8a. fizikalna svojstva zgrade - grad.unizg.hr · pdf file8a. fizikalna svojstva zgrade...

8a. FIZIKALNA SVOJSTVA ZGRADE

POTROŠNJA ENERGIJE U ZGRADAMA


FIZIKALNI PROCESI U ZGRADAMA/GRAĐEVINAMA

su procesi koji se događaju unutar građevnih dijelova ili na njihovoj površini, a

mogu biti uzrok građevinskoj šteti.

Fizikalne procese promatramo u različitim unutarnjim i vanjskim klimatskim

uvjetima kojima je građevni dio izložen.


OVOJNICA ZGRADE

Pojam ovojnica zgrade odnosi se na obodne dijelove zgrada/građevina koje

dijele unutarnji od vanjskog prostora.


OPLOŠJE/OMOTAČ ZGRADE

Pojam oplošje zgrade ili omotač zgrade se odnosi na obodne građevne

dijelove grijanog dijela zgrade.

Oplošje zgrade je ukupna ploština građevnih dijelova (zidovi, prozori, podovi,

krovovi, međukatne konstrukcije, ...) koji razdvajaju grijani dio zgrade od

vanjskog prostora, tla ili negrijanih dijelova zgrade.


Temperatura zraka

Toplinska izolacija

Preuzimanje temperature

Sunčevo zračenje

Refleksija

Apsorpcija

Oborine

Kišna brana

Pritisak vjetra

Zaptivanje fuga

Vanjska buka

Izolacija od buke

Temperatura zraka

Toplinska izolacija

Toplinska akumulacija

Vodena para

Difuzija vodene pare

Parna brana

Stvaranje kondenzata

Akumuliranje kondenzata

Propusnost za zrak

Zaptivanje fuga

Zračni zvuk

Upijanje

Rafleksija

VANJSKI UTJECAJI UNUTARNJI UTJECAJI

POJMOVI


FIZIKALNI PROCESI

Fizikalni procesi u građevnim

dijelovima su procesi koji se

događaju unutar građevnih

dijelova ili na njihovoj

površini, a koji mogu biti uzrok

građevinskoj šteti.

Fizikalne procese promatramo u

različitim unutarnjim i vanjskim

klimatskim uvjetima kojima je

građevni dio izložen.

POJMOVI

Izloženost oplošja zgrade unutarnjim i

vanjskim utjecajima


TOPLINSKI TOK

Toplinski tok je izmjena topline između

prostora različitih temperatura.

GUBITAK TOPLINE

Količina topline Q (W) koja prođe kroz

građevni dio biti će to veća što je veća:

- ploština A (m2) kroz koju prolazi,

- vrijednost prolaska topline U

(W/m2K),

- razlika temperature θi – θe (ºC)

Gubitak topline po jedinici površine

biti će manji ako je građevni dio bolje

toplinski izoliran i ako se zgrada nalazi

na lokaciji s blažom klimom.

POJMOVI


VODLJIVOST TOPLINE - λ

Materijali imaju različite vrijednosti vodljivosti topline.

Oni koje uobičajeno koristimo kao toplinske izolacije imaju vrlo malu vrijednost

vodljivosti topline (λ: 0,025 do 0,045 W/mK).

POJMOVI


TOPLINSKI OTPOR - R

Površinske temperature i temperature u

dodirnim ravninama slojeva materijala unutar

građevnog dijela ovise o:

- toplinsko-izolacijskim svojstvima materijala

λ1, λ2 (W/mK) - vodljivost topline

- debljinama slojeva d1, d2 (m)

Pad temperature kroz sloj materijala je to

veći što je materijal bolji toplinski izolator i

što je veće debljine, t.j. što ima veći toplinski

otpor:

R = d / λ (m²K)/W

d debljina sloja materijala u m

λ projektna vrijednost toplinske

provodljivosti materijala u W/(mK)

λ1 λ1

d1 d2

POJMOVI


Koliko će topline građevni dio propustiti ovisi o

toplinskom otporu cijele pregrade RT:

Ukupan toplinski otpor RT :

RT = Rsi + R1 + R2 + ... Rn + Rse (m2K)/W

Rsi unutarnji plošni otpor prijelaza topline u

(m2K)/W

R1, R2,..Rn projektne vrijednosti toplinskog otpora

svakog sloja u (m2K)/W

Rse vanjski plošni otpor prijelaza topline u

(m2K)/W

Vrijednosti plošnih otpora prijelaza topline u (m2K)/W,

ovisno o smjeru toplinskog toka:

Rsi = 0,10 (uvis); 0,13 (vodoravno); 0,17 (naniže)

Rse= 0,04 (uvis, vodoravno i naniže)

POJMOVI


Toplinsko-izolacijska vrijednost nekog

građevnog dijela izražava se s njegovim

koeficijentom prolaska topline U:

Vrijednost prolaska topline U

U = 1 / RT W/(m2K)

Građevni dijelovi koji imaju dobru toplinsko-

izolacijsku vrijednost imaju malu vrijednost

prolaska topline.

