Výpočet součinitele prostupu tepla Uw
dvojitého okna - chodbového

(stávající stav)

Rekonstrukce bytového domu

(energetická sanace)

Telečská 28, číslo parcely 3532
Jihlava

Vypracoval :

Vedoucí DP :

Studijní obor :

Modul (zaměření) :

Datum zakončení :

Část DP - číslo přílohy :


LUKÁŠ STANĚK

ING. V.ŽĎÁRA, CSc.

C – POZEMNÍ STAVBY A KONSTRUKCE

STAVEBNÍ FYZIKA

12/2003

Z-12
Cíl úlohy
Přesně vypočítat celkový součinitel prostupu tepla dvojitého okna dle normy ČSN EN ISO 10077-1. Provést výpočet pomocí stacionárního dvourozměrného teplotního pole pro jednotlivé části rámu a zasklení okna, včetně uvažování příslušné vzduchové vrstvy mezi vnitřním a vnějším oknem.
Zadání a popis projektu
a) Popis okenní výplně
                    Fotografie chodbového okna
         Vodorovný řez
         Modelace okenní výplně pro 2D výpočet
Svislý řez Modelace okenní výplně pro 2D výpočet
  • Vnitřní pohled, výkresy a modelace pro 2D výpočet - půdorys a řez
Bylo provedeno přesné zaměření a zakreslení všech částí okna. Po zhotovení podrobných výkresů vodorovného a svislého řezu byla provedena modelace v programu pro výpočet stacionárního dvourozměrného teplotního pole.
Výpočet
Pro výpočet celkového součinitele prostupu tepla Uw dvojitého okna se použije následujícího vzorce :



kde :
Uw1 (W/m2.K) součinitel prostupu tepla vnějšího okna
Uw2 (W/m2.K) součinitel prostupu tepla vnitřního okna
Rs (m2.K/W) tepelný odpor uzavřené vzduchové dutiny
Rsi (m2.K/W) tepelný odpor při přestupu tepla na vnitřní straně okenní výplně
Rse (m2.K/W) tepelný odpor při přestupu tepla na vnější straně okenní výplně

a) Výpočet součinitel prostupu tepla vnějšího okna Uw1

Výsek - vnější okno

  • Dvojité okno z vyznačením počítané vnější části

Při výpočtu byly použity tyto veličiny

Společné hodnoty a vzorce
te (°C) ti (°C) Dt (°K) he (W/m2.K) hi (W/m2.K) dp,g-ext (m) lp (W/m.K) lg (W/m.K) Af-ext (m2) Ag-ext (m2)
-15 0 15 23 8 0,001 0,035 1 0,24 0,31

te (°C) vnější výpočtová teplota
ti (°C) stanovená teplota uvnitř vzduchové dutiny
Dt (°K) rozdíl teplot
he (W/m2.K) součinitel přestupu tepla na vnější straně konstrukce
hi (W/m2.K) součinitel přestupu tepla na vnitřní straně konstrukce
dp,g-ext (m) tloušťka náhradní desky resp. zasklení vnějšího okna
lp (W/m.K) součinitel tepelné vodivosti náhradní desky
lg (W/m.K) součinitel tepelné vodivosti zasklení
Af-ext (m2) plocha rámu vnějšího okna při pohledu z exteriéru
Ag-ext (m2) plocha zasklení vnějšího okna při pohledu z exteriéru



Výpočet součinitele prostupu tepla náhradní desky a zasklení :

   


Součinitel prostupu tepla rámem vnějšího okna Uf-ext se vypočítá pomocí zjištěného množství tepla, které při uvažovaném rozdílu teplot daným rámem projde. Pro tyto účely musí být spočítán tepelný tok každým charakteristickým řezem rámu.

