Materiały pomocnicze do ćwiczeń z przedmiotu:

Materiały pomocnicze do ćwiczeń z przedmiotu:

Ogrzewnictwo, wentylacja i klimatyzacja II. Klimatyzacja

Rozdział 3

Bilans cieplny budynku

3 Bilans cieplny budynku

Zadaniem jakie stawiamy systemowi klimatyzacyjnemu jest wymiana zanieczyszczonego powietrza w pomieszczeniu na powietrze czyste oraz kształtowanie jego parametrów tak aby osią- gnąć warunki komfortu cieplnego.

W celu zwymiarowania (obliczenia wydajności) urządzenia klimatyzacyjnego należy wyko- nać bilans cieplny budynku.

Dla pełnej klimatyzacji obiektu (chłodzenie w lecie, ogrzewanie w zimie) należy wykonać pełny bilans cieplny. W Polskich warunkach klimatycznych najczęściej klimatyzuje się pomiesz- czenia jedynie w lecie. W takim wypadku należy sporządzić jedynie bilans cieplny dla lata, a zatem policzyć zyski ciepła.

W obliczeniach bilansu cieplnego bardzo często poszczególne wielkości określane są na pod- stawie względnej masy budowli, którą obliczyć można z następującego wzoru:

];

m [kg

²

1

 







A m A m

p i

i i

(3.1)

gdzie:

A

– powierzchnia i-tej przegrody, [m

], A

– powierzchnia podłogi, [m

],

m

– masa 1 m

i-tej przegrody, [kg·m

].

Wartości masy poszczególnych elementów budowlanych określić można na podstawie ich gę- stości (wg PN-82/B02020) lub odczytując masę jednostkową z tablic. W tabeli 3.3. i 3.4. podano wartości mas jednostkowych dla wybranych przegród.

Uwaga!

W przypadku, gdy powierzchnia podłogi wyłożona jest dywanem lub wykładziną do obliczeń bie- rze się tylko połowę masy podłogi.

W obliczeniach nie uwzględnia się masy okien natomiast uwzględnia się masę drzwi.

Ze względu na zdolność do akumulowania ciepła rozróżnia się następujące typy budowli:

1. Wg VDI 2078:

 typ I (bardzo lekki) m < 150 kg·m ^-2 ,

 typ II (lekki) m = 150 ÷ 300 kg·m ^-2 ,

 typ III (średni) m = 300 ÷ 800 kg·m ^-2 ,

 typ IV (ciężki) m > 800 kg·m ^-2 . 2. Kraje anglosaskie:

 konstrukcje lekkie m =  150 kg·m ^-2 ,

 konstrukcje średnie m =  500 kg·m ^-2 ,

 konstrukcje ciężkie m =  750 kg·m ^-2 .

3.1 Straty ciepła

Obliczenie strat ciepła zostało omówione w materiałach pomocniczych do ogrzewnictwa. Po- niżej zaprezentowano jedynie obliczenia zysków ciepła.

3.2 Zyski ciepła

Całkowite zyski ciepła składają się z wewnętrznych zysków ciepła (od oświetlenia, ludzi, urządzeń, przedmiotów znajdujących się w pomieszczeniu, od ścian sąsiadujących z innymi po- mieszczeniami) oraz zewnętrznych zysków ciepła (zyski przez przegrody przezroczyste i nieprze- zroczyste pochodzące od nasłonecznienia).

Rys.3.1. Podział zysków ciepła

Te dwa rodzaje zysków ciepła można podzielić również na jawne zyski ciepła (powodujące wzrost temperatury powietrza w pomieszczeniu) lub utajone (powodujące wzrost zawartości wilgo- ci).

3.2.1 Zewnętrzne zyski ciepła

Zewnętrzne zyski ciepła generowane są przez promieniowanie słoneczne oraz różnicę tempe- ratur po obu stronach przegrody.

Zyski ciepła od nasłonecznienia spowodowane są przez bezpośrednie i rozproszone promie- niowanie słoneczne oraz promieniowanie odbite od powierzchni otaczającej budynek takich jak tarasy, parking, tafla wody… Na ich wysokość ma również wpływ wysokość temperatury powie- trza zewnętrznego.

Do opisania bezpośredniego promieniowania słonecznego używa się następujących określeń:

1. Wysokość słońca (h). Jest to kąt zawarty między promieniem słonecznym i rzutem tego pro- mienia na płaszczyznę poziomą w danym miejscu na powierzchni Ziemi (rys. 3.2a). Danego dnia, o danej godzinie wysokość wzniesienia Słońca jest różna w różnych miejscach na kuli ziemskiej (tab.3.1).

2. Azymut słoneczny (a

). Jest to kąt zawarty między rzutem poziomym promienia słonecznego i kierunkiem południowym na półkuli północnej (rys. 3.2b). Azymut słoneczny w stopniach jest kątowym przesunięciem kierunku południowego na wschód lub na zachód. W literaturze można spotkać również inną definicję azymutu słonecznego: kąt zawarty miedzy płaszczyzną pionową przechodzącą przez Słońce i płaszczyzną pionową przechodzącą przez kierunek pół- nocny.– rys.3.3). Wartości azymutu Słońca w zależności od pory roku i czasu słonecznego ze- stawiono w tabeli 3.1.

3. Azymut słoneczny ściany (a

). Jest to kąt zawarty między rzutem poziomym promienia sło-

necznego i kierunkiem normalnym do danej ściany (rys. 3.2c). Wartości azymutu słonecznego

dla ścian o różnej orientacji względem stron świata przedstawiono w tabeli 3.2.

4. Czas słoneczny (). Jest to czas w godzinach, w którym godzinie 12 ⁰⁰ odpowiada najwyższe położenie Słońca.

Tab. 3.1. Wysokość Słońca i azymut słońca (w stopniach) [5]

20.12 24.01 i 20.11 20.02 i 23.10 22.03 i 24.09 20.04 i 24.08 21.05 i 23.07 21.06 Czas

słoneczny h a

h a

h a

h a

h a

h a

h a

4 1 53

5 6 66 9 64

6 9 83 15 77 18 74

7 1 109 10 102 18 94 25 88 27 85

3 3 125 9 121 19 114 28 106 34 100 37 97

9 7 139 10 137 17 134 27 127 37 120 44 114 46 110

10 12 152 16 151 23 148 34 143 44 137 52 131 55 128

11 15 166 19 165 27 163 33 161 50 157 58 153 61 151

12 17 180 21 130 29 180 40 180 51 180 69 180 63 180

13 15 194 19 195 27 197 38 199 50 203 58 207 61 209

14 12 208 16 209 23 212 34 217 44 223 52 229 55 232

15 7 221 10 223 17 226 27 233 37 240 44 246 46 250

16 3 235 9 239 19 246 28 254 34 260 37 263

17 1 251 10 258 18 266 25 272 27 275

18 9 277 15 233 18 286

19 6 294 9 296

20 1 307

Tab. 3.2. Azymut słoneczny ściany [5]

Azymut ściany (w stopniach)

N 0 E 90 S 180 W 270

NNE 23 ESE 113 SSW 203 WNW 293

NE 45 SE 135 SW 225 NW 315

ENE 68 SSE 158 WSW 248 NNW 338

Rys.3.2. Podstawowe definicje w odniesieniu do promieniowania słonecznego [3]

Rys.3.3.Położenie Słońca i oznaczenie kątów [5]

3.2.1.1 Przegrody nieprzezroczyste

Ciepło przedostaje się do pomieszczenia z zewnątrz w wyniku różnicy temperatur powietrza i promieniowania słonecznego. Obydwa te zjawiska należy rozpatrywać łącznie, gdyż ich efekty są ze sobą powiązane i wzajemnie od siebie uzależnione. Zatem chwilową gęstość strumienia ciepła przenikającego przez przegrodę nieprzezroczystą w dowolnym momencie określa wzór:

 ^{(  )   (  )}  ^{[W  m  2 ];}



 _{m w E m}

pn U

q      (3.2)

gdzie:

U – współczynnik przenikania ciepła przez przegrodę, [W·m

·K

],



– średnia dobowa temperatura słoneczna powietrza zewnętrznego, [C],



– temperatura powietrza po wewnętrznej stronie przegrody, [C],



– chwilowa temperatura słoneczna powietrza zewnętrznego, [C], v – współczynnik zmniejszania amplitudy.

Zjawisko nieustalonego przepływu ciepła przez ścianę jest skomplikowane gdyż posiada ona pewną pojemność cieplną (cześć przewodzonego przez nią ciepła jest akumulowana) zatem ciepło oddawane jest z pewnym opóźnieniem.

Akumulacja ciepła w przegrodzie powoduje zmniejszenie amplitudy wahań temperatury po stronie wewnętrznej przegrody w stosunku do amplitudy występującej po stronie zewnętrznej (rys.3.4). Obserwuje się również przesunięcie w czasie dopływającego do pomieszczenia strumienia ciepła – opóźnienie (). Współczynnik zmniejszenia amplitudy (v) obliczyć można z następują- cej zależności:

;

z w

A

 A

 (3.3)

gdzie:

A

– amplituda wahań temperatury po wewnętrznej stronie przegrody, A

– amplituda wahań temperatury po zewnętrznej stronie przegrody.

