ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ

Transcript

1 0 ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΤΟΜΕΑΣ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΑΝΑΛΥΣΗ ΒΕΛΤΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗΣ ΚΑΤΑΝΑΛΩΣΗΣ ΚΤΙΡΙΟΥ ΛΑΜΒΑΝΟΜΕΝΗΣ ΥΠΟΨΗ ΤΗΣ ΘΕΡΜΙΚΗΣ ΜΑΖΑΣ ΤΟΥ ΣΙΝΑΝΗΣ ΘΕΜΙΣΤΟΚΛΗΣ Α.Ε.Μ ΤΣΑΤΣΑΡΗΣ ΓΕΩΡΓΙΟΣ Α.Ε.Μ ΕΠΙΒΛΕΠΩΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ ΞΕΝΟΣ ΘΩΜΑΣ

2 ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ

3 Οφείλουμε να ευχαριστήσουμε θερμά τον καθηγητή κ. Θωμά Ξένο για την πολύτιμη βοήθεια του και καθοδήγηση καθ όλη τη διάρκεια εκπόνησης αυτής της εργασίας. 2

4 3

5 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ vii ΠΡΟΛΟΓΟΣ 1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ 4 1 ΘΕΡΜΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΤΩΝ ΔΟΜΙΚΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΥΝΤΕΛΕΣΤΗΣ ΘΕΡΜΙΚΗΣ ΑΓΩΓΙΜΟΤΗΤΑΣ λ ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΠΟΥ ΕΠΗΡΕΑΖΟΥΝ ΤΗΝ ΤΙΜΗ ΤΟΥ λ Ο ΣΥΝΤΕΛΕΣΤΗΣ ΘΕΡΜΟΠΕΡΑΤΟΤΗΤΑΣ k(u) Υπολογισμός του km(w,f) Υπολογισμός των k F Συντελεστής θερμοπερατότητας τοίχων και ανοιγμάτων ορόφου k m (W,F) Υπολογισμός του k m 14 2 ΘΕΡΜΟΧΩΡΗΤΙΚΟΤΗΤΑ ΔΟΜΙΚΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ ΜΕΘΟΔΟΙ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΥ H ΕΙΔΙΚΗ ΘΕΡΜΟΧΩΡΗΤΙΚΟΤΗΤΑ c Ο ΣΥΝΤΕΛΕΣΤΗΣ ΘΕΡΜΟΧΩΡΗΤΙΚΟΤΗΤΑΣ C H ΘΕΡΜΙΚΗ ΔΙΑΧΥΣΗ Η ΕΝΕΡΓΟΣ (ΔΡΩΣΑ) ΜΑΖΑ ΤΟΥ ΣΤΟΙΧΕΙΟΥ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΤΗΣ ΘΕΡΜΟΧΩΡΗΤΙΚΟΤΗΤΑΣ ΔΟΜΙΚΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ Πρώτη μέθοδος, αναλυτική Δεύτερη μέθοδος, βάθος διείσδυσης Τρίτη μέθοδος, με βάση το ενεργό πάχος Τέταρτη μέθοδος, προσεγγιστική 27 3 ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΗΣ ΘΕΡΜΟΧΩΡΗΤΙΚΟΤΗΤΑΣ ΤΟΥ ΣΤΟΙΧΕΙΟΥ ΣΤΗΝ ΕΣΩΤΕΡΙΚΗ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ ΘΕΡΜΙΚΗ ΑΔΡΑΝΕΙΑ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΩΝ ΘΕΡΜΙΚΩΝ ΙΔΙΟΤΗΤΩΝ ΤΟΥ ΔΟΜΙΚΟΥ ΣΤΟΙΧΕΙΟΥ ΣΤΗ ΔΙΑΜΟΡΦΩΣΗ ΤΗΣ ΕΣΩΤΕΡΙΚΗΣ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ ΤΟΥ ΚΤΙΡΙΟΥ Η ΘΕΡΜΙΚΗ ΧΡΟΝΙΚΗ ΣΤΑΘΕΡΑ ΤΟΥ ΔΟΜΙΚΟΥ ΣΤΟΙΧΕΙΟΥ Η ΧΡΟΝΙΚΗ ΥΣΤΕΡΗΣΗ ΤΟΥ ΔΟΜΙΚΟΥ ΣΤΟΙΧΕΙΟΥ ΠΑΡΑΓΟΝΤΑΣ ΑΠΟΣΒΕΣΗΣ (DECREMENT FACTOR) ΧΡΟΝΙΚΗ ΣΤΑΘΕΡΑ ΤΟΥ ΚΤΙΡΙΟΥ 37 4 YΠΟΛΟΓΙΣΜΟΙ ΘΕΡΜΙΚΩΝ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΠΟΛΥΚΑΤΟΙΚΙΑΣ ΣΤΗΝ ΠΕΡΙΟΧΗ ΤΗΣ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΓΕΝΙΚΗ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ 41

6 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ viii 4.2 ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΣ ΚΤΙΡΙΟΥ ΤΟΙΧΟΠΟΙΙΑ (Α) Τοίχος Α Υπολογισμός θερμικών χαρακτηριστικών δαπέδου pilotis Υπολογισμός θερμικών χαρακτηριστικών οροφής Υπολογισμός θερμικών χαρακτηριστικών δοκών υποστυλωμάτων Υπολογισμός θερμικών χαρακτηριστικών ορόφου Μόνωση Πολυκατοικίας ΤΟΙΧΟΠΟΙΙΑ (Β) Τοίχος Β Υπολογισμός θερμικών χαρακτηριστικών ορόφου Μόνωση Πολυκατοικίας ΤΟΙΧΟΠΟΙΙΑ (Γ) Τοίχος Γ Υπολογισμός θερμικών χαρακτηριστικών δοκών υποστυλωμάτων Υπολογισμός θερμικών χαρακτηριστικών ορόφου Μόνωση Πολυκατοικίας 63 5 ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΗΣ ΘΕΡΜΟΧΩΡΗΤΙΚΟΤΗΤΑΣ ΤΟΥ ΚΕΛΥΦΟΥΣ ΣΤΗΝ ΕΣΩΤΕΡΙΚΗ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ ΤΟΥ ΚΤΙΡΙΟΥ Η ΘΕΡΜΟΧΩΡΗΤΙΚΟΤΗΤΑ ΣΤΟΝ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΟ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟ ΚΤΙΡΙΩΝ ΘΕΡΜΙΚΗ ΑΝΕΣΗ ΚΑΙ ΘΕΡΜΙΚΗ ΑΔΡΑΝΕΙΑ Η θερμική άνεση και παράγοντες που την επηρεάζουν Διαγράμματα θερμικής άνεσης, επίδραση της θερμικής αδράνειας 67 6 ΧΕΙΜΕΡΙΝΑ ΘΕΡΜΙΚΑ ΦΟΡΤΙΑ, ΘΕΡΜΙΚΕΣ ΑΠΩΛΕΙΕΣ ΧΩΡΩΝ ΚΑΙ ΚΤΙΡΙΩΝ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗ ΚΑΤΑΝΑΛΩΣΗ ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΕΞΟΙΚΟΝΟΜΗΣΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΣΕ ΕΛΛΗΝΙΚΕΣ ΠΟΛΥΚΑΤΟΙΚΙΕΣ ΕΠΙΘΥΜΗΤΗ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ ΧΩΡΟΥ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗ ΚΑΤΑΝΑΛΩΣΗ Εισαγωγή Τοίχος A Τοίχος Β Τοίχος Γ 92 ΕΠΙΛΟΓΟΣ 98 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Ι 99 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ ΙΙ 99

7 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ix ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ ΙΙΙ 99 7 ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 100

8 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ x

9 ΠΡΟΛΟΓΟΣ 9 ΠΡΟΛΟΓΟΣ Μία από τις βασικότερες παραμέτρους του σύγχρονου αρχιτεκτονικού σχεδιασμού είναι και η θερμομόνωση. Με την πρόβλεψη για θερμομόνωση στις κτιριακές κατασκευές λαμβάνονται τα κατάλληλα μέτρα ώστε να παρεμποδίζεται η διαφυγή της θερμικής ενέργειας από ένα χώρο προς την ατμόσφαιρα ή προς ένα άλλο ψυχρότερο γειτονικό χώρο ή αντίστροφα και συγχρόνως δημιουργείται αίσθημα θερμικής άνεσης για τους χρήστες του κτιρίου καθ όλη τη διάρκεια του έτους. Σε παλαιότερες εποχές, η ανάγκη για μια τέτοια πρόβλεψη δεν ήταν επιβεβλημένη, αφού οι βαριές κατασκευές του περιβλήματος (τοίχοι, στέγη κ.λπ.), η διάταξη των χώρων καθώς και η σύνθεση των χαμηλών όγκων των παραδοσιακών κτισμάτων, ήταν καθοριστικοί παράγοντες ρύθμισης της θερμομονωτικής ικανότητας, αλλά και της ροής θερμότητας. Με την εξέλιξη της τεχνολογίας και τη διαφοροποίηση των σύγχρονων αναγκών, η προστασία από τις θερμικές μεταβολές μεταβιβάστηκε στα διάφορα τεχνητά συστήματα ελέγχου του μικροκλίματος, όπως και η κεντρική θέρμανση και ο κλιματισμός. Η κατανάλωση ενέργειας για τη λειτουργία των συστημάτων αυτών δεν αποτελούσε πρόβλημα, μέχρι τη στιγμή που τα διαθέσιμα αποθέματα των συμβατικών καυσίμων ουσιαστικά του πετρελαίου μειώθηκαν και έπαψαν να είναι φτηνά. Επακόλουθο αυτού ήταν μία παγκόσμια προσπάθεια διαφύλαξης και ορθολογικής εκμετάλλευσης των αποθεμάτων ενέργειας. Έτσι άρχισε να διαφαίνεται, μεταξύ άλλων, ο πρωτεύοντας ρόλος που έχει να παίξει η θερμομόνωση στην εξοικονόμηση ενέργειας. Στην παρούσα διπλωματική εργασία πραγματοποιείται μια μελέτη θερμομόνωσης για μία 6όροφη πολυκατοικία με pilotis στην περιοχή της Θεσσαλονίκης. Η μελέτη αυτή γίνεται με τη μέθοδο CEN, για τρεις ζητούμενες λύσεις τοιχοποιίας που παρατίθενται στο κάτωθι σχήμα. Εν συνεχεία, γίνεται υπολογισμός των θερμικών απωλειών και της ενεργειακής κατανάλωσης του κτιρίου κατά τη διάρκεια του έτους.

10 ΠΡΟΛΟΓΟΣ 10 Τοιχοποιία (α) Τοιχοποιία (β)

11 ΠΡΟΛΟΓΟΣ 11 Τοιχοποιία (γ) Πιο συγκεκριμένα, στο πρώτο κεφάλαιο εξετάζονται ο συντελεστής θερμικής αγωγιμότητας λ και ο συντελεστής θερμοπερατότητας Κ που εκφράζουν τις θερμομονωτικές ιδιότητες των υλικών. Στο δεύτερο κεφάλαιο δίνονται οι ορισμοί της θερμοχωρητικότητας και των μεγεθών της θερμικής διάχυσης και της ενεργού μάζας. Παρουσιάζονται οι τέσσερις διαφορετικές μέθοδοι που χρησιμοποιήσουμε για τον προσδιορισμό των παραπάνω μεγεθών. Για τον αναλυτικό υπολογισμό (πρώτη μέθοδος) υλοποιείται λογισμικό σε γλώσσα προγραμματισμού Fortran 95 το οποίο παρατίθεται στο παράρτημα. Στο τρίτο κεφάλαιο εξετάζονται τα χαρακτηριστικά θερμικής αδράνειας των δομικών στοιχείων και του κελύφους του κτιρίου. Στο τέταρτο κεφάλαιο γίνονται οι υπολογισμοί των θερμικών χαρακτηριστικών των δομικών στοιχείων της 6όροφης πολυκατοικίας στην περιοχή της Θεσσαλονίκης για τριών ειδών τοιχοποιίας. Στο πέμπτο κεφάλαιο εξετάζεται η επίδραση πού έχει η θερμοχωρητικότητα συνολικά του κελύφους του κτιρίου στην διαμόρφωση της εσωτερικής θερμοκρασίας.

12 ΠΡΟΛΟΓΟΣ 12 Τέλος, στο έκτο κεφάλαιο αναλύονται τα χειμερινά θερμικά φορτία, υπολογίζονται οι θερμικές απώλειες και η ειδικότερα η ενεργειακή κατανάλωση του κτιρίου.

13 ΕΙΣΑΓΩΓΗ 13 ΕΙΣΑΓΩΓΗ Η βασική αρχή της θερμοδυναμικής, σύμφωνα με την οποία παρατηρείται ροή θερμότητας από κάθε περιοχή, χώρο ή αντικείμενο σχετικά υψηλής θερμοκρασίας, προς περιοχές, χώρους και αντικείμενα χαμηλότερης θερμοκρασίας, είναι η αιτία που μας αναγκάζει να κατασκευάζουμε εγκαταστάσεις θερμάνσεως και κλιματισμού. Κατά τη διάρκεια του χειμώνα, οι κλειστοί χώροι έχουν (συνήθως) υψηλότερη θερμοκρασία από το ψυχρό, φυσικό περιβάλλον.παρατηρείται ροή θερμότητας από τους κλειστούς χώρους προς το περιβάλλον.η ροή αυτή πραγματοποιείται από τα σταθερά τοιχώματα,από τα κλειστά (κατά τεκμήριο) κουφώματα, αλλά και εξ αιτίας ρευμάτων από τις χαραμάδες και τα περιοδικά ανοίγματα θυρών και παραθύρων.η απώλεια θερμότητας αυτή είναι τόσο περισσότερο έντονη, όσο μεγαλύτερη είναι η θερμοκρασιακή διαφορά, «ασθενέστερα» είναι τα στερεά χωρίσματα (τοίχοι,κουφώματα), όσο περισσότερες χαραμάδες υπάρχουν και όσο συχνότερα ανοίγουν οι πόρτες και τα παράθυρα. Κατά την καλοκαιρινή περίοδο παρατηρείται ανάλογο φαινόμενο με αντίστροφη πορεία. Προκύπτει λοιπόν ανάγκη προσθήκης θερμότητας στους χώρους (τον χειμώνα) και απομάκρυνσης θερμικών φορτίων (το καλοκαίρι).οι αναγκαίες ποσότητες θερμότητας πρέπει να προστίθενται ή να αφαιρούνται με ρυθμό ανάλογο των αναγκών. Είναι επομένως σημαντική η εξοικονόμηση ενέργειας στη δομή των κτιρίων και η χρήση των χώρων από τους ανθρώπους, κατά τρόπο ώστε να μειώνουν,όσο το δυνατόν, τις αναγκαίες προσθαφαιρέσεις ενέργειας.όταν για παράδειγμα αποφεύγονται τα άσκοπα ανοίγματα των θυρών και παραθύρων, όταν φράσσονται κατά το δυνατόν οι χαραμάδες (ή βελτιώνεται η συναρμογή κινητών και σταθερών τμημάτων των κουφωμάτων) και κυρίως όταν οι χώροι διαθέτουν κατάλληλα θερμομονωτικά τοιχώματα και ανοίγματα, το μέγεθος της αναγκαίας εγκαταστάσεως είναι αισθητά μικρότερο και το λειτουργικό κόστος της χαμηλότερο. Μετά την πρώτη ενεργειακή κρίση (1973), η θερμομόνωση των οικοδομών αποτελεί πρωταρχικό μέλημα όλων των σοβαρών κατασκευαστών κτιρίων.

