Pobierz pełny numer IZOLACJI

Pełny numer IZOLACJI 1/2017 [PDF]

możesz pobrać BEZPŁATNIE - po prostu ZAREJESTRUJ konto w portalu

Izolacyjność termiczna przegród pełnych i jej wpływ na charakterystykę energetyczną budynków

Izolacyjność cieplna przegród | Parametry materiałowe | Obliczenia cieplne budynków
Izolacyjność termiczna przegród pełnych i jej wpływ na charakterystykę energetyczną budynków </br> Thermal-insulating power of full building fabric and its impact on energy characteristics of buildings
Izolacyjność termiczna przegród pełnych i jej wpływ na charakterystykę energetyczną budynków
Thermal-insulating power of full building fabric and its impact on energy characteristics of buildings
Archiwum autora

Czas określania wymagań ochrony cieplnej przez graniczne wartości współczynników przenikania ciepła przegród zewnętrznych można uznać za miniony. Obecnie coraz większe znaczenie będą miały wskaźniki uzyskiwane za pomocą symulacji energetycznych budynków.

DOŁĄCZ DO NEWSLETTERA - kliknij tutaj »

Metody oceny cech fizycznych budynków (w tym parametrów cieplno-wilgotnościowych) wykorzystywane są w projektowaniu od ok. 50 lat. Prace teoretyczne nad modelami fizycznymi opisującymi zachowanie budynku i jego interakcji z otoczeniem są podstawą współczesnej fizyki budowli.

Przez kolejne lata zmieniały się same metody, ich stopień dokładności, a także podejście do zagadnień ochrony cieplnej budynków. Czynnikiem decydującym o zmianie wymagań ochrony cieplnej, poza względami czysto ekonomicznymi i politycznymi, był rozwój technologii budowlanej.

Warto przeczytać: Minimalne grubości termoizolacji stropodachów dwudzielnych o konstrukcji krokwiowej

Do początku XX w. podstawowym materiałem budowlanym do wnoszenia ścian była cegła ceramiczna pełna o dobrych (jak na owe czasy) właściwościach izolacyjnych.

Pozwalała ona – przy zastosowaniu zalecanej, najczęściej ze względów konstrukcyjnych, grubości murów powyżej 60 cm – uzyskiwać wartości współczynników przenikania ciepła na poziomie ok. 1,00 W/(m²·K).

Jednocześnie cegły wypalane z gliny uznawane były za materiał izolacyjny. Ten stan rzeczy z niewielkimi zmianami trwał praktycznie do lat 70. ubiegłego wieku, kiedy to wprowadzono oddolne ograniczenia odnośnie do minimalnej grubości ściany ceglanej. Zestawienia szczegółowych danych można znaleźć m.in. w artykule T. Steidla [1].

Izolacyjność cieplna przegród na przestrzeni lat

W latach 60. wymagania ochrony cieplnej zaczęto wyrażać przez współczynnik przenikania ciepła (pierwotnie oznaczany jako k, po 1998 r. zaś jako U [W/(m²·K)]). Wynikało to z pojawienia się nowych technologii wnoszenia ścian zewnętrznych.

Wraz z wprowadzeniem w 1982 r. oraz 1991 r. norm ochrony cieplnej (odpowiednio PN­‑82/B-02020 [2] i PN-91/B-02020 [3]) nastąpiło istotne obniżenie granicznych wartości współczynnika przenikania ciepła U ścian zewnętrznych. Nowe przepisy związane były z rozwojem technologii produkcji podstawowych materiałów izolacyjnych stosowanych w budownictwie: styropianu i wełny mineralnej.

ABSTRAKT

W artykule przedstawiono przykład symulacji energetycznych budynku. Podkreślono wpływ dodatkowych parametrów fizycznych materiałów, takich jak gęstość, ciepło właściwe, absorpcyjność i emisyjność, na zachowanie cieplne przegród o różnej budowie.

The article presents an example of building energy simulations. It emphasises the impact of additional physical parameters of materials, such as density, specific heat, absorptivity and emissivity on thermal behaviour of various designs of building fabric.

