Strona główna Zaloguj O firmie Kontakt ABC Budowania Planowanie i użytkowanie Biblioteka wiedzy Usługi w budownictwie ibud EKO Wyceny Kupię Sprzedam Nieruchomości Projekty
Bilans pary wodnej w budynku jednorodzinnym

Praca Instytutu Techniki Budowlanej NF-0621/02

Kierownik Zespołu: mgr inż. Andrzej Bobociński
Kierownictwo naukowe: prof. dr hab. Inż. Jerzy A. Pogorzelski

Obliczeniowe oszacowanie bilansu pary wodnej w budynku jednorodzinnym

1. Dane ogólne

1. Procedura Badawcza LF - "Oznaczanie charakterystyk związanych z transportem pary wodnej", Laboratorium Izolacji Termicznych ITB, 1998 r.

2. Instrukcja ITB 334/2002.

3. Malicki M.: "Wentylacja przemysłowa", Arkady, 1967, s.624

4. Kostyrko K.: "Założenia dla energooszczędnej wentylacji w mieszkaniach w oparciu o bilanse dobowe wilgoci i zanieczyszczeń", COBR TI "Instal" (maszynopis), 1988 r.

2. Cel pracy

Celem pracy było obliczeniowe oszacowanie bilansu usuwania z budynku jednorodzinnego pary wodnej w warunkach eksploatacji. Rozpatrywano przy tym przepływ pary wodnej przez ściany (ocieplone alternatywnie styropianem lub płytami z wełny mineralnej) do powietrza zewnętrznego oraz przez dach - do szczeliny wentylacyjnej, a także usuwanie pary wodnej wraz z powietrzem przez wentylację o założonej wydajności. Obliczenia miały w szczególności pozwolić na oszacowanie, jaka część wydzielanej pary wodnej jest usuwana w wyniku przepływu dyfuzyjnego przez przegrody zewnętrzne oraz na ustalenie, jaki wpływ na wielkość tego udziału mają rozwiązania przegród zewnętrznych oraz szereg parametrów eksploatacyjnych.

3. Zasady obliczeń (patrz artykuł źródłowy)

4. Założenia do obliczeń

Założenia do obliczeń zostały jednoznacznie określone przez Zleceniodawcę.
(...)*
Do obliczeń przyjęto dom jednorodzinny o powierzchni ścian zewnętrznych 200 m2, okien 35 m2, powierzchni dachu 210 m2 oraz kubaturze wynoszącej 720 m3, zamieszkiwany przez 4 osobową rodzinę, dla której, z uwzględnieniem danych zawartych w [3] i [4], przyjęto łączną emisję pary wodnej (od ludzi oraz wydzielaną przy użytkowaniu) równą 300 g/h.
Przyjęto ściany zewnętrzne z cegły pełnej o grubości 25 cm, ocieplone alternatywnie płytami styropianu lub wełny mineralnej o grubości 12 cm wg [2].
Przyjęto dach wentylowany o konstrukcji drewnianej, wg założeń Zleceniodawcy ocieplony płytami z wełny mineralnej o grubości 20 cm lub alternatywnie, jednocześnie płytami styropianu i z wełny mineralnej - każda z izolacji o grubości 10 cm, bez izolacji paroszczelnej ani wiatrochronnej.**
(...)*
Wg założeń Zleceniodawcy rodzina ta każdego dnia opuszcza dom na 10 godzin. W czasie nieobecności ludzi wentylacja jest wyłączona (zasłonięte kratki wentylacyjne), a zatem w tym czasie odpływ nagromadzonej wcześniej pary wodnej następuje jedynie przez przegrody zewnętrzne.
(...)*
Do obliczeń wymiany pary wodnej przez wentylację przyjęto jej dwie wydajności: 0,8 h-1 i 0,3 h-1.
Obliczenia wykonano przy założeniu temperatury powietrza wewnętrznego 20oC i dwóch wartości temperatury powietrza zewnętrznego: 0oC i -20oC.
Do obliczeń gęstości strumienia pary wodnej dyfundującej przez przegrody zewnętrzne przedmiotowego domu przyjęto następujące wielkości współczynnika przepuszczania pary wodnej (δ) lub oporu dyfuzyjnego (Z):

1. dla styropianu: δ= 32,3× 10-4 g/m× h× hPa (m =22),

2. dla wełny mineralnej: δ=710× 10-4 g/m× h× hPa (μ =1),

3. dla muru z cegły pełnej: δ= 105× 10-4 g/m× h× hPa (μ=6,8).

