BADANIA FIZYKALNE IZOLACYJNOŚCI CIEPLNEJ OKIEN I DRZWI



Podobne dokumenty
OCENA PORÓWNAWCZA WYNIKÓW OBLICZEŃ I BADAŃ WSPÓŁCZYNNIKA PRZENIKANIA CIEPŁA OKIEN

Kartki (kartek) 1 (6) Określenie współczynnika przenikania ciepła słomy

OSŁONIĘTA SKRZYNKA GRZEJNA DO BADANIA WSPÓŁCZYNNIKA PRZENIKANIA CIEPŁA OKIEN I DRZWI

Centralny Ośrodek Chłodnictwa COCH w Krakowie Sp. z o.o Kraków. ul. Juliusza Lea 116. Laboratorium Urządzeń Chłodniczych

APROBATA TECHNICZNA ITB AT /2006

IZOLACYJNOŚĆ TERMICZNA STOLARKI BUDOWLANEJ

OCENA PORÓWNAWCZA WYNIKÓW OBLICZEŃ I BADAŃ WSPÓŁCZYNNIKA PRZENIKANIA CIEPŁA OKIEN Z KSZTAŁTOWNIKÓW PVC LUB Z DREWNA

Raport cząstkowy z badania nr 2017/16/LK Badanie konstrukcji szkieletowej

Normy Budownictwo Pasywne i Energooszczędne

Podkład podokienny "ISOBLAT"

R = 0,2 / 0,04 = 5 [m 2 K/W]

Raport z badania przegrody zewnętrznej o niskim współczynniku przenikania ciepła ściany szkieletowej z metalową konstrukcją nośną

LK RAPORT Z BADAŃ NR LK-00893/R01/10/I Strona 1/9 ETAP I

APROBATA TECHNICZNA ITB AT /2011. Nawiewniki powietrza VENTAIR SIMPRESS montowane w oknach lub drzwiach balkonowych WARSZAWA

OCENA OCHRONY CIEPLNEJ

OPÓR CIEPLNY SZCZELIN POWIETRZNYCH Z POWŁOKĄ NISKOEMISYJNĄ THERMAL RESISTANCE OF AIRSPACES WITH SURFACE COATED BY LOW EMISSIVITY FILM

APROBATA TECHNICZNA ITB AT /2013. Nawiewniki powietrza ZEFIR montowane w oknach i drzwiach balkonowych WARSZAWA

Dziennik Ustaw 31 Poz WYMAGANIA IZOLACYJNOŚCI CIEPLNEJ I INNE WYMAGANIA ZWIĄZANE Z OSZCZĘDNOŚCIĄ ENERGII

NAPRĘŻENIA ŚCISKAJĄCE PRZY 10% ODKSZTAŁCENIU WZGLĘDNYM PRÓBEK NORMOWYCH POBRANYCH Z PŁYT EPS O RÓŻNEJ GRUBOŚCI

Optymalizacja energetyczna okien nowych i wymienianych Część 1

Optymalizacja energetyczna okien nowych i wymienianych

INSTRUKCJA LABORATORYJNA NR 3-WPC WYZNACZANIE WSPÓŁCZYNNIKA PRZEWODZENIA CIEPŁA MATERIAŁÓW BUDOWLANYCH

Termomodernizacja a mostki cieplne w budownictwie

Badania wodoszczelności i przepuszczalności powietrza przez połączenia płyt warstwowych produkowanych przez firmę IZOPANEL

Wyznaczanie współczynnika przenikania ciepła dla przegrody płaskiej

1. Szczelność powietrzna budynku

Wyznaczanie izolacyjności cieplnej dachów w świetle obowiązujących polskich norm i przepisów prawa budowlanego

ZMIANY W NORMALIZACJI KT 179

SYSTEMY RSP Rubber System Polska

WPŁYW NACHYLENIA OKIEN I SZYB ZESPOLONYCH NA WSPÓŁCZYNNIK PRZENIKANIA CIEPŁA

Wykaz urządzeń Lp Nazwa. urządzenia 1. Luksomierz TES 1332A Digital LUX METER. Przeznaczenie/ dane techniczne Zakres /2000/20000/ lux

Systemy przeciwpożarowe, dymoszczelne i oddymiające Aluprof

str. 1 Zgodnie z normą wyrobu dla żaluzji EN 13659:2004+A1:2008:

Przegrody przezroczyste a jakość energetyczna budynku - Energooszczędne okno PVC. Jacek Kowalczyk Menedżer ds. Współpracy z Architektami

APROBATA TECHNICZNA ITB AT /2010

PRZEPŁYW CIEPŁA PRZEZ PRZEGRODY BUDOWLANE

PRZYKŁAD 3. PR P Z R E Z G E R G O R D O Y D TRÓ R J Ó W J A W RS R T S WO W W O E

INFILTRACJA POWIETRZA WSPÓŁCZYNNIK a

KOMPENDIUM WIEDZY. Opracowanie: BuildDesk Polska CHARAKTERYSTYKA ENERGETYCZNA BUDYNKÓW I ŚWIADECTWA ENERGETYCZNE NOWE PRZEPISY.

BADANIE CHARAKTERYSTYK PRZEPŁYWOWYCH HIGROSTEROWALNYCH NAWIEWNIKÓW POWIETRZA MONTOWANYCH W PRZEGRODACH ZEWNĘTRZNYCH

SPRAWOZDANIE Z BADANIA

LABORATORIUM Z PROEKOLOGICZNYCH ŹRÓDEŁ ENERGII ODNAWIALNEJ

Stolarka okienna i drzwiowa

APROBATA TECHNICZNA ITB AT /2011. Higrosterowane nawiewniki powietrza EXR/EHA2 montowane w oknach lub drzwiach balkonowych WARSZAWA

Podstawy projektowania cieplnego budynków

PROPOZYCJA METODY OKREŚLANIA IZOLACYJNOŚCI CIEPLNEJ OKNA PODWÓJNEGO. 1. Wprowadzenie

Ocena Projektu Budowlanego Szkoły Pasywnej w Siechnicach.

Numer ogłoszenia: ; data zamieszczenia:

PolTherma TS PIR I. CHARAKTERYSTYKA OGÓLNA II. WŁAŚCIWOŚCI FIZYCZNE, DANE TECHNICZNE. a. Przeznaczenie. b. Cechy charakterystyczne. a.

Nawiewniki okienne - rodzaje, zasada działania, przepisy i wymagania

Laboratorium Konstrukcji i Elementów Budowlanych. Adres: Warszawa, ul. Ksawerów 21 tel fax

Zmiany izolacyjności cieplnej przegród budowlanych na tle modyfikacji obowiązujących norm i przepisów

Projektowana charakterystyka energetyczna budynku

Wstępne badanie typu drzwi zewnętrznych PONZIO PT 52

DOKUMENTACJA HANDLOWA wersja Drewniane drzwi akustyczne o klasie odporności ogniowej EI 60. mcr DREW AKUSTIK GT

Okna i drzwi mogą spełniać swoje funkcje jeśli oprócz zgodnego z dokumentacją wykonania, zostaną prawidłowo zamontowane

Politechnika Poznańska Zakład Budownictwa Ogólnego Obliczanie przegród z warstwami powietrznymi

ZUŻYCIE ENERGII DO OGRZEWANIA LOKALU W BUDYNKU WIELORODZINNYM. Paweł Michnikowski

PolTherma TS EI 30 I. CHARAKTERYSTYKA OGÓLNA I. WŁAŚCIWOŚCI FIZYCZNE, DANE TECHNICZNE. a. Przeznaczenie. b. Cechy charakterystyczne. a.

mib.gov.pl mib.gov.pl Stan przepisów dot. projektowania budynków. Zamierzenia i kierunek dalszych prac legislacyjnych mib.gov.pl

Raporty z badań S 8000 IQ

Obliczenie rocznych oszczędności kosztów energii uzyskanych w wyniku dociepleniu istniejącego dachu płaskiego płytą TR26FM

Ogrzewnictwo / Bożena Babiarz, Władysław Szymański. wyd. 2 zaktualizowane. Rzeszów, cop Spis treści. Wykaz ważniejszych oznaczeń i skrótów 9

Przenikanie ciepła obliczanie współczynników przenikania ciepła skrót wiadomości

Program Audytor OZC. Program Audytor OZC. Program Audytor OZC. Program Audytor OZC. Program Audytor OZC. FB VII w

System poszerzeń ze specjalnie utwardzonego polistyrenu ekspandowanego MODULOTHERM

Badanie szczelności dużego budynku w Poznaniu

Raport -Ocena parametrów cieplno-wilgotnościowych przegrody budowlanej na podstawie normy PN-EN ISO

ThermaStyle PRO I. CHARAKTERYSTYKA OGÓLNA II. WŁAŚCIWOŚCI FIZYCZNE, DANE TECHNICZNE. a. Przeznaczenie. b. Cechy charakterystyczne. a.