14 ΕΙΣΑΓΩΓΗ 14 Με τη θερμομόνωση επιδιώκουμε κατ αρχήν να μειώσουμε την ταχύτητα ροής της θερμότητας από και προς έναν χώρο.με τη θερμομόνωση για παράδιγμα μιας κατοικίας μειώνουμε κατά τη χειμερινή περίοδο την ταχύτητα ροής της θερμότητας προς το περιβάλλον και επιτυγχάνουμε διατήρηση της «επιθυμητής» θερμοκρασίας, με την περιοδική προσθήκη μικρών ποσοτήτων θερμότητας (θέρμανση).αντίστοιχα κατά τη θερινή περίοδο, η θερμομόνωση επιβραδύνει την εισροή εξωτερικής θερμότητας και επιτρέπει στα μηχανήματα κλιματισμού να λειτιυργούν με πολύ χαμηλότερο κόστος. Θεωρητικά, αυξάνοντας το πάχος του θερμομονωτικού υλικού, μπορούμε να μηδενίσουμε σχεδόν πλήρως τη ροή της θερμότητας.είναι όμως φανερό ότι η αύξηση του πάχους του μονωτικού αυξάνει το πάχος των τοιχωμάτων (κόστος χώρου) και απαιτεί μεγαλύτερη ποσότητα (κόστος υλικού μονώσεως).σε κεντρικές κτιριακές εγκαταστάσεις το συνολικό πάχος των τοιχωμάτων αποτελεί πολύ σημαντικό παράγοντα, γιατί είναι πολύ υψηλό το κόστος του διατιθέμενου ωφέλιμου εμβαδού.σ αυτές τις περιπτώσεις είναι δικαιολογημένη η χρησιμοποίηση «ισχυρών» μονωτικών, έστω και υψηλού κόστους αγοράς, γιατί προέχει η εξοικονόμηση χώρου.όταν το πρόβλημα του χώρου δεν είναι βασικό, αναζητείται ο αποδεκτός συσχετισμός κόστους κατασκευής (μονωτικό υλικό,τοποθέτηση) και εξοικονομλησεως ενέργειας. Οι προδιαγραφές θερμομονώσεως μιας κτιριακής κατασκευής είναι τόσο αυστηρότερες (άρα και δαπανηρότερη κατασκευή), όσο περισσότερο ακραίες θερμοκρασιακές καταστάσεις θα έχει να αντιμετωπίσει το κτίριο και όσο περισσότερο απαιτητικοί είναι οι χρήστες των χώρων. Πρακτικά με τη θερμομόνωση μπορούμε να μειώσουμε τις δαπάνες (σε ενέργεια και χρήματα) θερμάνσεως των κατοικιών από 30% με βελτιώσεις σε υπάρχουσες κατασκευές μέχρι και 60% σε νέες κατασκευές. Είναι λοιπόν απόλυτα δικαιολογημένο ότι στις εγκαταστάσεις θερμάνσεως και κλιματισμού, η ροή της θερμότητας είναι αντικείμενο ενδιαφέροντος μεγάλου αριθμού ειδικών επιστημόνων, ερευνητών, κατασκευαστών κτιρίων και παραγωγών δομικών υλικών. Οι μελετητές για τις περισσότερες περιπτώσεις και για σχετικά απλές εγκαταστάσεις, αρκούνται στην τυποποιημένη διαδικασία επιλογών και υπολογισμού που καθορίζεται από τον κανονισμό θερμομονώσεως, συνεκτιμώντας την εμπειρία τους και πληροφορίες για διάφορα κατασκευαστικά υλικά και συστήματα κατασκευής.

15 ΕΙΣΑΓΩΓΗ 15 Στις σοβαρότερες κατασκευές τα θέματα της ροής θερμότητας στο κέλυφος του κτιρίου είναι συχνά αρκετά πολύπλοκα και απαιτούν εξειδικευμένες γνώσεις και υπολογισμούς. ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗΣ k mp επιτρεπόμενα kcal/m 2 h o C W/m 2 K 1.Εξωτερικοί τοίχοι συμπεριλαμβανομένων και των στοιχείων εκ σκυροδέματος σε όλες τις Ζώνες 2.Οριζόντιες επιφάνειες και οροφές που χωρίζουν θερμαινόμενο χώρο από τον ελεύθερο αέρα, είτε προς τα άνω είτε προς τα κάτω σε όλες τις Ζώνες 3.Δάπεδα κείμενα επί του εδάφους ή δάπεδα υπερκείμενα κλειστού μη θερμαινόμενου υπογείου ή ημιυπογείου χώρου για τη Ζώνη Α για τη Ζώνη Β για τη Ζώνη Γ 0,6 0,7 0,4 0,5 2,6 1,6 0,6 3,0 1,9 0,7 4.Διαχωριστικοί τοίχοι προς μη θερμαινόμενους κλειστούς χώρους για τη Ζώνη Α για τη Ζώνη Β για τη Ζώνη Γ Πίνακας 1 2,6 1,6 0,6 3,0 1,9 0,7 ΜΕΓΙΣΤΟΣ ΕΠΙΤΡΕΠΟΜΕΝΟΣ ΣΥΝΤΕΛΕΣΤΗΣ ΘΕΡΜΟΠΕΡΑΤΟΤΗΤΑΣ ΤΩΝ ΕΞΩΤΕΡΙΚΩΝ ΔΟΜΙΚΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ

16 ΕΙΣΑΓΩΓΗ 16

17 ΘΕΡΜΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΤΩΝ ΔΟΜΙΚΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ 17 1 ΘΕΡΜΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΤΩΝ ΔΟΜΙΚΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ 1.1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ Ο κανόνας θερμομόνωσης καθορίζει διαδικασία και βάζει περιορισμούς για τις τιμές του συντελεστή θερμοπερατότητας των στοιχείων οικοδομής που περικλείουν θερμαινόμενους χώρους. Σε κάθε περίπτωση, τα εξωτερικά δομικά στοιχεία της οικοδομής ή των θερμαινόμενων χώρων της (τοιχώματα, δάπεδα, οροφές, στέγες, πόρτες, παράθυρα, φεγγίτες,αίθρια κά), ανάλογα με την αντίσταση θερμοπερατότητας, μπορούν να θεωρηθούν επαρκή ή να χρειαστεί να ενισχυθούν με την προσθήκη ή παρεμβολή ειδικών θερμομονωτικών υλικών. Άλλωστε, ένα από τα πρώτα και βασικά βήματα στην πορεία εκτελέσεως μιας μελέτης θερμομονώσεως (η οποία είναι φανερό ότι επηρεάζει σημαντικά την εργασία των μελετητών θερμάνσεως ή κλιματισμού), είναι ο καθορισμός (και σε πολλές περιπτώσεις η διόρθωση) του συντελεστή θερμοπερατότητας των εξωτερικών δομικών στοιχείων. Οι ελάχιστες απαιτήσεις (μέγιστες επιτρεπόμενες τιμές) του συντελεστή θερμοπερατότητας των εξωτερικών δομικών στοιχείων καθορίζονται από τον Κ.Θ.Κ., με τη βοήθεια του χάρτη που διαχωρίζει την Ελλάδα σε ζώνες και με τον Πίνακα 1. Ο χάρτης που διαχωρίζει την Ελλάδα σε 3 ζώνες (Α, Β και Γ) ανάλογα με τα κύρια κλιματικά χαρακτηριστικά τους, όπως έχουν προκύψει από μετρήσεις και στατιστικές αναλύσεις πολλών ετών. Ο προσδιορισμός του συντελεστή θερμοπερατότητας για τοιχώματα κατασκευασμένα από διάφορα υλικά και μονωμένα με υλικά διαφόρων δυνατοτήτων, είναι αντικείμενα της μελέτης θερμομονώσεως. Για τη μελέτη της κεντρικής θερμάνσεως οι συντελεστές θερμοπερατότητας είναι επομένως δεδομένοι και «υποχρεωτικοί». Η μετάδοση θερμότητας μέσα από ένα υλικό ή ειδικότερα ένα δομικό στοιχείο καθορίζεται από διάφορες παραμέτρους που είναι φυσικές ιδιότητες του ίδιου του υλικού. Οι δύο συντελεστές λ και Κ εκφράζουν την ευκολία μετάδοσης της θερμότητας σε ένα υλικό ή ένα δομικό στοιχείο αντίστοιχα. Oι

18 ΘΕΡΜΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΤΩΝ ΔΟΜΙΚΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ 18 συντελεστές λ και Κ, επομένως, περιγράφουν τις θερμομονωτικές ιδιότητες ενός υλικού ή δομικού στοιχείου και κατ επέκταση, του περιβλήματος ολοκλήρου του κτιρίου. 1.2 ΣΥΝΤΕΛΕΣΤΗΣ ΘΕΡΜΙΚΗΣ ΑΓΩΓΙΜΟΤΗΤΑΣ λ Σαν συντελεστής θερμικής αγωγιμότητας λ, ενός ομογενούς και ισότροπου υλικού, ορίζεται η σταθερά αναλογίας λ στη σχέση: (1.1) όπου: ο ρυθμός μετάδοσης θερμότητας κάθετα στην επιφάνεια S, x το πάχος του υλικού και θ η θερμοκρασία του. Εκφράζει την ποσότητα θερμότητας που περνά ανά δευτερόλεπτο μέσα από τις απέναντι πλευρές κύβου ακμής 1m (από ομοιογενές και ισότροπο υλικό), όταν η διαφορά θερμοκρασιών μεταξύ των επιφανειών αυτών διατηρείται σταθερή, ίση με 1Κ. Μονάδες του λ είναι {λ}=w/(mk) ή Κcal/(mh o C). O συντελεστής λ αποτελεί φυσική ιδιότητα κάθε υλικού και η τιμή του προσδιορίζεται πειραματικά.

19 ΘΕΡΜΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΤΩΝ ΔΟΜΙΚΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ 19 Πίνακας 1.1 Περιοχές τιμών του λ διαφόρων υλικών(w/(mk)). 1.3 ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΠΟΥ ΕΠΗΡΕΑΖΟΥΝ ΤΗΝ ΤΙΜΗ ΤΟΥ λ Την τιμή του συντελεστή λ ενός υλικού επηρεάζουν η φύση του υλικού ή δομή του (πορώδες, πυκνότητα) η θερμοκρασία, ή υγρασία και η πίεση. Γενικά ισχύουν: α) Τα αέρια έχουν μικρές τιμές λ, υποδεκαπλάσιες των υγρών. β) Τα στερεά παρουσιάζουν μεγάλες διαφορές στις τιμές λ, αυτό οφείλεται στη φυσική δομή τους. γ) Τα μέταλλα σε καθαρή κατάσταση έχουν μεγάλες τιμές λ, ενώ τα κράματα τους παρουσιάζουν χαμηλότερες τιμές από τα συστατικά τους. δ) Για ινώδη σώματα (π.χ. υφαντά, ξύλο) η τιμή του λ είναι μεγαλύτερη για αγωγή κατά μήκος των ινών, από την τιμή λ για αγωγή κάθετα σ' αυτές.

20 ΘΕΡΜΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΤΩΝ ΔΟΜΙΚΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ 20 Τα υλικά με τις ακραίες τιμές λ είναι ο Αg (λ=418 W/(mK)) και η ειδικής παρασκευής πηκτή πυρίτια απ' την οποία έχει αφαιρεθεί ο αέρας (λ=0,00207 W/(mK)). Στους παρακάτω πίνακες φαίνεται η επίδραση που έχουν στο λ μερικών βασικών δομικών στοιχείων, η πυκνότητα και η θερμοκρασία του υλικού. Πίνακας 1.2 Περιοχές τιμών του λ διαφόρων δομικών υλικών τοιχωμάτων σε συνάρτηση με την πυκνότητα του υλικού: 1. Πέτρινος τοίχος με ασβεστοκονίαμα. 2. Τοίχος από πλίνθους ελαφροσκυροδέματος. 3. Τουβλοδομή. 4. Σκυρόδεμα. 5. Ενδεικτική καμπύλη συμπαγών σωμάτων

21 ΘΕΡΜΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΤΩΝ ΔΟΜΙΚΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ 21 Πίνακας 1.3 Περιοχές τιμών του λ διαφόρων δομικών υλικών τοιχωμάτων σε συνάρτηση με την θερμοκρασία του υλικού. 1.4 Ο ΣΥΝΤΕΛΕΣΤΗΣ ΘΕΡΜΟΠΕΡΑΤΟΤΗΤΑΣ k(u) Θερμοπερατότητα μέσα από ένα στοιχείο χαρακτηρίζεται η ευκολία μετάδοσης θερμότητας μέσα από τη μάζα του, λαμβανομένων υπόψη της θερμοδιαφυγής και της θερμικής μετάβασης και από τις δύο πλευρές του (θερμή και ψυχρή). Ο συντελεστής θερμοπερατότητας k εκφράζει τη θερμοροή που μεταδίδεται, ανά μονάδα επιφάνειας του στοιχείου, μέσω αυτού, από το θερμό

22 ΘΕΡΜΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΤΩΝ ΔΟΜΙΚΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ 22 στο ψυχρό ρευστό, όταν η διαφορά θερμοκρασίας των δύο ρευστών διατηρείται σταθερή ίση με 1 Κ. Ο συντελεστής k αποτελεί μέτρο της θερμομονωτικής ικανότητας του στοιχείου και έχει μονάδες {k}=wm -2 K -1. Ό όρος R o ορίζεται σαν αντίσταση θερμοπερατότητας του στοιχείου και ισχύει: (1.2) έχει μονάδες {Ro} = Km2W-1. Στον υπολογισμό του συντελεστή θερμαπερατότητας υπεσέρχονται η αντίσταση θερμοδιαφυγής και οι θερμικές αντιστάσεις θερμικής μετάβασης. Ο συντελεστής k απλού στοιχείου πού αποτελείται από παράλληλες στρώσεις υλικών τα οποία έχουν πάχος d και συντελεστή θερμικής αγωγιμότητας λ δίνεται από την σχέση: (1.3) όπου α οι συντελεστές θερμικής μετάβασης, ή (1.4) όπου :

23 ΘΕΡΜΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΤΩΝ ΔΟΜΙΚΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ 23 (1.5) Στον Πίνακα 1.4 δίνονται ορισμένες αντιστάσεις θερμικής μεταβάσεως. Ό συντελεστής Κ περιβλήματος ενός χώρου ορίζεται ως ο συνολικός μέσος συντελεστής θερμοπερατότητας. Για ένα χώρο που χωρίζεται από το περιβάλλον του με απλά ή σύνθετα τοιχώματα εμβαδών F 1, F 2, F ν, αντίστοιχων συντελεστών θερμοπερατότητας k 1, k 2, k ν δίνεται από την σχέση: (1.6) Στον ελληνικό κανονισμό θερμομόνωσης (Κ.Θ.Κ.) γίνεται προσπάθεια μειώσεως των απωλειών των νεόδμητων και υφιστάμενων κτιρίων και καθορίζονται ανώτατα όρια της τιμής του Κ: Για τους εξωτερικούς τοίχους των κτιρίων (0,7 Wm -2 K -1 ), Για οροφές pilotis (0,5 Wm -2 K -1 ), Για δάπεδα ανάλογα με την ζώνη που ανήκει το κτίριο (0,7 3,00 Wm -2 K -1 ) Για διαχωριστικούς τοίχους ανάλογα με την ζώνη που ανήκει το κτίριο (0,7 3,00 Wm -2 K -1 ). ΣΤΟΙΧΕΙΑ 1/αi 1/α -Εξωτερικοί τοίχοι -Οροφές -Pilotis 0,14 0,12 0,05 0,04