Zarówno współczynnik zmniejszenia amplitudy jak i opóźnienie zależą od grubości przegro-

dy (rys.3.5), współczynnika przewodzenia materiału przegrody, ciepła właściwego i gęstości mate-

riału, struktury, kolejności warstw, a także od współczynników wnikania ciepła po obu stronach

przegrody. Przykładowe wartości współczynnika opóźnienia oraz współczynnika zmniejszenia am-

plitudy zawiera tab.3.5.

Rys.3.4.Przenikanie ciepła przez przegrodę nieprzezroczystą

Tab. 3.3. Masa jednostkowa i współczynnik  dla wybranych typów konstrukcji przegród pionowych [5]

Wykonanie U

[W·m

·K

]

Masa jednostkowa

[kg·m

]

Klasa przegrody

Współczynnik korekcyjny 

[godzina]

1. Ściana murowana z ociepleniem od strony zewnętrznej

 tynk zewnętrzny

 twarda pianka 5,0 cm

 pustak lub cegła dziurawka

a) pustak lub cegła dziurawka 17,5 cm 0,60 252 5 0

b) pustak lub cegła dziurawka 24,0 cm 0,57 343 6 0

c) pustak lub cegła dziurawka 30,0 cm 0,54 427 6 -2

2. Ściana szczelinowa z wypełnieniem izolacyjnym

 cegła klinkierowa 11,5 cm

 twarda pianka 5,0 cm

 pustak lub cegła dziurawka

a) pustak lub cegła dziurawka 17,5 cm 0,57 478 6 -2

b) pustak lub cegła dziurawka 24,0 cm 0,54 569 6 -4

3. Ściana murowana z ociepleniem od strony zewnętrznej i podwieszoną elewacja.

 blacha aluminiowa

 pustka powietrzna

 twarda pianka 8,0 cm

 pustak lub cegła dziurawka

a) pustak lub cegła dziurawka 17,5 cm 0,40 258 6 +2

b) pustak lub cegła dziurawka 24,0 cm 0,38 349 6 0

c) pustak lub cegła dziurawka 30,0 cm 0.37 433 6 -2

4. Ściana betonowa z ociepleniem od strony zewnętrznej

 tynk zewnętrzny

 twarda pianka 5,0 cm

 żelbet

a) żelbet 10,0 cm 0,68 240 5 +1

b) żelbet 20,0 cm 0,65 470 6 +2

c) żelbet 30,0 cm 0,63 700 6 0

c.d. tab. 3.3

Wykonanie U

[W·m

·K

]

Masa jednostkowa

[kg·m

]

Klasa przegrody

Współczynnik korekcyjny 

[godzina]

5. Ściana betonowa z ociepleniem od strony zewnętrznej i podwieszoną elewacją

 okładzina zewnętrzna

 pustka powietrzna

 twarda pianka 8.0 cm

 żelbet

5.1. Okładzina zewnętrzna: blacha aluminiowa

a) żelbet 10,0 cm 0,43 243 5 +1

b) żelbet 20,0 cm 0.42 473 6 +2

c) żelbet 30,0 cm 0,41 703 6 0

5.2. Okładzina zewnętrzna: żelbet 5,0 cm lub płyta z naturalnego kamienia 2,5 cm

a) żelbet 10,0 cm 0,43 293 5 0

b) żelbet 20,0 cm 0,42 523 6 0

c ) żelbet 30,0 cm 0,41 753 6 -2

6. Ściana z betonu lekkiego

 tynk zewnętrzny

 gazobeton

 tynk wewnętrzny

a) żelbet 20,0 cm 1,27 207 4 -1

b) żelbet 25,0 cm 1,07 257 5 -1

c) żelbet 30,0 cm 0,93 307 6 0

7. Ściana z betonu lekkiego z ociepleniem od strony zewnętrznej

 tynk zewnętrzny

 twarda pianka 5,0 cm

 gazobeton

a) żelbet 20,0 cm 0,59 107 4 0

b) żelbet 25,0 cm 0,50 207 6 0

c) żelbet 30,0 cm 0,44 307 6 -3

8. Ściana drewniana z ociepleniem

 płyta okładzinowa drewniana

 twarda pianka 10,0 cm

 płyta okładzinowa drewniana

0,38 35 2 -1

9. Ściana drewniana dwuwarstwowa z ociepleniem

 płyta okładzinowa drewniana 2,4 cm

 szczelina powietrzna

 twarda pianka 10,0 cm

 otyta gips owo-katto nowa 1,5 cm

0,34 38 2 0

c.d. tab. 3.3

Wykonanie U

[W·m

·K

]

Masa jednostkowa

[kg·m

]

Klasa przegrody

Współczynnik korekcyjny 

[godzina]

10. Ściana metalowa z ociepleniem

 blacha aluminiowa

 twarda pianka 10,0 cm płyta gipsowo-kartonowa 1,5 cm

0,37 29 1 0

Tab. 3.4. Masa jednostkowa i współczynnik  dla wybranych typów konstrukcji stropodachów [5]

Wykonanie U

[W·m

·K

]

Masa jednostkowa

[kg·m

]

Klasa przegrody

Współczynnik korekcyjny 

[godzina]

1. Stropodach z betonu ciężkiego - ocieplony

 okładzina kamienna

 ocieplenie 10 cm

 żelbet

1.1 Warstwa zewnętrzna: papa bitumiczna 3x

a) żelbet 10 cm 0,36 257 5 0

b) żelbet 15 cm 0,36 377 6 +2

c) żelbet 20 cm 0,35 497 6 0

d) żelbet 25 cm 0,35 617 6 0

1.2 Warstwa zewnętrzna: posypka żwirowa 5 cm lub płyty betonowe na piasku

a) żelbet 10 cm 0,36 330 6 0

b) żelbet 15 cm 0,35 450 6 0

c) żelbet 20 cm 0,35 570 6 0

d) żelbet 25 cm 0,35 690 6 0

1.3 Warstwa zewnętrzna: beton keramzytowy 20 cm

a) żelbet 10 cm 0,25 325 6 -4

b) żelbet 15 cm 0,25 445 6 -6

c) żelbet 20 cm 0,25 565 6 -7

d) żelbet 25 cm 0,25 685 6 -8

2. Stropodach z betonu lekkiego ocieplony

 papa bitumiczna 3x

 pianka twarda 10 cm

 płyta gazobetonowa

a) gazobeton 10 cm 0,34 137 5 0

b) gazobeton 15 cm 0,32 197 6 0

c) gazobeton 20 cm 0,31 257 6 0

d) gazobeton 25 cm 0,30 317 6 3

c.d. tab.3.4.

Wykonanie

U [W·m

2

·K

] Masa jednost-

kowa [kg·m

]

Klasa przegrody

Współczynnik korekcyjny 

[godzina]

3. Stropodach drewniany, ocieplony

 warstwa zewnętrzna

 pianka twarda 10 cm

 płyta drewnopochodna 2.5 cm (np. sklejka) 3.1 Warstwa zewnętrzna: papa bitumiczna 3*

0,35 37 2 -1

3.2 Warstwa zewnętrzna: posypka żwirowa 5 cm

0,35 110 3 -1

4. Stropodach stalowy, ocieplony

 warstwa zewnętrzna

 pianka twarda 10 cm

 blacha stalowa trapezowa

4.1. Warstwa zewnętrzna: papa bitumiczna 3*

0,35 30 1 -1

4.2. Warstwa zewnętrzna: posypka żwirowa 5 cm

0,35 103 2 -1

5. Dach żelbetowy, dwuwarstwowy z ociepleniem

 warstwa zewnętrzna

 szczelina powietrzna

 wełna mineralna 8 cm

 żelbet

5.1 Warstwa zewnętrzna: płyty z betonu sprężonego o grubości 10 cm lub płyty z gazobetonu o grubości 8 cm

a) żelbet 10 cm 0,34 455 6 0

b) żelbet 15 cm 0,34 575 6 -1

c) żelbet 20 cm 0,34 695 6 -2

d) żelbet 25 cm 0,33 815 6 -3

5.2 Warstwa zewnętrzna: deskowanie drewniane 2,4 crr

a) żelbet 10 cm 0,33 259 5 0

b) żelbet 15 cm 0,33 379 6 0

c) żelbet 20 cm 0,33 499 6 0

d) żelbet 25 cm 0,33 619 6 0

6. Dach z gazobetonu. dwuwarstwowy z ociepleniem

 deskowanie 2.4 cm

 szczelina powietrzna

 wełna mineralna 8 cm

 płyty z gazobetonu

a) gazobeton 10 cm 0.35 138 5 0

b) gazobeton 15 cm 0,34 198 6 0

c.d. tab.3.4.

