Obliczenia pojemności cieplnej przegród budynku wg PN EN-ISO 13790: 2006 w programie ArCADia-TERMO.

Obliczenia pojemności cieplnej przegród budynku wg PN EN-ISO 13790: 2006 w programie ArCADia-TERMO.

Tym artykule zostanie omówiona metoda obliczania wewnętrzną pojemności cieplnej C budynku lub strefy cieplnej można obliczać na podstawie normy EN ISO 13786.

Zostaną opisane przykłady obliczeń nie tylko dla przegród zewnętrznych podane w normie, ale także dla przegród wewnętrznych z uwzględnieniem stolarki okiennej drzwowej.

W typowych opracowaniach uwzględnia się tylko ściany zewnętrzne oraz te wewnętrzne, które graniczą z częścią nieogrzewaną budynku.

W niniejszym artykule zajmiemy wszystkimi przypadkami z obliczania pojemności cieplnej przegród z jakimi mogą mieć do czynienia certyfikatorzy i audytorzy.

Wyróżniamy 6 przypadków przegród:

1) 
     zewnętrzne: ściany, stropodachy, dachy, podłoga w gruncie

2)      zewnętrzne ściany szklane przezierne (przezroczyste) lub nieprzezierne (osłonowe, świetliki, np. szklarnie):

3)      całkowicie wewnętrzne w danej strefie: ściany, stropy, podłoga wyniesiona,

4)      wewnętrzne na granicy stref: ogrzewanych lub stref nieogrzewanych,

5)     wewnętrzne na granicy strefy ogrzewanej ze strefą nieogrzewaną,

6)      Dodatkowo, należy rozważyć przypadek 6, w którym we wszystkich typach ścian, dachów i stropów może być umieszczona stolarka stolarką okienna i drzwiową, której istnienie również należy wziąć pod uwagę.

Dla przypadku 2, czyli okien i drzwi pojemność cieplną tych przegród pomija się w obliczeniach i przyjmuje się, że wynosi ona zero.

Dla przypadku 6, przy obliczaniu pojemności cieplnej ścian, dachów i stropów odejmuje się od ich powierzchni powierzchnię okien i drzwi znajdujących się w tych przegrodach.

Kontynuując dalej, zgodnie normą EN ISO 13786 ogólny wzór do obliczania wewnętrznej pojemności cieplnej C budynku jest następujący:

7i-C

gdzie:
r – gęstość warstwy przegrody,
c – ciepło właściwe warstwy przegrody,
d- grubość warstwy przegrody,
A – powierzchnia warstwy przegrody j.

Indeksy i oraz j oznaczają numer i- tej warstwy w elemencie j

Tak więc warunkiem prawidłowych obliczeń pojemności cieplnej całego budynku jest znajomość wszystkich warstw przegród oraz ich parametrów (położenie i rodzaju), a w szczególności pojemności cieplnej każdej przegrody. W programie ArCADia-TERMO jedynym miejscem, w którym należy wpisać gęstość i pojemność cieplną warstwy przegrody jest okienko Edytor materiałów, do której dostęp jest podczas definiowania przegród i ich warstw w etapie IV Definicje przegród, rys. 1.

7j-Edytor_materialow

Rysunek 1. Edytor materiałów. Gęstość r i pojemność cieplna warstw cp .

Wprowadzenie nowej warstwy do Edytora materiałów (bazy danych) i późniejsze jej wybranie, bez podania jej gęstości lub pojemności cieplnej cp, spowoduje w konsekwencji brak wyników obliczeń wartości C dla całego budynku.

W takiej sytuacji często najlepiej jest podać wartość zero „0„, co spowoduje, co prawda, zaniżenie rzeczywistej wartości wielkości C, ale jednak nie zablokuje jej obliczenia. Jednak taką sytuację w nowych i nowoprojektowanych budynkach należy traktować jako wyjątkową i odnoszącą się tylko do przegród, których wpływ na całkowita wartość i C jest znikomy, np. ściany wewnętrzne (działowe) w piwnicy, warstwa tynku, dachówki lub blachy dachowej. (Warstwy wykończeniowych nie uwzględnia się w obliczeniach oporu cieplnego oraz pojemności cieplnej).

Jeżeli dana warstwa przegrody ma istotne udział (powyżej 5%) w całkowitej pojemności cieplnej budynku, wtedy powinno się zastosować uproszczoną metodę obliczeń, bazującą na klasie budynku i jego powierzchni ogrzewanej.

Algorytm obliczeń podany w normie EN ISO 13786 wymaga obliczenia pojemności cieplnej przegród w kierunku od strony wewnętrznej do zewnętrznej. Algorytm ten określa warstwy przegrody dla 3 wykluczających sie wariantów, z których każdy da wynik, określający najmniejszą głębokość analizowanych warstw :

1)      wszystkie warstwy przegrody do pierwszej włącznie warstwy izolacji,
(w tym wariancie przegroda musi zawierać przynajmniej jedną warstwę izolacji termicznej),

2)      wszystkie warstwy przegrody, gdy maksymalna całkowita grubość przegrody wynosi 10 cm bez względu na istnieje lub położenie warstwy izolacji,
(w tym wariancie przegroda może, ale nie musi zawierać przynajmniej jedną warstwę izolacji termicznej),

3)      w połowie grubości przegrody,
(w tym wariancie przegroda musi mieć całkowitą grubość powyżej 10 cm i nie może zawierać żadnej warstwy izolacji termicznej).

