TOPLOTNE IZGUBE: TOPLOTNA UPORNOST HOMOGENIH KONSTRUKCIJ

Transcript

1 OPLONE IZGUBE: OPLONA UPONOS HOMOGENIH KONSUKCIJ doc. dr. Mataž Prek Lublana, 203

2 P oplotna upornost - izračun P. oplotna upornost homogenih konstrukci oplotna upornost homogenega sloa, skozi katerega teče toplotni tok pravokotno na površino sloa, e določena z izrazom: d λ d debelina homogenega sloa [m] λ toplotna prevodnost [W/mK] Za konstrukcie, ki so sestavlene iz homogenih sloev iz različnih materialov, e toplotna upornost določena z izrazom: λ, d λ toplotna upornost posamezne homogenega sloa D debelina -tega sloa ali oplotna prevodnost e recipročna toplotni upornosti: U P.2 oplotna upornost pri prestopu toplote Vrednosti toplotne upornosti pri prestopu toplote so podane v tabeli v odvisnosti od smeri toplotnega toka in položaa površine (znotra / zuna) abela : oplotna upornost pri prestopu toplote navzgor fi smer toplotnega toka vodoravno ï navzdol Si 0,0 0,3 0,7 Se 0,04 0,04 0,04 Si toplotna upornost prestopa toplote na notrani strani (toplotni tok v prostor) [m 2 K/W] Se toplotna upornost prestopa toplote na zunani strani (toplotni tok v okolico) [m 2 K/W] P 2

3 Vrednosti iz tabele upoštevamo, kadar ni danih robnih pogoev. Vrednosti za vodoravno površino velao za toplotne tokove v smeri ±30 glede na horizontalno ravnino. Skupna toplotna upornost konstrukcie: d Si + λ, + Se Si + + λ Se V kolikor konstrukcia ne mei na okolico stavbe (notrani element), e skupna toplotna upornost: + + Si, λ Si Natančneši izračun toplotne upornosti pri prestopu toplote: S α + α c r α c koeficient konvektivne toplotne prestopnosti [W/m 2 K] α r - koeficient sevalne toplotne prestopnosti [W/m 2 K] Za notrane površine ali zunane površine v stiku z dobro prezračevanim zračnim sloem (gle točko) e koeficient konvektivne toplotne prestopnosti določen z enačbo: α c α ci ker e za: - toplotni tok navzgor: α ci 5,0 W/m 2 K - toplotni tok vodoravno: α ci 2,5 W/m 2 K - toplotni tok navzdol: α ci 0,7 W/m 2 K Za zunane površine e koeficient konvektivne toplotne prestopnosti določen z enačbo: α ker e α 4 + v c α ce ce 4 v hitrost vetra v neposredni bližini površine [m/s] Vrednosti za zunano toplotno upornost pri prestopu toplote so za različne hitrosti vetra podane v tabeli a. P 3

4 abela a: Zunana toplotna upornost pri prestopu toplote v odvisnosti od hitrosti vetra hitrost vetra m/s Se m 2 K/W 0,08 2 0,06 3 0,05 4 0,04 5 0,04 7 0,03 0 0,02 Koeficient sevalne toplotne prestopnosti e določen z enačbo: α r ε α r 0 ker e α σ 3 r0 4 m ε emisivnost površine [-] α r0 sevalna toplotna prestopnost črnega telesa [W/m 2 K] tabela b σ Stefan-Boltzmannova konstanta (5, W/m 2 K 4 ) m sredna absolutna temperatura površine in nene okolice [K] abela b: Sevalna toplotna prestopnost črnega telesa pri sredni temperaturi obeh površin temperatura α r0 C W/m 2 K -0 4, 0 4,6 0 5, 20 5,7 30 6,3 P.3 oplotna upornost zračnih sloev Vrednosti, podane v tem poglavu, velao za zračne sloe, ki: o so omeeni z dvema planparalelnima ravninama, pravokotnima na smer toplotnega toka in imata emisivnost večo od 0,8; o imata debelino (v smeri toplotnega toka) manšo od 0,-kratnika vsake od ostalih dveh dimenzi in ni veča od 0,3 m; o nima izmenave zraka z okolico. V kolikor ti pogoi niso izpolneni, upoštevamo postopek izračuna, ki e opisan v poglavu 3.4. P 4

