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


Jak powstają konstrukcje nowoczesnych hal stalowych?


Jak powstają konstrukcje nowoczesnych hal stalowych? ZOBACZ »


Czy przysługuje Ci dofinansowanie na termomodernizację domu?


Dowiedz się, na czym polega rządowy program „Czyste Powietrze”, i sprawdź, czy przysługują Ci dotacje... ZOBACZ »


W 3 prostych krokach zaprojektuj elewację »

Jak uzyskać pełne uprawnienia architektoniczne?

Łatwo i szybko dobierz optymalny system elewacyjny dla budynku... czytaj dalej » Co zrobić, by samodzielnie wykonywać zawód architekta w Polsce i UE? czytaj dalej »


Zgarnij bony o wartości 100zł. Zobacz jak »

Tłumienie dźwięków uderzeniowych i drgań budynków. Zobacz »

3 kroki do Super CashBack
czytaj dalej »

Zapewnienie dobrej wibroakustyki dla budynku to coraz częściej wyzwanie dla świadomych i wymagających... 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 »

 


Jak zapewnić trwałość mocowania elewacji?


Wsporniki przejmują ciężar muru i za pomocą zabetonowanych szyn kotwiących lub kotew przekazują go na ścianę nośną... ZOBACZ »


Czego jeszcze nie wiesz o ognioodporności płyt PIR?

Jak usunąć wilgoć ze ścian?

W zależności od wymagań izolacyjności, czy odporności ogniowej możemy dobrać odpowiedni rodzaj płyt...
czytaj dalej »

Wilgoć pojawiająca się w budynku i związana z nią pleśń szkodzą naszemu zdrowiu, powodują wyższe rachunki za ogrzewanie i niszczą mury. czytaj dalej »

Jak wykonać trwałe posadzki?

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


Dowiedz się więcej o hydroizolacji dachów »

Popularność tego materiału rośnie. Dlaczego?

Dostarczamy innowacyjne systemy hydroizolacji oraz pokryć dachowych, mające na celu zmianę sposobu życia i pracy naszych klientów... czytaj dalej » To nowoczesny materiał termoizolacyjny, który zdobył... czytaj dalej »

Profile okapowe - co warto o nich wiedzieć?


Wybierz technologię wykonania tarasu, balkonu czy schodów... ZOBACZ »


Fakty i mity na temat szarego styropianu »

Szukasz wpustu balkonowego dobrej jakości?

Od kilku lat rośnie popyt na styropiany szare. W Niemczech i Szwajcarii większość spr... czytaj dalej » Wpust balkonowy prosty, wpust balkonowy skośny, ogrzewany lub nieogrzewany? Co wybrać? czytaj dalej »

Jak zatrzymać ciepło i ochronić dom przed zimnem?


Komfortowy i energooszczędny dom zapewnia swoim mieszkańcom izolację od gorąca, zimna, hałasu oraz... wysokich rachunków za ogrzewanie i klimatyzację... ZOBACZ »


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 »
Alpha Dam Alpha Dam
O FIRMIE Alpha Dam Sp. z o.o. produkuje od ponad 10 lat profesjonalne materiały wodochronne i przeciwwilgociowe dla budownictwa.  Do 2008...
10/2019

Aktualny numer:

Izolacje 10/2019
W miesięczniku m.in.:
  • - Konserwacje i renowacje systemów ociepleń
  • - Odporność ogniowa elementów drewnianych
Zobacz szczegóły
Ulga remontowo-modernizacyjna w PIT 2017

Ulga remontowo-modernizacyjna w PIT 2017

W aktualnych przepisach prawa podatkowego nie znajdziemy wielu ulg, które obowiązywały w poprzednich latach. Wśród nich jest ulga remontowo- modernizacyjna. Niektórzy...
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

.