POJMOVI


VENTILACIJSKI GUBICI

Ventilacijski gubici kroz

sljubnice prozora, vrata,

spojeve različitih građevnih

dijelova i sl. imaju značajan

utjecaj.

Svaka zgrada mora imati i

određene ventilacijske

gubitke koji nastaju radi

potrebne izmjene zraka

prostorije.

POJMOVI


Građevni dio oplošja zgrade je element koji razdvaja dva prostora različite temperature

zraka. Zrak ima određenu temperaturu i vlažnost.

Zbog prirodnog procesa izjednačavanja temperatura i pritisaka vodene pare dolazi do:

- toplinskog toka kada se toplina kreće iz prostora više temperature prema prostoru

niže temperature

- difuzije vodene pare kada se vodena para kreće iz prostora s višim pritiskom vodene

pare prema prostoru s nižim pritiskom vodene pare.

Smjer kretanja topline i vlage je isti jer topli zrak ima veći pritisak vodene pare.

Smjer kretanja može biti vodoravan, uzlazni i silazni.

KRETANJE TOPLINE I VLAGE


Najvjerojatniji smjer toplinskog i difuznog toka je iz unutarnjeg prema vanjskom

prostoru, u zimskom razdoblju, kada vanjski prostor ima znatno nižu temperaturu od

unutarnjeg grijanog prostora.

Ovisno o potrebnom temperaturnom režimu unutarnjeg prostora ili o podneblju u kojem se

zgrada projektira moguć je i obrnuti smjer kretanja toplinskog i difuznog toka:

- kada je unutarnji prostor hlađen na nižu temperaturu, a vani ili u susjednoj

prostoriji je toplo.

- u ljetno vrijeme kada je vanjska temperatura vrlo visoka, a unutarnji su prostori

klimatizirani.

PRILIKOM ODREĐIVANJA

SASTAVA GRAĐEVNOG

DIJELA POTREBNO JE

POZNAVATI RUBNE

TEMPERATURE I

VLAŽNOST ZRAKA RADI

PROCJENE FIZIKALNOG

PROCESA.

KRETANJE TOPLINE I VLAGE


RUBNE TEMPERATURE I VLAŽNOST ZRAKA

Rubne temperature i vlažnost zraka

ovise o:

- klimatskom području lokacije

zgrade

- namjeni unutarnjeg prostora

Klimatsko područje:

Vanjska projektna temperatura i

vlažnost zraka se određuje se prema

podacima referentne meteorološke

postaje za lokaciju na kojoj se zgrada

nalazi.

Namjena unutarnjeg prostora:

Unutarnja projektna temperatura i

vlažnost zraka ovise o djelatnosti koja

se odvija u tom prostoru.


Primjeri različitih djelatnosti:

temperatura vlažnost

ºC %

Stanovi: boravišni prostori i radne sobe 18 – 20 50 – 60

Spavaonice 15 – 18 55 – 70

Kupaonice 22 – 25 70 – 80

Apoteke - skladište lijekova 20 – 27 30 – 35

Bazeni 22 – 28 76 – 80

Prostorije za hlađenje - kravlji sir -2 – +2 75


ISPRAVAN FIZIKALNI PROCES

Toplina: Kretanje topline se ne može zaustaviti, ono se može samo usporiti

(toplinskim otporom građevnog dijela).

Vodena para: Najpovoljniji fizikalni proces pretpostavlja da vodena para prođe

kroz građevni dio bez zaustavljanja i bez vlaženja materijala. To

je moguće ako su materijali paropropusni.


Nepovoljno je ako se u sastavu građevnog dijela nalazi

paronepropusni sloj i ako je on smješten na krivom

mjestu.