5 P.3. Neprezračevan slo zraka Neprezračevan slo zraka e tisti, ker e zrak popolnoma zaprt ali so odprtine v okolico, ki so manše od: o 500 mm 2 na m dolžine za navpične sloe zraka; o 500 mm 2 na m 2 površine za vodoravne sloe zraka. Vrednosti za toplotno upornost so v tabeli 2 za površine z veliko emisivnosto (> 0,8) abela 2: oplotna upornost neprezračevanega sloa zraka debelina sloa zraka mm toplotna upornost zr [m 2 K/W] navzgor fi smer toplotnega toka vodoravno ï navzdol 0 0,00 0,00 0,00 5 0, 0, 0, 7 0,3 0,3 0,3 0 0,5 0,5 0,5 5 0,6 0,7 0,7 25 0,6 0,8 0,9 75 0,6 0,8 0,2 00 0,6 0,8 0, ,6 0,8 0,23 Opomba: Vmesne vrednosti lahko izračunamo z linearno interpolacio Skupna toplotna upornost: Si + λ, + zr + P.3.2 Slabo prezračevan slo zraka Se Slabo prezračevan slo zraka e povezan z zrakom iz okolice z odprtinami, ki so velike: o > 500 mm 2, vendar 500 mm 2 na m dolžine za navpične sloe zraka; o > 500 mm 2, vendar 500 mm 2 na m 2 površine za vodoravne sloe zraka; Vrednost toplotne upornosti slabo prezračevanega sloa zraka e enaka polovični vrednosti neprezračevanega sloa (tabela 2), vendar e naveča možna vrednost omeena na 0,5 m 2 K/W. Skupna toplotna upornost: Si + λ, + zr + Se P 5

6 P.3.3 Dobro prezračevan slo zraka Dobro prezračevan slo zraka e v primeru odprtin med sloem zraka in okoliškim zrakom velikosti: o > 500 mm 2 na m dolžine za navpične sloe zraka; o > 500 mm 2 na m 2 površine za vodoravne sloe zraka; Skupna toplotna upornost gradbenega elementa z dobro prezračevanim sloem zraka e izračunana brez upoštevana toplotne upornosti sloa zraka in ostalih sloev med sloem zraka in okolico. Upoštevamo toplotno upornost prestopa toplote z zunane površine, kot e določeno v točki 3.4 za miruoč zrak. Skupna toplotna upornost: + +, Si λ g samo sloi do zračne plasti g toplotna upornost pri prestopu toplote, izračunana po postopku opisanem v točki 3.4 za miruoč zrak P.3.4 oplotna upornost prostorov z zrakom (ne vela za okna) P.3.4. Neprezračevani prostori z zrakom, dolžine in širine veče od 0-kratne debeline oplotna upornost prostora z zrakom (zračni žep) e določena z enačbo: g α + α a r g toplotna upornost zračnega žepa α a koeficient konvektivne / konduktivne toplotne prestopnosti [m 2 K/W] točka P3.4.. α r koeficient sevalne toplotne prestopnosti [m 2 K/W] točka P P Koeficient toplotne prestopnosti α a e določen s prevodom toplote za miruoč zrak v ozkih prostorih (regah) in s konvekcio α c v primeru širokih prostorih. 0,025 d α a, c Max vrednost iz tabele 3.4a vrednost iz tabele 3.4b d debelina plasti zraka v smeri toplotnega toka [m] P 6

