Mostki termiczne…. z katalogu? Z grubego śmierdzącego palucha? A może z modelu?
Poniższy tekst jest próbą podzielenia się zmaganiami audytora energetycznego, który musi na co dzień stawać przed decyzją jak i czy nadkładać pracy na wykonanie dokładnych pracochłonnych obliczeń dla…. Notariusza? Urzędnika programu czyste powietrze? sprawdzającego z BGK? Dla siebie?
Rzucę parę przykładów obliczeń przed, którymi pewnie każdy z nas stanął i myślał co takim potworkiem oraz czy w ogóle warto…
-Tych, którzy nadkładają roboty za grosze informuje, że ja też marnuje ten czas i nie jesteście sami.
-Tym, którzy nie skupiają się na detalach chcę powiedzieć, że czasem można trochę lepiej.
Problemem Audytora jest często to, że budynki wymyślane przez architektów przypominają często chatę Gargamela na kurzej nóżce wykonane z piernika.
Katalogowe mostki termiczne dostępne w programach w w 95% przypadków nie pasują, a jak w miarę pasują to i tak jest prawdopodobnie inna….
Zostają metody szczegółowe, za zastosowanie, których pewnie nikt nie zapłaci, dlatego często wybieramy byle co licząc na mniejszą odpowiedzialność zbiorową 🙂
Nie chcę skupiać na niuansach normy EN ISO 10211, a bardziej na jej roboczym „szybkim” zastosowaniu. Nie jest to dokładna instrukcja zastosowania a jedynie podzielenie się notatkami roboczymi i problemamy audytora. Przypisów nie szukajcie bo to „work in progress”.
Uwaga. W grafikach nie pokazuje całych modeli i wszystkich ich detali.
Przykład 1:
W garażu mam pomieszczenie ogrzewane: Węzeł CO, przyłącze wody, gospodarcze itp, klatka schodowa do garażu.
ściana żelbetowa została zaizolowana tylko do głębokości 1 m a dno to tylko żelbet. Obok jest nieogrzewany garaż, który utrzymuje raczej dodatnią temperaturę. Jako audytor musisz wskazać jakie jest średni wsp. U tych przegród.
Uproszczony model:
Solver programu obliczeniowego jest w stanie nam wypluć tzw. macierz przewodnictwa, która znamy też elektryki.
Macierz pokazuje relacje między różnymi płaszczyznami przepływu ciepła. Wnioski poniżej.
Rozkład izoterm (bezwymiarowo):
Gęstość strumienia ciepła (bezwymiarowo):
Wnioski:
a) Ze ściany nr 2 (do połowy ocieplona) do środowiska zewnętrznego (4) ucieka nam 1,7 W/(m*K) na wysokości 2,52 m, co można przełożyć na uśredniony współczynnik U=0,67 W/(m2*K)
b) Z podłogi pomieszczenia ogrzewanego (1) do środowiska zewnętrznego ucieka nam 0,7 W/(m*K) na długości 2,5 m, co można przełożyć na uśredniony współczynnik podłogi U=0,28 W/(m2*K)
c) można zauważyć, że podłoga nr (1) ma też relacje z pomieszczeniem nieogrzewany (5) tj. 1,52/2,5= 0,6 W/(m2*K). Jeżeli pomieszczenia podziemne jest ogrzewane do istotnej temperatury to robi się to już istotniejszy strumień ciepła. Oczywiście problemem jest przyjęcie metody do obliczeń przenoszenia ciepła w częściach podziemnych. Pewnie większość czasu są to pomieszczenia, w których ogrzewanie nie musi się załączać i trzeba je liczyć inaczej.
W normie pojawia się ciekawy zapis:
ISO 13370, pkt 7.5 – podziemie częściowo ogrzewane (parafraza):
„Obliczyć strumień ciepła dla podziemia całkowicie ogrzewanego, następnie dla podziemia całkowicie nieogrzewanego, a następnie połączyć oba strumienie proporcjonalnie do pól powierzchni części ogrzewanej i nieogrzewanej będących w kontakcie z gruntem.”
d) Jeżeli chcemy wyznaczyć wsp. U dla fragmentu podłogi pomieszczenia ogrzewanego w środku garażu (6) to też jest taka relacja. Między podłoga o szerokości 3,75 (6) a środowiskiem zewnętrznym (4) mamy U=0,25/3,75=
Przykład 2:
Tym razem projektant postanowił walnąć sobie podłogę na podwyższeniu…
Solver programu obliczeniowego jest w stanie nam wypluć tzw. macierz przewodnictwa, która znamy też elektryki.
