Turinys

1. Statybinės fizikos objektas. Statybinės fizikos ţinių aktualumas pastatų

projektavime

2

2. Šiluminė fizika. 5

2.1. Šiluminė energija, šilumokaita 5

2.2. Oro drėgnumas 10

3. Klimatas ir mikroklimatas. 16

3.1. Atmosferos veiksnių poveikis pastatų atitvaroms ir patalpų mikroklimatui 16

3.2. Patalpų mikroklimatas. 19

4. Statybinių medţiagų ir gaminių šiluminės ir drėgminės savybės 22

4.1. Šilumos laidumo koeficientas, šiluminė varţa ir šilumos perdavimo

koeficientas

22

4.2. Šiluminė talpa, šiluminis imlumas 30

4.3. Šiluminis spinduliavimas 33

4.4. Drėgmė medţiagose 36

4.5. Laidumas vandens garams 42

4.6. Laidumas orui 44

5. Fizikinių procesų pastatų atitvarose apskaičiavimas 46

5.1. Atitvarų šiluminės varţos ir šilumos perdavimo koeficientai 46

5.2. Temperatūrinių laukų atitvarose skaičiavimai 62

5.3. Šiluminiai tilteliai 66

5.4. Atitvaros drėgminis reţimas 69

5.5. Nestacionari šilumokaita 80

6. Reikalavimai pastatų projektavimui. 84

6.1. Reikalavimų pastatams politika 84

6.2. Šiluminės energijos taupymas 89

6.3. Drėgminė būsena 91

7. Statybinės akustikos pagrindai 92

7.1. Garso fiziniai rodikliai 92

7.2. Patalpų akustika 96

7.3. Apsauga nuo triukšmo 99

8. Patalpų apšvietimo pagrindai 102

8.1. Pagrindiniai šviesos technikos dėsniai ir vienetai 102

8.2. Patalpų apšviestumo reikalavimai pastatų projektavime 104

Literatūra 106

Priedai 108

1 Priedas 108

126

2

1. STATYBINĖS FIZIKOS OBJEKTAS. STATYBINĖS FIZIKOS ŢINIŲ

AKTUALUMAS PASTATŲ PROJEKTAVIME

Viena iš pagrindinių prieţasčių dėl ko yra statomi pastatai – atskirti dalį erdvės, kad šioje

atskirtoje erdvėje būtų galima sudaryti norimas aplinkos sąlygas. Aplinkos sąlygoms

apibūdinti gali būti naudojami įvairūs parametrai: oro temperatūra, oro drėgnumas, oro

judėjimo greitis, apšviestumas, akustinės sąlygos, oro uţterštumas ir t.t. Dauguma šių

parametrų yra susiję su statybine fizika (fizikiniais procesais susijusiais su statyba).

Statybinė fizika nagrinėja pastatų atitvarose ir jų atskirtoje aplinkoje vykstančius fizikinius

procesus.

Atitvara fizikos poţiūriu yra konstrukcija, atskirianti dvi aplinkas, kuriose paprastai yra

nevienodas oro slėgis, vandens garų kiekis, temperatūra, įvairaus stiprumo triukšmas ir

apšviestumas. Atitvaros priešinasi, kad šiluma, drėgmė, oras, saulės spinduliuotė, garsas

nepraeitų iš vienos aplinkos į kitą. Nuo to, kaip atitvarose vyksta minėtieji fiziniai procesai,

priklauso patalpų mikroklimatas, akustinis reţimas, apšviestumas, pastato techninė būklė ir

patvarumas [1].

Išorės aplinkos sąlygos paprastai apibūdinamos klimato parametrais, o vidaus aplinkos

sąlygos paprastai apibūdinamos mikroklimato parametrais.

Statybinė fizika nagrinėja klimatą, mikroklimatą, šilumos, oro, drėgmės, šviesos, garso ir

kitų aplinkų parametrų mainus tarp išorės ir vidaus, bei sprendţia klausimus, kokios turi būti

atitvaros, kad būtų uţtikrintas reikalaujamas vidinės aplinkos mikroklimatas.

Statybinės fizikos objektas:

- statybinė klimatologija – klimato poveikis pastatams ir patalpų mikroklimatui;

- patalpų mikroklimatas – patalpų komfortas;

- statybinė šiluminė fizika – šilumos, drėgmės, oro mainai;

- akustika – garso kokybė, apsauga nuo triukšmo;

- šviesos technika – natūralus ir dirbtinis apšvietimas;

Statybinė fizika – taikomasis mokslas tiriantis su šilumine energija, drėgme, akustika ir

šviesa susijusias savybes pastatų komponentuose (stogai, fasadai, grindys, langai, durys),

patalpose, pastatuose ir pastatų grupėse. Svarbiausia yra vartotojų reikalavimai šiluminiam,

akustiniam ir matomumo komfortui, vartotojų sveikata kartu atsiţvelgiant į architektūrą,

medţiagas, ekonomines ir ekologines aplinkybes. Statybinė fizika numato fizikinius

reikalavimus pastato aplinkai, kurie uţtikrina ţmonėms reikalingą vidaus aplinką atsiţvelgiant

į išorės klimato poveikius. Terminas „taikomasis“ parodo, kad statybinė fizika nukreipta

kylančių problemų sprendimui: teorija yra kaip priemonė, o ne tikslas [2].

Statybinė fizika atsirado susiliejus trims į praktinį pritaikymą orientuotoms disciplinoms:

taikomajai fizikai, pastatų konstrukcijoms ir pastatų eksploatacijai. Ilgą laiką šiai disciplinai

keliami klausimai buvo sprendţiami praktinės patirties perdavimo keliu, kai ilgus amţius

medţiagos ir technologijos maţai keitėsi. 19 amţiaus industrinė revoliucija statybos pramonei

suteikė daug naujų statybinių medţiagų ir technologijų. Pradėta statyti daug ir didelių pastatų

iš naujų medţiagų, kurių panaudojimo praktinė patirtis dar buvo nepakankama. Buvo

pastebėta daug trūkumų naujai pastatytuose pastatuose, kurie išryškėdavo pastatų naudojimo

metu. Tai sudarė prielaidas vykdyti mokslinius tyrimus ir publikuoti gautus rezultatus, kad

3

būtų pagerinta statomų pastatų kokybė. 20 amţiaus pradţioje pradėti publikuoti mokslinių

tyrimų rezultatai iš pradţių susiję su pastatų patalpų akustika, vidaus mikroklimato sąlygomis,

patalpų apšviestumu. Šiluminės fizikos aktualumas labai išryškėjo 7-ajame – 8-ajame 20-to

amţiaus dešimtmetyje prasidėjus energetinėms krizėms, kai greitai brangstant kurui, tapo

aktualus brangiai kainuojantis patalpų šildymas ir pradėta ieškoti priemonių energijos

sąnaudoms maţinti [2].

Lietuvoje šiluminės energijos taupymo svarba ypač padidėjo po nepriklausomybės

atgavimo, kai šalia energijos kainos, aplinkos taršos, labai svarbus tapo ir energetinės

nepriklausomybės klausimas, kadangi dideli energijos poreikiai didina šalies priklausomybę

nuo energijos tiekėjų. Tinkamai apšiltinus eksploatuojamų gyvenamųjų namų atitvaras,

galima sutaupyti iki 40% šiluminės energijos [3].

Paskutiniu metu pagrindinis dokumentas skatinantis energijos taupymą pastatuose Europos

Sąjungoje buvo Europos Parlamento ir Tarybos direktyva 2002/91/EB dar vadinama EPBD

(Energy Performance of Buildings Directive) [4]. Joje nurodyti reikalavimai kiekvienoje

Europos Sąjungos šalyje priimti atitinkamus teisės aktus, kurie skatintų energijos taupymą

pastatuose. Šiam tikslui turi būti numatyti minimalūs energetiniai reikalavimai naujai

statomiems pastatams, taip pat skatinti senų pastatų atnaujinimą energijos taupymo poţiūriu, o

kaip paskatą tam visuomenės informavimui numatyti visų pastatų energetinį sertifikavimą.

Įgyvendinus šią direktyvą atsirado poreikis ją atnaujinti ir 2010 m. Patvirtinta nauja Europos

Sąjungos direktyva dėl energijos pastatuose taupymo (Directive 2010/31/EU of the European

Parlament and of the Council of 19 May 2010 on the energy performance of buildings) [5].

Šioje direktyvoje paminėta, kad Europos Sąjungoje pastatams sunaudojama apie 40% visos

energijos. Šis sektorius toliau plečiasi, atitinkamai didindamas ir energijos sąnaudas. Tačiau,

Europos Sąjungoje siekiama maţinti energijos vartojimą, didinti energijos gamybos dalį iš

atsinaujinančių energijos šaltinių tokiu būdu maţinant regiono priklausomybę nuo iškastinio

kuro tiekėjų bei maţinti išmetamų į atmosferą šiltnamio efektą sukeliančių dujų kiekį.

Atsiţvelgiant į „Kyoto protokolo“ reikalavimus ir ilgalaikius Europos Sąjungos tikslus

energijos taupymo pastatuose srityje, numatoma sumaţinti išmetamų į atmosferą šiltnamio

efektą sukeliančių dujų kiekį iki 2020 metų maţiausiai 20% (atitinkamai maţinant ir

iškastinio kuro naudojimą šiluminės energijos gamybai), bei iki 2020 metų maţiausiai 20%

energijos gauti iš atsinaujinančių energijos šaltinių (bendrai, pasauliniu mastu yra keliamos

nuostatos, kad anglies junginių išmetimas į atmosferą iki 2050 metų turėtų sumaţėti iki 80%

[6]). Šioje direktyvoje taip pat nurodyta, kad gerinant (maţinant) energijos vartojimą

pastatuose turi būti atsiţvelgta į klimato vietines sąlygas, vidaus mikroklimato uţtikrinimą,

ekonominį efektyvumą, taip pat pabrėţiama, kad šių tikslų siekimas neturi neigiamai įtakoti

kitų pastato savybių, tokių kaip saugumas, pasiekiamumas, tinkamumas naudoti pagal

paskirtį. Šioje direktyvoje taip pat nurodyta, kad Europos šalys turi uţtikrinti, kad iki 2020

gruodţio 31 dienos visi naujai statomi pastatai bus artimi nuliniam energijos vartojimui [7], o

po 2018 metų gruodţio 31 dienos visi nauji visuomeniniai pastatai bus artimi nuliniam

energijos vartojimui. Šiuo metu Europos sąjungos šalyse energijos taupymo pastatuose

skatinimui kuriamos įvairios programos energetiškai efektyvių pastatų propagavimui. Tokių

programų pavyzdys gali būti „Pasyvaus namo“ (passive house) programa, kuri prasidėjusi

kaip privati iniciatyva Vokietijoje tapo populiari daugelyje šalių, į ją orientuojasi daugelio

šalių vyriausybės formuodamos energijos taupymo pastatuose strategijas [8]. Siekdamos

4

įgyvendinti bendrą Europos Sąjungos politiką energijos taupymo pastatuose klausimais

skirtingos šalys numato atitinkamus reikalavimus pastatams ir taip pat skatinimo programas.

Šių reikalavimų ir programų apţvalga yra pateikta EuroACE (European Alliance of

Companies for Energy Efficiency in Buildings) 2008 metų ataskaitoje [9].

Atsiţvelgiant į Europos Sąjungos direktyvas ir bendrą energijos taupymo politiką

kiekviena šalis ruošia savo atitinkamus dokumentus. Lietuvoje efektyvaus energijos vartojimo

perspektyvas galima rasti atitinkamose programose ir planuose, pavyzdţiui, Nacionalinė

energijos vartojimo efektyvumo didinimo 2006-2010 metų programa [10] arba Energijos

efektyvumo veiksmų planas [11].

Energijos taupymo pastatuose reikalavimų įgyvendinimui Lietuvoje yra patvirtinti

atitinkami Statybos techniniai reglamentai, kuriuose nurodyti reikalavimai projektuojamiems

pastatams. Pagrindinis šios srities reglamentas, kuriame pateikti reikalavimai pastatų

atitvaroms projektuojant ir rekonstruojant pastatus STR 2.05.01:2005 „Pastatų atitvarų

šiluminė technika“ [12]. Įgyvendinant anksčiau minėtos EPBD direktyvos [5] reikalavimus

pastatų energetiniam sertifikavimui skirtas Statybos techninis reglamentas STR 2.01.09:2005

„Pastatų energinis naudingumas. Energinio naudingumo sertifikavimas“ [13].

Pastatą veikiantys klimato poveikiai, kuriuos reikia įvertinti projektuojant pastatus

susistemintai pateikti RSN 156-94 „Statybinė klimatologija“ [14]. Reikalavimai patalpų

mikroklimatui, kuris turi būti uţtikrinamas pastato atitvarų pagalba yra pateikti atitinkamose

higienos normose.