7 abela 3.4a: Koeficient konvektivnega prestopa toplote pri temperaturni razliki Δ 5 K smer toplotnega toka α a,c W/m 2 K vodoravno ï α a,c,25 navzgor fi α a,c,95 navzdol α a,c 0,2 d -0,44 Če e temperaturna razlika veča od 5 K se upoštevao vrednosti iz tabele 3.4b abela 3.4a: Koeficient konvektivnega prestopa toplote pri znani temperaturni razliki smer toplotnega toka α a,c W/m 2 K vodoravno ï α a,c 0,73 (Δ) /3 navzgor fi α a,c,4 (Δ) /3 navzdol α a,c 0,09 (Δ),87 d -0,44 P Koeficient sevalne toplotne prestopnosti α r e določen z enačbo: α r Eα r0 in E + ε ε 2 E emisivnost, ki zaema sevalno izmenavo toplote med notranima površinama α r0 sevalna toplotna prestopnost črnega telesa [W/m 2 K] tabela b ε, ε 2 hemisferični emisivnosti menih površin Opomba: vrednosti v tabeli 2 so izračunane s pomočo zgorne enačbe za emisivnosti ε 0,9 in ε 2 0,9 ter α r0 pri 0 C. P Prezračevani prostori z zrakom, dolžine in širine veče od 0-kratne debeline oplotna upornost slabo prezračevanega prostora z zrakom (zračnega žepa), kot e določeno v točki 3., e enaka polovični vrednosti toplotne upornosti neprezračevanega prostora z zrakom enake velikosti. Za dobro prezračevane prostore z zrakom (zračne žepe), kot e določeno v točki 3.2, vela enak postopek kot za dobro prezračevane zračne sloe (točka 3.2). P 7

8 P Mahni ali predeleni prostori z zrakom (zračni žepi) Mahni zračni žepi imao širino manšo od 0-kratnika debeline. oplotna upornost e določena z enačbo: g α + α a r α r ε ε ( + + d b d b) g toplotna upornost zračnega žepa d debelina zračnega žepa b širina zračnega žepa ε, ε 2 hemisferični emisivnosti hladne in tople mene površine α a in α r0 izračunana po postopku, določenem v točki 3.4. P.4 oplotna upornost enostavnih nehomogenih konstrukci Enostavne nehomogene konstrukcie so sestavlene iz ene ali več homogenih sloev iste skupne debeline, ki so nameščeni paralelno v konstrukcio (slika ). Za izračun toplotne prehodnosti se lahko uporabi poenostavlena metoda, če toplotna izolacia ni prekinena s kovino (izema so kovinski pritrdilni elementi, ker se upošteva korekcia). Skupna toplotna upornost konstrukcie e določena kot aritmetična sredina med zgorno in spodno meo toplotne upornosti: zgorna mea skupne toplotne upornosti - spodna mea skupne toplotne upornosti Izračun zgorne in spodne mee izvedemo tako, da konstrukcio razdelimo v odseke in sloe tako, da e vsak sestavni del konstrukcie toplotno homogen (slika ). Odsek m (m a, b, c, q) e pravokoten na površino konstrukcie in ima površino A m oziroma delež celotne površine: A f m Am Slo (, 2, 3 n) e vzporeden s površino konstrukcie in ima debelino d. Del konstrukcie m e homogen in ima toplotno prevodnost λ m, debelino d, površino A m in toplotno upornost m. P 8

9 Površina dela konstrukcie e proporcionalna celotni površini: Aa + Ab + + Aq A odseki sloi 2 3 A a a A b b A c c A d d d d 2 d 3 Slika : Na levi strani e enostavna nehomogena konstrukcia zidu. azdelena e na sekcie (a do d) in sloe ( do 3) Zgorna mea toplotne upornosti e za primer enodimenzionalnega toplotnega toka pravokotno na površino konstrukcie določena z enačbo: A A a a A + b b A + + q q ali f a a f + b b f + + q q ker so a, b,, q skupne toplotne upornosti vsake homogene sekcie s površinami A a, A b,, A q : + + λ m Si i( m), i( m) Se P 9