Nastąpił przełom w podejściu do rozwiązań materiałowych. Za materiały izolacyjne zaczęto uważać te o współczynniku przewodzenia ciepła l niższym od 0,10 W/(m²·K). Kolejne zmiany – w 1991 r. i 1999 r. – oraz późniejsze przepisy spowodowały wzrost popularności ścian warstwowych nad jednowarstwowymi oraz rozwój technologii dociepleniowych.

Wszystkie metody służące ocenie cieplnej budynków stosowane do 2008 r. polegały na wyznaczeniu i sprawdzeniu granicznych wartości współczynników przenikania ciepła przegród.

Obliczanie współczynników sprowadza się do wyznaczenia całkowitego oporu cieplnego przegrody RT [(m²·K)/W]. W najprostszych przypadkach całkowity opór cieplny jest funkcją grubości poszczególnych warstw i wartości współczynników przewodzenia ciepła materiałów, z których dane warstwy zostały wykonane.

Obliczeniowe wartości współczynników przewodzenia ciepła λ [W/(m·K)] stanowiły załączniki odpowiednio do norm PN-82/B-02020 [2] i PN­‑91/B­‑02020 [3] oraz PN-EN ISO 6946:2008 [4]. Od 2003 r. zostały one zestawione w normie PN-EN 12524:2003 [5].

Chociaż do wyznaczania współczynnika przenikania ciepła jedynym potrzebnym parametrem materiałowym był współczynnik λ, w załącznikach zawierających obliczeniowe właściwości fizyczne można było znaleźć również gęstość pozorną r [kg/m³] oraz ciepło właściwe cp [kJ/(kgK)].

Dodatkowo w normie PN­‑EN 12524:2003 [5] pojawiły się współczynniki oporu dyfuzyjnego m [–] służące analizom wilgotnościowym przegród.

Gęstość pozorna i ciepło właściwe wykorzystywane są w obliczeniach charakterystyki cieplnej budynków dopiero od 2009 r., zgodnie z zapisami wprowadzonej w rozporządzeniu z 6 listopada 2008 r. metodologii obliczania charakterystyki energetycznej budynku [6].

Rozwój technologii budowlanych oraz polityka energetyczna wielu krajów Unii Europejskiej powodowały stopniowe zaostrzanie wymagań ochrony cieplnej także w Polsce. Do 1998 r. ­maksymalne wartości współczynników przenikania ciepła z niewielkimi wyjątkami określane były w polskich normach.

Od 1998 r. są one ustalane w rozporządzeniu w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie [7]. Jedynie początkowe przepisy z lat 60. rozróżniały wymagania w zależności od strefy klimatycznej, w której znajdował się projektowany budynek (nieco łagodniejsze były wymagania w odniesieniu do I i II strefy).

Unikając bardzo szczegółowych rozważań, można stwierdzić, że od czasów pierwszych przepisów z zakresu ochrony cieplnej do dzisiaj wartości wymaganych współczynników zmalały ok. czterokrotnie: od 1,16 W/(m²·K) w 1964 r. do 0,30 W/(m²·K) obecnie (rys. 1).

Interesującą dyskusję otwiera natomiast tzw. Recast, czyli nowelizacja dyrektywy w sprawie charakterystyki energetycznej ­budynków [8], zalecająca bardziej rygorystyczne przepisy ograniczające praktycznie do zera zapotrzebowanie na energię nowo projektowanych budynków.

W praktyce oznacza to wymóg uzyskania współczynników przenikania ciepła przegród zewnętrznych na poziomie bliskim 0,00 W/(m²·K), a być może nawet o wartościach ujemnych.

Zakładany efekt jest niemożliwy do uzyskania przy zastosowaniu tradycyjnych materiałów budowlanych oraz w tradycyjnym podejściu do określania współczynnika przenikania ciepła przegrody, który jest de facto współczynnikiem strat ciepła całego systemu ściennego.