24 ΘΕΡΜΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΤΩΝ ΔΟΜΙΚΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ 24 -Επενδύσεις τοίχων με κυκλοφορία αέρα πίσω από αυτές 0,14 0,12 0,05 0,04 -Κεκλιμένες στέγες -Οροφές κάτω από στέγες όταν στο χώρο μεταξύ της οροφής και της 0,14 0,12 0,14 0,12 κεκλιμένης στέγης δεν κυκλοφορεί αέρας -Οροφές υπογείων -Οροφές μη θερμαινόμενων χώρων 0,20 0,17 0,05 0,04 -Εσωτερικές στοές ανοιχτές 0,20 0,17 0,05 0,04 -Δάπεδα που συνορεύουν με το έδαφος 0,20 0, Τοίχοι που συνορεύουν με το έδαφος 0,14 0, Πίνακας 1.4 Αντιστάσεις Θερμικής Μεταβάσεως Υπολογισμός του km(w,f) Αμέσως μετά τον υπολογισμό των συντελεστών θερμοπερατότητας των δομικών στοιχείων (για τον οποίο ισχύουν οι περιορισμοί του πίνακα 1), γίνεται ο υπολογισμός του μέσου συντελεστή θερμοπερατότητας των εξωτερικών τοίχων και ανοιγμάτων κάθε ορόφου του κτιρίου και ελέγχεται κατά πόσο: k m (W,F) 1,6 kcal/m 2 h o C όπου τα σύμβολα υποδηλώνουν:

25 ΘΕΡΜΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΤΩΝ ΔΟΜΙΚΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ 25 δείκτης W: τοίχος δείκτης F: άνοιγμα σύμβολο F: επιφάνεια σύμβολο F w : επιφάνεια εξωτερικών τοίχων ορόφου σύμβολο F f : επιφάνεια ανοιγμάτων ορόφου Υπολογισμός των k F Οι συντελεστές θερμοπερατότητας (k F ) για ανοίγματα (παράθυρα και πόρτες), προκύπτουν από τον Πίνακα 1.5, λανβάνονται τιμές για κάθε άνοιγμα Συντελεστής θερμοπερατότητας τοίχων και ανοιγμάτων ορόφου k m (W,F) Οι τιμές των συντελεστών θερμοπερατότητας για τους τοίχους και τα ανοίγματα κάθε ορόφου, συγκεντρώνονται σε ένα πινακίδιο του ιδίου εντύπου που χρησιμοποιήθηκε για την εύρεση των τιμών k w,για να προσδιορισθεί ο συντελεστής k m (W,F) του ορόφου και να ελεγχθεί κατά πόσο διασφαλίζονται οι περιορισμοί: k m (W,F) 1,6 kcal/m 2 h o C Για τον προσδιορισμό υαλοφρακτών ανοιγμάτων οι τιμές του k F λαμβάνονται αυτούσιες από τον Πίνακα 1.5. Όταν όμως αναφερόμαστε σε πόρτα της οποίας οι υαλοπίνακες καλύπτουν μικρό ή ελάχιστο τμήμα της επιφάνειάς της, πρέπει να γίνει αναλυτικός ή έστω προσεγγιστικός υπολογισμός του αντίστοιχου k F.

26 ΘΕΡΜΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΤΩΝ ΔΟΜΙΚΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ 26 Πίνακας 1.5 Συντελεστής Θερμοπερατότητας Ανοιγμάτων k F (για παράθυρα και πόρτες) Υπολογισμός του k m Βασική επιταγή του Κ.Θ.Κ. αποτελεί η διατήρηση του ολικού συντελεστή θερμοπερατότητας της οικοδομής κάτω από μια δεδομένη τιμή,

27 ΘΕΡΜΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΤΩΝ ΔΟΜΙΚΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ 27 που εξαρτάται από τη γεωγραφική θέση του κτιρίου (Ζώνη Α, Β και Γ) και τον λόγο F/V (της συνολικής εξωτερικής του επιφάνειας προς τον όγκο του). Η ολική εξωτερική επιφάνεια ενός κτιρίου υπολογίζεται με τη σχέση: F=F w + F F + F D + F G + F DL Όπου F w η συνολική εξωτερική επιφάνεια των τοιχωμάτων του κτιρίου, με συνυπολογισμό και πιθανών κατασκευών από υαλόπλινθους. F F η συνολική επιφάνεια των ανοιγμάτων της οικοδομής (παράθυρα, πόρτες, μπαλκονόπορτες κτλ.) F D η επιφάνεια οροφής που διαχωρίζει χώρους διαμονής από τον πάνω εξωτερικό αέρα ή θερμομονωμένης στέγης ή η επιφάνεια οροφής κάτω από μη θερμομονωμένη στέγη. F G το δάπεδο του κτιρίου όταν δε συνορεύει με τον εξωτερικό αέρα (στν περίπτωση ακατοίκητου υπογείου σαν επιφάνεια F G θα μετρηθεί και η επιφάνεια της οροφής του υπογείου). F DL η επιφάνεια ροής που διαχωρίζει χώρους διαμονής προς τα κάτω με τον εξωτερικό αέρα (πχ. δάπεδο πάνω από pilotis). Με αφετηρία την τιμή F που προκύπτει από την παραπάνω διαδικασία και τον όγκο του κτιρίου, υπολογίζεται ο λόγος F/V για το κτίριο. Με βάση το λόγο F/V και τη βοήθεια του κάτωθι διαγράμματος 1, προσδιορίζεται μια μέγιστη τιμή k m,max,, που δεν πρέπει να υπερβαίνει ο μέσος (ή ολικός) συντελεστής θερμοπερατότητας του κτιρίου. k m k m,max

28 ΘΕΡΜΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΤΩΝ ΔΟΜΙΚΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ 28 Πίνακας 1.6 Μέγιστος επιτρεπόμενος συντελεστής θερμοπερατότητας σαν συνάρτηση του λόγου περιβάλλουσας επιφάνειας προς τον όγκο του (F/V)

29 ΘΕΡΜΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΤΩΝ ΔΟΜΙΚΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ 29

30 ΘΕΡΜΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΤΩΝ ΔΟΜΙΚΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ 30 Διάγραμμα1 Διάγραμμα προσδιορισμού του μεγίστου επιτρεπόμενου μέσου συντελεστή θερμοπερατότητας για κτίριο,σα συνάρτηση του λόγου περιβάλλουσας επιφάνειας F προς τον ολικό όγκο V Τέλος, οι οριστικοποιημένες προαναφερθείσες τιμές αποτελούν την αφετηρία του υπολογισμού των θερμικών απωλειών και της ενεργειακής κατανάλωσης, τα οποία εξετάζονται στο 6ο κεφάλαιο.

31 ΘΕΡΜΟΧΩΡΗΤΙΚΟΤΗΤΑ ΔΟΜΙΚΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ ΜΕΘΟΔΟΙ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΥ 31 2 ΘΕΡΜΟΧΩΡΗΤΙΚΟΤΗΤΑ ΔΟΜΙΚΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ ΜΕΘΟΔΟΙ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΥ Θερμοχωρητικότητα ενός σώματος ή ενός δομικού στοιχείου ονομάζεται η ικανότητα του να αποθηκεύει θερμότητα κατά την θέρμανση του. Η ποσότητα θερμότητας που αποθηκεύεται στο σώμα αυξάνεται: α) όσο αυξάνεται η διαφορά μεταξύ της θερμοκρασίας του στοιχείου και της θερμοκρασίας του περιβάλλοντος αέρα, β) όσο μεγαλύτερη είναι η ειδική θερμoχωρητικότητα του υλικού, γ) όσο μεγαλύτερη είναι η μάζα του υλικού. Η θερμοχωρητικότητα των δομικών στοιχείων του κτιρίου, που συμβάλλει στον περιορισμό του ρυθμού μεταβολής της θερμοπερατότητας των στοιχείων.όταν οι τοίχοι και οι οροφές έχουν μεγάλη θερμοχωρητική ικανότητα, τότε η θερμότητα που συγκεντρώνουν, ενόσω λειτουργεί η θέρμανση, αποβάλλεται όταν αυτή σταματάει, με αποτέλεσμα να εμποδίζεται η γρήγορη ψύξη των χώρων. Το αντίθετο συμβαίνει το καλοκαίρι, όταν οι χώροι ψύχονται. Ανάλογα με τη θέση της μόνωσης στην εξωτερική ή στην εσωτερική επιφάνεια οι τοίχοι και οι οροφές ενεργούν: Ως συσσωρευτές θερμότητας, όταν η θερμική μόνωση τοποθετείται στην εξωτερική τους επιφάνεια. Στην περίπτωση αυτή, συσσωρεύουν επί ένα μεγάλο χρονικό διάστημα τη θερμότητα, για να την αποβάλλουν και πάλι μέσα στο χώρο με ακτινοβολία (σχήμα 2.1). Με τη διαδικασία αυτή αυξάνεται αντίστοιχα η διάρκεια μεταβολής της θερμοκρασίας σε χώρους, στους οποίους είναι απαραίτητο να δημιουργείται αίσθημα άνεσης (κατοικίες, χώροι εργασίας κ.λπ.). Ως φράγμα προστασίας, όταν η θερμική μόνωση τοποθετείται στην εσωτερική τους επιφάνεια, στις περιπτώσεις που δεν μας ενδιαφέρει η διάρκεια αποθέρμανσης ή απόψυξης των χώρων (θέατρα, εκκλησίες κ.λπ.), αλλά αντίθετα επιθυμούμε τη γρήγορη θέρμανση ή ψύξη των χώρων αυτών (σχήμα 2.2).

32 ΘΕΡΜΟΧΩΡΗΤΙΚΟΤΗΤΑ ΔΟΜΙΚΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ ΜΕΘΟΔΟΙ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΥ 32 Ακολουθούν δύο σχήματα που αναπαριστούν τη θερμοχωρητικότητα δομικών στοιχείων ανάλογα με τη θέση της θερμικής μόνωσης (εσωτερικά ή εξωτερικά). Σχήμα 2.1

33 ΘΕΡΜΟΧΩΡΗΤΙΚΟΤΗΤΑ ΔΟΜΙΚΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ ΜΕΘΟΔΟΙ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΥ 33 Σχήμα 2.2 Επίσης, δύο ακόμα χαρακτηριστικές ιδιότητες που καθορίζουν σε μεγάλο βαθμό τη θερμική συμπεριφορά του κτιρίου είναι τα: στηθαία των παραθύρων και τα μπαλκόνια και οι προεξοχές της πλάκας.στο κάτωθι σχήμα απεικονίζεται η προαναφερθείσα επίδραση σε πλευρικό τοίχωμα.

34 ΘΕΡΜΟΧΩΡΗΤΙΚΟΤΗΤΑ ΔΟΜΙΚΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ ΜΕΘΟΔΟΙ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΥ 34

35 ΘΕΡΜΟΧΩΡΗΤΙΚΟΤΗΤΑ ΔΟΜΙΚΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ ΜΕΘΟΔΟΙ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΥ 35 Σχήμα 2.3 Μεγέθη πού προσδιορίζουν την θερμοχωρητικότητα ενός υλικού είναι: η ειδική θερμοχωρητικότητα c, ο συντελεστής θερμοχωρητικότητας C, η θερμική διάχυση, η ενεργός (δρώσα) μάζα του στοιχείου. 2.1 H ΕΙΔΙΚΗ ΘΕΡΜΟΧΩΡΗΤΙΚΟΤΗΤΑ c H ειδική θερμοχωρητικότητα c στον Ελληνικό Κανονισμό Θερμομόνωσης Κ.Θ.Κ. το μέγεθος αυτό αναφέρεται σαν «ειδική θερμοχωρητικότης», επίσης στην βιβλιογραφία αναφέρεται και ως ειδική θερμότητα (specific heat): Είναι η ποσότητα θερμότητας ενός σώματος που απαιτείται για να ανυψωθεί η θερμοκρασία της μονάδας μάζας του σώματος αυτού κατά 1 ο C. Μονάδες του c είναι {c}=j/(kgk) ή Κcal/(Kg o C). 2.2 Ο ΣΥΝΤΕΛΕΣΤΗΣ ΘΕΡΜΟΧΩΡΗΤΙΚΟΤΗΤΑΣ C Ό συντελεστής θερμοχωρητικότητας C στην βιβλιογραφία συναντάται και ως W: Προσδιορίζει την ποσότητα θερμότητας που αποταμιεύεται σε 1m 2 ενός δομικού στοιχείου όταν η θερμοκρασιακή διαφορά αέρα μέσα και έξω από το δομικό στοιχείο είναι 1 ο C. θερμότητας Μονάδες του C είναι {C}=J/(m 2 K) ή Κcal/(m 2o C). H θερμοχωρητικότητα εκφράζεται ως ο λόγος του πλάτους της ροής q και του πλάτους της θερμοκρασιακής μεταβολής θ στην επιφάνεια του δομικού στοιχείου, για αρμονική μεταβολή, διαιρεμένος με την κυκλική συχνότητα ω της μεταβολής: (2.1)

36 ΘΕΡΜΟΧΩΡΗΤΙΚΟΤΗΤΑ ΔΟΜΙΚΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ ΜΕΘΟΔΟΙ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΥ H ΘΕΡΜΙΚΗ ΔΙΑΧΥΣΗ H θερμική διάχυση εκφράζεται ως ο λόγος του συντελεστή θερμικής αγωγιμότητας προς την πυκνότητα και την ειδική θερμοχωρητικότητα του υλικού: (2.2) Μονάδες του a είναι {a}=m 2 /s. 2.4 Η ΕΝΕΡΓΟΣ (ΔΡΩΣΑ) ΜΑΖΑ ΤΟΥ ΣΤΟΙΧΕΙΟΥ Η ενεργός (δρώσα) μάζα του στοιχείου προσδιορίζεται από την θερμοχωρητικότητα C και την επιφάνεια του Α: (2.3) όπου c c θεωρούμε μία συμβατική ειδική θερμοχωρητικότητα ίση με 1000 J/(KgK). 2.5 ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΤΗΣ ΘΕΡΜΟΧΩΡΗΤΙΚΟΤΗΤΑΣ ΔΟΜΙΚΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ Πρώτη μέθοδος, αναλυτική

