Akumulacja ciepła - jak liczyć

[Szaruś]

Jak się liczy "masę akumulacyjną" (nie wiem czy dobrze przetłumaczyłem, po niemiecku "speicherwirksame Masse" ściany?

 

Mam tutaj link z przykładowymi obliczeniami dotyczącymi ochrony cieplnej i dźwiękowej dla ściany trójwarstwowej (opublikowany przez Austriacki Związek Producentów Ceggieł).

 

Jest tam policzone:

opór cieplny ®

wspołczynnik przenikania ciepła (U)

"masa akumulacujna"

 

Wyszło im, że różnica w masie akumukacyjnej między ściną nośną 25 cm a ścianą nośną 17 jest niewielka.

 

Powiem więcej: można sobie od nich ściągnąć tablekę Ecela , która taką "masę akumulacyjną" potrafi wyliczyć. Pytanie tylko - jak to się liczy?

 

Nawet się trochę pobawiłem tą tabelką (arkusz kalkulacyjny Wand1), i wynika z tego, że ściana ceglana 17 cm i ściana ceglana 100 cm ma mniej więcej taką samą "masę akumulacyjną".

 

A więc, czy ktoś wie jak się to liczy?

[HenoK]

Szaruś myślę, że mógłbym Ci podpowiedzieć jak tę "masę akumulacyjną" policzono, ale nie mogę się dobrać to tego arkusza w Excela, bo mam jeszcze Excela w wersji 7.0, a arkusze są zapisane w Excelu 97.

Jeżeli mógłbyś zapisać te arkusze w formacie Excel 7.0 i przesłać mi e-mailem ( [email protected] ) to chętnie Ci pomogę w rozgryzieniu tego tematu.

Pozdrawiam

[Gość]

dużo Ci teraz nie pomogę, ale

1. każdy materiał posiada taki parametr jak ciepło właściwe, ogólnie i w skrócie, powie Ci ono ile energii należy włożyć aby podnieść jednostkę masy/objętości danego materiału o 1K.

2. Jeśli dołożysz do tego deltaT,

3. Jeśli dołożysz do wzoru przejmowanie i oddawanie ciepła,

 

to jesteś blisko rozwiązania równania ile ciepła można zakumulować/oddać w danym czasie przez wybrany materiał.

 

Pewnie to nie wzystko, musiałbym poszperać po książkach ze studiów

Może ktoś jeszcze coś podpowie.

 

CZ.

[Szaruś]

Wpływ na "masę akumulacyjną" (czy jak to zwał) mają:

 

1. ciepło właściwe (c [J/kgK])

2. masa właściwa ( [kg/m3])

3. wspólczynnik przewodzenia ciepła (lambda [W/mK])

 

Im większe powyższe parametry, tym lepsze właściwości akumulacyjne ma dany materiał. Natomiast grubość ściany, jeżeli jest powyżej 10 cm, ma tylko znikomy wpływ na "masę akumulacyjną". Tak przynajmniej wynika z tej tableki Excela.

 

Chyba też będę musiał jeszcze poszperać.

 

[HenoK]

Szaruś dziękuję za e-maila. Do wzorów nie można się dobrać, ale jak przeanalizowałem generowane wyniki to doszedłem do przekonania, że ta "masa akumulacyjna" to prawdopodobnie kolejny chwyt marketingowy. Wyniki tego wzoru są tak dobrane, żeby wykazać, że ściana ceramiczna od 18 cm do 25 cm ma największą masę akumulacyjną - przeanalizowałem wyniki dla właściwości zblizonych do ceramiki dla ściany jednorodnej przy grubości ściany od 0,10 do 0,30 m i oto co mi wyszło :

0,10 - 74,31

0,11 - 76,21

0,12 - 78,01

0,13 - 79,66

0,14 - 80,90

0,15 - 81,78

0,16 - 82,31 <- max

0,17 - 82,00

0,18 - 81,87

0,19 - 81,86 <- min

0,20 - 81,91

0,21 - 82,00

0,22 - 82,09

0,23 - 82,17

0,24 - 82,23

0,25 - 82,28

0,26 - 82,31

0,27 - 82,32 <- max

0,28 - 82,31

0,29 - 82,31

0,30 - 82,31

Jak widać zależność ta ma 2 maksima - jedno przy 0,16m, a drugie przy 0,27 m - jest to wbrew zasadom fizyki. Z jakiego powodu w przedziale 0,16 - 0,27 m wartości miałyby być mniejsze ?