V rámci posuzovaného vnějšího okna se vyskytuje pět charakteristických řezů, dva půdorysné a tři svislé. Pomocí programu pro výpočet dvourozměrného teplotního pole byl spočítán tepelný tok jednotlivými řezy Q (W/m). Výpočet pro každý řez byl proveden tak, že se zasklení o délce 0,18 m nahradilo deskou stejné tloušťky o zadaném parametru l.




bp-ext = 0,18 m Uf1 = 4,79 W/m2.K
bf-ext = 0,05 m
Qext = 17,30 W/m


bp-ext = 0,18 m Uf2 = 4,94 W/m2.K
bf-ext = 0,051 m
Qext = 17,48 W/m
 

bp-ext = 0,36 m Uf3 = 4,47 W/m2.K
bf-ext = 0,11 m
Qext = 34,77 W/m
 

bp-ext = 0,36 m Uf4 = 15,1 W/m2.K
bf-ext = 0,014 m
Qext = 30,58 W/m


bp-ext = 0,18 m Uf5 = 4,95 W/m2.K
bf-ext = 0,051 m
Qext = 17,49 W/m


Pro každý řez rámem se množství tepla procházející jeho 1 metrem Q (W/m) podělí rozdílem uvažovaných teplot Dt (°K), od tohoto podílu se odečte množství tepla procházející náhradní deskou (Up-ext*bp-ext), tak získáme množství tepla procházející pouze rámem. Sumu těchto rozdílů pro všechny char. řezy podělíme sumou šířek rámů bf-ext pro tyto řezy a získáme hodnotu Uf-ext (W/m2.K).

Součinitel prostupu tepla rámem vnějšího okna Uf-ext :



Součinitel prostupu tepla vnějšího okna UW1 se vypočítá podle následujícího vzorce :




kde :
Ag-ext (m2) plocha zasklení vnějšího okna při pohledu z exteriéru
Af-ext (m2) plocha rámu vnějšího okna při pohledu z exteriéru
Ug-ext (W/m2.K) součinitel prostupu tepla zasklení vnějšího okna
Uf-ext (W/m2.K) součinitel prostupu tepla rámu vnějšího okna


b) Výpočet součinitel prostupu tepla vnitřního okna Uw2
Výpočet součinitel prostupu tepla vnitřního okna UW2 se vypočítá analogickým způsobem.

Výsek - vnitřní okno

  • Dvojité okno z vyznačením počítané vnitřní části

Při výpočtu byly použity tyto veličiny

Společné hodnoty a vzorce
te (°C) ti (°C) Dt (°K) he (W/m2.K) hi (W/m2.K) dp,g-int (m) lp (W/m.K) lg (W/m.K) Af-int (m2) Ag-int (m2)
0 21 21 23 8 0,001 0,035 1 0,21 0,34

te (°C) stanovená teplota uvnitř vzduchové dutiny
ti (°C) vnitřní výpočtová teplota
Dt (°K) rozdíl teplot
he (W/m2.K) součinitel přestupu tepla na vnější straně konstrukce
hi (W/m2.K) součinitel přestupu tepla na vnitřní straně konstrukce
dp,g-int (m) tloušťka náhradní desky resp. zasklení vnitřního okna
lp (W/m.K) součinitel tepelné vodivosti náhradní desky
lg (W/m.K) součinitel tepelné vodivosti zasklení
Af-int (m2) plocha rámu vnitřního okna při pohledu z interiéru
Ag-int (m2) plocha zasklení vnitřního okna při pohledu z interiéru



Výpočet součinitele prostupu tepla náhradní desky a zasklení :

   


Součinitel prostupu tepla rámem vnitřního okna Uf-int se vypočítá pomocí zjištěného množství tepla, které při uvažovaném rozdílu teplot daným rámem projde. Pro tyto účely musí být spočítán tepelný tok každým charakteristickým řezem rámu.

