Strop pod nieogrzewanym strychem 0,10 0,10 0,0 Strop nad nieogrzewaną piwnicą 0,17 0,17 0,34 Podłoga na gruncie 0,17 0,17 0,34 Opór cieplny niewentylowanych warstw powietrza o grubości do 0,3 m oblicza się wg tablicy 11.3. Warstwa jest uważana jako niewentylowana, gdy otwory do środowiska zewnętrznego nie przekraczają wielkości: -500mm na 1m długości w przypadku pionowych warstw powietrza -500mm na 1 m powierzchni w przypadku poziomych warstw powietrza 15
Tablica 11.3 Opór cieplny niewentylowanych warstw powietrza Kierunek strumienia cieplnego Grubość warstwy powietrza poziomy i odchylony do 30 mm w górę od poziomu 0 0,00 0,00 5 0,11 0,11 7 0,13 0,13 10 0,15 0,15 15 0,16 0,17 5 0,16 0,18 50 0,16 0,18 100 0,16 0,18 300 0,16 0,18 Uwaga: dla pośrednich wartości grubości warstwy- interpolować liniowo w dół 0,00 0,11 0,13 0,15 0,17 0,19 0,1 0, 0,3 Dla warstw słabo wentylowanych ( otwory od 500 do 1500 mm ) opór cieplny jest połową odpowiedniej wartości podanej w tablicy 11.3. Dla warstw dobrze wentylowanych (otwory ponad 1500 mm ) opór cieplny warstwy powietrza i warstw na zewnątrz niej pomija się. Opór elementu oblicza się przyjmujac Rse o wartości Rsi. Opór cieplny przestrzeni poddasza pod dachem stromym można uznać za jednorodną termicznie warstwę o oporze wg tablicy 11.4. Tablica 11.4 Opór cieplny przestrzeni dachowych Charakterystyka dachu Ru m *K/W 1 3 4 Pokrycie dachówką bez papy (folii), poszycia i tp. Pokrycie arkuszowe lub dachówką z papą, poszyciem Jak wyżej lecz z okładziną alum. lub inną niskoemisyjna Pokrycie papą na poszyciu 0,06 0, 0,3 0,3 Ru uwzględnia opór przestrzeni wentylowanej i pokrycia, nie uwzględnia oporu Rse Współczynnik przenikania ciepła obliczamy wg wzoru: 1 = R U ( 11-4 ) W /( m K) Norma podaje poprawki do obliczonego U z uwagi na ewentualne nieszczelności w warstwie izolacji i na łączniki mechaniczne przebijające warstwę izolacyjną. W normie podane są także wartości dodatku U wyrażającego wpływ mostków cieplnych (jeżeli nie wykonujemy dokładniejszego obliczenia). U K = U + U (11-5) Tablica 11.5 Wartości dodatku U wyrażającego wpływ mostków cieplnych U, Rodzaj przegrody Ściany zewnętrzne pełne, stropy poddasza, stropodachy, stropy nad piwnicami Ściany zewnętrzne z otworami okiennymi i drzwiowymi Ściany zewnętrzne z otworami okiennymi i drzwiowymi oraz płytami balkonów lub loggii przenikającymi ścianę W /( m K) 0,00 0,05 0,15 Przykład : Obliczenie współczynnika przenikania U dla przegrody składającej się z kilku warstw. Ściana ma następujące warstwy licząc od wewnątrz budynku: Wyprawa wapienna 0,0m. Mur z cegły pełnej na zaprawie cementowo-wapiennej 0,38m. Płyty z wełny mineralnej 0,10m. Ścianka osłonowa z cegły silikatowej 0,1m. Ściana ma otwory okienne ( bez balkonów) 16
Opór cieplny przegrody: Opór przejmowania ciepła od wewnątrz (R si) = 0,13 Wyprawa 0,0/0,70 = 0,09 Mur z cegły 0,38/0,77 = 0,494 Izolacja z wełny mineralnej 0,10/0,050 =,00 Ścianka z silikatu 0,1/0,90 = 0,13 Opór przejmowania ciepła od zewnątrz (R se ) = 0,04 Razem R =,83 (m.k)/w T U = 1/,83 = 0,35 W/(m.K) Z uwzględnieniem mostków cieplnych U = 0,35+0,05= 0,40 W/(m.K) K 1. Opór cieplny gruntu WG ZAŁĄCZNIKA DO NORMY PN-EN ISO 6946 [11] : 1.1 Opór cieplny gruntu pod podłogą Podłogę dzielimy na dwie strefy: Strefa pierwsza = pas podłogi o szerokości 1 m