Pobierz pełny numer IZOLACJI

Pełny numer IZOLACJI 6/2018 [PDF]

możesz pobrać BEZPŁATNIE - po prostu ZAREJESTRUJ konto w portalu

Analiza współczynnika przenoszenia ciepła fragmentu ściany zewnętrznej z oknem

Analysis of heat transfer coefficient for an external wall fragment with a window
Dzięki coraz lepszym technologiom projektowania, wyrobu i montażu stolarki okiennej producenci mogą proponować konsumentom okna o niestandardowych rozmiarach i kształtach o bardzo dobrych właściwościach termoizolacyjnych.
Dzięki coraz lepszym technologiom projektowania, wyrobu i montażu stolarki okiennej producenci mogą proponować konsumentom okna o niestandardowych rozmiarach i kształtach o bardzo dobrych właściwościach termoizolacyjnych.
www.pixabay.com

Zgodnie z wciąż rosnącymi wymaganiami ochrony cieplnej budynków Warunki Techniczne, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie, podają, że maksymalny dopuszczany współczynnik przenikania ciepła okien w budynkach mieszkalnych na chwilę obecną (do 2021 r.) wynosi 1,1 W/(m2·K), zaś maksymalny dopuszczalny współczynnik przenikania ciepła ścian zewnętrznych w budynkach mieszkalnych - 0,23 W/(m2·K) [1]. Jednakże należy pamiętać, że te wymagania dotyczą budynków nowo wznoszonych.

Budynki, które już istnieją, charakteryzują się bardzo zróżnicowanymi właściwościami cieplnymi zarówno ścian, jak i stolarki okiennej. W takich wypadkach bardzo często podejmowanym przedsięwzięciem termomodernizacyjnym jest wymiana okien starych, nierzadko nieszczelnych i zimnych, na nowe, o bardzo dobrych parametrach cieplnych.

Przy montażu stolarki okiennej nie można zapomnieć o nowoczesnych metodach osadzania okien w ścianach osłonowych, dzięki którym następuje praktycznie całkowita eliminacja negatywnego wpływu liniowych mostków cieplnych na styku rama–ściana. Dzięki udoskonalaniu technologii projektowania, wyrobu i montażu stolarki okiennej producenci są w stanie proponować konsumentom okna o niestandardowych rozmiarach i kształtach, które nie tracą swych bardzo dobrych właściwości termoizolacyjnych.

Niezwykle często projektanci są postawieni przed problemem odpowiedniego doboru wymiarów stolarki okiennej do już istniejących ścian osłonowych o bardzo dobrych bądź wyjątkowo złych właściwościach cieplnych. W takiej sytuacji istnieje potrzeba doboru odpowiedniej strategii, której celem jest zapewnienie optymalnie wysokich właściwości cieplnych kompleksowej przegrody zewnętrznej (ściany z oknem) z doborem właściwych parametrów cieplnych i pól powierzchni poszczególnych elementów tworzących analizowaną przegrodę.

W związku z tą sytuacją celem przedstawionego badania jest analiza wpływu udziałów powierzchni elementów składowych (ściany, ramy i powierzchni szklonej) oraz parametrów fizykalnych charakteryzujących przenikanie ciepła w tych elementach (współczynników przenikania ciepła ściany, ramy i oszklenia) na współczynnik przenoszenia ciepła przez przenikanie ze strefy ogrzewanej do środowiska zewnętrznego fragmentu ściany zewnętrznej z oknem w budynku mieszkalnym, z opracowaniem deterministycznych modeli matematycznych zależności oraz określeniem wartości optymalnych badanych czynników.

Opis obiektu

Przegroda zewnętrzna każdego pomieszczenia mieszkalnego w budynkach mieszkalnych najczęściej jest fragmentem składającym się ze ściany i okna. Z uwzględnieniem nowych technologii montażu okien, dopuszczających szerokie możliwości zastosowania różnych rozwiązań ramy i różnorodnych typów oszklenia, z bardzo zróżnicowanymi cechami fizykalnymi zarówno w odniesieniu do ściany osłonowej, jak i samego okna, jako obiekt badania dla dalszej analizy przyjęto fragment ściany z trzema elementami: ścianą, ramą okienną i powierzchnią szkloną. Schematy takiego fragmentu pokazano na rys. 1.