Patalpų, kurioms keliami atitinkami akustiniai reikalavimai, projektavimui turi būti

įvertintos garso sklidimo įvairiomis kryptimis galimybės, kad būtų uţtikrintas kuo

kokybiškesnis garso signalo perdavimas nuo garso šaltinio iki klausytojo. Garso sklidimo

architektūrinėje erdvėje ypatumai, garso lauko charakteristikos, patalpų akustinio

projektavimo principai išsamiai išnagrinėti V.J. Stauskio vadovėlyje „Architektūrinė

akustika“ [15].

Triukšmo ţmonių aplinkoje klausimai nuolat tampa vis aktualesni, nes tai daro didelę įtaką

ţmonių sveikatai, darbingumui, savijautai. 2002 m. birţelio 25 d. Europos Parlamentas ir

Taryba priėmė direktyvą 2002/49/EB dėl aplinkos triukšmo valdymo [16]. Tai dokumentas,

kuriuo siekiama teisiškai reguliuoti aplinkos triukšmą. Lietuvoje atitinkamiems klausimams

spręsti priimtas Lietuvos Respublikos triukšmo valdymo Įstatymas [17], reglamentas

STR 2.01.07:2003 „Pastatų vidaus ir išorės aplinkos apsauga nuo triukšmo“ [18].

Patalpų apšviestumas taip pat turi didelę įtaką ţmonių savijautai, sveikatai ir darbingumui,

todėl projektuojant atitinkamos paskirties pastatus ir patalpas į tai turi būti atsiţvelgta.

Reikalavimai pastatų patalpų apšviestumui pateikti atitinkamuose reglamentuose ir higienos

normose, kurie išsamiau aptarti 8 skyriuje.

5

2. ŠILUMINĖ FIZIKA

2.1 Šiluminė energija. Šilumokaita

Gali būti keletas šiluminės energijos apibrėţimų [2]:

- Termodinaminis. Termodinamika viską skirsto į sistemas ir aplinkas. Sistema gali

būti bet kas: medţiagos tūris, pastato dalis, pastato konstrukcija, šildymo sistemos

dalis, netgi miestas. „Šiluma“ apibūdinama, kaip energija perduodama tarp sistemos ir

jos aplinkos. Šiuo atveju „darbas“ yra tikslingas ir organizuotas, „šiluma“ –

išsklaidyta ir neorganizuota.

- Molekulinis. Molekulinėje fizikoje šiluma parodo statistinį atomų ir laisvųjų

elektronų kinetinės energijos kiekį. Idealiųjų dujų atveju šiluminę energiją galima

tiesiogiai susieti su kinetine energija, t.y. dujų molekulių judėjimo vidutiniu greičiu.

Abiem atvejais šiluma yra ypač inertiška labai išsklaidyta energijos forma.

Šilumos „kokybė“ nusakoma jos potencialu – temperatūra. Aukštesnė temperatūra reiškia

aukštesnę kokybę, kuri parodo aukštesnį atomų ir laisvųjų elektronų energetinį lygį ir

galimybes daugiau šilumos perversti į galią. Aukštesnė temperatūra pasiekiama šildant

sistemą, t.y. pridedant šilumos (šiluminės energijos), ţemesnė temperatūra pasiekiama šaldant

sistemą, t.y. atimant šiluminę energiją. Temperatūra yra skaliarinis dydis.

Pagal molekulinę-kinetinę medţiagos sandaros teoriją, temperatūra yra molekulių

šiluminio judėjimo matas, priklausantis nuo jų vidutinės kinetinės energijos. Tokiu būdu

nustatyta temperatūra vadinama absoliutine arba termodinamine ir ţymima T, o jos vienetu

yra kelvinas (K). Praktikoje daţniau naudojama šimtalaipsnė Celsijaus skalė, temperatūra

ţymima , o matavimo vienetas yra Celsijaus laipsnis (oC). Šioje skalėje nulis (0

oC) reiškia

vandens trigubą tašką (priimta ledo tirpimo temperatūra), 100 oC – vandens virimo

temperatūra esant slėgiui 1001,325 kPa (1 atmosfera). Ryšys tarp termodinaminės ir Celsijaus

skalių išreiškiamas lygybe: T(K) = (oC) + 273,15 .

Nors termodinaminė temperatūra Kelvinais ir temperatūra Celsijaus laipsniais

absoliutinėmis reikšmėmis skiriasi 273,15 vienetų, tačiau jų skalėse padalos vertė yra vienodo

dydţio, todėl temperatūrų skirtumas abiejose skalėse bus vienodas. Dėl to matuoti

temperatūras galima vienoje skalėje, o jų skirtumą išreikšti kitos skalės vienetais. Tai daţnai

atliekama šiluminės fizikos skaičiavimuose. Pavyzdţiui, temperatūros daţniausiai yra

nusakomos Celsijaus laipsniais, o temperatūrų skirtumas išreiškiamas Kelvinais. Pavyzdţiui:

20oC – 15

oC = 5 K. Statybinėje fizikoje išvestiniai vienetai, kur yra temperatūrų skirtumas

visur nurodoma Kelvinai, pavyzdţiui, šilumos laidumo koeficiento vienetai yra W/(mK).

Kita temperatūros matavimo skalė naudojama JAV yra Farengeito laipsniai Fr, oF. Ši

temperatūrų skalė skiriasi nuo anksčiau minėtų ne tik savo absoliutinėmis reikšmėmis, bet ir

padalos verte. Dėl to, temperatūrų skirtumas Farengeito laipsniais skirsis nuo temperatūrų

skirtumo Celsijaus laipsniais arba Kelvinais. Tai labai svarbu nepamiršti skaitant įvairių šalių

literatūrą, medţiagų savybių aprašymus, lyginant tarpusavyje jų savybių vertes. Celsijaus ir

Farengeito laipsnius galima susieti sekančia lygybe:

32)(5

9)( CFFr oo arba )32)((

9

5)( FFrC oo (2.1)

6

Šiluma ir temperatūra nematuojama tiesiogiai, tačiau ji yra juntama ir matuojama

netiesiogiai, nes daug medţiagų savybių nuo jos priklauso:

- Temperatūrinis išsiplėtimas. Tūrinio išsiplėtimo priklausomybė išnaudojama

gyvsidabrio termometruose, kur gyvsidabrio tūris keičiasi priklausomai nuo temperatūros.

Šiuo metu gyvsidabris dėl jo pavojingumo ţmogaus sveikatai retai naudojamas jį pakeičiant

kitais skysčiais, kurių tūrio pokytis nuo temperatūros, tam tikrose temperatūros pokyčio

ribose, būtų kuo artimesnis tiesinei priklausomybei. Spiraliniuose termometruose išnaudojama

metalų temperatūrinė deformacija;

- Elektrinės varţos pokytis (pavyzdţiui, platinos vielos elektrinės varţos priklausomybė

nuo temperatūros). Ši savybė išnaudojama elektroniniuose termometruose;

- Elektros potencialo pokytis tarp kontaktų skirtingose temperatūrose: temperatūros

matavimas termoporų pagalba.

Kodėl šiluma ir temperatūra tokie svarbūs statybinėje fizikoje? Šilumos srautas reiškia

energijos suvartojimą. Šiluminis komfortas įpareigoja palaikyti pastatuose tam tikrą

temperatūrą, o tai reiškia šildymą ir šaldymą. Ir viena ir kita yra pasiekiama naudojant

iškastinį kurą, hidro energiją, vėjo energiją, saulės energiją gaunant tiesiogiai šiluminę

energiją arba elektros energiją. Iškastinis kuras yra išsenkantis ir jo naudojimas susijęs su

aplinkosauginėmis problemomis. Todėl pastatų projektavimas su maţais šildymo ir vėsinimo

poreikiais yra būtinas. Maţi poreikiai reiškia maţus energijos srautus per atitvaras.

Temperatūros savo ruoţtu įtakoja temperatūrinį komfortą ir ilgaamţiškumą. Pakankamai

aukšta paviršių temperatūra (ţiemos metu) prisideda prie temperatūrinio komforto ir geros

savijautos jausmo. Iš kitos pusės, vasaros metu per aukšta temperatūra yra nepageidautina.

Didelis temperatūrų skirtumas tarp sluoksnių įtakoja didesnes temperatūrines deformacijas,

didesnius temperatūrinius įtempimus ir didesnę irimų formavimosi riziką. Neigiamos

temperatūros įtakoja uţšąlančios drėgmės porėtose medţiagose ardantį poveikį. Aukštos

temperatūros skatina sintetinių medţiagų cheminį irimą. Temperatūrų skirtumas taip pat

įtakoja drėgmės ir druskų judėjimą porėtose medţiagose. Ar mes galime kontroliuoti šiuos

temperatūrinius efektus priklauso nuo pastato konstrukcijų projekto.

Šiluma gali būti jaučiamoje formoje, kuri ţinoma kaip susijusi su temperatūra, arba

slaptojoje formoje, kuri ţinoma kaip virsmų šiluma.

Jaučiamoji šiluma gali būti perduodama laidumu, konvekcija ir spinduliavimu, t.y.

šiluminė energija perduodama viena kitai molekulėms liečiantis; su molekulių srautu, kai

vienoje vietoje molekulės sušyla (gauna šiluminės energijos), kitoje vietoje atšąla (atiduoda

šiluminę energiją); spinduliuojant ir sugeriant elektromagnetines bangas, kuriomis

perduodama šiluminė energija.

Slaptoji šiluma pernešama nešėju nepriklausomai nuo temperatūros. Bet kuriuo metu

nešėjui keičiant būvį slaptoji šiluma gali virsti į jaučiamąją arba atvirkščiai. Pavyzdţiui,

garuojant vandeniui, jis sugeria jaučiamosios šilumos tiek, kokia yra jo slaptoji garavimo

šiluma. Vandens garai juda į šaltesnę vietą kur gali kondensuotis išskirdamas slaptąją

garavimo šilumą į jaučiamąją šilumą. Šie virsmai įtakoja temperatūros kryptį taip pat kaip

jaučiamosios šilumos perdavimą kietuose kūnuose ir pastato dalyse.

Šilumos (šiluminės energijos) kiekis daţniausiai yra ţymimas raide Q. Šiluminės

energijos kiekio pagrindinis mato vienetas yra J (Dţaulis). Dţaulio fizikinė prasmė yra susieta

su darbo sąvoka (jėgos atliekamas darbas) – 1J = 1N ∙ 1m. Šiluminėje fizikoje taip pat daţnai

7

naudojamas kitas šiluminės energijos kiekio vienetas – vatvalandė (Wh) arba kilovatvalandė

(kWh) bei megavatvalandė (MWh). ). Dar vieni šiluminės energijos kiekio vienetai, kurie

buvo naudojami anksčiau, vadinami kalorijomis (cal) bei kilokalorijomis (kcal). Kilokalorija

savo fizikine prasme parodo, kokį šilumos kiekį reikia sutekti vienam litrui (1 kg) vandens,

kad jo temperatūra padidėtų vienu Celsijaus laipsniu, o atitinkamai viena kalorija – šilumos

kiekis reikalingas vienam gramui vandens, kad jo temperatūra padidėtų vienu Celsijaus

laipsniu. Šiluminės fizikos vienetus išreikštus kalorijomis galima sutikti dar pakankamai

neseniai išleistoje literatūroje. Kalorijos ir Dţauliai bei vatvalandės susiję sekančiomis

lygybėmis: 1 cal = 4,187 J arba 1 kcal = 1,163 Wh .

Skirtinga temperatūra atskiruose taškuose parodo skirtingą šiluminės energijos lygį.

Siekdama susilyginti šiluminė energija iš tos vietos kur yra didesnė temperatūra (didesnis

šiluminės energijos lygis) pereina (perduodama) į tą vietą kur yra maţesnė temperatūra

(maţesnis šiluminės energijos lygis). Kitaip tariant dėl temperatūrų skirtumo atsiranda

šilumos perdavimas (šilumos mainai). Esant pastoviam temperatūrų skirtumui ilgą laiką

susidaro pastovus šilumos perdavimas vadinamas šilumos srautu (). Šilumos srautas

parodo perduodamą šilumos kiekį per laiko vienetą. Šiluminėje fizikoje yra atskiras šilumos

srauto vienetas – vatas (W). 1 W = 1 J/s. Fizikine prasme šilumos srautas (W) parodo šilumos

kiekį (J) praeinantį per vieną sekundę.

Šiluma praėjusi per laiko vienetą per vienetinį plotą statmeną srauto krypčiai vadinama

šilumos srauto tankiu q, W/m2.

Šilumos mainai (šilumokaita)

Savaiminis šilumos plitimas erdvėje, esant nevienodai temperatūrai įvairiuose jos taškuose,

vadinamas šilumos mainais, arba šilumos perdavimu (šilumokaita).

Šiluma gali plisti trimis būdais: laidumu, konvekcija ir spinduliavimu.

