Aktualne wydanie

okladka ss-06-2018

20180123-BANNER-160X600-V3-PL FENSTERBAUEDG Swiat Szkla Skyscraper 160x600 BAU OK

EDG Swiat Szkla Skyscraper 160x600 BAU OK 

 

facebook12

czytaj newsy Świata Szkła

- więcej szklanej architektury

 

Baztech

Miesięcznik Świat Szkła

indeksowany jest w bazie

czasopism technicznych

 

 

konferencja 12 kwietnia 2018 1a

baner-2-krzywe

baner konferencja 12 2017

 

Wydanie Specjalne

 

Fasady przeszklone termika akustyka odpornosc ogniowa 2016

 

okna pasywne 2015a

 

Fotowoltaika w architekturze okladka

 

20140808Przegrody przeciwpozarowe

 

konstrukcje szklane

 

20140533 Konstrukcje przeszklone 2

 

katalog 2018 a

 RODO

RODO baner1

 aby móc przekazywać Ci informacje o nowych wyrobach, technologiach i wydarzeniach

 

 

z branży szklarskiej, okiennej i fasadowej

 

 

zgodnie z nowymi przepisami o ochronie danych osobowych RODO - WIĘCEJ INFORMACJI

 

25575923 

 

20180633kongres ppoz 750x150

 

480x100px RFT18 engl

 

abs banner 480x120 English

 

glass2018 480x120  

 

 

Współdziałanie przegród przeziernych i osłon przeciwsłonecznych w zapewnieniu komfortu cieplnego
Data dodania: 20.04.15

Zapewnienie komfortu cieplnego, czyli uzyskanie przez osoby użytkujące pomieszczenia akceptacji panujących w nich warunków cieplnych, jest jedną z podstawowych potrzeb do spełnienia zarówno w budynkach nowych, jak i istniejących. W polskich przepisach technicznych nie stawia się bezpośrednich warunków odnoszących się do komfortu cieplnego, natomiast zagadnienie to podlega aktualnym polskim normom PN-EN i PN-EN ISO.

 

W ocenie komfortu cieplnego najczęściej stosuje się normowy (PN-EN ISO 7730) wskaźnik PMV, którego wartość zawiera się w przedziale od: – 3 (zimno) do + 3 (gorąco). Wartość PMV można określić na podstawie wartości: temperatury powietrza, średniej temperatury promieniowania, prędkości przepływu powietrza, wilgotności powietrza oraz aktywności fizycznej i ubrania osób znajdujących się w pomieszczeniach. Na podstawie wartości PMV ustala się wartość PPD, czyli wielkość przewidywanego udziału (odsetka) osób niezadowolonych. Zależność między wartościami wskaźnika PMV a PPD pokazano na rys. 1.

 

 

2015 04 24 1

Rys. 1. Wartość przewidywanego udziału (odsetka) os.b niezadowolonych w zależności od wskaźnika PMV

 

 

Wielkości PMV i PPD dotyczą ogólnej oceny komfortu cieplnego w określonych warunkach temperatury powietrza i średniej temperatury przegród oraz prędkości przepływu i wilgotności powietrza. Dyskomfort może również być wywołany przez jeden z wymienionych czynników, np. przepływ powietrza (przeciąg) oraz zbyt niską lub zbyt wysoką temperaturę powierzchni jednej z przegród: podłogi, sufitu oraz ścian (w tym okien).

 

W PN-EN 15251 warunki użytkowania dzieli się na trzy dopuszczalne w budynkach kategorie (tablica 1): 

  • wyższą I kategorię, która odpowiada zwiększonym wymaganiom, np. z uwagi na przewidywaną obecność użytkowników szczególnie wrażliwych (dzieci, osoby starsze);
  • podstawową II kategorię, odnoszącej się wymagań dla nowych budynków lub modernizacji istniejących;
  • niższą III kategorię, obejmującej najgorsze akceptowalne warunki w istniejących budynkach, które nie były poddane modernizacji.

 

 

Tablica 1.

