Audyt – grupowanie przegród i tworzenie wariantów do modernizacji

Pełny tytuł:
Audyt- grupowanie przegród przeznaczonych do modernizacji oraz tworzenie wariantów docieplenia przegród i wymiany stolarki w programie ArCADia-TERMO PRO
.

W tym artykule zostaną poruszone dość częste problemy występujące podczas wykonywania audytu energetycznych i remontowych.

Problem numer 1 – brak widocznych wszystkich lub niektórych przegród (np. ściana zewnętrzna, strop wewnętrzny czy okna) przeznaczonych do modernizacji w etapach Ściany, stropy, stropodachy oraz Okna, drzwi, wentylacja.

a)      pierwszym powodem (bardzo mało prawdopodobnym) jest brak zdefiniowanej przegrody w etapie Definicje przegród. Aby go rozwiązać trzeba zdefiniować dany typ przegrody.

b)      drugim powodem ( czasem występującym) użycie danej przegrody tylko w obliczeniach zapotrzebowania na ciepło QH,nd w etapie Strefy cieplne. Błąd ten najczęściej popełniają osoby, które pierwszy raz wykonują audyt i uważają, że zakres obliczeń cieplnych w świadectwach energetycznych i audycie jest taki sam lub bardzo podobny.

c)      trzecim powodem (najczęstszym i dotyczącym przegród wewnętrznych np. ściany między garażem nieogrzewanym i częścią ogrzewaną) jest zdefiniowanie przegród tylko w części ogrzewanej budynku w etapie Starty ciepła i Strefy cieplne. Rozwiązaniem jest wprowadzenie przegród w pomieszczeniach nieogrzewanych zarówno w etapie Straty ciepła jak i Strefy cieplne, po wybraniu opcji wg PN-EN ISO 13789, rys. 1.

7a-PN-EN ISO 13789

Rysunek 1. Zdefiniowane przegrody w etapie Straty ciepła po wybraniu sposobu obliczeń wg normy PN-EN 13789

Problem numer 2 – grupowanie przegród przeznaczonych do modernizacji.
Czasem, tak się zdarza, że trzeba zdefiniować wiele typów przegród o bardzo podobnym lub identycznym współczynniku przenikania ciepła U, ale różniących się innymi parametrami lub sposobem wykorzystania.

a)      Rozwiązanie pierwsze – to wykonanie wariantów dla każdej przegrody. Pomysł ten jest dobry tylko wtedy gdy liczba danego typu ( np. ścian zewnętrznych) przegród nie jest duża ( do 3).

b)      Rozwiązanie drugie – pogrupowanie przegród w celu wyeliminowania zbyt dużej liczby wariantów.   Pomysł ten jest bardzo praktyczny w przypadku konieczności modernizacji wielu typów okien niewiele różniących się wymiarami lub powierzchnią oszklenia, czyli wtedy gdy wartość ich współczynnika przenikania U jest zbliżona. Z taką sytuacją mamy najczęściej do czynienia w budynkach wielorodzinnych. W ten sposób , zamiast np. 15 typów okien przeznaczonych do modernizacji można je pogrupować na 3 lub 4 grupy, które będą modernizowane. Tak więc ostatecznie będą 3 lub 4 warianty a nie 15 wariantów, rys. 2.

Po kliknięciu prawyn przyciskiem myszy na nazwie typu przegrody (np. Okna zewnętrzne, rys. 3) , pojawi się okienko zawierające pozycję Dodaj grupę, rys. 2.

7b-Dodaj grupe

Rysunek 2. Dodaj grupę

Po utworzeniu grupy o nazwie Okna – U 2,70 można przesunąć okna przeznaczone do modernizacji o podobnej wartości współ. U, rys. 2 i 3.