10 Spodna mea skupne toplotne upornosti e izračunana ob predpostavki, da so vse površine elementov, vzporedne s površino konstrukcie, izotermne. Za vsak nehomogen slo izračunamo ekvivalentno toplotno upornost: A A a a A + b b A + + q q ali f a a f + b b f + + q q Spodna mea toplotne prevodnosti pa e določena z enačbo: Si 2 n Se P 0

11 P2 PUES SG--004:200 očka 3., 8. člen: 3. OPLONA PEHODNOS 3.. Splošno () oplotna prehodnost elementov zunane površine stavbe in ločilnih elementov delov stavbe z različnimi režimi notranega toplotnega ugoda, ki se določi po standardih SIS EN ISO 6946 in SIS EN ISO 02, ne sme presegati vrednosti, navedenih v tabeli. abela Gradbena konstrukcia U max (W/m 2 K). Zunane stene in stene proti neogrevanim prostorom, 0,28 2. Zunane stene in stene proti neogrevanim prostorom manše površine, ki skupa ne presegao 0% površine neprozornega dela zunane stene ter terase manše velikosti, ki skupa ne presegao 5% površine strehe 3. la nad neogrevano kleto, neogrevanim prostorom ali garažo 0,35 4 la nad zunanim zrakom 0,30 5. Stene in medetažne konstrukcie med ogrevanimi prostori različnih enot, različnih uporabnikov ali lastnikov 6. Stene, ki meio na sosedne stavbe 0,50 7. Zunana stena proti terenu, strop proti terenu in tla na terenu (ne vela za industriske stavbe) 8. Medetažna konstrukcia proti neogrevanemu prostoru, ravna in poševna streha nad neogrevanim prostorom 9. la na terenu in tla nad terenom pri panelnem talnem ogrevanu (ploskovnem gretu) 0. Lahke zunane vertikalne gradbene konstrukcie (pod 50 kg/m 2 ) 0,20. Okna, balkonska vrata gretih prostorov in greti zimski vrtovi,30 2. Strešna okna,40 3. Steklene strehe, svetlobniki, zimski vrtovi, svetlobne kupole 2,40 0,60 0,90 0,35 0,20 0,30 (2) Vrednosti za toplotno prehodnost iz tabele 2 se smiselno uporablao tudi za notrane gradbene konstrukcie, ki meio na prostore, v katerih lahko notrana temperatura pri proektni zunani temperaturi pade pod 2 ºC oplotni mostovi () Vpliv toplotnih mostov na letno potrebo po toploti mora biti čim manši. oplotnim mostovom z linisko toplotno prehodnosto Ψe > 0,2 W/mK (standard SIS EN ISO 4683, abela 2 ali SIS EN ISO 02) se e treba z ukrepi v skladu z zadnim stanem gradbene tehnike izogniti s popravki načrtovanih detalov, če pa to ni mogoče, e treba dokazati, da vodna para na mestih toplotnih mostov ne bo kondenzirala. (2) V računu potrebne toplote za ogrevane se vpliv toplotnih mostov upošteva po standardih SIS EN ISO 3789, SIS EN ISO 4683 oziroma SIS EN ISO 02. P

