porady i konsultacje budowlane
Strona wykorzystuje cookies w celach statystycznych oraz poprawnego działania serwisu.
Zapoznałem się z Regulaminem Serwisu BDB.
projektuj i buduj bez błędów!

rysunki detali

Ruch ciepła i wilgoci przez przegrody budowlane

Budynki o jak najniższym zużyciu energii czyli tzw. energooszczędne, to już w obecnych realiach, nie moda lecz konieczność wynikająca z coraz wyższych kosztów ogrzewania. Nic nie wskazuje, by energia miała tanieć, a wręcz przeciwnie. Wiąże się to ze wzrostem kosztów eksploatacji budynków, gdyż wymagają one energii: dla pokrycia strat ciepła przez przenikanie (patrz: rozdział 2.4.5. w książce), do podgrzania powietrza wentylacyjnego i infiltrującego z zewnątrz do wnętrza (patrz: rozdział 2.10.2. w książce), do podgrzania ciepłej wody użytkowej, do napędu urządzeń grzewczo-wentylacyjnych, a także do automatyki i sterowania nimi. Ogólną organizację strat ciepła w budynkach jedno- i wielorodzinnych poglądowo przedstawia rysunek 1.


Jeśli tylko występuje gdziekolwiek różnica temperatur w obrębie budynku, występuje tam również ruch ciepła. Wraz z ruchem ciepła przez każdą przegrodę, odbywa się także ruch wilgoci: zarówno w postaci ciekłej (patrz: rozdział 2.5.3. w książce), jak też gazowej jako dyfuzja pary wodnej (patrz: rozdział 2.5.9. w książce). Są to dwa równoległe i nieodłączne procesy fizyczne zachodzące w tym samym czasie - choć nie zawsze w tym samym kierunku. Wbrew pozorom, ilość ciepła, jaka przenika przez przegrodę (od niej odpływa), nie jest równa ilości ciepła, jaka do niej dopływa, gdyż część ciepła kumuluje się po drodze w masie przegrody (patrz: rozdział 2.10.3. w książce). Podobnie jest z wilgocią w postaci pary wodnej. Ponadto, czasami część pary wodnej może ulegać skropleniu i przemieszczać się potem w materiałach przegrody w postaci wody poprzez ruch kapilarny. Schemat tych zjawisk poglądowo przedstawia rysunek 2.


Te dwa zjawiska są stosunkowo trudne do opisania wzorami, a jeszcze trudniejsze do zrozumienia przez projektantów czy wykonawców. Dlatego sprawiają tak wiele problemów w praktyce budowlanej - zarówno podczas projektowania, jak też wykonawstwa oraz eksploatacji budynków. Jednakże, bez choćby tylko podstawowego poznania tych najważniejszych procesów fizyki budowli, nie ma nawet co marzyć o poprawnym projektowaniu oraz poprawnym wykonawstwie - nie wspominając o poprawnym rozwiązywaniu problemów z budynkami już istniejącymi.


Ciepło przepływa zawsze od ośrodka o temperaturze wyższej do ośrodka o temperaturze niższej. Podczas przepływu ciepła z wnętrza budynku poprzez przegrody do otoczenia, mamy do czynienia z przypadkami złożonej wymiany ciepła - nazywanej przenikaniem ciepła. Odbywa się ona kilkoma formami występującymi jednocześnie, tj.:

  • przejmowania ciepła od powietrza wewnętrznego do przegrody,
  • przewodzenia ciepła przez warstwy przegrody,
  • przejmowania ciepła z przegrody do powietrza zewnętrznego,
  • promieniowania cieplnego pomiędzy przegrodą a otoczeniem - od wewnątrz i na zewnątrz. 

Do celów projektowych, aby móc dobrać moce cieplne urządzeń grzejnych w poszczególnych pomieszczeniach budynku, jak też moc jego zasilenia, wprowadza się pewien uproszczony stan występowania cieplnych warunków wewnętrznych i zewnętrznych, jak też uproszczone własności fizyczne materiałów przegród. W stanie tym - nazywanym projektowym lub obliczeniowym - ustala się niezmienne (choć różne) temperatury powietrza wewnętrznego i zewnętrznego dla danej lokalizacji budynku, niezmienne (choć różne) przewodnictwo cieplne materiałów, a także niezmienną (choć różną) wilgotność powietrza wewnątrz i na zewnątrz. Stan taki, nazywa się ustalonym lub stacjonarnym, gdyż ilość ciepła przejmowanego po jednej stronie przegrody zrównujemy z ilością ciepła przewodzonego oraz ilością ciepła przejmowanego po drugiej jej stronie. Wielkości te są niezmienne w czasie. Istotę ruchu ciepła przez przegrodę budowlaną oraz równania opisujące ten ruch w stanie ustalonym, przedstawia rysunek 3.


W rzeczywistości, stany ustalone praktycznie nie występują, bowiem zarówno temperatura powietrza wewnątrz i na zewnątrz, jak też jego wilgotność po obu stronach oraz przewodnictwo cieplne materiałów przegród stale się zmieniają w czasie. Stan taki nazywa się nieustalonym lub niestacjonarnym. Wspomniane wyżej strumienie ciepła nie są sobie równe, ani też jednakowe w czasie. Mogą mieć też różny kierunek w tym samym czasie - zależny od chwilowej różnicy temperatur. Wynika to z faktu, iż materiały budowlane mają swoją masę, ciepło właściwe oraz przewodność cieplną i związaną z tym pojemność cieplną (patrz: rozdział 2.10.3. w książce) - zależną od aktualnej wilgotności materiału. Istotę ruchu ciepła przez przegrodę budowlaną oraz niektóre równania opisujące ten ruch w stanie nieustalonym przedstawia rysunek 4.


Stan rzeczywisty (niestacjonarny) rozpatrujemy, by poznać faktycznie zachodzące w czasie procesy cieplne i wilgotnościowe w poszczególnych przegrodach i ich bezpośrednim otoczeniu - celem dobrania odpowiednich materiałów i ich grubości - z jednoczesnym wykluczeniem kondensacji w nich pary wodnej, bowiem jej skutkiem jest korozja biologiczna (patrz: rozdział 2.6. w książce) - niezwykle szkodliwa dla użytkowników budynków i materiałów budowlanych. Drugim powodem badania rzeczywistego stanu cieplno-wilgotnościowego przegród podczas projektowania budynków, jest zapewnienie wymaganego mikroklimatu pomieszczeń w strefie przebywania ludzi - czyli komfortu cieplnego. Kolejnym powodem takich analiz jest zapewnienie „suchych” warunków dla wbudowanych materiałów budowlanych, by ich przewodnictwo cieplne było jak najmniejsze. Analizy cieplno-wilgotnościowe dokonuje się poprzez modelowanie (komputerowe symulowanie) rzeczywistego ruchu ciepła i wilgoci dla danej lokalizacji budynku (patrz: strona 405 w książce).





2007-2019 Wszystkie prawa zastrzeżone. All rights reserved.