7c-Grupa okna

Rysunek 3. Przesunięcie przegród do grupy Okna – U 2,70

7d-Grupa okna 1

Rysunek 4. Zawartośc grupy Okna – U 2,70 po przesunięciu do niej okien

 

Problem numer 3 – tworzenie wariantów docieplenia przegród zewnętrznych i wewnętrznych. W programie ArCADia-TERMO PRO optymalnym wariantem, zawierającym najniższą wartość SPBT, powinien być zawsze wariant przedostatni. Program sam, automatycznie dobiera, biorąc od uwagę podane przez użytkownika stopniowanie grubości, pierwszą (najmniejszą) grubość docieplenia, która spełnia warunek minimalnego oporu przegrody Rmin. Stąd minimalna liczba podwariantów musi wynosić 2. Ale czasem wynosi 3 lub nawet 4. Większa niż 4 liczba podwariantów w praktyce prawie się nie zdarza, rys. 5. Zielonym krzyżykiem wybiera się materiał izolacji termicznej i tworzy się pierwszy wariant.

7e-Docieplenie

Rysunek 5. Tworzenie pozostałych wariantów docieplenia przy użyciu przycisku 7f-Nieb_strza

Dzięki pogrupowaniu przegród ilość końcowych wariantów zmniejszyła się do 4 (rys. 6) zamiast 6.

7g_warianty

Rysunek 6. Lista końcowych wariantów przeznaczonych do modernizacji.

 

Obliczanie współczynnika U elewacji szklanych, składających się z nieprzeziernych warstw izolowanych termicznie w nowoprojektowanych budynkach

Obliczanie współczynnika przenikania ciepła elewacji szklanych, składających się z nieprzeziernych warstw izolowanych termicznie w nowoprojektowanych budynkach

Artykuł przeznaczony jest głównie dla osób, które poraz pierwszy maja doczynienia z nowoczesnymi elewacjami w budynkach o konstrukcji szkieletowej.

Elewacje szklane i świetliki często składają z części przeziernych (przezroczystych) i nieprzeziernych (nieprzezroczystych). Część nieprzezierna to nie zawsze musi być typowa rama okienna i poprzprzeczki okienne, ale także pomalowane szkło akrylowe, płyta poliwęglanowej czy płyta z tworzywa sztucznego docieplona szeroką warstwą izolacji termicznej ( np. z wełny mineralnej) o wysokości nierzadko dochodzącej do 1 m i grubości 15 do 20 cm.

Dotyczy to budynków o konstrukcji szkieletowej, gdzie ściana osłonowa zawiera część przezierną i nieprzezierną.

Na pierwszy rzut oka mogłoby się wydawać, że okno , to tylko wartwa przezierna. Tym bardziej, że bez znajmości konstrukcji budynku często trudno od zewnątrz określić typ ściany i elewacji zewnętrznej. W przypaku konstrukcji szkieletowej może się okazać, że nieprzezierne fragmenty elewacji to część okna, a nie ściany zewnętrznej konstrukcyjnej, połączonej ze stropami wewnętrznymi i przenoszącej obciążenia działające na budynek.

Obliczenie współczynnika przenikania ciepła

Jako przykład weźmy do analizy powtarzający się fragment ściany osłonowej (okna), czyli moduł o powierzchni 12 m2, składający się z części przeszklonej (Ag= 8,0 m2 l Ug = 1,40 (W/m2*K) ) i nieprzeziernej ( Af= 4,0 m2; Uf = 1,40 (W/m2*K) ).

Podczas obliczeń zakładamy dwa warianty:
a) brak mostków liniowych, czyli parametr ψg = 0.
b) są liniowe mostki – parametr ψg = 0,08.

Wysokość części przeziernej (kolor niebieski) wynosi 4 m, części nieprzeziernej (kolor zielony)- 2 m, a szerokość i długość poprzeczki poziomej też – 2 m. Stąd długość obwodu wynosi 2*(6+2) = 16 m, a całkowita długość mostków  lg = 16 + 2 = 18 m.

Korzystajac z normy PN-EN ISO 10077-1 , dotyczącej obliczania współczynnik przenikania ciepła okien U dla elewacji szklanych wyznacza się zgodnie z normą PN-EN ISO 10077-1, według wzoru:

Uw1

gdzie indeksy g i f – oznaczają odpowiednio oszklenie ( ang, glass), a ramę okienną (ang. frame).

Gdy przejmiemy, że współczynnik mostków liniownych ψg= 0, wtedy wzór przyjmie jeszcze prostszą postać, która wykorzystamy w obliczeniach:

Uw2

Łatwo zauważyć, że gdy ψg= 0, wtedy wymiary okien nas nie interesują, a tylko ich powierzchnie.