2015 04 24 2

 

 

Szczególne znaczenie w zapewnieniu odpowiedniego komfortu cieplnego w pomieszczeniach nowoczesnych budynków energooszczędnych mają przegrody przezroczyste i osłony przeciwsłoneczne. Wynika to z zasady stosowanej przez inwestorów i projektantów, że takie budynki sytuuje się na działkach z największym dostępem do bezpośredniego promieniowania słonecznego, a elewacja budynku skierowana w kierunkach: od SE - azymut 135 stopni do SW – azymut 225 stopni, powinna mieć możliwie największą powierzchnię. Na takiej elewacji stosuje się głównie przegrody przezroczyste – duże okna, drzwi przeszklone, ściany szkieletowe o konstrukcji słupowo- ryglowej wypełnionej oszkleniami. Wówczas możliwe staje się maksymalne wykorzystanie słonecznych zysków ciepła w sezonie ogrzewania.

 

(...)

 

W okresie letnim niezacienione, duże przegrody przeszklone, do których dociera bezpośrednie promieniowanie słoneczne wymagają zastosowania osłony przeciwsłonecznej. Jej brak przyczynia się do występowania przegrzewania pomieszczeń i nadmiernego zapotrzebowania na energię do chłodzenia w budynkach wyposażonych w taki system techniczny.

 

Osłonę przeciwsłoneczną mogą zapewnić np. urządzenia, takie jak: 

  • rolety i zasłony (osłony podnoszone lub opuszczane wzdłuż oszklenia),
  • żaluzje (osłona jw. ale składająca się z listewek o regulowanym kącie nachylenia),
  • markizy (zwykle składane zadaszenia umieszczane nad oknami).

 

Dodatkową korzyścią wyposażenia budynku w osłony opuszczane wzdłuż oszkleń jest to, że w sezonie ogrzewania w czasie ich zastosowania w godzinach nocnych osłony umożliwiają uzyskanie dodatkowego oporu cieplnego. Największą izolacyjnością cieplną charakteryzują się osłony o dużej szczelności na przenikanie powietrza (strumień powietrza 10 m3/(h·m2) przy różnicy ciśnienia 10 Pa), wykonane z kształtowników, np. z tworzywa sztucznego z rdzeniem z materiału termoizolacyjnego. Zgodnie z PN-EN ISO 10077-1 osłona po zewnętrznej stronie okna wprowadza dodatkowy opór cieplny, który zależy od izolacyjności cieplnej żaluzji i warstwy powietrza między żaluzją a oknem Na rys. 2 zamieszczono wykresy wartości współczynnika przenikania ciepła okien z żaluzjami o różnych wartościach dodatkowego oporu cieplnego od 0,1 do 0,3 m2·K/W. Największe wartości uzyskują żaluzje z tworzywa sztucznego z wypełnieniem pianką termoizolacyjną i grube żaluzje drewniane, o dużej szczelności powietrznej

 

 

2015 04 25 1

Rys. 2. Wartości współczynnika przenikania ciepła okien z żaluzjami o różnych wartościach dodatkowego oporu cieplnego

 

 

Efekt współdziałania przegród przezroczystych i osłon przeciwsłonecznych w zapewnieniu odpowiedniego komfortu cieplnego wewnątrz pomieszczeń zależy od użytecznej pojemności cieplnej budynku. Na rys. 3 zilustrowano zasadę, że im większą zastosuje się pojemność cieplną przegród, przypadającą na jednostkę powierzchni pomieszczenia, tym większe mogą być powierzchnie przegród przezroczystych bez zwiększenia ryzyka przegrzewania. W indywidualnych przypadkach możliwe jest dokładne określenie ilościowe tego efektu po przeprowadzeniu obliczeń symulacyjnych.

 

Przykładowe obliczenia wpływu pojemności cieplnej przy różnej wielkości przegród przezroczystych wykonano programem PCM express (http://www.valentin-software.com). Obliczenia przeprowadzono w odniesieniu do naturalnie wentylowanego pomieszczenia o powierzchni 20 m2 i wysokości 3 m, z dwiema ścianami zewnętrznymi (elewacja południowa i wschodnia). W ścianach zastosowano okna stanowiące 40% lub 60% powierzchni (2 warianty), charakteryzujące się współczynnikiem przepuszczalności promieniowania słonecznego 0.62 i współczynnikiem przenikania ciepła 1,2 W/(m2·K). Warianty obliczeń obejmują zastosowanie lub brak warstwy wewnętrznej przegród, zawierającej materiał zwiększający pojemność cieplną (materiał zmiennofazowy). Wyniki przykładowych obliczeń pokazano na rys. 4 i 5.

