PROJEKTS Vaiņodes novada pašvaldības kapacitātes stiprināšana līdzdalībai Eiropas Savienības politiku instrumentu un pārējās ārvalstu finanšu palīdzības finansēto projektu un pasākumu īstenošanā. Nr. 1DP/1.5.2.2.3/11/APIA/SIF/091/81 SEMINĀRS ĒKU ENERGOEFEKTIVITĀTE. 2013. 08.03.
Lekcijas saturs BŪVFIZIKAS PAMATI Siltumtehnisko aprēķinu principi Mitruma procesi ēkās Termiskie tilti P 1 P 2 Norobežojošo konstrukciju siltumtehniskais aprēķins Nav nekas vienkāršāks, kā norobežojošo konstrukciju siltumtehniskais aprēķins! Nav nekas atbildīgāks, kā norobežojošo konstrukciju siltumtehniskais aprēķins! Konstrukciju aprēķins āra gaisa un grunts konstrukcijām būtiski atšķiras! Konstrukcijas, kas saskaras ar āra gaisu Viena no norobežojošās virsmas ir saskarē ar āra gaisu: Ārsienas JumtiJ Durvis Logi P 3 P 4 Rse U Aprēķina izejas dati d R Rsi d konstrukcijas slāņa biezums λ slāņa materiāla siltumvadītspējas koeficents. U - siltuma caurlaidības koeficients, [W/(m 2 K)] R siltumpārejas (termiskā) pretestība, [m 2 K/W] ā; i - siltuma plūsmas vērtības Rse; Rse virsmu siltuma zudumu pretestība Siltumtehniskā aprēķina formulas konstrukcijām, kas saskaras ar āra gaisu Homogēnai konstrukcijai P 5 P 6 1
Nehomogēna konstrukcija Siltuma plūsma nehomogēnā konstrukcijā Pastāv 1-2 aprēķina metodes pamatojās uz vidējās vērtības aprēķināšanu Aprēķins nav grūts, bet tas jāveic precīzi, ja grib iegūt pareizus rezultātus Aprēķinātā vērtība būs zemāka salīdzinājumā ar homogēnas konstrukcijas aprēķinu ~ 5-20% P 7 P 8 Siltumtehniski nehomogēna siena Būvelementu siltuma caurlaidības koeficienta (W/m2 x K) aprēķins saskaņā ar LVS EN ISO 6946 0,18 < 0,22 Pieaugums par 18 % P 9 P 10 Korekcija gaisa spraugām (1) Līmenis 0 1 Apraksts Siltumizolācijas slānī nav gaisa burbuļu, vai tajā to ir pavisam maz un to klātbūtne būtiski neietekmē siltuma caurlaidības koeficientu Gaisa spraugas, kas savieno siltumizolācijas slāņa silto un auksto pusi, bet kuras nerada gaisa cirkulāciju siltumizolācijas slānī starp silto un auksto pusi W/(m2 K) 0,00 0,01 2 Gaisa spraugas, kas savieno siltumizolācijas slāņa silto un auksto pusi, un kuras apvienojoties ar gaisa dobumiem, rada brīvu gaisa cirkulāciju siltumizolācijas slānī starp silto un auksto pusi. 0,04 P 11 P 12 2
Korekcija gaisa spraugām (2) Mehānisko stiprinājumu ietekme P 13 P 14 Grunts konstrukciju siltumtehniskais aprēķins P 15 P 16 Kāpēc aprēķins ir atšķirīgs Siltuma pāreja uz grunti ir cits robežnosacījums nekā uz gaisu (ir tiešs kontakts ar grunts slāni); Grunts (zeme) darbojās kā siltumizolācija. Būtiskanozīmeirstūru siltumizolācijai. ISO metodika būtiski atšķiras no SNiP metodikas; Būtiskivairākizejasdatu,kasjāņem vērā. Būvelementu siltuma caurlaidības koeficienta (W/m2 x K) aprēķins Grīdas, kas nav saskares ar āra gaisu aprēķinu veic saskaņā ar standartu LVS EN ISO 13370. Grīdas uz grunts Uzkārtās grīdas Pagrabi. Apsildāmi Neapsildāmi P 17 P 18 3
Apsildāma pagraba grīdas aprēķins BŪVKONSTRUKCIJU MITRUMA REŽĪMS P 19 P 20 Mitruma avoti ēkā 1. Celtniecības mitrums (no būvdarbiem); 2. Grunts mitrums kapilārā mitruma vai grunts ūdens veidā; 3. Atmosfēras mitrums, nokrišņi (lietus, sniegs); 4. Ekspluatācijas mitrums; 5. Higroskopiskais mitrums ko materiāls uzsūc no apkārtējā gaisa; 6. Kondensāta mitrums. Elpojošs materiāls konstrukcijā P 21 P 22 GAISĀ VIENMĒR IR ŪDENS TVAIKS! Ūdens daudzumu gaisā var izteikt ar ūdens tvaika parciālo spiedienu, kas rāda, kādu daļu no kopējā atmosfēras spiediena rada ūdens tvaiks. Gaisa mitrumu var raksturot ar: Absolūto gaisa mitrumu Relatīvo gaisa mitrumu Gaisa mitruma saturu Mitruma saturs atkarībā no gaisa temperatūras P 23 P 24 4