przyległy do ścian zewnętrznych, Strefa druga = pozostała powierzchnia podłogi budynku. Uwaga: przy zagłębieniu górnej powierzchni podłogi więcej niż 1m poniżej powierzchni terenu, całą powierzchnię podłogi traktuje się jako strefę drugą. W strefie pierwszej R gr = 0,50 m *K/W ( 1-1) W strefie drugiej R gr przyjmuje się z tablicy 1.1. Tablica 1.1 - Wartości oporu cieplnego R gr gruntu przylegającego do podłogi Szerokość strefy <= 4 6 8 10 15 0 5 50 75 =>100 drugiej m R gr m *K/W 0,6 0,9 1,0 1,1 1,5 1,7,0 3,6 5, 5,7 Uwagi : 1)przy pośrednich wartościach szerokości strefy drugiej wartości Rgr interpoluje się liniowo. )R gr nie może przekraczać wartości R gr max = 0,57 Z + 0,09 (1- ) gdzie Z - wysokość w m od górnej pow. podłogi do poziomu zwierciadła wody gruntowej. 1. Grunt przylegający do ścian Opór cieplny gruntu przylegającego do ścian przyjmuje się z tablicy 1. górnej powierzchni podłogi do powierzchni terenu. w zależności od odległości H mierzonej od Tablica 1. - Wartości oporu cieplnego R gr gruntu przylegającego do ścian Wysokość H <=0,50 0,75 1,0 1,5,0 3,0 4,0 5,0 >=10,0 m Rgr, m *K/W 0, 0,3 0,4 0,5 0,6 0,8 1,0 1,1 1,9 Uwaga: przy pośrednich wartościach wysokości H wartości R gr interpoluje się liniowo. 13. Współczynniki przenikania ciepła U dla okien 13.1. Wartości obliczeniowe współczynników U dla okien, świetlików i drzwi Wartości współczynników U dla okien, świetlików i drzwi, o ile nie są określone odpowiednimi dokumentami w odniesieniu do konkretnego wyrobu należy przyjmować wg wartości podanych w zał. do normy PN-EN ISO 6946 [11]. Wartości te zawiera tablica 13.1 17
Tablica 13.1. Wartości obliczeniowe U okien, świetlików i drzwi L.p. Rodzaj Rodzaj ram i oszklenia Grubość warstw elementu powietrznych, mm Krosnowe oszklone pojedynczo 1 a) drewniane lub z tworzyw sztucznych b) metalowe Jednoramowe drewniane, oszklone szyba zespoloną a) jednokomorową b) dwukomorową 16 min x7 minx1 3 4 5 Okna, drzwi balkonowe lub świetliki 6 Drzwi Drewniane skrzynkowe lub ościeżnicowe a) oszklone podwójnie b) oszklone potrójnie Zespolone drewniane oszklone a)podwójnie b) potrójnie (szyba zespolona jednokomorowa i pojedyncza) 70-10 60 40-50 1 i 30-50 U W/(m *K) Trójkomorowe, jednoramowe z PCV, oszklone szybą zespoloną jednokomorową 16,6 Nieocieplone, oszklone pojedynczo a) drewniane lub z tworzyw sztucznych - 5,1 b) metalowe 5,6 UWAGA: wartości U odnoszą się do szyb zwykłych (bez specjalnych powłok niskoemisyjnych i gazów wypełniających innych niż powietrze) oraz do powierzchni obliczonych w wymiarze zewnętrznym ościeżnic. 13.. Obliczanie współczynników U dla nowych okien Podawane w handlu wartości U np. na poziomie 1,1 czy 1, W/(m *K). dotyczą najczęściej tylko przezroczystej części okna, czyli zestawu szyb, natomiast współczynnik przenikania ciepła dla całego okna jest znacznie wyższy. Metodę (uproszczoną) obliczania współczynnika przenikania ciepła dla okien i drzwi podaje norm PN-EN ISO 10077-1 :000 [19]. Według tej normy współczynnik U oblicza się wg następującego wzoru: U A U + A U + l Ψ w = g g f f g g Ag + Af (13-1) w którym: A g jest polem powierzchni oszklenia A f jest polem powierzchni ramy l g jest całkowitym obwodem oszklenia U g jest współczynnikiem przenikania ciepła oszklenia U f jest współczynnikiem przenikania ciepła ramy Ψ g jest liniowym