Technologie służące tego typu rozwiązaniom mogą wykorzystywać znane dotychczas systemy i materiały, takie jak izolacje transparentne (w tym aerożele) oraz nowoczesne systemy izolacji próżniowych. Jednak ze względu na specyfikę działania wymagają one dostarczenia kolejnych danych materiałowych.

WARTO WIEDZIEĆ
Konferencja izolacje
Artykuł prezentowany na Konferencji IZOLACJE 2012

Dzięki tak zaawansowanym systemom jest możliwe uzyskiwanie ujemnych wartości ekwiwalentnych współczynników przenikania ciepła wynikających z dodatniego bilansu energetycznego przegrody.

Uzyskana wartość współczynnika przenikania ciepła jest w tym wypadku zależna m.in. od wartości napromieniowania słonecznego, orientacji względem stron świata, nachylenia przegrody itp. i powinna być określana jako wartość średniosezonowa. Na rys. 1 zaznaczono dodatkowo wartość U ekwiwalentnego.

Parametry materiałowe uwzględniane w obliczeniach

Jak wspomniano, w zasadzie do 2008 r. ochrona cieplna budynków oceniana była na podstawie jednego parametru opisującego izolacyjność cieplną przegród zewnętrznych. Wprawdzie w rozporządzeniu z 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie [7], wprowadzono graniczny wskaźnik zapotrzebowania na energię E0, pozostawał on jednak w wielu wypadkach wymaganiem martwym.

Informacje na ten temat prezentował wielokrotnie J.A. Pogorzelski jako wyniki badań własnych na temat przestrzegania przepisów ochrony cieplnej prowadzonych na terenie Polski północno-wschodniej.

Dodatkowym mankamentem była obowiązująca w tym okresie niezwykle prosta metoda szacowania strat ciepła na podgrzanie powietrza wentylacyjnego oraz zysków ciepła. Dzięki temu parametrem determinującym uzyskiwane wartości wskaźnika E była izolacyjność termiczna przegród.

Przełomowy m.in. w podejściu do obliczania parametrów cieplnych przegród był 2008 r. i wprowadzenie normy PN-EN ISO 13790:2008 [9] oraz rozporządzenia w sprawie metodologii obliczania charakterystyki energetycznej budynku [7] wykorzystującego (przynajmniej w części) jej zapisy.

ZOBACZ TAKŻE
Jak obniżyć koszty ogrzewania budynku?
Jak obniżyć koszty ogrzewania budynku?
Pobierz ZA DAMO PDF!

W ramach samego rozporządzenia pojawiła się konieczność określania stałej czasowej budynku decydującej o efektywności wykorzystania zysków ciepła. Do jej obliczania niezbędne jest wyznaczenie wewnętrznej pojemności cieplnej budynku, czyli pojemności wewnętrznych fragmentów (do 10 cm) jego elementów konstrukcyjnych.

Tym samym konieczna jest znajomość zarówno gęstości, jak i ciepła właściwego poszczególnych materiałów, z których wykonana jest przegroda.

Wprowadzenie konieczności dokładnego określania efektywności wykorzystania zysków ciepła jest pierwszym krokiem w kierunku analizy budynków w nieustalonych stanach wymiany ciepła mającej wpływ na ostateczne wartości sezonowego zapotrzebowania na energię do ogrzewania/chłodzenia.

Do innych parametrów wykorzystywanych w obliczeniach zgodnie z normą PN-EN ISO 13790:2008 [9], a także przywoływanych w rozporządzeniu w sprawie metodologii obliczania charakterystyki energetycznej budynku [6], należą absorpcyjność a i emisyjność e promieniowania.

Obliczeniowe wartości obu parametrów nie są określone w normie PN-EN 12524:2003 [5], choć ich przybliżone wartości można znaleźć w polskiej literaturze przedmiotu (np. w książce L. Laskowskiego [10]) oraz publikacjach anglojęzycznych (np. w książce J.A. Clarke’a [11]).

