Pojemność cieplna a wilgotność materiałów – zależność i wpływ na budynki
- Szczegóły
Zagadnienia ochrony cieplnej są związane z ruchem ciepła przez przegrody zewnętrzne budynku, powstającym w wyniku różnic temperatury powietrza wewnętrznego i zewnętrznego. Różnice temperatury wewnątrz i na zewnątrz budynków występują zarówno w lecie jak i w zimie. Ochrona przed kondensacją wilgoci jest oparta na analizie zjawiska dyfuzji pary wodnej przez przegrody, wywołanego różnicą temperatur i wilgotności względnych powietrza w pomieszczeniu i na zewnątrz. Ochrona przed kondensacją jest powiązana z izolacyjnością termiczną przegród budowlanych.
Przedmiotem tego działu jest ruch wilgoci (głównie dyfuzja pary wodnej) przez przegrody, wywołany różnicą temperatur i wilgotności względnych powietrza w pomieszczeniu i na zewnątrz budynku. Przedmiotem obliczeń sprawdzających jest możliwość wykraplania pary wodnej na wewnętrznej powierzchni przegród, zgodnie z obowiązującymi przepisami oraz we wnętrzu przegród budowlanych.
Komfort cieplny i jego znaczenie
Prawidłowe funkcjonowanie organizmu człowieka wymaga utrzymania temperatury ciała w określonym, wąskim zakresie temperatur. Nawet niewielkie odchylenia od średniej temperatury ciała wynoszącej około 37 °C są niebezpieczne dla zdrowia i mogą doprowadzić do śmierci. Człowiek jest narażony na duże wahania temperatur, musi więc osłaniać się od zewnętrznych wpływów klimatycznych przy pomocy sztucznej osłony, np. budynku.
Ze względu na wypromieniowanie ciepła z organizmu ludzkiego duże znaczenie dla warunków komfortu cieplnego ma temperatura powierzchni przegród tworzących to pomieszczenie. Kolejnym parametrem mającym wpływ na komfort cieplny wnętrza jest ruch powietrza (prędkość ruchu powietrza). Warunki klimatyczne we wnętrzu zapewniające komfort są utrzymywane poprzez właściwie dobrane przegrody i odpowiednie urządzenia techniczne (ogrzewanie, wentylacja). Zewnętrzna powłoka budynku ma za zadanie ograniczyć w jak największym stopniu wahania parametrów mikroklimatu.
Oszczędność energii i izolacyjność przegród
Różnica temperatur wnętrza i otoczenia budynku w zimie, musi prowadzić do strat cieplnych, które są następnie wyrównywane poprzez doprowadzanie ciepła z instalacji ogrzewczej. Aby ograniczyć do minimum zapotrzebowanie na energię i związane z tym zanieczyszczanie środowiska naturalnego, przegrody zewnętrzne muszą być dobrze izolowane. W lecie nadmiar ciepła dostaje się do wnętrza budynku głównie poprzez okna, w mniejszym stopniu przez przegrody nieprzezroczyste. Przegrzewania wnętrza w lecie można w dużym stopniu uniknąć jeżeli przegrody pełne mają dużą pojemność cieplną oraz stosując urządzenia osłaniające okna.
Przeczytaj także: Drenaż rozsączający w przydomowej oczyszczalni – poradnik
Właściwości materiałów budowlanych
Zróżnicowane temperatury po obydwu stronach warstwy materiału wywołują przepływ ciepła, którego wielkość zależy od przewodności cieplnej materiału. Niektóre materiały przewodzą ciepło bardzo dobrze (np. metale), inne zaś przewodzą ciepło bardzo słabo (np. styropian). Zdolność materiału do przewodzenia ciepła określa współczynnik przewodzenia ciepła.
Zasadniczy wpływ na przewodność cieplną materiału ma jego porowatość. Ponieważ powietrze zamknięte w porach materiału posiada najniższą przewodność cieplną, to wzrost porowatości, a inaczej mówiąc spadek gęstości materiału obniża jego przewodność cieplną. Oprócz porowatości i gęstości, wpływ na przewodność cieplną materiału ma jego wilgotność. Wraz ze wzrostem wilgotności szybko wzrasta przewodzenie ciepła. W praktyce budowlanej przy określaniu właściwości izolacyjnych przegród należy więc uwzględniać rzeczywisty stan wilgotnościowy materiałów oraz temperatury.
Dla opisu niestacjonarnego przepływu ciepła przez przegrody budowlane nie wystarczy informacja tylko o przewodności cieplnej materiału. W tych warunkach bowiem, istotną rolę gra również inny parametr, a mianowicie ciepło właściwe materiału. Jest to informacja o tym, jaka ilość ciepła jest potrzebna do podgrzania materiału w warunkach wzrastającej temperatury.
Ciepło właściwe materiału jest to ilość ciepła potrzebna, aby podgrzać 1 kg materiału o 1 K.
Wpływ wilgoci na przewodność cieplną
Wilgoć podwyższa przewodność cieplną, gdyż woda uzupełniająca pory materiału kamiennego posiada znacznie wyższy współczynnik przewodzenia niż powietrze wypełniające pory wysuszonego materiału. Szczególnie dużym wahaniom ulega przewodność cieplna materiałów porowatych, które ulegną zawilgoceniu wskutek działania wody lub też ujawniają zdolność do pochłaniania wilgoci (wysoką wilgotność właściwą). Z tego też względu stosując w budownictwie materiały lekkie wysokoporowate należy je chronić przed działaniem wilgoci, a co najważniejsze nie stosować materiałów, które ujawniają zdolność do akumulowania wilgoci w porach materiału.
Przeczytaj także: Dostępne opcje wód mineralnych
Pojemność cieplna materiałów
Pojemność cieplna materiału kamiennego jest to zdolność pochłaniania ciepła przy ogrzewaniu. Współczynnik pojemności cieplnej lub ciepło właściwe wyraża ilość ciepła w kcal potrzebną do ogrzania 1 kg materiału o 1°C. Im większe jest ciepło właściwe materiału, tym większą posiada on zdolność do magazynowania ciepła i przechowywania go po przerwaniu ogrzewania. Ciepło właściwe kamieni naturalnych wynosi ok. 0,22.
Wymagania formalne dotyczące izolacyjności cieplnej
Zgodnie z Rozporządzeniem Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie, budynek i jego instalacje ogrzewcze, wentylacyjne i klimatyzacyjne powinny być zaprojektowane i wykonane w taki sposób, aby ilość energii cieplnej, potrzebnej do użytkowania budynku, była ograniczona.
Rosnące z roku na rok koszty energii i ogrzewania powodują, że potencjalny właściciel domu myśli o tym, jak ograniczyć przyszłe wydatki na jego eksploatację. Kwestią kluczową jest wybór odpowiedniej technologii budowy, aby spełnione zostały m.in. wymagania dotyczące izolacyjności cieplnej przegród. Biorąc pod uwagę wieloletnie użytkowanie budynku, należałoby również uwzględnić korzyści dla przyszłych mieszkańców, jakie mogą płynąć z jego akumulacyjności cieplnej. Ponadto trzeba pamiętać, że w celu zapewnienia właściwego mikroklimatu dobowe wahania temperatury w pomieszczeniach mieszkalnych…
Przeczytaj także: Skład wody Alfred i Rymanów
tags: #pojemność #cieplna #a #wilgotność #materiałów #zależność
