Archiwa tagu: elewacje szklane

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.