Jako przykład do dalszych obliczeń weźmy przypadki o numerach 1,3,4,5 i 6. Dla ścian szklanych wartość (przypadek 2) C = 0.

Do analizy wzięto 6 typów ścian:

a) jednowarstwowa z cegły ceramicznej pełnej o grubości 25 cm bez izolacji termicznej,

b) jednowarstwowa drewniana o grubości 10 cm bez izolacji termicznej,

c) dwuwarstwowa drewniana o całkowitej grubości 8 cm z izolacją od strony wewnętrznej o grubości 5 cm,

d) dwuwarstwowa z cegły ceramicznej pełnej o całkowitej grubości 30 cm z izolacją od strony wewnętrznej o grubości 5 cm,

e) dwuwarstwowa z cegły ceramicznej pełnej o całkowitej grubości 45 cm z izolacją od strony zewnętrznej o grubości 15 cm,

f) trójwarstwowa z cegły ceramicznej pełnej o całkowitej grubości 55 cm z izolacją termiczną w środku przegrody o grubości 15 cm,

Głębokość Szew przegrody zewnętrznej obliczana jest ze wzoru, obejmującego 2 przypadki:

7k-S_zew

(1) – gdy przegroda nie zawiera żadnej warstwy izolacji termicznej

(2) – gdy przegroda zawiera warstwę izolacji termicznej

gdzie:
d – grubość całej przegrody
n – numer warstwy izolacji w przegrodzie liczony od wewnątrz pomieszczenia

Oto przykłady obliczeń obliczeniowej grubości przegrody dla wybranych typów ścian zewnętrznych:

a) jednowarstwowa z cegły ceramicznej pełnej o grubości 25 cm bez izolacji termicznej:
Min (10 cm; 25/2=12,5 cm) = 10 cm

b) jednowarstwowa drewniana o grubości 10 cm bez izolacji termicznej:
Min (10 cm; 10/2 = 5 cm) = 5 cm

c) dwuwarstwowa drewniana o całkowitej grubości 8 cm z izolacją od strony wewnętrznej o grubości 5 cm:
Min (10 cm; 8/2 = 4 cm, 5 cm) = 4 cm

d) dwuwarstwowa z cegły ceramicznej pełnej o całkowitej grubości 30 cm z izolacją od strony wewnętrznej o grubości 5 cm:
Min (10 cm; 30/2 = 15 cm, 5 cm) = 5 cm

e)dwuwarstwowa z cegły ceramicznej pełnej o całkowitej grubości 45 cm z izolacją od strony zewnętrznej o grubości 15 cm:
Min (10 cm; 45/2 = 22,5 cm, 45 cm) = 10 cm

f) trójwarstwowa (symetryczna) z cegły ceramicznej pełnej o całkowitej grubości 55 cm z izolacją termiczną w środku przegrody o grubości 15 cm:
Min (10 cm; 55/2 = 27,5 cm, 20 + 15 cm = 35) = 10 cm

Dla przypadków 3, 4, czyli dla ścian i stropów całkowicie wewnętrzne w danej strefie lub znajdujących się na granicy dwóch stref ogrzewanych lub dwóch stref nieogrzewanych wyniki obliczeń obejmują wszystkie warstwy w przegrody niezależnie od całkowitej grubości danej przegrody łącznie z warstwą izolacji termicznej. Wynika to z faktu że ciepło wewnętrzne wszystkich warstw przegrody oddawane jest tylko do wnętrza budynku lub strefy, a nie jest tracone na rzecz środowiska zewnętrznego, z którym przegroda nie ma żadnego bezpośredniego kontaktu

W programie ArCADia- TERMO dla przypadku 3 należy wybrać w kolumnie Strefa/temp. z listy pozycję: W tej samej strefie lub W tym samym pomieszczeniu. Wtedy do obliczeń uwzględniana jest pojemność wszystkich warstw przegrody.

Natomiast dla przypadku 4 uwzględniana jest tylko 1/2 obliczonej pojemności cieplnej przegrody. Warto zauważyć, że w tym przypadku przyjęcie algorytmu z normy spowodowałoby podwojenie wartości C dla danej przegrody, co byłoby oczywistym błędem (albo podwójne uwzględnienie pojemności cieplnej izolacji w przegrodzie co również byłoby błędem).

Głębokość Swew przegrody wewnętrznej obliczana jest ze wzoru , obejmującego 2 przypadki:

7L-S_wew

(3) – gdy cała przegroda znajduje się wewnątrz strefy cieplnej/chłodu,

(4) – gdy przegroda znajduje się na granicy (pomiędzy) dwóch stref.

Wnioski
Metodologia podana w normie ma zastosowanie tylko do przegród zewnętrznych w części ogrzewanej budynku.

  1. Obliczenie pojemności cieplnej przegród wewnętrznych zawsze powinno uwzględniać pojemność cieplną wszystkich warstw przegrody, niezależnie od całkowitej grubości całej przegrody i niezależnie od istnienia (bądź nieistnienia) warstwy izolacji termicznej.
  2. Brak informacji dotyczących pojemności cieplnej warstw przegrody może wykluczyć w programie ArCADia-TERMO zastosowanie Szczegółowej metody obliczania pojemności cieplnej. Wtedy należy wybrać metodę Uproszczoną.

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *