współczynnik przyswajania ciepła przez powierzchnię przegrody od

advertisement
STATECZNOŚĆ
CIEPLNA
Historycznie problem stateczności cieplnej przegród zewnętrznych jest
jednym z najdawniejszych problemów fizyki cieplnej budowli i dotyczy
głównie okresu letniego. Prace nad nim zostały zapoczątkowane wiele lat
temu. Wiązało się to z wprowadzeniem nowych materiałów budowlanych o
innych cechach od stosowanej powszechnie cegły ceramicznej pełnej, a
nabrało jeszcze większej aktualności z zastosowaniem lekkich ścian
zewnętrznych, tzw. osłonowych lub kurtynowych. Zagadnienie to dotyczy
głównie przestrzeni nie posiadających klimatyzacji i jest problemem
złożonej wymiany ciepła obejmującym przegrody i instalacje grzewcze
Statecznością cieplną przegród, pomieszczeń i budynków
nazywamy ich zdolność do utrzymywania względnej stałości
temperatury wewnętrznej przy znacznej okresowości zjawisk
oddziaływujących na daną przestrzeń (okres zimowy i letni)
Stateczność cieplna wraz z izolacyjnością cieplną decydują o poprawności
rozwiązań konstrukcyjnych przegród. Istotne znaczenie ma tu masa przegrody
i akumulowana ilość ciepła przez zastosowane w niej materiały budowlane.
Stateczność cieplną pomieszczeń rozpatruje się z reguły jako logiczną
konsekwencję stateczności cieplnej przegród (fizyka budowli). Znając przebieg
zmian w czasie temperatury zewnętrznej oraz wydajność urządzeń grzewczych
otrzymać można np. przebieg czasowy temperatur wewnętrznych powierzchni
przegród (przy uwzględnieniu opóźnienia czasowego)
Niestacjonarny przepływ ciepła oraz jego akumulację w przegrodzie opisuje
równanie różniczkowe Fouriera:

λ   2  2  2 
 2  2  2   a 2

τ cpρ  x
y
z 
 - współczynnik przewodzenia ciepła, W/mK,  gęstość materiału budowlanego (ciężar właściwy),
kg/m3, cp - ciepło właściwe, J/kgK, a – współczynnik
wyrównania temperatury, m2/s, 2 - operator
różniczkowy Laplace’a
Rozwiązanie powyższego równania można stosować do analizy zagadnienia
stateczności cieplnej przegród. Wprowadza się tu jednak pewne uproszczenie
uwzględniające tylko jednokierunkowy przepływ ciepła, np. w kierunku osi x.
Wówczas otrzymujemy:

 2
a
τ
x 2
Ostatecznie jednak rozwiązanie powyższego równania nie jest wykorzystywane na
potrzeby inżynierskie ze względu pracochłonność tej metody
Z tego względu opracowano metody przybliżone bazujące na opisie
zmienności wahań strumieni cieplnych przepływających przez
przegrodę, a także zdolności akumulacji ciepła przez materiał
budowlany. Zakłada się harmoniczny charakter wahań strumieni
cieplnych, które powstają na skutek okresowych wahań temperatury
powietrza zewnętrznego wokół jej średniej wartości:
2π
t e τ   t em  A te  cos
(τ  ε),o C
T
tem – średnia wartość temperatury powietrza zewnętrznego, Ate – amplituda wahań temperatury
powietrza zewnętrznego, T – okres wahań temperatury powietrza zewnętrznego (24h),  przesunięcie w fazie obliczanych wahań zależne od bezwładności cieplnej przegród
Najistotniejszy jest przebieg wahań gęstości strumienia cieplnego i
temperatury powierzchni wewnętrznej przegrody (z uwzględnieniem opóźnienia
). Wahania te wywołane są zmianami temperatury powietrza zewnętrznego.
Kolejne warstwy przegród odbierają wahania gęstości strumienia przy
równoczesnym przewodzeniu ciepła w kierunku przemieszczenia się fali cieplnej
i z powrotem. Strumień ciepła na danej powierzchni jest oddawany przez
konwekcję i promieniowanie, powodując tłumienie amplitudy fali ciepła i
temperatury. Wartość amplitudy wahań temperatury na wewnętrznej stronie
przegrody jest zależny od wartości amplitudy wahań gęstości strumienia i od
cech fizycznych materiału przegrody
q - gęstość strumienia ciepła
i - temperatura na wewnętrznej
stronie przegrody
Aq - amplituda wahań gęstości
strumienia
Ai
amplituda
wahań
temperatury na wewnętrznej
stronie przegrody
T – okres wahań
 - przesunięcie w fazie
Tłumienie fali temperatury to
stosunek amplitud:
 = Ate/A
Jest to tzw. wskaźnik
tłumienia fali temperatury
napływającej od zewnętrznej
powierzchni przegrody
Przebieg wahań gęstości strumienia cieplnego i temperatury
powierzchni przegrody (okres letni)
Drugą składową charakteryzującą zmianę temperatury wygodnie jest
przedstawić w postaci wektora. Wielkość ta może być określona jako
rzut na oś pionową wektora obracającego się wokół początku
współrzędnych, w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówki zegara
Wymiar wektora (modułu) równy jest amplitudzie wahań Ate, a kąt
(argument) równy odchyleniu w czasie . Jeżeli początek odliczania czasu
zgodny jest z początkiem okresu, to wartości  = 0 odpowiada pionowe
położenie wektora, przy którym cos 2/T = 0, a jego rzut równy jest Atecos 0 =
Ate. Jeżeli wektor odchyli się o czwartą część okresu ( = 1/4 T), to i rzut
wektora na oś pionową również równy jest zeru. Po upływie połowy okresu ( =
1/2 T) rzut wektora równy jest Ate, a po  = 3/4 T równy zeru i na koniec, gdy 
= T, wynosi on znowu Ate. Po pełnym obrocie wektor zajmuje pozycję
początkową, po czym zaczyna się nowy okres, w którym zajmuje on powtórnie
wszystkie wymienione poprzednio położenia. Jeżeli początek odliczania czasu
przesunięty zostanie o - od początku okresu i nie będzie z nim zgodny w czasie,
albo jak przyjęto mówić w fazie, to w chwili  = 0 wektor znajdzie się o /T
okresu od jego początku i także z prędkością jednego obrotu w T godzin
kolejno zajmować będzie rozpatrywane poprzednio położenia z opóźnieniem o 
godzin
Można w postaci wzorów matematycznych oraz w postaci wektorowej opisać
regularne harmoniczne zmiany temperatury, strumieni ciepła oraz inne
wielkości charakteryzujące procesy cieplne przebiegające w dowolnym
przekroju przegrody. Odtworzenie przebiegu procesu w postaci wektorowej
pozwala w sposób poglądowy przedstawić poszczególne charakterystyczne
zjawiska fizyczne w periodycznie zmieniającym się, złożonym procesie
Stateczność cieplną w okresie letnim określa się przyrostem
temperatury powietrza w pomieszczeniu ponad temperaturę odniesienia
(średnia temperatura powietrza zewnętrznego w rozpatrywanym przedziale
czasowym). Przyrost ten, a bardziej ogólnie mówiąc zyski ciepła w
pomieszczeniu, zależą przede wszystkim od: wielkości powierzchni
przeszklonych,
współczynnika przepuszczalności energii cieplnej oraz
orientacji elewacji z powierzchniami przeszklonym względem stron świata
Zmiany temperatury powietrza w pomieszczeniach w okresie letnim
zachodzą głównie pod wpływem promieniowania słonecznego, przedostającego
się do pomieszczeń przez okna. Przy wyeliminowaniu wpływu nasłonecznienia,
temperatura w pomieszczeniach jest praktycznie wyrównana i zbliżona do
średniej temperatury powietrza zewnętrznego w rozpatrywanych kilku lub
kilkunastu dni, traktowanej jako temperatura odniesienia; od tej temperatury
można liczyć wzrost temperatury spowodowanej nasłonecznieniem. Natężenie
promieniowania słonecznego, padającego na płaszczyznę prostopadłą do
promieni na górnej umownej granicy atmosfery, jest w przybliżeniu stałe i
równe średnio Io = 1355W/m2 (tzw. stała słoneczna). Po przejściu przez
warstwę powietrza natężenie promieniowania maleje wskutek absorpcji
promieniowania przez parę wodną oraz rozpraszania go na stałych i ciekłych
zawiesinach w powietrzu, w wyniku czego atmosfera staje się dodatkowym
źródłem tzw. promieniowania rozproszonego
W atmosferze nasyconej dymami, pyłami i parą wodną
promieniowanie bezpośrednie maleje, natomiast promieniowanie
rozproszone wzrasta. Natężenie promieniowania słonecznego z kierunku
wschodniego i zachodniego są jednakowe i symetryczne względem
południa. W rzeczywistości przegrzanie pomieszczeń jest bardziej
odczuwalne przy orientacji zachodniej, co wynika z faktu, że również
temperatura powietrza osiąga maksimum po południu (około godziny
1500). W wyniku pokrycia nieba chmurami może następować zanik
promieniowania bezpośredniego, skompensowany tylko częściowo
jednoczesnym wzrostem natężenia promieniowania rozproszonego
Wpływ
zachmurzenia
ujmowany
jest
w
stacjach
klimatologicznych przez obserwacje nasłonecznienia, tj. czasu
trwania promieniowania bezpośredniego
Nasłonecznienie względne, liczone w procentach, dla okresu letniego
przykładowo wynosi: na obszarze Polski 5060%, w Sztokholmie 57%,
w Atenach 85%, a w Edynburgu 41%. Temperatura powietrza
zewnętrznego w okresie letnim wykazuje znaczną zmienność w ciągu
doby przy jednoczesnych dużych różnicach między poszczególnymi
dobami
W okresie zimowym przepływ ciepła odbywać się będzie od strony
wewnętrznej do zewnętrznej. Na grubości przegrody występują zmiany
temperatury mające tendencje do zanikania (amplitudy wahań tych temperatur
będą malały w stronę zewnętrznej powierzchni przegrody)
granica obszaru zmian amplitudy temperatury
ti
ti
q
te
A
amplitudy wahań
temperatury na wewnętrznej
powierzchni
przegrody
i kolejnych (w głębi
przegrody)
i
e
te
A
linowy spadek temperatury
- ustalony przepływ ciepła
dB
dB – warstwa silnych wahań
opóźnienie wahań amplitudy temperatury w czasie
Do oceny procesów stateczności cieplnej przegród niezbędna jest znajomość:
1.
Współczynnika przyswajania ciepła przez powierzchnię przegrody
Ui 
A
q
Stosunek amplitud wahań gęstości strumienia ciepła (Aq) i amplitud
A wahań temperatury na wewnętrznej powierzchni przegrody (Ai); dla
 Aq = const.; większym wartościom współczynnika Ui odpowiadają
i
mniejsze amplitudy wahań temperatury powierzchniowej
2. Współczynnika przyswajania ciepła przez materiał przegrody
Charakteryzuje on zdolność materiału do przejmowania (lub oddawania)
ciepła przy wahaniach temperatury na jego powierzchni; określa także
amplitudę wahań strumienia ciepła odpowiadającą jednostkowej
amplitudzie wahań temperatury (10C); im większa jest wartość ST, tym
więcej ciepła potrzebuje materiał na podniesienie temperatury o 10C; im
dla T = 24 godziny krótszy jest okres zmian T, tym większa jest zdolność materiału do
zachowania stałości temperatury (dla T 0 wahania temperatury zanikają –
S24  0,0085 λ  cρ
proces staje się stacjonarny)
2
ST 
 λ  cρ
T
3. Wskaźnika bezwładności cieplnej (B lub D)
B  Rp  ST B  Σ(Rp  ST ) j
wraz ze wzrostem okresu wahań (T) wskaźnik B spada (zmniejsza się liczba fal przy
jednoczesnym wzroście ich długości
Uwaga: warstwa materiału budowlanego, dla której B (D) = 1 (o grubości dB =
1), nosi nazwę warstwy silnych wahań (patrz rysunek powyżej)
Warstwa silnych wahań wpływa na wartość współczynnika przyswajania
ciepła przez wewnętrzną powierzchnię przegrody (Ui). Dlatego też przy
określaniu wskaźnika B (może być większy lub mniejszy od 1) korzysta się 4
charakterystycznych przypadków:
o wskaźnik bezwładności dla 1-szej warstwy
(1)
B(1)  R(1)

