Fizyka cieplna budowli w praktyce

Tytuł Fizyka cieplna budowli w praktyce Podtytuł Obliczenia cieplno-wilgotnościowe Autor Andrzej Dylla Język polski Wydawnictwo Wydawnictwo Naukowe PWN ISBN 978-83-01-18168-0 Rok wydania 2015 Warszawa Wydanie 1 ilość stron 564 Format pdf Spis treści Wykaz ważniejszych oznaczeń XIII Przedmowa XVII 1. Procedury obliczeń cieplno-wilgotnościowych 1 1.1. Rola fizyki grzejnej budowli w projektowaniu budynków 1 1.2. Kody ilustracyjne i obliczeniowe książki 3 1.3. Niektore błędy fizykalne w kształtowaniu struktury termoizolacyjnej budynku i ich następstwa 5 1.4. Intuicyjne i numeryczne projektowanie złączy 8 1.5. Kryterium energetyczne i wilgotnościowe 11 1.5.1. Charakterystyka energetyczna budynków 14 1.5.2. Kryteria w zakresie ochrony przeciwwilgociowej 17 1.6. Metody obliczeniowe fizyki budowli 18 2. Klimat i mikroklimat budynku 21 2.1. Elementy i warianty klimatu 23 2.2. Promieniowanie słoneczne 25 2.3. Temperatura powietrza zewnętrznego 27 2.4. Wilgotność powietrza atmosferycznego 30 2.5. Opady atmosferyczne 32 2.6. Wiatr i zjawiska burzowe 33 2.7. Klimat miasta 35 2.8. Obliczeniowe parametry klimatu 40 2.8.1. Atrybuty pogodowe w obliczeniach grzewczych 40 2.8.2. Właściwości pogodowe w obliczeniach wilgotnościowych 41 2.9. Parametry mikroklimatu 44 2.9.1. Temperatury powietrza 46 2.9.2. Temperatury promieniowania, asymetria promieniowania 47 2.9.3. Wilgotność powietrza wewnętrznego 49 2.9.4. Ruch powietrza w pomieszczeniach 51 2.10. Cechy grzejne człowieka 51 2.10.1. Wydatek energetyczny, ciepło metaboliczne 52 2.10.2. Przenikanie ciepła przez ubranie 53 2.11. Przegląd metod oceny komfortu cieplnego 54 2.12. Metoda Fangera oceny komfortu grzejnego 57 2.13. Pożądane wartości parametrow mikroklimatu 63 2.14. Informacje do projektowania i obliczeń 65 3. Jednowymiarowe przepływy ciepła w przegrodzie 66 3.1. Stanowcze rodzaje zamiany ciepła. Pole temperatur 68 3.2. Podstawowe zależności opisujące przewodzenie ciepła 71 3.3. Jednowymiarowe ustalone przenikanie ciepła 74 3.4. Konwekcyjne przejmowanie ciepła na powierzchni przegrody 81 3.4.1. Konwekcja swobodna na powierzchni wewnętrznej 82 3.4.2. Konwekcja wymuszona i mieszana 84 3.5. Współczynniki przejmowania ciepła poprzez promieniowanie 85 3.5.1. Podstawy teorii promieniowania ciepła 85 3.5.2. Wyznaczanie współczynników przejmowania ciepła przez promieniowanie 87 3.5.3. Promieniowanie ciepła do nieboskłonu 88 3.6. Złożona wymiana ciepła 91 3.6.1. Obliczeniowe wartości oporów i współczynników przejmowania ciepła 92 3.6.2. Obliczeniowe wartości oporów i współczynników przejmowania ciepła dla przypadków szczególnych 93 3.7. Obliczanie strat ciepła przez przegrody w ustalonym polu jednowymiarowym 94 3.8. Szczeliny w przegrodzie 95 3.8.1. Szczeliny zamknięte 96 3.8.2. Szczeliny słabo i poprawnie wentylowane 100 3.9. Wymiana ciepła w przegrodach przeźroczystych i poprzez komponenty specjalne 102 3.10. Przybliżone metody obliczeń grzewczych przegród niejednorodnych 106 3.10.1. Przenikanie ciepła przez proste przegrody niejednorodne; metoda „kresów" 107 3.10.2. Opór cieplny przestrzeni nieogrzewanych 116 3.11. Poprawki współczynnika przenikania ciepła 121 4. Płaskie i przestrzenne przepływy ciepła – teoria mostków grzewczych 124 