12 (3) Če imao vsi toplotni mostovi v stavbi linisko toplotno prehodnost Ψe < 0,2 W/mK (standard SIS EN ISO 4683, abela 2), se lahko nihov vpliv upošteva na poenostavleni način, s povečanem toplotne prehodnosti celotnega ovoa stavbe za 0,06 W/m 2 K Stavbno pohištvo () V ogrevanih prostorih stavbe se sme uporablati zasteklitev s toplotno prehodnosto U st naveč, W/m 2 K. (2) oplotna prehodnost oken (steklo in okvir) v odvisnosti od materiala okvirev ne sme biti veča od,3 W/m 2 K pri oknih z lesenim profilom, profilom iz umetne mase in s profilom iz kombinacie materialov, katerih osnova e profil iz lesa ali iz umetne mase, oziroma od,6 W/m 2 K pri oknih s kovinskimi okviri. (3) oplotna prehodnost zunanih vrat ne sme biti veča od 2,0 W/m 2 K. (4) oplotna prehodnost dela ovoa na mestu, ker e vgraena omarica za rolete ali druga senčila, vklučno s pogoni in napravami za nihovo upravlane ne sme biti veča od 0,6 W/m 2 K. (5) Zahteve tega člena ne velao za izložbena okna, ki omeueo zaprt izložbeni prostor, in za steklena vrata, ki so del vetrolova. (6) V neogrevanih prostorih s temperaturo pod 5 C e na ovou stavbe dovolena uporaba steklenih prizem (steklakov). P 2

13 P3 Snovni podatki (PUES SG--004: člen) Kadar konkretni podatki o gradbenem materialu niso dostopni in gre za običane materiale, se pri izračunih uporablao snovni podatki, navedeni v spodni tabeli. Material Gostota, ρ kg/m 3 Specifična toplota, c J/kgK oplotna prevodnost, λ W/mK Difuziska upornost vodni pari, µ I. ZIDOVI. Polna opeka (izvotlenost 0 do 5 %) , , , , Mrežasta in votla opeka (gostota skupa z ,6 6 odprtinami) , Porozna opeka ,33 2,5 4. Klinker opeka, polna klinker opeka, ,05 35 izvotlena , Bloki iz elektrofiltrskega pepela , , Silikatna polna opeka , Silikatna votla opeka (gostota skupa z ,70 7 odprtinami) , Porolit , Žlindrin termoblok (gostota skupa z odprtinami) 0. Bloki iz porobetona. Bloki iz celičastega betona , , , , , , , , , Polni bloki iz lahkega betona , Betonski bloki z odprtinami v dveh vrstah, iz lahkega betona (gostota brez odprtin) , , , , , , Enako kot 3, odprtine v treh vrstah ,49 5 (gostota brez odprtin) ,56 6 P 3

14 5. Zid iz naravnega kamna , Betonski votlaki z odprtinami v treh vrstah (gostota skupa z odprtinami) , Porozna opeka 0,22-0,35 Il. MALE 8. Apnena malta , Podalšana apnena malta , , , Cementa malta ,40 30 Cementni estrih , Pigmentna fasadna malta , Cementna malta + lateks (sintetični dodatki) , Mavčna in apnena mavčna malta ,70 9 Lahka mavčna malta , Perlitna malta ,3 4 oplotnoizolaciska malta ,9 6 Mavčna malta na trstiki Mavčna malta na rabic mreži ,58 4 IlI. NAAVNI KAMEN IN ZEMLJA 25. Granit, gnas do , Gosti apnenec, dolomit, marmor do ,3 do 3, Peščenec, amorfni apnenec , Pesek in drobni gramoz 500 do ,2 do, Zaraščeno zemlišče, humus 500 do ,5 do 2,6 50 IV. POLNILA 30. Pesek, suh ,58,4 3. Gramoz, suh ,8,5 32. Zdroblena opeka ,4,3 33. Zdroblena pluta ,04, 34. Perlit, nasut ,05,3 35. Keramzit, nasut ,22,3 36. Oblanci ,09,2 38. Nasuta zemla (vlažna) , V. BEONI 39. Betoni s kamnitimi agregati , , , , , Keramzitni betoni , ,47 6 P 4