Wykonanie U

[W·m

·K

]

Masa jednostkowa

[kg·m

]

Klasa przegrody

Współczynnik korekcyjny 

[godzina]

c) gazobeton 20 cm 0,32 258 6 0

7. Dach drewniany, dwuwarstwowy z ociepleniem

 papa bitumiczna 3x

 deskowanie 2,4 cm

 szczelina powietrzna

 twarda pianka 10 cm

 szczelina powietrzna

 strop drewniany 2 cm

0,31 35 2 -1

8. Dach stalowy, dwuwarstwowy z ociepleniem

 płyty faliste cementowo-włókninowe

 szczelina powietrzna

 twarda pianka 10 cm strop drewniany 2 cm

0,31 43 3 0

Tab. 3.5. Wartości opóźnienia oraz współczynnika zmniejszania amplitudy dla jednorodnych przegród bu- dowlanych [5]

Współczynnik zmniejszenia amplitudy v Materiał

przegrody

Grubość [mm]

Opóźnienie przepływu

 [godz.] Powierzchnia

pozioma i N E S W

200 5,5 0,51 0,36 0,48 0,42

Kamień

600 15,5 0,06 0,003 0,05 0,04

50 1,1 0,93 0,87 0,92 0,89

150 3,8 0,61 0,46 0,58 0,51

Beton

400 10,2 0,17 0,09 0,15 0,12

120 2,8 0,77 0,68 0,75 0,73

Mur ceglany

250 6,9 0,37 0,27 0,37 0,32

15 0,17 1,00 1,00 1,00 1,00

Drewno

50 1,30 0,98 0,91 0,96 0,94

50 0,77 1,00 1,00 1,00 1,00

100 2,70 0,83 0,74 0,81 0,76

Materiały izolacyjne

150 5,00 0,64 0,49 0,61 0,55

Rys.3.5.Współczynnik zmniejszenia amplitudy v dla złożonych przegród budowlanych [5]

Temperatura słoneczna powietrza zewnętrznego (

) jest to fikcyjna temperatura powie- trza zewnętrznego, przy której strumień ciepła napływającego na zewnętrzną powierzchnię prze- grody jest taki sam, jak spowodowany promieniowaniem słonecznym i rzeczywistą różnicą tempe- ratury powietrza zewnętrznego i temperatury powierzchni przegrody.

C];

[

' 

 



e c z

E

I E

 

 (3.4)

gdzie:



– chwilowa temperatura powietrza zewnętrznego, [C],

E – współczynnik absorpcji promieniowania przez powierzchnię przegrody, [-]

I

– natężenie całkowitego promieniowania słonecznego padającego na powierzchnię przegrody, [W·m

],

 ’

– skorygowana wartość współczynnika wnikania ciepła od strony zewnętrznej, [W·m

·K

].

Temperaturę powietrza zewnętrznego (

) przyjmuje się na podstawie klimatu statystycz-

nego. Obszar polski podzielony został na dwie strefy klimatyczne (rys.3.6) na podstawie których

dobierane są obliczeniowe temperatury powietrza zewnętrznego (tab.3.6)

Tab.3.6.Obliczeniowe temperatury powietrza zewnętrznego [5]

Polska środkowa i południowa Polska północna

Temperatura w C w miesiącu Temperatura w C w miesiącu

Godziny doby

V VI VII VIII IX V VI VII VIII IX

1 15,0 18,6 19,5 19,5 16,7 13,7 18,4 19,2 19,2 16,7

2 14,5 18,2 19,0 19,0 16,4 13,5 18,1 18,7 18,7 16,5

3 14,0 17,9 18,5 18,5 16,1 13,2 17,8 18,3 18,3 16,3

4 13,7 17,6 18,0 18,0 15,9 13,1 17,6 18,0 18,0 16,1

5 13,5 17,5 18,0 17,8 15,7 13,0 17,5 18,0 18,0 16,0

6 13,7 17,6 18,5 18,0 15,8 13,3 17.6 18,2 18,2 16,1

7 14,6 19,1 20,4 20,0 16,8 13,6 18,1 19,0 19,0 16,5

8 16,0 20,9 22,6 23,0 18,8 14,4 19,0 20,0 20,0 17,2

9 18,0 22,8 24,6 24,9 21,0 15,6 20,1 21,5 21,5 18,4

10 19,4 24,7 26,1 26,1 23,0 17,3 21,7 23,3 23,3 19,7

11 21,5 26,2 27,4 27,4 24,0 19,1 23,4 25,0 25,0 21,2

12 22,8 27,8 28,4 28,4 25,0 20,9 24,8 26,3 26,3 22,2

13 23,9 28,0 29,3 29,3 25,5 22,2 25,8 27,1 27,1 23.2

14 24,3 28,4 29,8 29,8 25,9 23,0 26.3 27,4 27,4 23,8

15 24,5 28,5 30,0 30,0 26,0 23,5 26,5 27,5 27,5 24,0

16 24,1 28,2 29,9 29,9 25,6 23,0 26,4 27,4 27,4 23,9

17 23,1 27,6 29,5 29,5 24,5 22,0 25,8 27,0 27,0 23,3

18 21,7 26,5 28,5 28,5 23,3 20.5 24,8 26,0 26,0 22,1

19 20,3 25,4 27,0 27,0 21,9 19,0 23,6 24,8 24,8 20,5

20 19,0 24,0 25,5 25,5 20.5 17,4 22,5 23,8 23,8 19,1

21 18,0 22,6 24,0 24.0 19,1 16.4 21,5 22,6 22,6 18,3

22 17,0 21,5 22,5 22,5 18.2 15.4 20,5 21,6 21,6 17,8

23 16,2 20,4 21,0 21,0 17,5 14.5 19,5 20,7 20,7 17.4

24 15,5 19,5 20,0 20,0 17,0 14,0 18,7 19,7 19,7 17,0



18,3 22,9 24,0 24,0 20,4 17,2 21,5 22,5 22,5 19.3

Rys.3.6.Strefy klimatyczne Polski w okresie letnim

Wartość współczynnika absorpcji promieniowania (E) zależy od rodzaju materiału, jego koloru a także matowości (tab.3.7).

Tab3.7. Wartości współczynnika E dla wybranych materiałów [5]

Rodzaj powierzchni E Rodzaj powierzchni E Rodzaj powierzchni E

kolor czarny, matowy 1,0 papa bitumiczna 0,90 blacha ocynkowana 0,70

kolor biały 0,50 asfalt 0,90 tynk jasny 0,50

cegła czerwona 0,80 ÷ 0,90 marmur polerowany 0,57 tynk szary 0,70

szkło 0,94 granit polerowany 0,45 tynk ciemny 0,90

blacha stalowa 0,80 blacha aluminiowa polerowana 0,40

Do obliczeń strumienia ciepła przenikającego do pomieszczeń przez przegrody nieprzezro- czyste przyjmuje się, dla ścian pionowych o określonej orientacji w stosunku do stron świata, war- tości całkowitego natężenia promieniowania słonecznego (I

) podane w tabeli 3.10.

Dla dachów płaskich o nachyleniu połaci do poziomu mniejszym niż 30 przyjmuje się war- tości natężenia promieniowania tak jak dla powierzchni poziomych. W pozostałych przypadkach wartość natężenia obliczamy z następującej zależności:

; ] m [W ctg cos

'  I   h  ^{ 2}

I _{c c} ^poz  (3.5)

gdzie:

I

– całkowite natężenie promieniowania słonecznego padające na powierzchnie poziomą, [W·m

],

 ^– kat padania promieniowania słonecznego w płaszczyźnie poziomej, h – wysokość Słońca.

Dokładną wartość strumienia ciepła według powyższego schematu oblicza się z rachunku macierzowego. W celu uproszczenia obliczeń inżynierskich wprowadzono pojęcie równoważnej różnicy temperatur (

).

; [K]

) (

)

( _{m w E m}

r     

    

 (3.6)

gdzie:



– średnia dobowa temperatura słoneczna powietrza zewnętrznego, [C],



– temperatura powietrza po wewnętrznej stronie przegrody, [C],



– chwilowa temperatura słoneczna powietrza zewnętrznego, [C], v – współczynnik zmniejszania amplitudy.

Uwzględnia ona natężenie promieniowania słonecznego o różnych porach dnia oraz przesu- nięcia fazowe strumienia cieplnego przenikającego przez warstwy przegród budowlanych o różnych konstrukcjach (przegrody podobne do siebie pod względem struktury i właściwości cieplnych: sta- tycznych i dynamicznych). Wartości równoważnej różnicy temperatur odczytać można z tablic do- stępnych w literaturze.

