Proste projektowanie i weryfikacja metodą diagramów ift

Duże szklane powierzchnie wprowadzają słońce, ciepło i światło do budynku, poprawiając w ten sposób jego efektywność energetyczną. Aby uniknąć lub przynajmniej ograniczyć przegrzewanie się pomieszczeń oraz konieczność stosowania w związku z tym systemów klimatyzacji, trzeba zadbać o ochronę przeciwsłoneczną. Dlatego EnEV wymaga odpowiedniej izolacji termicznej również latem.

Fot. 1. Nowoczesne budynki charakteryzują się dużymi przeszkleniami, ale wymagają odpowiedniej ochrony przeciwsłonecznej (fot. Michael Rossa)

Zaproponowana w rozporządzeniu w sprawie oszczędzania energii EnEV (Energieeinsparverordnung) metoda określania wartości parametrów przenikającej do wnętrza energii cieplnej (z promieniowania słonecznego) jest w praktyce uciążliwa, dlatego projektanci i wykonawcy, aby ułatwić sobie zadanie wykorzystują do tego celu oprogramowanie, do którego jednak należy najpierw wprowadzić niezbędne dane dotyczące budynku i projektowanych elementów.

Aby skrócić czas potrzebny do wstępnego planowania i projektowania obiektu, instytut ift Rosenheim opracował metodę diagramów, za pomocą której można szybko i łatwo zaprojektować ochronę przeciwsłoneczną.

Fot. 2. Dopuszczalne parametry przenikającej energii cieplnej/słonecznej dla budynków mieszkalnych i niemieszkalnych, region klimatyczny B, zwiększona wentylacja nocna

Wymagania EnEV
Paragrafy 3 i 4 w rozporządzeniu EnEV 2014 określają minimalne wymagania dotyczące ochrony cieplnej latem w budynkach mieszkalnych i niemieszkalnych, które mają zastosowanie do budowanych budynków. Atest ten nie jest wymagany przy renowacji budynku. Wyjątki określa paragraf 9 ust. 4 i ust. 5 w przypadku powiększania powierzchni użytkowej o ponad 50 m² oraz w ust. 5 w przypadku instalowania nowego urządzenia grzewczego.

Rozporządzenie EnEV. przy określaniu metody weryfikacji ochrony przed przegrzewaniem w lecie, odwołuje się do normy DIN 4108-2: 2013-02 [2], która umożliwia uproszczoną metodę określania parametrów wchodzącej energii cieplnej (z promieniowania słonecznego) zgodnie z nr 8.3 i symulację termiczną (obraz termiczny) budynku zgodnie z nr 8.4 normy DIN 4108-2.

Rys. 3 Weryfikacja odpowiedniego komfortu cieplnego latem - budynki mieszkalne z przeszkleniem termoizolacyjnym

W przypadku tej drugiej metody warunki brzegowe, które należy zastosować, określono w normie DIN 4108-2.

Metoda umożliwiająca zapewniająca poznanie parametrów wchodzącej energii cieplnej wymaga od projektanta wprowadzenia danych dotyczących warunków brzegowych (typ konstrukcji, zwiększona wentylacja nocna, powierzchnia okien w budynku itp.).

Jednak metoda ta nie podaje wartości współczynnika gtot dla osłony (ochrony) przeciwsłonecznej i oszklenia wymaganej w przetargu, a „tylko” informację, czy nie została przekroczona dopuszczalna wartość nasłonecznienia dla wybranej sytuacji. Procedura ta, jako metoda „prób i błędów”, nie dostarcza projektantowi rozwiązania problemu, a raczej określa dopuszczalność planowanej osłony/ochrony przeciwsłonecznej.

Należy przedstawić obliczenia dla najbardziej „obciążonego“/niekorzystnego pomieszczenia w budynku. Norma nie zawiera żadnych kryteriów i nie definiuje tego pomieszczenia. Dlatego projektant - za pomocą dalszych obliczeń - musi udowodnić, że jego wybór jest prawidłowy.

Nawet jeśli obliczenia/dowody są zwykle dostarczane na podstawie symulacji komputerowych, to nadal pozostaje kwestia czasochłonnego i skomplikowanego procesu projektowania. Poza tym nie wszystkie dane do projektowania nie zawsze są dostępne od ręki.

Celem procedury weryfikacyjnej ift jest zatem zapewnienie wszystkim zaangażowanym w proces projektowania i realizacji bezpiecznej, zgodnej z normami i nieskomplikowanej procedury, która wymaga jak najmniejszej liczby parametrów wejściowych.

Metoda uproszczonego schematu wymaga tylko określenia powierzchni netto pomieszczenia, przewidywanych powierzchni okien i przeszklenia, które jest typowym szkłem termoizolacyjnym w budynkach mieszkalnych. Udział powierzchni okna fWG w stosunku do powierzchni podłogi definiuje się jako stosunek powierzchni okna (wymiar „surowej“ konstrukcji) do powierzchni netto podłogi pomieszczenia.

Metody diagramu ift nie można zastosować do budynków niemieszkalnych, ponieważ wymagania są tu wyższe, a relacje w zakresie użytkowania, obciążeń wewnętrznych itp. są bardziej złożone. W przypadku budynków niemieszkalnych zwykle zalecana jest symulacja termiczna budynku, zwłaszcza jeśli trzeba przestrzegać dodatkowych wymagań, takich jak rozporządzenia w zakresie wymagań dotyczących miejsc pracy.