15 , , Pareni, celični betoni , , , , Beton iz opečnega drobira , , Beton iz žlindre , Azbestno-cementne plošče , ,47 3 VI. MAEIALI ZA OBLOGE - nestisnene , stisnene, utrene s paro , stisnene, utrene na zraku , porozne, utrene s paro , Mavčno-kartonske plošče - do 5 mm ,2 2 - do 8 mm , Polne mavčne plošče , ,58 8, , Mavčne plošče s polnili, odprtinami ali ,35 4 porozne , Klinker ploščice , Ploščice iz opeke , Fasadne plošče, glazirane , Keramične ploščice - stenske, glazirane , talne, neglazirane , Keramični mozaik - 50 mm x 50 mm - 6 % rege mm x 20 mm - 2 % rege , mm x 2 mm - 26 % rege Stekleni mozaik - 20 mm x 20 mm - 20 % votlin , Linole , Guma , Vnapre izdelani betonski elementi , , Lahki betonski elementi , Plošče iz gostih apnencev, dolomita in marmora do ,33 65 P 5

16 Plošče iz peščenaka , Okensko steklo , Armirano steklo , Votli stekleni bloki , Les - hrast 700 do do ,2 40 do 60 - smreka, bor 500 do , Panelne plošče, obstone v vodi , težke, za zunane obloge , laže, za notrane obloge , Vezane plošče, obstone v vodi za notrane obloge , Iverne plošče - trde ,2 7 - mehke , , , Iverne plošče, stisnene , Plošče iz lesne volne (izolit, heraklit ipd.) - z debelino 5 mm ,40 - z debelino 25 mm , z debelino 35 mm , z debelino 50 mm , Papirnate tapete ,5 5 - pralne ,5 0 - plastične , Bitumen , Asfalt , asfalt, 20 mm , Bitumenska lepenka , PVC, homogen , PVC, na klobučevini , Vinil azbestne plošče , Preproge - napeti tufting ,070,5 - lepleni tufting , iglana leplena , Deske za tla , Parket , rde plošče iz lesenih vlaken , Polietilenske folie , PVC folia, mehka , Bitumenski trak z vložkom aluminiske folie z debelino P 6

17 0, mm , ,2 mm , Bitumenski trakovi, zvareni, z debelino 5 mm, z aluminisko folio 0,2 mm , Strešna Iepenka , Večkratni bitumenski premaz, armiran v eni plasti - 0 mm , Večplastna bitumenska hidroizolacia z debelino 3 do 6 mm , Večplastna bitumenska hidroizolacia na perforirani lepenki , PVC strešni trakovi, mehki , PIB (poliizobutil) trakovi , C (kloropren-kavčuk) trakovi , CSM (klorosulfidni polietilen) trakovi , EPDM (etilen-propilen-kavčuk) trakovi , Strešniki , Skrilne plošče , Azbestno-cementne plošče ,35 50 X. KOVINE 93. Jeklo ,5 - lito eklo , Aluminiska folia 0, , , Bakrena folia 0, , Svinec Cink Steklena volna 99. Kamena volna XI. OPLONI IZOLAOJI , , , , , , , , Steklena pena , P 7

18 0. Pluta, ekspandirana, impregnirana , , Plošče iz prešite trstike , Plošče iz stiskane slame (stramit) , Brizgani azbest , , Lesni beton , , Sintetične plošče iz večplastnega , poliestra , Plošče iz akrilne smole , PVMD in PVC plošče , Polistirenske plošče (v blokih) , , , , Polistiren, izdelan v kalupih , Fenolne plošče, rezane iz blokov , , , , Poliuretanske plošče, , izrezane iz blokov , PVC plošče , Urea plošče , Ekstrudirani polistiren (XPS) Do vklučno debeline 80 mm z gladko površino Do vklučno debeline 80 mm z brušeno površino , , Nad debelino 80 mm z gladko površino , Nad debelino 80 mm z brušeno površino , Ovča volna , Kokosova vlakna , Vlaknaste lesne plošče , oplotnoizolaciski ometi 0,09-0, Celulozna vlakna , Bombaž , Perlitne plošče , Peneno steklo , Poliuretanska pena , , Perlitno nasute ,055 3 P 8