Należy zwrócić uwagę dla jakich parametrów została określona wartość równoważnej różnicy

temperatur. W tabeli 3.6 i 3.7 podano jej wartości obliczone dla temperatury w pomieszczeniu rów-

nej 22C oraz dla temperatury powietrza zewnętrznego równej 24,5C. Zatem gdy wartości obli-

czeniowe różnią się od tych temperatur należy skorygować wartość równoważnej różnicy tempera-

tur wg poniższego wzoru:

[K]

) 22 ( ) 5 , 24

' (

w r z

r   

      

 (3.7)

Tab.3.8. Wartości równoważnej różnicy temperatur (w K) dla stropodachów nasłonecznionych i zacienio- nych [5]

Czas słoneczny Powierzchnia

Pozioma 2 4 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 22 24

Klasa 1*

Nasłoneczniona -7,9 -8,8 -2,1 5,3 14,5 24,0 32,3 38,4 42,1 43,3 41,9 37,8 31,4 23,4 15,1 7,8 2,4 -3,3 -5,6

Zacieniona -7,8 -8,8 -6,4 -4,1 -1,5 1,2 3,7 5,9 7,7 8,9 9,6 9,8 9,4 8,2 6,1 3,3 0,4 -3,7 -5,7

Klasa 2*

Nasłoneczniona -4,5 -7,6 -7,4 -4,4 0,8 7,9 15,9 23,7 30,3 35,4 38,4 39,2 37,7 34,0 28,4 21,8 15,3 5,2 -0,6

Zacieniona -5,2 -7,4 -7,9 -7,0 -5,5 -3,5 -1,2 1,1 3,3 5,3 6,8 8,0 8,7 8,9 8,4 7,1 5,1 0,6 -2,8

Klasa 3*

Nasłoneczniona -1,1 -4,8 -6,3 -5,0 -2,0 3,0 9,2 16,0 22,6 28,2 32,5 35,0 35,7 34,2 30,9 26,2 20,9 10,8 3,7

Zacieniona -3,5 -5,8 -7,1 -6,9 -6,0 -4,7 -3,0 -1,0 1,0 2,9 4,6 6,1 7,1 7,8 7,9 7,3 6,1 2,5 -0,9

Klasa 4*

Nasłoneczniona 2,3 -1,2 -2,7 -2,1 -0,1 3,3 7,8 12,9 18,1 22,8 26,7 29,4 30,6 30,3 28,5 25,5 21,6 13,5 6,9

Zacieniona -2,3 -4,3 -5,5 -5,6 -5,1 -4,2 -3,0 -1,5 0,1 1,6 3,1 4,4 5,4 6,0 6,3 6,1 5,4 2,9 0,1

Klasa 5*

Nasłoneczniona 9,4 5,7 2,9 2,1 1,9 2,7 4,3 6,8 9,9 13,3 16,6 19,6 22,0 23,6 24,3 24,0 22,8 18,6 13,7

Zacieniona 0,3 -1,4 -2,9 -3,4 -3,7 -3,6 -3,3 -2,7 -1,9 -0,9 0,1 1,2 2,1 3,0 3,7 4,1 4,3 3,6 2,0

Klasa 6*

Nasłoneczniona 13,7 12,0 10,4 9,6 9,0 8,6 8,5 8,7 9,3 10,1 11,2 12,4 13,7 14,8 15,7 16,4 16,8 16,6 15,4

Zacieniona 1,1 0,5 -0,2 -0,5 -0,8 -1,1 -1,2 -1,2 -1,1 -1,0 -0,7 -0,4 0,0 0,4 0,8 1,1 1,4 1,7 1,6

* klasy wg tab.3.4

Tab.3.9. Wartości równoważnej różnicy temperatur (w K) dla ścian nasłonecznionych i zacienionych [5]

Czas słoneczny Orientacja

2 4 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 22 24

Klasa 1*

NE -6,4 -5,6 4,9 9,9 12,1 12,3 9,3 8,0 8,2 9,2 10,0 9,9 9,1 ',9 6,4 4,4 1,9 -2,3 -3,7

E -6,3 -5,7 6,6 14,9 20,9 22,9 21,0 17,0 13,3 11,1 10,3 10,1 9,5 8,3 6,4 4,2 1,8 -2,1 -3,9

SE -6,2 -6,7 1,3 8,4 15,8 21,7 24,7 24,5 21,7 17,9 14,2 11,5 9,8 8,4 6,7 4,4 1,9 -2,1 -3,9

S -5,9 -7,3 -6,0 -2,9 2,1 8,0 15,4 21,1 24,7 25,7 24,2 20,7 16,3 11,8 7,8 4,5 2,0 -1,6 -4,2

SW -6,0 -7,4 -5,9 -4,4 -2,2 0,8 5,2 11,0 17,7 24,2 29,1 31,1 29,5 24,6 24,6 10,6 4,7 -1,6 -3,6

W -5,9 -7,3 -6,1 -4,4 -2,0 0,6 3,2 5,9 9,8 15,5 22,5 28,9 32,0 30,1 23,6 14,9 6,9 -1,4 -3,5

NW -6,1 -7,2 -5,9 -4,5 -2,2 0,7 3,6 5,8 7,3 9,0 12,3 17,0 21,2 22,6 19,7 13,4 6,3 -1,8 -3,4

N -6,1 -6,4 -3,4 -1,9 -0,5 1,2 3,4 5,8 7,8 8,9 9,3 9,6 9,9 9,9 8,9 6,5 3,2 -1,9 -3,9

rozpr. -6,0 -7,1 -5,4 -3,6 -1,3 1,1 3,6 5,8 7,5 8,8 9,5 9,8 9,6 8,7 7,0 4,7 2,1 -1,9 -4,0

S-IX -10,6 -12,3 -11,9 -8,3 -2,1 5,8 13,8 20,4 24,7 26,1 24,5 20,1 13,9 7,1 1,2 -3,0 -5,5 -8,1 -9,9

c.d. tab.3.9.

Czas słoneczny Orientacja

2 4 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 22 24

Klasa 2*

NE -3,6 -6,0 -2,7 1,5 5,6 8,3 9,0 8,5 8,0 8,1 8,8 9,5 9,7 9,4 8,6 7,5 5,9 1,7 -1,3

E -3,8 -6,0 -2,7 2,6 8,9 14,6 17,8 18,3 16,7 14,6 12,9 12,0 11,4 10,8 9,7 8,1 6,2 1,9 -1,3

SE -3,7 -6,1 -4,8 -1,3 4,0 10,0 15,5 19,3 21,0 20,4 18,5 16,2 14,0 12,3 10,8 9,1 7,0 2,3 -1,1

S -3,4 -5,7 -7,0 -6,4 -4,4 -0,8 4,1 9,8 15,2 19,4 21,8 22,1 20,7 18,1 14,8 11,5 8,4 3,4 -0,5

SW -2,4 -5,4 -6,6 -6,3 -5,4 -3,8 -1,5 1,9 6,6 12,2 18,1 23,2 26,4 27,0 24,9 20,7 15,4 6,1 1,0

W -2,0 -5,1 -6,5 -6,3 -5,3 -3,7 -1,6 0,6 3,1 6,5 11,2 17,0 22,8 26,8 27,4 24,3 18,8 7,6 1,6

NW -2,4 -5,4 -6,3 -6,0 -5,2 -3,7 -1,5 0,9 3,1 4,9 6,8 9,7 13,5 17,3 19,5 18,7 15,2 5,8 0,7

N -3,3 -5,6 -5,3 -4,3 -3,1 -1,9 -0,4 1,4 3,5 5,5 7,0 7,9 8,6 9,2 9,5 9,0 7,6 2,8 -0,9

rozpr. -3,5 -5,7 -6,3 -5,7 -4,5 -2,9 -0,9 1,2 3,3 5,2 6,8 7,9 8,7 9,0 8,7 7,7 6,1 2,1 -1,1

S-IX -9,0 -10,7 -12,4 -12,0 -9,8 -5,5 0,5 7,2 13,5 18,4 21,4 22,0 20,2 16,4 11,5 6,6 2,4 -3,1 -6,6

Klasa 3*

NE -1,9 -4,4 -3,6 -1,0 2,3 5,2 6,9 7,5 7,4 7,5 8,0 8,7 9,1 9,1 8,8 8,0 7,0 3,7 0,5

E -1,9 -4,3 -3,6 -0,5 4,1 9,2 13,2 15,3 15,6 14,7 13,5 12,6 11,9 11,3 10,5 9,4 7,9 4,2 0,7

SE -1,7 -4,3 -4,7 -2,9 0,5 5,1 10,0 14,3 17,1 18,3 18,0 16,7 15,1 13,6 12,2 10,7 9,0 4,8 1,1

S -1,2 -3,8 -5,6 -5,8 -4,9 -2,8 0,6 5,0 9,8 14,1 17,4 19,3 19,5 18,4 16,4 13,8 11,1 6,2 2,0

SW 0,3 -3,1 -5,2 -5,4 -5,1 -4,3 -?,8 -0,4 2,9 73 12,3 17,2 21,2 23,5 23,7 21,7 18,3 10,3 4,3

W 0,8 -2,7 -4,9 -5,3 -5,0 -4,2 -2,8 -1,0 1,0 3,6 7,1 11,6 16,8 21,2 23,8 23,5 20,8 12,0 5,2

NW 0,0 -3,? -5,1 -5,3 -5,0 -4,2 -2,8 -0,9 1,0 2,8 4,6 6,8 9,8 13,2 16,0 17,0 15,8 9,2 3,5

N -1,6 -4,0 -4,8 -4,4 -3,6 -2,7 -1,6 -0,2 1,6 3,4 5,0 6,2 7,2 7,9 8,5 8,6 8,0 4,7 1,1

rozpr. -1,9 -4,1 -5,5 -5,4 -4,9 -3,8 2,4 -0,6 1,2 3,1 4,7 6,1 7,1 7,8 8,0 7,7 6,8 3,7 0,6