Raport - Ocena parametrów cieplno-wilgotnościowych przegrody budowlanej na podstawie normy PN-EN ISO

Oferta Małopolskiego Centrum Budownictwa Energooszczędnego skierowana różnych grup przedsiębiorców oraz osób indywidualnych.

Warszawa, 20 lutego 2012 SNB-3-2/3/2013. Szanowny Pan Tomasz ŻUCHOWSKI

ZAKŁAD FIZYKI CIEPLNEJ, AKUSTYKI I ŚRODOWISKA

Pozycja okna w ścianie

Nawiewniki szczelinowe

Nazwa i adres producenta cyfry roku w którym oznakowano produkt

EKRAN 15. Zużycie ciepłej wody użytkowej

Katalog mostków cieplnych dla systemu do montażu w warstwie ocieplenia illbruck

BUDYNKI WYMIANA CIEPŁA

Raport -Ocena parametrów cieplno-wilgotnościowych przegrody budowlanej na podstawie normy PN-EN ISO

RAPORT BADANIA SZCZELNOŚCI POWIETRZNEJ OBUDOWY BUDYNKU

LST EN ISO 717-1: (-1; -3; 0; -3) db

Oryginalne vouchery TNO otrzymała w lipcu 2009 r.

Okna i drzwi w domu energooszczędnym

Rys. 1. Stanowisko pomiarowe do pomiaru parametrów mikroklimatu w pomieszczeniu

Efektywna Energetycznie Stolarka Okienna. pasywnej w Budzowie. dr arch. Agnieszka Cena Soroko Dolnośląska Agencja Energii i Środowiska

Problem mostków cieplnych w budynkach - sposoby ich likwidacji

mcr PROLIGHT, mcr PROLIGHT PLUS klapy oddymiające

Projektowana charakterystyka energetyczna budynku

Materiały edukacyjne dla doradców Na podstawie projektu gotowego z kolekcji Muratora M03a Moje Miejsce. i audytorów energetycznych

Wentylacja i klimatyzacja rozwiązania. Mgr inż. Andrzej Jurkiewicz Andrzej.jurkiewicz@egie.pl

EKRAN 5. Zyski ciepła wg rozporządzenia [1]

Fizyka cieplna budowli w praktyce : obliczenia cieplno-wilgotnościowe / Andrzej Dylla. Warszawa, cop Spis treści. Wykaz ważniejszych oznaczeń

PolTherma DS I. CHARAKTERYSTYKA OGÓLNA I. WŁAŚCIWOŚCI FIZYCZNE, DANE TECHNICZNE. a. Przeznaczenie. a. Cechy charakterystyczne. a.

Energooszczędne okno PVC Winergetic Premium. Jacek Kowalczyk Menedżer ds. Współpracy z Architektami

NAWIEWNIKI OKIENNE HIGROSTEROWANE CIŚNIENIOWE STEROWANE RĘCZNIE

kier. lab. Adam Mścichowski

1. Wprowadzenie Cel i zakres opracowania Standard wykonania Symbole i oznaczenia

Transkrypt:

dr inż. Zbigniew Owczarek Laboratorium Izolacji Termicznych 1. Wprowadzenie BADANIA FIZYKALNE IZOLACYJNOŚCI CIEPLNEJ OKIEN I DRZWI Metody badawcze lub obliczeniowe określania izolacyjności cieplnej (współczynnika przenikania ciepła) okien i drzwi wyznaczają następujące dokumenty wyrobów: norma PN-EN 14351:2006-1 [1], ZUAT [2] i [3] Zalecenia Udzielania Aprobat Technicznych, Aprobaty Techniczne ITB, Rekomendacje Techniczne ITB. Natomiast wymagania w zakresie współczynnika przenikania ciepła okien i drzwi zostały ujęte przepisami krajowymi podanymi w [4]. W odniesieniu do metod badawczych określania współczynnika przenikania ciepła, ww. dokumenty wyrobów powołują jedyną, uznaną i najbardziej rozpowszechnioną w świecie metodę tzw. kalibrowanej (CHB) lub osłoniętej skrzynki grzejnej (GHB) przedstawioną w PN-PN-EN ISO 8990:1998 [5]. Metoda została opracowana w oparciu o podstawową zasadę bilansu cieplnego, ujmującego rzeczywistą i ściśle zdefiniowaną w warunkach laboratoryjnych stacjonarną wymianę ciepła przez badane próbki w skali naturalnej. Norma [5] podaje jedynie wymagania ogólne dotyczące aparatury i jej kalibracji, próbek przeznaczonych do badań i samych pomiarów, dlatego w odniesieniu do poszczególnych rodzajów komponentów przegród budynków powstały następujące normy lub dokumenty: - PN-EN ISO 12567 1:2004 [6] dotyczącą sposobu badania kompletnych okien i drzwi, - PN-EN ISO 12567 2:2006 [7] dotyczącą sposobu badania okien dachowych i innych komponentów przeszklonych wystających poza lico przegród (Procedura badawcza ITB nr LF 10 [8], - PN-EN 12412-2:2005 [9] i Procedura badawcza ITB nr LF 11 [10] dotyczące sposobu badania kompletnych ram okien lub drzwi albo profili takich jak słupki, ślemiona itd. Dokumenty [1], [2], [3] i [4] powołują także normy i dokumenty [11] [19] dotyczące określania wartości: - współczynnika przenikania ciepła centralnego pola powierzchni szyb zespolonych, - współczynnika przewodzenia ciepła materiałów stosowanych do wykonywania ram okiennych i drzwiowych oraz materiałów nieprzezroczystych do wypełniania tych

2 ram oraz kształtowników, niezbędnych jako dane wyjściowe do obliczeń współczynnika przenikania ciepła całego komponentu metodą komputerowej symulacji przepływu ciepła wg [20] i [21]. Laboratorium Izolacji Termicznych Zakładu Fizyki Cieplnej ITB jest przystosowane do badań metodą GHB izolacyjności cieplnej różnych komponentów przegród budynków metodami akredytowanymi przez Polskie Centrum Akredytacji (PCA). Ponieważ spotykamy się niejednokrotnie z niejednoznacznym postępowaniem z wynikami badań, dlatego chcemy przybliżyć zainteresowanym m.in. stanowiska badawcze związane z badaniem właściwości cieplnych całych okien i drzwi oraz materiałów z których są wykonywane ze szczególnym zwróceniem uwagi na istniejące w ITB stanowiska badawcze GHB, na jego możliwości badawcze, interpretację uzyskiwanych rezultatów wraz z określeniem niepewności rozszerzonej pomiarów. Normy [1], [32], [33] oraz ZUAT [31] określają wymagania oraz zakres i metody badań nawiewników powietrza zewnętrznego do pomieszczeń, w tym nawiewników montowanych w oknach lub integralnie z nimi związanymi. Ze względu na ważność tej problematyki przedstawiono ją w oddzielnym punkcie. 2. Stanowisko GHB w ITB 2.1. Możliwości i zakres badań W ITB stanowisko badawcze osłoniętej skrzynki grzejnej (GHB) powstało blisko 40 lat temu; od kilku lat podlegało doskonaleniu, a pod koniec 2002 r. zakończono jego modernizację połączoną z dostosowaniem do aktualnych norm. Istniejące obecnie w ITB stanowisko GHB umożliwia badanie komponentów przegród budynków o maksymalnej szerokości wynoszącej 1,60 i wysokości 2,15 m, w tym: - okien szczelnych i rozszczelnionych, okien z nawiewnikami, drzwi zewnętrznych oraz drzwi balkonowych, - okien dachowych, świetlików i innych przeszklonych komponentów wystających poza lico przegród, - fragmentów ścian fasad przeszklonych, - ram okiennych i drzwiowych, słupów, rygli, ślemion itp Badania przeprowadzane są metodami akredytowanymi przez PCA. Szczegółowy zakres akredytacji podano na stronach www.itb.pl, lub www.oknonet.pl/itb2/ albo www.pca.gov.pl/zakresy/ab/ab%20023.pdf. Badanie jednego typowego komponentu wraz z przygotowaniem i montażem na stanowisku trwa przez około 7 dni i może być przeprowadzane przy różnych temperaturach próbki, przy czym najczęściej przy temperaturze 10 C.