(...)*

Wykonano ponadto dwa rodzaje obliczeń dodatkowych.
W pierwszych zróżnicowano wielkość emisji eksploatacyjnej pary wodnej w budynku w zakresie od 150 do 700 g/h, wykonując obliczenia przy temperaturze powietrza zewnętrznego 0oC i przy wydajności wentylacji 0,3 h-1. Celem tych obliczeń było pokazanie wpływu wielkości emisji pary wodnej w budynku jednorodzinnym na bilans usuwania z niego pary wodnej.
W drugich wydajność wentylacji zróżnicowano od 0,15 do 1,2 h-1, wykonując obliczenia przy temperaturze powietrza zewnętrznego 0oC i przy emisji pary wodnej 300 g/h. Celem tych obliczeń dodatkowych było pokazanie, jak zmiany wydajności wentylacji wpływają na udział przepływu pary wodnej przez przegrody zewnętrzne w ogólnym bilansie usuwania pary wodnej.

(...)* - Założenia własne Zakładu Fizyki Cieplnej i dodatkowe obliczenia , dotyczące rozwiązań przegród z izolacją z wełny mineralnej, nie ujętych w katalogu Zleceniodawcy, zostały pominięte (...)** - Zgodnie z zaleceniami i rozwiązaniami katalogowymi Zleceniodawcy, paroizolację stosuje się jedynie w pomieszczeniach o zwiększonej wilgotności np. łazienkach, kuchniach.

5. Wyniki obliczeń przy założeniach Zleceniodawcy

W wyniku obliczeń wykonanych zgodnie z [1] określono opór dyfuzyjny pary wodnej ocieplonych przegród zewnętrznych budynku, (opisanych w p. 3.2.) który wyniósł:

4. ściana zewnętrzna ocieplona styropianem - 61,0 m2×h× hPa/g,

5. ściana zewnętrzna ocieplona wełną mineralną - 25,7 m2×h× hPa/g,

6. dach wentylowany bez izolacji paroszczelnej i wiatrochronnej, ocieplony styropianem i wełną mineralną - 32,4 m2×h× hPa/g,

7. dach wentylowany bez izolacji paroszczelnej i wiatrochronnej, ocieplony płytami z wełny mineralnej - 4,5 m2×h× hPa/g.

Wyniki wykonanych obliczeń symulacyjnych przedstawiono, w tablicach 1-3.
Wyjaśniamy ponadto, że w tablicach 1 - 3 ocieplenie określone jako "wełna mineralna" oznacza ocieplenie ścian i dachu wyłącznie wełną mineralną, a ocieplenie określone jako "styropian + wełna mineralna" oznacza ocieplenie ścian wyłącznie styropianem, a dachu jednocześnie styropianem i wełną mineralną.

Tabela 1. Bilans usuwania pary wodnej z budynku jednorodzinnego zgodnie z założeniami Zleceniodawcy

 

Tempera-tura powietrza zewnętrz-nego

Wydajność wentylacji, h-1

Rodzaj izolacji cieplnej

Wilgotność względna powietrza w budynku, %

Przepływ pary wodnej, g/h× m2 przez:

Udział przegród i wentylacji w usuwaniu pary wodnej z budynku, %

ściany

dach

ściany

dach

wenty-lacja

 

 

 

0oC

 

0,3

wełna mineralna

27,8

0,063

0,360

4,5

32,4

63,1

styropian + wełna mineralna

27,8

0,027

0,050

2,1

5,0

92,9

 

0,8

wełna mineralna

23,3

0,022

0,124

1,7

12,2

86,1

styropian + wełna mineralna

23,3

0,009

0,017

0,7

1,7

97,6

 

 

 

 

-20oC

 

0,3

wełna mineralna

10,6

0,060

0,344

4,3

31,2

64,5

styropian + wełna mineralna

10,6

0,025

0,048

2,0

4,8

93,2

 

0,8

wełna mineralna

6,4

0,022

0,127

1,7

12,4

85,9

styropian + wełna mineralna

6,4

0,009

0,018

0,7

1,8

97,5

 

 Tabela 2. Wpływ zróżnicowania emisji pary wodnej na bilans jej usuwania z budynku jednorodzinnego, zgodnie z założeniami Zleceniodawcy

  

Tempera-tura i wydajność wentylacji

Emisja pary wodnej, g/h

Rodzaj izolacji cieplnej

Wilgotność względna powietrza w budynku, %

Przepływ pary wodnej, g/h× m2 przez:

Udział przegród i wentylacji w usuwaniu pary wodnej z budynku, %

ściany

dach

ściany

dach

wenty-lacja

 

 

 

 

 

0oC

 

 

 

0,3 h-1

 

 

150

wełna mineralna

24,2

0,030

0,171

4,3

31,0

64,7

styropian + wełna mineralna

24,2

0,013

0,024

2,0

4,7

93,3

 

300

wełna mineralna

27,8

0,063

0,360

4,5

32,4

63,1

styropian + wełna mineralna

27,8

0,027

0,050

2,1

5,0

92,9

 