S
p
T
Gdy B(1) = 1  granica pierwszej warstwy pokrywa się granicą silnych waha, gdy B(1) 
1 to warstwa silnych wahań występuje w obrębie pierwszej warstwy przegrody.
o wskaźnik bezwładności dla pierwszej warstwy B(1)  1, ale suma wskaźników
dla dwóch warstw wynosi B(1) + B(2)  1  wtedy na współczynnik Ui wpływ ma
materiał drugiej warstwy:
Ui 
(1) 2
(2)
R (1)

(S
)

S
p
T
T
(2)
1  R (1)

S
p
T
o przegroda składa się z n-warstw, a suma wskaźników bezwładności wynosi:
B(1)  B(2)  ...  B(n 1)  1
z pominięciem ostatniej warstwy (licząc od zewnątrz)
B(1)  B(2)  ...  B(n)  1
z uwzględnieniem ostatniej warstwy
Obliczanie współczynnika przyswajania ciepła rozpoczyna się od (n-1)-warstwy:
U (n 1) 
1)
(n 1) 2
(n)
R (n

(S
)

S
p
T
T
U (n 2) 
 2)
1  R (n
 S (n)
p
T
Obliczenia prowadzone są do pierwszej
warstwy włącznie:
o ostatni przypadek występuje, gdy
U (n) 
Jeżeli
 2)
(n  2) 2
(n 1)
R (n

(S
)

U
p
T
 2)
1  R (n
 U (n 1)
p
Ui  U
(1)

(1) 2
(2)
R (1)
p  (S T )  U
(2)
1  R (1)

U
p
B(1)  B(2)  ...  B(n)  1
(1) 2
R (n)
p  (S T )  α e
1  R (n)
p  αe
B(1)  B(2)  ...  B(n)  1 to
U(n)  S(n)
T
W literaturze znane są szczegółowe zależności pozwalające obliczać
stateczność cieplną przegród zewnętrznych
Praktyczny efekt stateczności cieplnej pomieszczeń i budynków sprowadza się
do określania amplitudy wahań temperatury wewnętrznej za pomocą wzoru:
Ati = 0,7 m Qśr / Y Ai  Ati max
Qśr - średni wydatek urządzenia grzewczego (równy całkowitym potrzebom cieplnym pomieszczenia), W; m współczynnik określający nierównomierność oddawania ciepła przez urządzenie grzewcze (m = (qmax – qmin)/qśr;
Y = i 1/(Ri + 1/Ui) - opory napływu i współczynniki przyswajania ciepła wewnętrznych powierzchni przegród;
Ai - powierzchnie przegród, m2
Współczynnik oddawania ciepła przez urządzenie grzejne waha się od 0,2 do 1,2 i
zależy od dostosowania dostawy ciepła do zmian temperatury zewnętrznej, zaś
współczynnik poprawkowy (0,7) wynika z wzajemnego przesunięcia fazowego
temperatury i strumienia ciepła. Wartość współczynnika Y dla okien zewnętrznych
wynosi 0,93UO, zaś dla przegród wewnętrznych jest obliczany podobnie jak dla przegród
zewnętrznych (przyjmując, że pośrodku tych przegród współczynnik przyswajania
ciepła jest równy U = 0)
Nieustalone warunki pojawiają się również w pracy urządzeń grzewczych, jednak ich charakter
jest inny niż ma to miejsce w przypadku przegród i pomieszczeń. Oczywistym warunkiem w tym
przypadku jest takie zaprojektowanie przegród, aby były one w stanie „ochronić” pomieszczenie
przed zbyt szybkim spadkiem jego temperatury (od tego chronić powinny także przegrody
wewnętrzne akumulujące pewne ilości ciepła - oraz wyposażenie pomieszczeń). Praktyka wykazuje,
że stosowane rozwiązania urządzeń i układów grzewczych zapewniają w okresie zimowym
wystarczającą stabilność temperatury powietrza wewnętrznego nawet w warunkach osłabionego
działania tych układów. Trudności w zapewnieniu stałości tej temperatury z określoną tolerancją
jej zmienności mogą wystąpić głównie w warunkach wiosennych z uwagi na większe
nasłonecznienie (i przegrzewanie pomieszczeń)
ti
te
5
1
2
3
4
Przykładowe wyniki dla przegrody: 1 – tynk
wapienny (0,015m); 2 – beton z kruszywa
kamiennego (0,24m); 3 – styropian (0,12m); 4
- cegła dziurawka; 5 – tynk cementowowapienny (0,015m)
1
2
B,
U,W/ m2K
8,498
0,178
12,334
13,175
2,437
13,175
S24,W / m2K
Warstwa
Lp
Tynk wapienny
Beton z kruszywa kamiennego
3
Styropian
0,233
0,813
0,283
4
Cegła dziurawka
7,429
1,441
7,429
5
Tynk cementowo - wapienny
9,595
0,173
18,384
Dla całej przegrody:

R
,
R  (m / U )
i
i
t t

 t  i  e ,0 C
imin i
t  t  
,K
i imin
28,282
18,6
1,4
t t
S  i e ,
 t 
i imin
28,571
Istnieje możliwość dokonania obliczeń za pomocą innej metody (macierzowej)
W procesach cyklicznych, trwających tak długo, iż początkowy rozkład temperatury w
przegrodzie nie ma już wpływu na pole temperatury, funkcja zależna od współrzędnej
przestrzennej opisana jest wzorem
- tłumienie (zmiany amplitudy) fali temperatury i jej
j
j
( x )  Achx
 Bshx
a
a
przesunięcie fazowe, - prędkość kątowa, x - współrzędna
przestrzenna
Wykorzystując powyższe równanie i prawo Fouriera można napisać wyrażenie na
gęstość strumienia cieplnego:
Stałe całkowania A i B można wyrazić korzystając z obu
j 
j
j 
 Ashx
 równań, przez temperaturę i gęstość strumienia
qx   
 Bchx

a 
a
a  cieplnego przy x = 0
q(0)
B
A  (0)
j

a
(d)
Wprowadzając oznaczenie
można uzyskać zapisy


Y - współczynnik przyswajania ciepła;
 c  Y
a
shRY j
(d)  (0)chRY j  q(0)
Y j
R = d/
q(d)  (0)Y jshRY j  q(0)chRY j
Współczynnik przyswajania ciepła zależy nie tylko od właściwości cieplnych
materiałów, ale także od prędkości kątowej , a więc od okresu wahań fali
temperatury. Rozpatruje się fale temperatury o dwóch wartościach okresu
wahań: dobowym – dobowa zmienność temperatury zewnętrznej i temperatury
wewnętrznej (w przypadku ogrzewania z osłabieniem w nocy) oraz godzinowym
– okres wahań wywoływanych przez urządzenia regulacji systemu centralnego
ogrzewania (np. zawory termostatyczne)
Wtedy układ równań jest równoważny jednemu równaniu macierzowemu
(d)
q (d )

Z11Z12 (0)
Z21Z22 q(0)
Z11  chRY
j
Z12  
Z 21  Y j shRY j
Poszczególne Z są elementami macierzy
przenoszenia (charakterystycznej)
Z
shRY
Y
Z 22  chRY
j
j
Z 11Z 12
Z 21Z 22
Dla zmiennej rzeczywistej definiuje się
chx 
exp x  exp(  x)
2
shx 
exp x  exp(  x)
2
Są to funkcje monotoniczne rosnące, przy czym dla
odpowiednio dużych wartości x słuszne jest przybliżenie
chx  shx 
j
exp x
2
W przypadku ścianki warstwowej, składającej się z „n” warstw jednorodnych,
równanie można napisać w odniesieniu do każdej warstwy
Z warunku brzegowego IV rodzaju (ciągłość temperatury i gęstość strumienia
cieplnego) na styku każdych dwóch warstw wynika, że
(d ) i
q(d ) i