W zwiazku z tym uważam, że wartość tego parametru (podawaną przez producenta, czy wyliczaną dostarczonym przez niego arkuszem) można sobie podarować.

Żeby rzetelnie policzyć akumulacyjność ściany należałoby uwzglednić trochę więcej elementów - np. współczynnik absorpcji i emisji ściany (inaczej będzie się zachowywała ściana wyłożona folią aluminiową, a inaczej pomalowana czarną matową farbą).

[Szaruś]

Może nie aż tak bardzo chwyt reklamowy, ale mają coś sknocone ze wzorem.

 

W krajach cieplejszych od Polski (np. Węgry) to taką "masę akumulacyjną" to liczą (tak jak U, czy paroprzepuszczalność) razem z projektem (niezależnie od konstruckji ściany) bo niektóre gminy tego wymagają. Szczególnie przy konstrukcji lekkiej szkieletowej jest to raczej wymagane. Jeżeli taki budynek ma za mało "masy akumulacyjnej" to trzeba go dociążyć (np. ścianki działowe z ceramiki, a nie lekkie). Jest to związane z ochroną budynku przed przegrzaniem latem.

 

Tylko nie wiem jak to się liczy "na piechotę", bo wszyscy mają jakieś programy, które to robią.

[piotr.nowy]

Nie bardzo wiem czy piszę na temat, ale wiem na pewno , że prawo budowlane wymagamin współczynnika przenikania ciepła ścian na jakimśtam poziomie i jeśli jest niższy to budować można wtedy ,gdy wartość akumulacyjna ścian jest wyższa niz cośtam...

[Gość]

mniej więcej tak,

z materiałów o wysokiej akumulacji ciepła warto budować przede wszystkim w przypadku wyboru prądu jako czynnika grzewczego ( nocna taryfa ).

Ale również w pozostałych przypadkach różnice temperatur będą mniejsze w przypadku braku ( prostego ) sterowania ogrzewaniem.

 

Zależy co chce się osiągnąć, warto o tym pomyśleć na etapie projektu.

 

CZ.

[Szaruś]

Nie bardzo wiem czy piszę na temat, ale wiem na pewno , że prawo budowlane wymagamin współczynnika przenikania ciepła ścian na jakimśtam poziomie i jeśli jest niższy to budować można wtedy ,gdy wartość akumulacyjna ścian jest wyższa niz cośtam...

 

Chyba nie na temat. Izolacja cieplna i zdolność akumulacji ciepła to dwa odrębne pojęcia.

[Szaruś]

mniej więcej tak,

z materiałów o wysokiej akumulacji ciepła warto budować przede wszystkim w przypadku wyboru prądu jako czynnika grzewczego ( nocna taryfa ).

Ale również w pozostałych przypadkach różnice temperatur będą mniejsze w przypadku braku ( prostego ) sterowania ogrzewaniem.

 

Zależy co chce się osiągnąć, warto o tym pomyśleć na etapie projektu.

 

CZ.

 

To prawda. I jeszcze, tak jak pisałem wcześniej, dobra zdolność akumulacyjna budynku jest potrzebna latem ( w krajach cieplejszych od Polski) w celu zapobiegnięciu przegrzania.

[HenoK]

.... dobra zdolność akumulacyjna budynku jest potrzebna latem ( w krajach cieplejszych od Polski) w celu zapobiegnięciu przegrzania.

W Polsce też się przydaje, o czym można się było przekonać podczas niedawnych upałów.

Pozdrawiam

[Szaruś]

Pobawiłem się trochę tą tabelką, i w zależności od masy właściwej, czy lambda max wychodzi przy innych grubościach (ale są zawsze dwa maksy). Coś chyba mają pokopane z tym wzorem.

