ANALIZA CIEPLNA ZEWNĉTRZNYCH PRZEGRÓD PIONOWYCH W BUDYNKACH MIESZKALNYCH WYBRANYCH GOSPODARSTW EKOLOGICZNYCH W WOJEWÓDZTWIE PODKARPACKIMNorbert Dąbkowski, Krzysztof Matuszewicz

(1)

ANALIZA CIEPLNA ZEWNTRZNYCH PRZEGRÓD PIONOWYCH W BUDYNKACH MIESZKALNYCH WYBRANYCH GOSPODARSTW EKOLOGICZNYCH W WOJEWÓDZTWIE PODKARPACKIM

Norbert Dbkowski, Krzysztof Matuszewicz

Szkoa Gówna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie

Streszczenie. W artykule zaprezentowano wyniki bada oraz obliczenia dotyczce analizy cieplnej (okrelenie oporu cieplnego i wspóczynnika przenikania ciepa) zewntrznych przegród pionowych w budynkach mieszkalnych wybranych gospodarstw ekologicznych na Podkarpaciu.

Sowa kluczowe: przenikanie ciepa, termomodernizacja

WSTP

Kada dziaalno czowieka, w tym równie dziaalno budowlana, ma znaczcy wpyw na otaczajce go rodowisko. Poniewa nie jest moliwe tworzenie przestrzeni zapewniajcej czowiekowi optymalne warunki bytowe, bez korzystania z zasobów przy- rody, narodzia si wic potrzeba racjonalnego gospodarowania nimi.

Powstaa nowa dyscyplina nauki, okrelana terminem „budownictwo ekologiczne”, która postawia sobie za cel zmniejszenie obcienia rodowiska (pod wzgldem energe- tycznym i surowcowym) w caym procesie budowlanym, jak równie popraw jakoci, a przede wszystkim „zdrowotnoci” materiaów budowlanych, a tym samym budynków mieszkalnych. Badania nad materiaami budowlanymi przyczyniy si do powstania wielu produktów, których zyczno-chemiczne waciwoci umoliwiaj stworzenie wewntrz budynku optymalnego dla czowieka mikroklimatu, przy jednoczesnym zapewnieniu obiektowi wysokiej energooszczdnoci. Rozwój techniki pozwala na stosowanie coraz bardziej ekonomicznych i ekologicznych („zdrowych”) materiaów, jak równie caych systemów budowlanych, dziki którym moliwe jest ksztatowanie budynków wykorzy- stujcych znacznie mniej energii. Zrodzio si zatem pytanie, jak tego rodzaju budownictwo wpisuje si w modne ostatnio gospodarstwo ekologiczne, a co za tym idzie – Adres do korespondencji – Corresponding author: Norbert Dbkowski, Szkoa Gówna

Gospodarstwa Wiejskiego, Katedra Budownictwa i Geodezji, ul. Nowoursynowska 159, 02-776 Warszawa, e-mail: norbert_dabkowski@sggw.pl

(2)

jakie mamy budynki mieszkalne w gospodarstwach ekologicznych? Prób odpowiedzi na tak postawione pytanie byy badania przeprowadzone w gospodarstwach ekologicznych na Podkarpaciu.

OBSZAR BADAWCZY

Badania zostay przeprowadzone w wybranych szeciu gospodarstwach ekologicznych w województwie podkarpackim w miejscowociach: Pruchnik, Tuligowy, Ciesza- cin Wielki, Kaczuga (2 gospodarstwa) i Kozienice. Badania prowadzono w budynkach mieszkalnych i poddano wery kacji (pod wzgldem cieplnym) tylko ciany zewntrzne.

W celu zbadania przegród pionowych przeprowadzono rozmowy z wacicielami bu- dynków oraz zapoznano si z projektami obiektów (tam, gdzie byy one dostpne). We wszystkich budynkach ciany byy warstwowe (rys. 1–6), poowa budynków zostaa pod- dana termomodernizacji.