S-IX -6,9 -9,0 -10,9 -11,2 -10,4 -7,9 3,7 1,5 7,1 12,2 16,2 18,4 18,7 17,1 14,0 10,2 6,4 0,3 -3,9

Klasa 4*

NE -0,4 -2,4 -2,3 -0,8 1,4 3,6 5,2 6,1 6,5 6,8 7,2 7,7 8,0 8,2 8,0 7,5 6,7 4,3 1,7

E 0,0 -1,9 -1,8 0,0 3,1 6,6 9,9 12,1 13,1 13,0 12,5 11,9 11,4 10,9 10,2 9,3 8,1 5,2 2,2

SE 0,2 -1,9 -2,5 -1,4 0,8 3,9 7,5 10,9 13,5 15,1 15,5 15,1 14,9 13,1 12,0 10,7 9,3 6,0 2,7

S M -1,8 -3,4 -3,6 -3,1 -1,7 0,6 3,7 7,2 10,/ 13,6 15,5 16,4 16,1 15,0 13,3 11,4 /,3 3,6j

SW 2,4 -0,8 -2,9 -3,3 -3,2 -2,6 1,6 0,2 2,6 5,8 9,5 13,3 16,7 19,0 19,8 19,1 17,2 11,4 6,2

W 1,9 -0,4 -2,7 -3,2 -3,2 -2,7 -1,7 -0,4 1,2 3,2 5,9 9,2 12,9 16,5 13,9 19,6 18,4 12,/ 7,0

NW 1,6 -1,3 -3,2 -3,6 -3,6 -3,1 2,2 -0,8 0,7 2,3 3,8 5,6 7,8 10,2 12,5 13,7 13,5 9,5 4,9

N -0,4 -2,5 -3,5 -3,4 -2,9 -2,3 1,4 -0,4 1,0 2,4 3,7 4,8 5,8 6,5 7,0 7,2 6,9 4,8 2,0

rozpr. -0,8 -2,8 -4,1 -4,2 -3,9 -3,2 2,2 -0,9 0,5 2,0 3,3 4,5 5,5 6,2 6,6 6,5 6,0 3,9 1,4

S-IX 4,9 -7,0 8,5 8,7 8,2 -6,6 3,9 0,2 4,0 8,1 11,5 13,9 14,8 14,3 12,6 10,1 7,2 2,1 -2,0

Klasa 5*

NE 2,4 0,7 -0,5 -0,5 0,2 1,2 2,5 3,5 4,3 4,8 5,2 5,7 6,1 6,5 6,8 6,8 6,7 5,7 4,0

E 3,5 1,6 0,3 0,4 1,2 2,8 4,8 6,9 8,5 9,5 10,0 10,1 10,1 10,1 9,9 9,6 9,1 7,5 5,5

SE 4,0 2,0 0,4 0,1 0,5 1,5 3,3 5,4 7,6 9,5 10,9 11,6 11,9 11,8 11,5 11,0 10,4 8,6 6,3

S 4,6 2,3 0,4 -0,3 -0,8 -0,8 0,2 1,0 2,7 4,9 7,1 9,2 10,9 11,9 12,3 12,2 11,6 9,6 7,1

SW 6,8 4,0 1,6 0,6 0,0 -0,3 0,3 0,1 0,9 2,3 4,2 6,5 9,1 11,5 13,4 14,5 14,8 13,0 9,9

W 1,2 4,3 1,8 0,8 0,1 -0,3 0,3 0,0 0,5 1,4 2,6 4,3 6,4 8,9 11,4 13,3 14,3 13,4 10,3

NW 4,B 2,5 0,4 0,4 -1,0 -1,3 1,3 -0,9 -0,3 0,5 1,5 2,5 3,8 5,3 7,0 8,6 9,7 9,6 7,3

c.d. tab.3.9.

Czas słoneczny Orientacja

2 4 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 22 24

N 20 0,3 -1,1 -1,5 -1,1 -1,7 1,4 -1,0 -0,4 0,3 1,2 2,1 3,0 3,8 4,5 5,0 5,3 5,1 3,7

rozpr. 1,5 -0,1 -1,6 -2,1 -2,4 -2,41 -2,2 -1,7 -1,1 -0,2 0,7 1,7 2,6 3,4 4,1 4,5 4,8 4,3 3,0

S-IX -0,4 -2,7 -4,5 -5,3 -5,8 -5,8 5,1 -3,6 -1,5 1,0 3,7 6,2 8,2 9,4 9,8 9,4 8,4 5,4 2,4

Klasa 6*

NE 4,0 33 2,6 2,3 2,1 2,2 2,4 2,7 3,0 3,4 3,6 3,8 4,1 4,3 4,5 4,7 4,8 4,9 4,5

E 6,0 52 4,3 4,0 3,8 3,9 4,2 4,8 5,4 6,0 6,5 6,9 7,2 7,3 7,5 7,6 7,6 7,4 6,8

SE 6,7 5,7 4,8 4,4 4,1 4,0 4,2 4,5 5,1 5,9 6,6 7,2 7,7 8,1 8,3 8,4 8,4 8,2 7,5

S 6,5 5,6 4,6 4,1 3,7 3,3 3,1 3,1 3,3 3,7 4,4 5,1 5,9 6,6 7,3 7,7 7,9 7,9 7,4

SW 8,1 7,0 5,9 5,3 4,8 4,4 4,0 3,8 3,7 3,8 4,1 4,6 5,4 6,2 7,2 8,0 8,7 9,3 9,0

W 7,9 6,9 5,8 5,2 4,7 4,2 3,9 3,6 3,5 3,5 3,7 4,0 4,4 5,1 6,0 6,9 7,8 8,8 H,7

NW 5,? 44 3,5 3,1 2,6 2,3 2,0 1,8 1,8 1,8 2,0 2,2 2,6 3,0 3,5 4,2 4,8 5,7 5,8

N 2,6 2,0 1,3 1,0 0,8 0,6 0,4 0,4 0,4 0,6 0,8 1,0 1,4 1,7 2,0 2,3 2,6 3,0 3,0

rozpr. 2,0 1,5 0,8 0,5 0,2 0,0 -0,2 -0,2 -0,2 0,0 0,2 0,5 0,8 1,2 1,5 1,8 2,1 2,4 2,4

S-IX 2,3 1,2 0,1 -0,3 -0,8 -1,2 -1,4 -1,4 -1,1 -0,6 0,2 1,1 2,0 2,9 3,6 4,1 4,3 4,1 3,3

* klasy wg tab. 3.3

Tab.3.10. Natężenie promieniowania słonecznego (całkowite i rozproszone) padające na powierzchnię ze- wnętrzną przegród, w miesiącach letnich, dla 50 szerokości geograficznej północnej (w W·m

) [5]

Czas słoneczny w godzinach Data Kierunek

Promie- niowa-

nie 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

całk. 0 252 482 552 495 360 185 142 139 134 125 111 94 75 53 26 0

NE

rozpor. 0 57 112 135 143 145 145 142 139 134 125 111 94 75 53 26 0

całk. 0 247 545 724 775 716 576 378 152 139 126 111 94 74 52 25 0

E

rozpor. 0 57 121 156 174 179 176 165 152 139 126 111 94 74 52 25 0

całk. 0 113 321 518 658 725 714 631 488 303 140 118 96 75 52 25 0

SE

rozpor. 0 39 91 131 160 180 189 187 176 160 140 118 96 75 52 25 0

całk. 0 26 57 88 222 380 513 600 629 600 513 380 222 88 57 26 0

S

rozpor. 0 26 57 88 119 147 170 184 188 184 170 147 119 88 57 26 0

całk. 0 25 52 75 96 118 140 303 488 631 714 725 658 518 321 113 0

SW

rozpor. 0 25 52 75 96 118 140 160 176 137 189 180 160 131 91 39 0

całk. 0 25 52 75 94 111 126 139 152 378 576 716 775 724 545 247 0

W

rozpor. 0 25 52 75 94 111 126 139 152 165 176 179 174 156 121 57 0

całk. 0 25 53 75 94 111 125 134 139 142 185 360 495 552 482 252 0

NW

rozpor. 0 26 53 75 94 111 125 134 139 142 145 145 143 135 112 57 0

całk. 0 125 173 112 105 117 127 134 136 134 127 117 105 112 173 125 0

N

rozpor. 0 40 74 91 105 117 127 134 136 134 127 117 105 91 74 40 0

całk. 0 58 188 353 523 675 795 872 898 872 795 675 523 353 188 58 0

pozioma

rozpor. 0 36 70 91 106 118 127 132 133 132 127 118 106 91 70 36 0

całk. 0 271 580 785 911 981 1020 1039 1045 1039 1020 981 911 785 580 271 0

21 maj

normalna

rozpor. 0 61 129 159 172 173 169 164 162 164 169 173 172 159 129 61 0

c.d. tab.3.10.