Šilumos laidumas – tai jos plitimas, kai liečiasi medţiagos dalelės, kurių temperatūros

(energetinis lygis) skirtingos. Šiltesnės medţiagos molekulės perduoda dalį savo energijos

šaltesnėms molekulėms, ir šiluma plinta kūno mase. Šilumos mainai laidumu vyksta visuose

kūnuose ir aplinkose (dujose, skysčiuose) kur tik yra molekulių tarpusavio sąveika. Šilumos

mainai vien tik laidumu vyksta absoliučiai kietuose neskaidriuose kūnuose, pavyzdţiui,

metaluose. Šilumos perdavimas laidumu praktiškai nevyksta vakuume, kosmose.

Šilumos savybė praleisti šilumą šilumos laidumu yra įvertinama šilumos laidumo

koeficientu , W/(mK). Kadangi dauguma statybinių medţiagų yra sudarytos ne vien tik iš

kietų dalelių, bet ir iš porų bei kapiliarų, kuriuose yra dujos (pav. oras) ir skysčiai (pav.

vanduo), tai ir šiluma jose yra perduodama ne vien tik laidumu, bet ir kitais šilumos

perdavimo būdais, t.y. konvekcija bei spinduliavimu. Tačiau, kadangi didţioji šilumos dalis

statybinėse medţiagose yra perduodama būtent laidumu, tai ir jų savybė praleisti šilumą

apibendrintai yra įvardinama šilumos laidumo koeficientu. Jeigu šilumos perdavimas kitais

būdais yra pakankamai ţymus, tai statybinėms medţiagoms prie šilumos laidumo koeficiento

yra numatomi pridėti papildomi priedai, pavyzdţiui, priedai dėl konvekcijos.

Šilumos kiekis perduodamas per medţiagą šilumos laidumu tiesiogiai priklauso nuo

temperatūros skirtumo (abiejose medţiagos pusėse) ir nuo medţiagos storio. Kuo temperatūrų

skirtumas bus didesnis, tuo daugiau šilumos praeis iš šiltesnės vietos į šaltesnę ir atvirkščiai,

8

kuo didesnis medţiagos storis, kurį turi praeiti šiluma, tuo maţiau šilumos praeis. Bendrai per

medţiagą perduodamas šilumos srauto tankis gali būti apskaičiuotas sekančiai:

dq

, W/m

2; (2.2)

čia: – medţiagos šilumos laidumo koeficientas, W/(mK);

d – medţiagos storis, per kurį praeina šiluma, m;

=1 – 2 – temperatūrų skirtumas dėl kurio vyksta šilumos perdavimas, oC.

q, W/m2

1, Co

2, Co

d, m

1 > 2

2.1 pav. Šilumos perdavimas laidumu

Dujose, skirtingai nuo kietų kūnų ir skysčių, molekulės tarpusavyje nėra pastoviai susirišę.

Jos viena kitai šiluminę energiją perduoda tik viena su kita susidurdamos. Dėl to šilumos

perdavimas laidumu dujose yra ţymiai maţesnis lyginant su kietais kūnais bei skysčiais.

Statybinėse medţiagose dujos (oras) yra naudojamos šilumos laidumui sumaţinti (šilumos

izoliacinėse medţiagose). Patalpos ore šiluma nuo šildymo prietaisų į aplinką daugiausia

sklinda ne šilumos laidumu, bet kitais šilumos perdavimo būdais, t.y. konvekcija ir

spinduliavimu.

Konvekcija – šilumos pernešimas judančiomis skysčio arba dujų dalelėmis. Išskiriami du

konvekcijos būdai: natūrali, kurią sukelia skirtinga aplinkos dalelių temperatūra, ir priverstinė,

kurią sukelia išoriniai poveikiai (vėjas, ventiliatoriai, siurbliai). Kadangi molekulių judėjimo

prieţastis gali būti natūrali, priverstinė arba abi vienu metu, molekulės gali judėti tiek iš

aukštesnės temperatūros aplinkos į ţemesnės temperatūros aplinką tiek ir atvirkščiai.

Konvekcijai reikalinga terpė. Skysčiuose ir dujose vykstant konvekcijai tuo pat metu vyksta

šilumos perdavimas ir laidumu, tarpusavyje liečiantis molekulėms su skirtingomis

temperatūromis (skirtinga vidine energija).

2.2 pav. Šilumos perdavimas konvekcija

9

Šilumos kiekis perduodamas konvekcijos būdu priklauso nuo dujų arba skysčio kiekio

(išreikšto mase arba tūriu), šiluminės talpos (masės arba tūrio vienetui) bei temperatūros

skirtumo tarp tos vietos kurioje dujos arba skystis sušilo, ir tos vietos kurioje dujos arba

skystis atvėso.

ocmQ , J arba vcVQ , J; (2.3)

čia: m – dujų arba skysčio masė, kg;

co – dujų arba skysčio savitoji šiluminė talpa, J/(kgK);

V – dujų arba skysčio tūris, m3;

cv – dujų arba skysčio šiluminė talpa tūrio vienetui, J/(m3K);

– temperatūrų skirtumas tarp tos vietos, kurioje dujos arba skystis sušilo ir tos

vietos kurioje atvėso, K.

Šilumos mainams konvekcijos būdu labai svarbus šilumos perdavimas nuo paviršiaus dujų

arba skysčio srautui. Todėl nustatomos priklausomybės šilumos kiekiui perduodamam tarp

paviršiaus ir judančių dujų arba skysčio.

Jeigu yra ţinomas paviršiaus šilumos perdavimo konvekcijos būdu koeficientas hk,

W/(m2K), tai paviršiaus aplinkai (arba atvirkščiai) perduodamas šilumos srauto tankis būtų

apskaičiuojamas pagal sekančią formulę:

q = hk , W/m2; (2.4)

čia: – temperatūrų skirtumas tarp paviršiaus ir aplinkos, K;

hk – paviršiaus šilumos perdavimo koeficientas konvekcijos būdu, W/(m2K).

Paviršiaus šilumos perdavimo konvekcijos būdu koeficientas hk, W/(m2K), daugiausia

priklauso nuo temperatūros skirtumo (tarp aplinkos ir paviršiaus), paviršiaus savybių

(pavyzdţiui, šiurkštumo), nuo srauto savybių (pavyzdţiui, skystis arba dujos, jų klampumas,

šiluminis imlumas ir t.t.), nuo srauto judėjimo greičio.

Pastatų atitvarų išorinio ir vidinio paviršiaus šilumos perdavimo koeficientai

apskaičiuojami skirtingai, dėl to, kad išorinio paviršiaus šilumos perdavimo koeficiento

konvekcija dydį nulemia vėjo poveikis (priverstinė konvekcija), o vidinio paviršiaus –

temperatūrų skirtumas (natūrali konvekcija).

Šildomų patalpų išorinių sienų vidinio paviršiaus šilumos perdavimo koeficientui

apskaičiuoti gali būti naudojama formulė [19]:

366,1 kh , W/(m2K); (2.5)

čia: =i – si – temperatūrų skirtumas tarp patalpos oro (i) ir išorinės sienos vidinio

paviršiaus (si), oC (K);

Horizontaliems paviršiams pagal aukščiau pateiktą formulę paskaičiuotą šilumos

perdavimo koeficientą reikėtų: luboms – 30 % padidinti, grindims – 30 % sumaţinti.

Išoriniams atitvarinių konstrukcijų paviršiams šilumos perdavimo koeficientas hk gali būti

apskaičiuotas pagal sekančią formulę [19]:

10

v

k evh 91,1656,0 78,334,7 , W/(m2K); (2.6)

čia: v – vėjo greitis m/s;

e – natūrinio logaritmo pagrindas (e = 2,718).

Konvektoriais vadinami šildymo prietaisai pasiţymi išvystytu paviršiumi, kad pagerinti

sąlygas didesniam oro srautui perimti šildymo prietaiso šiluminei energijai.

Spinduliavimu šiluma perduodama išspinduliuojant ir sugeriant elektromagnetines

bangas. Temperatūroje aukštesnėje uţ absoliutų nulį (0 K), kiekvienas paviršius

išspinduliuoja elektromagnetines bangas, kurios sklinda į visas puses. Kito kūno paviršius

patekusias ant jo elektronines bangas sugeria ir jos virsta šilumine energija. Skirtingos

temperatūros paviršiai išspinduliuodami energiją keičiasi šilumine energija. Šilumos

perdavimas spinduliavimu nereikalauja terpės. Spinduliavimas gali vykti vakuume ir tai

svarbus išskirtinumas lyginant su šilumos perdavimu laidumu ir konvekcija. Spinduliavimu

šiluma perduodama skaidrioje aplinkoje: per dujas, skysčius, skaidrius kietus kūnus. Vien

spinduliavimu šiluma gali plisti tik vakuume (kosmose). Tik spinduliavimu yra perduodama

Saulės šiluminė energija Ţemei.

Kūno paviršiaus šilumos spinduliuotės intensyvumas priklauso nuo jo temperatūros ir

sugebėjimo spinduliuoti šilumą. Geriausiai šilumą spinduliuoja absoliučiai juodas kūnas.

Kūnai, kurie spinduliuoja maţiau negu absoliučiai juodas kūnas, vadinami pilkaisiais.

Absoliučiai juodo kūno pilnutinis spinduliuojamas energijos srauto tankis (Mo) visame

elektromagnetinio spinduliavimo diapazone (apimant ultravioletinę, regimąją ir

infraraudonąją spektro dalį) yra proporcingas absoliutinei temperatūrai ketvirtame laipsnyje ir

išreiškiamas Stefano-Bolcmano dėsniu:

Mo=T4 , W/m

2; (2.7)

čia: = (5,670510,00019)10-8

, W/(m2K

4) – Stefano-Bolcmano konstanta;

T – absoliučiai juodo kūno temperatūra, K (K = oC + 273,15).

Kadangi kūno paviršiaus išspinduliuojamos energijos kiekis priklauso nuo temperatūros,

aukštesnės temperatūros paviršius išspinduliuos daugiau šiluminės energijos uţ ţemesnės

temperatūros paviršių. Tokiu būdu energija nuo aukštesnės temperatūros paviršiaus bus

perkeliama (perduodama) ţemesnės temperatūros paviršiui.

2.2 Oro drėgnis

Vandens garai yra sudėtinė oro dalis. Vandens garų kiekis ore gali būti nusakomas

santykiniu drėgniu , vieneto dalimis arba %; tūriniu dujų mišinio (oro) drėgniu (vandens

garų koncentracija arba absoliučiu drėgniu) , kg/m3; daliniu vandens garų slėgiu p, Pa. Oro

drėgnumui nusakyti reikia ţinoti atitinkamai temperatūrai būdingą sočiųjų vandens garų slėgį

ps, Pa, arba tūrinio oro drėgnio soties ribą s, kg/m3. Sočiųjų vandens garų slėgio

priklausomybė nuo temperatūros pateikta 2.1 lentelėje.

Pakankamai vaizdţiai oro drėgnis gali būti apibudinamas tūriniu dujų mišinio (oro)

drėgniu , kg/m3 arba g/m

3 (vandens kiekis kilogramais arba gramais viename kubiniame

11

metre oro). Tūrinis dujų mišinio (oro) drėgnis dar vadinamas absoliutiniu oro drėgniu arba

vandens garų koncentracija ore. Skirtingose sąlygose gali būti skirtingas maksimalus vandens

garų kiekis ore. Daugiausia tai priklauso nuo oro temperatūros. Pavyzdţiui, esant oro

temperatūrai +35oC, maksimalus vandens garų kiekis gali būti 39,6 g/m

3, o prie -10

oC - tiktai

2,14 g/m3. Kaip matome tai labai didelis skirtumas. Būtent ši savybė labai svarbi praktikoje.

Jeigu oras su maksimaliu vandens garų kiekiu, atvėsta, drėgmės perteklius ore virsta vandeniu

(susidaro rūkas, t.y. maţyčiai vandens lašeliai sklandantys ore, kurie vėliau didėdami krenta

ţemyn). Jeigu šiuo atveju atitvarų paviršių arba patalpoje esančių daiktų paviršių temperatūra

yra ţemesnė uţ oro temperatūrą, perteklinė drėgmė pradeda kondensuotis ant šių paviršių.

Santykinis oro drėgnis - tai santykis tarp esamo vandens garų kiekio ore ir maksimaliai

galimo vandens garų kiekio ore tam tikroje temperatūroje. Šis santykis gali būti išreikštas

vandens garų slėgių santykiu arba vandens garų koncentracijų santykiu:

100sp

p , % arba 100

s

%; (2.8)

čia: p – dalinis (esamas) vandens garų slėgis, Pa;

ps – sočiųjų (maksimaliai galimas) vandens garų slėgis tam tikroje temperatūroje, Pa;

– tūrinis dujų mišinio (oro) drėgnis (vandens garų koncentracija arba absoliutus oro

drėgnis), kg/m3;

s – tūrinio dujų mišinio (oro) drėgnio (vandens garų koncentracijos arba absoliutaus

oro drėgnio) soties riba, kg/m3;

Jeigu nurodant santykinį oro drėgnį nėra papildomų paaiškinimų, priimta, kad šis santykis

išreikštas esamo ir maksimaliai galimo vandens garų slėgių santykiu.

