Opłacalność zastosowania chłodnych dachów w polskich warunkach klimatycznych

The profitability of applying cool roofs in Polish climatic conditions
Opłacalność zastosowania chłodnych dachów w polskich warunkach klimatycznych
Opłacalność zastosowania chłodnych dachów w polskich warunkach klimatycznych
Archiwum redakcji

Z uwagi na wciąż rosnące wymagania dotyczące oporu cieplnego przegród zewnętrznych, związane z dążeniem do minimalizacji zużycia energii, zarówno przy projektowaniu i wykonywaniu, jak i przy modernizacji dachów w naszym kraju dąży się przede wszystkim do zastosowania odpowiednio dobranej (pod względem grubości) oraz zabezpieczonej przed wilgocią warstwy termoizolacyjnej [1], co ma na celu ograniczenie strat ciepła w miesiącach zimowych. Tymczasem nadmierne zyski ciepła związane z nagrzewaniem się dachu w miesiącach letnich również może generować poważne koszty związane m.in. z klimatyzacją.

Zastosowanie tzw. chłodnych dachów (z ang. Cool Roofs) pozwala ograniczyć zapotrzebowanie energii na klimatyzację. I o ile największe oszczędności można osiągnąć przede wszystkim w przypadku klimatu ciepłego i gorącego, korzyści z zastosowania chłodnych dachów można również uzyskać w klimacie chłodnym, zwłaszcza w przypadku klimatyzowanych latem budynków o dużej powierzchni zabudowy [2].

Promieniowanie słoneczne

Promieniowanie słoneczne to naturalne źródło energii docierającej do powierzchni Ziemi, a zarazem podstawowy parametr klimatyczny w zasadniczy sposób rzutujący na pozostałe parametry klimatu, takie jak temperatura czy wilgotność powietrza zewnętrznego [3].

Natężenie promieniowania słonecznego zmierzone w górnej części atmosfery wynosi 1370 W/m2 - wielkość tę określa się jako stałą słoneczną [4]. Zanim dotrze ono do Ziemi część promieniowania słonecznego zostaje pochłonięta przez atmosferę, część zaś ulega rozproszeniu oraz odbiciu. W rezultacie do powierzchni dociera około 1000 W na każdy metr kwadratowy prostopadły do padającego promieniowania [3].

Docierające do powierzchni Ziemi promieniowanie słoneczne można podzielić na promieniowanie bezpośrednie, czyli działające wzdłuż kierunku między miejscem obserwacji a Słońcem, promieniowanie rozproszone (dyfuzyjne), docierające do powierzchni planety ze wszystkich kierunków, na skutek często wielokrotnego odbicia w cząsteczkach atmosfery, od chmur oraz od powierzchni Ziemi. W spektrum promieniowania słonecznego znajdują się zakresy fal elektromagnetycznych od ultrafioletu (ok. 7%) o długości fali poniżej 350 nm, przez światło widzialne (ok. 46%)o długości fali od 350 do 750 nm, po bliską i środkową podczerwień (ok. 47%) o fali długości powyżej 750 nm [5].

Cały zakres promieniowania słonecznego przez człowieka odbierany jest jako światło białe. Gęstość strumienia promieniowania słonecznego jest taka sama w poszczególnych częściach globu, jednak ilość energii, jaka ostatecznie zostanie dostarczona, uzależniona jest od takich czynników, jak szerokość geograficzna (i związana z nią ilość dni o dużej ilości godzin słonecznych), wielkość lądów i oceanów, prądy morskie, wysokość nad poziomem morza, ukształtowanie terenu, ale również od stanu i składu atmosfery, zachmurzenia i zamglenia oraz nachylenia płaszczyzny, na którą pada promieniowanie.

Czytaj też: Farby ekologiczne odbijające promieniowanie słoneczne przeznaczone do renowacji pokryć dachowych >>>

Przy przechodzeniu promieniowania przez ośrodek energia promieniowania nie jest tracona [4]. Jeśli na drodze promieniowania znajduje się dowolne ciało, część promieniowania jest odbijana (odbicie), część jest pochłaniana i zmieniana w inną formę energii (absorpcja/pochłanianie), część zaś bez przeszkód przechodzi przez ciało (transmisja/przenikanie).