współczynnikiem przenikania ciepła mostka cieplnego na styku szyby z ramą okna We wzorze występują nie tylko pola i współczynniki U dla ramy okiennej i oszklenia, ale także uwzględniony jest wpływ mostka cieplnego jaki tworzy się w miejscu połączenia ramy i oszklenia, wyrażony współczynnikiem Ψ g i długością obwodu części szklonej. Ten wpływ powoduje, że często sumaryczny współczynnik U dla całego okna nie mieści się w granicach pomiędzy współczynnikami U dla części szklonej i dla ramy. Ilustruje to tablica z omawianej normy, w której podane są wartości współczynników U dla okien z podwójnym szkleniem, w których udział powierzchni ramy w całej powierzchni okna wynosi 30% Tablica 13.. -Współczynniki przenikania ciepła U W dla okien o podwójnym oszkleniu i 30% udziale powierzchni ramy w całej powierzchni okna U f (rama) U g (szklenie) W/(m K) W/(m K) 1,0 1,4 1,8,,6 3,0 3,4 3,8 7,0 3,3,7,8,9 3,1 3, 3,4 3,5 3,6 4,4 3,1,6,7,8,9 3,1 3, 3,3 3,5 4,3,9,4,5,7,8 3,0 3,1 3, 3,3 4,1,7,3,4,5,6,8,9 3,1 3, 4,0,5,,3,4,6,7,8 3,0 3,1 3,9,3,1,,3,4,6,7,8,9 3,8,1 1,9,0,,3,4,6,7,8 3,6 1,9 1,8 1,9,0,1,3,4,5,7 3,5 1,7 1,6 1,8 1,9,0,,3,4,5 3,3 1,5 1,5 1,6 1,7 1,9,0,1,3,4 3, 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 1,9,0,1, 3,1 1,1 1, 1,3 1,5 1,6 1,7 1,9,0,1,9 5,1 5,6,6,3,0,6,0,6,0 18
14. Obliczanie strat ciepła przez przenikanie przez przegrody budowlane Obliczanie strat ciepła przez przegrodę dokonuje się wg formuły: lub Q = U ( t t ) i T A A Q = U Sd 4 1000 e kwh a (14-1) (14-) lub Q = 8,64 * 10-5 *U* Sd *A GJ/ rok ( 14-3) Gdzie: U = współczynnik przenikania ciepła t i = temperatura obliczeniowa wewnętrzna t e = temperatura obliczeniowa zewnętrzna T = czas trwania przepływu powietrza (np. w sezonie grzewczym S g dni x 4 godz.) A = powierzchnia przegrody Sd= liczba stopniodni Sg = liczba dni sezonu grzewczego Przykład: Stropodach budynku o pow. A= 400m ma współczynnik przenikania U= 0,30 W/(m *K), Temperatura wewnętrzna pomieszczeń t i = 0 o C, Sezon grzewczy w danym miejscu trwa dni x 4 godziny, a średnia w sezonie grzewczym temperatura zewnętrzna t e = +,5 o C. Wg wzoru ( 14-1) sstraty ciepła przez przenikanie przez stropodach wyniosą w ciągu sezonu grzewczego: Q = 0,30 * ( 0,5 ) * * 4* 400 = 11188800 Wh = 11188,8 kwh lub zmieniając jednostki : Q =11188,8 * 3,6/1000 = 40,80 GJ Dla tego samego miejsca położenia budynku liczba stopniodni S d = 3885 i korzystając z wzoru (14-3) możemy obliczyć straty ciepła : Q = 8,64 * 10 5 * 0,30 * 3885 *400 = 40,80 GJ Uwaga: liczbę dni ogrzewania i dane do obliczenia średniej temperatury zewnętrznej oraz liczby stopniodni przyjmujemy wg załącznika B normy PN-B-005 [16] 15.Kondensacja pary wodnej 15.1. Kondensacja pary na powierzchni przegrody Kondensacja pary wodnej na powierzchni przegrody następuje wówczas, gdy temperatura tej powierzchni będzie niższa od temperatury punktu rosy. Występowanie tego efektu zależy od izolacyjności cieplnej przegrody, wilgotności względnej powietrza wewnątrz pomieszczeń oraz od temperatury powietrza wewnętrznego. W pomieszczeniach o wilgotności powietrza 35-55% kondensacja może występować tylko na powierzchni ścian o nie wystarczającej izolacyjności cieplnej, tj. w miejscach występowania mostków termicznych. Aby nie wystąpiło skraplanie pary wodnej na powierzchni wewnętrznej przegród zewnętrznych