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


Fakty i mity na temat szarego styropianu »

Od kilku lat rośnie popyt na styropiany szare. W Niemczech i Szwajcarii większość spr...  czytaj dalej »


Planujesz wymianę dachu? Sprawdź »


Dzięki lekkości dachówek nie ma potrzeby wzmacniania Twojej starej struktury dachowej. W niektórych przypadkach jest nawet... ZOBACZ »


Jakie są rodzaje płyt warstwowych?

Chcesz wziąć udział w międzynarodowych targach izolacji?

Ukryte mocowanie oznacza, że łączniki płyt są niewidoczne, co poprawia...
czytaj dalej »

"Organizujemy wyjazd na targi izoloacji IEX w formie wystawcy i zwiedzającego!" czytaj dalej »

Pierwszy krok do pozbycia się wilgoci »


Walka z pojawiającą się wilgocią na ścianach powinna zacząć się od... ZOBACZ »


Wybierz najlepszy materiał do ocieplenia budynku »

Balkony i tarasy - jaką technologię wykonania wybrać?

W obszarze izolacji termicznej, akustycznej i przeciwogniowej, poddaszy oraz ścian działowych o konstrukcji... czytaj dalej » Bardzo istotne jest odpowiednie wykończenie okapu tarasu czy balkonu... czytaj dalej »

Ten system gwarantuje doskonałą izolację termiczną i akustyczną »


Innowacyjny system o wyjątkowym i ekskluzywnym wyglądzie, który poprawia współczesne przestrzenie mieszkalne. ZOBACZ »


Doskonała alternatywna dla tradycyjnych izolacji »

Wibroizolacja i wibroakustyka - co warto wiedzieć?

Dzięki swoim właściwościom – m.in. wysokiej odporności na ściskanie, wodoszczelności, paroszczelności... czytaj dalej » To jedyna dostępna na polskim rynku ściana dwuwarstwowa, w której obie warstwy – mur i ocieplenie, wykonane są z tego samego materiału... czytaj dalej »

Zatrzymaj ciepło i ochroń dom przed zimnem »


Dużym zainteresowaniem właścicieli domów cieszy się też... ZOBACZ »


Czego użyć do izolacji dachu?

Czego jeszcze nie wiesz o izolacji balkonów?

Dostarczamy innowacyjne systemy hydroizolacji oraz pokryć dachowych, mające na celu zmianę sposobu życia i pracy naszych klientów... czytaj dalej » Tradycyjne systemy balkonowe sprawdzają się tylko i wyłącznie wtedy, kiedy wykonawstwo jest na najwyższym poziomie... czytaj dalej »

Naprawa balkonów i tarasów - czego użyć?


Balkony, tarasy, loggie i schody są elementami obiektów budowlanych stale narażonymi na niszczące czynniki środowiska... ZOBACZ »


Trwałe mocowanie izolacji - czego użyć?

Jak zabezpieczyć budynek przed wilgocią?

Które parametry gwarantują stabilność układu ociepleniowego i przeciwdziałają drganiom wywołanym przez siły ssące wiatru?
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 »

Przeglądaj materiały budowlane w okazyjnych cenach!


Panele warstwowe są dostępne w różnych kolorach, grubościach izolacji i mogą być produkowane w oparciu o indywidualne wymagania dotyczące długości. ZOBACZ »


Jak zaoszczędzić dzięki kompleksowej izolacji domu?

Chcesz wziąć udział w międzynarodowych targach izolacji?

Ciepło ucieka przez dach, ściany, okna, drzwi oraz podłogi na gruncie lub piwnicę.
czytaj dalej »

"Organizujemy wyjazd na targi izoloacji IEX w formie wystawcy i zwiedzającego!" czytaj dalej »

Czego użyć do izolacji kanałów wentylacyjnych?


Systemy ochrony energii w budownictwie i w instalacjach technicznych, spełniają najbardziej restrykcyjne normy europejskie definiując... ZOBACZ »


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...
2/2020

Aktualny numer:

Izolacje 2/2020
W miesięczniku m.in.:
  • - Ludomir Duda: Warunki Techniczne muszą być zmienione
  • - Płyty fundamentowe - posadowienie i układ warstw
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

.