3 2.2. Opis stanowiska GHB i zasady pomiaru Stanowisko GHB w Laboratorium Izolacji Termicznych Zakładu Fizyki Cieplnej ITB (rys. 1, 2 i 3) składa się z następujących części składowych: - komora ciepła ((1) - rys. 1) o wymiarach ok. 3,3 4,4 m i wysokości 4,0 m ze skrzynką pomiarową (3) dostawianą do badanej próbki (rys. 2a), - skrzynia pomiarowa (3) o wymiarach ok. 2,25 2,75 0,60 m z jednej strony otwarta (rys. 2a) i tą stroną jest dostawiana do badanej próbki, - ścianka maska (5) ze styropianu grubości 200 mm z otworem do montażu badanej próbki (rys. 2), - komora zimna (2) z ekranem (8) z blachy szerokości ok. 2,8 i wysokości 2,65 m pomalowanej farbą o wysokiej emisyjności i usytuowanej pionowo na podwoziu jezdnym zintegrowanym z trzema wentylatorami (6) typu bębnowego (rys. 2b), - płyty kalibracyjne (rys. 3), o wymiarach ok. 1,465 1,435 m i grubości ok. 20, 60 i 100 mm, składające się z dwóch tafli szkła grubości 4 mm każda, między którymi jest warstwa styropianu o znanej przewodności cieplnej, - sterownia z systemem regulacji, zbierania i przetwarzania danych z kalibracji i pomiarów wg specjalnie opracowanych programów komputerowych. Rys. 1. Schemat stanowiska badawczego GHB w ITB przekrój pionowy 1 komora ciepła, 2 komora zimna, 3 pomiarowa skrzynka grzejna, 4 badana próbka (okno), 5 ścianka maska oddzielająca komorę ciepłą od zimnej, 6 wentylator, 7 grzejnik pomiarowy, 8 ekran, 9 - grzejnik regulacyjny w komorze ciepłej, 10 parownik z wentylatorem instalacji chłodniczej.

4 W komorze ciepłej utrzymuje się stałą temperaturę powietrza, do (30±0,5) C, a w komorze zimnej, do (-15±1) C, przy użyciu agregatu chłodniczego o nastawnej sterowanej automatycznie regulacji. W ściankach skrzynki pomiarowej, wykonanych z ekstrudowanej pianki polistyrenowej o grubości 0,1 m, zainstalowano stos termoelektryczny (ciepłomierz regulacyjny) z końcówkami podłączonymi do regulatora sterującego grzejnikiem pomiarowym tak, aby napięcie elektryczne na tych końcówkach wynosiło 0 V. Wydatek ciepła Joule a-lenza grzejnika pomiarowego, odpowiadający strumieniowi cieplnemu przenikającemu przez badaną próbkę i ściankę maskę w obrębie skrzynki, wyznacza się przez pomiar napięcia i natężenia prądu na końcówkach tego grzejnika, podłączonych do stacji zbierania danych. Temperatury powietrza i powierzchni ekranu, ścianki maski i badanej próbki, mierzy się termoparami podłączonymi także do stacji zbierania danych. W celu uzyskiwania sumarycznego oporu przejmowania ciepła zbliżonego do wartości normowej, prędkość obrotową wentylatorów zintegrowanych z ekranem, reguluje się oddzielnie przetwornicami częstotliwości. a) b) Rys. 2. Widok komór: a) ciepłej, b) zimnej Normy [5], [6] i [7] wymagają przeprowadzenia kalibracji stanowiska GHB przy użyciu płyt kalibracyjnych (rys. 3) o znanym i wcześniej określonym oporze cieplnym, przy czym sposób umieszczenie tych płyt w masce (płycie otaczającej) uzależnia się od rodzaju badanego komponentu przegrody:

5 - w przypadku okien, drzwi i ram płyty kalibracyjne zagłębia się 40 mm licząc od powierzchni maski po stronie ciepłej zgodnie z wymaganiami podanymi [6] i [9], - w przypadku okien dachowych płyty kalibracyjne umieszcza się równo z licem maski po stronie zimnej [7] i [8]. Kalibracja stanowiska polega m.in. na określeniu oporu cieplnego maski w funkcji temperatury pokazanej przykładowo na rys. 4. Znając wartość strumień ciepła przenikającego przez maskę można (wykorzystując zasadę bilansu cieplnego) określić wartość strumienia ciepła przenikającego przez dowolną próbkę badaną i umieszczoną w tej masce. Rys. 3. Widok płyt kalibracyjnych R sur, m 2 K/W 5,7 5,6 5,5 5,4 5,3 5,2 R sur = 0,0039 T mesur + 5,4318 4 6 8 10 12 14 16 Średnia temperatura maski T mesur, stop. C Rys. 4. Zależność oporu cieplnego maski, R sur,od temperatury, T mesur 2.3. Pomiary współczynnika przenikania kompletnych okien i drzwi Współczynnik przenikania ciepła okien i drzwi U m oblicza się na podstawie danych wejściowych, w tym danych kalibracyjnych i pomiarowych (wg PN-EN ISO 12567-1 [6]) z następującego wzoru: qsp Um = (1) Δ θn

6 n - różnica temperatury środowiska po stronie ciepłej i zimnej wyznaczona zgodnie z aneksem A do PN-EN ISO 12567-1 [6], K, dla wyznaczonych w procesie kalibracji współczynników udziału konwekcji po stronie ciepłej i zimnej oraz dla danej wartości gęstości strumienia cieplnego q sp, q sp - gęstość strumienia cieplnego przepływającego przez okno, W/m 2, wyznaczona z zależności: Φin Φ sur Φ edge q sp = (2) A sp A sp powierzchnia okna, m 2, in wartość strumienia ciepła wydzielonego w skrzynce grzejnej, W, sur wartość strumienia ciepła przenikającego przez ściankę otaczającą (maskę), W, wyznaczona z zależności: Φ sur A sur R Δθ sur s,sur A sur powierzchnia ścianki otaczającej (maski), m 2, s,sur różnica temperatury płyty otaczającej (maski) po stronie ciepłej i zimnej, K, R sur edge opór cieplny maski przy danej średniej temperaturze, wyznaczony w procesie kalibracyjnym, (m 2 W)/K, wartość strumienia ciepła przenikającego przez obszar brzegowy badanego okna, W, wyznaczona z zależności: Φ edge = L edge Ψ edge Δθ c (4) L edge obwód badanego okna, m, edge liniowy współczynnik przenikania ciepła, W/(m K), c różnica temperatury powietrza po stronie ciepłej i zimnej, K. (3) Współczynnik przenikania ciepła U m wg wzoru (1) w trakcie trwania pomiarów oblicza program komputerowy. Zakończenie badania następuje automatycznie po równoczesnym spełnieniu warunków, w odniesieniu do średnich wartości z kolejnych 3-godzinnych przedziałów pomiarowych, określonych np. następującymi zależnościami: 1 2 U m - U m1 ( U + U ) m m1 < 0,0015 ; 1 2 qsp - qsp1 ( q + q ) sp sp1 < 0,0015 ; ΔΘn - ΔΘn1 < 0,025 (5)