Ag

Rysunek 1. Okno elewacji oszkolnej.Część nieprzezierna – kolor zielony.

Norma_PN

Rysunek 2. Dane do obliczeń współczynnika przenikania ciepła U okna dla ψg= 0,00.

Uc

Jak widac U wynosi 1,13 W/(m2 *K)

Nawet jeżeli założymy średnią wartość współczynnika dla typowych mostkow liniowych ψg= 0,08 i długość lg= 2 + 16/2 = 10 m, wtedy mamy U = 1,20 < 1,30 (wg WT 2014):

Norma_PN-psi

Do obliczenia długości mostków należy wziąć tylko połowę obwodu okna (16m/2 = 10 m) plus długość poziomej poprzeczki – 2 m, co daje w sumie lg=10 m. Oczywiście dla oknien skrajnych długosc obowu lg może być większa.

Połowę długości obwodu okna należy wziąć dlatego,że wszystkie okna umieszczone są bezpośrednio obok siebie. Gdyby były to oddzielne okna wtedy lg= 18 m i współczynnik U = 1,25 <1,30.

Gdyby przyjąć, że okna mają potrójne szyby i maksymalna średnia wartość ψg= 0,03, wtedy wartość współczynnika przenikania ciepła okna U=0,89 < 0,90. Oznacza, że warunek powierzchni okien jest zawsze spełniony, co ma kolosalne znaczenie przy projektowaniu nowoczesnych budynków biurowych.

Podsumowując:

  1. Przed przystapeniem do obliczeń współczynnika okien należy sprawdzić rodzaj ścian zewnętrznych, czy to są ściany konstruckyjne czy osłonowe.
  2. Spełnie warunków technicznych WT 2014 nie jest trudne dla okien dwuszybowych.
  3. Spełnie warunków technicznych powierzchni okien (U<0,90) nie jest trudne dla okien trójszybowych , nawet pomimo występowania niewielkich mostków termicznych.
  4. W obliczeniach elewacji szkalnych przyjmujemy połowę obwodu modułu okna do długości mostków linowych.
  5. Warstwa nieprzezierna, to nie tylko rama okienna, poprzeczki i ramki dystansowe, ale także duże powierzchnie ocieplane grubą warstwą izolacja termicznej.
  6. Przyjęcie niskich wartości współczynnik mostków liniownych ψg <= 0,03 jest w obecych czasach, czyli od wejścia w zycie WT 2014 słusznym założeniem, ponieważ trudno sobie wyobrazić, aby projektanci dla tego typu elewacji, dopuszczali możliwosć dodatkowych strat ciepła przez mostki. Gdyby tak było warunek Emax byłby praktycznie niedospełnienia w nowych budynkach.

Świadectwo energetyczne dla budynku wielofunkcyjnego w programie ArCADia-TERMO- wskaźnik EPmax

W niniejszym artykule skoncentrujemy się głównie na zdefiniowaniu budynku wielofunkcyjnego i ustawieniu dla niego wskaźników EPmax w programie ArCADia-TERMO.

Świadectwo lub charakterystyka energetyczne budynku wielofunkcyjnego jest znacznie bardziej złożonym zagadnieniem niż budynku jednofunkcyjnego. Wymaga od certyfikatora niezbędnego doświadczenia teoretycznego i praktycznego. Kluczową sprawą jest bardzo dobre zrozumienie pojęcia strefy cieplnej(chłodu) i funkcji, ponieważ oba te pojęcia często się nakładają na siebie.

Pojęcie strefy ma węższe znaczenie, ponieważ odnosi się tylko do grupy pomieszczeń o takich samych lub podobnych parametrach użytkowania, np. klatka schodowa, garaż, przedsionek, a także lokal mieszkalny, część mieszkalna, biuro, magazyn. Natomiast funkcja budynku określa przeznaczenie całej części budynku, np. magazyn, sklep, biuro, lokal mieszkalny, część mieszkalna. Jak łatwo zauważyć, o czym wspomniano wcześniej, oba terminy się pokrywają.

Dlatego w każdej funkcji znajduje się co najmniej jedna strefa cieplna, czyli mamy relację 1 do wielu.

