Универзитет “Св. Кирил и Методиј” Скопје Градежен факултет - Скопје
КОМПАРАТИВНА АНАЛИЗА НА АНАЛИТИЧКО И IN SITU ОПРЕДЕЛУВАЊЕ НА U - КОЕФИЦИЕНТОТ ЗА ОБВИВКАТА НА СТАНБЕН ОБЈЕКТ - МАГИСТЕРСКИ ТРУД -
Ментор Доц.д-р. Тодорка Самарџиоска
Магда Величковска дипл.град.инж.
Содржина U-коефициент, поим, значење Потреба од споредба на аналитичките и измерени вредности
на U-коефициентот за избраниот систем на фасадни ѕидови Опис на системот на фасадни прегради Fragmat NZ-1 Аналитичка пресметка на U - коефициентот Опис на постапката на мерење - ISO 9869 Резултати од In situ определување на U - коефициентот Анализа и споредба на резултатите Заклучоци
Коефициент на топлинска спроводливост – U коефициент Коефициентот на топлинска спроводливост претставува количество на топлотен проток кој при стационарни услови минува низ единица површина при температурна разлика на двете страни од елементот. За еднослоен хомоген елемент:
За повеќеслоен хомоген елемент:
каде што: αi - коефициент на премин на топлина од внатрешен воздух кон внатрешен ѕид λ - коефициент на топлинска спроводливост (на материјалот на ѕидот) αe - коефициент на премин на топлина од надворешен воздух кон надворешен ѕид d - дебелина на елементот (ѕидот)
Доказ за топлинската спроводливост на одреден елемент од конструкцијата, неопходен за определување на енергетската ефикасност на објектот.
Дозволени вредности на U-коефициент според правилникот за енергетска ефикасност на објекти во Србија
Опис на елемент/систем
Постоечки објект
Новоизграден објект
2
Umax [W/m K]
2
Umax [W/m K]
Елементи/системи во контакт со надворешен воздух 1. Надворешен ѕид 2. Ѕид на дилатација меѓу два објекти 3. Ѕид или меѓукатна конструкција на спој помеѓу различни единици, различни корисници или сопственици 4. Рамен кров над простор кој се загрева 5. Рамен кров над простор кој не се загрева 6. Кос кров над простор кој се загрева 7. Кос кров над простор кој не се загрева 8. Меѓукатна конструкција над отворен прооден простор 9. Прозорци, балконски врати на загревани простории и зимски бавчи 10. Стаклени кровови, светлоснии куполи 11. Надворешна врата 12. Излози 13. Стаклени призми
0.40 0.50
0.30 0.33
0.90
0.90
0.20 0.40 0.20 0.40
0.15 0.30 0.15 0.30
0.30
0.20
1.50
1.50
1.50 1.60 1.80 1.60
1.50 1.60 1.80 1.60
Методи за определување на коефициент на топлинска спроводливост
Аналитички: –доколку преградата е составена од паралелни хомогени слоеви со позната дебелина и познат λ - коефициент
Со директно мерење: –доколку структурата на преградата не е позната (за постоечки конструкции) – поради присуство на нехомогени слоеви – за докажување на топлинската спроводливост по извршена санација – за испитување на карактеристиките на нови типови на прегради Во овој труд се анализирани фасадни ѕидови од системот Fragmat – NZ, со цел да се утврди неговиот коефициент на термичка спроводливост, но и да се најде соодветна релевантна метода за негово пресметување, поради неговата специфична геометрија. Препорачливо за ваков тип на ѕидови да се врши и аналитичка пресметка, но и директно мерење на објект за да може да се добие прецизен резултат.
Систем за фасадни ѕидови “Fragmat NZ-1”
Вкупна дебелина на ѕидот – 220 mm
Дебелини на слоевите: - Надворешен слој од стиропор: 130/65mm - Средишен слој од армиран бетон: 115/50 mm - Внатрешен слој од стиропор: 40 mm
Постапка на изведба на системот “Fragmat NZ-1”
Определување на коефициентот на топлинска проводливост со софтверски пресметки
Определување на коефициентот на топлинска проводливост со софтверски пресметки
Постапка за In situ мерење на коефициентот на топлинска проводливост Инструмент со кој се врши мерењето Campbell Scientific CR1000 data logger, Флуксометар TRSYS01 – HFM Опис на процедурата на мерење: - Поставување на сензорите - Собирање на податоци - Анализа на податоци - Споредба на пресметани и измерени резултати
1 – Единица за мерење и контрола 2 – Адаптер за електрично напојување 3 – Единица за отчитување на резултатите од мерењето 4 – Два пара на соодветни термо-сензори 5 – Плочки за мерење на топлотен флукс
Постапка за In situ мерење на коефициентот на топлинска проводливост Стандард: ISO 9869, Thermal insulation - Building elements - In-situ measurement of thermal resistance and thermal transmittance Услови за прецизно извршување на мерењето на коефициентот на топлинска спроводливост: термичките карактеристики на материјалите од елементот се
константни за време на варијацијата на температурата доволна температурна разлика меѓу внатрешната и надворешната
средина, константна влажност на воздухот времетраење на мерење од најмалку 72h, во зависност од
структурата на конструкцијата елементот е изработен од прилично хомогени слоеви правилно поставување на сензорите - да се избегне директно
влијание од сончева радијација или уреди за разладување, како и да се избегне близината на топлински мостови поставување на сензорот нормално на топлинскиот проток, без
појава на воздушни шуплини на контактот со површината на ѕидот
In situ мерење на коефициентот на топлинска спроводливост Општи податоци за мерењата Времетраење од 17.08.2012 до 08.09.2012 Климатски услови – релативно стабилни надворешни и
внатрешни температури, со ретка појава на врнежи и зголемена влажност Метода за прицврстување на сензорите: адхезивна лента Диспозиција на мерените ѕидови: североисточна и југозападна
фасада (само во третото мерење) Обработка на добиените резултати – според метода на средни вредности
rint и rext се стандардните вредности на надворешен и внатрешен површински отпор, rint=0.13m2K/W и rext=0.04 m2K/W.
