Menu

Obliczanie współczynnika przenikania ciepła

Wymagania dotyczące wartości współczynników przenikania ciepła w budynku

      WYMAGANIA IZOLACYJNOŚCI CIEPLNEJ I INNE WYMAGANIA ZWIĄZANE Z OSZCZĘDNOŚCIĄ ENERGII
1. Izolacyjność cieplna przegród
1.1. Wartości współczynnika przenikania ciepła UC ścian, dachów, stropów i stropodachów dla wszystkich rodzajów budynków, uwzględniające poprawki ze względu na pustki powietrzne w warstwie izolacji, łączniki mechaniczne przechodzące przez warstwę izolacyjną oraz opady na dach o odwróconym układzie warstw, obliczone zgodnie z Polskimi Normami dotyczącymi obliczania oporu cieplnego i współczynnika przenikania ciepła oraz przenoszenia ciepła przez grunt, nie mogą być większe niż wartości UC(max) określone w poniższej tabeli:


Tabela 

1.2. Wartości współczynnika przenikania ciepła U okien, drzwi balkonowych i drzwi zewnętrznych nie mogą być większe
niż wartości U(max) określone w poniższej tabeli:

1.3. Dopuszcza się dla budynku produkcyjnego, magazynowego i gospodarczego większe wartości współczynnika U niż UC(max) oraz U(max) określone w pkt 1.1. i 1.2., jeżeli uzasadnia to rachunek efektywności ekonomicznej inwestycji, obejmujący koszty budowy i eksploatacji budynku.
1.4. W budynku mieszkalnym, zamieszkania zbiorowego, użyteczności publicznej, produkcyjnym, magazynowym i gospodarczym podłoga na gruncie w ogrzewanym pomieszczeniu powinna mieć izolację cieplną obwodową z materiału izolacyjnego w postaci warstwy o oporze cieplnym co najmniej 2,0 (m2 · K)/W, przy czym opór cieplny warstw podłogowych oblicza się zgodnie z Polskimi Normami, o których mowa w pkt 1.1.

1.5. Izolacja cieplna przewodów rozdzielczych i komponentów w instalacjach centralnego ogrzewania, ciepłej wody użytkowej (w tym przewodów cyrkulacyjnych), instalacji chłodu i ogrzewania powietrznego powinna spełniać następujące wymagania minimalne określone w poniższej tabeli:


Wymiar charakterystyczny podłogi B’ jest kluczowym pojęciem dla określania strat ciepła przez podłogę do gruntu, należy obliczać ze wzoru:
B’ = A/(½P) [m]
A – pole powierzchni podłogi [m2],
P – obwód podłogi (uwzględniający tylko ściany zewnętrzne, [m].
Obwód podłogi P uwzględnia długość całkowitą ścian zewnętrznych, oddzielających ogrzewany budynek od otoczenia zewnętrznego lub nieogrzewanej przestrzeni, leżącej poza izolowaną obudową budynku (np. dobudowane garaże, pomieszczenia gospodarcze itp.). Powyższego wzoru nie da się zastosować dla pomieszczeń bez ścian zewnętrznych, gdyż
obwód P wynosi wówczas zero (stosuje się wtedy wartość obliczoną dla całego budynku).


Wymiar charakterystyczny podłogi B’ zdefiniowany jest w normie PN–EN ISO 13370:2001 w odniesieniu do całego budynku. Natomiast zgodnie z PN–EN 12831:2006 wymiar ten dla poszczególnych pomieszczeń powinien być określany w jeden
z następujących sposobów:
1) dla pomieszczeń bez ścian zewnętrznych stosuje się wartość B’ obliczoną dla całego budynku,
2) dla wszystkich pomieszczeń z dobrze izolowaną podłogą (Ug < 0,5 [W/(m2×K)]) również stosuje się wartość B’ obliczoną dla całego budynku,
3) dla pozostałych pomieszczeń (pomieszczenia ze ścianami zewnętrznymi oraz jednocześnie ze słabo izolowaną podłogą) wartość B’ należy obliczać oddzielnie dla każdego pomieszczenia.


Wartości równoważnego współczynnika przenikania ciepła podłóg i ścian stykających się z gruntem można odczytać z wykresów lub tabel opracowanych dla wybranych przypadków w normie PN–EN 12831:2006 Instalacje ogrzewcze w budynkach – Metoda obliczania projektowego obciążenia cieplnego.

