Projektowanie przegród zewnętrznych budynków o niskim zużyciu energii

Projektowanie przegród zewnętrznych budynków o niskim zużyciu energii
Obliczenia fizykalne przegród zewnętrznych i ich złączy w świetle wymagań obowiązujących od 1 stycznia 2021 r.

rok wydania: 2021
ISBN: 978-83-64094-71-2
ilość stron: 226
format: 23x16 cm
oprawa: miękka 

Książka Krzysztofa Pawłowskiego „Projektowanie przegród zewnętrznych budynków o niskim zużyciu energii” jest aktualnym opracowaniem zmian, jakie wprowadzane są w ostatnich latach w przepisach budowlanych, dotyczących w dużej mierze aspektów racjonalizacji zużycia energii, poprawy efektywności energetycznej, a także ograniczenia emisji CO2. Zmiany te, formułowane w rozporządzeniach dotyczących warunków technicznych budowlanych, charakterystyki energetycznej i świadectw charakterystyki energetycznej, czy planach mających na celu zwiększenie liczby budynków o niskim zużyciu energii, w znacznej mierze dotyczą kwestii poszanowania energii, w tym ciepła podczas eksploatacji budynków. Ostatnia nowelizacja przepisów kolejny raz zaostrzyła wymagania energetyczne stawiane budynkom. Ich spełnienie wymaga szczególnie precyzyjnego podejścia do obliczeń parametrów cieplno-wilgotnościowych przegród zewnętrznych budynków, w tym poprawnego uwzględnienia wpływu liniowych mostków cieplnych na straty ciepła i kształtowanie się warunków wilgotnościowych na powierzchni przegród budowlanych.

Książka Krzysztofa Pawłowskiego, bardzo wartościowa pod kątem prezentowanych zasad, wytycznych i wskazówek co do właściwego obliczania, oceniania i projektowania przegród budowlanych w zakresie właściwości cieplno-wilgotnościowych, może stać się elementem procesu poprawy wiedzy w danym zakresie wśród projektantów, studentów i innych specjalistów zajmujących się problematyką właściwego funkcjonowania przegród budowlanych i całych budynków.

Książka jest pozycją przydatną dla architektów, projektantów, osób opracowujących świadectwa charakterystyki energetycznej budynków, audytorów energetycznych, audytorów efektywności energetycznej, studentów i innych specjalistów zajmujących się problematyką ochrony energii w budownictwie. Zawiera wiele przykładów obliczeniowych, co szczególnie może być przydatne w praktyce projektowej specjalistów.

Spis treści

O Autorze / 5
Przedmowa / 6
Wprowadzenie / 8

1. Analiza wymagań prawnych w zakresie ochrony cieplno-wilgotnościowej budynków oraz przegród zewnętrznych i ich złączy / 11
1.1. Dyrektywy Unii Europejskiej / 11
1.2. Polskie ustawy, rozporządzenia i normy / 12
1.2.1. Ochrona cieplna / 13
1.2.2. Ochrona energetyczna / 17
1.2.3. Ochrona wilgotnościowa przegród zewnętrznych i ich złączy / 21
1.2.4. Wykaz polskich norm w zakresie ochrony cieplno-wilgotnościowej / 23
1.2.5. Rozwój budownictwa w standardzie niskoenergetycznym w Polsce – wybrane aspekty / 24

2. Projektowanie cieplne zewnętrznych przegród budowlanych / 28
2.1. Procedury obliczeniowe według PN-EN ISO 6946:2008 / 31
Przykład obliczeniowy 1 / 37
Przykład obliczeniowy 2 / 39
Przykład obliczeniowy 3 /41
Przykład obliczeniowy 4 / 43
Przykład obliczeniowy 5 / 46
Przykład obliczeniowy 6 / 50
Przykład obliczeniowy 7 / 56
Przykład obliczeniowy 8 / 59
Przykład obliczeniowy 9 / 64
Przykład obliczeniowy 10 / 67
Przykład obliczeniowy 11 / 70
2.2. Analiza rozwiązań materiałowych ścian zewnętrznych w świetle nowych wymagań cieplnych / 72
Przykład obliczeniowy 12 / 76
2.3. Straty ciepła przez grunt według PN-EN ISO 13370:2008 i PN-EN 12831:2006 / 86
Przykład obliczeniowy 13 / 91
Przykład obliczeniowy 14 / 97