Мерење 1 : Објект 1 - семејна куќа
Диспозиција на мерните инструменти
Шематски приказ на диспозиција на мерните инструменти од внатрешната страна на ѕидот, HF01 и HF02 се флуксометри, Т11 и Т12 се температурни сензори.
Шематски приказ на диспозиција на мерните инструменти од надворешна страна на ѕидот, Т21 и Т22 се температурни сензори.
Слики од поставени сензори – мерење 1
Резултати од мерење 1 Мерење извршено на 18.08.2012, временски интервал 15.00-20.00h
18.08.2012 (15.00-20.00h) C
Tmax
Tmin
Внатрешна температура
25.88
25.4
Надворешна температура
32.46
25.47
0
U = 0.264 [W/m2K]
Резултати од мерење 1 Мерење извршено на 19.08.2012, временски интервал 15.00-20.00h
19.08.2012 (15.00-20.00h) C
Tmax
Tmin
Внатрешна температура
25.5
25.38
Надворешна температура
31.72
23.56
0
U = 0.263 [W/m2K]
Резултати од мерење 1 Мерење извршено на 20.08.2012, временски интервал 15.00-20.00h
20.08.2012 (15.00-20.00h) C
Tmax
Tmin
Внатрешна температура
25.92
25.7
Надворешна температура
34.65
26.07
0
U = 0.208 [W/m2K]
Резултати од мерење 1 Мерење извршено на 21.08.2012, временски интервал 15.00-20.00h
21.08.2012 (15.00-20.00h) C
Tmax
Tmin
Внатрешна температура
25.85
25.7
Надворешна температура
33.83
23.07
0
U = 0.225 [W/m2K]
Резултати од мерење 1 Мерење извршено на 22.08.2012, временски интервал 14.00-20.00h
22.08.2012 (14.00-20.00h) C
Tmax
Tmin
Внатрешна температура
26.2
25.7
Надворешна температура
36.44
24.48
0
U = 0.232 [W/m2K]
Резултати од мерење 1 Мерење извршено на 23.08.2012, временски интервал 15.00-20.00h
23.08.2012 (15.00-20.00h) C
Tmax
Tmin
Внатрешна температура
26.85
26.66
Надворешна температура
36.6
24.2
0
U = 0.391 [W/m2K] Измерените податоци од овој временски интервал не се веродостојни поради појавата на врнежи од дожд.
Резултати од мерење 1 Мерење извршено на 24.08.2012, временски интервал 15.00-20.00h
24.08.2012 (15.00-20.00h) C
Tmax
Tmin
Внатрешна температура
26.55
26.39
Надворешна температура
38.01
24.48
0
U = 0.202 [W/m2K]
Резултати од мерење 1 Мерење извршено на 25.08.2012, временски интервал 15.00-20.00h
25.08.2012 (15.00-20.00h) C
Tmax
Tmin
Внатрешна температура
26.49
26.43
Надворешна температура
38.14
25.85
0
U = 0.207 [W/m2K]
Резултати од мерење 1 Временски период: 18.08. 2012 – 25.08.2012 Временски интервал: 15.00 - 20.00h
Датум 18.08.2012 19.08.2012 20.08.2012 21.08.2012 22.08.2012 23.08.2012 24.08.2012 25.08.2012
U [w/m2K] 0.265 0.263 0.207 0.225 0.232 0.391 0.202 0.206
U = 0.227 [W/m2K] Добиената вредност се смета за задоволителна со оглед на тоа што се совпаѓа со аналитички пресметаната вредност U =0.22 [W/m2K]
Мерење 2 : Објект 2 – станбен објект
Основа на приземје
Диспозиција на мерните инструменти
Шематски приказ на диспозиција на мерните инструменти од внатрешната страна на ѕидот, HF01 и HF02 се флуксометри, Т11 и Т12 се температурни сензори.
Шематски приказ на диспозиција на мерните инструменти од надворешна страна на ѕидот, Т21 и Т22 се температурни сензори.