Absorpcyjność promieniowania słonecznego wykorzystywana jest w obliczeniach charakterystyki energetycznej budynków przy wyznaczaniu zysków ciepła od promieniowania słonecznego przez elementy nieprzezroczyste [9].

Natomiast emisyjność jest niezbędna w celu określenia strat ciepła na drodze promieniowania pomiędzy budynkiem a otoczeniem (przepływ ciepła przez promieniowanie cieplne do nieboskłonu) [9].

W wypadku elementów nieprzezroczystych pokrytych izolacją ­przezroczystą dodatkową wielkością fizyczną jest transmisyjność promieniowania słonecznego przez warstwę transparentną t. Tego typu szczególne rozwiązania przegród nie są jednak tematem tego artykułu.

Artykuł pochodzi z: miesięcznika IZOLACJE 7/8/2012

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie


NOWOŚĆ w izolacjach instalacji niskotemperaturowych »

Ilość budynków z instalacjami chłodzenia rośnie systematycznie. Coraz większa ilość instalacji to większa... czytaj dalej »

 


Zarabiaj pieniądze sprzedając prąd »

Nie wiesz ile kosztuje strop lub jaki strop wybrać?

Wszystkie znane obecnie źródła energii, poza energią geotermalną i atomową, są pośrednio efektem działania promieniowania słonecznego... czytaj dalej »

Budujesz dom? Poznaj systemy stropowe, wybierz najlepszy i wyceń bezpłatnie » czytaj dalej »

Ciepła podłoga bez styropianu?


Obecnie coraz częściej wykonuje się podłogę na gruncie na podbudowie z keramzytu. Jedna warstwa tego lekkiego kruszywa zastępuje trzy tradycyjne: podsypkę piaskową, podłoże betonowe oraz materiał do izolacji termicznej. czytaj dalej »

 


Jak szybko naprawić uszkodzenia na powierzchni dachu?

Jaką farbę elewacyjną wybrać?

Na płaskich dachach papowych - zwłaszcza w trakcie lub tuż po okresie zimowym - można zaobserowować dwa zasadnicze rodzaje uszkodzeń. Są to z jednej strony... czytaj dalej » Jakich farb fasadowych użyć, jak przygotować powierzchnię pod malowanie i jakie efekty można uzyskać na elewacji? czytaj dalej »

 

Termoizolacja ścian od wewnątrz - na co zwrócić uwagę?

Skuteczna termoizolacja przegród budowlanych gwarantuje znaczne obniżenie kosztów związanych z eksploatacją budynku... czytaj dalej »


Czego użyć do mocowania termoizolacji?

Jak ograniczyć zużycie energii w budynkach?

Łączniki do termoizolacji to ważny element zapewniający stabilność układu ociepleniowego. Powinny być dobrane z uwzględnieniem rodzaju podłoża, ciężaru systemu oraz... czytaj dalej » Aby ograniczyć zużycie energii w budynkach, należy zadbać nie tylko o odpowiedni komfort cieplny jesienią i zimą… czytaj dalej »

Posadzki do każdego typu pomieszczeń. Zobacz prezentacje »

 czytaj dalej »

Dodaj komentarz
Nie jesteś zalogowany - zaloguj się lub załóż konto. Dzięki temu uzysksz możliwość obserwowania swoich komentarzy oraz dostęp do treści i możliwości dostępnych tylko dla zarejestrowanych użytkowników portalu Izolacje.com.pl... dowiedz się więcej »
Synthos S.A. Synthos S.A.
Grupa Kapitałowa Synthos S.A. jest jednym z największych producentów surowców chemicznych w Polsce. Spółka jest pierwszym w Europie...
5/2018

Aktualny numer:

Izolacje 5/2018
W miesięczniku m.in.:
  • - Fundamenty w budynkach jednorodzinnych
  • - Ognioochronne powłoki malarskie
Zobacz szczegóły
Dom Wydawniczy MEDIUM Rzetelna Firma
Copyright @ 2004-2012 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
realizacja i CMS: omnia.pl

.