Jako przykład weźmy dom jednorodzinny z dobudowanym garażem i sklepem.

Jest to budynek dwufunkcyjny, w którym pierwszą funkcją jest część mieszkalna wraz z garażem, a drugą – sklep. Oznacza to, że należy utworzyć 3 strefy ogrzewane : część mieszkalna, garaż i sklep, rys.1. Litera „M” umownie oznacza, że strefy Część mieszkalna i Garaż należą do mieszkalnej funkcji budynku, a litera i „S” – do funkcji niemieszkalnej czyli sklepu.

Uklad stref

Rysunek 1. Układ stref cieplnych ogrzewanych.

Po przejściu do etapu Ogrzewanie i wentylacja wszystkie strefy cieplne znajdą się automatycznie w domyślnej Części budynku, która w tym momencie oznacza cały budynek. rys. 2.

Czesc budynku

Rysunek 2. Domyślne położenie wszystkich utworzonych strefy cieplnych.

Następnie ,należy:
a)      utworzyć nową funkcję budynku , klikając na zielony krzyżyk (strzałka pozioma)  . A potem nadać jej nazwę: Część usługowa – Sklep, kliknąć na nią i wybrać z listy odpowiedni Typ obliczeń (raportu)! – Budynek,
b)      następnie, przenieść kursorem muszy strefę S -S klep do pozycji Lista stref

Funkcje

Rysunek 3. Raporty (świadectwa) dla obu funkcji budynku (dwa czerwone prostokąty)

Budynki

Te trzy ikony oznaczają odpowiednio: Budynek mieszkalny, Budynek i Budynek referenycyjny.

Na końcu trzeba kliknąć na nazwę Budynek referencyjny i wybrać z listy typ budynku do obliczeń referencyjnych dla obu funkcji budynku (czyli obu części budynku), rys. 4.

Bud. rerefencyjny

Aby wygenerować obliczenia lub raport świadectwa bądź charakterystyki energetycznej dla całego budynku trzeba kliknąć wyraz Certyfikat (rys. 3) i wygenerować raport, w którym wartość wskaźnika EP zostanie automatycznie obliczona jako średnia ważona z obu wskaźników EP dla każdej funkcji.

Definiowanie przegrody niejednorodnej w programie ArCADia-TERMO

Definiowanie przegrody niejednorodnej w programie ArCADia-TERMO

Wielu osób majacych uprawnienia do wykonywania świedectw energetyczneych nie wiel lub nie pamięta w jaki sposób definiuje się przegrody niejednorodne.
Celem niniejszego artykułu jest przypomnienie prawdiłowego podejścia do takich obliczeń.

Przegroda niejedorodna, to przegroda, która w swoim przekroju podłużnym zawiera powtarzalne elementy różniące się budową oraz własnościami cieplnymi. Dobrym przykładem jest drewniany dach, często występujący domach jednorodzinnych.

Obliczenia współczynnika przenikania ciepła Uc polegają na zdefiniowaniu dwóch lub więcej wycinków przegrody. Wycinek przegrody jest to zbiór jednorodnych warstw znajdujących się na powtarzającym się fragmencie długości przegrody.
Algorytm zakłada, że:
a)      każdy wycinek ma taką samą szerokosć i grubość,
b)      każdy wycinek skała się z tych samych warstw,
c)      wszystkie wycinki ułożone są w powtarzajcej kolejności,
d)      liczba warstw w pionie i w poziomie we wszystkich
wycinkach jeat taka sama,
e)      grubość każdej poziomej warstwy we wszystkich
wycinkach jeat taka sama,
f)       zewnętrzne (skrajne) krawędzie przegrody pomija się w
obliczeniach.

W praktyce definiuje się w przegrodach niejednorodnych tylko 2 wycinki; jedynie w wyjątkowych przypadkach obliczenia wykonuje sie dla 3 wycinków. Mnie się zdarzyło to tylko 1 raz.

Typowymi przegrodami niejednorodnymi, są połacie dachowe i ściany w budynkach o konstrukcji szkieletowej.

Przykład
Jako przykład do obliczeń weźmy drewnianą połać dachową zbudowaną z krokwi, ocieploną matami z wełny mineralnej, znajdujaca sie na poddaszem ogrzewanym o temp. 12 stopni.

