Pobierz pełny numer IZOLACJI

Pełny numer IZOLACJI 6/2018 [PDF]

możesz pobrać BEZPŁATNIE - po prostu ZAREJESTRUJ konto w portalu

Parametry cieplno-wilgotnościowe złączy ścian zewnętrznych - analiza numeryczna

Mostki cieplne | Straty ciepła | Parametry cieplno-wilgotnościowe ścian zewnętrznych | Ściany zewnętrzne
Parametry cieplno-wilgotnościowe złączy ścian zewnętrznych – analiza numeryczna | Numerical analysis of heat and humidity parameters of external wall joints
Parametry cieplno-wilgotnościowe złączy ścian zewnętrznych – analiza numeryczna | Numerical analysis of heat and humidity parameters of external wall joints
M. Dybowska

Aby obliczyć straty ciepła przez przegrodę zewnętrzną, należy przeanalizować ją całościowo - wraz ze złączami budowlanymi. Wymaga to wiedzy z zakresu fizyki budowli, w tym znajomości podstawowych parametrów cieplno-wilgotnościowych mostków cieplnych.

Głównym zadaniem przegrody zewnętrznej jest zapewnienie właściwych oddziaływań czynników zewnętrznych na wnętrze budynku tak, aby powstał odpowiedni mikroklimat. Konstrukcja ta powinna zapewniać (oprócz spełnienia wymogów wytrzymałościowych) ochronę przed: 

  •  ucieczką ciepła na zewnątrz budynku,
  •  hałasem,
  •  zawilgoceniem wnętrza.

Podstawowym parametrem cieplnym ściany zewnętrznej jest współczynnik przenikania ciepła U [W/(m2·K)], określany według normy PN-EN ISO 6946:2008 [1] jako odwrotność całkowitego oporu cieplnego przegrody od środowiska do środowiska RT.

Parametry cieplno-wilgotnościowe mostka cieplnego

Jednym z głównych błędów w obliczeniach jest pomijanie wpływu mostków cieplnych, czyli miejsc w budynku, przez które dochodzi do dodatkowych strat ciepła. Mostki cieplne występują najczęściej w ścianach zewnętrznych.

Przeczytaj: Projektowanie przegród zewnętrznych w świetle nowych wymagań cieplno­-wilgotnościowych

ABSTRAKT

W artykule omówiono procedury obliczeń numerycznych złączy ścian zewnętrznych oraz określono parametry cieplno-wilgotnościowe wybranych mostków cieplnych. Przedstawiono obliczenia złączy ścian dwuwarstwowych: narożnika ściany zewnętrznej i połączenia ściany zewnętrznej ze stropem w przekroju przez wieniec, wykonane za pomocą programu komputerowego.

The article discusses numerical calculation procedures for external wall joints and specifies heat and humidity parameters of selected thermal bridges. It also presents the calculations of insulated solid walls: the corner of an external wall and the joint between the external wall and the floor slab across a tie beam, performed by means of a computer program.

Powstają na skutek zmian geometrii przegrody, wad projektowych lub niestarannego wykonania. Mogą mieć znaczny wpływ na straty ciepła z pomieszczeń na zewnątrz budynku. Zwiększają ponadto ryzyko rozwoju grzybów pleśniowych.

Wyznaczenie parametrów mostka cieplnego złącza budowlanego składa się z kilku etapów (RYS. 1):

  •  określenia rozkładu temperatur w obszarze jego występowania,
  •  wyznaczenia minimalnej temperatury na wewnętrznej powierzchni złącza oraz czynnika temperaturowego fRsi,
  •  w wypadku liniowych mostków cieplnych określenia dodatkowych strat ciepła w postaci liniowego współczynnika przenikania ciepła ψ [W/(m·K)].

W Rozporządzeniu Ministra Infrastruktury z dnia 6 listopada 2008 r. zmieniającym rozporządzenie w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie [3], sformułowano wartości graniczne współczynnika przenikania ciepła U [W/(m2·K)]. Nie podano natomiast wartości granicznych strat ciepła w wypadku mostków cieplnych.