temperatura na tej powierzchni powinna być co najmniej o 1 0 C wyższa od punktu rosy powietrza w pomieszczeniu. W celu obliczenia temperatury punktu rosy t s zgodnie z PN-EN ISO 6946 [11] należy: 1. wyznaczyć wilgotność względną pary wodnej (ϕ) w pomieszczeniu (dla pomieszczeń mieszkalnych przyjmuje się jako 55%, dla pomieszczeń w budynkach użyteczności publicznej i produkcyjnych 45%). obliczyć ciśnienie cząstkowe pary wodnej p w pomieszczeniu wg wzoru: p = ϕ /100 (15-1) gdzie: p n jest ciśnieniem cząstkowym pary wodnej nasyconej w powietrzu o danej temperaturze. Tablice wartości p n zawiera norma. Wyciąg danych z normy podany jest w tablicy [15.1] p n Tablica 15.1- Ciśnienie cząstkowej pary wodnej nasyconej p n w powietrzu w zależności od temperatury. Temperatura Ciśnienie pary nasyconej hpa Temperatura o C Ciśnienie pary nasyconej hpa 5 31,69 10 1,8 4 9,85 9 11,48 3 8,10 8 10,73 6,45 7 10,0 1 4,87 6 9,35 0 3,40 5 8,7 19
19 1,97 4 8,13 18 0,69 3 7,59 17 19,37 7,09 16 18,18 1 6,57 15 17,06 0 5.6 14 15,99-1 5,17 13 14,98-4,76 1 14,03-3 4,37 11 13,1-4 4,01 3. z tablicy wyznaczyć temperaturę przy której wyliczone ciśnienie cząstkowe pary wodnej p będzie równe wartości ciśnienia pary wodnej nasyconej p n, będzie to temperatura punktu rosy. 4. obliczyć temperaturę na wewnętrznej powierzchni przegrody (ściany) i porównać ją z temperaturą punktu rosy. Temperaturę na wewnętrznej powierzchni przegrody oblicza się wg wzoru: i ( t i t e ) R i Φ = t U (15-) gdzie: t i i t e są obliczeniowymi temperaturami od wewnątrz i od zewnątrz U jest współczynnikiem przenikania ciepła R i jest oporem przejmowania ciepła na wewnętrznej powierzchni przegrody, który należy wg normy [11] przyjmować o wartości 0,167. Przykład: t i = 0 0 C, t e = -0 0 C, ϕ=55%, U = 1,0 W/m K, R i = 0,167 dla = t i = 0 0 C p n = 3,40 hpa p = 55 * 3,40/100 = 1,87 hpa p n = 1,87 hpa odpowiada temperaturze punktu rosy t s = 10,7 0 C ( 0 + 0) 0,167 = 0 8 1 0 C Φ = 0 1,0 = 1 0 C 1 0 C = 11 0 C > 10,7 0 C Warunek normowy jest spełniony. Nie występuje obawa skraplania się pary wodnej na powierzchni ściany przy temperaturze zewnętrznej t e = -0 0 C. Gdyby jednak na skutek złego wietrzenia dopuszczono do podwyższenia wilgotności względnej doψ=75% to P= 75* 3,4 / 100 = 17,55 hpa Co odpowiada temperaturze punktu rosy 15,5 o Wtedy 11, 15,5 i może wystąpić skraplanie pary wodnej. Tablica 15. ilustruje jak współczynnik przenikania ciepła U wpływa na możliwość skraplania pary wodnej na powierzchni ścian. Podano tam wartości granicznej wartości wilgotności względnej powyżej której może nastapić skraplanie pary wodnej na powierzchni ścian. Podano tam wartości graniczne wilgotności dla przypadku gdy na zewnątrz budynku jest temperatura -0 o C lub 10 o C. Przy normalnie występującej wilgotności względnej około 55% niebezpieczeństwo skraplania występuje na ścianach o U=,0 i U=1,5 przy temp. 0 o C oraz dla U=,0 przy temp. 10 o C. ( 56% jest b. bliskie 55%) Tablica 15.. Wilgotność względna graniczna powyżej której nastąpi skraplanie przy różnych wartościach U ścian Wsp.U ściany Temperatura zewnętrzna -0 o C Temperatura zewnętrzna 10 o C Temperatura. na wew. powierzchni. ściany Graniczne wilgotność względna Temperatura. na wew. powierzchni. ściany Graniczne wilgotność względna,0 6,6 45% 10,0 56% 1,5 10,0 56% 1,5 66% 1,0 