2.2 Obliczanie współczynnika przenikania ciepła

Współczynnik przenikania ciepła U przegrody budowlanej oblicza się ze wzoru:
 


Rsi, Rse – jednostkowe opory przejmowania ciepła, (napływu i odpływu) [m2×K/W],
RT – całkowity opór cieplny przegrody budowlanej [m2×K/W],
R – jednostkowy opór przewodzenia ciepła przez przegrodę [m2×K/W].
W obliczeniach cieplnych przegród budynków rozróżnia się opór przejmowania ciepła na wewnętrznej powierzchni przegrody: Rsi = 1/hi [m2×K/W] oraz opór przejmowania ciepła na zewnętrznej powierzchni przegrody Rse = 1/he [m2×K/W].
W praktyce projektowej opór przejmowania ciepła przyjmuje się w zależności od kierunku strumienia cieplnego (tabela 2).

 

Tabela 2 Opory przejmowania ciepła [źródło własne]


Uwaga: W przypadku wewnętrznych elementów budowlanych (ścian działowych) lub elementów pomiędzy przestrzenia ogrzewaną i nieogrzewaną Rse przyjmuje się o wartości Rsi.

Opór cieplny przegrody złożonej z warstw jednorodnych prostopadłych do kierunku przepływu ciepła, ewentualnie z niewentylowanymi warstwami powietrza, oblicza się z zależności:

R1 + R2 +... + Rn – obliczeniowe opory cieplne przewodzenia poszczególnych warstw przegrody wraz z niewentylowanymi warstwami powietrza.
Dla przegród budowlanych wewnętrznych pomiędzy pomieszczeniami ogrzewanymi o różnych temperaturach powietrza wewnętrznego lub pomiędzy pomieszczeniem ogrzewanym i nieogrzewanym opór przejmowania ciepła Re stosuje się dla obydwu stron.
 
Obliczenie całkowitego oporu cieplnego przegrody budowlanej złożonej z warstw jednorodnych i niejednorodnych, wykonuje się metodą uproszczoną, polegającą na obliczeniu kresu górnego i kresu dolnego całkowitego oporu cieplnego. Obliczenie to należy wykonać, dzieląc przegrodę budowlaną na wycinki i warstwy w taki sposób, aby uzyskać części jednorodne termicznie.
Całkowity opór cieplny RT przegrody budowlanej składającej się z warstw termicznie jednorodnych i niejednorodnych równoległych do powierzchni oblicza się jako średnią arytmetyczną górnego i dolnego kresu całkowitego oporu cieplnego według wzoru:

Współczynnik przenikania ciepła przegrody jest odwrotnością całkowitego oporu cieplnego RT:

Współczynniki przenikania ciepła podłóg i ścian przyległych do gruntu


Współczynnik przenikania ciepła Ug podłóg i ścian przylegających do gruntu należy obliczać ze wzoru:


gdzie:
RT – całkowity opór cieplny przewodzenia ciepła przegrody wraz z oporami przejmowania ciepła, [(m2.K)/W], przy czym Ri = 0,17, Re = 0.
Rg – opór gruntu, [(m2.K)/W].

Przy zagłębieniu górnej powierzchni podłogi w stosunku do powierzchni terenu na głębokość mniejszą lub równą 1 m, powierzchnia podłogi dzieli się na dwie strefy. Strefa I jest powierzchnią podłogi o szerokości 1 m przylegającą do ścian zewnętrznych. Pozostała część powierzchni podłogi stanowi strefę II.

Podział podłogi na gruncie na strefy, Oznaczenia: te- obliczeniowa (projektowa) temperatura zewnętrzna, tg- obliczeniowa temperatura gruntu dla II strefy podłogi, tg = 8° C

W przypadku nakładania się pasów strefy I - w narożach należy powierzchnię liczyć podwójnie. Gdy przy ścianie zewnętrznej podłogi na gruncie w strefie I znajduje się kanał z przewodami c.o., nie należy liczyć strat ciepła przez przenikanie w strefie I podłogi. Wartości oporu cieplnego gruntu Rg należy przyjmować:
- dla strefy I

- dla strefy II Rg przyjmuje się w zależności od szerokości strefy II wg tablicy 1.3, lecz nie może ona przekraczać wartości Rg max, wyznaczonej wg wzoru:

gdzie:
Z – wysokość górnej powierzchni podłogi od poziomu zwierciadła wody gruntowej, [m].
Przy zagłębieniu górnej powierzchni podłogi większym niż 1 m poniżej powierzchni terenu całą powierzchnię podłogi traktuje się jako strefę II,

Wartości oporu cieplnego gruntu przylegającego do podłogi określa się w zależności od szerokości strefy II [m], wg tab. 1.3.