7 Znormalizowany współczynnik przenikania ciepła, U st, obliczono ze wzoru: -1-1 st = [Um - Rs, t + R(s, t),st] U (6) R(s,t),st = 0,17 (m 2 K)/W - normowy całkowity opór przejmowania ciepła, Rs,t - całkowity opór przejmowania ciepła, (m 2 K)/W, odpowiadający mierzonemu współczynnikowi przenikania ciepła, Um, wyznaczony z danych kalibracyjnych w funkcji wartości gęstości strumienia cieplnego, q. 2.4. Pomiary współczynnika przenikania ciepła ram Współczynnik przenikania ciepła ram okiennych mierzy się wg PN-EN 12412-2 [9], tj. wg punktu 2.3 ale po zastąpieniu szyb zespolonych w oknach płytami kalibracyjnymi ze polistyrenu EPS o znanym oporze cieplnym R fill i tej samej grubości co szyby zespolone. Dla okien z płytami kalibracyjnymi mierzy się współczynnik przenikania ciepła, U m,t, wg PN-EN ISO 12567-1 [6], a następnie oblicza współczynnik przenikania ciepła ram, U f, z następującego wzoru: 1 Δθ (A- A ) U s,fill f m, t A Rfill U f = - (7) Af Af Δθn U m,t - zmierzony współczynnik przenikania ciepła okna z płytą kalibracyjną, W/(m 2 K), A - powierzchnia okna, m 2 A f - powierzchnia ramy, m 2 R fill - opór cieplny płyty kalibracyjnej, m 2 K/W s,fill - różnica temperatury powierzchni płyty kalibracyjnej po stronie ciepłej i zimnej, K n - -różnica temperatury środowiska po stronie ciepłej i zimnej, K. 2.5. Pomiary współczynnika przenikania ciepła okien dachowych i innych wystających poza lico przegród Pomiary wykonuje się wg [6], [7] i [8], tj. tak jak dla okien zwykłych wg punktu 2.3, z tą różnicą, że: - okna dachowe montuje się od strony zimnej w otworze maski na głębokości zadeklarowanej przez producenta podanej w instrukcji montażu. Jeśli nie można ustalić głębokości osadzenia okna w otworze maski, to zgodnie z [7] przyjmuje się głębokość tego osadzenia wynoszącą 20 mm, - zmierzoną wartość współczynnika przenikania ciepła U w wg wzoru (1) traktuje się jako wynik końcowy badania bez przeprowadzenia korekty na wartość znormalizowaną wg wzoru (6).

8 2.6. Określanie niepewności pomiaru współczynnika przenikania ciepła Niepewność pomiaru współczynnika przenikania ciepła okna oblicza program komputerowy uwzględniający podstawowe niepewności składowe czujników i torów pomiarowych oraz niepewności wynikające ze stabilizacji warunków badania określonych podczas testowania i kalibracji stanowiska wg zależności podanych w [6] i [24]. Na rys. 5 przedstawiono przykładowe wyniki komputerowych obliczeń niepewności rozszerzonej bezwzględnej (dla poziomu ufności 90%) przy 5 wartościach współczynnika przenikania ciepła, w funkcji stosunku pola powierzchni próbki do pola powierzchni pomiarowej skrzynki grzejnej. 0,12 u(u m ), W/m 2 K 0,10 0,08 0,06 0,04 0,58 1,1 1,4 1,88 2,63 0,02 10 20 30 40 50 60 70 Stosunek pola powierzchni próbki do pola pomiarowego skrzynki, % Rys. 5. Niepewność pomiaru, u(u m ), współczynnika przenikania ciepła Z rysunku 5 wynika, iż niepewność bezwzględna pomiaru wzrasta wraz ze wzrostem wartości współczynnika przenikania ciepła U okien i drzwi i ze zmniejszaniem się ich powierzchni w stosunku do pola pomiarowego skrzynki. W przypadku próbek o współczynniku U = 0,58 2,63 W/(m 2 K) przy stosunku pola powierzchni okna do pola pomiarowego skrzynki większym od 0,4, niepewność pomiaru zawiera się w granicach od ok. 0,04 do 0,09 W/(m 2 K) i nie przekracza 0,06 przy U = 1,4 W/(m 2 K). 2.7. Przykładowy wynik pomiaru współczynnika przenikania ciepła Komplet wyników pomiarów np. dla drzwi pokazanych na rys. 6 stanowią karta oraz raport z badania. W tablicy 1 i 2 przedstawiono przykładowe wyniki pomiarów, zamieszczane zwykle w raportach i dotyczące współczynnika przenikania ciepła całych drzwi oraz wypełnień skrzydła wraz z wynikami pomiarów temperatury powierzchni. Rys. 6. Badane drzwi

9 Tablica 1. Wyniki pomiaru współczynnika przenikania ciepła drzwi Badane Obliczana wielkość drzwi wg rys. 6 me,sur (średnia temperatura płyty otaczającej - maski) C 9,66 Rsur (opór płyty otaczającej - maski) m 2 K/W 5,22 sur (współczynnik przewodzenia ciepła płyty otaczającej - maski) W/m K 0,03 edge (liniowy współczynnik przenikania ciepła na krawędzi drzwi) W/m K 0,01 s,sur (różnica temperatury powierzchni płyty otaczającej - maski) K 18,62 c (różnica temperatury powietrza) K 19,36 in (moc dostarczona do skrzynki grzejnej) W 73,09 sur (strumień ciepła przez płytę otaczającą -maskę) W 11,05 edge (brzegowy strumień ciepła ) W 0,66 qsp (gęstość strumienia ciepła przenikającego przez drzwi W/m 2 29,49 Fci (udział konwekcji we współczynniku przejmowania ciepła strona ciepła) - 0,42 Fce (udział konwekcji we współczynniku przejmowania ciepła strona zimna) - 0,82 Rs,t (całkowity opór przejmowania ciepła) m 2 K/W 0,18 ri (temperatura promieniowania strona ciepła) C 18,78 re (temperatura promieniowania strona zimna) C 0,02 ni (temperatura środowiska strona ciepła) C 19,14 ne (temperatura środowiska strona zimna) C 0,23 n (różnica temperatury środowiska) K 18,91 Um (współczynnik przenikania ciepła - zmierzony) W/(m 2 K) 1,56 Um (niepewność pomiaru ) W/(m 2 K) 0,06 U m (stabilność wyniku 3 godz. do 3 godz.) % 0,48 R (s,t)st (normowy całkowity opór przejmowania ciepła) m 2 K/W 0,17 Ust (współczynnik przenikania ciepła - normalizowany) W/(m 2 K) 1,58 Tablica 2. Wyniki pomiarów: temperatury na wewnętrznej powierzchni drzwi oraz oporu cieplnego i współczynnika przenikania ciepła wypełnień Drzwi wg rys. 6 oraz nr punktu i miejsce T ni =19,1 U c q c R c niep.u(uc) pomiaru C W/(m 2 K) W/m 2 m 2 K/W W/(m 2 K) 1 ościeżnica 14,50 2 ramiak skrz. 14,30 3 skrzydło 16,60 4 skrzydło 17,50 5 skrzydło 17,57 0,52 9,73 1,74 0,05 6 skrzydło 17,33 0,57 10,49 1,59 0,05 7 skrzydło 15,90 8 ramiak skrz 13,80 9 ościeżnica 14,30 10 szyba 12,60 2,77 51,55 0,19 0,07