13,3 69% 15,0 78% 0,8 14,7 76% 16,0 83% 0,6 16,0 83% 17,0 88% 15.. Kondensacja pary wewnątrz przegrody Zawilgocenie wewnątrz przegród budowlanych jest spowodowane wykraplaniem się pary wodnej (w punkcie rosy) i utrudnionym wydostawaniem się pary wodnej poza przegrodę. Intensywność przenikania pary wodnej (dyfuzja) do wnętrza przegrody i poza przegrodę zależy od fizycznych cech materiałów budowlanych oraz od różnicy temperatur i ciśnienia cząstkowego pary wodnej w pomieszczeniu i na zewnątrz. Im większa różnica temperatury i wilgotności względnej powietrza w pomieszczeniu i na zewnątrz tym dyfuzja pary wodnej przebiega intensywniej. Każdy materiał ma charakteryzujący go współczynnik przepuszczania pary wodnej δ wyrażony w g / m h hpa. 0
.Tablica 15.3. Wartości obliczeniowe współczynnika przepuszczania pary wodnej niektórych materiałów współczynnik δ Lp Nazwa materiału 10 4 g / m h hpa 1 Asfalt 0,075 Beton zwykły 30 3 Ściana z betonu komórkowego 150 4 Drewno w poprzek włókien 60 5 Mur z cegły ceramicznej pełnej 105 6 Mur z cegły silikatowej 105 7 Płyty z wełny mineralnej 480 8 Styropian 1 9 Trociny 375 10 Szkło, metale, ceramika, guma - Warstwa materiału o grubości d (m) stwarza opór dyfuzyjny o wartości d r = (15-3) δ Różnice wartości δ są bardzo duże i w związku z tym np. opór dyfuzyjny warstwy styropianu jest wielokrotnie większy niż opór dyfuzyjny wełny mineralnej o tej samej grubości. Opory dyfuzyjne niektórych powłok podaje tablica 15.4 Tablica 15.4.- Opory dyfuzyjne niektórych powłok Lp Nazwa materiału Grubość warstwy w mm Opór dyfuzyjny v m h hpa / g 1 Folia poliuretanowa 0, 66 Folia aluminiowa 0,0 360 3 Papa asfaltowa z dwustronną powłoką 1,5 10 4 Pokrycie z dwu warstw papy asfaltowej z dwiema warstwami lepiku 5,0 460 5 Powłoka z farby olejnej podwójna -. W celu uniknięcia zawilgacania przegród powinny być one konstruowane w ten sposób, że w kierunku od strony wewnętrznej do strony zewnętrznej powinny być umieszczone warstwy o coraz mniejszym oporze dyfuzyjnym. Wtedy para wodna dostająca się do wnętrza przegrody łatwo wydostaje się na zewnątrz i nie wykrapla się we wnętrzu przegrody. Jeżeli nie ma możliwości takiego dobrania zewnętrznych warstw przegrody, aby ich opór dyfuzyjny był mniejszy niż warstw wewnętrznych konieczne jest stosowanie paroizolacji, której zadaniem jest zamknięcie przepływu pary wodnej na wewnętrznej (ciepłej) powierzchni izolacji cieplnej. Możliwe jest także zastosowanie szczeliny powietrznej wentylowanej po zewnętrznej stronie izolacji termicznej. 16. Wartości graniczne wskaźnika E 0 dla budynków mieszkalnych oraz wartości maksymalne współczynnika U dla przegród budowlanych i okien Wymagania wg Warunków Technicznych [1]: 38. Budynek i jego instalacje grzewcze, wentylacyjne i klimatyzacyjne powinny być zaprojektowane i wykonane w taki sposób, aby ilość energii cieplnej, potrzebnej do użytkowania budynku zgodnie z jego przeznaczeniem, można było utrzymać na racjonalnie niskim poziomie. 