V rámci posuzovaného vnitřního okna se vyskytuje pět charakteristických řezů, dva půdorysné a tři svislé. Pomocí programu pro výpočet dvourozměrného teplotního pole byl spočítán tepelný tok jednotlivými řezy Q (W/m). Výpočet pro každý řez byl proveden tak, že se zasklení o délce 0,18 m nahradilo deskou stejné tloušťky o zadaném parametru l.




bp-int = 0,18 m Uf1 = 3,96 W/m2.K
bf-int = 0,061 m
Qint = 24,25 W/m


bp-int = 0,18 m Uf2 = 3,99 W/m2.K
bf-int = 0,061 m
Qint = 24,30 W/m
                 

bp-int = 0,36 m Uf3 = 3,94 W/m2.K
bf-int = 0,13 m
Qint = 49,13 W/m
                    

bp-int = 0,36 m Uf4 = 7,07 W/m2.K
bf-int = 0,03 m
Qint = 42,82 W/m
  

bp-int = 0,18 m Uf5 = 3,96 W/m2.K
bf-int = 0,061 m
Qint = 24,26 W/m


Pro každý řez rámem se množství tepla procházející jeho 1 metrem Q (W/m) podělí rozdílem uvažovaných teplot Dt (°K), od tohoto podílu se odečte množství tepla procházející náhradní deskou (Up-int*bp-int), tak získáme množství tepla procházející pouze rámem. Sumu těchto rozdílů pro všechny char. řezy podělíme sumou šířek rámů bf-int pro tyto řezy a získáme hodnotu Uf-int (W/m2.K).

Součinitel prostupu tepla rámem vnitřního okna Uf-int :



Součinitel prostupu tepla vnitřního okna UW2 se vypočítá podle následujícího vzorce :




kde :
Ag-int (m2) plocha zasklení vnějšího okna při pohledu z interiéru
Af-int (m2) plocha rámu vnějšího okna při pohledu z interiéru
Ug-int (W/m2.K) součinitel prostupu tepla zasklení vnitřního okna
Uf-int (W/m2.K) součinitel prostupu tepla rámu vnitřního okna


c) Výpočet celkového součinitele prostupu tepla dvojitého okna UW(dle ČSN EN ISO 10077-1)

            Výpočtové hodnoty - půdorys
            Termovize - půdorys                Legenda termovize - půdorys Výpočtové hodnoty - řez
Termovize - řez
Legenda termovize - řez

Dle vzorce viz. úvod výpočtu je proveden výpočet UW :


kde :
Uw1 (W/m2.K) součinitel prostupu tepla vnějšího okna
Uw2 (W/m2.K) součinitel prostupu tepla vnitřního okna
Rs (m2.K/W) tepelný odpor vrstvy mezi zasklením obou oken
Rsi (m2.K/W) odpor při přestupu tepla na vnitřní straně vnějšího okna v případě jeho samostatného použití
Rse (m2.K/W) odpor při přestupu tepla na vnější straně vnitřního okna v případě jeho samostatného použití


Závěr
Pomocí metodiky výpočtu dle normy ČSN EN ISO 10077-1 a použití přesných hodnot Uf jednotlivých částí rámů okna byl vypočten celkový součinitel prostupu tepla dvojitého okna. Pro konkrétní okrajové podmínky jeho hodnota činí UW=2,66 (W/m2.K). Norma ČSN 73 0540 stanovuje hodnotu součinitele prostupu tepla dvojitého okna na UW=2,35 (W/m2.K). Přesný výpočet konkrétní okenní výplně tedy přibližně odpovídá stanovené normové hodnotě. Výpočet je velmi citlivý na změny hodnot jednotlivých součinitelů a lze tedy výsledek považovat za reálný a správný.

23.10. 2003, Lukáš Staněk


POUŽITÁ LITERATURA:
F. Kulhánek, J. Tywoniak : skripta - Stavební fyzika 20 (Stavební tepelná technika)
ČSN EN ISO 10077-1 : norma - Tepelná chování oken, dveří a okenic-Výpočet součinitele prostupu tepla-Část 1:Zjednodušená metoda

VÝPOČETNÍ PROGRAMY:
AREA 2002

POZNÁMKA :
Úloha byla provedena v rámci školní práce v předmětu stavební fyzika. Pro veškeré výpočty bylo použito softwaru ve školních učebnách /Svoboda software - Program AREA 2002, který poskytuje firma K-CAD s.r.o., www.KCAD.cz/






© 2004-2007 www.stanek-lukas.cz, Všechna práva vyhrazena. Chcete-li použít zde prezentované materiály napište mi mail.
Kontakty:
   

laky.stanek@email.cz
 
Úvodní stránka