Współczynnik ψ jest równy stracie ciepła na 1 m długości elementu budowlanego zawierającego mostek cieplny, zmniejszonej o stratę ciepła, która wystąpiłaby, gdyby nie było mostka termicznego. Wartości liniowego współczynnika przenikania ciepła zależne są od sposobu wymiarowania mostków cieplnych w budynku. Wyróżnia się trzy wartości współczynnika ψ oparte na:

  •  wymiarach wewnętrznych, mierzonych między wykończonymi wewnętrznymi powierzchniami przegród każdego pomieszczenia w budynku (bez grubości przegród wewnętrznych) – ψi,
  •  całkowitych wymiarach wewnętrznych, mierzonych między wykończonymi wewnętrznymi powierzchniami zewnętrznych elementów budynku (z włączeniem grubości przegród wewnętrznych) – ψoi,
  •  wymiarach zewnętrznych, mierzonych między wykończonymi zewnętrznymi powierzchniami elementów zewnętrznych budynku – ψe.

Różnicę między wymiarowaniem wewnętrznym a zewnętrznym przedstawiono na RYS. 2.

RYS. 2. Sposoby wymiarowania mostków cieplnych na przykładzie naroża (wymiar wewnętrzny naroża: BD + DF, wymiar zewnętrzny naroża: AC + CE)  |  Fot. M. Dybowska [2]

Kompletne obliczenia cieplne w projekcie muszą być oparte na tej samej zasadzie wymiarowania budynku. Podczas obliczania  wartości liniowego współczynnika przenikania ciepła Y należy podać wybrany system wymiarowania. System stosowany do scharakteryzowania wymiarów budynku powinien być zgodny z krajowymi normami i rozporządzeniami.

Warto zobaczyć: Domy pasywne – do poprawy?

Wartości liniowego współczynnika ψ do obliczeń i analiz można przyjmować na podstawie:

  •  norm przedmiotowych, np. PN-EN ISO 14683:2008 [4],
  •  katalogów mostków cieplnych,
  •  obliczeń własnych za pomocą programów komputerowych.

RYS. 3. Sposoby określania wartości liniowego współczynnika przenikania ciepła  |  Fot. M. Dybowska [2]

Warto pamiętać jednak, że norma PN-EN ISO 14683:2008 [4] oraz katalogi mostków cieplnych podają jedynie wartości orientacyjne wybranych węzłów konstrukcyjnych. Dokładność ­poszczególnych sposobów określania wartości liniowego współczynnika ciepła podano na RYS. 3.

Potrzebujesz więcej TREŚCI?

Odbierz TUTAJ
IZO-newsletter »

Obliczenia numeryczne złączy budowlanych

W artykule przedstawiono obliczenia parametrów cieplno-wilgotnościowych złączy zewnętrznych ścian dwuwarstwowych: narożnika ściany zewnętrznej i połączenia ściany zewnętrznej ze stropem w przekroju przez wieniec, wykonane przy zastosowaniu programu komputerowego TRISCO.

Schemat obliczeń

Obliczenia obejmowały:

  • modelowanie złączy przez zastosowanie odpowiednich płaszczyzn wycięcia (budynek dzieli się na wiele części, z których każda tworzy model geometryczny przestrzenny 3D lub 2D); model ten składa się z elementu centralnego (rdzenia) i elementów bocznych; szczegółowe zasady modelowania podano w normie PN-EN ISO 10211:2008 [5]);
  • przyjęcie warunków brzegowych (określanie oporów przejmowania ciepła na powierzchni przegrody oraz temperatur brzegowych);
  • określenie charakterystyki materiałowej – współczynnika przewodzenia ciepła λ [W/(m·K)] poszczególnych materiałów budowlanych występujących w złączach budowlanych (na podstawie normy PN-EN ISO 12524:2004 [6], tabel w literaturze oraz danych producentów);
  • wykonanie obliczeń wartości charakterystycznych parametrów cieplno-wilgotnościowych: strumienia przepływu ciepła przez złącze F [W], liniowego współczynnika sprzężenia cieplnego L2D [W/(m·K)], linowego współczynnika przenikania ciepła ψ [W/(m·K)], gałęziowego współczynnika przenikania ciepła (w odniesieniu do odpowiedniej części złącza) ψg (d) [W/(m·K)], temperatury minimalnej w złączu tmin.si,min.) [°C], czynnika temperaturowego fRsi [-].