Vanjski zidovi:

Kod vanjskih zidova treba izbjegavati postavu

paronepropusnog sloja s vanjske strane zida jer će on

zaustaviti difuziju vodene pare kroz zid na nepovoljnom

mjestu (hladna zona) gdje će doći do unutarnje

kondenzacije vodene pare i navlaženja zida. Vanjska

paronepropusna obloga zida treba biti odvojena od zida

ventiliranim slojem.

Krovovi:

Kod krovova se s vanjske strane izvodi pokrov, odnosno

hidroizolacijski sloj na ravnom krovu. Obzirom da je on

potreban, krovovi se izvode s toplinskim izolacijama i

zaštitnim slojem – jakom parnom branom (topli krov), ili s

odvojenom ventiliranom konstrukcijom koja nosi pokrov

(hladni krov).


PROVJETRAVANA FASADA

Izvodi se kod ugradnje vanjskih obloženja

na pročeljima koja su u ulozi zaštite od

atmosferilija.

Takvi materijali (staklo, lim, kamen,

keramika, opeka, drvo za vanjske obloge,

...) imaju veliku gustoću i paronepropusnost

što treba uzeti u obzir kod projektiranja

sastava vanjske stijene.

Odmicanje paronepropusnog materijala i

stvaranje ventilirane zračne šupljine

omogućava nesmetan prolazak vodene

pare u vanjski prostor (ispravan fizikalni

proces).


TOPLI KROV

Svi slojevi krova su u međusobnom

kontaktu.

Zbog paronepropusnog završnog sloja

krova potrebno je prije toplinske izolacije

ugraditi paronepropusni sloj – parnu

branu.

Iako je difuzija vodene pare zaustavljena

(vodena para ne ulazi u toplinsku izolaciju),

do kondenzacije vodene pare unutar krova

ne dolazi, jer je (zbog prisustva toplinske

izolacije) temperatura na tom mjestu

povoljna (iznad temperature rošenja).


HLADAN KROV

Prozračivana vanjska paronepropusna

obloga na krovu (na zasebnoj

potkonstrukciji) koja je odijeljena od ostalih

slojeva krova, omogućava nesmetan

fizikalni proces (prolazak vodene pare i

odzračivanje putem provjetravanog sloja).


Zaključno može se reći da, osim o klimatskim uvjetima, fizikalni proces

ovisi i o:

- vrsti i svojstvima materijala od kojeg je građevni dio sastavljen,

- debljini pojedinog sloja materijala,

- redoslijedu pojedinih slojeva.


U zimskom razdoblju zgradu treba toplinski zaštititi da se osigura:

- ugodna mikroklima unutarnjeg prostora

- smanjenje gubitaka topline

- sprječavanje orošavanja oplošja

Zbog prirodnog procesa izmjene topline i vlage između unutarnjeg i vanjskog

prostora građevne dijelove treba projektirati na način da se osigura ispravan

fizikalni proces.

ISPRAVAN FIZIKALNI PROCES (prolaska topline/vlage)

- ne dopušta se kondenzacija vodene pare u građevnom dijelu ili na njemu u

mjeri koja može izazvati građevinsku štetu.

GRAĐEVINSKA ŠTETA

- očituje se u vlaženju materijala i posljedici da se on mijenja: gubljenje

toplinsko-izolacijskih svojstava, propadanje materijala, moguć razvoj

mikroorganizama.

ZIMSKO RAZDOBLJE


Promjena materijala:

- mjesto gdje se spajaju različiti materijali je toplinski most zbog različitih

pojedinačnih svojstava materijala i kroz to različitih tokova topline i

uzajamnog djelovanja.

Promjena debljine i geometrije:

- mjesta gdje je promjena debljine sloja

materijala ili promjena geometrije građevnog

dijela je toplinski most jer postoji razlika između

površina kroz koje ulazi i izlazi toplina.

ZIMSKO RAZDOBLJE


Zbog povećanih toplinskih gubitaka na

toplinskim mostovima postoji razlika u

unutarnjim površinskim temperaturama

između karakterističnog dijela oplošja i

mjesta gdje je toplinski most.

Ukoliko je unutarnja površinska

temperatura preniska može doći do

površinske kondenzacije vodene pare.