37 ΘΕΡΜΟΧΩΡΗΤΙΚΟΤΗΤΑ ΔΟΜΙΚΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ ΜΕΘΟΔΟΙ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΥ 37 Η μέθοδος που θα ακολουθήσουμε βασίζεται στην μετάδοση θερμότητας σε στοιχεία του κτιρίου τα οποία αποτελούνται από ένα ή περισσότερα επίπεδα και παράλληλα ομογενή στρώματα. Το δομικό στοιχείο υπόκειται σε αρμονική θερμοκρασιακή μεταβολή. Αυτό σημαίνει ότι σε κάθε θέση οι θερμοκρασιακές μεταβολές μπορούν να εκφραστούν από την σχέση: (2.4) και οι μεταβολές της θερμοκρασιακής ροής μπορούν να εκφραστούν από την σχέση: (2.5) Θεωρώντας τον πίνακα μετάβασης Ζ, μπορούμε να υπολογίσουμε το πλάτος της μεταβολής της θερμοκρασίας θ, και της ροής της θερμότητας στην μία πλευρά του δομικού στοιχείου, όταν οι ποσότητες αυτές (θ ο, q o ) είναι γνωστές στην άλλη του πλευρά του δομικού στοιχείου. = (2.6) Τα στοιχεία του πίνακα εκφράζουν διάφορα θερμικά χαρακτηριστικά του δομικού στοιχείου μεταξύ των οποίων η εσωτερική και εξωτερική του θερμοχωρητικότητα. Η διαδικασία που ακολουθείται είναι η εξής: 1. Επιλέγουμε την χρονική περίοδο κατά την οποία θα μελετήσουμε τις θερμοκρασιακές μεταβολές, 2. Προσδιορίζουμε τα υλικά που περιέχονται στα διάφορα στρώματα του δομικού στοιχείου καθώς και το πάχος αυτών των στρωμάτων,

38 ΘΕΡΜΟΧΩΡΗΤΙΚΟΤΗΤΑ ΔΟΜΙΚΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ ΜΕΘΟΔΟΙ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΥ Προσδιορίζουμε από πίνακες τα θερμικά χαρακτηριστικά των υλικών, 4. Υπολογίζουμε τον συντελεστή θερμοεισδοχής (thermal diffusivity) για κάθε υλικό, 5. Προσδιορίζουμε τα στοιχεία του πίνακα μετάβασης για κάθε στρώμα, 6. Πολλαπλασιάζουμε με την κατάλληλη σειρά τους πίνακες μετάβασης των στρωμάτων ώστε να προσδιορίσουμε τον πίνακα μετάβασης του στοιχείου, 7. Προσδιορίζουμε από αυτόν τον πίνακα την θερμοχωρητικότητα και τα θερμικά χαρακτηριστικά του στοιχείου που μας ενδιαφέρουν. ΠΙΝΑΚΑΣ ΘΕΡΜΙΚΩΝ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΔΟΜΙΚΩΝ ΥΛΙΚΩΝ Υλικό Ε ι δ ι κ ή Συντελεστής Πυκνότητα θερμοχωρητι κότητα c θ ε ρ μ ι κ ή ς αγωγιμότητ υλικού, ρ Κg/m 3 J/(KgK) ας, λ W/(mK) Πηλός 920 0, Τούβλο, τοιχοποιία 800 0, Οπτόπλινθος Οπτόπλινθος 837 0,36-1, Οπτοπλινθοδομή από πλήρη τούβλα προστατευμένη (1% υγρασία) 790 0,

39 ΘΕΡΜΟΧΩΡΗΤΙΚΟΤΗΤΑ ΔΟΜΙΚΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ ΜΕΘΟΔΟΙ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΥ 39 Οπτοπλινθοδομή 790 1, από πλήρη τούβλα εκτεθειμένη (5% υγρασία) Σκυρόδεμα 653 0, Σ κ υ ρ ό δ ε μ α 820 1, προστατευμένο (1% υγρασία) Σ κ υ ρ ό δ ε μ α 820 1, εκτεθειμένο (5% υγρασία) Ελαφροσκυρόδεμα , Γύψος , Πέτρα γρανίτης 900 2, Π έ τ ρ α 720 1, ασβεστόλιθος Κεραμίδι 840 0, Μάρμαρο 880 2, Άμμος 800 0, Επίχρισμα άμμου , τσιμέντου Ε π ί χ ρ ι σ μ α ασβεστοκονιάματος , Τζάμι παραθύρων , Ξύλο κωνοφόρο , Ξύλο οξυά,δρυς , Πίνακας μεταφοράς ομογενούς στρώματος

40 ΘΕΡΜΟΧΩΡΗΤΙΚΟΤΗΤΑ ΔΟΜΙΚΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ ΜΕΘΟΔΟΙ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΥ 40 Για ένα επίπεδο, παράλληλο ομογενές στρώμα ενός υλικού το οποίο έχει συντελεστή θερμικής αντίστασης λ και πάχος d, η θερμική του αντίσταση R, υπολογίζεται από την σχέση: (2.7) και ο συντελεστής θερμοεισδοχής b (thermal diffusivity) από την σχέση: (2.8) Από αυτή την ποσότητα και την περίοδο Τ υπολογίζουμε την αρμονική θερμική αγωγιμότητα κ από την σχέση: (2.9) Τα στοιχεία Ζ ij υπολογίζονται ως εξής: Ζ 11 =Z 22 =ch(κr)cos(κr) + j sh(κr)sin(κr) Z 12 =- sh(κr)cos(κr) + ch(κr)sin(κr) +j[ch(κr)sin(κr) ) - sh(κr)cos(κr)] 2κ Ζ 21 =-κ {sh(κr)cos(κr) - ch(κr)sin(κr) + j[sh(κr)cos(κr)- ch(κr)sin(κr)]} Η θερμοχωρητικότητα δίνεται εξ ορισμού από την εξίσωση: (2.10) Λύνοντας το σύστημα των εξισώσεων καταλήγουμε στις εξής εκφράσεις για την θερμοχωρητικότητα του δομικού στοιχείου: Η εσωτερική θερμοχωρητικότητα, η οποία αφορά στις εσωτερικές θερμοκρασιακές διακυμάνσεις και αναφέρεται στην θερμότητα την οποία απορροφά και αποδίδει το στοιχείο στο εσωτερικό περιβάλλον. Οι διακυμάνσεις της εξωτερικής θερμοκρασίας θεωρούνται αμελητέες:

41 ΘΕΡΜΟΧΩΡΗΤΙΚΟΤΗΤΑ ΔΟΜΙΚΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ ΜΕΘΟΔΟΙ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΥ 41 (2.11) Η εξωτερική θερμοχωρητικότητα, η οποία αφορά στις εξωτερικές θερμοκρασιακές διακυμάνσεις. Οι διακυμάνσεις της εσωτερικής θερμοκρασίας θεωρούνται αμελητέες: (2.12) Η θερμοχωρητικότητα που αφορά στα στοιχεία που βρίσκονται στο εσωτερικό του κτιρίου: (2.13) Για να υπολογιστούν οι θερμοχωρητικότητες των δομικών στοιχείων με αυτή την μέθοδο υλοποιήθηκε πρόγραμμα υπολογισμού σε γλώσσα προγραμματισμού Fortran 95 (Lahey Fujitsu Fortran), με βάση τον αλγόριθμο πού προτείνεται στο CEN TC 89 WG Δεύτερη μέθοδος, βάθος διείσδυσης Αν το πρώτο στρώμα του δομικού στοιχείου το οποίο βρίσκεται σε επαφή με το εσωτερικό περιβάλλον έχει πάχος μεγαλύτερο από το διπλάσιο του βάθους διείσδυσης αν δηλαδή ισχύει: (2.14) Tότε η θερμοχωρητικότητα του δομικού στοιχείου δίνεται κατά προσέγγιση από την σχέση : (2.15)

42 ΘΕΡΜΟΧΩΡΗΤΙΚΟΤΗΤΑ ΔΟΜΙΚΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ ΜΕΘΟΔΟΙ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΥ Τρίτη μέθοδος, με βάση το ενεργό πάχος Μία τρίτη μέθοδος υπολογισμού της θερμοχωρητικότητας του δομικού στοιχείου, στηρίζεται στον ορισμό του ενεργού του πάχους d*. Και πάλι υποθέτουμε ότι έχουμε ομογενές τοίχο που θερμαίνεται μόνο από την μία πλευρά (εμπρός) με τη ροή θερμότητας να έχει ημιτονοειδή μεταβολή σε σχέση με τον χρόνο. Υπάρχουν δύο περιπτώσεις για τις οποίες ο υπολογισμός της μεταφοράς θερμότητας μπορεί να απλουστευθεί σχετικά, όταν: Α) Η ροή θερμότητας στην άλλη πλευρά (πίσω) είναι ίση με μηδέν. Αυτή είναι η πρώτη προσέγγιση ενός καλά μονωμένου τοίχου. Β) Η διακύμανση της θερμοκρασίας στο πίσω μέρος ισούται με την θερμοκρασιακή διακύμανση στην ίδια απόσταση από το εμπρός μέρος σε ένα τοίχο με άπειρο πάχος από το ίδιο υλικό. Αυτή η προσέγγιση βελτιώνεται όσο αυξάνεται η απόσβεση και είναι χαρακτηριστική για τοίχους μάζας. Ως κριτήριο για να χαρακτηριστεί κάποιος τοίχος ως τοίχος μάζας (κατά ΑSHRAE), είναι η θερμοχωρητικότητα του να υπερβαίνει τα 7 Btu/ft 2o F (143KJ/m 2 K). Aυτό το κριτήριο ικανοποιείται στους περισσότερους τοίχους που θα εξετάσουμε. Το φαινόμενο της αποθήκευσης σε έναν καλά μονωμένο τοίχο για μια ημιτονοειδή διακύμανση της θερμοκρασίας, σε μια δοσμένη περίοδο, μπορεί να προσομοιωθεί με έναν υποθετικό ισόθερμο τοίχο (άπειρης αγωγιμότητας) με την ίδια πυκνότητα και ειδική θερμότητα, αλλά με μικρότερο πάχος. Το πάχος αυτό ονομάζεται ενεργό πάχος. Το ενεργό αυτό πάχος παριστάνεται στο παρακάτω σχήμα για μια περίοδο 12 ωρών. Η τιμή d * της ασύμπτωτης αυτού του σχήματος είναι ίση με: (2.16)

43 ΘΕΡΜΟΧΩΡΗΤΙΚΟΤΗΤΑ ΔΟΜΙΚΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ ΜΕΘΟΔΟΙ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΥ 43 όπου: ρ: η πυκνότητα του τοίχου Τ ο : η χρονική περίοδος της διακύμανσης Σχήμα 2.4 Χαρακτηριστικές καμπύλες μεταβολής του ενεργού πάχους d * σε σχέση με το πραγματικό πάχος για διάφορα δομικά στοιχεία. H θερμοχωρητικότητα δίνεται από την σχέση: C= d * ρc (2.17) To ενεργό πάχος είναι χοντρικά ίσο με το πραγματικό πάχος αν αυτό είναι μικρότερο από το πάχος d *. Aν το πραγματικό πάχος είναι μεγαλύτερο από d *, το ενεργό πάχος είναι ίσο με d *.

44 ΘΕΡΜΟΧΩΡΗΤΙΚΟΤΗΤΑ ΔΟΜΙΚΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ ΜΕΘΟΔΟΙ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΥ Τέταρτη μέθοδος, προσεγγιστική Η μέθοδος αυτή αποτελεί παραλλαγή της παραπάνω (τρίτης) μεθόδου και μπορεί να εφαρμοστεί όταν δεν απαιτείται ακρίβεια στους υπολογισμούς μας. Θεωρούμε το ενεργό πάχος, d * νεός δομικού στοιχείου. Ως ενεργό πάχος ενός τοίχου ορίζεται το υποθετικό πάχος ενός ισόθερμου τοίχου(άπειρη αγωγιμότητα) το οποίος μπορεί να προσομοιωθείει ως το ελάχιστο: Α) μιάς τιμής του ενεργού πάχους που εξαρτάται από την περίοδο των θερμοκρασιακών μεταβολών και παίρνει τις τιμές: Π ε ρ ί ο δ ο ς 1 ώρα 1 ημέρα 1 μήνας μεταβολών Μέγιστο ενεργό 2cm 10cm 25cm πάχος Πίνακας 2.1 Τιμές του ενεργού πάχους ανάλογα με την περίοδο των θερμοκρασιακών μεταβολών. B) του μισού από το συνολικό πάχος του δομικού στοιχείου, Γ)του πάχους των υλικών μεταξύ της επιφάνειας που μας ενδιαφέρει και του πρώτου θερμομονωτικού στρώματος. Η επιφάνεια που μας ενδιαφέρει είναι η εξωτερική αν θέλουμε να υπολογίσουμε την εξωτερική θερμοχωρητικότητα, ή η εσωτερική αν θέλουμε να υπολογίσουμε την εσωτερική θερμοχωρητικότητα. Η θερμοχωρητικότητα υπολογίζεται από την σχέση:, όπου (2.18) Από τα παραπάνω είναι φανερή η εξάρτηση της θερμοχωρητικότητας από την συχνότητα ω των θερμοκρασιακών διακυμάνσεων.

45 ΘΕΡΜΟΧΩΡΗΤΙΚΟΤΗΤΑ ΔΟΜΙΚΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ ΜΕΘΟΔΟΙ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΥ 45 Σχήμα 2.5 Υπολογισμός της θερμοχωρητικότητας για διάφορα δομικά στοιχεία και εξάρτηση από την συχνότητα ω των θερμοκρασιακών διακυμάνσεων.

46 ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΗΣ ΘΕΡΜΟΧΩΡΗΤΙΚΟΤΗΤΑΣ ΤΟΥ ΣΤΟΙΧΕΙΟΥ ΣΤΗΝ ΕΣΩΤΕΡΙΚΗ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ ΘΕΡΜΙΚΗ ΑΔΡΑΝΕΙΑ 46 3 ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΗΣ ΘΕΡΜΟΧΩΡΗΤΙΚΟΤΗΤΑΣ ΤΟΥ ΣΤΟΙΧΕΙΟΥ ΣΤΗΝ ΕΣΩΤΕΡΙΚΗ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ ΘΕΡΜΙΚΗ ΑΔΡΑΝΕΙΑ 3.1 ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ Η θερμοκρασία του αέρα σε μια περιοχή (μακροκλιματική θεώρηση) εξαρτάται κάθε στιγμή από δυο παράγοντες: τα αέρια ρεύματα που εισέρχονται σε αυτήν οδηγούμενα από μεγάλης κλίμακας καιρικά συστήματα και τις τοπικές (κλιματικές) εισροές ενέργειας. Η τοπική ενέργεια τροποποιεί τη θερμοκρασία της αέριας μάζας σε μεγαλύτερη ή μικρότερη έκταση, ανάλογα με την ταχύτητα του ανέμου. Όταν η ταχύτητα του ανέμου είναι χαμηλή, τοπικοί παράγοντες, όπως η θέρμανση του εδάφους από την ηλιοφάνεια και η νυχτερινή ψύξη από μεγάλου μήκους κύματος ακτινοβολία που εξέρχεται από τη γη, ασκούν σημαντική επιρροή στη θερμοκρασία του αέρα κοντά στο έδαφος. Για μεγάλες ταχύτητες ανέμου, η θερμοκρασία της μάζας του αέρα που εισέρχεται επηρεάζεται πιο λίγο από τους τοπικούς παράγοντες. Τοπικές εισροές κλιματικής ενέργειας έχουν σημαντική επίδραση στις διακυμάνσεις της ημερήσιας θερμοκρασίας του αέρα κοντά στο έδαφος. Κατά την απομάκρυνση από το έδαφος, η επίδραση των ημερήσιων μεταβολών θερμοκρασίας του εδάφους μειώνεται ταχύτατα. Κατά συνέπεια, στις πιο πολλές περιπτώσεις, η μέση ημερήσια θερμοκρασία μειώνεται όσο πιο ψηλά μετριέται από την επιφάνεια του εδάφους. Για να εξασφαλιστούν συγκρίσιμες μετρήσεις των θερμοκρασιών σε διάφορες τοποθεσίες, τα θερμόμετρα που μετρούν τη θερμοκρασία του αέρα τοποθετούνται σε τυποποιημένο ύψος περίπου 1.20m πάνω από το έδαφος σε μονωμένο λευκοβαμμένο μετεωρολογικό σταθμό που αερίζεται. Οι σταθμοί αυτοί τοποθετούνται κανονικά σε κουρεμένο γρασίδι στο επίπεδο του εδάφους, αρκετά μακριά από δέντρα, κτίρια, τοίχους και άλλα εμπόδια. Οι