Būtent santykinį oro drėgnį ţmogus jaučia, identifikuodamas orą kaip sausą arba drėgną.

Santykinis oro drėgnis pagal dalinius vandens garų slėgius skaičiuojamas sekančiai.

Pavyzdţiui, jeigu 20oC temperatūroje dalinis vandens garų slėgis p=1500 Pa, o sočiųjų

vandens garų slėgis ps=2340 Pa, tai santykinis oro drėgnis bus lygus:

6402340

1500,

sp

p arba 64100

2340

1500100

sp

p , %

Vienareikšmiškam oro drėgnumo apibudinimui reikalingi bent du parametrai, nes pagal

vieną parametrą bus neaišku, ar didelis drėgmės kiekis ore (pagal drėgmės koncentraciją), ar

oras drėgnas (pagal santykinį oro drėgnį). Paprastai oro drėgnis nusakomas santykiniu oro

drėgniu , %, ir temperatūra , oC, tačiau gali būti ir kiti parametrų deriniai.

Maksimaliai galimas vandens garų kiekis ore priklauso nuo oro temperatūros. Maţėjant

temperatūrai maţėja maksimaliai galimas vandens garų kiekis ore (esamam drėgmės kiekiui

nesikeičiant). Dėl to didėja santykinis oro drėgnumas (santykis tarp esamo vandens garų

kiekio ir maksimaliai galimo). Tam tikroje temperatūroje maksimaliai galimas vandens garų

kiekis susilygina su esamu vandens garų kiekiu ir tada vandens garai turi pradėti

kondensuotis. Ši temperatūra vadinama rasos taško temperatūra. Rasos taško temperatūros

priklausomybė nuo oro temperatūros ir santykinio oro drėgnio pateikta 2.2 lentelėje.

12

2.1 lentelė. Sočiųjų vandens garų slėgio psat priklausomybė nuo temperatūros

oC

Sočiųjų vandens garų slėgis psat virš vandens arba ledo, Pa

0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9

30 4244 4269 4294 4319 4344 4369 4394 4419 4445 4469

29 4006 4030 4053 4077 4101 4124 4148 4172 4196 4219

28 3781 3803 3826 3848 3871 3894 3916 3939 3961 3984

27 3566 3588 3609 3631 3652 3674 3659 3717 3739 3759

26 3362 3382 3403 3423 3443 3463 3484 3504 3525 3544

25 3169 3188 3208 3227 3246 3266 3284 3304 3324 3343

24 2985 3003 3021 3040 3059 3077 3095 3114 3132 3151

23 2810 2827 2845 2863 2880 2897 2915 2932 2950 2968

22 2645 2661 2678 2695 2711 2727 2744 2761 2777 2794

21 2487 2504 2518 2535 2551 2566 2582 2598 2613 2629

20 2340 2354 2369 2384 2399 2413 2428 2443 2457 2473

19 2197 2212 2227 2241 2254 2268 2283 2297 2310 2324

18 2065 2079 2091 2105 2119 2132 2145 2158 2172 2185

17 1937 1950 1963 1976 1988 2001 2014 2027 2039 2052

16 1818 1830 1841 1854 1866 1878 1889 1901 1914 1926

15 1706 1717 1729 1739 1750 1762 1773 1784 1795 1806

14 1599 1610 1621 1631 1642 1653 1663 1674 1684 1695

13 1498 1508 1518 1528 1538 1548 1559 1569 1578 1588

12 1403 1413 1422 1431 1441 1451 1460 1470 1479 1488

11 1312 1321 1330 1340 1349 1358 1367 1375 1385 1394

10 1228 1237 1245 1254 1262 1270 1279 1287 1296 1304

9 1148 1156 1163 1171 1179 1187 1195 1203 1211 1218

8 1073 1081 1088 1096 1103 1110 1117 1125 1133 1140

7 1002 1008 1016 1023 1030 1038 1045 1052 1059 1066

6 935 942 949 955 961 968 975 982 988 995

5 872 878 884 890 896 902 907 913 919 925

4 813 819 825 831 837 843 849 854 861 866

3 759 765 770 776 781 787 793 798 803 808

2 705 710 716 721 727 732 737 743 748 753

1 657 662 667 672 677 682 687 691 696 700

0 611 616 621 626 630 635 640 645 648 653

-0 611 605 600 595 592 587 582 577 572 567

-1 562 557 552 547 543 538 534 531 527 522

-2 517 514 509 505 501 496 492 489 484 480

-3 476 472 468 464 461 456 452 448 444 440

-4 437 433 430 426 423 419 415 412 408 405

-5 401 398 395 391 388 385 382 379 375 372

-6 368 365 362 359 356 353 350 347 343 340

-7 337 336 333 330 327 324 321 318 315 312

-8 310 306 304 301 298 296 294 291 288 286

-9 284 281 279 276 274 272 269 267 264 262

-10 260 258 255 253 251 249 246 244 242 239

-11 237 235 233 231 229 228 226 224 221 219

-12 217 215 213 211 209 208 206 204 202 200

-13 198 197 195 193 191 190 188 186 184 182

-14 181 180 178 177 175 173 172 170 168 167

-15 165 164 162 161 159 158 157 155 153 152

-20 103 102 101 100 99 98 97 96 95 94

13

Priklausomybė tarp oro temperatūros, santykinio bei absoliutaus oro drėgnio parodyta 2.3

pav.

2.3 pav. Priklausomybė tarp oro temperatūros, santykinio bei absoliutaus drėgnio

Daţnai yra manoma, kad pastatų sienos ţiemą drėksta dėl lauko oro drėgnumo, kad

drėgmė skverbiasi iš lauko į vidų per duris, langus ir sienas. Iš tikrųjų, iš lauko oro sienos

drėgmės gauna tik tiek, kiek jos įdrėksta dėl medţiagų sorbcinių savybių bei kapiliarais įgertų

kritulių. Vandens garai, esantys ore, ţiemą daţniausiai skverbiasi iš patalpos į išorę, nes

vandens garų koncentracija patalpoje (aukštesnėje temperatūroje) daţniausiai yra didesnė uţ

koncentraciją išorėje (ţemesnėje temperatūroje).

Nagrinėjame atvejį, kai lauko oro temperatūra –10 oC ir santykinis oro drėgnumas 90 %, o

patalpos oro temperatūra +20 oC ir santykinis oro drėgnumas 50 %. Išorės ore esant –10

oC

temperatūrai sočiųjų vandens garų slėgis bus ps = 260 Pa. Esant santykiniam oro drėgnumui

90 %, dalinis vandens garų slėgis p = 234 Pa. Tūrinis oro drėgnis apytikriai lygus = 1,75

g/m3. Patalpos ore esant +20

oC temperatūrai sočiųjų vandens garų slėgis bus ps = 2340 Pa.

Esant santykiniam oro drėgnumui 50 %, dalinis vandens garų slėgis p = 1170 Pa. Tūrinis oro

drėgnis apytikriai lygus = 8,77 g/m3.

14

Pro lango rėmo nesandarumus arba atidarius langą ar orlaidę arba duris, lauko oras patenka

į vidų. Turėdamas tą patį vandens garų kiekį, kaip ir lauke (g/m3), patekęs į vidų, oras sušyla

ir todėl “išdţiūsta” - esant tam pačiam vandens garų kiekiui ore, kylant temperatūrai, maţėja

jo santykinis oro drėgnis :

101002340

234100

sp

p , %.

Jeigu oro santykinis drėgnis yra 10% jį galima pavadinti labai sausu.

Lauko oras, patekęs į vidų, maišydamasis su esamu vidaus oru, šiek tiek sumaţina oro

temperatūrą ir ţymiai sumaţina santykinį oro drėgnį, dėl to, kad patalpos oro temperatūra nuo

atitvarų, baldų bei šildymo prietaisų atsistato ţymiai greičiau, negu oro drėgnumas, kuris

didėja nuo įvairiais paviršiais išgarinto vandens.