10 3. Pomiary oporu cieplnego (współczynnika przenikania ciepła U g ) centralnego pola powierzchni szyb zespolonych 3.1. Uwagi ogólne Oszklenia stanowi zwykle 55 85 % powierzchni okna, dlatego wartość współczynnika przenikania ciepła centralnego pola powierzchni U g tego oszklenia ma bardzo duży wpływ na jego izolacyjność cieplną. Określenie wartości współczynnika U g ma szczególne znaczenie przy identyfikacji wyrobu, ocenie jakości oraz jako dana wyjściowa do obliczeń komputerowych. Poniżej przedstawiono trzy metody określania współczynnika U g. 3.2.. Metoda ciepłomierzowa wg Procedury badawczej ITB nr LF-1/93 Opór cieplny oszklenia wg Procedury badawczej ITB nr LF-1/93, tj. metody opisanej w PN-EN 1934:1999 Laboratorium Izolacji Termicznych określa od kilkudziesięciu lat. Badanie polega na zamontowaniu szyby zespolonej lub okna w masce stanowiska HOT BOX i zmierzeniu temperatury powierzchni oszklenia termoparami typu T oraz gęstości strumienia cieplnego przy użyciu cienkich przetworników gęstości strumienia cieplnego tzw. ciepłomierzy. Na podstawie tych danych oblicza się opór cieplny szyby zespolonej z poniższego wzoru: Δ T R g = (8) q Δ T - różnica temperatury powierzchni badanych elementów, o C, q - gęstość strumienia cieplnego, W/m 2. Mając wyznaczony opór cieplny oblicza się współczynnik przenikania ciepła z następującego wzoru: 1 U = (9) R si + Rg + Rse R Si + R se = 0,17 (m 2 K)/W suma normowych we opory przejmowania ciepła po stronie ciepłej i zimnej szyby, Wyniki przykładowych pomiarów przedstawiono w tablicy 2. 3.3. Metoda przy użyciu jednopróbkowego aparatu z ochronną płytą grzejną wg PN-EN 674 W ITB zakupiono nowy aparat do badania oporu cieplnego (współczynnika przenikania ciepła) szyb zespolonych pokazany na rys. 7. Jest to aparat jednopróbkowy wykonany zgodnie z wymaganiami PN-EN 674 oraz PN ISO 8302.

11 Rys. 7 Aparat płytowy do badania U g szyb zespolonych Badanie wykonywane zgodnie Z PN-EN 674 polega na pionowym usytuowaniu szyby zespolonej w aparacie i zmierzeniu temperatury powierzchni termoparami typu T oraz strumienia ciepła przenikającego przez szybę (mocy wydzielanej przez grzejnik pomiarowy). Mając te dane opór cieplny oraz współczynnik przenikania ciepła oblicza się ze wzorów (8) i (9). Pole pomiarowe aparatu ma wymiary 500x500 mm, dlatego zaleca się badanie szyb zespolonych o wymiarach od 800x800 mm. 3.4. Metoda badawczo obliczeniowa wg PN-EN 673 i PN-EN 12898 Metoda polega na obliczeniu współczynnika U g wg algorytmu podanego PN-EN 673 i przyjęciu danych wyjściowych do tych obliczeń. W przypadku specjalnych niskoemisyjnych powłok na szybach niezbędne jest określenie emisyjności powierzchni tych powłok przy użyciu spektrometru. Laboratorium Izolacji Termicznych wykonuje takie badania spektrometrem wg PN-EN 12898 pokazanym na rys. 8. Rys. 8. Stanowisko pomiarowe emisyjności powierzchni szyb wg PN-EN 12898.

12 3.5. Wnioski Istnieją różne metody badawcze i obliczeniowe współczynnika przenikania ciepła centralnego pola powierzchni szyb zespolonych. Celowym jest wykonanie badań porównawczych wyników uzyskiwanych różnymi metodami. W ITB przewiduje się wykonanie takich wstępnych badań i dlatego zachęcamy producentów okien, szyb i szkła do współpracy w tym zakresie. 4. Pomiary przewodności cieplnej materiałów ram okiennych i drzwiowych oraz określenie wartości deklarowanych i projektowych 4.1. Uwagi ogólne Wartości projektowej przewodności cieplnej materiałów ram okiennych i drzwiowych są potrzebne jako dane wyjściowe do obliczeń komputerowych współczynnika przenikania ciepła ram, liniowego współczynnika przenikania ciepła styku tych ram z oszkleniem lub z innym wypełnieniem oraz współczynnika przenikania całego okna lub drzwi. Określenie wartości projektowej przewodności cieplnej jest niezbędne wówczas, gdy: - do wykonania ram okiennych i drzwiowych, ich wypełnień oraz przekładek termicznych łączących gałęzie kształtowników metalowych stosuje się materiały, dla których w normach przedmiotowych [21], [22] i [23] nie ma podanych stabelaryzowanych wartości projektowych przewodności cieplnej, - producent danego materiału komponentu ocenia, iż jego wyrób charakteryzuje się innymi korzystniejszymi właściwościami cieplnymi od podanych w ww. normach. W związku z powyższym w następnym punkcie przedstawiono w skrócie sposób określania deklarowanej i projektowej przewodności cieplnej. 4.2. Określanie wartości deklarowanej i projektowej przewodności cieplnej Procedurę określania deklarowanej i projektowej wartości przewodności cieplnej materiałów i wyrobów budowlanych podano w PN-EN ISO 10456:2004 [23]. Najpierw wykonuje się pomiary wartości przewodności cieplnej wg [16], [17], [18] lub [19] w określonych warunkach temperatury (zwykle w 10 C) i wilgotności próbki, po czym oblicza się: - średnią wartość przewodności cieplnej ze wzoru (10), - odchylenie standardowe wg wzoru (11), - wartość graniczną przedziału tolerancji ze wzoru (12).

13 λ m n λi i 1 (10) n s λ n i 1 (λ i λ n 1 m ) 2 (11) λ90,90 λm k sλ (12) i zmierzona wartość przewodności cieplnej i-tej próbki materiału, W/(m K), m średnia wartość przewodności cieplnej z liczby n zbadanych próbek materiału, W/(m K), n liczba próbek poddanych badaniu przewodności cieplnej. s - odchylenie standardowe, 90,90 - wartość deklarowana przewodności cieplnej (graniczna dla przedziału jednostronnej statystycznej tolerancji), oznaczająca, że 90 % produkcji danego wyrobu ma być lepsza od wartości deklarowanej na poziomie ufności 90 %, W/(m K), k współczynnik dla 90 % przedziału ufności statystycznej tolerancji o wartości 90 % przyjmowany z tablicy C.1 normy [23] w zależności od liczby n zbadanych próbek; k = 2,74 dla n = 5, k = 2,07 dla n = 10. Na podstawie wyznaczonej deklarowanej wartości przewodności cieplnej oblicza się wartość projektową uwzględniającą warunki wynikające z przeznaczonego zastosowania, tj. z uwzględnieniem wpływu temperatury, wilgotności i ew. starzenia. Wymaga to przeliczenia wartości przewodności cieplnej z jednego zestawu warunków na drugi wg wzoru: λ (13) 2 = λ1 FT Fu Fa 1 - przewodności cieplna odpowiadająca pierwszemu zestawowi warunków, W/(m K), 2 - przewodności cieplna odpowiadająca drugiemu zestawowi warunków, W/(m K), F F T u = e = e ft (T2 - T1) fu (u2 - u1) F T czynnik konwersji z uwagi na temperaturę, F u czynnik konwersji z uwagi na wilgotność, F a czynnik konwersji z uwagi na starzenie, (14) (15)

14 f T współczynnik konwersji z uwagi na temperaturę, 1/K, f u współczynnik konwersji z uwagi na wilgotność, kg/kg, T 1 temperatura z pierwszego zestawu warunków, C, T 2 temperatura z drugiego zestawu warunków, C, u 1 wilgotność z pierwszego zestawu warunków, kg/kg, u 2 wilgotność z drugiego zestawu warunków, kg/kg,. 4.3. Wnioski W Laboratorium Izolacji Termicznych Zakładu Fizyki Cieplnej wykonujemy kompleksowo badania przewodności cieplnej oraz określamy wartości deklarowane i projektowe tej przewodności. Jeśli zachodzi potrzeba, tj. wówczas, gdy w normach nie ma podanych wartości współczynników konwersji f, określamy badaniami wpływ temperatury i wilgotności na przewodność cieplną, co umożliwia przeliczenie wartości z jednego zestawu warunków na drugie i określenie wartości deklarowane i projektowej przewodności cieplnej. 5. Nawiewniki powietrza zewnętrznego do pomieszczeń 5.1. Uwagi ogólne Wprowadzenie w Polsce uszczelek w przymykach okien i drzwi balkonowych spowodowało zdecydowanie zmniejszoną lub nawet brak wymiany powietrza w pomieszczeniach. Mając to na względzie uznano za niezbędne preferowanie regulowanego nawiewu powietrza [24] [29] (nawiewników montowanych m.in. w oknach) w celu wyeliminowania: - zwiększonych strat ciepła wskutek otwierania okien w sezonie ogrzewczym, - wzrostu wilgotności względnej powietrza w pomieszczeniach będącego przyczyną powstawania kondensacji powierzchniowej i rozwoju pleśni na przegrodach budynku. W związku z powyższym uznano (podobnie jak w innych krajach europejskich), iż okna powinny charakteryzować się dużą szczelnością, której nie powinno się pogarszać przez tzw. rozszczelnianie, tj. przez wycinanie fragmentów uszczelek i zastępowanie ich uszczelkami płaskimi. W celu ujednolicenia w Polsce wymagań odnośnie stosowania nawiewników powietrza zewnętrznego do pomieszczeń, już w 1996r. Zakład Fizyki Cieplnej we współpracy z innymi Zakładami ITB opracował instrukcję [30] ujmującą kompleksowo wymagania jakie powinny spełniać nawiewniki stosowane w pomieszczeniach budynków mieszkalnych, użyteczności publicznej i zamieszkania zbiorowego. Ponieważ w Polsce nawiewniki zaczęto stosować coraz częściej, w 2004r. Zakład Fizyki Cieplnej we współpracy z innymi Zakładami ITB opracował nowy dokument [31]