3. Projektowanie złączy przegród zewnętrznych / 102
3.1. Definicje i przykłady mostków cieplnych / 102
3.2. Konsekwencje występowania mostków cieplnych / 106
3.3. Obliczenia parametrów mostków cieplnych / 107
3.4. Charakterystyka wilgotnościowa mostków cieplnych / 114
3.5. Zasady opracowania kart katalogowych mostków cieplnych / 116
Przykład obliczeniowy 15 / 118
Przykład obliczeniowy 16 / 120
Przykład obliczeniowy 17 / 124
3.6. Mostki cieplne a wymagania prawne, obligatoryjne / 128
Przykład obliczeniowy 18 / 131
Przykład obliczeniowy 19 / 134
Przykład obliczeniowy 20 / 138
Przykład obliczeniowy 21 / 145
3.7. Kształtowanie układów materiałowych przegród zewnętrznych i ich złączy w aspekcie cieplno-wilgotnościowym / 149
Przykład obliczeniowy 22 / 150

4. Procedury określania charakterystyki energetycznej budynku lub jego części / 156
4.1. Podstawowe pojęcia / 156
4.2. Metody określania charakterystyki energetycznej / 158
4.3. Schemat określania charakterystyki energetycznej / 160
4.4. Procedury obliczeniowe określania rocznego zapotrzebowania na energię użytkową Qu / 161
4.5. Procedury obliczeniowe określania rocznego zapotrzebowania na energię końcową Qk / 173
4.6. Procedury obliczeniowe określania rocznego zapotrzebowania na energię pierwotną QP / 179
4.7. Procedury obliczeniowe określania wskaźników rocznego zapotrzebowania na energię EP, EK, EU / 181
4.8. Procedury obliczeniowe określania jednostkowej wielkości emisji CO2 ECO2 / 182
4.9. Procedury obliczeniowe określania udziału odnawialnych źródeł energii UOZE / 183Przykład obliczeniowy 23 / 184
Przykład obliczeniowy 24 / 184
Przykład obliczeniowy 25 / 186
Przykład obliczeniowy 26 / 187
Przykład obliczeniowy 27 /188
Przykład obliczeniowy 28 / 188

Podsumowanie / 191
Literatura / 193
Załącznik – Tablice pomocnicze / 196

O Autorze
Krzysztof Pawłowski – dr inż., wykładowca i pracownik naukowy na Wydziale Budownictwa Architektury i Inżynierii Środowiska Uniwersytetu Technologiczno-Przyrodniczego w Bydgoszczy. Interesuje się zagadnieniami dotyczącymi kształtowania zewnętrznych przegród budowlanych i ich złączy. Jest autorem i współautorem 9 monografii naukowych oraz ponad 100 artykułów z zakresu budownictwa ogólnego, fizyki budowli i materiałów budowlanych. Posiada uprawnienia do wykonywania świadectw charakterystyki energetycznej budynków i lokali. Ponadto jest autorem i współautorem ekspertyz budowlanych i opinii technicznych dotyczących ochrony cieplno-wilgotnościowej budynków. Prowadzi wykłady i ćwiczenia z przedmiotów: fizyka budowli, podstawy budownictwa, eksploatacja obiektów budowlanych, geometria wykreślna, a także przedmiotów obejmujących zagadnienia charakterystyki energetycznej budynków i lokali w ramach studiów podyplomowych i kursów. Jest promotorem kilkudziesięciu prac dyplomowych inżynierskich i magisterskich oraz organizatorem Ogólnopolskiej Konferencji Studentów i Doktorantów Budownictwo Zrównoważone.