 

 

2015 04 25 2

Rys. 3. Ilustracja zasady, że im większa pojemność cieplna przegród przypadająca na jednostkę powierzchni pomieszczenia, tym większe mogą być powierzchnie przegród przezroczystych bez zwiększenia ryzyka przegrzewania. Na osi pionowej iloczyn udziału przegrody przezroczystej w powierzchni obudowy i całkowitej przepuszczalności promieniowania słonecznego przegrody przezroczystej oraz urządzenia ochrony przeciwsłonecznej. Na osi poziomej iloraz powierzchni przegrody przezroczystej i powierzchni przegród akumulujących ciepło

 

 

2015 04 26 1

2015 04 26 2

Rys. 4. Wartości temperatury w pomieszczeniu w ciągu roku – u g.ry okna stanowiące 40% powierzchni ścian, na dole 60%. Kolor brązowy – bez warstwy materiału zmiennofazowego (PCM) zwiększającego pojemność cieplną, kolor niebieski z warstwą materiału zmiennofazowego

 

 

2015 04 26 3

2015 04 26 4

Rys. 5. Rozkład częstości występowania wartości temperatury w pomieszczeniu w ciągu roku – u g.ry okna stanowiące 40% powierzchni ścian, na dole 60%. Kolor brązowy – bez warstwy materiału zmiennofazowego (PCM) zwiększającego pojemność cieplną, kolor niebieski z warstwą materiału zmiennofazowego

 

 

W tablicy 2 określono częstość występowania temperatury w zakresie od 21°C do 26°C oraz powyżej 26°C w ww. wariantach obliczeniowych. Większe powierzchnie okien zwiększają częstość występowania wyższych wartości temperatury. Zastosowanie przegród wewnętrznych o większej pojemności cieplnej zmniejsza częstość występowania wyższych wartości temperatury w pomieszczeniu.

 

 

Tablica 2.

2015 04 25 3

 

 

W przepisach technicznych dotyczących ochrony przed przegrzewaniem w okresie letnim wymaganie ograniczone jest do kryterium maksymalnej dopuszczalnej wartości całkowitej przepuszczalności promieniowania słonecznego oszklenia z uwzględnieniem wpływu zastosowania osłony przeciwsłonecznej.

 

Zgodnie z aktualnymi przepisami technicznymi budynek powinien być zaprojektowany i wykonany w taki sposób, aby ograniczyć ryzyko przegrzewania budynku w okresie letnim. Wymaganie to uznaje się za spełnione, jeżeli okna oraz inne przegrody przeszklone i przezroczyste, narażone na promieniowanie słoneczne w zależności od swojego usytuowania względem kierunków geograficznych i braku zacienienia, spełniają kryterium ograniczenia dopuszczalnej przepuszczalności energii całkowitej tego promieniowania. W celu uzyskania racjonalnie niskiego zapotrzebowania na energię do chłodzenia pomieszczeń może być konieczne dodatkowe ograniczenie przepuszczalności energii promieniowania słonecznego. Wymagania według powyższego kryterium nie stosuje się w odniesieniu do powierzchni pionowych oraz powierzchni nachylonych więcej niż 60 stopni do poziomu, skierowanych w kierunkach pomiędzy północno-zachodnim a północno- wschodnim, okien chronionych przed promieniowaniem słonecznym elementem zacieniającym, spełniającym ww. wymaganie oraz małych okien o powierzchni poniżej 0,5 m2.