[HenoK]

Zrobiłem wykres z danych o których poprzednio pisałem :

http://republika.pl/henok/Wykres1.gif

Widać z niego :

1. Odcinek w którym zależności są prawie proporcjonalne (do grubości ok. 0,08m)

2. Odcinek pośredni (od 0,08 - 0,16m),

3. Wartości prawie niezależne od grubości powyżej 0,16m.

Sądzę, że pomijając dokładność wzoru (jest to pewnie odcinkowe przybliżenie bardziej skomplikowanych zależności) jest on do przyjęcia.

Przy określonym współczynniku przenikania ciepła dla danego materiału jako akumulator ciepła może efektywnie pracować tylko określona warstwa materiału. Zwiększenie jej grubości niewiele akumulacyjność ściany poprawi.

[Szaruś]

Czyli jeżeli ściana ma 18 czu 20 cm to już w zupełności wystarczy (jeżeli chodzi a akumulację ciepła), jeśli oczywiście konstrukcyjnie taka grubość jest wystarczająca.

 

Teraz już wiem dlaczego Niemcy lubią 17,5 cm na część konstrukcyjną ściany warstwowej.

 

To co to jest za sens budować ścianę 30 cm i ocieplić 10 cm? To już lepiej zrobić 20 + 20. Ta sama akumulacja cieplna, a U o wiele lepsze. A koszt podobny.

[Szaruś]

To taki system z klocków styropianowych wypełnionych betonem akumulację będzie miał znikomą.

[HenoK]

To taki system z klocków styropianowych wypełnionych betonem akumulację będzie miał znikomą.

Taka ściana z ma prawie zerową akumulację, ale za to znakomite właściwosci izolacyjne.

Producenci tego systemu tym się nie przejmują twierdząc, że pozostałe elementy budynku (posadzki, stropy, ścianki działowe) zapewniaja wystarczającą pojemność cieplną. Jeżeli jednak wszystkie elementy nadmiernie się "odchudzi" z możliwości akumulacji ciepła zaczyna się problem.

[ketiso]

Wzorek na ciepło zakumulowane w 1m2 ściany jednowarstwowej wygląda tak:

 

A=gęstość objętościowa[kg/m3]xciepło właściwe[kJ/kgxK]xgrubość warstwy[m]x(temp na wewnętrznej powierzchni przegrody[C]-temp na zewnętrznej powierzchni przegrody[C]/2 -temperatura powietrza zewnętrznego[C]

HEJ!

[Szaruś]

Wszystko się zgadza, ale problem w tym, że nie cała grubość ściany bierze udział w akumulacji ciepła (jeżeli chodzi o cykle 24 godzinne), bo ciepło ne zdąży do nich wejść. Dlatego liczy się "masę akumulacyjną" (czy jak to zwał) i tylko ta masa bierze udział w procesie akumulacji.

 

To tak jak ochrona (wyimaginowana) łazienki przed zalaniem: zrobię sobie zbiornik amukulacujny 10 m3 i podłączę kratkę ściekową do tego zbiornika. Jestem zadowolony, bo mam akumulacje na 10 m3. Ale niestety, jeżeli spływ z łazienki jest za wąski w stosunku do strumienia wody, który zalewa łazienkę (w przypadki ciepła - energia dostarczona przez promieniowanie przez okna jest za duża, aby w krótkim czasie zostac pochłąnięta przez ściany), to mimo że mam zbiornik akumulacujny 10 m3, wykorzystuję może tylko 5 m3 ("pojemnosć akumulacyjna" całego systemu).

 

 

Moje ściany mają też policzony "wspólczynnik tłumienia" (chodzi o tłumienie strumienia cieplnego, nie o dźwięk) i "opóźnienie" (w godzinach). Terminologia może niepoprawna, gdyż jest to tłumaczenie.

[piotr.nowy]

Nie bardzo wiem czy piszę na temat, ale wiem na pewno , że prawo budowlane wymagamin współczynnika przenikania ciepła ścian na jakimśtam poziomie i jeśli jest niższy to budować można wtedy ,gdy wartość akumulacyjna ścian jest wyższa niz cośtam...

 

Chyba nie na temat. Izolacja cieplna i zdolność akumulacji ciepła to dwa odrębne pojęcia.

 

To to wiem .wydawało mi sie raczej ,że twoja "masa akumulacyjna" ma coś wspólnego z wartością akumulacyjną scian o której pisałem...