47 ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΗΣ ΘΕΡΜΟΧΩΡΗΤΙΚΟΤΗΤΑΣ ΤΟΥ ΣΤΟΙΧΕΙΟΥ ΣΤΗΝ ΕΣΩΤΕΡΙΚΗ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ ΘΕΡΜΙΚΗ ΑΔΡΑΝΕΙΑ 47 θερμοκρασίες που μετριούνται πιο κοντά στο έδαφος δείχνουν σε πιο μεγάλη έκταση τις ημερήσιες μεταβολές. Η τυπική μέση θερμοκρασία της εισερχόμενης αέριας μάζας εξαρτάται από τον τόπο προέλευσης της. Σχήμα 3.1

48 ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΗΣ ΘΕΡΜΟΧΩΡΗΤΙΚΟΤΗΤΑΣ ΤΟΥ ΣΤΟΙΧΕΙΟΥ ΣΤΗΝ ΕΣΩΤΕΡΙΚΗ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ ΘΕΡΜΙΚΗ ΑΔΡΑΝΕΙΑ 48 Μέσες ημερήσιες διακυμάνσεις της θερμοκρασίας σε καθαρές και συννεφιασμένες μέρες του χειμώνα και του θέρους στο Rye, Sussex, 1,10m επάνω από το έδαφος. Το έδαφος μιας περιοχής θερμαίνεται από την ηλιακή ακτινοβολία που φτάνει σε αυτή. Ψύχεται με μεταφορά, με ακτινοβολία μεγάλου μήκους κύματος και με την εξάτμιση του νερού. Η εξάτμιση του νερού από τα φυτά και το έδαφος είναι ιδιαίτερα σημαντική για την διαμόρφωση των διακυμάνσεων της θερμοκρασίας του αέρα. Οι υψηλότερες θερμοκρασίες εμφανίζονται σε θερμό καιρό με ηλιοφάνεια πάνω από σκούρες επιφάνειες χωρίς βλάστηση. Η θερμική επίδραση του εδάφους στον αέρα καθορίζει τις θερμοκρασίες του αέρα στις στάθμες των κτιρίων. Διαπιστώνεται μια κατανομή της ημερήσιας διακύμανσης της θερμοκρασίας με μέγιστες θερμοκρασίες που εμφανίζονται συνήθως το απόγευμα και ελάχιστες θερμοκρασίες αμέσως μετά την αυγή. Σε νεφελώδη καιρό το πλάτος της θερμοκρασιακής διακύμανσης είναι συνήθως μικρό. Πολύ κοντά στο έδαφος, η θερμοκρασία του αέρα πλησιάζει τη θερμοκρασία της επιφάνειας του εδάφους. Η επίδραση μειώνεται με την απόσταση από την επιφάνεια. Για παράδειγμα στο μέσον μιας ήρεμης νύχτας, η εξωτερική θερμοκρασία του αέρα στην κορυφή ενός ψηλού κτιρίου μπορεί να παραμένει σημαντικά πάνω από τη θερμοκρασία που επικρατεί στο ισόγειο. Σε μικρότερη κλίμακα (μεσοκλιματική και μικροκλιματική θεώρηση), η θερμοκρασία εξαρτάται από την τοπογραφική διαμόρφωση (προσανατολισμός, κλίση του εδάφους, έκθεση στον άνεμο, κίνηση των αερίων μαζών),την βλάστηση(ύπαρξη δέντρων κ.λ.π) και την επιφάνεια του εδάφους (ποσοστό επικάλυψης της επιφάνειας με βλάστηση, επικάλυψη με βαριά δομικά υλικά, ύπαρξη δεξαμενών νερού λιμνών κ.λ.π.)

49 ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΗΣ ΘΕΡΜΟΧΩΡΗΤΙΚΟΤΗΤΑΣ ΤΟΥ ΣΤΟΙΧΕΙΟΥ ΣΤΗΝ ΕΣΩΤΕΡΙΚΗ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ ΘΕΡΜΙΚΗ ΑΔΡΑΝΕΙΑ 49 Σχήμα 3.2 Από τον κλειστό χώρο θερμοκρασίας θ 1,ρέει προς το περιβάλλον όπου επικρατεί θερμοκρασία θ 2 (θ 1 >θ 2,ποσό θερμότητας Q 1->2 ) 3.2 ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΩΝ ΘΕΡΜΙΚΩΝ ΙΔΙΟΤΗΤΩΝ ΤΟΥ ΔΟΜΙΚΟΥ ΣΤΟΙΧΕΙΟΥ ΣΤΗ ΔΙΑΜΟΡΦΩΣΗ ΤΗΣ ΕΣΩΤΕΡΙΚΗΣ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ ΤΟΥ ΚΤΙΡΙΟΥ H θερμική αδράνεια του περιβλήματος του κτιρίου επιδρά σημαντικά στον περιορισμό της ροής θερμότητας στο εσωτερικό του κτιρίου. Υλικά με υψηλή θερμοχωρητικότητα, όπως το σκυρόδεμα και τα τούβλα, θερμαίνονται και ψύχονται με σχετική βραδύτητα.. Όταν η ηλιακή ακτινοβολία πέφτει σε μια αδιαφανή ή στερεά επιφάνεια, όπως ένας τοίχος ή στέγη, η εξωτερική επιφάνεια απορροφά μέρος της ακτινοβολίας και την μετατρέπει σε θερμότητα. Μέρος της θερμότητας επανεκπέμπεται προς τα έξω. Το τμήμα που απομένει οδηγείται δια του τοίχου ή της στέγης στο εσωτερικό του κτιρίου, κατά ένα ποσοστό που εξαρτάται από τα θερμικά χαρακτηριστικά διάχυσης των υλικών. Όταν η θερμοκρασία του εξωτερικού περιβάλλοντος πέφτει, η

50 ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΗΣ ΘΕΡΜΟΧΩΡΗΤΙΚΟΤΗΤΑΣ ΤΟΥ ΣΤΟΙΧΕΙΟΥ ΣΤΗΝ ΕΣΩΤΕΡΙΚΗ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ ΘΕΡΜΙΚΗ ΑΔΡΑΝΕΙΑ 50 θερμοκρασία της εξωτερικής επιφάνειας του δομικού στοιχείου μειώνεται με αποτέλεσμα μέρος της αποθηκευμένης θερμότητας να εκπέμπεται προς τα έξω. Κατά την διάρκεια της νύκτας η θερμοκρασία του αέρα στο εσωτερικό του κτιρίου είναι συνήθως πιο υψηλή από την εξωτερική θερμοκρασία. Η ροή θερμότητας είναι κατά συνέπεια προς τα έξω και η θερμοκρασία του τοίχου ή της στέγης συνεχίζει να μειώνεται ψύχοντας έτσι το εσωτερικό. Η συμβολή της θερμικής αδράνειας στη φυσική ψύξη είναι ιδιαίτερα χρήσιμη όπου υπάρχουν σημαντικές ημερήσιες διακυμάνσεις σε εξωτερικές θερμοκρασίες σε θερμά, ξηρά κλίματα ή σε ορεινές περιοχές π.χ. της νότιας Ευρώπης. Η επίδραση ενός δομικού στοιχείου στην εσωτερική θερμοκρασία του κτιρίου οφείλεται βασικά στην διαδικασία αποθήκευσης της θερμότητας και απόδοσης της στο εσωτερικό περιβάλλον. Η αποθηκευμένη θερμότητα μεταδίδεται στον εσωτερικό χώρο με χρονική καθυστέρηση. Από τη μια μεριά μετατρέπει τις μεγάλες ημερήσιες εξωτερικές μεταβολές της θερμοκρασίας σε μικρές διακυμάνσεις στο εσωτερικό του χώρου και από την άλλη πραγματοποιεί μία χρονική μετατόπιση των φάσεων, επιβραδύνει δηλαδή την επίδραση της αλλαγής της θερμοκρασίας στο εσωτερικό του τοίχου. Στο παρακάτω σχήμα φαίνεται παραστατικά η επίδραση ενός δομικού στοιχείου στην θερμοκρασιακή διακύμανση.

51 ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΗΣ ΘΕΡΜΟΧΩΡΗΤΙΚΟΤΗΤΑΣ ΤΟΥ ΣΤΟΙΧΕΙΟΥ ΣΤΗΝ ΕΣΩΤΕΡΙΚΗ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ ΘΕΡΜΙΚΗ ΑΔΡΑΝΕΙΑ 51 Σχήμα 3.3 Τυπική επίδραση του δομικού στοιχείου στην διαμόρφωση της εσωτερικής θερμοκρασίας Από τα παραπάνω συνάγεται ότι το δομικό στοιχείο επιδρά στο θερμικό κύμα ως εξής: Α) Μεταθέτει την φάση του, και μεταθέτει χρονικά το θερμικό κύμα (χρονική υστέρηση), Β) Προκαλεί απόσβεση της θερμοκρασιακής διακύμανσης κατά έναν παράγοντα D. Η χρονική υστέρηση και ο παράγοντας απόσβεσης αυξάνουν γενικά όσο αυξάνεται η ειδική θερμοχωρητικότητα του στοιχείου το πάχος και η πυκνότητα του. Στο παρακάτω σχήμα φαίνεται η επίδραση στο κύμα θερμοκρασιακών διακυμάνσεων για ελαφροβαρείς και βαριές κατασκευές. Ελαφροβαρύς κατασκευή Βαριά κατασκευή

52 ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΗΣ ΘΕΡΜΟΧΩΡΗΤΙΚΟΤΗΤΑΣ ΤΟΥ ΣΤΟΙΧΕΙΟΥ ΣΤΗΝ ΕΣΩΤΕΡΙΚΗ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ ΘΕΡΜΙΚΗ ΑΔΡΑΝΕΙΑ 52 Σχήμα 3.4 Η επίδραση του δομικού στοιχείου στις θερμοκρασιακές διακυμάνσεις. 3.3 Η ΘΕΡΜΙΚΗ ΧΡΟΝΙΚΗ ΣΤΑΘΕΡΑ ΤΟΥ ΔΟΜΙΚΟΥ ΣΤΟΙΧΕΙΟΥ Με τον όρο θερμική χρονική σταθερά θεωρείται ο χρόνος που απαιτείται ώστε η θερμοκρασία του εσωτερικού αέρα θ i να πάρει μία τιμή ίση περίπου με 63% της εξωτερικής θερμοκρασίας όταν στο εξωτερικό περιβάλλον του υλικού εφαρμόζεται μία θερμοκρασία με μορφή βηματικής συνάρτησης με πλάτος θ 0. Σχήμα 3.5 Η σταθερά χρόνου ενός στοιχείου ορίζεται ως ο χρόνος t c Η χρονική σταθερά συμβολίζεται με τ. Ισχύει δηλαδή: θ i (0) θ i (τ) = θ 0 (1-e -1 ) (3.1)

53 ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΗΣ ΘΕΡΜΟΧΩΡΗΤΙΚΟΤΗΤΑΣ ΤΟΥ ΣΤΟΙΧΕΙΟΥ ΣΤΗΝ ΕΣΩΤΕΡΙΚΗ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ ΘΕΡΜΙΚΗ ΑΔΡΑΝΕΙΑ 53 Η θερμική χρονική σταθερά είναι ένα μέτρο της θερμικής αδράνειας του κτιρίου. Μια απλουστευμένη μαθηματική έκφραση που μας δίνει την χρονική σταθερά για ένα δομικό στοιχείο, αν δεν θεωρήσουμε κίνηση του αέρα και δεδομένου ότι αναφερόμαστε σε σχετικά βαριές κατασκευές είναι: (3.2) όπου W είναι η θερμότητα που αποθηκεύεται στο κτίριο για μοναδιαία θερμοκρασιακή μεταβολή 24h, και U ο συντελεστής θερμοπερατότητας του κτιρίου. Πρέπει να σημειώσουμε εδώ ότι η θερμική χρονική σταθερά χρησιμοποιείται κυρίως σαν μέτρο σύγκρισης καθώς στην πραγματικότητα επηρεάζεται και από άλλους περιβαλλοντικούς παράγοντες όπως η υγρασία του στοιχείου, ο προσανατολισμός και ο συντελεστής ηλιακής απορροφητικότητας του στοιχείου κ.λπ. 3.4 Η ΧΡΟΝΙΚΗ ΥΣΤΕΡΗΣΗ ΤΟΥ ΔΟΜΙΚΟΥ ΣΤΟΙΧΕΙΟΥ Η χρονική υστέρηση ενός κύματος διακύμανσης της θερμοκρασίας, όταν αυτό περνά από το εμπρός (εξωτερικό) στο πίσω μέρος (εσωτερικό) ενός τοίχου δίνεται από την σχέση: Χρονική υστέρηση, (3.3) d: το πάχος του τοίχου d * : το ενεργό πάχος του τοίχου όπως ορίστηκε στην τρίτη μέθοδο προσδιορισμού της θερμοχωρητικότητας. 3.5 ΠΑΡΑΓΟΝΤΑΣ ΑΠΟΣΒΕΣΗΣ (DECREMENT FACTOR) H απόσβεση του πλάτους της θερμοκρασιακής διακύμανσης ισούται με:

54 ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΗΣ ΘΕΡΜΟΧΩΡΗΤΙΚΟΤΗΤΑΣ ΤΟΥ ΣΤΟΙΧΕΙΟΥ ΣΤΗΝ ΕΣΩΤΕΡΙΚΗ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ ΘΕΡΜΙΚΗ ΑΔΡΑΝΕΙΑ 54 (3.4) για τον προσδιορισμό του παράγοντα απόσβεσης σε συνάρτηση με το πάχος του δομικού στοιχείου για λιθοδομές και οπτοπλινθοδομές. Τα αποτελέσματα φαίνονται στο παρακάτω διάγραμμα: Σχήμα 3.6 Υπολογισμός του παράγοντα απόσβεσης (decrement factor)

55 ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΗΣ ΘΕΡΜΟΧΩΡΗΤΙΚΟΤΗΤΑΣ ΤΟΥ ΣΤΟΙΧΕΙΟΥ ΣΤΗΝ ΕΣΩΤΕΡΙΚΗ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ ΘΕΡΜΙΚΗ ΑΔΡΑΝΕΙΑ ΧΡΟΝΙΚΗ ΣΤΑΘΕΡΑ ΤΟΥ ΚΤΙΡΙΟΥ Η χρονική σταθερά του κτιρίου υπεισέρχεται στον υπολογισμό του θερμικού ισοζυγίου του κτιρίου και ορίζεται στο πρότυπο ΕΝ832. Η σχέση, που περιγράφει το θερμικό ισοζύγιο σε ένα κτίριο είναι: (3.5) όπου: Q h t η παρεχόμενη με το σύστημα θέρμανσης ενέργεια Q l t οι συνολικές θερμικές απώλειες Q s τα θερμικά κέρδη του κτιρίου δηλαδή τα παθητικά ηλιακά κέρδη n συντελεστής χρησιμοποίησης που αναφέρεται στα εσωτερικά θερμικά κέρδη και περιγράφει το φαινόμενο της θερμοσυσσωρεύσεως στα στοιχεία του κτιρίου Ο συντελεστής χρησιμοποιήσεως υπολογίζεται από τη σχέση: εφόσον (3.6) εφόσον (3.7) Ο συντελεστής γ παριστά το λόγο θερμικού κέρδους προς τις θερμικές απώλειες και δίδεται από τη σχέση:

56 ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΗΣ ΘΕΡΜΟΧΩΡΗΤΙΚΟΤΗΤΑΣ ΤΟΥ ΣΤΟΙΧΕΙΟΥ ΣΤΗΝ ΕΣΩΤΕΡΙΚΗ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ ΘΕΡΜΙΚΗ ΑΔΡΑΝΕΙΑ 56 (3.8) Προφανώς σε ένα κτίριο υψηλής θερμοχωρητικότητας. (3.9) α o τ ο (s) τ ο (h) Συνεχής (κατοικίες, κ.λ.π) χρήση ξενοδοχεία Μηνιαίος υπολογισμός 1, Εποχικός υπολογισμός 0, Διακοπτόμενη Χρήση a=2,5 Το μέγεθος τ που εμφανίζεται στην σχέση 3.9 είναι η χρονική σταθερά του κτιρίου (σε ώρες ή s συνήθως), η οποία είναι συνάρτηση της

57 ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΗΣ ΘΕΡΜΟΧΩΡΗΤΙΚΟΤΗΤΑΣ ΤΟΥ ΣΤΟΙΧΕΙΟΥ ΣΤΗΝ ΕΣΩΤΕΡΙΚΗ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ ΘΕΡΜΙΚΗ ΑΔΡΑΝΕΙΑ 57 θερμοχωρητικότητας του κτιρίου και χαρακτηρίζεται από τη συνολική μάζα των στοιχείων του. Η χρονική αυτή σταθερά κυμαίνεται από λίγες ώρες για ελαφροβαρείς κατασκευές μέχρι μερικές ημέρες για τις κατασκευές μεγάλης μάζας και δίνεται από τη σχέση: (3.10) Η ενεργός θερμοχωρητικότητα C eff σε (W/K) ενός θερμαινομένου όγκου V περιγράφει την θερμική ενέργεια που αποθηκεύεται, όταν η εσωτερική θερμοκρασία μεταβάλλεται ημιτονοειδώς κατά 1 ο C σε δεδομένη χρονική περίοδο και η οποία υπολογίζεται σαν άθροισμα των ενεργών θερμοχωρητικοτήτων όλων των εσωτερικών θερμικών στοιχείων επιφανείας A k του κτιρίου, που βρίσκονται σε άμεση επαφή με τον εσωτερικό αέρα: (3.11) όπου: k ο αριθμός των στοιχείων, των οποίων λαμβάνονται υπόψιν οι θερμοχωρητικότητες Η θερμοχωρητικότητα C υπολογίζεται με μία από τις μεθόδους που αναπτύξαμε παραπάνω, ή όπως περιγράφεται στο ΕΝ 838: (3.12)

58 ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΗΣ ΘΕΡΜΟΧΩΡΗΤΙΚΟΤΗΤΑΣ ΤΟΥ ΣΤΟΙΧΕΙΟΥ ΣΤΗΝ ΕΣΩΤΕΡΙΚΗ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ ΘΕΡΜΙΚΗ ΑΔΡΑΝΕΙΑ 58 C η ανά μονάδα επιφανείας ενεργός θερμοχωρητικότητα (W/(Km 2 )) ρ η πυκνότητα του δομικού στοιχείου (kg/m 3 ) d το ενεργό πάχος μιας παριάς ενός στοιχείου, το οποίο λαμβάνεται ως το ελάχιστο των επομένων: Το μισό του συνολικού πάχους κάθε στοιχείου. Το πάχος των υλικών μεταξύ της επιφάνειας που μας ενδιαφέρει και του πρώτου θερμομονωτικού στρώματος. Το μέγιστο ενεργό πάχος που εξαρτάται από την περίοδο της θερμοκρασιακής μεταβλητότητας.

59 ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΙ ΘΕΡΜΙΚΩΝ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΠΟΛΥΚΑΤΟΙΚΙΑΣ ΣΤΗΝ ΠΕΡΙΟΧΗ ΤΗΣ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ 59 4 YΠΟΛΟΓΙΣΜΟΙ ΘΕΡΜΙΚΩΝ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΠΟΛΥΚΑΤΟΙΚΙΑΣ ΣΤΗΝ ΠΕΡΙΟΧΗ ΤΗΣ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ 4.1 ΓΕΝΙΚΗ ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ Η πολυκατοικία την οποία μελετούμε βρίσκεται στην περιοχή της Θεσσαλονίκης, η οποία βρίσκεται στη Γεωγραφική Ζώνη Γ. Αποτελείται από 6 τυπικούς ορόφους με pilotis. Οι 6 όροφοι είναι όμοιοι μεταξύ τους και το αρχιτεκτονικό σχέδιο ενός ορόφου παρατίθεται στο παράρτημα. Η συνολική επιφάνεια των εξωτερικών τοίχων (F w ) της πολυκατοικίας ανέρχεται στα 888,00m 2. Η επιφάνεια των ανοιγμάτων (F f ), όπου συμπεριλαμβάνονται πόρτες και παράθυρα είναι 224,16m 2. Η επιφάνεια οροφής, στέγης, οροφής κάτω από μη θερμομονωθείσα στέγη (F d ) είναι 166,50m 2. Η επιφάνεια δαπέδου (F g ) της πολυκατοικίας είναι 166,50m 2. H ολική εξωτερική επιφάνεια της κατοικίας (F=Fw+Ff+Fd+Fg) υπολογίστηκε στα 1445,16m 2. Ο όγκος (V) της ανέρχεται στα 2797,20m 3 και τέλος ο λόγος F/V είναι 0,52m -1. Τα προαναφερθέντα στοιχεία προέκυψαν από υπολογισμούς βάσει του αρχιτεκτονικού σχεδίου. Γ. ΜΕΓΙΣΤΗ ΕΠΙΤΡΕΠΤΗ ΤΙΜΗ ΤΟΥ Κm = Kcal/m²hc F/v Km σε Kcal/m²hc m -1 ζωνη Α ζωνη Β ζωνη Γ

60 ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΙ ΘΕΡΜΙΚΩΝ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΠΟΛΥΚΑΤΟΙΚΙΑΣ ΣΤΗΝ ΠΕΡΙΟΧΗ ΤΗΣ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΣ ΚΤΙΡΙΟΥ Βάσει του Κανονισμού Θερμομονώσεως ο μελετητής μπορεί να ανάγει τις όψεις (προσανατολισμούς) ενός κτιρίου σε τέσσερις, έστω και αν αυτές είναι περισσότερες στην πράξη (για παράδειγμα πολλά σπασίματα στην πράξη, πολυγωνικό περίγραμμα κάτοψης κ.λπ.). Αρκεί να μην λάβει υπόψιν του δύο φορές τον ίδιο προσανατολισμό. Ο προσανατολισμός που έχουμε λάβει στην προκειμένη περίπτωση φαίνεται στο σχήμα ΤΟΙΧΟΠΟΙΙΑ (Α) Τοίχος Α Η πρώτη τοιχοποιία αποτελείται κατά σειρά από: σοβά απλό (επίχρισμα) μήκους 2cm, με συντελεστή θερμικής αγωγιμότητας λ=0,750 kcal/mhc. Ο λόγος d1/λ (μήκος προς συντελεστή αγωγιμότητας) προκύπτει 0,027 m 2 hc/kcal. (4.1) τούβλο (οπτόπλινθοι πλήρεις) μήκους 25cm, με συντελεστή θερμικής αγωγιμότητας λ=0,400 kcal/mhc. Με λόγο d1/λ=0,625 m 2 hc/kcal. (4.2) Και σοβά απλό 2cm, λ=0,750 kcal/mhc και d1/λ=0,027 m 2 hc/kcal. (4.3)

61 ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΙ ΘΕΡΜΙΚΩΝ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΠΟΛΥΚΑΤΟΙΚΙΑΣ ΣΤΗΝ ΠΕΡΙΟΧΗ ΤΗΣ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ 61 Τοιχοποιία (Α) Η αντίσταση θερμοδιαφυγής 1/Λ ενός δομικού στοιχείου προκύπτει από την έκφραση: όπου d1, d2,.., dn τα πάχη (σε m) των στρώσεων των υλικών και λ1,..,λn οι αντίστοιχοι συντελεστές θερμικής αγωγιμότητας (σε kcal/m 2 h ο C ή w/mk). Η αντίσταση θερμοδιαφυγής (όλων των στρώσεων) που προκύπτει αν αντικαταστήσουμε τις τιμές (4.1) - (4.3) στον παραπάνω τύπο είναι: 0,678. Η αντίσταση θερμοπερατότητας 1/k ορίζεται σαν άθροισμα των αντιστάσεων θερμικής μετάβασης προς τον αέρα και της αντίστασης θερμοδιαφυγής:

62 ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΙ ΘΕΡΜΙΚΩΝ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΠΟΛΥΚΑΤΟΙΚΙΑΣ ΣΤΗΝ ΠΕΡΙΟΧΗ ΤΗΣ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ 62 όπου ai και aα από τον πίνακα 3 του κανονισμού. Δηλαδή: 1/ai = 0.14 m² hc/kcal και 1/aa = 0.05 m² hc/kcal. Οπότε η αντίσταση θερμοπερατότητας 1/k υπολογίζεται 0,868 ή k= kcal/m² hc Υπολογισμός θερμικών χαρακτηριστικών δαπέδου pilotis Οι στρώσεις των υλικών που παρεμβάλλονται μεταξύ pilotis και δαπέδου είναι τα εξής : πλακάκια (πλακίδια επίστρωσης) μήκους 5cm, με συντελεστή θερμικής αγωγιμότητας λ=0.900 kcal/mhc. Ο λόγος d1/λ (μήκος προς συντελεστή αγωγιμότητας) προκύπτει 0,056 m 2 hc/kcal. (4.6) πλάκα (μπετόν) μήκους 15cm, με συντελεστή θερμικής αγωγιμότητας λ=1,750 kcal/mhc, με λόγο d1/λ= 0,086 m 2 hc/kcal. (4.7) Και πολυστερινό σοβά (περλίτης χύμα) μήκους 6cm, με συντελεστή θερμικής αγωγιμότητας λ=0,055 kcal/mhc. Ο λόγος d1/λ (μήκος προς συντελεστή αγωγιμότητας) προκύπτει 1,091 m 2 hc/kcal. (4.8) Η αντίσταση θερμοδιαφυγής (όλων των στρώσεων) που προκύπτει αν αντικαταστήσουμε τις τιμές (4.6) - (4.8) στον τύπο (4.4) και είναι: 1,232. Η αντίσταση θερμοπερατότητας 1/k, λαμβάνοντας τις τιμές 1/ai = 0.20 m² hc/kcal από τον πίνακα 3 του κανονισμού και αντικαθιστώντας στη σχέση (4.5) προκύπτει 1/1,432 ή k=0.698 kcal/m² hc.

63 ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΙ ΘΕΡΜΙΚΩΝ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΠΟΛΥΚΑΤΟΙΚΙΑΣ ΣΤΗΝ ΠΕΡΙΟΧΗ ΤΗΣ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ 63 Δάπεδο Pilotis Υπολογισμός θερμικών χαρακτηριστικών οροφής Οι στρώσεις των υλικών της οροφής είναι τα εξής : σοβάς απλός (επίχρισμα) μήκους 2cm, με συντελεστή θερμικής αγωγιμότητας λ=0,750 kcal/mhc. Ο λόγος d1/λ (μήκος προς συντελεστή αγωγιμότητας) προκύπτει 0,027 m 2 hc/kcal. (4.9) πλάκα (μπετόν) μήκους 15cm, με συντελεστή θερμικής αγωγιμότητας λ=1,750 kcal/mhc, με λόγο d1/λ= 0,086 m 2 hc/kcal. (4.10) ελαφρές σκυρόδεμα (περλίτης χύμα) μήκους 12cm, με συντελεστή θερμικής αγωγιμότητας λ=0,055 kcal/mhc. Ο λόγος d1/λ (μήκος προς συντελεστή αγωγιμότητας) προκύπτει 2,182 m 2 hc/kcal. (4.11) μάρμαρο μήκους 1cm, με συντελεστή θερμικής αγωγιμότητας λ=3 kcal/mhc. Ο λόγος d1/λ (μήκος προς συντελεστή αγωγιμότητας) προκύπτει 0,003 m 2 hc/kcal. (4.12) Η αντίσταση θερμοδιαφυγής (όλων των στρώσεων) που προκύπτει αν αντικαταστήσουμε τις τιμές (4.9) - (4.12) στον τύπο (4.4) και είναι: 2,298. Η αντίσταση θερμοπερατότητας 1/k, λαμβάνοντας τις τιμές 1/ai = 0.14 m² hc/kcal, 1/aa = 0.05 m² hc/kcal από τον πίνακα 3 του κανονισμού και αντικαθιστώντας στη σχέση (4.5) προκύπτει 1/2,488 ή k=0,402 kcal/m² hc.

64 ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΙ ΘΕΡΜΙΚΩΝ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΠΟΛΥΚΑΤΟΙΚΙΑΣ ΣΤΗΝ ΠΕΡΙΟΧΗ ΤΗΣ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ 64 Οροφή Υπολογισμός θερμικών χαρακτηριστικών δοκών υποστυλωμάτων Οι στρώσεις των υλικών που αποτελούνται οι δοκοί υποστυλώματα είναι: σοβάς απλός (επίχρισμα) μήκους 2cm, με συντελεστή θερμικής αγωγιμότητας λ=0,750 kcal/mhc. Ο λόγος d1/λ (μήκος προς συντελεστή αγωγιμότητας) προκύπτει 0,027 m 2 hc/kcal. (4.13) δοκός κολώνα μήκους 25cm, με συντελεστή θερμικής αγωγιμότητας λ= 1,750 kcal/mhc. Ο λόγος d1/λ (μήκος προς συντελεστή αγωγιμότητας) προκύπτει 0,143 m 2 hc/kcal. (4.14) σοβάς απλός (επίχρισμα) μήκους 2cm, με συντελεστή θερμικής αγωγιμότητας λ=0,750 kcal/mhc. Ο λόγος d1/λ (μήκος προς συντελεστή αγωγιμότητας) προκύπτει 0,027 m 2 hc/kcal. (4.15)

65 ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΙ ΘΕΡΜΙΚΩΝ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΠΟΛΥΚΑΤΟΙΚΙΑΣ ΣΤΗΝ ΠΕΡΙΟΧΗ ΤΗΣ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ 65 Η αντίσταση θερμοδιαφυγής (όλων των στρώσεων) που προκύπτει αν αντικαταστήσουμε τις τιμές (4.13) - (4.15) στον τύπο (4.4) και είναι: 0,196. Η αντίσταση θερμοπερατότητας 1/k, λαμβάνοντας τις τιμές 1/ai = 0.14 m² hc/kcal, 1/aa = 0.05 m² hc/kcal από τον πίνακα 3 του κανονισμού και αντικαθιστώντας στη σχέση (4.5) προκύπτει 1/0,386 ή k=2,589 kcal/m² hc. Δοκοί - Υποστυλώματα Υπολογισμός θερμικών χαρακτηριστικών ορόφου A) Η πλευρά του ορόφου με προσανατολισμό βορρά αποτελείται από τα εξής επιμέρους τμήματα: Τοίχο Α, το μήκος του οποίου είναι 16,20m, το ύψος του φτάνει τα 2,80m, το σύνολο επιφάνειάς του είναι 45,36m 2. Από την υποπαράγραφο έχει υπολογιστεί ότι k=1,152 kcal/m² hc.