(0) i 1
q(0) i 1
czyli macierz przenoszenia
ścianki warstwowej wyrazi
się iloczynem
,
Z  Z n Z n1 ...Z 3 Z 2 Z1
Z to macierze przenoszenia
różnych warstw
komponentu,
zaczynając numerację od warstwy
wewnętrznej
Dla przegrody wielowarstwowej wykonanej
z takich materiałów, że do zera
,
dąży albo opór cieplny, albo gęstość materiału, przyjmuje się RY  0.
Elementy macierzy charakterystycznej
w odniesieniu do każdej warstwy
,
wyrażą się wzorami
Z11  1 Z   R
Z 21  0 Z 22  1
12
a macierz charakterystyczna przyjmuje postać
Dla lekkich przegród warstwowych, macierz
charakterystyczna ścianki wielowarstwowej wyraża
się wzorem
1 R
0 1
Z11Z12
Z 21Z 22

1  ( R1  R2  ...  Rn )
0
1
PODSUMOWANIE
STATECZNOŚĆ CIEPLNA PRZEGRODY W OKRESIE LETNIM
Przegrody powinny chronić wnętrze przed nadmiernym wzrostem
temperatury, a także umożliwić przesunięcie w czasie oddawania ciepła
ze ściany do pomieszczenia. Miarą skuteczności przegród w ochronie
przed przegrzewaniem wnętrza, jest:
- tłumienie fali temperatury ν (stosunek amplitud)
A
v  te
A ti
ν  0,9e