Слики од поставени сензори – мерење 2
Резултати од мерење 2 Мерење извршено на 01.09.2012, временски интервал 15.00-20.00h
01.09.2012 (15.00-20.00h) C
Tmax
Tmin
Внатрешна температура
25.71
25.49
Надворешна температура
32.09
24.67
0
U = 0.334 [W/m2K]
Резултати од мерење 2 Мерење извршено на 02.09.2012, временски интервал 14.00-20.00h
02.09.2012 (14.00-20.00h) C
Tmax
Tmin
Внатрешна температура
25.89
25.63
Надворешна температура
31.32
24.12
0
U = 0.341 [W/m2K]
Резултати од мерење 2 Мерење извршено на 03.09.2012, временски интервал 14.00-18.30h
03.09.2012 (14.00-18.30h) C
Tmax
Tmin
Внатрешна температура
25.91
25.53
Надворешна температура
31.0
26.62
0
U = 0.372 [W/m2K]
Резултати од мерење 2 Мерење извршено на 04.09.2012, временски интервал 14.00-18.00h
04.09.2012 (14.00-18.00h) C
Tmax
Tmin
Внатрешна температура
26.45
25.75
Надворешна температура
37.37
30.84
0
U = 0.136 [W/m2K] Поради слабата прицврстеност доаѓа до одлепување на флуксометарот од внатрешната страна,па добиената вредност не е веродостојна.
Резултати од мерење 2 Временски период: 01.09. 2012 – 04.09.2012 Временски интервал: 15.00 - 20.00h
Датум 01.09.2012 02.09.2012 03.09.2012 04.09.2012
U [w/m2K] 0.334 0.341 0.372 0.136
U = 0.349 [W/m2K] Оваа вредност отстапува од очекуваните, поради близината на прозорецот и очекуваната појава на топлински мост, но и можноста за поставеност на сензорот во дел од пресекот каде има ребро во стиропорната плоча, односно на место каде е подебел слојот од армиран бетон.
Мерење 3 : Објект 2 – станбен објект
Основа на приземје
Диспозиција на мерните инструменти
Шематски приказ на диспозиција на мерните инструменти од внатрешната страна на ѕидот, HF01 и HF02 се флуксометри, Т11 и Т12 се температурни сензори.
Шематски приказ на диспозиција на мерните инструменти од надворешна страна на ѕидот, Т21 и Т22 се температурни сензори.
Слики од поставени сензори – мерење 3
Резултати од мерење 3 Мерење извршено на 04/05.09.2012, временски интервал 21.00-03.00h
04/05.09.2012 (21.00-03.00h) C
Tmax
Tmin
Внатрешна температура
25.98
25.4
Надворешна температура
25.25
20.31
0
U = - 0.261 [W/m2K]
Резултати од мерење 3 Мерење извршено на 05/06.09.2012, временски интервал 21.00-03.00h
05/06.09.2012 (21.00-03.00h) C
Tmax
Tmin
Внатрешна температура
26.34
25.75
Надворешна температура
27.17
22.35
0
U = - 0.467 [W/m2K] Воочлива е мала разлика помеѓу внатрешната и надворешната температура, што е неповолна околност за прецизно определување на топлинскиот флукс.
Резултати од мерење 3 Мерење извршено на 06/07.09.2012, временски интервал 21.00-03.00h
06/07.09.2012 (21.00-03.00h) C
Tmax
Tmin
Внатрешна температура
25.57
25.20
Надворешна температура
22.25
20.88
0
U = - 0.205 [W/m2K]
Резултати од мерење 3 Мерење извршено на 07/08.09.2012, временски интервал 21.00-03.00h
07/08.09.2012 (21.00-03.00h) C
Tmax
Tmin
Внатрешна температура
25.30
24.66
Надворешна температура
23.07
18.55
0
U = - 0.218 [W/m2K]
Резултати од мерење 3 Временски период: 05.09. 2012 – 08.09.2012 Временски интервал: 21.00 - 03.00h
2
U [w/m K] Датум 05.09.2012 -0.261 06.09.2012 -0.475 07.09.2012 -0.205 08.09.2012 -0.218
U = - 0.228 [W/m2K] Овој резултат е приближно ист со добиената вредност пресметана аналитички, U =0.22 [W/m2K], но и со добиениот резултат при мерење на првиот објект, U =0.227 [W/m2K]
Заклучоци од истражувањето За нехомогени пресеци неопходно е утврдување на U - коефициенот и со
мерење и аналитички Мерењето треба да го вршат стручни лица со предзнаења од оваа
област, со цел точно да се определи мерната локација и да се прилагоди мерниот инструмент на условите. При мерењето да се земе во предвид и анализа од термална камера, со цел
попрецизно да се постават сензорите на локаци од објектот каде што нема појава на топлински мост. За прецизни резултати, мора да се обезбедат специфични услови, треба
да има задоволителна температурна разлика помеѓу внатрешната и надворешната температура без зголемена влажност во воздухот. Да се стандардизира процедурата на испитување во зависност од
применетата обвивка, да се одреди времетраењето на мерењето, влијанието од варијабилноста на климатските услови, начинот на прицврстување на сензорите, временски интервал на регистрирани податоци и методата за калкулација на U-коефициентот.
Благодарам на вниманието