4.1. Istota płaskich i przestrzennych przepływów ciepła 126 4.2. Gałęziowe strumienie ciepła w złączu 128 4.2.1. Strumienie ciepła w modelu jednostrefowym 128 4.2.2. Strumienie ciepła w modelu dwustrefowym 130 4.3. Klasyfikacja mostków cieplnych 131 4.4. Parametry termiczne określające mostek 134 4.4.1. Liniowy współczynnik przenikania ciepła 134 4.4.2. Punktowy współczynnik przenikania ciepła 139 4.4.3. Gałęziowe współczynniki przenikania ciepła 142 4.4.4. Najniższa temperatura na wewnętrznej powierzchni mostka grzejnego. Współczynnik temperaturowy f_Rsi 151 4.5. Wpływ mostka na kształtowanie warunków cieplnych środowiska 157 4.6. Metody szacowania parametrów cieplnych mostków 160 4.6.1. Cechy mostków grzewczych wg katalogów ITB 160 4.6.2. Atrybuty mostków grzejnych wg normy PN-EN ISO 14683 162 4.6.3. Katalog mostków grzewczych przygotowany w UTP w Bydgoszczy [10, 32] 163 5. Numeryczne metody obliczeń grzejnych 166 5.1. Metody różnic i części skończonych 166 5.2. Użyteczne aspekty używania metod numerycznych 170 5.3. Zasady modelowania mostków 172 5.3.1. Geometria mostków ponad powierzchnią gruntu 174 5.3.2. Mostki w podłożu gruntowym 176 5.3.3. Procedury korekcyjne 178 5.3.4. Ustalenie wartości obliczeniowych na granicach obszaru mostka 178 5.4. Walidacja numerycznych metod i programów obliczeniowych 179 5.5. Symulacja zadań cieplno-wilgotnościowych za pomocą programów komputerowych 181 5.5.1. Pożądane cechy programów symulacyjnych 181 5.5.2. Budowanie algorytmów symulacyjnych; krok po kroku 182 5.6. Przykłady obliczeń mostków płaskich 188 5.7. Przykłady obliczania mostka przestrzennego 199 5.8. Obliczanie mostków w płaskich modelach dwustrefowych 201 6. Obliczanie strat ciepła z budynku do środowiska 206 6.1. Równanie bilansu energetycznego budynku w zakresie ogrzewania i wentylacji 206 6.2. Współczynnik przenoszenia ciepła poprzez przenikanie z budynku do środowiska 208 6.3. Bezpośredni współczynnik H_D przenoszenia ciepła poprzez obudowę budynku ponad powierzchnią terenu 213 6.3.1. Współczynnik przenoszenia ciepła poprzez złącza 214 6.3.2. Składanie strumieni cieplnych na powierzchni przegrody 216 6.3.3. Współczynnik przenoszenia ciepła przegród 219 6.3.4. Realny współczynnik przenikania ciepła i niejednorodność przegród 222 6.3.5. Bilansowanie strumieni ciepła dla budynku 224 6.3.6. Przykłady obliczeniowe 225 6.4. Przenoszenie ciepła poprzez okno 237 6.4.1. Obliczanie współczynnika przenikania ciepła okna 239 6.4.2. Przykłady obliczania współczynników przenikania ciepła okien 241 6.4.3. Przenoszenie ciepła poprzez okna i drzwi zewnętrzne z uwzględnieniem współczynnika U_w 244 6.5. Współczynnik przenoszenia ciepła poprzez przenikanie H_U przez przestrzenie nieogrzewane (nieklimatyzowane) 247 6.5.1. Metoda uproszczona 249 6.5.2. Numeryczna metoda obliczania współczynnika przenoszenia ciepła przez przestrzenie nieogrzewane 251 6.5.3. Temperatura w przestrzeni nieogrzewanej 255 6.6. Współczynnik przenoszenia ciepła przez przenikanie do przylegających budynków (lokali) H_A 256 6.7. Wentylacyjne straty ciepła 259 6.7.1. Zasady określania współczynnika przenoszenia ciepła przez wentylację 261 6.7.2. Wielkość zamiany powietrza z przestrzeni nieogrzewanej 264 6.7.3. Szczególny przypadek przestrzeni wentylowanej