Wycinek A o szerokości 10 cm składa się z:
1)      papy o gr. 10 mm,
2)      odeskowania o gr. 20 mm,
3)      krokwi o gr. 200 mm,
4)      płyty kartonowo-gipsowej o gr. 150 mm.

Wycinek B o szerokości 80 cm składa się z:
1)      papy o gr. 10 mm,
2)      odeskowania o gr. 20 mm,
3)      wartwy powietrza słabowentylowanej o gr. 40 mm,
4)      wartwy mat lub płyt wełny mineralnej o gr. 160 mm
5)      płyty katonowo-gipsowej o gr. 15 cm.

Jak łatwo zauwazyć liczba warstw w wycinku A wynosi 4, a wycinku B – 5. Dlatego, aby liczba warstw oraz ich grubość w obu wycinkach się zgadzała, należy podzielić warstwę 3 należącą do wycinka A na dwie warstwy o grubości 40 mm i 160 mm, aby było możliwe zastosowanie algorytm do obliczeń współczynnika U dla przegrody niejednostronej.

W programie ArCADDia-TERMO wszystkie przegrody, w tym niejednorodne, definiuje się w etapie Definicje przegród. W tym celu trzeba wybrac z listy Sposób obliczeń  pozycję Obliczenia przegrody niejednorodnej.

Należy podkreślić, że pomiaru długości wycinków LA i LB wykonuje się jako odstęp między krawędziami obu wycinków, tak jak pokazano na rysunku 1.

Dach

Rysunek 1. Schemat przegrody niejednorodnej typu Dach.

WA

Rysunek 2. Układ warstw w wycinku A.

Kolorem zielonym zaznaczono dwie warstwy na jakie sztucznie, dla celów obliczeniowych została podzielona wartwa krokwi.

Znajdujace się po prawej stronie tabeli przyciski Kopiuj i Wklej  pozwalają na kopiowanie dowolnych warstw pomiędzy wycinkami, co bardzo przyspiesza pracę.

WB

Rysunek 3. Układ warstw w wycinku B.

Po zakończeniu wprowadzania wszystkich danych w etapie zostanie podana wartość współczynnika przenikania Uc dla całej przegrody.

UDach

Rysunek 4. Całkowity współczynnik przenikania Uc dla dachu.

 

Posdumowanie

  1. Obliczenia całkowitego współczynnika przenikania przegród niejednorodnych, składających się z dwóch powtarzalnych wycinków w programie ArCADia-TERMO nie jest trudne, choć wymaga ostrożności podczas wprowadzania danych. Szczególnie należy pamiętać, aby ilość warstw w obu wycinakach była taka sama.
  2. Obliczenia te należy traktować jako dobre przybliżenie rzeczywistej wartości współ. U,
  3. Pomiaru długości wycinków (LA i LB) podaje się nie według osi, ale jako odstęp między krawędziami kazdego wycinka.

 

Świetlik rurowy – a wskaźnik EP, czyli oszczędzamy na oświetleniu

Świetlik rurowy – a wskaźnik EP, czyli oszczędzamy na oświetleniu

Odpowiedź na pytanie o zależność między wskaźnikiem EP a zastosowaniem świetlików rurowych nie zawsze jest jednoznaczna.

Aby zainstalowanie świetlików rurowych miało korzystny wpływ na wskaźnik EP, należy poczynić projekcie budowlanym budynku odpowiednie założenia.

  1. Pomieszczenie musi być pomieszczeniem o regulowanej temperaturze ( ogrzewane, chłodzone albo posiadać zyski ciepła (chłodu) z technologii lub przez przenikanie przegród) ,
  2. W pomieszczeniu musi być zainstalowane stałe, wbudowane oświetlenie, zasilane energią elektryczną do obliczenia powierzchni AL,

Ogólnie rzecz biorąc, świetlików rurowych do obliczeń wskaźnika EP nie można uwzględniać w pomieszczeniach (lub w innych wydzielonych częściach budynku), takich jak:
a) pomieszczenia w części mieszkalnej budynków mieszkalnych, np. klatki schodowe, kuchnie, pokoje mieszkalne,
b) części nieogrzewane, np. poddasza i piwnice nieogrzewane, dobudowane garaże i magazyny,
c) części budynku o nieregulowanej temperaturze np. szachty windowe (które nie są przecież pomieszczeniami!),
d) pomieszczenia nieposiadających wbudowanej instalacji oświetlenia (np. schowki).