2.2 lentelė. Rasos taško temperatūra

Oro

t-ra

i, oC

Rasos taško temperatūros dp , oC, kai santykinis oro drėgnis i , %

40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95

-5 -15,3 -14,0 -12,9 -11,8 -10,8 -10,0 -9,1 -8,3 -7,6 -6,9 -6,2 -5,6

-4 -14,4 -13,1 -11,9 -10,8 -9,9 -9,0 -8,1 -7,3 -6,6 -5,9 -5,2 -4,6

-3 -13,4 -12,2 -10,1 -9,9 -8,7 -8,0 -7,2 -6,4 -5,6 -4,9 -4,2 -3,6

-2 -12,6 -11,2 -10,0 -9,0 -7,9 -7,0 -6,2 -5,4 -4,6 -3,9 -3,3 -1,6

-1 -11,6 -10,3 -9,1 -8,0 -7,0 -6,1 -5,2 -4,4 -3,7 -2,9 -2,3 -1,6

0 -10,6 -9,3 -8,2 -7,0 -6,1 -5,1 -4,3 -3,5 -2,7 -2,0 -1,3 -0,6

1 -9,8 -8,5 -7,3 -6,2 -5,2 -4,3 -3,4 -2,6 -1,8 -1,1 -0,4 0,3

2 -9,1 -7,7 -6,5 -5,4 -4,4 -3,4 -2,6 -1,7 -1,0 -0,2 0,5 1,3

3 -8,2 -6,9 -5,7 -4,5 -3,5 -2,6 -1,7 -0,9 -0,1 0,7 1,5 2,3

4 -7,4 -6,1 -4,8 -3,7 -2,7 -1,7 -0,9 0,0 0,9 1,7 2,5 3,3

5 -6,7 -5,3 -4,0 -2,9 -1,9 -0,9 0,0 0,9 1,8 2,7 3,5 4,3

6 -5,8 -4,4 -3,2 -2,1 -1,0 -0,1 0,9 1,9 2,8 3,7 4,5 5,2

7 -5,0 -3,6 -2,4 -1,2 -0,2 0,9 1,9 2,8 3,8 4,7 5,5 6,2

8 -4,2 -2,8 -1,6 -0,4 0,7 1,8 2,9 3,8 4,8 5,7 6,5 7,2

9 -3,4 -2,0 -0,8 0,5 1,7 2,8 3,8 4,8 5,7 6,6 7,4 8,2

10 -2,6 -1,2 0,1 1,4 2,6 3,7 4,8 5,8 6,7 7,6 8,4 9,2

11 -1,8 -0,4 1,0 1,3 3,5 4,7 5,7 6,7 7,7 8,6 9,4 10,2

12 -1,0 0,4 1,9 3,2 4,5 5,6 6,7 7,7 8,6 9,6 10,4 11,2

13 -0,2 1,3 2,8 4,2 5,4 6,6 7,7 8,7 9,6 10,5 11,4 12,2

14 0,6 2,3 3,8 5,1 6,4 7,5 8,6 9,6 10,6 11,5 12,4 13,2

15 1,5 3,2 4,7 6,0 7,3 8,5 9,6 10,6 11,6 12,5 13,4 14,2

16 2,4 4,1 5,6 7,0 8,2 9,4 10,5 11,6 12,6 13,5 14,4 15,2

17 3,3 5,0 6,5 7,9 9,2 10,4 11,5 12,5 13,5 14,5 15,4 16,2

18 4,2 5,9 7,4 8,8 10,1 11,3 12,5 13,5 14,5 15,4 16,3 17,2

19 5,1 6,8 8,4 9,8 11,1 12,3 13,4 14,5 15,5 16,4 17,3 18,2

20 6,0 7,7 9,3 10,7 12,0 13,2 14,4 15,4 16,4 17,4 18,3 19,2

21 7,0 8,6 10,2 11,6 12,9 14,2 15,3 16,4 17,4 18,4 19,3 20,2

22 7,9 9,5 11,1 12,5 13,9 15,1 16,3 17,4 18,4 19,4 20,3 21,2

23 8,7 10,4 12,0 13,5 14,8 16,1 17,2 18,3 19,4 20,3 21,3 22,1

24 9,6 11,3 12,9 14,4 15,8 17,0 18,2 19,3 20,3 21,3 22,3 23,1

25 10,5 12,7 13,9 15,3 16,7 18,0 19,1 20,3 21,3 22,3 23,2 24,1

26 11,3 13,1 14,8 16,3 17,6 18,9 20,1 21,2 22,3 23,3 24,2 25,1

27 12,2 14,0 15,7 17,2 18,6 19,9 21,1 22,2 23,3 24,3 25,2 26,1

28 13,1 14,9 16,6 18,1 19,5 20,8 20,0 23,1 24,2 25,2 26,2 27,1

29 14,0 15,9 17,5 19,0 20,4 21,7 23,0 24,1 25,2 26,2 27,2 28,1

30 14,9 16,8 18,4 20,0 21,4 22,7 23,9 25,1 26,2 27,2 28,2 29,1

15

2.3 lentelė. Vandens garų kiekis ore g/m3

Oro

tempe-

ratūra

Santykinis oro drėgnumas

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

20 oC 1,73 3,46 5,19 6,92 8,65 10,4 12,1 13,8 15,6 17,3

18 oC 1,54 3,07 4,61 6,15 7,69 9,22 10,8 12,3 13,8 15,4

16 oC 1,36 2,73 4,09 5,45 6,82 8,12 9,54 10,9 12,3 13,6

14 oC 1,21 2,41 3,62 4,83 6,04 7,24 8,45 9,66 10,9 12,1

12 oC 1,07 2,13 3,20 4,28 5,33 6,40 7,45 8,53 9,60 10,7

10 oC 0,94 1,88 2,82 3,76 4,70 5,64 6,58 7,52 8,46 9,41

8 oC 0,83 1,66 2,48 3,31 4,14 4,97 5,80 6,62 7,45 8,28

6 oC 0,73 1,45 2,48 3,31 3,63 4,36 5,08 5,81 6,54 7,26

4 oC 0,64 1,27 1,91 2,54 3,18 3,82 4,46 5,09 5,73 6,36

2 oC 0,56 1,11 1,67 2,22 2,78 3,34 3,89 4,45 5,00 5,56

0 oC 0,49 0,97 1,46 1,94 2,42 2,91 3,39 3,88 4,36 4,85

-2 oC 0,41 0,83 1,24 1,66 2,07 2,48 2,90 3,31 3,72 4,14

-4 oC 0,35 0,70 1,06 1,41 1,76 2,11 2,47 2,82 3,17 3,52

-6 oC 0,30 0,60 0,90 1,20 1,49 1,79 2,09 2,39 2,69 2,99

-8 oC 0,25 0,51 0,76 1,01 1,27 1,52 1,77 2,02 2,28 2,53

-10 oC 0,21 0,43 0,64 0,86 1,07 1,29 1,50 1,71 1,93 2,14

-12 oC 0,18 0,36 0,54 0,72 0,90 1,08 1,26 1,44 1,62 1,80

-14 oC 0,15 0,30 0,46 0,61 0,76 0,91 1,06 1,21 1,37 1,52

-16 oC 0,13 0,25 0,38 0,51 0,64 0,76 0,89 1,02 1,14 1,27

-18 oC 0,11 0,21 0,32 0,43 0,53 0,64 0,75 0,85 0,96 1,07

-20 oC 0,09 0,18 0,26 0,35 0,44 0,53 0,62 0,70 0,79 0,88

16

3 KLIMATAS IR MIKROKLIMATAS

Kadangi pastatų paskirtis yra sukurti uţdaras erdves, kuriose būtų galima sudaryti aplinkos

sąlygas, atitinkančias ţmogaus poreikius, tai visų pirma reikia nusistatyti, kokios turėtų būti

uţtikrinamos patalpų vidaus oro sąlygos (mikroklimatas) ir į kokius išorės aplinkos (klimato)

faktorius reikia atsiţvelgti.

3.1 Atmosferos veiksnių poveikis pastatų atitvaroms ir patalpų mikroklimatui

Klimatas – tai kokiai nors teritorijai būdinga atmosferos būklės kaita. Vietovės klimatas

daugiausia priklauso nuo geografinės platumos (kuri apsprendţia saulės poveikį), nuo

vandenynų srovių (pavyzdţiui, Atlanto vandenyno Golfo srovė lemianti Europos klimatą),

nuo oro srovių (ciklonų ir anticiklonų kaita), vietovės reljefo (kalnai, lygumos), arti esančių

didelių vandens telkinių (jūros, vandenynai, dideli eţerai ir upės). Kiekvienai vietovei

susiformuoja jai būdingi atmosferinių reiškinių deriniai, pasikartojantys su tam tikra tikimybe,

į kuriuos būtina atsiţvelgti projektuojant pastatus. Pagrindiniai atmosferiniai reiškiniai

būdingi vietovės klimatui ir lemiantys poveikius pastatų atitvaroms ir patalpų mikroklimatui

yra šie:

- saulės spinduliuotė (šiluminė ir matomoji);

- oro temperatūros vertės ir jų pokyčiai (paros, sezono, metų);

- oro drėgnumas;

- krituliai (lietus, šlapdriba, sniegas);

- vėjas (slėginės-mechaninės vėjo apkrovos, atitvarų vėdinimas, dţiovinimas,

drėkinimas (kartu su kritulių poveikiu).

Lietuvos teritorija yra pakankamai šalto ir agresyvaus pastatų atţvilgiu klimato zonoje.

Lietuvai būdingi vidurio klimatinės juostos orai. Labai didelę įtaką Lietuvos klimatui turi

Atlanto vandenyno šilta Golfo srovė, kuri lemia šiltesnį, švelnesnį klimatą lyginant su tos

pačios lygiagretės vietovėmis Sibire arba Kanadoje. Didelę įtaką Lietuvos klimatui taip pat

turi Baltijos jūra. Lyginant su kitomis Europos Sąjungos valstybėmis Lietuvos klimato

sąlygos, vis dėlto, yra pakankamai atšiaurios, pasiţyminčios nepastoviais orais ir dideliais

temperatūrų svyravimais, pavyzdţiui, nors pagal daugiamečius duomenis vidutinės šalčiausių

mėnesių temperatūros apie 5 – 6 laipsnius šalčio, absoliutūs fiksuoti minimumai yra virš 35

laipsnių šalčio.

Statybinės fizikos poţiūriu svarbiausi klimato parametrai pagal jų panaudojimą yra šie:

a) saulės spinduliuotė:

- šiluminė saulės spinduliuotė (patalpų įkaitimas vasarą; atitvarų įkaitimas vasarą,

pavyzdţiui, stogai; papildoma šiluma patalpose šaltuoju metų periodu; saulės spinduliuotės

sukeliami temperatūrų svyravimai atitvarų paviršiuose; saulės energijos panaudojimo

galimybės patalpų šildymui);

- saulės šviesa (natūralus patalpų apšvietimas (apšviestumo pakankamumas; galimas per

didelis apšviestumas); šešėliai (reljefo, augalų, pastatų, architektūrinių detalių, interjero);

- ultravioletinė saulės spinduliuotė (jos įvairias medţiagas ardantis poveikis);

b) oro temperatūra:

- vidutinė šildymo sezono temperatūra;

17

- vidutinė vėsinimo sezono temperatūra;

- vidutinės mėnesių temperatūros (drėgmės kondensacija pastatų atitvarų viduje;

šilumos nuostoliai atskiriems mėnesiams);

- šalčiausio penkiadienio ir šalčiausios paros temperatūros (drėgmės kondensacija ant

atitvarų vidinio paviršiaus; temperatūrinės medţiagų deformacijos; šildymo galios

skaičiavimas);

- aukščiausios ir ţemiausios temperatūros per metus; per sezoną; per mėnesį; per parą

(temperatūrinės deformacijos);

- temperatūrų svyravimų (teigiamose, neigiamose temperatūrose; per 0 oC temperatūrą)

amplitudės, daţniai, pasikartojimų tikimybės (pastatų atitvarų medţiagų ir konstrukcijų

ilgaamţiškumo tyrimams);

c) oro drėgnis:

- absoliutinis;

- santykinis;

- vidutinis tam tikro laikotarpio, pavyzdţiui, mėnesio (patalpų ir atitvarų drėgminei

būsenai prognozuoti);

d) kritulių kiekis ir trukmė:

- lietus kiekiai į horizontalius ir vertikalius paviršius (atitvarų įmirkiui prognozuoti);

- sniego apkrovos;

- lijundros;

e) vietovės vėjuotumas:

- vėjų pasikartojimo tikimybė pagal pasaulio šalis;

- vėjų greičiai (maksimalūs tikėtini vėjų greičiai, vėjų greičių priklausomybė nuo

krypties, derinio su lietumi, įvairiomis temperatūromis);

f) vietovės uţterštumas.

Duomenys apie pagrindinius klimato veiksnius Lietuvos teritorijoje yra pateikti

Respublikinėse statybos normose RSN 156-94 “Statybinė klimatologija” [14].

Šiose normose yra šie pagrindiniai skyriai:

1. Saulės spinduliavimas ir apšviestumas. Jame yra pateikti duomenys apie: saulės

spinduliavimo esant giedrai ir vidutiniam debesuotumui į vertikalius ir horizontalius

paviršius sumos (MJ/m2); tiesioginis ir išsklaidytas apšviestumas, liuksais; saulės

spindėjimo trukmės charakteristikos, valandomis.

2. Oro temperatūra. Čia pateikiami duomenys apie: vidutines oro temperatūras;

absoliučius oro temperatūros minimumus bei maksimus; oro temperatūros vidutines ir

maksimalias paros amplitudes; šildymo sezono oro temperatūros parametrai (šioje

lentelėje yra pateiktos sezonų trukmės, kai oro temperatūra ţemesnė kaip +10oC, +8

oC

ir 0oC), nurodyta, kada šie periodai prasideda rudenį ir kada baigiasi pavasarį, periodo

trukmė dienomis, vidutinė periodo temperatūra ir dienolaipsniai. Dienolaipsniai

apskaičiuoti kaip periodo trukmės paromis ir vidutinio temperatūrų lauke ir patalpose

skirtumo sandauga. Vidutinė šildymo sistemų palaikoma patalpų oro temperatūra yra

priimta +18oC); vidutinis metinis įvairių tipų šalčio bangų (atlydys su atšalimų)

skaičius; šalčiausios paros ir šalčiausio penkiadienio oro temperatūros.

18

3. Oro drėgnumas. Čia pateikiami duomenys apie vidutinius santykinius oro drėgnius

bei vandens garų kiekis ore įvairiu metų laiku skirtingose vietovėse.

4. Entalpija (duomenys apie oro šilumingumą). Entalpija (J, kJ/kg), arba oro

šilumingumas, yra kompleksinė charakteristika, kurią sudaro oro temperatūros ir

drėgmės kiekio parametrai.

5. Vėjas. Įvairių krypčių vėjų pasikartojamumas, vidutiniai bei maksimalūs greičiai,

įvairių vėjo greičių trukmė, esant skirtingai oro temperatūrai.

6. Krituliai: maksimalus paros kritulių kiekis; maksimalus kritulių intensyvumas

įvairiems laiko intervalams; vidutinis kritulių kiekis, tenkantis skirtingai orientuotiems

paviršiams.

7. Sniego danga: vidutinis ir didţiausias sniego dangos storis, cm; vidutinis ir

maksimalus sniego prieaugis per parą, cm; sniego svoris ploto vienetui, kg/m2.

8. Apledėjimas: įvairaus storio (mm) ir masės (g) lijundros apšalo pasikartojimai (%);

vėjo krypčių pasikartojimas (%) apledėjimo pradţioje ir susidarius didţiausiam apšalo

storiui; oro temperatūros pasikartojimas (%), esant maksimaliam apšalui.

9. Dirvos temperatūra: maksimalus dirvoţemio įšalimo gylis (cm); vidutinė mėnesio ir

metinė dirvos paviršiaus temperatūra, oC.

10. Korozinio atmosferos agresyvumo charakteristikos. Čia pateikta Vilniaus

meteorologijos stoties stebėjimų duomenys apie vidutinę metinę trukmę (h) rasos ir

oro sąlygų, kai oro temperatūra 0oC ir santykinis drėgnis > 75 %.

11. Atmosferiniai reiškiniai: duomenys apie rūkų pasikartojimą; duomenys apie

perkūnijų pasikartojimą.

Pastatų šildymui reikalingos energijos kiekiams apskaičiuoti, pastatų atitvarų

projektavimui svarbūs pastatų šildymo laikotarpio klimato duomenys. 3.1. lentelėje pateikti

pagrindiniai šildymo sezono parametrai pagrindiniams Lietuvos miestams (visoms vietovėms

šie parametrai pateikti anksčiau minėtose statybos normose RSN 156-94 “Statybinė

klimatologija“ [14].