Przedmowa
W rozporządzeniu w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie [1] określono m.in. niższe wartości maksymalne współczynnika przenikania ciepła UC [W/(m2·K)] dotyczące przegród zewnętrznych budynków oraz niższe wartości graniczne wskaźnika rocznego zapotrzebowania na nieodnawialną energię pierwotną EP [kWh/(m2·rok)], zmieniające się w latach 2014–2016, 2017–2020 i po 1 stycznia 2021 r.

Krajowy plan wsparcia [2] zawiera rekomendowaną do stosowania w praktyce krajową definicję, zgodnie z którą „budynek o niskim zużyciu energii” to budynek spełniający wymogi związane z oszczędnością energii i izolacyjnością, zawarte w przepisach techniczno-użytkowych, o których mowa w art. 7 ust. 1 pkt 1 ustawy – Prawo budowlane [3], tj. w szczególności w dziale X oraz w załączniku do rozporządzenia, obowiązujące od 1 stycznia 2021 r. (w przypadku budynków zajmowanych przez władze publiczne oraz będących ich własnością – od 1 stycznia 2019 r.).

W związku z wprowadzeniem nowych, zaostrzonych wymagań izolacyjności cieplnej niezwykle ważne staje się w procesie projektowym poprawne dokonywanie szczegółowych obliczeń fizykalnych i analiz, które powinny być podstawą wyboru rozwiązań konstrukcyjnych oraz izolacyjnych. Pojawia się także potrzeba opracowania poradnika projektowego, ułatwiającego zrozumienie podstawowych zjawisk i wspomagającego projektowanie według nowych wymagań energetycznych i cieplno-wilgotnościowych.

Głównym celem monografii jest prezentacja najważniejszych zagadnień fizyki cieplnej budowli oraz wymogów w zakresie ochrony cieplnej budynków z uwzględnieniem standardów budownictwa niskoenergetycznego. Podjęto próbę usystematyzowania obowiązujących przepisów prawnych i metod obliczeniowych z zastosowaniem profesjonalnych narzędzi numerycznych (komputerowych). Zamieszczone przykłady i analizy w zakresie kształtowania układów materiałowych przegród zewnętrznych i ich złączy z uwzględnieniem wymagań cieplno-wilgotnościowych i standardów budownictwa niskoenergetycznego są wynikiem prowadzonych badań własnych autora w Katedrze Budownictwa Zrównoważonego na Wydziale Budownictwa, Architektury i Inżynierii Środowiska Uniwersytetu Technologiczno-Przyrodniczego w Bydgoszczy.

Główne zagadnienia naukowe i praktyczne prezentowane w pracy to przede wszystkim:
• projektowanie cieplne przegród zewnętrznych,
• określanie parametrów fizykalnych złączy budowlanych (mostków cieplnych) za pomocą programów komputerowych,
• sposoby (metody) uwzględniania mostków cieplnych w stratach ciepła przez przegrody zewnętrzne oraz sprawdzenie możliwości kondensacji wilgoci i ryzyka rozwoju pleśni na wewnętrznej powierzchni przegrody,
• procedury obliczeniowe w zakresie określania charakterystyki energetycznej budynku lub jego części,
• propozycja zmian w przepisach prawnych i metodach obliczeniowych w zakresie oceny jakości cieplno-wilgotnościowej elementów budynków energooszczędnych.

Warto zaznaczyć, że przykłady prezentowane w pracy nie wyczerpują wszystkich rozwiązań konstrukcyjno-materiałowych przegród zewnętrznych i ich złączy. Przedstawione procedury pozwalają jednakże na przeprowadzenie obliczeń innych konstrukcji przegród, z uwzględnieniem zastosowania materiałów budowlanych o korzystniejszych niż przyjęte w obliczeniach wartościach parametrów fizycznych, deklarowanych przez producentów poszczególnych wyrobów.

Praca skierowana jest głównie do projektantów i wykonawców budynków oraz do studentów kierunków technicznych, takich jak architektura, budownictwo czy inżynieria środowiska.