15 tzw. ZUAT (Zalecenia Udzielania Aprobat Technicznych), w którym wykorzystano dotychczasowe doświadczenia użytkowników i producentów. Ponadto w punkcie 4.18 normy [1] z 2006r. stwierdza się, iż urządzenia do przepływu powietrza zintegrowane z oknem lub z drzwiami zewnętrznymi należy badać wg punktu 4.1 normy PN-EN 131410-1:2004 [32], ale nie określono wymagań jakim powinny odpowiadać nawiewniki. Wymagania takie zawierają dokumenty w [31] i [33]. W następnym punkcie przedstawiono w skrócie metody badań nawiewników w zakresie: charakterystyk przepływowych przepływu nominalnego nominalnego i minimalnego, szczelności na przenikanie wody, podatności na kondensację powierzchniową. 5.2. Charakterystyki przepływowe Badania nawiewników przeprowadza się na stanowisku badawczym skrzyni obrotowej z otworem o wymiarach ok. (1,5 1,5 m), w którym umieszcza się element badany zamontowany zgodnie z zaleceniami producenta (zwykle jest to okno z nawiewnikiem lub płyta grub. ok. 20 mm z listwą drewnianą, o grubości zbliżonej do ramy okna, z zamontowanym w tej listwie nawiewnikiem). Stanowisko przystosowane jest do: - wytworzenia i utrzymywania nastawianej w zależności od potrzeb różnych (malejących i wzrastających) wartości różnicy ciśnienia po obu stronach nawiewnika, - pomiaru strumienia objętości powietrza przepływającego przez nawiewnik przy ww. wartościach różnicy ciśnienia, - pomiaru i kontroli temperatury powietrza, która powinna zawierać się w przedziale (20 5) C i nie zmieniać się o więcej niż 2 C, - pomiaru ciśnienia barometrycznego. Nastawiane wartości różnicy ciśnienia, zależne od sposobu regulacji przepływu powietrza przez nawiewniki, wynoszą [31] i [32]: - 1, 2, 4, 8, 10, i 20 Pa w przypadku nawiewników powietrza regulowanych ręcznie z elementem regulacyjnym ustawionym w pozycjach całkowitego otwarcia i zamknięcia, - 1, 2, 4, 8, 10, 15, 20, 30, 40, 60, 80 i 100 Pa w przypadku nawiewników powietrza regulowanych automatycznie w zależności od różnicy ciśnienia, - jw. - w przypadku nawiewników powietrza regulowanych ręcznie i automatycznie w zależności od różnicy ciśnienia przy ustawieniu elementu ręcznej regulacji w pozycjach całkowitego otwarcia i zamknięcia, - jw. - w przypadku nawiewników powietrza regulowanych automatycznie, w zależności od innych niż różnica ciśnienia wielkości fizycznych, przy zablokowaniu elementu służącego do automatycznej regulacji w pozycji w pozycjach całkowitego otwarcia i zamknięcia, - jw. - w przypadku nawiewników regulowanych ręcznie i automatycznie, w zależności od innych niż różnica ciśnienia wielkości fizycznych, przy ustawieniu regulacji ręcznej i zablokowaniu elementu automatycznej regulacji nawiewnika w pozycji w pozycji całkowitego otwarcia, a następnie zamknięcia.

16 Zmierzone wartości strumienia powietrza przepływającego przez nawiewniki należy przeliczyć na wartości strumienia powietrza w warunkach umownych (20 C i 101325 Pa) wg wzorów podanych w [31] i [32] i przedstawić w formie tabelarycznej oraz graficznej na wykresie w skali bilogarytmicznej w celu określenia współczynnika korelacji równań regresji charakterystyk przepływowych wyznaczonych metodą najmniejszych kwadratów. Jeśli współczynniki korelacji są R 2 większe od 0,98, to charakterystyki przepływowe nawiewnika przedstawiane są w postaci równania: n v cor = K (Δp) q (16) q v cor strumień objętości powietrza przepływający przez nawiewnik w warunkach umownych, l/s, p różnica ciśnienia po obu stronach nawiewnika, Pa, n wykładnik przepływowy którego wartość powinna być zawarta po zaokrągleniu między 0,5 i 1, K - współczynnik przepływowy nawiewnika. Na podstawie charakterystyk przepływowych podanych w tablicach lub ze wzoru (16) określa się: - przepływy nominalne przy p = 10 Pa i ustawieniu elementu regulacyjnego w pozycji całkowitego otwarcia, - przepływy minimalne przy p = 10 Pa i ustawieniu elementu regulacyjnego w pozycji całkowitego zamknięcia. Przepływy nominalne powietrza przez nawiewniki odnoszący się do elementu regulacyjnego znajdującego się w pozycji całkowitego otwarcia przy różnicy ciśnienia 10 Pa powinny zawierać się w granicach podanych w normie [33]: - 20 50 m 3 /h wymaganych dla wentylacji grawitacyjnej, - 15 30 m 3 /h wymaganych dla wentylacji mechanicznej. Przepływy minimalne powietrza przez nawiewniki odnoszące się do elementu regulacyjnego znajdującego się w pozycji całkowitego zamknięcia przy różnicy ciśnienia 10 Pa powinny zawierać się w granicach wynoszących 20 do 30 % przepływów nominalnych podanych w [33]. 5.3. Szczelność na przenikanie wody Badanie przeprowadza się na stanowisku wg punktu 5.2, metodą podaną w PN-EN 1027 [34], polegającą na ustaleniu granicznej wartości różnicy ciśnienia, przy której nawiewniki są szczelne na przenikanie wody opadowej. W przypadku nawiewników powietrza regulowanych ręcznie oraz regulowanych ręcznie i automatycznie w zależności od różnicy ciśnienia, element regulacji ręcznej podczas badania powinien być ustawiony w pozycji całkowitego zamknięcia.