METODA OBLICZANIA WSPÓCZYNNIKA PRZENIKANIA CIEPA

W budynkach po termomodernizacji naley korygowa wspóczynnik przenikania ciepa, w zwizku z tym obliczenia przeprowadzono wedug dwóch schematów na pod- stawie PN-EN ISO 6946:2008:

Schemat I – budynki bez termomodernizacji:

wyznaczenie oporu cieplnego (R) komponentów przegrody pionowej R d

O

gdzie wspóczynnik O przyjto dla warunków redniowilgotnych, cakowity opór cieplny przegrody wielowarstwowej

1 2

T si n se

R R R R R R wspóczynnik przenikania ciepa

1

T

U R

wyznaczenie skorygowanego wspóczynnika przenikania ciepa U_C = U + 'U

gdzie 'U = 'Ug + 'Uf ; w tym schemacie 'Ug = 'Uf = 0 ze wzgldu na brak izolacji termicznej w zewntrznej przegrodzie budynku, czyli U_C= U,

– wyznaczenie wspóczynnika przenikania ciepa (U_k) z uwzgldnieniem liniowych mostków cieplnych (metoda uproszczona)

U_k = U_C + 'U

–

(3)

gdzie U_C – skorygowana warto wspóczynnika przenikania ciepa, U – dodatek do wspóczynnika U_c, wyraajcy wpyw mostków cieplnych,

porównanie U_k z Umax dla tego rodzaju cian U_max = 0,300 W·(m²·K)^–1

Schemat II – budynki po termomodernizacji:

wyznaczenie oporu cieplnego (R) komponentów przegrody pionowej R d

O

gdzie wspóczynnik O przyjto dla warunków redniowilgotnych, cakowity opór cieplny przegrody wielowarstwowej

1 2

T si n se

R R R R R R wspóczynnik przenikania ciepa

1

T

U R

wyznaczenie skorygowanego wspóczynnika przenikania ciepa U_C = U + 'U

gdzie 'U = 'Ug + 'Uf, w którym: 'Ug – poprawka z uwagi na nieszczelnoci,

1 g

T

U U R R

§ ·

cc

' ' ¨ ¸

© ¹, R₁ – opór cieplny warstwy zawierajcej nieszczelnoci; w tym przypadku dla izolacji, która uoona jest w sposób uniemoliwiajcy cyrkulacj po- wietrza po cieplejszej stronie izolacji (pyty styropianowe czone na pióro i wpust – brak nieszczelnoci przechodzcych przez ca warstw izolacji), U" = 0, wobec cze- go 'Ug = 0; 'Uf – poprawka z uwagi na czniki mechaniczne, 'Uf = D · Of · n_f ·A_f, – wspóczynnik zaleny od rodzaju cznika (w przypadku kotew midzy warstwa- mi muru = 6); f – wspóczynnik przewodzenia ciepa cznika (dla kotew poli- propylenowych) Of = 0,20 W·(m²·K)^–1; n_f – liczba czników na metr kwadratowy;

A_f – pole przekroju poprzecznego jednego cznika, poniewa wspóczynnik przewodzenia dla kotwy jest mniejszy od 1 W·(m²·K)^–1,dlatego te poprawk z uwagi na czniki mechaniczne naley pomin, U_f = 0; wobec powyszych poprawek U_C = U,

wyznaczenie wspóczynnika przenikania ciepa (U_k) z uwzgldnieniem liniowych mostków cieplnych (metoda uproszczona)

U_k = U_C + 'U

gdzie U_C – skorygowana warto wspóczynnika przenikania ciepa, 'U – dodatek do wspóczynnika U_c, wyraajcy wpyw mostków cieplnych,

porównanie U_k z Umax dla tego rodzaju cian Umax = 0,250 W·(m²·K)^–1

–

(4)

WYNIKI Budynek 1

Cakowity opór cieplny przegrody wielowarstwowej:

2 1

0, 025 0,120 0, 240 0, 015

0, 040 0,18 0 0,130 1, 354 m K W

0,820 0, 770 0, 300 0,820

RT

Wspóczynnik przenikania ciepa:

2 1

1 0, 738 W (m K)

T

U R

Skorygowany wspóczynnik przenikania ciepa:

U_C = U = 0,738 W·(m²·K)^–1

Wspóczynnik przenikania ciepa (U_k) z uwzgldnieniem liniowych mostków cieplnych:

U_k = 0,738 + 0,15 = 0,888 W·(m²·K)^–1 Budynek 2

2 1

0, 015 0,100 0,120 0, 240 0, 015

0, 040 0,18 0,130 4, 002 m K W

RT

Cega pena 12 cm Full ceramic brick 12 cm Zewntrzny tynk cementowo-wapienny 2,5 cm Outdoor lime-cement plaster 2,5 cm

Niewentylowana pustka powietrzna 2 cm Non-ventilated air layer 2 cm

Wewntrzny tynk cementowo-wapienny 1,5 cm Indoor lime-cement plaster 1.5 cm

Bloczek z betonu komórkowego typ M-600 24 cm Cellular concrete block M-600 type 24 cm

Rys. 1. Przekrój przez przegrod pionow w budynku 1 Fig. 1. Cross section vertical partition in the building 1

Bloczek z gazobetonu M-500 24 cm Cellular concrete block M-500 type 24 cm Wewntrzny tynk cementowo-wapienny 1,5 cm Indoor lime-cement plaster 1.5 cm

Zewntrzny tynk mineralny 1 cm Outdoor mineral plaster 1 cm

Pyty styropianowe 10 cm Styrofoam plates 10 cm Cega pena 12 cm Full ceramic brick 12 cm

(5)

2 1

1 0, 250 W (m K)

T

U R

2 1

0, 250 W (m K) UC U

Wspóczynnik przenikania ciepa (U_k) z uwzgldnieniem liniowych mostków ciepl- nych:

2 1

0, 250 0, 05 0, 300 W (m K)

Uk

Budynek 3

2 1

0, 010 0,188 0, 240 0, 015

0, 040 0,180 0,130 1, 607 m K W

0,820 0, 440 0, 300 0,820

RT

2 1

1 0, 622 W (m K)

T

U R

2 1

0, 622 W (m K) UC U

Bloczek z betonu komórkowego M-600 24 cm Cellular concrete block M-600 type 24 cm Wewntrzny tynk cementowo-wapienny 1,5 cm Indoor lime-cement plaster 1.5 cm

Pustak MAX 18,8 cm

Ceramic hollow brick MAX type 18,8 cm Zewntrzny tynk cementowo-wapienny 1 cm Outdoor lime-cement plaster 1 cm

(6)

2 1

0, 622 0,15 0, 772 W (m K)

Uk

Budynek 4

2 1

0, 015 0, 080 0, 240 0,120 0, 025

0, 040 0,130 2, 793 m K W

0,820 0, 040 0, 630 0, 620 0,820

RT

2 1

1 0, 358 W (m K)

T

U R

2 1

0, 358 W (m K) UC U

2 1

0, 358 0, 05 0, 408 W (m K)

Uk

Budynek 5

Pustak ulobetonowy Alfa 24 cm Slag concrete hollow brick Alfa type 24 cm Cega dziurawka 12 cm

Cellular brick 12 cm

Pyty styropianowe 8 cm Styrofoam plates 8 cm Zewntrzny tynk cementowo-wapienny 1,5 cm Outdoor lime-cement plaster 1.5 cm

Cega pena 12 cm Full ceramic brick 12 cm

Pyty styropianowe 7 cm Styrofoam plates 7 cm Zewntrzny tynk mineralny 1cm Outdoor mineral plaster 1 cm

Cega pena 25 cm Full ceramic brick 25 cm

(7)