D
2
*
s1  α i s 2  U 1
s  U n 1 α e  U n
*
* ... * n
*
s1  U 1 s 2  U 2
sn  Un
αe
Przegroda powinna spełniać warunek: ν ≥ ν min
- przesunięcie fazowe η
dla przegród jednowarstwowych
dla przegród wielowarstwowych
η
η
D (B) – wskaźnik bezwładności cieplnej, i
e – współczynniki napływu i odpływu
ciepła, s – współczynnik przyswajania
ciepła materiałów kolejnych warstw, U –
współczynnik przyswajania ciepła przez
powierzchnie kolejnych warstw (licząc od
powierzchni wewnętrznej)
Ue
1
αi
(40,5 D  arctg
 arctg
)
15
αi  s 2
s  αe 2
Ue
1
αi
(40,5 D  arctg
 arctg
)
15
αi  Ui 2
Ue  α e 2
Jeśli przegroda charakteryzuje się wysokim tłumieniem fali cieplnej to
przesunięcie fazowe ma już tylko niewielkie znaczenie. Jeśli natomiast
przegroda tłumi przepływ ciepła tylko w niewielkim stopniu, to
wymagane jest przesunięcie fazowe rzędu 12 godzin
STATECZNOŚĆ CIEPLNA PRZEGRODY W OKRESIE ZIMOWYM
Stateczność cieplną w okresie zimowym charakteryzuje wskaźnik
stateczności Φ - stosunek różnicy temperatur obliczeniowych po obu
stronach przegrody do różnicy temperatury obliczeniowej powietrza
wewnątrz pomieszczenia i najniższej temperatury na powierzchni
przegrody od strony pomieszczenia.
t t
Φ i e
t i  υimin
Przy obliczaniu wskaźnika stateczności cieplnej wykorzystuje się
RT
zależność:
Φ
Ri 
m
Ui
gdzie: Ф - wskaźnik stateczności cieplnej przegrody, RT - opór przenikania ciepła przez
przegród (m2K/W), m - współczynnik nierównomierności oddawania ciepła przez
urządzenia grzewcze, Ui - współczynnik przyswajania ciepła przez powierzchnię
przegrody od strony pomieszczenia (W/m2K)
Przegroda musi spełniać warunek Ф ≥ Ф min
Często wprowadza się założenie, że średnia temperatura powietrza wewnątrz
pomieszczenia ti oraz na zewnątrz pomieszczenia te są ustalone w czasie (czyli
nie zmieniają się) a wahaniom ulega jedynie temperatura na wewnętrznej
powierzchni przegrody od υ i min do υ i max.
Współczynnik przyswajania ciepła przez powierzchnię Ui (W/m2K)
oblicza się według następującego algorytmu:
1. Obliczenie oporów cieplnych kolejnych warstw przegrody,
zachowując następującą numerację warstw
2. Obliczenie lub odczytanie z tablicy współczynników
przyswajania ciepła przez materiał s1, s2, s3, ..., sn kolejnych
warstw przegrody
3. Obliczenie wskaźników bezwładności cieplnej D1, D2, D3, ..., Dn
(lub B) kolejnych warstw przegrody
4. Wyznaczenie grubości strefy wahań temperatury – dB (m)
5. Obliczenie współczynnika przyswajania ciepła
STATECZNOŚĆ CIEPLNA POMIESZCZENIA W OKRESIE ZIMOWYM
Stateczność cieplna pomieszczenia jest to zdolność pomieszczenia do
przeciwdziałania wahaniom temperatury powietrza w pomieszczeniu. Na
stateczność cieplną pomieszczeń mają wpływ: cechy przegród wewnętrznych i
zewnętrznych, urządzenia grzewcze, ciepło bytowe związane z intensywnością
zaludnienia oraz wyposażenie wewnętrzne
Wielkością, która charakteryzuje stateczność cieplną pomieszczenia, jest
amplituda wahań temperatury powietrza wewnątrz pomieszczenia,
którą wyznacza się ze wzoru:
*
0,7m Q
A ti 
 BA
gdzie: m - współczynnik niejednorodności oddawania ciepła przez urządzenia
grzewcze, Q - średnia wartość strumienia ciepła dostarczanego do pomieszczenia przez
urządzenie grzewcze równa strumieniowi ciepła przenikającemu przez przegrody
budowlane pomieszczenia (W)
*
*
Q   Q0 (1   d)
gdzie: Q0 – strata ciepła przez przenikanie poszczególnych przegród, dla których
obliczeniowy współczynnik przenikania ciepła ma jednakową wartość (W), d - dodatki
do strat ciepła , B - współczynnik pochłaniania ciepła przez powierzchnię przegrody
otaczające pomieszczenie (W/m2K), który wynosi:
B
1
1
Ri 
Ui
dla przegród
B
U
1,08
dla okien i przeszklonych drzwi
A - powierzchnia przegród otaczających pomieszczenie (obliczana według wymiarów
pomieszczenia w świetle otaczających przegród) - m2
Aby zapewnić warunki komfortu cieplnego w pomieszczeniu, amplituda
wahań temperatury powietrza Ati w pomieszczeniu nie powinna
przekroczyć 3K
WNIOSKI
Należy bezwzględnie pamiętać, że
Akumulacyjnością przegrody nazywa się jej zdolność do
gromadzenia ciepła. Jest ona tym większa, im większa jest masa
przegrody, stąd budynki murowane mają zdecydowanie większą
akumulacyjność niż lekkie budynki szkieletowe
Zależnie od masy i materiału, nie różniące się izolacyjnością
termiczną
przegrody
zewnętrzne
mogą
mieć
różną
akumulacyjność cieplną. Dlatego też bardzo „ciepłe”, a więc
dobrze izolowane budynki szkieletowe stygną stosunkowo szybko
po wyłączeniu ogrzewania, ale też zaraz po jego ponownym
uruchomieniu można je szybko nagrzać
W podobnie ocieplonych budynkach murowanych temperatura
wewnętrzna spada wolniej, ale po ponownym włączeniu
ogrzewania trzeba długo czekać na efekt – do czasu aż nagrzeją
się wyziębione ściany
Od akumulacyjności przegród i ich izolacyjności zależy
stateczność cieplna budynku, czyli czas, w jakim utrzymuje się w
nim stała temperatura wewnętrzna, mimo zmian warunków
zewnętrznych (np. znacznego obniżenia temperatury zewnętrznej
wystąpienia lub pojawienia się porywistych wiatrów) albo
planowanego czy awaryjnego wyłączenia centralnego ogrzewania.
Aby przegrody mogły akumulować ciepło i oddawać je do
wnętrza, muszą być ocieplone od strony zewnętrznej
Download