 

W przepisach technicznych wymaga się, aby spełnione było następujące kryterium:

 

gn · fc ≤ 0,35

 

w którym:

gn – współczynnik całkowitej przepuszczalności energii promieniowania słonecznego oszklenia, przyjmowany na podstawie deklaracji właściwości użytkowych lub według warunków technicznych przy braku takiej deklaracji.

fc – współczynnik redukcji promieniowania przez urządzenie przeciwsłoneczne – w warunkach technicznych uwzględniono wartości dla białych żaluzji o lamelach nastawnych oraz zasłon białych, kolorowych i z powłoką aluminiową, które mogą być zastosowane jako osłona wewnętrzna lub zewnętrzna.

 

Na wykresie na rys. 6. określono minimalne wartości redukcji niezbędne do spełnienia wymagania ochrony przed przegrzewaniem w zależności od całkowitej przepuszczalności promieniowania oszklenia.

 

 

2015 04 27 1

Rys. 6. Minimalne wartości redukcji konieczne do spełnienia wymagania w zależności od całkowitej przepuszczalności promieniowania oszklenia

 

 

Wartość całkowitej przepuszczalności promieniowania słonecznego oszklenia z osłoną przeciwsłoneczną można obliczyć zgodnie z PN-EN 13363-1. Do obliczeń niezbędne jest przyjęcie następujących wielkości:

  • współczynnik przenikania ciepła oszklenia Ug,
  • współczynnik przepuszczalności promieniowania słonecznego oszklenia g,
  • współczynnik przepuszczalności promieniowania słonecznego osłony przeciwsłonecznej τ (tablica 3),
  • współczynnik odbicia promieniowania słonecznego osłony przeciwsłonecznej ρ (tablica 3).

 

 

Tablica 3.

2015 04 27 3

 

 

W przypadku najbardziej korzystnego usytuowania osłony przeciwsłonecznej po stronie zewnętrznej oszklenia wartości całkowitej przepuszczalności promieniowania słonecznego oszklenia z osłoną przeciwsłoneczną oblicza się według wzoru:

 

2015 04 27 4

 

Teoretycznie rzecz biorąc zerową przepuszczalność przegrody uzyskuje się w przypadku osłony całkowicie nieprzepuszczalnej i całkowicie odbijającej promieniowanie słoneczne. Na rys. 7 podano wartości współczynnika redukcji promieniowania słonecznego, w zależności od wartości współczynników przepuszczalności i odbicia promieniowania słonecznego ochrony przeciwsłonecznej, w dwóch wariantach usytuowania osłony po stronie zewnętrznej i wewnętrznej. Obliczenia wykonano dla oszklenia o współczynniku przepuszczalności promieniowania słonecznego równym 0.67 i współczynniku przenikania ciepła równym 1,1 W/(m2·K).

 

 

2015 04 27 2

Rys. 7. Wartości współczynnika redukcji promieniowania słonecznego (na osi Y), w zależności od wartości współczynnika przepuszczalności promieniowania słonecznego urządzenia ochrony przeciwsłonecznej (na osi X) oraz współczynnika odbicia (podane w legendzie do wykresu), w dwóch wariantach usytuowania urządzenia po stronie zewnętrznej oszklenia i od wewnątrz (oszklenie o współczynniku przepuszczalności promieniowania słonecznego 0.67 i współczynniku przenikania ciepła 1,1 W/(m2·K))

 

 

Jak wynika z podanych informacji i wymagań współdziałanie parametrów przegród przezroczystych i osłon przeciwsłonecznych ma istotne znaczenie w zapewnieniu komfortu cieplnego w pomieszczeniach. Im niższa pojemność cieplna budynku tym większy wpływ na stabilność warunków cieplnych ma dynamika wymiany ciepła przez przegrody przezroczyste, w szczególności im większa jest ich powierzchnia. Z tego powodu w kolejnym artykule przedstawione zostaną wyniki badań rzeczywistego strumienia ciepła przepływającego przez oszklenia.

 

 

dr inż. Robert Geryło

Instytut Techniki Budowlanej

 

 

Całość artykułu w wydaniu drukowanym i elektronicznym 
Inne artykuły o podobnej tematyce patrz Serwisy Tematyczne 
Więcej informacji: Świat Szkła 4/2015

 

 

 

01 chik
01 chik