Rys. 4. Określenie powierzchni podłogi netto

Uproszczona procedura wg DIN 4108-2
Uproszczona procedura weryfikacji zgodnie z normą DIN 4108-2 dla ochrony cieplnej (przed przegrzewaniem) latem pokazuje to, czy istniejąca/rzeczywista wartość przenikającej energii słonecznej Svorh nie przekracza dopuszczalnej wartości przenikającej energii słonecznej Szul.

Dopuszczalna wartość przenikającej energii słonecznej jest określana metodą prób i błędów na podstawie odpowiednich parametrów „wchodzącej do pomieszczenia“ energii słonecznej wg tabeli 8 normy DIN 4108-2.

Wynikają one między innymi z regionu klimatycznego, rodzaju konstrukcji budynku, powierzchni okien w stosunku do powierzchni bazowej (podłogi netto), nachylenia okien i orientacji okien względem stron świata.

Istniejąca wartość wejściowa promieniowania słonecznego wynika z powierzchni okien, powierzchni podłogi netto w pomieszczeniach oraz wartości gtot, która z kolei wynika z całkowitej przepuszczalności energii szyby zespolonej oraz współczynnika redukcyjnego FC urządzenia/osłony przeciwsłonecznej.

Wartości FC jako wartości odniesienia można pobrać z tabeli 7 w normie DIN 4108-2 lub zastosować wartości potwierdzone przez pomiary i certyfikaty badań, które są nieco dokładniejsze (wartości normowe są podane z dużym zapasem bezpieczeństwa).

Należy zauważyć, że norma DIN 4108-2 nie uwzględnia postanowień/przepisów podanych w paragrafie 47 Wzorcowych Przepisów Budowlanych (Musterbauordnung MBO) , gdy nie ma atestów/ dowodów na ochronę przed przegrzewaniem latem zgodnie z tabelą 6, wiersz 2.

Wzorcowe Przepisy Budowlane wymagają, aby udział powierzchni okna wynosił 12,5% w odniesieniu do powierzchni podłogi. Oznacza to, że zawsze przekraczana jest dopuszczalna wartość 10%, która nie wymaga dowodu.

Uproszczona metoda diagramu ift
Metoda określania wartości napływającej/wejściowej energii cieplnej (słonecznej) jest mniej odpowiednia dla większości sprzedawców okien i urządzeń do ochrony przeciwsłonecznej, firm budowlanych, ale także do wstępnego projektowania i porad architektów.

Wynika to z tego, że metoda ta wymaga wielu obliczeń i szczegółowej znajomości warunków brzegowych budynku i można ją wykonać tylko za pomocą oprogramowania w akceptowalnym czasie.

Metoda diagramów opracowana przez instytut ift Rosenheim odpowiada procedurze obliczeniowej w uproszczonej weryfikacji - zgodnie z normą DIN 4108-2. Dlatego też może być stosowana jako procedura zgodna z normami do weryfikacji ochrony „przed upałem“ w pomieszczeniach w lecie według normy DIN 4108-2.

Metoda ta – w formie czytelnych diagramów dotyczących ochrony przed przegrzewaniem pomieszczeń – od razu pokazuje skuteczne rozwiązania w zakresie ochrony przed słońcem (wartość FC), i wymaga tylko niewielkiej ilości danych wejściowych, To ułatwia i przyspiesza doradzanie i sprzedaż okien, szyb i akcesoriów okiennych do ochrony przeciwsłonecznej (rolet, żaluzji i markiz).

Obszar stosowania schematów jest ograniczony do budownictwa mieszkaniowego i pionowych powierzchni okien. Diagramy dotyczą każdej ekspozycji okien względem stron świata, ale dają niekorzystne wymiarowanie okien skierowanych na północ, ponieważ promieniowanie słoneczne po stronie północnej jest mniejsze i zasadniczo rozproszone.

Uproszczenie wynika z założenia następujących praktycznych warunków brzegowych, które są bezpieczne (rozwiązania z nich wynikające są po bezpiecznej stronie) i nie muszą już być określane i sprawdzane przez użytkownika:
- lekka konstrukcja,
- region klimatyczny C (w lecie),
- podwyższona wentylacja nocna (n ≥ 2 h-1, w przypadku użytkowania mieszkania wg DIN 4108-2 można założyć możliwość podwyższonej wentylacji nocnej),
- jedno- lub dwukomorowe szyby termoizolacyjne.

Jedynie powierzchnia podłogi (netto) pomieszczenia (pomieszczeń), powierzchnia okien i maksymalna wartość g oszklenia termoizolacyjnego - to minimalne informacje, które są wymagane w celu potwierdzenia prawidłowego doboru ochrony przeciwsłonecznej w istniejącym budynku mieszkalnym.

(...)

Michael Rossa ift Rosenheim

Bibliografia
[1] Rozporządzenie w sprawie oszczędzania energii z 2014 r., Federalny Dziennik Ustaw 2013 Część I nr 67, Bonn 21 listopada 2013 r
[2] DIN EN 4108-2: 2013-02 Izolacja cieplna i oszczędność energii w budynkach - Część 2: Minimalne wymagania dotyczące izolacji cieplnej.
[3] ift-Fachinformation WA-21/1 Ochrona przed upałem latem; Uproszczone procedury weryfikacji i diagramy. ift Rosenheim, opublikowano w kwietniu 2016 r
[4] Karta katalogowa VFF ES.04 Ochrona przed upałem latem. Stowarzyszenie Producentów Okien i Fasad, Frankfurt. Październik 2014

Całość artykułu w wydaniu drukowanym i elektronicznym 

Inne artykuły o podobnej tematyce patrz Serwisy Tematyczne 
Więcej informacji:  Świat Szkła 4/2021