3.1 lentelė. Šildymo sezono oro temperatūros parametrai

Sezonas, kai vidutinė paros oro temperatūra ţemesnė uţ 10 oC

Pradţia Pabaiga Trukmė

paromis

Vidutinė

temperatūra

Dienolaipsniai

Vilnius 09.20. 05.03. 225 0,2 4005

Kaunas 09.26. 05.03. 219 0,7 3789

Klaipėda 10.08. 05.10. 214 1,9 3445

Sezonas, kai vidutinė paros oro temperatūra ţemesnė uţ 8 oC

Vilnius 10.04. 04.26. 204 -0,7 3815

Kaunas 10.11. 04.26. 197 0,2 3507

Klaipėda 10.22. 05.01. 191 1,0 3247

Sezonas, kai vidutinė paros oro temperatūra ţemesnė uţ 0 oC

Vilnius 11.21. 03.21. 120 -4,2 2664

Kaunas 11.26. 03.19. 113 -3,4 2418

Klaipėda 12.14. 03.14. 90 -2,0 1800

19

Dienolaipsniai – šildymo periodo trukmės paromis (t) ir vidutinės oro temperatūros skirtumo

išorėje ir patalpoje ( ) sandauga:

D = t = t (i - e); (3.1)

čia: t – šildymo periodo trukmė, paromis;

i – vidutinė vidaus oro temperatūra šildymo sezono metu, oC;

e – vidutinė išorės oro temperatūra šildymo sezono metu, oC;

Vidutinės oro temperatūros:

Mėnesio Me-

tinė 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12

Vilnius -5,5 -4,5 -0,1 6,4 13,3 16,7 18,0 17,0 12,3 7,2 1,9 -2,2 6,7

Kaunas -5,2 -4,3 -0,4 5,8 12,4 15,8 16,9 16,4 11,9 7,1 1,8 -2,3 6,3

Klaipėda -2,8 -2,6 0,3 5,0 1,06 14,3 16,6 16,8 13,3 9,0 3,9 -0,1 7,0

Santykinis oro drėgnis:

Mėnesio Me-

tinis 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12

Vilnius 87 84 80 73 68 72 75 77 82 86 89 90 80

Kaunas 86 83 81 75 72 74 77 78 82 86 89 89 81

Klaipėda 84 82 80 78 75 79 79 79 80 82 85 85 81

Šalčiausios paros ir šalčiausio penkiadienio oro temperatūros, esant skirtingam

pasikartojimui:

Šalčiausia paros, esant

integraliniam pasikartojimui %

Šalčiausia penkiadienio, esant

integraliniam pasikartojimui %

98 92 98 92

Vilnius -31 -27 -26 -23

Kaunas -31 -27 -24 -22

Klaipėda -27 -24 -22 -20

3.2 Patalpų mikroklimatas

Mikroklimatas – tai pastato vidinės erdvės aplinkos sąlygos. Daţniausiai mikroklimato

terminas naudojamas apibudinti patalpų aplinkos parametrus susijusius su ţmogaus

termoreguliaciniais pojūčiais, t.y. oro temperatūra, drėgnis, oro judėjimo greitis, paviršių

temperatūros. Plačiąja prasme prie mikroklimato sąvokos galima priskirti ir kitus aplinkos

parametrus, tokius kaip, uţterštumas, apšviestumas, akustinės sąlygos, taip pat, pagal paskirtį

patalpos gali būti skirtos ţmonių poilsiui, darbui, sportui, gyvūnų laikymui, augalų auginimui,

sandėliavimui, technologiniams procesams ir t.t. Kiekvienu atveju reikalavimai patalpų

mikroklimatui (vidinės erdvės aplinkos sąlygoms) bus skirtingi.

Patalpose, kuriose gyvena, dirba ir ilsisi ţmonės, turi būti sudarytos komforto sąlygos, kad

ţmogus galėtų normaliai jaustis. Savijauta yra subjektyvus pojūtis, atsirandantis kintant

temperatūrai, drėgmei, oro judėjimui, oro sudėčiai, jo slėgiui, triukšmui, spalvoms ir kt.

Ţmogaus savijautai ir darbingumui įtakos turi ir šilumos kiekių balansas, priklausantis nuo

energijos kiekio, kurį išskiria ţmogaus organizmas, atiduodamas šilumą konvekcijos ir

20

spinduliavimo būdais. Šiluma sunaudojama drėgmei išgarinti, mechaniniam darbui atlikti ir

fiziologiniams vyksmams. Ţmogaus šilumos perdavimo intensyvumas konvekcijos būdu

auga, didėjant oro judėjimo greičiui. Šilumos perdavimą spinduliavimu suţadina temperatūrų

skirtumas tarp ţmogaus kūno ir jį supančių paviršių. Tarp ţmogaus ir aplinkos vyksta ir

drėgmės mainai. Juo sausesnis oras, tuo daugiau ţmogus išprakaituoja skysčio ir atvirkščiai,

drėgmės perteklius ore apsunkina ţmogaus natūralų prakaitavimą. Ţmogaus išskiriamas

drėgmės kiekis priklauso ne tik nuo oro drėgnumo, bet ir nuo jo fizinės veiklos intensyvumo,

oro temperatūros ir oro judėjimo greičio. Kenksmingais buityje gali būti spinduliuotės

šilumos mainai tarp ţmogaus ir šaltesnių uţ patalpos orą atitvarų paviršių. Todėl nustatomas

leistinas temperatūrų skirtumas tarp patalpų oro ir atitvaros vidinio paviršiaus.

Šilumos kiekis, kurį išskiria ţmogaus organizmas, labai priklauso nuo ţmogaus atliekamo

darbo. Ţmonių atliekami darbai pagal jų intensyvumą gali būti skirstomi į kategorijas:

- lengvi, vykdomi be didesnio sisteminio fizinio įtempimo;

- vidutinio sunkumo, susiję su vaikščiojimu, nedidelių nešulių nešimu ir pan.;

- sunkūs darbai, kuriuos atlikti reikalinga pastovi fizinė įtampa, pavyzdţiui, kalvio,

ţemkasio, sportininko darbas per varţybas ir pan.

Lietuvos higienos normoje HN 42 „Gyvenamųjų ir viešosios paskirties pastatų

mikroklimatas“ [20] pateikti pagrindinių mikriklimato parametrų apibrėţimai ir reikalavimai

patalpų mikroklimatui, o higienos normoje HN 69:2003 „Šiluminis komfortas ir pakankama

šiluminė aplinka darbo patalpose. Parametrų norminės vertės ir matavimo reikalavimai“

pateikti reikalavimai darbo vietų mikroklimatui.

Pagrindiniai šiose normose pateikti mikroklimato apibrėţimai:

Gyvenamųjų ir viešosios paskirties pastatų mikroklimatas – gyvenamųjų ir viešosios

paskirties pastatų patalpų meteorologinės sąlygos, kurias sukuria ţmogaus organizmą

veikiantys oro temperatūros, santykinės oro drėgmės, oro judėjimo greičio bei atitvarų

temperatūros deriniai;

Šiluminė aplinka – patalpos meteorologinės sąlygos, kurios nustatomos pagal ţmogaus

organizmą veikiančius oro temperatūros, santykinės oro drėgmės, oro judėjimo greičio bei

atitvarų temperatūros derinius;

Pakankama šiluminė aplinka – patalpos meteorologinių sąlygų parametrų deriniai, kurie

ilgai ir sistemingai veikdami ţmogaus organizmą gali sukelti nemalonius, savaime

praeinančius šilumos pojūčius. Tokia šiluminė aplinka nekenkia sveikatai bei nesukelia jos

sutrikimų;

Šiluminio komforto aplinka (šiluminis komfortas) – patalpos oro temperatūros,

spinduliuojamos šilumos, santykinės oro drėgmės ir oro judėjimo greičio deriniai, kurie

maţiausiai veikia organizmo termoreguliacinės sistemos veiklą ir ilgą laiką arba sistemingai

veikdami ţmogaus organizmą nesukelia nemalonių ţmogui pojūčių bei sveikatos pakenkimų

arba sutrikimų;

Jaučiamoji (atstojamoji) temperatūra – temperatūra lygi bandomojo kambario

temperatūrai, kai jame esančio ţmogaus šilumos nuostoliai dėl spinduliavimo ir konvekcijos

yra lygūs šilumos nuostoliams realioje, netolygioje aplinkoje.

Jei aplinkos sąlygos atitinka pakankamos šiluminės aplinkos parametrus, tai laikoma, kad

apie 80% ţmonių bus patenkinti šilumine aplinka, o jeigu aplinkos sąlygos atitinka šiluminio

komforto parametrus, tai laikoma, kad apie 95 % ţmonių bus patenkinti šilumine aplinka.

21

Patalpos sienų, lubų ir grindų konstrukcijų šilumos varţa turi būti tokia, kad šių

konstrukcijų vidinio paviršiaus ir patalpos oro temperatūrų skirtumas atitiktų 3.2 ir 3.3

lentelėse nustatytus dydţius.

Pakankamos šiluminės ir šiluminio komforto aplinkos parametrų normuojami dydţiai

pateikti 3.2 ir 3.3 lentelėse.

3.2 lentelė. Gyvenamųjų ir viešosios paskirties pastatų patalpų pakankamos šiluminės

aplinkos parametrų normuojami dydţiai

Pakankamos šiluminės aplinkos

parametrai

Normuojami dydţiai

Šaltuoju metų laikotarpiu Šiltuoju metų laikotarpiu

Oro temperatūra, oC 18 – 26 22 – 28

Jaučiamoji (atstojamoji)

temperatūra, oC

17 – 25 21 – 27

Temperatūrų skirtumas 1,1 m ir

0,1 m aukštyje nuo grindų, ne

daugiau kaip, oC

3 3

Atitvarų temperatūros skirtumas

nuo patalpos temperatūros, ne

daugiau kaip, oC

3 3

Grindų temperatūra, oC 16 – 29 Nenormuojama

Santykinė oro drėgmė, % 30 – 75 30 – 75

Oro judėjimo greitis, m/s 0,05 – 0,1 0,15 – 0,5

3.3 lentelė. Gyvenamųjų ir viešosios paskirties pastatų patalpų šiluminio komforto aplinkos

parametrų norminiai dydţiai

Šiluminio komforto parametrai

Normuojami dydţiai

Šaltuoju metų laikotarpiu Šiltuoju metų laikotarpiu

Oro temperatūra, oC 20 – 24 23 – 25

Jaučiamoji (atstojamoji)

temperatūra, oC

19 – 23 22 – 24

Temperatūrų skirtumas 1,1 m ir

0,1 m aukštyje nuo grindų, ne

daugiau kaip, oC

3 3

Atitvarų temperatūros skirtumas

nuo patalpos temperatūros, ne

daugiau kaip, oC

2 2

Grindų temperatūra, oC 19 – 26 Nenormuojama

Santykinė oro drėgmė, % 40 – 60 40 – 60

Oro judėjimo greitis, m/s 0,15 0,25

22

4 STATYBINIŲ MEDŢIAGŲ IR GAMINIŲ ŠILUMINĖS IR DRĖGMINĖS

SAVYBĖS

4.1 Šilumos laidumo koeficientas, šiluminė varţa ir šilumos perdavimo koeficientas

Norint suţinoti, kiek pastato konstrukcija praleidţia šilumos, reikia numatyti laiko tarpą t,

per kurį mes skaičiuosime praėjusį šilumos kiekį, konstrukcijos plotą A, per kurį šiluma

praeina, temperatūrų skirtumą abipus konstrukcijos , dėl kurio susidaro šilumos srautas, ir

konstrukcijos savybę praleisti šilumą, kuri įvertinama šilumos perdavimo koeficientu U:

Q = U A t, J (Wh). (4.1)

Šilumos perdavimo koeficientas U, W/(m2K), parodo konstrukcijos (pastato atitvaros)

savybę praleisti šilumą iš šiltesnės aplinkos oro į šaltesnės aplinkos orą. Šilumos perdavimo

koeficientas priklauso ne tik nuo konstrukciją sudarančių medţiagų, bet ir nuo šilumos mainų

tarp konstrukcijos paviršių ir ją supančių aplinkų intensyvumo, kurie skaičiavimuose

įvertinami paviršinėmis šiluminėmis varţomis, atitinkamai išorinio paviršiaus šiluminė varţa

ţymima Rse, vidinio paviršiaus šiluminė varţa ţymima Rsi.

Nagrinėjant šilumos perdavimą per vienalytę medţiagą, praeinančios šilumos kiekis

priklauso nuo pačios medţiagos savybės praleisti šilumą šilumos laidumu ir nuo medţiagos

storio d, per kurį šiluma praeina:

sesi Rd

R

U

1 (4.2)

čia: Rsi – vidinio paviršiaus šiluminė varţa, m2K/W;

Rse – išorinio paviršiaus šiluminė varţa, m2K/W;

d – medţiagos storis, m;

– medţiagos šilumos laidumo koeficientas, W/(mK).

Medţiagos šilumos laidumo koeficientas parodo medţiagos savybę praleisti šiluminę

energiją esant temperatūrų skirtumui skirtingose medţiagos vietose.

Norint geriau suprasti šilumos laidumo koeficiento fizikinę prasmę, galima praplėsti jo

vienetus , Kms

mJ

Km

mWKmW

22)( .

Pagal fizikinę prasmę šilumos laidumo koeficientas parodo, koks susidaro šilumos

srautas , W (arba kiek šilumos Q, J, praeina per vienetinį laiko tarpą (1 s)), per 1 m2

medţiagos plotą per 1 m medţiagos storį, kai temperatūrų skirtumas (tarp priešingų kubo

kraštinių) yra 1 oC (K).