66 ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΙ ΘΕΡΜΙΚΩΝ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΠΟΛΥΚΑΤΟΙΚΙΑΣ ΣΤΗΝ ΠΕΡΙΟΧΗ ΤΗΣ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ 66 Δοκοί-1, μήκους 60cm, ύψους 2,8m, συνολικής επιφάνειας 1,680m 2. Από την υποπαράγραφο έχει υπολογιστεί πως k=2,589 kcal/m² hc. Και δοκοί-2, μήκους 50cm, ύψους 2,8m, συνολικής επιφάνειας 1,400m 2. Από την υποπαράγραφο έχει υπολογιστεί ότι k=2,589 kcal/m² hc. Όροφος Προσανατολισμός Βορράς Από τη θεωρία ορίζεται σαν μέσος συντελεστής θερμοπερατότητας k m του κτιρίου: όπου k w, k F, k D, k G και k DL είναι οι συντελεστές θερμοπερατότητας που αντιστοιχούν στις επιφάνειες εξωτερικών τοιχωμάτων, παραθύρων (στην πλευρά αυτή του ορόφου δεν έχουμε ανοίγματα), οροφών, δαπέδων και pilotis. Το άθροισμα τους συνιστά τη συνολική επιφάνεια F. O συντελεστής k m δεν υπερβαίνει την τιμή που αντιστοιχεί στον πίνακα 6 του κανονισμού θερμομόνωσης για την γεωγραφική ζώνη (Α,Β ή Γ) του κτιρίου, και για την τιμή του λόγου F/V (επιφάνειας προς όγκο).

67 ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΙ ΘΕΡΜΙΚΩΝ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΠΟΛΥΚΑΤΟΙΚΙΑΣ ΣΤΗΝ ΠΕΡΙΟΧΗ ΤΗΣ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ 67 Το εμβαδόν των αφαιρούμενων επιφανειών (η επιφάνεια των δοκών) είναι 3,080m 2. Το οποίο αφαιρείται απο τη συνολική επιφάνεια του τοίχου Α και κατ αυτόν τον τρόπο προκύπτει η συνολική επιφάνεια υπολογισμού του η οποία είναι 42,28m 2 (επιφάνεια F). Οπότε το γινόμενο F * K υπολογίζεται στα 48,71 kcal/ hc για τον τοίχο Α, 4,35 kcal/ hc για δοκούς-1 και 3,63 kcal/ hc για δοκούς-2. Στο σύνολο προκύπτει λοιπόν 56,68 kcal/ hc. Υπολογίζεται k w = 1,25 kcal/m² hc. Β) Η πλευρά του ορόφου με προσανατολισμό ανατολή αποτελείται από τα εξής επιμέρους τμήματα: Τοίχο Α, το μήκος του οποίου είναι 25m, το ύψος του φτάνει τα 2,80m, το σύνολο επιφάνειάς του είναι 70m 2. Από την υποπαράγραφο έχει υπολογιστεί ότι k=1,152 kcal/m² hc. 3 δοκούς-2, μήκους 50cm, ύψους 2,8m, συνολικής επιφάνειας 1,400m 2 ο καθένας. Από την υποπαράγραφο έχει υπολογιστεί ότι k=2,589 kcal/m² hc. και έναν δοκό-3, μήκους 1,4m, ύψους 2,8m, συνολικής επιφάνειας 3,920m 2, με k=2,589 kcal/m² hc. Το εμβαδόν των αφαιρούμενων επιφανειών (η επιφάνεια των δοκών) είναι 34,97m 2. Το οποίο αφαιρείται απο τη συνολική επιφάνεια του τοίχου Α και κατ αυτόν τον τρόπο προκύπτει η συνολική επιφάνεια υπολογισμού του η οποία είναι 35,03m 2 (επιφάνεια F). Για τις δοκούς η αντίστοιχη επιφάνεια υπολογισμού είναι 3*1,400 m 2 (δοκοί-2) και 3,92 m 2 (δοκοί-3). Συνολικά προκύπτει ότι η επιφάνεια υπολογισμού είναι 43,15 m 2. Το γινόμενο F * K υπολογίζεται στα 40,35 kcal/ hc για τον τοίχο Α, 3*3,63 kcal/ hc για δοκούς-2 και 10,15 kcal/ hc για δοκούς-3. Στο σύνολο προκύπτει λοιπόν 61,38 kcal/ hc. Οπότε υπολογίζεται k w = 1,42 kcal/m² hc.

68 ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΙ ΘΕΡΜΙΚΩΝ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΠΟΛΥΚΑΤΟΙΚΙΑΣ ΣΤΗΝ ΠΕΡΙΟΧΗ ΤΗΣ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ 68 Οροφος - Προσανατολισμός Ανατολή Στην πλευρά αυτή έχουμε συνολικά 7 ανοίγματα εκ των οποία αναλυτικά τα στοιχεία τους είναι: 5 ανοίγματα μήκους 1,5m, ύψους 2,20m, συνολικής επιφάνειας 5*3,30m 2, ένα άνοιγμα μήκους 2,5m, ύψους 1,5m, συνολικής επιφάνειας 3,75 m 2, ένα άνοιγμα μήκους 3m, ύψους 2,2m, συνολικής επιφάνειας 6,60 m 2. H συνολική επιφάνεια των παραπάνω ανοιγμάτων φτάνει τα 26,85 m 2. Για τα ανοίγματα ισχύει k = 3,0 kcal/m² hc. Στη συνέχεια υπολογίζεται το γινόμενο επιφάνεια*συντελεστή k και είναι: 80,55 kcal/ hc. Τελικά έχουμε kf = 3,00 kcal/m² hc. Γ) Η πλευρά του ορόφου με προσανατολισμό νότο αποτελείται από τα εξής επιμέρους τμήματα: Τοίχο Α, το μήκος του οποίου είναι 10,50m, το ύψος του φτάνει τα 2,80m, το σύνολο επιφάνειάς του είναι 29,40m 2. Από την υποπαράγραφο έχει υπολογιστεί ότι k=1,152 kcal/m² hc.

69 ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΙ ΘΕΡΜΙΚΩΝ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΠΟΛΥΚΑΤΟΙΚΙΑΣ ΣΤΗΝ ΠΕΡΙΟΧΗ ΤΗΣ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ 69 2 δοκούς-2, μήκους 50cm, ύψους 2,8m, συνολικής επιφάνειας 1,400m 2 ο καθένας. Από την υποπαράγραφο έχει υπολογιστεί ότι k=2,589 kcal/m² hc. Όροφος Προσανατολισμός Νότος Το εμβαδόν των αφαιρούμενων επιφανειών (η επιφάνεια των δοκών) είναι 6,530m 2. Το οποίο αφαιρείται απο τη συνολική επιφάνεια του τοίχου Α και κατ αυτόν τον τρόπο προκύπτει η συνολική επιφάνεια υπολογισμού του η οποία είναι 22,87m 2 (επιφάνεια F). Για τις δοκούς η αντίστοιχη επιφάνεια υπολογισμού είναι 2*1,400 m 2 (δοκοί-2). Συνολικά προκύπτει ότι η επιφάνεια υπολογισμού είναι 25,67 m 2. Το γινόμενο F * K υπολογίζεται στα 26,35 kcal/ hc για τον τοίχο Α, 2*3,63 kcal/ hc για δοκούς-2. Στο σύνολο προκύπτει λοιπόν 33,60 kcal/ hc. Οπότε υπολογίζεται k w = 1,31 kcal/m² hc. Στην πλευρά αυτή έχουμε συνολικά 3 ανοίγματα εκ των οποία αναλυτικά τα στοιχεία τους είναι: ένα άνοιγμα μήκους 0,5m, ύψους 0,5m, συνολικής

70 ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΙ ΘΕΡΜΙΚΩΝ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΠΟΛΥΚΑΤΟΙΚΙΑΣ ΣΤΗΝ ΠΕΡΙΟΧΗ ΤΗΣ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ 70 επιφάνειας 0,25 m 2, ένα άνοιγμα μήκους 0,90m, ύψους 2,2m, συνολικής επιφάνειας 1,98 m 2, ένα άνοιγμα μήκους 1m, ύψους 1,5m, συνολικής επιφάνειας 1,50 m 2. H συνολική επιφάνεια των παραπάνω ανοιγμάτων φτάνει τα 3,73 m 2. Για τα ανοίγματα ισχύει k = 3,0 kcal/m² hc. Στη συνέχεια υπολογίζεται το γινόμενο επιφάνεια*συντελεστή k και είναι: 11,19. Τελικά έχουμε k F = 3,00 kcal/m² hc. Δ) Η πλευρά του ορόφου με προσανατολισμό δύση αποτελείται από το εξής τμήμα: Τοίχο Α, το μήκος του οποίου είναι 14,50m, το ύψος του φτάνει τα 2,80m, το σύνολο επιφάνειάς του είναι 40,60m 2. Από την υποπαράγραφο έχει υπολογιστεί ότι k=1,152 kcal/m² hc. Το εμβαδόν των αφαιρούμενων επιφανειών (η επιφάνεια των ανοιγμάτων) είναι 6,780m 2. Το οποίο αφαιρείται απο τη συνολική επιφάνεια του τοίχου Α και κατ αυτόν τον τρόπο προκύπτει η συνολική επιφάνεια υπολογισμού του η οποία είναι 33,82m 2 (επιφάνεια F). Προκύπτει ότι η επιφάνεια υπολογισμού είναι 33,82 m 2. Το γινόμενο F * K υπολογίζεται στα 38,96 kcal/ hc για τον τοίχο Α. Οπότε υπολογίζεται k w = 1,15 kcal/m² hc. Στην πλευρά αυτή έχουμε συνολικά 3 ανοίγματα εκ των οποία αναλυτικά τα στοιχεία τους είναι: ένα άνοιγμα μήκους 1,5m, ύψους 2,2m, συνολικής επιφάνειας 3,30 m 2, ένα άνοιγμα μήκους 0,90m, ύψους 2,2m, συνολικής επιφάνειας 1,98 m 2, ένα άνοιγμα μήκους 1m, ύψους 1,5m, συνολικής επιφάνειας 1,50 m 2. H συνολική επιφάνεια των παραπάνω ανοιγμάτων φτάνει τα 6,78 m 2. Για τα ανοίγματα ισχύει k = 3,0 kcal/m² hc. Στη συνέχεια υπολογίζεται το γινόμενο επιφάνεια*συντελεστή k και είναι: 20,34 kcal/ hc. Τελικά έχουμε k F = 3,00 kcal/m² hc.

71 ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΙ ΘΕΡΜΙΚΩΝ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΠΟΛΥΚΑΤΟΙΚΙΑΣ ΣΤΗΝ ΠΕΡΙΟΧΗ ΤΗΣ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ 71 Όροφος Προσανατολισμός Δύση Η παραπάνω διαδικασία επαναλαμβάνεται για καθέναν όροφο. Υπολογισμός συντελεστή θερμοπερατότητας k m (W,F) για τοίχους και ανοίγματα ορόφου Για τον υπολογισμό του συντελεστή θερμοπερατότητας ισχύουν οι ακόλουθοι περιορισμοί: για κάθε όροφο και για κάθε προσανατολισμό. Ο τοίχος με προσανατολισμό βορρά έχει επιφάνεια (F) 45,36m 2,συντελεστή θερμοπερατότητας k = 1,250 kcal/m² hc και F*K=56,685 kcal/ hc. Δεν έχει ανοίγματα.

72 ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΙ ΘΕΡΜΙΚΩΝ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΠΟΛΥΚΑΤΟΙΚΙΑΣ ΣΤΗΝ ΠΕΡΙΟΧΗ ΤΗΣ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ 72 Ο τοίχος με προσανατολισμό ανατολή έχει επιφάνεια (F) 43,15m 2,συντελεστή θερμοπερατότητας k = 1,422 kcal/m² hc και F*K=61,375 kcal/ hc. Έχει ανοίγματα εμβαδού 26,85m 2, με,συντελεστή θερμοπερατότητας k=3 kcal/m² hc και F*K=80,550 kcal/ hc. Ο τοίχος με προσανατολισμό νότο έχει επιφάνεια (F) 25,67m 2,συντελεστή θερμοπερατότητας k = 1,309 kcal/m² hc και F*K=33,600 kcal/ hc. Έχει ανοίγματα εμβαδού 3,73m 2, με,συντελεστή θερμοπερατότητας k=3 kcal/m² hc και F*K=11,190 kcal/ hc. Ο τοίχος με προσανατολισμό δύση έχει επιφάνεια (F) 33,82m 2,συντελεστή θερμοπερατότητας k = 1,152 kcal/m² hc και F*K=38,960 kcal/ hc. Έχει ανοίγματα εμβαδού 6,78m 2, με,συντελεστή θερμοπερατότητας k=3 kcal/m² hc και F*K=20,340 kcal/ hc. Συγκεντρωτικά το σύνολο των επιφανειών F=185,3m 2 και ΚF=302,70 kcal/ hc. Τελικά k m = =1,633 1,6. Ο παραπάνω υπολογισμός πραγματοποιείται για καθέναν όροφο Μόνωση Πολυκατοικίας Στην παράγραφο αυτή υπολογίζεται ο μέσος συντελεστής θερμοπερατότητας του κτιρίου k m. Tο όριο βάσει του κανονισμού είναι 0,6. Αναλυτικά η πολυκατοικία αποτελείται από: 1o όροφο επιφάνειας 185,36m 2, k=1,663 και F*K=302,70 kcal/ hc.

73 ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΙ ΘΕΡΜΙΚΩΝ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΠΟΛΥΚΑΤΟΙΚΙΑΣ ΣΤΗΝ ΠΕΡΙΟΧΗ ΤΗΣ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ 73 2o όροφο επιφάνειας 185,36m 2, k=1,663 και F*K=302,70 kcal/ hc. 3o όροφο επιφάνειας 185,36m 2, k=1,663 και F*K=302,70 kcal/ hc. 4o όροφο επιφάνειας 185,36m 2, k=1,663 και F*K=302,70 kcal/ hc. 5o όροφο επιφάνειας 185,36m 2, k=1,663 και F*K=302,70 kcal/ hc. 6o όροφο επιφάνειας 185,36m2, k=1,663 και F*K=302,70 kcal/ hc. Δάπεδο Pilotis επιφάνειας 166,50m 2, k=0,698 και F*K=116,200 kcal/ hc. Οροφή επιφάνειας 166,50m 2, k=0,402 και F*K=66,930 kcal/ hc. Σύνολο επιφανειών 1445,16m 2 και σύνολο F*K 1999,30 kcal/ hc. Επομένως Km = FK/F = > kcal/m²hc.