500

wełna mineralna

32,7

0,107

0,613

4,6

33,1

62,3

styropian + wełna mineralna

32,7

0,045

0,085

2,1

5,1

92,8

 

700

wełna mineralna

37,6

0,152

0,869

4,6

33,4

62,0

styropian + wełna mineralna

37,6

0,064

0,121

2,2

5,2

92,6

  

Tabela 3. Wpływ zróżnicowania wydajności wentylacji na bilans usuwania pary wodnej z budynku jednorodzinnego, zgodnie z założeniami Zleceniodawcy

  

Tempera-tura i emisja pary wodnej

Wydajność wentylacji, h-1

Rodzaj izolacji cieplnej

Wilgotność względna powietrza w budynku, %

Przepływ pary wodnej, g/h× m2 przez:

Udział przegród i wentylacji w usuwaniu pary wodnej z budynku, %

ściany

dach

ściany

dach

wenty-lacja

 

 

 

 

 

 

 

 

0oC

 

 

 

300 g/h

 

 

0,15

wełna mineralna

35,2

0,130

0,744

8,2

59,4

32,4

styropian + wełna mineralna

35,2

0,055

0,103

4,2

10,1

85,7

 

0,30

wełna mineralna

27,8

0,063

0,360

4,5

32,4

63,1

styropian + wełna mineralna

27,8

0,027

0,050

2,1

5,0

92,9

 

0,50

wełna mineralna

24,9

0,037

0,209

2,7

19,8

77,5

styropian + wełna mineralna

24,9

0,015

0,029

1,2

3,1

95,7

 

0,80

wełna mineralna

23,3

0,022

0,124

1,7

12,2

86,1

styropian + wełna mineralna

23,3

0,009

0,017

0,7

1,8

97,5

 

1,20

wełna mineralna

22,4

0,014

0,078

1,1

7,7

91,2

styropian + wełna mineralna

22,4

0,006

0,011

0,5

1,1

98,4

  

Omówienie wyników obliczeń wykonanych przy założeniach Zleceniodawcy

Z zestawienia wyników obliczeń zawartego w tablicy 1 wynika, że udział przegród zewnętrznych w usuwaniu pary wodnej jest odwrotnie proporcjonalny do oporu dyfuzyjnego przegrody, a ponadto zwiększa się wtedy, gdy maleje wydajność wentylacji.
Na wielkość tego udziału nie ma znaczącego wpływu temperatura powietrza zewnętrznego.
Z zestawienia wyników obliczeń zawartego w tablicy 2 wynika, że wzrost emisji pary wodnej tylko w minimalnym stopniu wpływa na zwiększenie udziału przegród zewnętrznych w usuwaniu pary wodnej z budynku. Ekstremalnie, przy ociepleniu z wełny mineralnej i zwiększeniu emisji pary wodnej ze 150 do 700 g/h udział ten zwiększa się o 0,3 % dla ścian i o 2,4 % dla dachu. Przy ociepleniu styropianem wzrost ten jest jeszcze mniejszy.
Z zestawienia wyników obliczeń zawartego w tablicy 3 wynika, że wydajność wentylacji wpływa w zasadniczej mierze na udział przegród zewnętrznych w usuwaniu pary wodnej z budynku. Dotyczy to zwłaszcza przegród ocieplonych wełną mineralną, których udział zmienia się od 68 % (w tym 59 % przez dach) przy złej wentylacji (0,15 h-1) do 9 % przy wentylacji bardzo dobrej (1,2 h-1). W przypadku przegród ocieplonych styropianem różnice te są mniejsze i wynoszą odpowiednio 14 i 1,6 %.
Należy podkreślić, że względnie duży odpływ pary wodnej przez dach był konsekwencją bardzo małego oporu dyfuzyjnego dachu w sytuacji, gdy nie przewidziano stosowania izolacji paroszczelnej i przeciwwiatrowej.
...................

(...)* - Założenia własne Zakładu Fizyki Cieplnej i dodatkowe obliczenia , dotyczące rozwiązań przegród z izolacją z wełny mineralnej, nie ujętych w katalogu Zleceniodawcy, zostały tu pominięte (...)** - Zgodnie z zaleceniami i rozwiązaniami katalogowymi Zleceniodawcy, paroizolację stosuje się jedynie w pomieszczeniach o zwiększonej wilgotności np. łazienkach, kuchniach.
....................

Uwaga końcowa
Należy zachować ostrożność przy interpretacji wyników przedmiotowych obliczeń mając świadomość, że zależą one w zasadniczym stopniu od przyjętych założeń, a zwłaszcza od oporu dyfuzyjnego przegród zewnętrznych i założonej wydajności wentylacji.

Źródło: Rockwool

 

Autor: BONITAS