Czas słoneczny w godzinach Data Kierunek

Promie- niowa-

nie 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

całk. 33 292 489 549 500 375 215 150 146 140 131 117 102 83 63 37 3

NE

rozpor. 6 83 134 153 160 158 155 150 146 140 131 117 102 83 63 37 3

całk. 26 278 533 691 737 683 553 369 160 146 133 117 101 82 61 35 3

E

rozpor. 5 80 141 174 190 193 187 174 160 146 133 117 101 82 61 35 3

całk. 7 124 304 479 606 666 656 579 446 274 146 125 104 83 61 35 3

SE

rozpor. 3 53 104 144 173 191 198 195 184 166 146 125 104 83 61 35 3

całk. 3 36 66 96 193 336 458 539 567 539 458 336 193 96 66 30 3

S

rozpor. 3 36 66 96 127 154 177 191 196 191 177 154 127 96 66 36 3

całk. 3 35 61 83 104 125 146 274 446 579 656 666 606 479 304 124 7

SW

rozpor. 3 35 61 83 104 125 146 166 184 195 198 191 173 144 104 53 3

całk. 3 35 61 82 101 117 133 146 160 369 553 683 737 691 533 278 26

W

rozpor. 3 35 61 82 101 117 133 146 160 174 187 193 190 174 141 80 5

całk. 3 37 63 83 102 117 131 140 146 150 215 375 500 549 489 292 33

NW

rozpor. 3 37 63 83 102 117 131 140 146 150 155 158 160 153 134 83 6

całk. 21 157 198 147 116 126 135 141 143 141 135 126 116 147 198 157 21

N

rozpor. 5 59 89 104 116 126 135 141 143 141 135 126 116 104 89 59 5

całk. 4 85 215 375 537 682 795 869 893 869 796 582 537 375 215 86 4

pozioma

rozpor. 4 52 85 108 124 137 146 150 151 150 146 137 124 108 85 52 4

całk. 33 312 579 764 879 946 982 1001 1006 1001 982 946 879 764 579 312 33

21 czerwiec

normalna

rozpor. 6 89 151 180 191 191 185 179 176 179 185 191 191 180 151 89 6

całk. 0 208 432 512 472 349 188 145 142 136 127 113 97 78 56 27 0

NE

rozpor. 0 61 121 145 153 152 150 145 142 136 127 113 97 78 56 27 0

całk. 0 203 486 669 729 681 553 368 156 142 129 113 97 77 54 26 0

E

rozpor. 0 60 131 196 187 190 184 171 156 142 129 113 97 77 54 26 0

całk. 0 97 289 480 620 668 632 605 471 297 144 121 100 78 54 26 0

SE

rozpor. 0 41 97 141 172 191 199 195 183 165 144 121 100 78 54 26 0

całk. 0 27 60 92 217 366 492 575 604 575 492 366 217 92 60 27 0

S

rozpor. 0 27 60 92 125 154 178 192 197 192 178 154 125 92 60 27 0

całk. 0 26 54 78 100 121 144 297 471 605 682 688 620 480 289 97 0

SW

rozpor. 0 25 54 78 100 121 144 165 183 195 199 191 172 141 97 47 0

całk. 0 26 54 77 97 113 129 142 156 368 553 681 729 669 486 203 0

W

rozpor. 0 26 54 77 97 113 129 142 156 171 184 190 187 169 131 60 0

całk. 0 27 56 78 97 113 127 136 142 145 188 349 472 512 432 208 0

NW

rozpor. 0 27 56 78 97 113 127 136 142 145 150 152 153 145 121 61 0

całk. 0 107 163 116 109 121 130 137 139 137 130 121 109 116 163 107 0

N

rozpor. 0 42 79 96 109 121 130 137 139 137 130 121 109 96 79 42 0

całk. 0 56 178 335 498 646 761 835 861 835 761 646 493 335 178 56 0

pozioma

rozpor. 0 39 78 103 120 134 143 148 150 148 143 134 120 103 78 39 0

całk. 0 223 519 726 857 932 972 993 1000 993 972 932 857 726 519 223 0

23 lipiec

normalna

rozpor. 0 65 140 175 190 192 187 182 180 182 187 192 190 175 140 65 0

c.d. tab.3.10.

Czas słoneczny w godzinach Data Kierunek

Promie- niowa-

nie 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

całk. 0 0 26 406 393 278 132 131 128 123 114 101 83 62 35 0 0

NE

rozpor. 0 0 74 116 130 132 132 131 128 123 114 101 83 62 35 0 0

całk. 0 0 322 585 696 672 550 363 145 131 116 101 83 62 35 0 0

E

rozpor. 0 0 84 144 170 177 172 160 145 131 116 101 83 62 35 0 0

całk. 0 0 211 459 643 741 748 675 538 354 153 110 86 62 35 0 0

SE

rozpor. 0 0 65 124 162 186 195 192 180 159 135 110 86 62 35 0 0

całk. 0 0 40 111 270 438 579 671 704 671 579 438 270 111 40 0 0

S

rozpor. 0 0 40 79 116 149 175 192 198 192 175 149 116 79 40 0 0

całk. 0 0 35 62 86 110 153 354 538 675 748 741 643 459 211 0 0

SW

rozpor. 0 0 35 62 86 110 135 159 180 192 195 136 162 124 65 0 0

całk. 0 0 35 62 83 101 116 131 145 363 550 672 696 585 322 0 0

W

rozpor. 0 0 35 62 83 101 116 131 145 160 172 177 170 144 84 0 0

całk. 0 0 35 62 83 101 114 123 128 131 132 278 393 406 264 0 0

NW

rozpor. 0 0 35 62 83 101 114 123 128 131 132 132 130 116 74 0 0

całk. 0 0 77 73 90 105 115 123 126 123 115 105 90 73 77 0 0

N

rozpor. 0 0 46 73 90 105 115 123 126 123 115 105 90 73 46 0 0

całk. 0 0 87 231 395 546 666 745 770 745 666 546 395 231 87 0 0

pozioma

rozpor. 0 0 51 85 106 120 130 137 138 137 130 120 106 85 51 0 0

całk. 0 0 329 617 798 901 957 984 993 984 857 901 798 617 329 0 0

24 sierpień

normalna

rozpor. 0 0 87 151 178 186 187 184 183 184 187 186 178 151 87 0 0

całk. 0 0 31 237 277 185 109 111 110 105 96 82 64 39 2 0 0

NE

rozpor. 0 0 4 70 98 106 109 111 110 105 96 82 64 39 2 0 0

całk. 0 0 43 388 586 613 515 339 127 113 99 83 64 39 2 0 0

E

rozpor. 0 0 5 93 139 153 151 141 127 113 99 83 64 39 2 0 0

całk. 0 0 31 335 594 740 777 719 587 404 202 94 68 40 2 0 0

SE

rozpor. 0 0 4 85 140 169 182 181 169 147 121 94 68 40 2 0 0

całk. 0 0 3 112 294 485 644 746 783 746 644 485 294 112 3 0 0

S

rozpor. 0 0 3 54 100 137 166 184 191 184 166 137 100 54 3 0 0

całk. 0 0 2 40 68 94 202 404 587 719 777 740 594 335 31 0 0

SW

rozpor. 0 0 2 40 68 94 121 147 169 181 182 169 140 85 4 0 0

całk. 0 0 2 39 64 83 99 113 127 339 515 613 585 388 43 0 0

W

rozpor. 0 0 2 39 64 83 99 113 127 141 151 153 139 93 5 0 0

całk. 0 0 2 39 64 82 96 105 110 111 109 185 277 237 31 0 0

NW

rozpor. 0 0 2 39 54 82 96 105 110 111 109 106 98 70 4 0 0

całk. 0 0 3 43 67 84 97 105 108 105 97 84 67 43 3 0 0

N

rozpor. 0 0 3 43 67 84 97 105 108 105 97 84 67 43 3 0 0

całk. 0 0 3 109 255 403 524 602 629 602 524 403 255 109 3 0 0

pozioma

rozpor. 0 0 3 56 85 102 113 120 122 120 113 102 85 56 3 0 0

całk. 0 0 43 403 668 824 908 950 962 950 908 824 668 403 43 0 0

22 wrzesień

normalna

rozpor. 0 0 5 98 152 174 181 183 183 183 181 174 152 98 5 0 0

3.2.1.2 Przegrody przezroczyste

Strumień ciepła przenikający do pomieszczenia przez przegrodę przezroczystą składa się ze strumienia wywołanego przenikaniem ciepła drogą konwekcji i strumienia przenikającego do wnę- trza drogą promieniowania.

W];

[ Q Q

Q _PP  _R  _P (3.8)

gdzie:

Q

– strumień ciepła przenikający do pomieszczenia poprzez przegrodę przezroczystą na drodze konwekcji, [W],

Q

– strumień ciepła przenikający do pomieszczenia poprzez przegrodę przezroczystą na drodze promieniowania, [W].