23

d = 1 m

A = 1 m2

W

oC

4.1 pav. Šilumos laidumo koeficiento fizikinė prasmė

Lyginant šilumos laidumo , W/(mK), ir šilumos perdavimo U, W/(m2K), koeficientų

fizikinę prasmę reikia nepamiršti, kad šilumos laidumo koeficientas yra medţiagos savybė

praleisti šilumą išreikšta vienetiniam jos storiui, todėl daţniausiai nesvarbu, kokį kiekį

medţiagos mes turime (1 cm storio plokštę, 10 cm storio plokštę, 1 m storio plokštę, 1 m3

medţiagos, 100 m3 medţiagos) šios medţiagos šilumos laidumo koeficientas bus toks pats.

Šilumos perdavimo koeficientas yra tam tikro medţiagos storio savybė praleisti šilumą arba

keleto skirtingų medţiagų sluoksnių, arba sudėtinės konstrukcijos, arba visos atitvaros

(pavyzdţiui, lango, stogo, sienos) savybė praleisti šilumą. Tos pačios medţiagos (su tam tikru

šilumos laidumo koeficientu ) skirtingas storis turės skirtingą šilumos perdavimo

koeficientą, didėjant medţiagos storiui, šilumos perdavimo koeficientas maţės.

Atsiţvelgiant į šilumos laidumo koeficiento vienetus, šilumos laidumo koeficientą galime

vertinti kaip savybę praleisti šilumos srautą arba šilumos kiekį:

At

d

A

d Q,

Kms

mJ

Km

mWKmW

22)( ; (4.3)

čia: - šilumos srautas, W;

A – medţiagos plotas, per kurį susidaro atitinkamas šilumos srautas, m2;

d – medţiagos storis per kurį susidaro atitinkamas šilumos srautas, m;

– temperatūrų skirtumas tarp atitinkamų medţiagos taškų, tarp kurių susidaro

atitinkamas šilumos srautas (ir dėl kurio susidaro šilumos srautas), oC;

Q – šilumos kiekis, J;

t – laiko tarpas per kurį praeina atitinkamas šilumos kiekis Q, s.

Šilumos laidumo koeficientas įvairioms medţiagoms gali būti nuo 407 W/(mK) – vario;

iki 0,025 W/(mK) – oro; arba 0,009 W/(mK) - kriptono.

Statybinių medţiagų šilumos laidumo koeficientas yra maţdaug nuo 2,5 W/(mK) –

gelţbetonio iki 0,03 W/(mK) – šilumos izoliacinių medţiagų.

Daugelyje medţiagų šiluma perduodama visais trimis šilumos perdavimo būdais: šilumos

laidumu, konvekcija ir spinduliavimu. Kadangi daugumoje statybinių medţiagų didţioji dalis

šilumos yra perduodama laidumu (konvekcija ir spinduliavimu perduodamos šilumos dalis

yra neţymi), tai šių medţiagų savybė praleisti šilumą įvertinama apibendrintu šilumos

24

laidumo koeficientu. Medţiagoms, kuriose šilumos perdavimas konvekcija arba

spinduliavimu sudaro ţymią dalį, šilumos laidumo koeficientas padidinamas specialiais

priedais. Tam tikrais atvejais šilumos perdavimas konvekcija arba spinduliavimu gali būti

įvertinamas atskirai, pavyzdţiui, skaičiuojant šilumos perdavimą per oro tarpus, skaidrias

medţiagas (stiklą), labai purias medţiagas arba konstrukcijų sandūras.

Šilumos laidumo koeficientas priklauso nuo: medţiagos tankio, medţiagos struktūros,

cheminės sudėties, drėgnio, temperatūros.

Šilumos laidumo koeficiento priklausomybė nuo tankio. Juo didesnis tos pačios

mineralinės sudėties medţiagos tankis, tuo didesnis ir jos šilumos laidumas. Tai priklauso nuo

medţiagos karkaso ir jame esančių tuštumų kiekio. Kadangi (0,1-2,0) mm dydţio tuštumose,

porose esančio oro šilumos laidumo koeficientas ( = 0,024-0,030 W/(mK)) ţymiai (iki 100

kartų) maţesnis uţ tankaus mineralinės kilmės karkaso šilumos laidumą, tai šių sudedamųjų

visuma apibūdina šilumos laidumo koeficientą, kuris priklauso nuo medţiagos tankio

(didėjant medţiagos tankiui, didėja ir šilumos laidumo koeficientas). Tiesa, šiuo atveju

tarpusavyje reikėtų lyginti vienodos cheminės sudėties ir struktūros medţiagas, pavyzdţiui,

skirtingo tankio akyto betono plokštes (4.1 lentelė).

Reikia atkreipti dėmesį į tai, kad labai akytų medţiagų (15-30 kg/m3) šilumos laidumo

koeficientas kartais didėja, maţėjant jos tankiui. Tai priklauso nuo padidėjusios šilumos

perdavimo dalies konvekcijos būdu.

4.1 lentelė. Šilumos laidumo koeficiento priklausomybės nuo tankio pavyzdys

Akyto betono plokščių tankis ,

kg/m3

Projektinis šilumos laidumo koeficientas ,

W/(mK)

1000 0,36

800 0,29

600 0,20

400 0,15

300 0,12

Cheminė-mineralinė karkaso medţiagų sudėtis taip pat turi įtakos vienodo tankio, bet

skirtingos mineralinės sudėties medţiagos šilumos laidumo koeficientui. Kristalinių

medţiagų, pavyzdţiui, kvarco (SiO2) šilumos laidumo koeficientas 8,96 W/(mK), o

amorfinės medţiagos trepelo – 1,38 W/(mK), t.y., 6,5 karto maţesnis [3]. Todėl amorfinės

arba polimerinės kilmės medţiagų šilumos laidumo koeficientas yra maţesnis uţ panašaus

tankio mineralinės kilmės medţiagų šilumos laidumą.

Šilumos laidumo koeficiento priklausomybė nuo temperatūros. Šilumos laidumo

koeficientas didėja, kylant kūno temperatūrai. Šiai priklausomybei aprašyti naudojamos

įvairios empirinės formulės. Nuo 0 iki 100 oC temperatūrose, daţnai taikoma ši empirinė

formulė [3]:

0 (1+0,00025); (4.4)

čia: o – medţiagos šilumos laidumo koeficientas, esant 0 oC temperatūrai.

25

Ypač lengvų izoliacinių medţiagų (stiklo vatos, polistireninio putplasčio) šilumos laidumo

koeficiento prieaugio proporcingumo daugiklis skirtingas, pavyzdţiui, 0,00021 – stiklo vatai

ir 0,00013 – polistireniniam putplasčiui.

Šilumos laidumo koeficiento priklausomybė nuo medţiagos drėgnio.

Medţiagai sudrėkus, drėgmė išstumia iš porų ir kapiliarų orą. Kadangi orą medţiagoje

pakeičia vanduo, medţiagos šilumos laidumo koeficientas padidėja, nes vandens šilumos

laidumas 20 kartų didesnis uţ oro. Jeigu porose vanduo uţšąla, medţiagos šilumos laidumo

koeficientas dar padidėja, kadangi ledo šilumos laidumas 4 kartus didesnis negu vandens.

Kiek padidėja medţiagos šilumos laidumo koeficientas, priklauso nuo to, kiek sudrėko

medţiaga, atsiţvelgiant ir į ledo arba šerkšno kiekį.

Porėtų medţiagų šilumos laidumo koeficientas, priklausomai nuo medţiagos įdrėkimo, gali

būti apskaičiuotas pagal empirinę formulę [3]:

)100

1(

, W/(mK); (4.5)

čia: – drėgnos medţiagos šilumos laidumo koeficientas, W/(mK);

– sausos medţiagos šilumos laidumo koeficientas, W/(mK);

– tūrinis medţiagos drėgnis, %;

– šilumos laidumo koeficiento prieaugis procentais, kiekvienam tūrinio drėgnio

padidėjimo procentui.

Jeigu medţiagos tankis iki 200 kg/m3, tai šis prieaugis siekia 16 %; iki 400 kg/m

3 – 14 %;

iki 600 kg/m3 – 12 %, iki 1200 kg/m

3 – 10 %; tankesnių medţiagų – 8 % [3].

Laboratorinės, deklaruojamos ir projektinės šilumos laidumo koeficiento vertės.

Bandymais nustatytos šilumos laidumo koeficiento vertės vadinamos laboratorinėmis

vertėmis. Šios vertės naudojamos deklaruojamoms vertėms nustatyti. Šilumos laidumo

koeficiento deklaruojamos vertės apskaičiuojamos pagal formulę:

D = v + d, W/(mK); (4.6)

čia: v – vidutinė laboratorinė vertė, W/(mK);

d – pataisa dėl duomenų išsibarstymo, W/(mK);

Deklaruojamoji termoizoliacinės medţiagos šilumos laidumo koeficiento vertė imama iš

gamintojų deklaracijų. Deklaruojamos vertės pasirenkamos kaip išeities duomenys, nustatant

statybinės medţiagos šilumos laidumo koeficiento projektinę vertę.

Projektinės statybinių medţiagų ir gaminių šiluminių techninių dydţių vertės apibūdina

gaminio ar medţiagos savybes eksploatavimo sąlygomis. Galimybės kuo tiksliau apskaičiuoti

projektinę vertę priklauso nuo turimų ţinių apie medţiagą: kaip keisis šios savybės laikui

bėgant (medţiagai senėjant); ar ji gali sudrėkti, susitraukti, sutrūkinėti; ar gali medţiagoje

susidaryti oro srautai ir t.t. Šiuo metu termoizoliacinėms medţiagoms projektinei šilumos

laidumo koeficiento vertei nustatyti naudojamasi standarto STR 2.01.03:2009 „Statybinių

medţiagų ir gaminių šiluminių techninių dydţių projektinės vertės“ [22] nuostatomis. Pagal

jas, šilumos laidumo koeficiento projektinė vertė gaunama įvertinus galimą medţiagos

26

įdrėkimą atitvaroje ir konvekcijos įtaką (atitinkami priedai imami iš standarte esančių

lentelių):

ds = D + + cv, W/(mK); (4.7)

čia: D – deklaruojamoji šilumos laidumo koeficiento vertė, W/(mK);

– pataisa dėl papildomo medţiagos įdrėkimo atitvaroje, W/(mK);

cv – pataisa dėl šiluminės konvekcijos poveikio, W/(mK);

Šilumos laidumo koeficiento pataisa dėl vidinės šilumos konvekcijos medţiagoje ir/arba

termoizoliacinio sluoksnio plyšiuose tarp termoizoliacinių gaminių, taip pat tarp

termoizoliacinių gaminių ir juos ribojančių paviršių apskaičiuojama pagal formulę:

cv = D Kcv , W/(mK); (4.8)

čia: D – deklaruojamoji šilumos laidumo koeficiento vertė, W/(mK);

Kcv – šilumos konvekcinio poveikio koeficientas imamas iš atitinkamos reglamento

lentelės. Šio koeficiento vertė priklauso nuo konstrukcijos vėdinimo intensyvumo, vėjo

izoliacijos sluoksnio orinio laidţio K vertės, termoizoliacinio sluoksnio įrengimo būdo ir šio

sluoksnio medţiagos oro laidumo koeficiento l.

Norminiuose dokumentuose [22] pataisa dėl papildomo termoizoliacinės medţiagos

įdrėkimo įvertinama atsiţvelgiant į šiuos poţymius:

- kokia naudojama termoizoliacinė medţiaga;

- vėdinama arba nevėdinama atitvara;

- termoizoliacinės medţiagos galimybė sudrėkti nuo grunto;

- stogų apšiltinimui naudojama šilumos izoliacija virš hidroizoliacinio sluoksnio (kartais

vadinamieji atvirkštiniai stogai).

Pataisa dėl papildomo medţiagos įdrėkimo vėdinamose ir nevėdinamose atitvarose

Eil.

Nr. Medţiagos ir gaminiai , W/(mK)

vėdinama nevėdinama

1. Akytieji betonai ir silikatai, = 600 kg/m3 0,02 0,03

2. Akytieji betonai ir silikatai, = 400 kg/m3 0,015 0,02

3. Mineralinė vata 0,001 0,002

4. Birioji celiuliozės pluošto vata, = 35–55 kg/m3 0,01 0,02

5. Fenolio ir karbamido-formaldehidinio putplasčio plokštės 0,02 0,03

6. Keramzito ţvyras, = 400–600 kg/m3 0,01 0,02

7. Medienos plaušo ir medienos droţlių plokštės, = 200 kg/m3 0,015 neleidţiama

naudoti

8. Medienos plaušo ir medienos droţlių plokštės, = 1000 kg/m3 0,11 neleidţiama

naudoti

9. Polistireninio putplasčio plokštės (EPS) 0,001 0,002

10. Ekstruzinio polistireninio putplasčio plokštės (XPS) 0,000 0,000

11. Putstiklis, = 200 kg/m3 0,01 0,02

12. Putstiklis, = 400 kg/m3 0,02 0,03

13. Poliuretaninio putplasčio plokštės 0,001 0,002

Medţiagų ir gaminių, naudojamų grunte arba po grindimis ant grunto, pataisa

nustatoma pagal sekančioje lentelėje pateiktus duomenis.