39.1 Dla budynku mieszkalnego wielorodzinnego i zamieszkania zbiorowego wymagania określone w 38 uznaje się za spełnione, jeżeli wartość wskaźnika E, określającego obliczeniowe zapotrzebowanie na energie końcową (ciepło) do ogrzewania budynku w sezonie grzewczym wyrażone ilością energii przypadającej w ciągu roku na 1 m 3 kubatury ogrzewanej części budynku, jest mniejsza od wartości granicznej E 0, a także jeżeli przegrody budowlane odpowiadają wymaganiom określonym w załączniku do rozporządzenia.. Dla budynku jednorodzinnego wymagania określone w 38 uznaje się za spełnione jeżeli: 1) wartość wskaźnika E, o którym mowa w ust. 1 jest mniejsza od wartości granicznej E 0, oraz jeżeli przegrody budowlane odpowiadają wymaganiom określonym w pkt załączniku do rozporządzenia lub ) przegrody budowlane odpowiadają wymaganiom izolacyjności cieplnej oraz innym wymaganiom określonym w załączniku do rozporządzenia. 3. Dla budynku użyteczności publicznej i budynku produkcyjnego wymagania określone w 38 uznaje się za spełnione, jeżeli przegrody zewnętrzne odpowiadają wymaganiom izolacyjności cieplnej oraz innym wymaganiom, określonym w załączniku do rozporządzenia.. 1
Tablica 16.1 -Wartości graniczne E 0 wskaźnika sezonowego zapotrzebowania na ciepło do ogrzewania dla budynków mieszkalnych i zamieszkania zbiorowego L.p. A/V E 0 1 przy A/V 0,0 E 0 =9 kwh/(m 3 rok) przy 0,0< A/V< 0,90 E 0 = 6,6 + 1 A/V kwh/(m 3 rok) 3 przy A/V 0,90 E 0 = 37,4 kwh/(m 3 rok A jest sumą pól powierzchni wszystkich ścian zewnętrznych (wraz z oknami i drzwiami balkonowymi), dachów i stropodachów, podłóg na gruncie lub stropów nad piwnica nie ogrzewana, oddzielających część ogrzewana budynku od powietrza zewnętrznego. liczonych po obrysie zewnętrznym, V jest kubaturą ogrzewanej części budynku, powiększoną o kubaturę ogrzewanych pomieszczeń na poddaszu użytkowym lub w piwnicy i pomniejszoną o kubaturę wydzielonych klatek schodowych, szybów wind, otwartych wnęk, loggi i galerii. Wskaźnik E, oblicza się zgodnie z normą PN-B-005 [16] dotyczącą obliczania sezonowego zapotrzebowania na ciepło do ogrzewania budynków mieszkalnych. Wartości maksymalne współczynnika przenikania ciepła U dla ścian, stropów i stropodachów oraz okien i drzwi przyjmuje się z poniższych tablic. Tablica 16.. Budynek wielorodzinny i zamieszkania zbiorowego L.p. 1 Rodzaj przegrody Ściany zewnętrzne pomiędzy pomieszczeniami ogrzewanymi i klatkami chodowymi lub korytarzami Ściany przyległe do szczelin dylatacyjnych o szerokości : a) do 5 cm trwale zamkniętych i wypełnionych izolacją cieplna na głębokość co najmniej 0 cm, b) powyżej 5 cm, niezależnie od przyjętego sposobu zamknięcia i zaizolowania szczeliny U k (max) W/(m K) 3,00 * * Jeżeli przy drzwiach wejściowych do budynku nie ma przedsionka, to wartość współczynnika Uk ściany wewnętrznych przy klatce schodowej nie powinna być większa niż 1,0 W/(m *K) Tablica 16.3 - Budynek jednorodzinny Lp. 1. Rodzaj przegrody i temperatura w pomieszczeniu Ściany zewnętrzne (stykające się z powietrzem zewnętrznym): a) przy t i >16 0 C - o budowie warstwowej *) z izolacją z materiału o współczynniku przewodzenie ciepła λ 0,05 W/(mK) - pozostałe przy t i 16 0 C (niezależnie od rodzaju ściany) 3,00 0,7 U k (max) W/(m K) Ściany piwnic nie ogrzewanych bez wymagań Stropodachy i stropy pod nie ogrzewanymi poddaszami lub nad przejazdami: 3 a) przy t j >16 0 C 0,30 b) przy 8 0 C< t j 16 0 C 0,50 4 Stropy nad piwnicami nie ogrzewanymi i zamkniętymi przestrzeniami pod podłogowymi 0,60 5 Stropy nad piwnicami ogrzewanymi bez wymagań 6 Ściany wewnętrzne oddzielające pomieszczenie ogrzewane od nie ogrzewanego 1,00 *) tynk zewnętrzny i wewnętrzny nie jest uznawany za warstwę Tabela 16.4 - Budynek użyteczności publicznej Lp. Rodzaj przegrody i temperatura w pomieszczeniu Ściany zewnętrzne (stykające się z powietrzem zewnętrznym: b) przy t i >16 0 C -pełne -z otworami okiennymi i drzwiowymi -ze wspornikami balkonu, przenikającymi ścianę b) przy t i 16 0 C (niezależnie od rodzaju ściany) 0,30 0,50 0,80 U k (max) W/(m K) 1. 