Chwilowy strumień ciepła przenikający do pomieszczenia na drodze konwekcji oblicza się z następującej zależności:

 _{z w}  [W];

o o o p

p q A A U

Q         (3.9)

gdzie:

A

– powierzchnia okna w świetle muru, [m

],

U

– współczynnik przenikania ciepła dla okna, [W·m

·K

],



– chwilowa temperatura powietrza zewnętrznego, [C],



– chwilowa temperatura powietrza w pomieszczeniu, [C],

q

– gęstość chwilowego strumienia ciepła przenoszonego do pomieszczenia przez przegrodę prze- zroczystą na drodze konwekcji,

natomiast chwilowy strumień ciepła przenikający do pomieszczenia w wyniku promieniowania słonecznego oblicza się ze wzoru:

 

 A I max A A I max  b s ^{[ W];}

Q _R  _s  _c   _s  _r   (3.10)

gdzie:

A – powierzchnia szyb w oknie, [m

],

A

– powierzchnia okna w świetle muru, [m

], A

– nasłoneczniona powierzchnia szyb, [m

],

g – udział powierzchni szyby w powierzchni okna, [-]

I

– maksymalne natężenie promieniowania słonecznego całkowitego, [W·m

], b – współczynnik przepuszczalności promieniowania słonecznego, [-],

s – współczynnik akumulacji ciepła w przegrodach otaczających pomieszczenie, [-].

Do obliczeń zysków ciepła w wyniku nasłonecznienia, przez przegrody przezroczyste korzy- sta się z wartości promieniowania słonecznego dochodzącego do pomieszczenia przez okno po- dwójnie szklone z rozróżnieniem na obszary o różnych przezroczystościach atmosfery (tab.3.11 i 3.12).

Przykładowe wartości współczynnika przepuszczalności promieniowania słonecznego w za- leżności od konstrukcji okna oraz zastosowanych urządzeń zacieniających przedstawiono w tabeli 3.13.

Udział powierzchni przeszklonej w całkowitej powierzchni okna obliczyć można na podsta- wie danych producenta lub odczytać wartość przybliżoną z tablic zawartych w literaturze (tab.3.14).

Tabela 3.11. Natężenie promieniowania słonecznego całkowitego i rozproszonego przechodzącego do po- mieszczenia przez okno podwójnie oszklone normalnym szkłem okiennym], dla średnich miesięcznych wskaźników przejrzystości atmosfery, przy nasłonecznieniu trwającym ponad 50% czasu astronomicznego oddziaływania promieniowania słonecznego na daną przegrodę (obszary pozamiejskie) [5]

Czas słoneczny w godzinach Data Kierunek

Promie- niowa-

nie 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

całk. 0 150 314 357 294 174 98 94 92 88 83 74 64 51 36 18 0

NE

rozpor. 0 42 84 98 100 98 98 94 92 88 83 74 64 51 36 18 0

całk. 0 147 359 492 528 475 344 180 100 92 84 74 64 51 36 17 0

E

rozpor. 0 42 92 118 128 127 120 110 100 92 84 74 64 51 36 17 0

całk. 0 53 183 327 433 481 466 388 261 137 92 78 65 51 36 17 0

SE

rozpor. 0 26 63 94 116 128 132 128 118 106 92 78 65 51 36 17 0

całk. 0 17 38 59 98 186 287 359 385 359 287 186 98 59 38 17 0

S

rozpor. 0 17 38 59 80 99 115 125 129 125 115 99 80 59 38 17 0

całk. 0 17 36 51 65 78 92 137 261 388 466 481 433 327 183 53 0

SW

rozpor. 0 17 36 51 65 78 92 106 118 128 132 128 116 94 63 26 0

całk. 0 17 36 51 64 74 84 92 100 180 344 475 528 492 359 147 0

W

rozpor. 0 17 36 51 64 74 84 92 100 110 120 127 128 118 92 42 0

całk. 0 18 36 51 64 74 83 88 92 94 98 174 294 357 314 150 0

NW

rozpor. 0 18 36 51 64 74 83 88 92 94 96 98 100 98 84 42 0

całk. 0 62 77 62 70 78 85 89 90 89 85 78 70 62 77 62 0

N

rozpor. 0 27 50 61 70 78 85 89 90 39 85 78 70 61 50 27 0

całk. 0 24 82 191 324 449 548 609 631 609 548 449 324 191 82 24 0

pozioma

rozpor. 0 22 44 61 73 83 90 94 96 94 90 83 73 61 44 22 0

całk. 0 163 384 539 636 693 723 738 743 738 723 693 636 539 384 163 0

23 lipiec

normalna

rozpor. 0 46 99 124 133 132 126 121 119 121 126 132 133 124 99 46 0

c.d. tab.3.11

Czas słoneczny w godzinach Data Kierunek

Promie- niowa-

nie 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

całk. 0 0 30 154 150 81 70 72 72 69 63 54 42 26 0 0

NE

rozpor. 0 0 3 46 63 68 70 72 72 69 63 54 42 26 0 0

całk. 0 0 43 285 429 433 327 165 81 73 65 54 42 26 0 0

E

rozpor. 0 0 3 65 96 104 100 91 81 73 65 54 42 26 0 0

całk. 0 0 29 241 436 542 565 508 383 217 90 60 44 26 0 0

SE

rozpor. 0 0 3 58 97 117 125 122 111 95 78 60 44 26 0 0

całk. 0 0 2 50 166 316 447 533 563 533 447 316 166 50 2 0 0

S

rozpor. 0 0 2 34 65 91 112 125 130 125 112 91 65 34 2 0 0

całk. 0 0 1 26 44 60 90 217 383 508 565 542 436 241 29 0 0

SW

rozpor. 0 0 1 26 44 60 78 95 111 122 125 117 97 58 3 0 0

całk. 0 0 1 26 42 54 65 73 81 165 327 433 429 285 43 0 0

W

rozpor. 0 0 1 26 42 54 65 73 81 91 100 104 96 65 3 0 0

całk. 0 0 1 26 42 54 63 69 72 72 70 81 150 154 30 0 0

NW

rozpor. 0 0 1 26 42 54 63 69 72 72 70 68 63 46 3 0 0

całk. 0 0 2 28 44 55 64 69 71 69 64 55 44 28 2 0 0

N

rozpor. 0 0 2 28 44 55 64 69 71 69 64 55 44 28 2 0 0

całk. 0 0 2 45 128 240 341 408 431 408 341 240 128 45 2 0 0

pozioma

rozpor. 0 0 2 32 49 61 69 74 75 74 69 61 49 32 2 0 0

całk. 0 0 43 297 497 612 676 707 716 707 676 612 497 297 43 0 0

22 wrzesień

normalna

rozpor. 0 0 3 69 107 122 127 127 126 127 127 122 107 69 3 0 0

Tabela 3.12. Natężenie promieniowania słonecznego całkowitego i rozproszonego przechodzącego do po- mieszczenia przez okno podwójnie oszklone normalnym szkłem okiennym dla średnich miesięcznych wskaźników przejrzystości atmosfery (obszary miejskie i przemysłowe) [5]