Ārējo norobežojošo konstrukciju mitruma režīms +20 o C; R W = 50%; P s 1169 Pa 10 o C; R W = 80%; P s 208 Pa Tvaika difūzijas virzieni caur norobežojošo konstrukciju Ziemā ūdens tvaika parciālais spiediens telpas gaisam ir augstāks nekā āra gaisam. Tādēļ ūdens tvaiks pastāvīgi izplūst no telpās caur norobežojošāmkonstrukcijām. āra telpa āra telpa āra telpa -15 0 C; 50 % /+20 0 C;50% +30 0 C; 60% / +20 0 C;60% +20 0 C; 80% /+20 0 C;50% P 25 P 26 P 27 P 28 Tāda ir dzīve Viena persona pie +20 0 C stundā izdala 40g ūdens. Šis apjoms pieaug par 7 g/uz grādu. Ēst gatavošana, mazgāšana utt ir būtisks mitruma daudzuma palielinošais efekts. Sadzīves mitrums P 29 P 30 5
LBN 002 01 Ēku norobežojošo konstrukciju siltumtehnika 25. Ja būvelements sastāv nodažādiem slāņiem, tā siltajā pusē esošo slāņu kopējais ūdens tvaika pretestības gaisa difūzijas ekvivalents s d ir vismaz piecas reizes lielāks par aukstajai pusei piegulošo slāņu kopējo ūdens tvaika pretestības gaisa difūzijas ekvivalentu s d. Biežāk izmantojamiem membrānmateriāliem s d vērtības minētas šī būvnormatīva pielikuma 1.tabulā. d 31. Atkāpes no šī būvnormatīva 25.punktā noteiktajām prasībām ir pieļaujamas, ja tās pamatotas ar aprēķinu, kas apliecina, ka kondensāta uzkrāšanās bilance gada laikā nav pozitīva un nekaitē konstrukcijai. Koka būvelementos kondensāta rašanāsnavpieļaujama. Aprēķinu normatīvā bāze (1) Būvnormatīvā LBN 002 01 nav norādīts konstrukciju mitruma režīma novērtējuma veikšanai piemērojamais standarts! Ņemot vērā, ka būvnormatīvā definētā mitruma režīma novērtējuma procedūra saistīta ar ūdens tvaiku pretestības gaisa difūzijas ekvivalenta aprēķinu, tad dotā aprēķina metodikair aprakstīta standartā EN ISO 13788. Līdz ar to doto standartu galvenokārt arī izmantoto būvpraksē, lai pārliecinātos par konstrukciju atbilstību LBN 002 01 V. nodaļas prasībām. P 31 P 32 Aprēķinu normatīvā bāze (2) Glāzera metode saskaņā ar Vācijas DIN 4108 3 aprēķina metodiku ; Fokina Vlasova metode izplatīta bijušajās PSRS bloka valstīs, kurās nav adaptēti EN standarti; Standarta EN ISO 15026 aprēķina metodika ir salīdzinoši jauna aprēķina metodika, kura balstās uz skaitliskās analīzes principiem. Latvijā standarts ir spēkā tikai no 2007.08.28. Līdz ar to tas ir salīdzinoši jauns un Latvijas būvpraksē praktiski netiek izmantots. Citas metodes citu metožu pamatā ir iepriekš minētās metodesdažādās variācijās vai ar dažāda veida aprēķinu paplašinājumiem, piemēram, Glāzera metodes aprēķina modelis (DIN 4108 3), kurā papildus ievērtē materiālu sākotnējo mitrumu un kapilārā mitruma pārnesi. Tulkojums no vācu valodas Glaser Verfahren Tulkojums no krievu valodas метод Фокина Власова Materiālu ūdens tvaika pārvades raksturlielumi Ūdens tvaika difūzijas pretestības koeficients, (water vapour diffusion resistance factor) dotā materiāla vai homogēna izstrādājuma ūdens tvaika caurlaidības un gaisa ūdens tvaika caurlaidības attiecība (dalījums). Tas norāda izstrādājuma ūdens tvaika pretestības un vienāda biezuma stāvoša gaisa slāņa ūdens tvaika pretestības relatīvo lielumu (attiecību) pie tās pašas temperatūras. tū Ūdens tvaika pretestības difūzijas ekvivalentā gaisa slāņa biezums, S d (water vapour diffusion equivalent air layer thickness) nekustīga gaisa slāņa biezums, kuram ir tāda pati ūdens tvaika pretestība kā testēšanas paraugam ar biezumu d. P 33 P 34 P 35 P 36 6