17 W przypadku nawiewników powietrza regulowanych automatycznie w zależności od innych niż różnica ciśnienia wielkości fizycznych, element do automatycznej regulacji powinien być zablokowany w pozycji całkowitego otwarcia. W przypadku nawiewników powietrza regulowanych ręcznie i automatycznie element ręcznej regulacji powinien być ustawiony w pozycji całkowitego zamknięcia, a element automatycznej regulacji w powinien być zablokowany w pozycji całkowitego otwarcia. W odniesieniu do okiennych nawiewników powietrza, których cały element zewnętrzny usytuowany jest w strefie osłoniętej przed opadami deszczu, wg rys. 1 podanego w [31], nie stawia się wymagań ze względu na przenikanie wody opadowej. Ustalone graniczne wartości różnicy ciśnienia umożliwiają ustalenie zakresu stosowania nawiewników usytuowanych poza strefą, wg rys. 1 [31]. Wówczas zakres stosowania zależny od wysokości budynku i jego usytuowania w strefach wiatrowych RP wynika z wymagań podanych w instrukcji ITB nr 224 [35], przywołującej normę PN-77/B-02011 [36]. 5.4. Podatność na kondensację powierzchniową Podatność na kondensację powierzchniową określa wartość wilgotności względnej powietrza wewnętrznego, przy której wystąpi kondensacja pary wodnej na powierzchni wewnętrznej nawiewnika stykającej się z powietrzem wewnętrznym. Wartość tej wilgotności wyznacza się na podstawie minimalnej wartości temperatury tej powierzchni obliczanej wg [37] programami komputerowymi w stanie ustalonego przepływu ciepła w obszarze 2D i określonych warunkach wymiany ciepła na brzegach tego obszaru, tj. przy przyjęciu: temperatury projektowej powietrza zewnętrznego i wewnętrznego wg [4], współczynników przejmowania ciepła na powierzchni wewnętrznej i zewnętrznej budynku wg [38]. Obliczenia można wykonać dla kilku wartości temperatury projektowej powietrza zewnętrznego oraz wyznaczyć wartość bezwymiarowego czynnika temperaturowego f Rsi [39]: f Rsi θ = θ si i - θ - θ si temperatura na wewnętrznej powierzchni przegrody, C, e - temperatura środowiska zewnętrznego, C, i - temperatura środowiska wewnętrznego, C. e e Ponieważ nie ma wymagania dotyczącego wartości wilgotności względnej powietrza, przy której nie dopuszcza się kondensacji pary wodnej na powierzchni wewnętrznej nawiewnika (wartości współczynnika f Rsi ), dlatego do oceny porównawczej wykonuje się obliczenia ww. wartości zwykle dla połączenia ramy okiennej z szybą zespoloną. (17)

18 5.5. Wnioski W Laboratorium Izolacji Termicznych Zakładu Fizyki Cieplnej od kilkunastu lat wykonujemy badania charakterystyk przepływowych przepływu nominalnego nominalnego i minimalnego, szczelności na przenikanie wody, a od kilku lat także obliczenia podatności na kondensację powierzchniową. Wykonujemy badania nawiewników przewidzianych do zamontowania w przegrodach budynków, w tym szczególnie zamontowanych w oknach usytuowanych pionowo oraz w oknach dachowych o różnym nachyleniu do płaszczyzny poziomej. 6. Porównanie wyników uzyskanych metodą GHB i metodą komputerowych obliczeń 6.1. Przedmiot badań i obliczeń oraz wyniki W latach 2004 i 2005 zrealizowano w Zakładzie Fizyki Cieplnej ITB temat NF-47 [41], [42], obejmujący ocenę porównawczą wyników badań właściwości cieplnych okien, uzyskanych metodą empiryczną [40] i metodą komputerowych obliczeń dwuwymiarowego pola temperatury programem [43]. Do pomiarów i obliczeń wybrano okna referencyjne o różnej izolacyjności cieplnej, tj. okna najczęściej stosowane w Polsce o wymiarach ok. 1,5 1,5 m i następującej charakterystyce: - jednoramowe z ramami z drewna iglastego lub meranti, z trój i pięciokomorowych kształtowników PVC albo z kształtowników aluminiowych z przekładką termiczną o różnej wysokości, - jednorzędowe, dwudzielne otwieralne ze słupkiem stałym, - jednorzędowe, dwudzielne nieotwieralne ze słupkiem, - dwurzędowe z górnym rzędem nieotwieralnym i dolnym trójdzielnym z kwaterami stałym i jednym skrzydłem uchylno-rozwieralnym, - nierozszczelnione i rozszczelnione, - z szybami zespolonymi 4/16/4 lub 4/14/4, o różnej izolacyjności cieplnej oraz z płytami kalibracyjnymi zastępującymi oszklenie. Badano okna z kompletnym wyposażeniem. Na rys. 9 przedstawiono wartości oraz względne różnice między wynikami obliczeń i pomiarów współczynnika przenikania ciepła U w uzyskane w badaniach i obliczeniach komputerowych zrealizowanych w ramach tematu [41] i [42].

19 obliczenia pomiary 3 2,5 U w, W/(m 2 K) 2 1,5 1 0,5 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 Rys.9. Porównanie wyników obliczeń i pomiarów współczynnika przenikania ciepła U w (32 okna wg opisu podanego w [16 ]). Okna nr 1 16 - ramy z kształtowników PVC, nr 17 24 - ramy z drewna, nr 25 32 ramy - z kształtowników aluminiowych z przekładką termiczną. 6.2. Wnioski z badań i komputerowych obliczeń 1) Badania 32 okien (o U w =1,2 do 2,6 W/(m 2 K)) wykazały następujące różnice między zmierzonymi i obliczonymi wartościami U w : - w odniesieniu do okien z ramami z PVC różnica względna jest bardzo mała, gdyż wynosi 3,3 % (0,04 W/(m 2 K)) i nie przekracza wartości niepewności złożonej pomiaru 0,05 W/(m 2 K). Wyjątek stanowi jedno okno, dla którego maksymalna różnica wynosi 5,7 %. Przekroczenie wartości niepewności złożonej pomiaru jest więc niewielkie i przypadkowe; - w odniesieniu do okien z ramami z drewna maksymalna różnica nie przekracza 8,9 % (0,17 W/(m 2 K)). Zależy ona od przyjętej do obliczeń komputerowych wartości współczynnika przewodzenia ciepła drewna, dlatego niezbędne jest przyjmowanie wartości na podstawie wcześniej przeprowadzonych badań; - w odniesieniu do okien z kształtowników aluminiowych z przekładką termiczną różnica względna nie przekracza 7,2 % (0,13 W/(m 2 K)). Do obliczeń konieczna jest identyfikacja rodzaju powierzchni kształtowników aluminiowych: widocznych oraz między przekładkami termicznymi i przyjmowanie wartości emisyjności równej 0,9 w odniesieniu do powierzchni pokrytych lakierem, a 0,12 w odniesieniu do aluminium niepokrytego lakierem lub ewentualne określenie wartości współczynnika emisyjności powierzchni na podstawie wyników badań. 2) Różnice wyników uzyskanych metodą pomiarową i obliczeniową ocenia się jako niewielkie. Nie stwierdzono przy tym występowania odchyłek systematycznych, wymagających uwzględnienia. W związku z powyższym wyniki uzyskane metodą

20 osłoniętej skrzynki grzejnej i metodą komputerowych obliczeń można traktować jako równorzędne. 3) Właściwości cieplne okien i drzwi balkonowych mogą więc być określane w procesie aprobacyjnym (wstępne badania typu) przez obliczenia komputerowe, a nie tylko badania eksperymentalne. 7. Podsumowanie Zakład Fizyki Cieplnej oraz Laboratorium Izolacji Technicznych ITB bada i oblicza komputerowo wartości współczynnika przenikania ciepła U okien i drzwi metodami zwalidowanymi, uznanymi w Europie i potwierdzonymi akredytacją przez PCA. Metody badawcze i komputerowe obliczenia współczynnika U można traktować równoważnie pod warunkiem spełnienia zaleceń przedstawionych w punkcie 3.2 i dotyczących w szczególności przyjmowania do obliczeń: - wartości współczynnika przewodzenia ciepła drewna, z którego wykonuje się ramy okien i drzwi na podstawie badań, - wartości emisyjności 0,9 w odniesieniu do powierzchni pokrytych lakierem i 0,12 w odniesieniu do aluminium niepokrytego lakierem lub określenie wartości współczynnika emisyjności powierzchni na podstawie badań, - udokumentowanej deklarowanej przez producenta wartości współczynnika przenikania ciepła centralnego pola powierzchni oszklenia badaniami wg [11] [15]. Wyniki komputerowych obliczeń mogłyby być wykorzystywane np. do ustalenia górnej deklarowanej granicy wartości współczynnika przenikania ciepła w celu sprawdzenia czy okna będą spełniały wymagania przepisów krajowych [4] w procesie aprobacyjnym (wstępne badania typu). Badania metodą osłoniętej skrzynki grzejnej, określające rzeczywiste wartości współczynnika przenikania ciepła okna (np. referencyjnego o określonych wymiarach i reprezentatywnego dla danego systemu) zaleca się wykorzystywać głównie w procesie wydawania Rekomendacji technicznych, certyfikatów, przypadkach spornych, przetargowych itp. 8. Bibliografia 1. PN-EN 14351-1:2006 Okna i drzwi - Norma wyrobu, właściwości eksploatacyjne - Część 1: Okna i drzwi zewnętrzne bez właściwości dotyczących odporności ogniowej i/lub dymoszczelności. 2. ZUAT 15/III.11/2005. Okna i drzwi balkonowe z kształtowników z nieplastifikowanego polichlorku winylu (PVC-U), z kształtowników aluminiowych lub z drewna klejonego warstwowo. 3. ZUAT 15/III.13/2005. Drzwi rozwierane zewnętrzne.