0,45 0,55 0,65 0,70 Ściany wewnętrzne między pomieszczeniami ogrzewanymi a klatkami schodowymi lub korytarzami 3,00 *) 3 Ściany przylegające do szczelin dylatacyjnych o szerokości: a) do 5 cm, trwale zamkniętych i wypełnionych izolacją cieplną na głębokość co najmniej 0 cm b) powyżej 5 cm, niezależnie od przyjętego sposobu zamknięcia i zaizolowania szczeliny 0,70 4 Ściany piwnic nie ogrzewanych bez wymagań 3,00
Stropodachy i stropy pod nie ogrzewanymi poddaszami lub nad przejazdami: 5 c) przy t j >16 0 C 0,30 d) przy 8 0 C< t j 16 0 C 0,50 6 Stropy nad piwnicami nie ogrzewanymi i zamkniętymi przestrzeniami pod podłogowymi 0,60 7 Stropy nad piwnicami ogrzewanymi bez wymagań Okna i drzwi balkonowe: 8. a) przy t j 0 0 C,3 b) przy t j < 0 0 C bez wymagań *) Jeżeli przy drzwiach wejściowych do budynku nie ma przedsionka, to wartość współczynnika U k ściany wewnętrznej przy klatce schodowej na parterze nie powinna być większa niż 1,0 W/(m K) Tabela 16.5 - Budynek produkcyjny Lp. 1. 3 Rodzaj przegrody i temperatura w pomieszczeniu Ściany zewnętrzne (stykające się z powietrzem zewnętrznym: a) przy t i >16 0 C -pełne -z otworami okiennymi i drzwiowymi a) przy 8 0 C < t i 16 0 C b) -pełne -z otworami okiennymi i drzwiowymi c) przy t i 8 0 C Ściany wewnętrzne i stropy międzykondygnacyjne a) dla t i >16K b) dla 8K < t i 16K c) dla t i 8K Stropodachy, stropy pod nie ogrzewanymi poddaszami lub nad przejazdami a) przy t i >16 0 C b) przy 8 0 C < t i 16 0 C c) przy t i 8 0 C t i temperatura obliczeniowa w pomieszczeniu wg Polskiej Normy lub określona w procesie technologicznym t i - różnica temperatur obliczeniowych w pomieszczeniach U k (max) W/(m K) 0,45 0,55 0,75 0,90 1,0 1,00 1,40 bez wymagań 0,30 0,50 0,70 Tablica 16.6 Okna w budynku mieszkalnym i zamieszkania zbiorowego Lp. 1. Okna, drzwi balkonowe i drzwi zewnętrzne Okna (z wyjątkiem połaciowych), drzwi balkonowe i powierzchnie przezroczyste nieotwieralne w pomieszczeniach o t j 16 0 C a) w I, II i III strefie klimatycznej b) w IV i V strefie klimatycznej U k (max) W/(m K),6,0 Okna połaciowe (bez względu na strefę klimatyczna) w pomieszczeniach o t j 16 0 C,0 3 Okna w ścianach oddzielających pomieszczenia ogrzewane od nie ogrzewanych 4,0 Okna pomieszczeń piwnicznych i poddaszy nie ogrzewanych oraz nad klatkami schodowymi bez wymagań 4 nie ogrzewanymi 5 Drzwi zewnętrzne wejściowe,6 Tablica 16.7 Okna w budynku użyteczności publicznej Lp. 1. Okna, drzwi balkonowe, świetliki i drzwi zewnętrzne Okna ( z wyjątkiem połaciowych), drzwi balkonowe i powierzchnie przezroczyste: a) przy ti >16 0 C b) przy 8 0 C < ti 16 0 C c) przy ti 8 0 C U k (max) W/(m K),3,6 bez wymagań Okna połaciowe i świetliki,0 Okna i drzwi balkonowe w pomieszczeniach o szczególnych wymaganiach higienicznych 3 (pomieszczenia przeznaczone na stały pobyt ludzi w szpitalach, żłobkach i przedszkolach),3 Okna pomieszczeń piwnicznych i poddaszy nie ogrzewanych oraz świetliki nad klatkami 4 schodowymi nie ogrzewanymi bez wymagań 5 Drzwi zewnętrzne wejściowe,6 3
