Wpływ zawilgocenia przegród zewnętrznych na zmianę temperatury powierzchni przegrody i wielkość strat ciepła
The effect of moisture in building walls on the change of their surface temperature and the building heat loss
Wizualizacja analizowanego budynku (wykonana w programie InstalSystem 5)
Fala renowacji budynków ma objąć także stare budynki, w tym te energochłonne, wznoszone z użyciem tradycyjnych materiałów, głównie cegły. Wiele z nich wymagać będzie zastosowania izolacji termicznej ścian zewnętrznych, a nawet ochrony przeciwwilgociowej fundamentów i konstrukcji znajdującej się poniżej poziomu gruntu. Znajomość zagadnienia wilgoci w przegrodach oraz procesów, na które ona wpływa, jest bardzo istotna z punktu widzenia zużycia energii przez budynek oraz zdrowego i komfortowego funkcjonowania jego użytkowników. Wzrost wilgotności przegrody powoduje także zwiększenie zużycia energii, a zawilgocenie konstrukcji wiąże się z jej degradacją. Dlatego analiza stanu budynku przed jego renowacją powinna obejmować również zagadnienia zapobiegania ryzyku zawilgocenia budynku.
Zobacz także
FLOWAIR Sprawdź, jak prześcigniesz konkurencję dzięki SYSTEMOWI FLOWAIR
Jeżeli na co dzień zarządzasz zespołem, z pewnością wiesz, że warunki panujące w pomieszczeniach bezpośrednio przekładają się na jakość i wydajność pracy. To samo dotyczy logistyki i zarządzania towarami...
Jeżeli na co dzień zarządzasz zespołem, z pewnością wiesz, że warunki panujące w pomieszczeniach bezpośrednio przekładają się na jakość i wydajność pracy. To samo dotyczy logistyki i zarządzania towarami – musisz o nie zadbać, aby podczas składowania nie straciły swoich właściwości.
ADEY Innovation SAS ADEY – optymalna ochrona systemu grzewczego
ADEY jest wiodącym producentem filtrów magnetycznych oraz środków chemicznych stosowanych w systemach grzewczych do ich ochrony i poprawy efektywności pracy. Produkty ADEY przyczyniają się jednocześnie...
ADEY jest wiodącym producentem filtrów magnetycznych oraz środków chemicznych stosowanych w systemach grzewczych do ich ochrony i poprawy efektywności pracy. Produkty ADEY przyczyniają się jednocześnie do ochrony środowiska naturalnego, z dużym naciskiem na poprawę jakości powietrza (umożliwiają obniżenie emisji CO2 o ok. 250 kg rocznie z pojedynczego gospodarstwa domowego).
Alfa Laval Efektywna wymiana ciepła to kwestia nowoczesnych rozwiązań w wymienniku ciepła a nie tylko powierzchni grzewczej
Światowe zapotrzebowanie na energię nie staje się coraz mniejsze – wręcz przeciwnie. W nadchodzących latach coraz trudniej będzie utrzymać konkurencyjność, ponieważ firmy na każdym rynku i w każdej branży...
Światowe zapotrzebowanie na energię nie staje się coraz mniejsze – wręcz przeciwnie. W nadchodzących latach coraz trudniej będzie utrzymać konkurencyjność, ponieważ firmy na każdym rynku i w każdej branży poszukują nowych sposobów maksymalizacji wydajności przy jednoczesnym obniżeniu kosztów energii i udoskonaleniu swojego wizerunku w zakresie ochrony środowiska. Wyzwania te będą złożone i wieloaspektowe.
Częstym problemem w budownictwie jest występowanie grzybów strzępkowych (określanych też jako grzyby pleśniowe lub potocznie jako pleśń) wewnątrz mieszkań na ścianach zewnętrznych. Dzieje się tak m.in. dlatego, że powietrze zewnętrzne i wewnętrzne zawiera wilgoć, która w przypadku nieprawidłowo działającej wentylacji, niedostatecznego docieplenia przegród, braku izolacji przeciwwilgociowej czy złego stanu technicznego przegród może się skraplać na wewnętrznej powierzchni ściany zewnętrznej. Kiedy nagromadzona wilgoć nie ma możliwości odparowania, powstają idealne warunki i podłoże do rozwoju grzybów pleśniowych, które nie tylko negatywnie wpływają na strukturę materiału budowalnego, ale także powodują liczne dolegliwości układu oddechowego i wywołują choroby u użytkowników budynków. W nowym budownictwie wykwit pleśni na ścianach zewnętrznych nie powinien występować m.in. ze względu na dobrze zaizolowane termicznie przegrody, a tym samym wyższe temperatury powierzchni ścian. Graniczne wartości dotyczące współczynnika przenikania ciepła zdefiniowane są w warunkach technicznych (WT) [11], które wprowadzają do polskich przepisów wytyczne dyrektywy EPBD [24] dotyczące zapotrzebowania na energię i redukcji emisji CO2 w budownictwie.
Skąd się bierze woda w materiałach budowlanych?
Wilgoć w materiałach budowlanych może pochodzić zarówno z otoczenia zewnętrznego budynku (opady atmosferyczne, para wodna zawarta w powietrzu, podciąganie kapilarne z gruntu, wysoki poziom wód gruntowych) jak i z jego wnętrza (wilgoć budowlana pochodząca z procesów technologicznych, para wodna od użytkowników i ich funkcjonowania, wilgoć eksploatacyjna). Jej transport odbywa się w wyniku podciągania kapilarnego, konwekcji i dyfuzji.
Kapilarność materiałów to zdolność materiału do podciągania lub obniżania poziomu cieczy za pomocą sił kapilarnych w przestrzeni w materiale budowlanym, czyli w mikrokanalikach zwanych porami. Transport wilgoci zawartej w powietrzu może się odbywać na drodze konwekcji i zachodzić w sposób naturalny bądź wymuszony na skutek działania wentylacji. Im wyższa temperatura powietrza, tym więcej wilgoci może zostać zaabsorbowane. Transport wilgoci może się odbywać także w wyniku różnic ciśnienia cząstkowego pary pomiędzy dwoma ośrodkami (pomieszczeniami, przestrzeniami). Miarą odporności przegrody lub materiału na przenikanie pary wodnej jest opór dyfuzyjny [2]. Ciśnienie cząstkowe to ciśnienie wywierane przez cząsteczki pary wodnej w powietrzu. Ośrodki o różnych wartościach tych ciśnień dążą do stanu równowagi, co determinuje transport wilgoci z ośrodka o wyższych wartościach do tego o niższych.
Transport wilgoci jest zjawiskiem naturalnym, jednak w niekorzystnych warunkach może wywołać niepożądany efekt w postaci wykroplenia się wilgoci (kondensacja pary wodnej zawartej w powietrzu) w przegrodzie budowlanej lub na jej powierzchni w momencie bezpośredniego zetknięcia się powietrza o danej temperaturze i wilgotności z materiałem o temperaturze niższej niż temperatura punktu rosy.
Zawartość wilgoci w materiale budowlanym, jego struktura i rodzaj mają bezpośredni wpływ na właściwości fizyczne, cieplne i termoizolacyjne materiału. W przypadku materiałów budowlanych nieodpornych na wilgoć i nasiąkliwych wzrost zawartości wilgoci powoduje wzrost współczynnika przewodzenia ciepła [4, 5, 15, 16, 17, 18, 19]. Zależność tę można zaobserwować w wynikach badań konkretnych materiałów budowlanych przeprowadzonych przez A. Siwińską i H. Garbalińską, opisanych w artykule [5]. Analizie poddano zmienność parametrów wybranych materiałów budowlanych, m.in. cegły ceramicznej, w zależności od zmiany stopnia ich zawilgocenia. Podczas zmiany wilgotności względnej powietrza okalającego materiał budowlany po jakimś czasie powietrze znajdujące się w jego porach uzyskuje taką samą wilgotność. Stan taki nazywamy równowagą sorpcyjną. Eksperyment polegał na analizie zależności współczynnika przewodzenia ciepła na próbkach – od materiału wysuszonego do masy stałej do sześciu pośrednich poziomów wilgotności względnej powietrza, tj. do 11, 33, 54, 75, 85 i 98% przy temperaturze 20°C. Średnia gęstość próbek cegły ceramicznej do badania przewodzenia ciepła wynosiła ρ = 1,543 g/cm3.
|
Streszczenie: Artykuł prezentuje wyniki analizy wpływu zawilgocenia cegły ceramicznej na współczynnik przewodzenia ciepła i wskazuje na problem, jakim jest oddziaływanie zawilgocenia przegród zewnętrznych na zmianę temperatury wewnętrznej powierzchni przegrody i wielkość strat ciepła. Wzrost stopnia zawilgocenia przegrody powoduje wzrost wartości współczynnika przenikania ciepła, co wpływa bezpośrednio na obniżenie temperatury wewnętrznej powierzchni ściany zewnętrznej i odczucia cieplne użytkowników budynków oraz na temperaturę operatywną. Dodatkowo w razie obniżenia temperatury powierzchni ściany poniżej temperatury punktu rosy występuje wykroplenie się wilgoci na powierzchni ściany, co przy braku prawidłowo działającej wentylacji prowadzi do rozwoju grzybów pleśniowych. Chcąc zapobiec wystąpieniu w analizowanym budynku negatywnych skutków niekorzystnego obniżenia temperatury przegrody, zaproponowano docieplenie ścian od zewnątrz. Po dociepleniu budynku konieczna jest modernizacja istniejącej instalacji grzewczej i dopasowanie jej do nowych, obniżonych wartości strat ciepła. Zaproponowano nowe wielkości grzejników oraz nowe źródło ciepła. |
|
Abstract: The article presents the results of an analysis of the effect of moisture on the heat transfer coefficient of a clay brick, and points out the problem of how moisture in the building envelope affects the change in the temperature of the internal surface of the wall and the amount of heat loss. An increase in the amout of moisture content of the building material results in a higher value of the thermal conductivity coefficient, which causes an increase in the heat transfer coefficient and thus also in the transmission heat loss of the building. A higher value of heat transfer coefficient has a direct effect on lowering the temperature of the inner surface of the exterior wall, which has a significant impact on the thermal sensations of building occupants by affecting the operative temperature. In addition, when the wall surface temperatureis lower than the dew point temperature, moisture condensation occurs on the wall surface, which, in the absence of properly functioning ventilation, leads to the development of mold. In order to prevent the occurrence in the analyzed building of the negative effects of an unfavorable decrease in the temperature of the partition, it was proposed to insulate the walls from the outside. After insulating the walls, it is necessary to modernize the existing installation and adjust it to the new reduced heat loss values of the building. New radiator sizes and a new heat source have been proposed.
|
|
W dalszej częsci artykułu: • Skąd się bierze woda w materiałach budowlanych? • Założenia przyjęte do analiz • Analizy • Docieplenie budynku • Bilans cieplny budynku przed termomodernizacją i po niej • Propozycja zmian w systemie ogrzewania budynku |
Literatura
1. Wełna mineralna i jej odporność na wodę, https://inzynierbudownictwa.pl
2. Paroprzepuszczalność czy dyfuzja, czyli jak określać wysokoparoprzepuszczalność MWK, https://www.izolacje.com.pl
3. Kondensacja pary wodnej na szybach zespolonych, www.glass.pl
4. Bobociński Andrzej, Wpływ wilgotności ponadsorpcyjnej na przewodność cieplną betonów komórkowych, „Prace Instytutu Techniki Budowlanej – Kwartalnik” 4(132), 2004
5. Garbalińska Halina, Siwińska Agata, Niestacjonarne pomiary współczynnika przewodzenia ciepła porowatych materiałów budowlanych, „Fizyka budowli w teorii i praktyce”, s. 87–90, 2011
6. User’s guide ISOMET model 2104
7. https://instalsoft.com/pl/produkty/instalsystem-5/
8. https://pl.climate-data.org
9. https://www.odbiory.pl
10. Zawadzki Leszek, Docieplamy – ogólna wiedza na temat termoizolacji budynków, https://www.chemiabudowlana.info/bso,art,6218,bso_polecane,docieplamy_ogolna_wiedza_na_temat_termoizolacji_budynkow
11. Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakimi powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (t.j. DzU 2022, poz. 1225)
12. Viessmann, Vitocrossal 300 CU3A, https://www.viessmann.pl
13. Fizyka budowli (podstawy), https://www.muratorplus.pl/technika/izolacje/fizyka-budowli-podstawy-aa-U5vX-NGic-cpxn.html
14. PN-EN ISO 13788 Cieplno-wilgotnościowe właściwości komponentów budowlanych i elementów budynku. Temperatura powierzchni wewnętrznej konieczna do uniknięcia krytycznej wilgotności powierzchni i kondensacja międzywarstwowa. Metoda obliczania
15. Bobociński Andrzej, Wpływ wilgotności sorpcyjnej na przewodność cieplną betonów komórkowych, „Prace Instytutu Techniki Budowlanej – Kwartalnik” 4(128), 2003
16. Gębarowski Piotr, Łaskawiec Katarzyna, Transport wilgoci w betonie komórkowym, „Materiały Budowlane” 4(548), 2018
17. Bobociński Andrzej, Dyskusja czynników konwersji współczynnika przewodzenia ciepła z uwagi na zawartość wilgoci, „Prace Instytutu Techniki Budowlanej – Kwartalnik” 4(128), 2003
18. Jarmontowicz Roman, Babik Włodzimierz, Absorpcja wody ceramicznych wyrobów budowlanych, „Ceramika Budowlana” 3–4/2013
19. Dylla Andrzej, Fizyka cieplna budowli w praktyce. Obliczenia cieplno-wilgotnościowe, PWN, Warszawa 2015
20. Monczyński Bartłomiej, Badanie wilgotności mineralnych materiałów budowlanych, „Izolacje” 2/2019
21. Kalkulator punktu rosy, https://www.kefasystem.com/
22. Kamiński Krzysztof, Wilgotność higroskopijna podstawą diagnostyki stanu zawilgocenia przegrody budowlanej, „Materiały Budowlane” 3(499), 2014
23. PN EN-12831 Instalacje ogrzewcze w budynkach. Metoda obliczania projektowego obciążenia cieplnego
24. Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady 2010/31/UE z dnia 19 maja 2010 r. w sprawie charakterystyki energetycznej budynków (Dz.Urz. UE L 153/13 z 18.06.2010)