Macierz przewodnictwa:
Wnioski:
a) Z powierzchni 1 (podłoga) do powierzchni 3 (zew.) ucieka nam 0,882 W/mK na odcinku 4,47 m co można przełożyć na szacowany wsp. U=0,2 W/(m2*K).
b) Z powierzchni 2 (ściana) do powierzchni 3 (zew.) ucieka na 0,744 W/mK. Zakładając wsp. Uc ściany równy 0,34 W/(m2*K) na długości 1,53 m możemy wyznaczyć Ψ
Ψ=0,744 -0,34*1,53 = 0,22 W/mK
Osobnym problem jest przypisane mostka do obliczeń strumienia ciepła – czy przypisać go do ściany czy czy do gruntu gdzie mamy przesunięcia fazowego (w tym przypadku mostek jest bardziej związany z powietrzem a nie gruntem).
Przykład 3
Drogi audytorze. A co zrobisz jak Ci projektant walnął w środku budynku częściowe podpiwniczenie z gołego betonu a musisz wyznaczyć policzyć świadectwo dla części budynku ? Nie ma na to dobrej rady bo to już się robi zagadnienie przestrzenne i dużo innych relacji) a to co co się dzieje w tym gruncie to zagadnienie dynamiczne. – ale spróbujmy chociaż oszacować tą relację na jakim poziome jesteśmy. Oczywiście nie należy przewiązywać się do tego rozwiązania.
(Zagadnienie nie jest symetryczne i model nie uwzględnia drugiej strony)
Jeżeli ściana ma wysokość ok. 2m to szacowany współczynnik przenikania ciepła między ścianą (5) a środowiskiem zewnętrznym (4) to U=0,37/2 = 0,19 W/(m2*K)
Przykład 4
Teraz typowy przypadek. Poddasze nieogrzewane ale z zaizolowanym dachem. Z bilansu wychodzi ci np. Btr=0,6
Schemat:
Gęstość strumienia ciepła:
Macierz wypluta przez solver:
Znamy wartość U1=0,21 W/(m2*K) oraz U2=0,27 W/(m2*K) (wartości z obliczeń „płaskich”). Teraz trzeba wyciągnąć wnioski jaką wartość ma mostek termiczny Ψ i jak go liczyć przy wyznaczaniu strumienia ciepła
-Ze ścian (1) do środowisk do środowiska zew. (4) ucieka 0,23 W/(m*K) oraz na strych o ograniczeniu temperatury Btr=0,60 (5) ucieka 0,037 W/(m*K)
-Ze stropu (2) do środowisk do środowiska zew. (4) ucieka 0,11 W/(m*K) oraz na strych o ograniczeniu temperatury Btr=0,60 (5) ucieka 0,49 W/(m*K)
-współczynnik przenoszenia ciepła w modelu obliczeniowym bez mostków termicznych wynosi U1* 1,5 m + U2 *1,55 m * Btr
Zapisz to matematycznie wyznaczając Psi (Ψ) = (0,23 + 0,037*0,60) + (0,11+0,60*0,49) – (0,21*1,5 + 0,27*1,55 * 0,60) = 0,090 W/(m*K)
Tak obliczony mostek w programie obliczeniowym możemy przypisać do długości ściany, gdzie program będzie liczył różnice temperatur między pomieszczeniem ogrzewanym a powietrzem zewnętrznym (a nie strychem).
Można oczywiście to sobie podzielić i rozbić mostek na dwie gałęzie – pierwszy mostek przypisane do ściany i temperatury zewnętrznej oraz drugi przypisami do stropu i ograniczonej różnicy temperatur na strychu.
Znając taką sztuczkę można by spróbować rozwiązać węzeł gordyjski z pierwszego przykładu gdzie mostek termiczny przenosi ciepło do trzech różnych stref temperaturowych….
Ale teraz tego rozwiązywać mi się nie chce 🙂
Przykład 5 (przykład opisywany szczegółowo w tym tekście: link)
A jak ci projektant na tarasie z pomieszczeniem ogrzewanym pod spodem zamontował stalowe marki do balustrady?
Tutaj już pojawia się zabawa w 3D, którą opisałem w innym artykule – link powyżej.
przeklejam fragment obliczeń.
Strumień Ciepła Q=35,07 W przy ΔT=21,2*C; Wskaźnik strat Hx2 = 1,65 W/K
Wyznaczamy szacowaną wartość mostka punktowego Chi to różnica współczynnika strat bez marek i z markami: X=(Hx2-Hx1)/2= (1,65-1,39)/2=0,13 W/K
Zakładając, że marka będzie co 1m to przekłada się to na liniowy współczynnik przenikania ciepła Psi=0,13W/(K*m) – nie jest to małą wartość, którą należało by uwzględnić. Jest to odpowiednik dobrze zaizolowanego balkonu.
Pytanie końcowe:
Kto zapłaci za taką pracę ?