 RYS. 1. Schematy badanego fragmentu ściany zewnętrznej z oknem; Fot. rys.: archiwum autorów
RYS. 1. Schematy badanego fragmentu ściany zewnętrznej z oknem; rys.: archiwum autorów

Rozmiary fragmentu przegrody zewnętrznej uwzględniają rozwiązania przestrzenne pomieszczeń mieszkalnych i przyjęte zostały następująco:
2,80×3,60 m = 10,08 m2.

W ramach tej wartości w badaniu zmieniały się różne kombinacje pól powierzchni okien, od rozmiaru 0,60×1,48 m = 0,888 m2 do 3,00×1,48 m = 4,440 m2.

Wysokość okna w analizowanym przypadku należało przyjąć jako wartość stałą, gdyż w oknach referencyjnych w budynkach mieszkalnych wynosi ona 1,48 m [2].

Powód przyjęcia wysokości okna jako parametru stałego w badaniu został wyjaśniony w dalszej części pracy.

Metoda obliczania współczynnika przenoszenia ciepła

Współczynnik przenoszenia ciepła przez przenikanie ze strefy ogrzewanej do środowiska zewnętrznego w przegrodach budowlanych jest jedną z najważniejszych wielkości przy obliczeniach zapotrzebowania ciepła na energię użytkową w budynkach ogrzewanych. Charakteryzuje on przenoszenie ciepła nie przez 1 m2 (jak współczynnik przenikania ciepła U), lecz przez pewny fragment przegrody z polem powierzchni Afr, zawierający kilka elementów składowych.

Oblicza się ten współczynnik wg wzoru [3]:

    (1)

gdzie:

btr,i - współczynnik redukcyjny obliczeniowej różnicy temperatur (przyjęto btr,i = 1);
Ai - pole powierzchni i-tej przegrody, [m2];
Ui - współczynnik przenikania ciepła i-tej przegrody, [W/(m2·K)];
li - długość liniowego mostka cieplnego, [m];
yi- liniowy współczynnik przenikania ciepła mostka liniowego, [W/(m·K)].

 RYS. 2. Schemat blokowy obliczania współczynnika przenoszenia ciepła Htr; Fot. rys.: archiwum autorów
RYS. 2. Schemat blokowy obliczania współczynnika przenoszenia ciepła: Htr; hw - wysokość okna; Aw = A1 + A2 - powierzchnia okna; bw - szerokość okna; C - udział powierzchni szklonej do powierzchni okna, bf - szerokość elementów ramy; rys. autorów (W. Jezierski, J. Borowska)

Mimo prostego wyrazu, wzór (1) jest bardzo złożoną zależnością dla przeprowadzenia analizy czynnikowej. Nawet przy trzech elementach składowych wzór ten daje aż 10 czynników do przeanalizowania. Są to

A1, A2, A3 - pola powierzchni odpowiednio oszklenia, ramy i ściany;
U1, U2, U3 - współczynniki przenikania ciepła odpowiednio oszklenia, ramy i ściany;
l1, l2 - długości liniowe mostków cieplnych odpowiednio na styku szkło–rama i styku rama–ściana;
ψ1, ψ2 - liniowe współczynniki przenikania ciepła mostka liniowego odpowiednio na styku szkło–rama i styku rama–ściana.

Każdy dodatkowy element składowy zwiększa liczbę czynników o 4 lub 6 parametrów.

Jednak najtrudniejszym zadaniem dla przeprowadzenia analizy był warunek, którym są powiązane trzy pierwsze zmienne:

     (2)

Do wykonania obliczeń Htr,ie, zaplanowanych w eksperymencie obliczeniowym, autorzy stworzyli specjalny algorytm (rys. 2). Ten algorytm posłużył jako podstawa do opracowania autorskiego programu w Microsoft Excel.

DOŁĄCZ DO NEWSLETTERA – kliknij tutaj »
Artykuł pochodzi z: miesięcznika IZOLACJE 2/2018

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 »

prof. dr hab. inż. Walery Jezierski
prof. dr hab. inż. Walery Jezierski
Walery Jezierski ukończył Wydział Architektury Brzeskiego Państwowego Instytutu Inżynieryjno-Budowlanego w specjalności budownictwo miejskie. Pracuje w Katedrze Gospodarki Przestrzennej i Budowni... więcej »
mgr inż. Joanna Borowska
mgr inż. Joanna Borowska
Joanna Borowska ukończyła Wydział Budownictwa na Politechnice Białostockiej. Jest doktorantką PB. 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

.