P 37 P 38 Secinājumi par mitruma plūsmu Konstrukcija ne elpo! Tikai nekustīgs gaiss ir laba siltumizolācija Ja elpo, tātad gaiss cirkulē jeb notiek siltuma zudumi (aizkari plīvo) Caur konstrukciju notiek ūdens tvaiku kustība No max uz min Jāņemņ vērā konstrukcijas slāņuņ parametri Siltumtehniskie Tvaika caurlaidības Ne vienmēr lielāks Sd ārpusē nozīmē kondensātu Jāveic aprēķini Jāņem vērā materiālu mitrums Kondensāts neveidojās pie 0 celsija grādiem Kondensāts ir kad ūdens tvaikiem ir 100 % piesātinājums P 39 P 40 Termiskie tilti Termiskie tilti ēkas daļa, kur viendabīgo norobežojošo konstrukciju termisko pretestību jūtami izmaina sekojošie faktori: Norobežojošo konstrukciju vai to daļu šķērso materiāli ar atšķirīgu siltumvadītspēju un/vai Izmaināsmateriālu biezums un/vai Ir starpība starp būvelementa ārējiem un iekšējiem izmēriem, kā tas ir, piemēram, sienu/griestu/grīdas savienojuma vietās. P 41 P 42 7
Termisko tiltu izvietojums Termisko tiltu izvietojums P 43 P 44 Lineārais siltuma caurlaidības koeficients Lineārais siltuma caurlaidības koeficients raksturo papildu siltuma zudumus caur konstrukcijām, kas rodas termiskā tilta dēļ. Tā ir starpība starp kopējo siltuma plūsmu caur konstrukciju un viendimensiju siltuma plūsmāmcaur atsevišķiem būvelementiem. Termisko tiltu negatīvā ietekme palielina siltumenerģijas patēriņu ēkā pazemina virsmas temperatūru rada kondensācijas draudus, bojā konstrukcijas termisko tilti veicina pelējuma sēnīšu attīstību pasliktinās iekštelpu klimats, komforta līmenis P 45 P 46 Ēkas siltuma zudumi Ēkas aprēķina siltuma zudumu koeficients H T vatos uz grādu (W/K), kas norāda enerģijas zudumus (vatos) caur ēkas būvelementiem, ja temperatūras starpība uz to pretējāmvirsmāmirviensgrāds Normatīvās vērtības LBN 002 01 līmenis Normatīvo siltuma zudumu koeficientu HTR (W/K) nosaka saskaņāņ ar formulu (2). Normatīvo siltuma zudumu aprēķiniem izmanto šajā būvnormatīvā noteiktās parametru normatīvās vērtības. Passive House līmenis e 0,01 W/m K P 47 P 48 8
Aprēķina siltuma caurlaidības koeficienta U i vērtību nosaka Lineāro TT noteikšana 18.1. sienām, jumtiem un grīdām, kas ir saskarē ar āra gaisu, saskaņā ar standartu LVS EN ISO 6946; 18.2. grīdām, kam nav saskares ar āra gaisu, saskaņā ar standartu LVS EN ISO 13370; 18.3. logiem un durvīm aprēķina ķ vai nosaka atbilstoši standartam LVS ISO 10077 1; 18.4. termiskajiem tiltiem j, k vērtības nosaka saskaņā ar standartu LVS EN ISO 10211 Termiskie tilti būvkonstrukcijās. Siltuma plūsmas un virsmas temperatūras. Detalizēti aprēķini. LVS ISO 14683 Termiskie tilti būvkonstrukcijās. Lineārās siltumapmaiņas koeficients. Vienkāršota aprēķināšanas metodika un standartvērtības. P 49 P 50 Lineāro termisko tiltu varianti Analītiskās metodes P 51 P 52 Katalogu vērtības P 53 P 54 9
Katalogu vērtības P 55 P 56 P 57 P 58 Kollona Projekta risinājums P 59 P 60 10
Analīzes risinājums P 61 P 62 P 63 P 64 P 65 P 66 11
Ekvivalentā būvelementa Ue vērtība P 67 P 68 Situācija Latvijā (1) Situācija Latvijā (3) P 69 P 70 Situācija Latvijā (2) P 71 P 72 12