PRIMJER UNUTARNJE POVRŠINSKE

TEMPERATURE NA KARAKTERISTIČNOM

DIJELU ZIDA I NA TOPLINSKOM MOSTU

(UGLU ZIDOVA) ZA:

- TOPLINSKI IZOLIRANE ZIDOVE

- TOPLINSKI NEIZOLIRANE ZIDOVE

ZIMSKO RAZDOBLJE


Površinska kondenzacija se primjećuje na unutarnjim plohama oplošja kao

rošenje - na staklu kao zamagljenje, a na zidovima i stropovima rošenje ima

za posljedicu razvoj gljivica i plijesni koje su opasne po zdravlje.

ZIMSKO RAZDOBLJE


LJETNO RAZDOBLJE

U ljetnom razdoblju zgradu treba toplinski

zaštititi da se postigne:

- ugodna mikroklima unutarnjeg

prostora

- kontrola toplinskog rada građevnih

dijelova

LJETNA TOPLINSKA ZAŠTITA neće

dopustiti pregrijavanje unutarnjeg prostora

u mjeri u kojoj nije ugodan za boravak.

GRAĐEVINSKA ŠTETA očituje se u

deformacijama materijala zbog promjene

temperature.

KONTROLIRANI TOPLINSKI RAD

građevnih dijelova se postiže toplinskom

zaštitom i dilatacijama.


LJETNO RAZDOBLJE

Ljeti je potrebno postići ujednačenu temperaturu zraka unutarnjeg prostora

tijekom dana i noći.

Ugodna mikroklima unutarnjeg prostora u ljetnom vremenu postiže se:

• svojstvima neprozirnih dijelova oplošja da priguši temperaturne oscilacije

• zaštitom prozirnih dijelova oplošja od direktnog sunčevog zračenja


LJETNO RAZDOBLJE

LJETNA ZAŠTITA NEPROZIRNIH GRAĐEVNIH DIJELOVA

Masivni građevni dijelovi imaju zadovoljavajuća svojstva toplinske zaštite

u ljetnom vremenu (ljetna toplinska stabilnost).

Lagani građevni dijelovi (s plošnom masom manjom od 100 kg/m2) imaju

zadovoljavajuća svojstva samo ako imaju dobru toplinsku zaštitu, t.j. nisku

vrijednost koeficijenta prolaska topline U [W/(m2K)], odnosno veću debljinu

sloja toplinske izolacije.


LJETNO RAZDOBLJE

LJETNA ZAŠTITA PROZIRNIH GRAĐEVNIH DIJELOVA

Postiže se zaštitnim sredstvima o obliku elemenata za zasjenjenje ili posebnim

staklima.

Kod elemenata za zasjenjenje bitan je položaj elementa, jer je učinkovit samo

kada je smješten s vanjske strane prozirnog građevnog dijela.


Minimalna

toplinska zaštita

građevnih dijelova

zgrade ima za

posljedicu velike

toplinske gubitke

kroz oplošje

zgrade te zahtjeva

više energije za

grijanje (veću

količinu toplinske

energije).

MINIMALNA TOPLINSKA ZAŠTITA


Energetski

učinkovito

projektirane

zgrade imaju

male gubitke

topline kroz

oplošje, a velike

dobitke od

sunca.

Zbog toga trebaju

manje energije

za grijanje

zgrade.

ENERGETSKI UČINKOVITO PROJEKTIRANE ZGRADE



Energetski učinkovito projektirane zgrade se razvrstavaju prema godišnjoj

potrebnoj toplini za grijanje Qh“ na:

- niskoenergetske zgrade ≤ 40 (50) kWh/(m2.a)

- pasivne zgrade ≤ 10 (15) kWh/(m2.a)

- nulenergetske zgrade ~ 0 kWh/(m2.a)



DEBLJINA TOPLINSKE IZOLACIJE

Danas izvrsne toplinske zaštite postižu

se s debljinama uobičajenih toplinsko-

izolacijskih materijala od 10 do 20 cm.

Debljine ispod 10 cm su učinkovite u

određenim okolnostima, a iznad 20 cm

neekonomične jer materijal i izvedba

sustava znatno poskupljuje gradnju. Ipak,

velike debljine toplinske izolacije

primjenjuju se za postizanje standarda

niskoenergetskih ili pasivnih kuća, te

posebno u vrlo hladnim podnebljima na

Zemlji.

Potreba za sve većim debljinama toplinske

izolacije potiče tehnologiju novih materijala

(VIP ploče, SKYTECH i dr.) koji mogu biti

tanji.

8a. fizikalna svojstva zgrade - grad.unizg.hr · pdf file8a. fizikalna svojstva zgrade...

Documents