Tablica 16.8 Okna w budynku produkcyjnym Lp. 1 Okna i świetliki w przegrodach zewnętrznych a) przy ti >16 0 C b) przy 8 0 C < ti 16 0 C c) przy ti 8 0 C Okna, świetliki,i drzwi i wrota U k (max) W/(m K),6 4,0 bez wymagań Drzwi i wrota w przegrodach zewnętrznych a) przy ti >16 0 C b) przy 8 0 C < ti 16 0 C c) przy ti 8 0 C t i temperatura obliczeniowa w pomieszczeniu wg War.Tech. lub określona w procesie technologicznym 1,4 3,0 bez wymagań 17. Wymagania dotyczące izolacyjności podłóg na gruncie Wymagania te sa zawarte w punktach 1.4 i 1.5 załącznika do Warunków Technicznych [1]. Podłoga na gruncie w nie ogrzewanym pomieszczeniu powinna być izolowana dodatkową izolacją cieplną w postaci pasów pionowych lub poziomych o szerokości co najmniej 1,00 m usytuowanych wzdłuż linii styku podłogi ze ścianą zewnętrzną Suma oporów cieplnych warstw podłogowych dodatkowej izolacji cieplnej (poziomej lub pionowej) i gruntu, obliczona wg Polskiej Normy winna być nie mniejsza od wartości podanych w tablicy 17.1. Tablica 17.1 - Minimalna wartość oporów cieplnych warstw podłogowych, dodatkowej izolacji cieplnej i gruntu. Lp. Składniki oporu cieplnego R min (m K)/W 8 0 C t 16 0 C t > 16 0 C 1 Warstwy podłogowe, izolacja cieplna (pozioma lub pionowa) oraz ściana zewnętrzna lub fundamentowa 1,0 1,5 Warstwy podłogowe i grunt przyległy do podłogi (w jej strefie środkowej) bez wymagań 1,5 Podłogom stykającym się z gruntem w pomieszczeniach o temperaturze obliczeniowej t 8 0 C oraz podłogom usytuowanym poniżej 6,0 m od poziomu terenu nie stawia się żadnych wymagań izolacyjności cieplnej. Wartości oporów cieplnych ścian stykających się z gruntem nie mogą być mniejsze niż: a) na odcinku ściany równym 1,0 m licząc od poziomu terenu - 1,0 m K/W, dla t >16 0 C - 0,8 m K/W, dla 4 0 C< t 16 0 C b) na odcinku ściany poniżej 1,0 m licząc od poziomu terenu wartości oporu cieplnego nie ogranicza się. 18. Maksymalna powierzchnia okien Wymagania te sa zawarte w punkcie.1 załącznika do Warunków Technicznych [1]. W budynkach mieszkalnych w zabudowie jednorodzinnej pole powierzchni A 0 [m ], okien oraz przegród szklanych i przezroczystych o współczynniku przenikania ciepła U nie mniejszym niż,0 W/(m K), obliczone wg ich wymiarów modularnych nie może być większe niż wartości A 0max obliczone wg wzoru: A 0max = 0,15A z + 0,03A w [ 18-1] w którym: A z suma pól powierzchni rzutu poziomego wszystkich kondygnacji nadziemnych (w zewnętrznym obrysie budynku) w pasie o szerokości 5 m usytuowanym wzdłuż ścian zewnętrznych A w suma pól powierzchni pozostałej części rzutu poziomego wszystkich kondygnacji po odjęciu A z. W budynkach użyteczności publicznej pole powierzchni A 0 [m ], okien oraz przegród szklanych i przeźroczystych o współczynniku przenikania ciepła U nie mniejszym niż,0 W/(m K), obliczone wg ich wymiarów, nie może być większe niż wartość A 0max obliczona wg wzoru [11-1] jeśli jest to sprzeczne z warunkami odnośnie do zapewnienia niezbędnego oświetlenia światłem dziennym. W budynkach przemysłowych łączne pole powierzchni okien oraz ścian szklanych w stosunku do pola powierzchni całej elewacji nie może być większe niż 15% dla budynku jednokondygnacyjnego oraz 30% dla budynku wielokondygnacyjnego. 4