74 ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΙ ΘΕΡΜΙΚΩΝ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΠΟΛΥΚΑΤΟΙΚΙΑΣ ΣΤΗΝ ΠΕΡΙΟΧΗ ΤΗΣ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΤΟΙΧΟΠΟΙΙΑ (Β) Τοίχος Β Η δεύτερη τοιχοποιία αποτελείται κατά σειρά από: σοβά απλό (επίχρισμα) μήκους 2cm, με συντελεστή θερμικής αγωγιμότητας λ=0,750 kcal/mhc. Ο λόγος d1/λ (μήκος προς συντελεστή αγωγιμότητας) προκύπτει 0,027 m 2 hc/kcal. τούβλο (οπτόπλινθοι πλήρεις) μήκους 10cm, με συντελεστή θερμικής αγωγιμότητας λ=0,400 kcal/mhc. Με λόγο d1/λ=0,250 m 2 hc/kcal. κενό (στώμα αέρα) μήκους 5cm, με συντελεστή θερμικής αγωγιμότητας λ=0,208 kcal/mhc. Ο λόγος d1/λ (μήκος προς συντελεστή αγωγιμότητας) προκύπτει 0,240 m 2 hc/kcal. τούβλο (οπτόπλινθοι πλήρεις) μήκους 10cm, με συντελεστή θερμικής αγωγιμότητας λ=0,400 kcal/mhc. Με λόγο d1/λ=0,250 m 2 hc/kcal. και σοβά απλό 2cm, λ=0,750 kcal/mhc και d1/λ=0,027 m 2 hc/kcal.

75 ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΙ ΘΕΡΜΙΚΩΝ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΠΟΛΥΚΑΤΟΙΚΙΑΣ ΣΤΗΝ ΠΕΡΙΟΧΗ ΤΗΣ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ 75 Τοιχοποιία (Β) Η αντίσταση θερμοδιαφυγής (όλων των στρώσεων) που προκύπτει αν αντικαταστήσουμε τις τιμές των παραπάνω στρώσεων στον τύπο (4.4) είναι: 0,794. Η αντίσταση θερμοπερατότητας 1/k υπολογίζεται από τον τύπο (4.5) και είναι ίση με 0,984 ή k= kcal/m² hc. Με ai και aα από τον πίνακα 3 του κανονισμού, δηλαδή 1/ai = 0.14 m² hc/kcal και 1/aa = 0.05 m² hc/kcal. Ο υπολογισμός των θερμικών χαρακτηριστικών δαπέδου-pilotis έχει πραγματοποιηθεί στην υποπαράγραφο 4.3.2, της οροφής στην και των δοκών-υποστυλωμάτων στην Υπολογισμός θερμικών χαρακτηριστικών ορόφου A) Η πλευρά του ορόφου με προσανατολισμό βορρά αποτελείται από τα εξής επιμέρους τμήματα: Τοίχο Β, το μήκος του οποίου είναι 16,20m, το ύψος του φτάνει τα 2,80m, το σύνολο επιφάνειάς του είναι 45,36m 2. Από την υποπαράγραφο έχει υπολογιστεί ότι k=1,017 kcal/m² hc.

76 ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΙ ΘΕΡΜΙΚΩΝ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΠΟΛΥΚΑΤΟΙΚΙΑΣ ΣΤΗΝ ΠΕΡΙΟΧΗ ΤΗΣ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ 76 Δοκοί-1, μήκους 60cm, ύψους 2,8m, συνολικής επιφάνειας 1,680m 2. Από την υποπαράγραφο έχει υπολογιστεί πως k=2,589 kcal/m² hc. Και δοκοί-2, μήκους 50cm, ύψους 2,8m, συνολικής επιφάνειας 1,400m 2. Από την υποπαράγραφο έχει υπολογιστεί ότι k=2,589 kcal/m² hc. Η μεθοδολογία που ακολουθούμε για τον υπολογισμό των θερμικών χαρακτηριστικών του ορόφου είναι όμοια με αυτήν που ακολουθήσαμε στην περίπτωση της Τοιχοποιίας (Α). Οπότε το γινόμενο F * K υπολογίζεται στα 43,00 kcal/ hc για τον τοίχο Β, 4,35 kcal/ hc για δοκούς-1 και 3,63 kcal/ hc για δοκούς-2. Στο σύνολο προκύπτει λοιπόν 50,97 kcal/ hc. Υπολογίζεται k w = 1,12 kcal/m² hc. Β) Η πλευρά του ορόφου με προσανατολισμό ανατολή αποτελείται από τα εξής επιμέρους τμήματα: Τοίχο Β, το μήκος του οποίου είναι 25m, το ύψος του φτάνει τα 2,80m, το σύνολο επιφάνειάς του είναι 70m 2. Από την υποπαράγραφο έχει υπολογιστεί ότι k=1,017 kcal/m² hc. 3 δοκούς-2, μήκους 50cm, ύψους 2,8m, συνολικής επιφάνειας 1,400m 2 ο καθένας. Από την υποπαράγραφο έχει υπολογιστεί ότι k=2,589 kcal/m² hc. και έναν δοκό-3, μήκους 1,4m, ύψους 2,8m, συνολικής επιφάνειας 3,920m 2, με k=2,589 kcal/m² hc. Το γινόμενο F * K υπολογίζεται στα 35,63 kcal/ hc για τον τοίχο Β, 3*3,63 kcal/ hc για δοκούς-2 και 10,15 kcal/ hc για δοκούς-3. Στο σύνολο προκύπτει λοιπόν 61,38 kcal/ hc. Οπότε υπολογίζεται k w = 1,31 kcal/m² hc.

77 ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΙ ΘΕΡΜΙΚΩΝ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΠΟΛΥΚΑΤΟΙΚΙΑΣ ΣΤΗΝ ΠΕΡΙΟΧΗ ΤΗΣ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ 77 Γ) Η πλευρά του ορόφου με προσανατολισμό νότο αποτελείται από τα εξής επιμέρους τμήματα: Τοίχο Β, το μήκος του οποίου είναι 10,50m, το ύψος του φτάνει τα 2,80m, το σύνολο επιφάνειάς του είναι 29,40m 2. Από την υποπαράγραφο έχει υπολογιστεί ότι k=1,017 kcal/m² hc. 2 δοκούς-2, μήκους 50cm, ύψους 2,8m, συνολικής επιφάνειας 1,400m 2 ο καθένας. Από την υποπαράγραφο έχει υπολογιστεί ότι k=2,589 kcal/m² hc. Το γινόμενο F * K υπολογίζεται στα 23,26 kcal/ hc για τον τοίχο Β, 2*3,63 kcal/ hc για δοκούς-2. Στο σύνολο προκύπτει λοιπόν 33,60 kcal/ hc. Οπότε υπολογίζεται kw = 1,19 kcal/m² hc. Δ) Η πλευρά του ορόφου με προσανατολισμό δύση αποτελείται από το εξής τμήμα: Τοίχο Β, το μήκος του οποίου είναι 14,50m, το ύψος του φτάνει τα 2,80m, το σύνολο επιφάνειάς του είναι 40,60m 2. Από την υποπαράγραφο έχει υπολογιστεί ότι k=1,017 kcal/m² hc. Το γινόμενο F * K υπολογίζεται στα 34,39 kcal/ hc για τον τοίχο Β. Οπότε υπολογίζεται k w = 1,02 kcal/m² hc. Η παραπάνω διαδικασία επαναλαμβάνεται για καθέναν όροφο. Υπολογισμός συντελεστή θερμοπερατότητας k m (W,F) για τοίχους και ανοίγματα ορόφου Για τον υπολογισμό του συντελεστή θερμοπερατότητας ισχύουν οι ακόλουθοι περιορισμοί:

78 ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΙ ΘΕΡΜΙΚΩΝ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΠΟΛΥΚΑΤΟΙΚΙΑΣ ΣΤΗΝ ΠΕΡΙΟΧΗ ΤΗΣ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ 78 για κάθε όροφο και για κάθε προσανατολισμό. Ο τοίχος με προσανατολισμό βορρά έχει επιφάνεια (F) 45,36m 2,συντελεστή θερμοπερατότητας k = 1,124 kcal/m² hc και F*K=50,975 kcal/ hc. Δεν έχει ανοίγματα. Ο τοίχος με προσανατολισμό ανατολή έχει επιφάνεια (F) 43,15m 2,συντελεστή θερμοπερατότητας k = 1,313 kcal/m² hc και F*K=56,655 kcal/ hc. Έχει ανοίγματα εμβαδού 26,85m 2, με,συντελεστή θερμοπερατότητας k=3 kcal/m² hc και F*K=80,550 kcal/ hc. Ο τοίχος με προσανατολισμό νότο έχει επιφάνεια (F) 25,67m 2,συντελεστή θερμοπερατότητας k = 1,189 kcal/m² hc και F*K=30,510 kcal/ hc. Έχει ανοίγματα εμβαδού 3,73m 2, με,συντελεστή θερμοπερατότητας k=3 kcal/m² hc και F*K=11,190 kcal/ hc. Ο τοίχος με προσανατολισμό δύση έχει επιφάνεια (F) 33,82m 2,συντελεστή θερμοπερατότητας k = 1,017 kcal/m² hc και F*K=34,390 kcal/ hc. Έχει ανοίγματα εμβαδού 6,78m 2, με,συντελεστή θερμοπερατότητας k=3 kcal/m² hc και F*K=20,340 kcal/ hc. Συγκεντρωτικά το σύνολο των επιφανειών F=185,3m 2 και ΚF=284,61 kcal/ hc. Τελικά k m = =1,535 1,6. Ο παραπάνω υπολογισμός πραγματοποιείται για καθέναν όροφο.

79 ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΙ ΘΕΡΜΙΚΩΝ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΠΟΛΥΚΑΤΟΙΚΙΑΣ ΣΤΗΝ ΠΕΡΙΟΧΗ ΤΗΣ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ Μόνωση Πολυκατοικίας Στην παράγραφο αυτή υπολογίζεται ο μέσος συντελεστής θερμοπερατότητας του κτιρίου k m. Tο όριο βάσει του κανονισμού είναι 0,6. Αναλυτικά η πολυκατοικία αποτελείται από: 1o όροφο επιφάνειας 185,36m 2, k=1,535 και F*K=284,610 kcal/ hc. 2o όροφο επιφάνειας 185,36m 2, k=1,535 και F*K=284,610 kcal/ hc. 3o όροφο επιφάνειας 185,36m 2, k=1,535 και F*K=284,610 kcal/ hc. 4o όροφο επιφάνειας 185,36m 2, k=1,535 και F*K=284,610 kcal/ hc. 5o όροφο επιφάνειας 185,36m 2, k=1,535 και F*K=284,610 kcal/ hc. 6o όροφο επιφάνειας 185,36m 2, k=1,535 και F*K=284,610 kcal/ hc. Δάπεδο Pilotis επιφάνειας 166,50m 2, k=0,698 και F*K=116,200 kcal/ hc. Οροφή επιφάνειας 166,50m 2, k=0,402 και F*K=66,930 kcal/ hc. Σύνολο επιφανειών 1445,16m 2 και σύνολο F*K 1890,790 kcal/ hc.

80 ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΙ ΘΕΡΜΙΚΩΝ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΠΟΛΥΚΑΤΟΙΚΙΑΣ ΣΤΗΝ ΠΕΡΙΟΧΗ ΤΗΣ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ 80 Επομένως Km = FK/F = > kcal/m²hc. 4.5 ΤΟΙΧΟΠΟΙΙΑ (Γ) Τοίχος Γ Η τρίτη τοιχοποιία αποτελείται κατά σειρά από: πολυστερινικό σοβά (περλίτης χύμα) μήκους 4 cm, με συντελεστή θερμικής αγωγιμότητας λ=0,055 kcal/mhc. Ο λόγος d1/λ (μήκος προς συντελεστή αγωγιμότητας) προκύπτει 0,727 m 2 hc/kcal. τούβλο (οπτόπλινθοι πλήρεις) μήκους 20cm, με συντελεστή θερμικής αγωγιμότητας λ=0,400 kcal/mhc. Με λόγο d1/λ=0,500 m 2 hc/kcal. πολυστερινικό σοβά (περλίτης χύμα) μήκους 4 cm, με συντελεστή θερμικής αγωγιμότητας λ=0,055 kcal/mhc. Ο λόγος d1/λ (μήκος προς συντελεστή αγωγιμότητας) προκύπτει 0,727 m 2 hc/kcal.

81 ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΙ ΘΕΡΜΙΚΩΝ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΠΟΛΥΚΑΤΟΙΚΙΑΣ ΣΤΗΝ ΠΕΡΙΟΧΗ ΤΗΣ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ 81 Τοιχοποιία (Γ) Η αντίσταση θερμοδιαφυγής (όλων των στρώσεων) που προκύπτει αν αντικαταστήσουμε τις τιμές των παραπάνω στρώσεων στον τύπο (4.4) είναι: 1,955. Η αντίσταση θερμοπερατότητας 1/k υπολογίζεται από τον τύπο (4.5) και είναι ίση με 1/2,145 ή k= 0,466 kcal/m² hc. Με ai και aα από τον πίνακα 3 του κανονισμού, δηλαδή 1/ai = 0.14 m² hc/kcal και 1/aa = 0.05 m² hc/kcal Υπολογισμός θερμικών χαρακτηριστικών δοκών υποστυλωμάτων Οι στρώσεις των υλικών που αποτελούνται οι δοκοί υποστυλώματα είναι: σοβάς απλός (επίχρισμα) μήκους 2cm, με συντελεστή θερμικής αγωγιμότητας λ=0,750 kcal/mhc. Ο λόγος d1/λ (μήκος προς συντελεστή αγωγιμότητας) προκύπτει 0,027 m 2 hc/kcal. μονωτικό υλικό μήκους 5 cm, με συντελεστή θερμικής αγωγιμότητας λ=0,035 kcal/mhc. Ο λόγος d1/λ (μήκος προς συντελεστή αγωγιμότητας) προκύπτει 1,429 m 2 hc/kcal.

82 ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΙ ΘΕΡΜΙΚΩΝ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΠΟΛΥΚΑΤΟΙΚΙΑΣ ΣΤΗΝ ΠΕΡΙΟΧΗ ΤΗΣ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ 82 δοκός κολώνα μήκους 25cm, με συντελεστή θερμικής αγωγιμότητας λ= 1,750 kcal/mhc. Ο λόγος d1/λ (μήκος προς συντελεστή αγωγιμότητας) προκύπτει 0,143 m 2 hc/kcal. σοβάς απλός (επίχρισμα) μήκους 2cm, με συντελεστή θερμικής αγωγιμότητας λ=0,750 kcal/mhc. Ο λόγος d1/λ (μήκος προς συντελεστή αγωγιμότητας) προκύπτει 0,027 m 2 hc/kcal. Η αντίσταση θερμοδιαφυγής (όλων των στρώσεων) που προκύπτει αν αντικαταστήσουμε τις παραπάνω τιμές στον τύπο (4.4) και είναι: 1,625. Η αντίσταση θερμοπερατότητας 1/k, λαμβάνοντας τις τιμές 1/ai = 0.14 m² hc/kcal, 1/aa = 0.05 m² hc/kcal από τον πίνακα 3 του κανονισμού και αντικαθιστώντας στη σχέση (4.5) προκύπτει 1/1,815 ή k=0,551 kcal/m² hc. Δοκοί-Υποστυλώματα Ο υπολογισμός των θερμικών χαρακτηριστικών δαπέδου-pilotis έχει πραγματοποιηθεί στην υποπαράγραφο και της οροφής στην