Jeśli promieniowanie odbywa się między powierzchniami dwóch ciał stałych, następuje dwukrotna zamiana formy energii: cieplnej na elektromagnetyczną na powierzchni ciała promieniującego i elektromagnetycznej na cieplną na powierzchni ciała pochłaniającego [6]. A zatem pewna część docierającego do powierzchni Ziemi promieniowania słonecznego zostaje odbita, część zaś pochłonięta przez powierzchnię planety oraz znajdujące się na niej obiekty. Promieniowanie odbite (w wielu przypadkach wielokrotnie) ostatecznie również zostaje w znacznej części pochłonięte, podnosząc temperaturę pochłaniających obiektów i stając się jednocześnie źródłem promieniowania cieplnego długofalowego.

Abstrakt

W artykule określono cechy i zastosowanie chłodnych dachów. Na podstawie dwóch budynków zlokalizowanych w różnych strefach klimatycznych przeprowadzono studium przypadku w celu oceny opłacalności zastosowania chłodnych dachów w polskich warunkach klimatycznych.

The profitability of applying cool roofs in Polish climatic conditions

The article identifies the features and application of cool roofs. A case study based on two buildings located in different climatic zones was conducted to evaluate the cost-effectiveness of the use of cool roofs in Polish climatic conditions.

Podstawowym prawem fizycznym opisującym zjawisko promieniowania cieplnego jest prawo Stefana-Boltzmanna, określające związek między temperaturą a całkowitą energią emitowaną w jednostce czasu przez ciało o danej temperaturze, przez element o jednostkowym przekroju, i wyrażone wzorem [4]:


gdzie:

E - ilość energii wypromieniowanej z jednostki powierzchni rozważanego ciała o temperaturze T [K],
ε - współczynnik absorbcji lub emisyjności,
σ - stała Stefana-Bolzmana, wynosząca 5,67∙10–8 W/(m2∙K4),
T - temperatura termodynamiczna bezwzględna [K].

Dwuczłonowa nazwa współczynnika absorpcji lub emisyjności ε (przy czym 0  ≤  ε  <  1) wynika z prawa Kirchhoffa, które można zapisać wzorem [3, 4]:

gdzie:

E - natężenie promieniowania (ilość energii wypromieniowanej z jednostki powierzchni) rozważanego ciała, nazywanego „ciałem szarym” [W/m2],
E0 - natężenie promieniowania ciała doskonale czarnego [W/m2].

RYS. 1 Współczynnik absorpcji lub emisyjności wybranych materiałów w funkcji temperatury; rys. [6]
RYS. 1 Współczynnik absorpcji lub emisyjności wybranych materiałów w funkcji temperatury; rys. [6]

Oznacza to, iż stosunek natężenia promieniowania ciała szarego do zdolności pochłaniania jest równy natężeniu promieniowania ciała doskonale czarnego; ujmując rzecz inaczej: emisyjność ciała szarego jest równa jego zdolności pochłaniania. Współczynnik absorpcji lub emisyjności uzależniony jest od kąta padania na daną powierzchnię oraz od długości fal promieniowania.

Na RYS. 1 przedstawiono zależność współczynnika ε dla wybranych materiałów od temperatury (a zatem również długości fal promieniowania).

Promieniowanie cieplne podlega wymianie między Ziemią i znajdującymi się na niej obiektami a atmosferą i chmurami (nieboskłonem) - temperatura tych obszarów zbliżona jest do temperatury ok. 300 K. Mamy więc do czynienia z promieniowaniem niskotemperaturowym, w przeciwieństwie do krótkofalowego i wysokotemperaturowego (temperatura Słońca wynosi ok. 6000 K) promieniowania słonecznego.

DOŁĄCZ DO NEWSLETTERA – kliknij tutaj »
Artykuł pochodzi z: miesięcznika IZOLACJE 9/2018

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 »

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

.