Idealnymi pomieszczeniami, w których zastosowanie świetlików rurowych może przynieść duże oszczędności energii elektrycznej i tym samym spowodować zmniejszenie wskaźnika EP są wszystkie pomieszczenia nieposiadające okien zewnętrznych lub posiadające zbyt małą ich ilość, w których natężenie oświetlenia nie przekracza 200 lx. Najczęściej są to pomieszczenia o powierzchni od kilku do kilkudziesięciu m2, takie jak: korytarze, klatki schodowe, piwnice, niewielkie magazyny, chłodnie, czytelnie biblioteki, garaże, łazienki, przebieralnie.

Jednak w przypadku dużych powierzchni magazynowych lub handlowych zastosowanie świetlików rurowych będzie efektywne przy jednoczesnym zamontowaniu czujnikami natężenia oświetlenia.

W praktyce w programie ArCADia-TERMO, zastosowanie świetlików rurowych ma wpływ na czas użytkowania oświetlenia w ciągu dnia tD, którego wartość wtedy można odpowiednio zmniejszyć oraz czynnik FD, określający wpływ światła dziennego , rys.1 i 2.

Czas td

FD

Rysunek 1 i 2. Uwzględnienie wpływu świetlików rurowych na czas działania oświetlenia wbudowanego tD i czynnik FD, w programie ArCADia -TERMO.

Jak wcześniej wspomniano, zastosowanie świetlików rurowych w doświetleniu pomieszczeń mieszkalnych nie może być uwzględnione w obliczeniach EP, jednak już w części usługowej budynków mieszkalnych – jak najbardziej, dzięki czemu wartość wskaźnika EP dla całego budynku będzie obniżona.

W pochmurny zimowy dzień pojedynczy świetlik rurowych może dostarczyć tyle światła (lumenów) co 60 watowa zwykła żarówka żarowa, natomiast w letni pochmurny – zastępuje ok. 4 takich żarówek, a w słoneczny dzień, od strony południa – nawet 10.

Straty światła wewnątrz świetlika wynoszą zaledwie ok. 2%, ponieważ wewnętrzna część rury pokryta jest specjalną warstwą refleksyjną na bazie srebra. Przeciętny koszt świetlika bez jego instalacji wynosi około 1000 zł.

W godzinach wiecznych i nocnych świetlik rurowy może z powodzeniem być wykorzystywany jako źródło światła sztucznego, poprzez zainstalowanie w nim oprawy oświetleniowej spełniającej funkcje lampy.

Niewątpliwą , dodatkową zaletą świetlików rurowych jest dostarczenie naturalne światła do wewnętrznych pomieszczeń , co znacznie poprawia komfort jego użytkowania.

Miejscami, w którym instaluje się wewnętrzny koniec rury światłonośnej świetlików są: sufity podwieszane, ściany wewnętrzne, całkowicie zagłębione w terenie piwnice, poddasza użytkowe.

Warto wspomnieć, że nawet pomieszczenia od strony północnej mogą być przez większość dnia doświetlane dzięki elastycznej rurze światłonośnej, która umożliwia wlot promieni słonecznych do świetlika od strony południowej lub zachodniej.

Jednak warunkiem komfortowego wykorzystywania świetlików rurowych jest czujnik natężenia oświetlenia, ponieważ pogoda, szczególnie w Polsce, jest bardzo zmienna, przez co wahania ilości strumienia światła są bardzo częste.

Podsumowując, należy stwierdzić, że wykonując obliczenia wskaźnika EP na potrzeby charakterystyki energetycznej budynku, bardzo często cząstkowa wartość Delta EPL przekracza 100 kWh/(m2 * rok), wtedy dzięki zastosowaniu świetlików rurowych możliwe będzie obniżenie czasu użytkowania oświetlenia wbudowanego nawet 5% czy 10%, co w efekcie pozwoli na spełnienie warunku dla cząstkowego Delta EPL i maksymalnego wskaźnika EPmax.