Czas słoneczny w godzinach Data Kierunek

Promie- niowa-

nie 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

całk. 0 89 232 293 261 170 106 100 96 92 87 79 69 56 39 18 0

NE

rozpor. 0 45 96 114 116 110 100 100 96 92 87 79 69 56 39 18 0

całk. 0 87 264 397 452 421 316 178 108 97 88 79 68 56 39 18 0

E

rozpor. 0 44 106 139 152 148 136 121 108 97 88 79 68 56 39 18 0

całk. 0 38 143 271 373 425 420 356 248 140 99 84 70 55 39 18 0

SE

rozpor. 0 27 72 110 136 148 151 144 131 115 99 84 70 55 39 18 0

całk. 0 18 42 65 102 180 267 332 354 332 267 180 102 65 42 18 0

S

rozpor. 0 18 42 65 89 111 129 141 144 141 129 111 89 65 42 18 0

całk. 0 18 39 55 70 84 99 140 248 356 420 425 373 271 143 38 0

SW

rozpor. 0 18 39 55 70 84 99 115 131 144 151 148 136 110 72 27 0

całk. 0 18 39 56 68 79 88 97 108 178 316 421 452 397 264 87 0

W

rozpor. 0 18 39 56 68 79 88 97 108 121 136 148 152 139 106 44 0

całk. 0 18 39 56 69 79 87 92 96 100 106 170 261 293 232 89 0

NW

rozpor. 0 18 39 56 69 79 87 92 96 100 104 110 116 114 96 45 0

całk. 0 43 71 69 77 84 90 93 94 93 90 84 77 69 71 43 0

23 lipiec

N

rozpor. 0 29 55 68 77 84 90 93 94 93 90 84 77 68 55 29 0

całk. 0 24 76 166 282 395 486 543 563 543 486 395 282 166 76 24 0 pozioma

rozpor. 0 23 53 76 j 94 108 117 122 124 122 117 108 94 76 53 23 0

całk. 0 96 284 438 542 606 641 659 665 659 641 606 542 438 284 96 0

normalna

rozpor. 0 49 115 151 165 166 160 155 153 155 160 166 165 151 115 49 0

całk. 0 0 11 112 132 86 77 78 77 74 68 59 46 28 1 0 0

NE

rozpor. 0 0 3 51 72 76 77 78 77 74 68 59 46 28 1 0 0

całk. 0 0 15 196 343 370 293 162 89 79 70 59 46 28 1 0 0

E

rozpor. 0 0 4 73 113 122 115 102 89 79 70 59 46 28 1 0 0

całk. 0 0 11 167 347 460 494 452 348 206 97 67 48 28 1 0 0

SE

rozpor. 0 0 3 65 114 140 148 142 128 108 87 67 48 28 1 0 0

całk. 0 0 2 47 143 275 393 473 501 473 393 275 143 47 2 0 0

S

rozpor. 0 0 2 38 74 106 130 146 151 146 130 106 74 33 2 0 0

całk. 0 0 1 28 48 67 97 206 348 452 494 460 347 167 11 0 0

SW

rozpor. 0 0 1 28 48 67 87 108 128 142 148 140 114 65 3 0 0

całk. 0 0 1 28 46 59 70 79 89 162 293 370 343 196 15 0 0

W

rozpor. 0 0 1 28 46 59 70 79 89 102 115 122 113 73 4 0 0

całk. 0 0 1 28 46 59 68 74 77 78 77 86 132 112 11 0 0

NW

rozpor. 0 0 1 28 46 59 68 74 77 78 77 76 72 51 3 0 0

całk. 0 0 2 30 48 60 69 74 76 74 69 60 48 30 2 0 0

N

rozpor. 0 0 2 30 48 60 69 74 76 74 69 60 48 30 2 0 0

całk. 0 0 2 43 116 213 303 363 386 363 303 213 116 43 2 0 0

pozioma

rozpor. 0 0 2 36 61 78 89 95 98 95 89 78 61 36 2 0 0

całk. 0 0 15 206 397 519 589 624 635 624 589 519 397 208 15 0 0

22 wrzesień

normalna

rozpor. 0 0 4 78 129 151 158 159 159 159 158 151 129 78 4 0 0

Tab. 3.13. Średni współczynnik przepuszczalności promieniowania słonecznego [5]

Rodzaj szkła b Dodatkowe urządzenie przeciwsłoneczne b

Szkło zwykle pojedyncze 1,1 Na zewnątrz:

Szkło zwykle podwójne 1,0  żaluzje, kąt otwarcia 45° 0,15

Szkło zwykle potrójne 0,9

Szkło pochłaniające:

 markizy z tkaniny wentylowane od góry i po bo- kach

0,3*

 pojedyncze 0,75  markizy z tkaniny obudowane od góry i po bokach 0,4*

 podwójne (na zewnątrz szkło pochłaniające, we- wnątrz

0,65  żaluzje między szybami, kąt otwarcia 45°, prze- strzeń niewentylowana

0,5

Od wewnątrz:

 wiszące szyby pochłaniające (szczelina powietrzna średnio 5 cm)

0,50

 żaluzje, kąt otwarcia 45°, 0,7

Szkło odbijające:

 pojedyncze (powłoka z tlenku metalu na zewnątrz) 0,65

 zasłony jasne", tkanina bawełniana, muślin, włókno sztuczne

0,5

Folia z tworzywa sztucznego

 pochłaniająca metalizowana, 0,70

 podwójne (najczęściej powłoka odbijająca po wewnętrznej stronie szyby zewnętrznej, od we- wnątrz szkło zwykłe)

 odbijająca 0,35

 powłoka z tlenku metalu 0,55

 powłoka z czystego metalu, np. złoto 0,45 Pustaki szklane (100 mm) bezbarwne

 gładkie powierzchnie bez wypełnienia 0.45

 z wypełnieniem z włókna szklanego 0,65

 powierzchnie ustrukturowane (żebra, kraty) bez wypełnienia

0,35

 z wypełnieniem z włókna szklanego 0,45

Kombinacje różnych urządzeń przeciwsłonecznych uwzględnia się mnożąc odpowiednie współczynniki.

Przykład 1

 markiza obudowana (0,4)

 podwójne oszklenie (1,0)

 firanka muślinowa, biała (0,5)

 stąd: b = 0,4·1,0·0,5 = 0,2

Jeżeli jest to tylko możliwe, zaleca się korzystać ze współczynni- ków uzyskanych drogą doświadczalną.

* pod warunkiem całkowitego zacienienia szyb

Tabela 3.14. Udział powierzchni przeszklonej dla różnych konstrukcji okien [5]

Powierzchnia otworu okiennego w świetle muru Ao

[m²] Konstrukcja okna

0,5 1,0 1.5 2,0 2,5 3,0 4,0 5,0 6,0 8,0

Okna drewniane, pojedynczo lub podwójnie oszklone, zespolone (szwedzkie) 0,47 0,58 0,63 0,67 0,69 0,71 0,72 0,73 0,74 0,75

Okna drewniane, skrzynkowe, podwójnie oszklone 0,36 0,48 0.55 0,60 0,62 0,65 0,68 0,69 0,70 0.71

Okna metalowe 0,56 0,77 0,83 0,86 0,87 0,88 0,90 0,90 0,90 0,90

Okna wystawowe świetliki 0,90

Oszklone drzwi balkonowe 0,50

Odliczenie dla:

 okno z listwą poprzeczną u góry

 okno z pionową listwą środkową

 okno ze szczelinami

0,05 0,05 0,03

Tab. 3.15. Dobowe zmiany współczynnika akumulacji "s" dla energii promieniowania słonecznego przenika- jącego do pomieszczenia przez okno podwójnie oszklone (2  3mm) ( 50 szerokości geograficznej północ- nej) dla lipca [5]

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

Orientacja okna

Osłony przeciw-

słoneczne Pomieszczenia o konstrukcji bardzo lekkiej

zewnętrzne 0,03 0,03 0,03 0,03 0,34 0,72 0,85 0,74 0,47 0,29 0,27 0,26 0,25 0,24 0,22 0,20 0,17 0,13 0,09 0,05 0,04 0,04 0,04 0,03 NE

wewnętrzne 0,02 0,02 0,02 0,01 0,38 0,80 0,92 0,78 0,48 0,28 0,27 0,26 0,25 0,24 0,21 0,19 0,16 0,12 0,07 0,02 0,02 0,02 0,02 0,02 zewnętrzne 0,03 0,03 0,03 0,03 0,24 0,56 0,78 0,86 0,80 0,61 0,36 0,22 0,20 0,19 0,17 0,15 0,13 0,11 0,07 0,05 0,04 0,04 0,04 0,03 E

wewnętrzne 0,02 0,02 0,02 0,01 0,26 0,62 0,85 0,93 0,85 0,63 0,35 0,21 0,19 0,17 0,16 0,14 0,11 0,09 0,05 0,02 0,02 0,02 0,02 0,02 zewnętrzne 0,04 0,04 0,03 0,03 0,11 0,33 0,57 0,76 0,86 0,85 0,73 0,53 0,32 0,23 0,20 0,17 0,15 0,12 0,08 0,05 0,05 0,04 0,04 0,04 SE

wewnętrzne 0,02 0,02 0,02 0,02 0,11 0,35 0,62 0,83 0,93 0,91 0,77 0,53 0,30 0,21 0,18 0,15 0,13 0,10 0,06 0,03 0,02 0,02 0,02 0,02 zewnętrzne 0,04 0,04 0,04 0,04 0,07 0,11 0,16 0,24 0,42 0,63 0,80 0,87 0,83 0,69 0,48 0,29 0,20 0,15 0,10 0,06 0,05 0,05 0,05 0,05 S

wewnętrzne 0,02 0,02 0,02 0,02 0,06 0,11 0,15 0,24 0,45 0,69 0,86 0,93 0,88 0,72 0,48 0,27 0,18 0,12 0,07 0,03 0,03 0,03 0,03 0,02 zewnętrzne 0,05 0,04 0,04 0,04 0,07 0,10 0,12 0,14 0,17 0,19 0,26 0,46 0,69 0,83 0,87 0,81 0,64 0,40 0,17 0,07 0,06 0,06 0,05 0,05 SW

wewnętrzne 0,02 0,02 0,02 0,02 0,05 0,09 0,11 0,14 0,16 0,19 0,27 0,50 0,74 0,90 0,93 0,85 0,66 0,39 0,14 0,04 0,03 0,03 0,03 0,03 zewnętrzne 0,04 0,04 0,04 0,04 0,06 0,09 0,11 0,13 0,15 0,16 0,17 0,19 0,30 0,55 0,76 0,86 0,82 0,64 0,32 0,08 0,06 0,05 0,05 0,05 W

wewnętrzne 0,02 0,02 0,02 0,02 0,05 0,08 0,10 0,13 0,14 0,16 0,17 0,19 0,32 0,60 0,83 0,93 0,88 0,66 0,30 0,04 0,03 0,03 0,03 0,02 zewnętrzne 0,04 0,04 0,04 0,04 0,07 0,11 0,15 0,18 0,20 0,22 0,24 0,25 0,25 0,26 0,42 0,69 0,86 0,79 0,43 0,09 0,05 0,05 0,05 0,05 NW

wewnętrzne 0,02 0,02 0,02 0,02 0,06 0,11 0,15 0,18 0,20 0,23 0,24 0,25 0,26 0,27 0,45 0,76 0,92 0,83 0,43 0,05 0,03 0,03 0,03 0,02 N zewnętrzne 0,09 0,08 0,08 0,07 0,59 0,77 0,66 0,71 0,79 0,86 0,90 0,92 0,91 0,88 0,83 0,76 0,68 0,80 0,69 0,16 0,11 0,10 0,09 0,09