2 1

0, 010 0, 070 0,120 0, 250 0, 015

0, 040 0,180 0,130 2, 611 m K W

0,820 0, 040 0, 770 0, 770 0,820

RT

2 1

1 0, 383 W (m K)

T

U R

2 1

0, 383 W (m K) UC U

2 1

0, 383 0, 05 0, 433 W (m K)

Uk

Budynek 6

2 1

0, 240 0,125 0, 025

0, 040 0,180 0,130 1, 425 m K W

0, 440 0, 250 0,820

RT

2 1

1 0, 702 W (m K)

T

U R

2 1

0, 702 W (m K) UC U

2 1

0, 702 0,15 0,852 W (m K)

Uk

Bloczek gazobetonowy M-500 12,5 cm Cellular concrete block M-500 type 12.5 cm

Pustak MAX 24 cm

Ceramic hollow brick MAX type 24 cm

(8)

PODSUMOWANIE

W wyniku przeprowadzonych bada i oblicze naley stwierdzi, e zbadane budynki mieszkalne znacznie przekraczaj normy cieplne (tab. 1). eby zapewni mieszkacom optymalne warunki termiczne, budynki te potrzebuj duych nakadów energetycznych (zwaszcza w sezonie grzewczym). Wie si to jednoznacznie z bardzo duymi kosztami eksploatacyjnymi, jak równie, co jest nie mniej istotne, z emitowaniem do atmosfery ogromnej iloci szkodliwych substancji chemicznych oraz dwutlenku wgla, powodu- jcych znaczne zanieczyszczenie rodowiska. S to zatem budynki energochonne. Do- tyczy to nawet budynków, które zostay w ostatnich latach poddane termomodernizacji (budynki 2, 4, 5). Naley zatem zadba o prawidowe przeprowadzanie procesów ter- momodernizacyjnych oraz zmody kowa ju istniejce termomodernizacje, zwikszajc grubo izolacji cieplnej lub stosujc inne rozwizania.

PIMIENNICTWO

Budownictwo ogólne, 2005. Tom 1. Materiay i wyroby budowlane. Wydawnictwo Arkady, War- szawa.

Budownictwo ogólne, 2005. Tom 2. Fizyka budowli. Wydawnictwo Arkady. Warszawa.

PN-EN ISO 6946:2008 Komponenty budowlane i elementy budynku. Opór cieplny i wspóczynnik przenikania ciepa. Metoda oblicze.

Rozporzdzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicz- nych, jakim powinny odpowiada budynki i ich usytuowanie (DzU nr 75, poz. 690 wraz z zacznikiem).

Tabela 1. Zestawienie wielkoci wspóczynnika przenikania ciepa (U_k) obliczonego dla zewntrznych przegród budynków mieszkalnych w badanych gospodarstwach ekologicznych w województwie podkarpackim

Table 1. List of the values of the coef cient of heat conduction (U_k) calculated for the external partitions of the dwelling-houses in the examined ecological farms in the Podkarpacie voivodship

Nr budynku No of building

Obliczony wspóczynnik przenikania ciepa U_k [W·(m²·K)^–1]

The calculated coef cient of heat conduction

Graniczna normowa warto wspóczynnika przenikania ciepa

U_max [W·(m²·K)^–1]

The limit standard value of the coef cient of heat conduction

1 0,888 0,300

2 0,300 0,250

3 0,772 0,300

4 0,408 0,250

5 0,433 0,250

6 0,852 0,300

(9)

THERMAL ANALYSIS OF EXTERNAL VERTICAL PARTITIONS IN DWELLING-HOUSES OF SOME CHOSEN ECOLOGICAL FARMS IN THE PODKARPACIE VOIVODSHIP

Abstract. The paper presents the results of the researches as well as the calculations con- cerning the thermal analysis (determination of a heat resistance ad the coef cient of heat conduction) of the external vertical partitions in the dwelling-houses of some chosen ecological farms in the Podkarpacie voivodship.

Key words: heat penetration, thermomodernization

Zaakceptowano do druku – Accepted for print: 2.03.2010