Wartości oporów przejmowania ciepła na wewnętrznej i zewnętrznej powierzchni przegrody przy wyznaczaniu wielkości strumienia ciepła, w zależności od kierunku strumienia ciepła, przyjmuje się na podstawie normy PN-EN ISO 6946:2008 [1]. Natomiast przy wyznaczaniu rozkładu temperatur w złączu oraz czynnika temperaturowego fRsi stosuje się normę PN-EN ISO 13788:2003 [7].

RYS. 5. Model obliczeniowy narożnika ściany dwuwarstwowej  |  Fot. archiwa autorów

Temperatury obliczeniowe wewnętrzne budynku przyjmuje się na podstawie Rozporządzenia Ministra Infrastruktury z dnia 6 listopada 2008 r. zmieniającego rozporządzenie w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie [3].

Parametry obliczeniowe powietrza zewnętrznego w odniesieniu do okresu zimowego przyjmuje się w zależności od strefy klimatycznej, w której zlokalizowany jest budynek, na podstawie normy PN-82/B-02403 [8].

Model geometryczny złącza podzielony jest na wiele komórek o charakterystycznych węzłach. Aby wyznaczyć temperatury w węzłach, należy zastosować się do prawa zachowania energii oraz prawa Fouriera i uwzględnić warunki brzegowe. Otrzymuje się układ równań, będący funkcją temperatur w węzłach, który po rozwiązaniu metodą analityczną lub iteracyjną służy do określenia pola temperatur. W wyniku zastosowania prawa Fouriera z rozkładu temperatur można obliczyć strumienie ciepła.

RYS. 4. Schemat analizy złącza (mostka cieplnego)  |  Fot. M. Dybowska [2]

Kompleksowa analiza złącza budowanego obejmuje aspekt cieplny i wilgotnościowy (RYS. 4).

Założenia

Przyjęto następujące założenia:

  •  ściana zewnętrzna dwuwarstwowa z betonu komórkowego o gr. 24 cm i styropianu o gr. 10 cm;
  •  temp. powietrza wewnętrznego ti = 20°C, temp. powietrza zewnętrznego te = –20°C;
  •  opór przejmowania ciepła na wewnętrznej i zewnętrznej powierzchni przegrody (Rsi, Rse) zgodnie z normą PN-EN ISO 6946:2008 [1] w wypadku obliczeń parametrów cieplnych oraz normy PN-EN ISO 13788:2003 [7] w wypadku określenia czynnika temperaturowego fRsi; w programie wprowadzono współczynniki przejmowania ciepła po stronie wewnętrznej (hi) i zewnętrznej (he), które stanowią odwrotność oporów Rsi, Rse;
  •  modelowanie złączy przeprowadzono zgodnie z normą PN-EN ISO 10211:2008 [5];
  •  krok siatki podziałowej wynosił 1 cm.
Artykuł pochodzi z: miesięcznika IZOLACJE 10/2012

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie


Najlepszy system stropowy?


Betonowe stropy można produkować na różne sposoby – z betonu przygotowanego na placu budowy lub w fabryce, gdzie panują kutemu optymalne warunki. ZOBACZ »



Odkryj nowy wymiar bezpieczeństwa dla Twojego domu »

Żaluzje ceramiczne, szklane, wentylowane. Co wybrać?