Tablica 1.3. Wartości oporu cieplnego gruntu przylegającego do podłogi

Opór cieplny Rg gruntu przylegającego do ścian wraz z oporami przejmowania ciepła należy przyjmować wg tablicy 1.4, w zależności od zagłębienia ściany w gruncie H.

Tablica 1.4. Wartości oporu cieplnego gruntu przylegającego do ścian

Długość części ściany przy gruncie do obliczeń jej powierzchni należy przyjmować w osiach ścian prostopadłych do danej, a przypadku ściany narożnej, długość rzeczywistą należy zwiększyć o połowę jej zagłębienia.


Opór cieplny przestrzeni nieogrzewanych

Wśród przestrzeni nieogrzewanych możemy wyróżnić: przestrzenie dachowe i przestrzenie przylegające do budynku.
 Przestrzenie dachowe w przypadku dachów stromych z płaskim izolowanym stropem w obliczeniach całkowitego oporu cieplnego można uznać za warstwy termicznie jednorodne o oporze cieplnym podanym w tablicy 1.5.
Tablica 1.5. Opór cieplny wentylowanych przestrzeni dachowych

Opór cieplny przestrzeni dachowej Ru uwzględnia opór przestrzeni wentylowanej i pokrycia, ale nie uwzględnia oporów przejmowania ciepła Rsi, Rse.

Rys. Opory cieplne przestrzeni dachowych

Stąd współczynnik przenikania ciepła stropu pod przestrzenią dachową oblicza się wg wzoru:


W przypadku małych nieogrzewanych pomieszczeń przylegających do budynku w obliczeniach całkowitego oporu cieplnego uwzględnia się nieogrzewane pomieszczenie jako dodatkową niejednorodną warstwę o oporze cieplnym Ru

Rys.   Opór przestrzeni nieogrzewanej, a) rzut fragmentu budynku z przestrzenią nieogrzewaną, b) przekrój fragmentu budynku z przestrzenią nieogrzewaną

 

Wartość oporu cieplnego przestrzeni nieogrzewanej wyznacza się z zależności:

z zachowaniem warunku Ru ≤ 0,5 [(m2.K)/W]
gdzie:
Aj – łączna powierzchnia wszystkich komponentów między środowiskiem wewnętrznym a nieogrzewanym pomieszczeniem, [m2],
Ae – łączna powierzchnia wszystkich komponentów między nieogrzewanym pomieszczeniem a środowiskiem zewnętrznym, [m2].
Stąd współczynnik przenikania ciepła ściany, do której przylega przestrzeń nieogrzewana oblicza się wg wzoru:

  Współczynnik przenikania ciepła przegrody z mostkami cieplnymi. Współczynnik przenikania ciepła U przegród z mostkami liniowymi oblicza się według wzoru:


w którym:
Uo – współczynnik przenikania ciepła przegrody bez uwzględnienia wpływu mostków cieplnych liniowych [W/(m2K)],
ψi – liniowy współczynnik przenikania ciepła mostka liniowego o numerze i, [W/(m2K)],
Li – długość mostka liniowego o numerze i, [m],
A – pole powierzchni przegrody w świetle przegród do niej prostopadłych, pomniejszonej o pole powierzchni ewentualnych okien i drzwi balkonowych, obliczone w świetle ościeżnicy, [m2].
Dla budynków mieszkalnych, zamieszkania zbiorowego, budynków użyteczności publicznej oraz budynków przemysłowych o kubaturze ogrzewanej do 1500 m3 dopuszcza się stosowanie uproszczonego sposobu obliczeń według wzoru :


w którym:
Uo – współczynnik przenikania ciepła przegrody bez uwzględniania wpływu mostków cieplnych liniowych, [W/(m2K)],
Uo – dodatek do współczynnika Uo wyrażającego wpływ mostków termicznych, [W/(m2K)], (tablica 1.6).


Tablica 1.6. Wartości dodatku Uo uwzględniającego wpływ mostków termicznych 

(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});