21 4. Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z 12.04.2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (Dz. U. z 2002 r. nr 75, poz. 690). 5. PN-EN ISO 8990:1998 Izolacja cieplna. Oznaczanie właściwości związanych z przenikaniem ciepła w stanie ustalonym. Kalibrowana i osłonięta skrzynka grzejna. 6. PN-EN ISO 12567 1:2004 Cieplne właściwości okien i drzwi. Określanie współczynnika przenikania ciepła metodą skrzynki grzejnej. Część 1: Kompletne okna i drzwi. 7. PN-EN ISO 12567 2:2006 Cieplne właściwości użytkowe okien i drzwi. Określanie współczynnika przenikania ciepła metodą skrzynki grzejnej. Część 2: Okna dachowe i inne okna wystające z płaszczyzny. 8. Procedura badawcza ITB nr LF-10/2003. Określanie współczynnika przenikania ciepła okien dachowych i innych okien wystających poza lico przegród, metodą osłoniętej skrzynki grzejnej. 9. PN-EN 12412 2:2005 Cieplne właściwości użytkowe okien, drzwi i żaluzji. Określanie współczynnika przenikania ciepła metodą skrzynki grzejnej. Część 2: Ramy. 10. Procedura badawcza ITB nr LF-11/2003. Określanie współczynnika przenikania ciepła ram, słupków i rygli okiennych oraz drzwiowych metodą osłoniętej skrzynki grzejnej. 11. PN-EN 674:1999 Szkło w budownictwie. Określenie współczynnika przenikania ciepła U. Metoda osłoniętej płyty grzejnej. 12. PN-EN 673:1999 Szkło w budownictwie. Określenie współczynnika przenikania ciepła U. Metoda obliczeniowa. 13. PN-EN 12898:2004 Szkło w budownictwie. Określenie emisyjności. 14. PN-EN 1934:1999 Właściwości cieplne budynków. Określanie oporu cieplnego metodą skrzynki grzejnej z użyciem ciepłomierza. 15. Procedura badawcza ITB nr LF-1/93. Oznaczanie oporu cieplnego fragmentów ścian w komorze klimatycznej przy użyciu przetworników gęstości strumienia cieplnego. 16. PN-ISO 8302:1999 Izolacja cieplna. Określanie oporu cieplnego i właściwości z nim związanych w stanie ustalonym. Aparat płytowy z osłoniętą płytą grzejną. 17. PN-ISO 8301:1998 Izolacja cieplna. Określanie oporu cieplnego i właściwości z nim związanych w stanie ustalonym. Aparat płytowy z czujnikami gęstości strumienia cieplnego. 18. PN-EN 12664:2002 Właściwości cieplne materiałów i wyrobów budowlanych. Określanie oporu cieplnego metodami osłoniętej płyty grzejnej i czujnika strumienia cieplnego. Suche i wilgotne wyroby o średnim i małym oporze cieplnym. 19. PN-EN 12667:2002 Właściwości cieplne materiałów i wyrobów budowlanych. Określanie oporu cieplnego metodami osłoniętej płyty grzejnej i czujnika strumienia cieplnego. Wyroby o dużym i średnim oporze cieplnym. 20. PN-EN ISO 10077-2:2005 Cieplne właściwości użytkowe okien, drzwi i żaluzji. Obliczanie współczynnika przenikania ciepła. Część 2: Metoda komputerowa dla ram.

22 21. PN-EN ISO 10077-1:2006 (U). Cieplne właściwości użytkowe okien, drzwi i żaluzji. Obliczanie współczynnika przenikania ciepła. Część 1: Postanowienia ogólne. 22. PN-EN 12524:2003 Materiały i wyroby budowlane. Właściwości cieplnowilgotnościowe. Tabelaryczne wartości obliczeniowe. 23. PN-EN ISO 10456:2004: Materiały i wyroby budowlane -- Procedury określania deklarowanych i obliczeniowych wartości cieplnych. 24. Zb. Owczarek. Przewidywane kierunki zmian w wymaganiach dla stolarki budowlanej. Referat wygłoszony na seminarium I Targów Technicznych Stolarka budowlana 93. Stałej Wystawie Budownictwa w Warszawie, ul. Bartycka 26. COIB Warszawa 2-3 kwietnia 1993r. 25. Zb. Owczarek. Wymagania techniczno-użytkowe dla okien i przewidywane kierunki zmian. Referat wygłoszony na seminarium Targów Budowlanych Gdańska Wiosna Budowlana oraz OKNA 93. Gdańsk 22-24 kwietnia 1993r. Hala Olivia. 26. Zb. Owczarek. Stolarka otworowa okna i drzwi balkonowe z drewna i tworzyw sztucznych. Budownictwo i Gospodarka Miejska nr 9/96. Oficyna wydawnicza COIB, Warszawa 1996r. 27. Krzysztof Kasperkiewicz. Nawiewniki powietrza zewnętrznego środkiem do poprawy działania wentylacji w budynkach poddawanych termorenowacji. Magazyn Budowlany nr 5/96. Warszawa 1996r. 28. Krzysztof Kasperkiewicz. Nawiewniki powietrza recepta na zbyt szczelne okna. Materiały Budowlane nr/96. Warszawa 1996r. 29. K. Kasperkiewicz, Z. Owczarek, B. Szudrowicz. Nowe wymagania technicznoużytkowe dla okien i drzwi balkonowych. Budownictwo i prawo nr 2/98. Warszawa 1998r. 30. Instrukcja ITB nr 343/96: Nawiewniki powietrza zewnętrznego do pomieszczeń, Warszawa 1996. 31. ZUAT-15/III.06/2004: Nawiewniki powietrza montowane w zewnętrznych przegrodach budynków. 32. PN-EN 13141-1:2006: Wentylacja budynków. Badanie właściwości elementów/wyrobów do wentylacji mieszkań, Część 1: Urządzenia do przepływu powietrza, montowane w przegrodach zewnętrznych i wewnętrznych. 33. PN-83/B-03430/Az3. Wentylacja w budynkach mieszkalnych zamieszkania zbiorowego i użyteczności publicznej. 34. PN-EN 1027:2001: Okna i drzwi. Wodoszczelność. Metoda badania. 35. Instrukcja nr 224/79 Wymagania techniczno - użytkowe dla lekkich ścian osłonowych w budownictwie ogólnym. ITB Warszawa 1979 r. 36. PN-77/B-02011. Obciążenia w obliczeniach statycznych. Obciążenie wiatrem. 37. PN-EN ISO 10211-1:2005/ Ap1:2006: Mostki cieplne w budynkach. Obliczanie strumieni cieplnych i temperatury powierzchni. Część 1: Metody ogólne.

23 38. PN-EN ISO 6946:2004: Komponenty budowlane i elementy budynku. Opór cieplny i współczynnik przenikania ciepła. Metoda obliczania. 39. PN-EN ISO 13788:2003: Cieplno-wilgotnościowe właściwości komponentów budowlanych i elementów budynku. Temperatura powierzchni wewnętrznej konieczna do uniknięcia krytycznej wilgotności powierzchni i kondensacja międzywarstwowa. Metody obliczania. 40. Zb. Owczarek. Osłonięta skrzynka grzejna do badania współczynnika przenikania ciepła okien i drzwi, Kwartalnik ITB nr 3, Warszawa 2005. 41.. Praca naukowo-badawcza NF-47/04 - Ocena porównawcza obliczeń i badań współczynnika przenikania ciepła okien, ITB, Warszawa 2004. 42. Praca naukowo-badawcza NF-47/05 - Ocena porównawcza obliczeń i badań współczynnika przenikania ciepła okien, ITB, Warszawa 2005. 43. Program komputerowy BISCO firmy PHYSIBEL, www.physibel.be