Każdemu z nas zależy na zapewnieniu odpowiedniego bezpieczeństwa swoim bliskim i miejscu, które jest dla nas najważniejsze. Wybór...
czytaj dalej »

Które rozwiązanie sprawdzi się w Twoim przypadku? Jak ochronić wnętrze przed słońcem, hałasem lub zimnem? czytaj dalej »

Czym skutecznie zaizolować fundament?

Zadaniem hydroizolacji jest zablokowanie dostępu wody i wilgoci do wnętrza obiektu budowlanego. Istnieje kilka rodzajów izolacji krystalizujących, a ich znajomość ułatwia zaprojektowanie i wykonanie szczelnej budowli. czytaj dalej »

 


Izolacja natryskowa - co warto wiedzieć?

Dobierz najlepszy materiał izolacyjny »

Produkty polimocznikowe można stosować wszędzie tam, gdzie wymagana jest... czytaj dalej » Niski poziom ochrony cieplnej generuje wysokie koszty utrzymania budynku, stanowiące duże obciążenie budżetu... czytaj dalej »

Uszczelnianie trudnych powierzchni! Zobacz, jak to zrobić skutecznie »


Doszczelniając przegrodę od strony wewnętrznej budynku ograniczamy przenikanie pary wodnej do warstwy izolacyjnej, natomiast... ZOBACZ »


Fakty i mity na temat szarego styropianu »

Jak zabezpieczyć rury przed stratami ciepła?

Od kilku lat rośnie popyt na styropiany szare. W Niemczech i Szwajcarii większość spr... czytaj dalej » Czym powinieneś kierować się przy wyborze odpowiedniej izolacji rur? czytaj dalej »

Jak wykonać trwałe posadzki?

Jakich technologii oraz materiałów użyć do wykonania podłóg przemysłowych, naprawy betonów lub przeprowadzenia renowacji posadzek?  czytaj dalej »


Dlaczego hydroizolacja budynków jest tak ważna?

Sprawdzony sposób na przyspieszenie ocieplenia »

W budynkach nowo wznoszonych barierę dla wody gruntowej stanowi hydroizolacja zewnętrzna ścian piwnic i izolacja pod płytą fundamentową... czytaj dalej » Jakiego produktu użyć, by aplikacja była łatwa, efektywność większa, a tempo pracy ekspresowe? czytaj dalej »

Czego użyć do izolacji podłóg, dachów i fasad?


Istotną różnicą pomiędzy styropianami białymi i grafitowymi jest ich odporność na ZOBACZ »


Najlepszy produkt na tynku termoizolacji? Sprawdź »

Jak dobrać posadzkę do obiektu?

Obniżona wartość λ pozwala zmniejszyć straty energetyczne oraz wydatki na eksploatacje budynków.
czytaj dalej »

Wybierz posadzkę, która będzie funkcjonalna i łatwa w czyszczeniu... czytaj dalej »

dr inż. Krzysztof Pawłowski
dr inż. Krzysztof Pawłowski
Krzysztof Pawłowski – dr inż., wykładowca i pracownik naukowy na Wydziale Budownictwa, Architektury i Inżynierii Środowiska Uniwersytetu Technologiczno-Przyrodniczego w Bydgoszczy. Interesuje s... więcej »
mgr inż. Monika Dybowska-Józefiak
mgr inż. Monika Dybowska-Józefiak
Monika Dybowska-Józefiak ukończyła kierunek budownictwo na Wydziale Budownictwa i Inżynierii Środowiska Uniwersytetu Technologiczno-Przyrodniczego w Bydgoszczy, gdzie pracuje w Katedrze Budownictw... więcej »
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 »
Triflex Polska Triflex Polska
Triflex zyskał na rynku europejskim pozycję lidera w zakresie opracowywania, kompleksowego doradztwa oraz zastosowania uszczelnień i powłok...
9/2019

Aktualny numer:

Izolacje 9/2019
W miesięczniku m.in.:
  • - Nowoczesne rozwiązania elewacyjne
  • - Jakość wykonania izolacji z szarego styropianu
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

.