pod podłogą podniesioną 265 7. Zamiana ciepła poprzez grunt 267 7.1. Wprowadzenie 267 7.2. Klasyfikacja pokrywy budynku w kontakcie z gruntem 269 7.3. Trójwymiarowa metoda numeryczna obliczania przepływów ciepła w gruncie 270 7.3.1. Podłoga na gruncie 270 7.3.2. Podziemie ogrzewane 277 7.3.3. Podziemie nieogrzewane 281 7.4. Przybliżona metoda szacowania strat ciepła poprzez grunt pod budynkiem 286 7.4.1. Atrybuty obliczeniowe 288 7.4.2. Obliczenia strat ciepła przez podłogę na gruncie 289 7.4.3. Obliczenia strat ciepła w ogrzewanym podziemiu metodą przybliżoną 293 7.4.4. Nieogrzewane przestrzenie wentylowane w metodzie przybliżonej 297 7.5. Analiza staranności metod określania zamiany ciepła przez grunt 303 7.6. Uwzględnienie periodycznych przepływow ciepła w gruncie 304 7.6.1. Metoda uwzględniająca periodyczne przepływy ciepła w gruncie 305 7.6.2. Przykład obliczania periodycznych strumieni grzewczych 307 8. Atrybuty grzewczo-wilgotnościowe materiałów budowlanych 309 8.1. Charakterystyki i definicje 310 8.2. Analiza cieplna tworzyw 311 8.2.1. Właściwości fizyczne materiałów, kształtujące ich przewodność grzewczą 311 8.2.2. Pojemność grzejna materiałów 316 8.2.3. Promieniowanie cieplne materiałów 317 8.3. Stan wilgotnościowy materiału 319 8.3.1. Sorpcja i desorpcja wilgoci 319 8.3.2. Dyfuzja pary wodnej poprzez przegrody 322 8.3.3. Kapilarny ruch wilgoci w materiałach budowlanych 324 9. Roczne bilansowanie zużycia energii do ogrzewania i wentylacji 327 9.1. Zasady bilansowania energetycznego 328 9.1.1. Równanie bilansu energetycznego budynku 329 9.1.2. Strefy obliczeniowe temperatury w budynkach i lokalach 330 9.2. Procedura obliczeniowa 331 9.3. Zyski ciepła od źródeł wewnętrznych 332 9.4. Zyski ciepła od nasłonecznienia 333 9.4.1. Równanie podstawowe dla standardowych powierzchni przeszklonych 334 9.4.2. Pełna przepuszczalność energii słonecznej dla powierzchni oszklonej 335 9.4.3. Czynniki korekcyjne zacienienia od przeszkód zewnętrznych 336 9.4.4. Czynniki redukcji dla ruchomych elementów zacieniających 338 9.4.5. Zyski ciepła od nasłonecznienia części specjalnych 339 9.5. Współczynnik użycia zysków ciepła 343 9.6. Metoda obliczeń miesięcznych 346 9.7. Obliczanie rocznego potrzeby na ciepło do ogrzewania budynku (lokalu) 347 10. Obliczenia grzejne 349 10.1. Uwagi wstępne 349 10.2. Geneza formułowania wymagań cieplno-wilgotnościowych 351 10.3. Współczesny i przyszły poziom ochrony cieplnej 353 10.3.1. Wymagane wartości wskaźnika potrzeby na nieodnawialną energię pierwotną EP 355 10.3.2. Wymagane wartości współczynnika przenikania ciepła ścian budynków 356 10.3.3. Wymagane wartości współczynnika przenikania ciepła dachów, stropodachów, a także podłóg stykających się z gruntem 358 10.3.4. Wymagane wartości współczynnika przenikania ciepła okien, drzwi balkonowych i drzwi zewnętrznych 360 10.3.5. Graficzna ilustracja wymagań termoizolacyjnych 362 10.3.6. Wielkość przeszklenia 363 10.4. Dane do obliczeń cieplnych 364 10.5. Schemat I sprawdzenia wymagań w zakresie wartości współczynników przenikania ciepła komponentów budynku 365 10.6. Schemat II sprawdzenia wymaganego poziomu wskaźnika potrzeby na energię nieodnawialną 366 10.7. Przykłady obliczeniowe 368 11. Mechanizmy przenoszenia wilgoci w przegrodach budowlanych 391 11.1. Wiadomości ogólne 391 11.2. Przyczyny zawilgocenia przegród budowlanych 393 11.2.1. Wilgoć budowlana 394 11.2.2. Opady atmosferyczne 394 11.2.3. Kondensacja pary wodnej na wewnętrznej powierzchni przegrody 395 11.2.4. Kondensacja pary wodnej we wnętrzu przegrody 396 11.3. Skutki nadmiernego zawilgocenia przegród 396 11.3.1. Destrukcja biologiczna wnętrz mieszkalnych, a także przegród 397 11.3.2. Fizyczne i chemiczne skutki zawilgocenia 398 11.3.3. Niszczenie przegród w wyniku zamarzania 400 11.4. Mechanizmy ruchu wilgoci w przegrodach budowlanych 401 11.4.1. Teoria dyfuzji pary wodnej poprzez przegrodę 402 11.4.2. Wykresy teorii dyfuzyjnej 405 11.4.3. Metody szacowania kondensacji wewnętrznej w przegrodzie 407 11.4.4. Przykład szacowania kondensacji wewnętrznej prostą metodą dyfuzyjną 412 11.4.5. Przepływy kapilarne 416 12. Ochrona przeciwwilgociowa przegród i budynków 421 12.1. Kryteria ogólne 421 12.2. Zabezpieczenia przed działaniem wód opadowych i z topniejącego śniegu 422 12.3. Izolacje przeciwwilgociowe i przeciwwodne (hydroizolacje) 424 12.3.1. Ochrona przed niebezpiecznym promieniowaniem 424 12.3.2. Izolacje przeciwwilgociowe w budynkach 425 12.4. Materiały odporne na działanie wilgoci 428 12.4.1. Materiały budowlane w środowiskach wilgotnych 429 12.4.2. Wybór tworzyw budowlanych w zależności od strefy zawilgocenia przegrody 430 12.5. Ochrona przed kondensacją wilgoci na powierzchni wewnętrznej przegrody 432 12.6. Ochrona przed nadmierną kondensacją wilgoci wewnątrz przegrody 434 12.6.1. Kształtowanie wymagań wilgotnościowych w Polsce (w ostatnich latach) 434 12.6.2. Wpływ geometrii przegród i zjednoczy na powstawanie obszarów kondensacji międzywarstwowej 435 12.6.3. Znaczenie czasu trwania stanów krytycznych w kształtowaniu wymagań wilgotnościowych 437 13. Sprawdzenie kondensacji wilgoci 439 13.1. Warunki graniczne w zadaniach wilgotnościowych 440 13.2. Zasady szacowania kondensacji wilgoci na powierzchni wewnętrznej przegrody 444 13.3. Metoda badania kondensacji powierzchniowej wg normy PN-EN ISO 13788 445 13.3.1. Dwa sposoby ustalania dopuszczalnej wilgotności wewnętrznej 446 13.3.2. Procedury projektowe 447 13.4. Uproszczenia w szacowaniu kondensacji powierzchniowej w Polsce 450 13.5. Przykłady obliczania kondensacji w złączach płaskich i przestrzennych 452 13.6. Zasady szacowania kondensacji we wnętrzu przegrody 458 13.6.1. Procedury obliczeniowe metody Glasera 458 13.6.2. Przykłady obliczania kondensacji wewnętrznej w przegrodzie 459 13.7. Metody bardziej innowacyjne 470 13.7.1. Metoda sprzężonego transportu ciepła i masy WUFI 470 13.8. Aneks 473 13.8.1. Warunki graniczne w zadaniach sprawdzania kondensacji powierzchniowej 473 13.8.2. Obliczanie wartości krytycznej czynnika temperaturowego przy kondensacji powierzchniowej 475 14. Projektowanie zespoli budowlanych 478 14.1. Wprowadzenie 478 14.2. Algorytmy szkoły projektowania złączy budowlanych 479 14.3. Modelowanie cieplne zespoli płaskich 482 14.3.1. Parapet betonowy w ścianie trójwarstwowej 482 14.3.2. Balkon z nośnikiem izotermicznym i progiem klinkierowym 486 14.4. Modelowanie cieplne zespoli przestrzennych 489 14.5. Modelowanie cieplno-wilgotnościowe zespoli płaskich 493 Dodatek 501 Wykaz literatury 542 Wykaz norm 544