27

Pataisa dėl papildomo medţiagos įdrėkimo grunte arba po grindimis ant grunto

Eil.

Nr.

Medţiagos ir gaminiai

Pataisa , W/(mK)

Po patalpų

grindimis ant

grunto, išskyrus

rūsių grindis

Rūsių grindyse,

pastatų išorėje

– grunte

1. Mineralinė vata 0,01 0,02

2. Keramzito ţvyras, = 400–600 kg/m3 0,06 0,07

3. Keramzito smėlis, = 800 kg/m3 0,15 0,2

4. Polistireninio putplasčio plokštės (EPS), 20 kg/m3 0,006 0,01

5. Ekstruzinio polistireninio putplasčio plokštės (XPS) 0,003 0,004

Stogų, kurių šilumos izoliacija iš suleidţiamų ekstruzinio polistireninio putplasčio (XPS)

plokščių įrengiama virš hidroizoliacijos, pataisa nustatoma pagal sekančioje lentelėje

pateiktus duomenis.

Pataisa dėl papildomo medţiagos įdrėkimo stoguose, kai šilumos izoliacija įrengta virš

hidroizoliacijos

Eil.

Nr. Atvirkštinių stogų konstrukcijos* , W/(mK)

1. 1 sluoksnis ekstruzinio polistireninio putplasčio (XPS) ir ţvyro

uţpilas

0,001

2. 2 sluoksniai ekstruzinio polistireninio putplasčio (XPS) ir ţvyro

uţpilas

0,003

3. Virš ekstruzinio polistireninio putplasčio (XPS) įrengtas grindinys,

stogo terasa su grunto uţpilu arba išbetonuota mašinų stovėjimo

aikštelė

0,008

*Atvirkštiniai stogai – tai daţniausiai plokšti stogai, kuriuose termoizoliacinis sluoksnis yra virš

stogo hidroizoliacinio sluoksnio.

Šilumos konvekcijos poveikio koeficiento Kcv vertės (STR 2.01.03:2009, 5 lentelė)

Termoizoliacinio gaminio

montavimo

konstrukcijoje būdas

Termoizoliacinis sluoksnis vėdinamas1

Termoizoliacinis sluoksnis

nevėdinamas2

Termoizoliacinio sluoksnio medţiagos

grupė pagal oro pralaidumą

Termoizoliacinio sluoksnio

medţiagos

grupė pagal oro pralaidumą

190 19060 60 190 19060 60

A B A B A B Termoizoliaciniai gaminiai priklijuoti

arba mechaniškai pritvirtinti prie

izoliuojamo paviršiaus3 0,1 N 0 N 0 0 (0,1) 0,15 0,05 0

Termoizoliaciniai

gaminiai,

nepritvirtinti prie

izoliuojamo

paviršiaus4

Termoizoliaciniai

gaminiai uţpildo

visą erdvę5 0,1 N 0 N 0 0 (0,1) 0,1 0 0

Termoizoliaciniai

gaminiai sujungti

arba perdengti6 0,2 N 0,1 N 0,05 0,2 0,2 0,05 0,05

Termoizoliaci

niai

gaminiai

nesujungti arba

neperdengti7

0,3 N 0,15 N 0,05 0,3 0,3 0,3 0,3

28

Paaiškinimai:

A – termoizoliacinis sluoksnis su vėjo izoliaciniu sluoksniu, įrengtu pagal 8 (6) lentelėje

pateiktus reikalavimus;

B – termoizoliacinis sluoksnis be vėjo izoliacinio sluoksnio.

N – nurodyto oro laidumo koeficiento termoizoliacinė medţiaga šioje konstrukcijoje

nenaudojama.

Skliaustuose pateikta vertė naudojama, kai vėdinimo angų plotas didesnis negu 300

cm2/m.

1 – Vėdinimo angų plotas didesnis kaip 5 cm2/m (vienam sienos arba stogo šlaito ilgio

metrui).

2 – Vėdinimo angų plotas maţesnis kaip 5 cm2/m (vienam sienos arba stogo šlaito ilgio

metrui).

3 – Termoizoliacinė medţiaga prie izoliuojamo paviršiaus pritvirtinta taip, kad

eksploatacijos metu negali judėti, nėra galimybių susidaryti plyšiams tarp gaminių.

Konstrukcijų pavyzdţiai: tinkuoti fasadai, vėdinamieji fasadai su mechaniškai pritvirtintu

termoizoliaciniu sluoksniu, trisluoksnis mūras su oro tarpu arba be jo su mechaniškai

pritvirtintu termoizoliaciniu sluoksniu, sutapdintieji stogai.

4 – Termoizoliacinė medţiaga nepritvirtinta prie izoliuojamo paviršiaus arba pritvirtinta

taip, kad gali pajudėti bent viena kryptimi, dėl ko gali susidaryti plyšiai tarp gaminių.

5 – Termoizoliaciniai gaminiai įspaudţiami tarp juos ribojančių paviršių ir karkaso

elementų naudojant papildomą jėgą arba uţdengiami danga, prispaudţiančia prie

izoliuojamo pagrindo.

Konstrukcijų pavyzdţiai: karkasinės sienos ir šlaitiniai stogai su vėjo izoliacija iš standţių

plokščių, grindys, perdangos su standţiu apsauginiu sluoksniu, birių termoizoliacinių

medţiagų pripūsti uţdari oro tarpai.

6 – Termoizoliaciniai gaminiai glaudţiai sujungti arba perdengti taip, kad nėra galimybių

atsirasti plyšiams tarp gaminių.

Konstrukcijų pavyzdţiai: karkasinės sienos ir šlaitiniai stogai su vėjo izoliacija iš

plėvelių, perdangos į pastogę be standaus apsauginio sluoksnio. Konstrukcijos su standţiomis

termoizoliacinėmis plokštėmis su suleidimo įpjovomis.

7 – Termoizoliaciniai gaminiai sudėti taip, kad yra galimybė atsirasti plyšiams tarp

gaminių, taip pat tarp gaminių ir izoliuojamo paviršiaus.

Konstrukcijų pavyzdţiai: vėdinami fasadai ir trisluoksnis mūras su oro tarpu, kai

mechaniškai nepritvirtintas termoizoliacinis sluoksnis.

29

Pastatų vėdinamų atitvarų, apšiltintų termoizoliaciniais gaminiais, vėją izoliuojančių medţiagų

orinio laidţio vertės (STR 2.01.03:2009, 6 lentelė)

Pastatų sienų oro tarpų

sandarumas

Vėjo izoliacijos sluoksnio orinio laidţio K, m3/(m

2sPa) vertės, esant

termoizoliacinio sluoksnio medţiagos oro laidumo koeficientui

l, m3/(msPa)

l > 190 10–6

19010–6

l > 6010–6

l 6010–6

Uţdari oro tarpai.

Oro tarpo vėdinimo angų

plotas Av<5 cm2/m

K < 85010–6

m3/(m

2sPa)

K < 120010–6

m3/(m

2sPa)

Termoizoliacinės plokštės gali

būti naudojamos be vėją

izoliuojančio sluoksnio

vėdinamose sienose. Šios

plokštės turi būti tvirtinamos

mechaniškai arba klijuojamos

prie kitų atitvaros sluoksnių,

siekiant panaikinti oro tarpelius

tiek tarp pačių plokščių, tiek

tarp plokščių ir kitų atitvaros

sluoksnių.

Maţai vėdinami oro tarpai.

Oro tarpo vėdinimo angų

plotas

5 mm2/m Av 15 cm

2/m

Vėdinami oro tarpai.

Oro tarpo vėdinimo angų

plotas

15 cm2/m Av 300 cm

2/m

Vėdinami oro tarpai.

Oro tarpo vėdinimo angų

plotas 300 cm

2/m Av 400 cm

2/m

K < 85010–6

m3/(m

2sPa)

Šios plokštės turi būti tvirtinamos mechaniškai arba

klijuojamos

Intensyviai vėdinami oro

tarpai ir pastato atitvarų

sandūrų vietos.

Oro tarpo vėdinimo angų

plotas

400 cm2/m Av 1000 cm

2/m

K < 35,010–6

m3/(m

2sPa)

Pastato atitvaros arba bet kokios konstrukcijos savybė praleisti arba nepraleisti šilumos yra

įvertinama šilumos perdavimo koeficientu arba šilumine varţa.

Atitvaros (konstrukcijos) savybė praleisti šilumą įvertinama šilumos perdavimo koeficientu

U, W/(m2K). Atitvaros šilumos perdavimo koeficientas U parodo, koks susidaro šilumos

srauto, perduodamo per atitvarą, tankis (W/m2) esant 1K (1

oC) aplinkos temperatūrų

skirtumui abiejose atitvaros pusėse, arba koks susidaro šilumos srautas (W) per vienetinį

atitvaros plotą (1 m2) esant vienetiniam aplinkos temperatūrų skirtumui abiejose atitvaros

pusėse (1K arba 1oC).

Šiluminė varţa R, m2K/W, dydis atvirkščias šilumos perdavimo koeficientui ir parodo

atitvaros (konstrukcijos, medţiagos sluoksnio) savybę priešintis šilumos pralaidumui.

Šiluminė varţa R parodo, koks turi būti temperatūrų skirtumas (K arba oC) tarp atitinkamų

taškų, kad atitvaroje (konstrukcijoje, medţiagoje) susidarytų vienetinis šilumos srauto tankis

(W/m2).

30

4.2 pav. Šilumos laidumo koeficiento ir šilumos perdavimo koeficiento fizikinė prasmė

Lyginant šilumos laidumo , W/(mK), ir šilumos perdavimo U, W/(m2K), koeficientų

fizikinę prasmę reikia nepamiršti, kad šilumos laidumo koeficientas yra medţiagos savybė

praleisti šilumą išreikšta vienetiniam jos storiui, todėl daţniausiai nesvarbu, kokį kiekį

medţiagos mes turime (1 cm storio plokštę, 10 cm storio plokštę, 1 m storio plokštę, 1 m3

medţiagos, 100 m3 medţiagos) šios medţiagos šilumos laidumo koeficientas bus toks pats.

Šilumos perdavimo koeficientas yra tam tikro medţiagos storio savybė praleisti šilumą arba

keleto skirtingų medţiagų sluoksnių, arba sudėtinės konstrukcijos, arba visos atitvaros

(pavyzdţiui, lango, stogo, sienos) savybė praleisti šilumą. Tos pačios medţiagos (su tam tikru

šilumos laidumo koeficientu ) skirtingas storis turės skirtingą šilumos perdavimo

koeficientą, didėjant medţiagos storiui, šilumos perdavimo koeficientas maţės.

4.2 Šiluminė talpa, šiluminis imlumas

Vykstant šilumos mainams medţiagose, joms sušildyti arba atvėsinti suvartojama dalis

šiluminės energijos. Viena iš fizikinių medţiagos savybių, parodanti, kiek reikia šilumos, kad

jos temperatūra padidėtų dydţiu dT, K, arba kiek ji atiduos šilumos, kai jos temperatūra

sumaţės dydţiu dT, K, yra jos šiluminė talpa. Kūno (tam tikro medţiagos kiekio) šiluminė

talpa gali būti išreikšta sekančiai:

dT

dC

Q , J/K . (4.9)

Fizikinė šiluminės talpos prasmė parodo, kiek šilumos (šiluminės energijos) reikia suteikti

kūnui, kad jo temperatūra padidėtų 1 laipsniu (oC arba K).

Norint nustatyti, kiek reikia šilumos (šiluminės energijos) 1 kg masės kūno temperatūrą

padidinti 1 oC, naudojama savitoji medţiagos šiluminė talpa c matuojama J/(kgK):

dTm

d

m

Cc

Q

, J/(kgK); (4.10)

čia: c – medţiagos savitoji šiluminė talpa, J/(kgK);

C – tam tikro kiekio medţiagos (kūno) šiluminė talpa, J/K;

m – medţiagos masė, kg;

31

dQ – šiluminės energijos kiekis, J, kurį reikia suteikti kūnui (arba atiduoda kūnas) jo

temperatūrai pakintant dT, K;

dT – temperatūrų skirtumas, K, kuriuo pasikeičia kūno temperatūra, kai jam

suteikiama (arba jis atiduoda) šiluminės energijos kiekį dQ, J.

Šilumos kiekis, reikalingas m masės kūno temperatūrai pakelti , oC skirtumu:

Q = c m , J. (4.11)

Didţiausia savitoji šiluminė talpa vandens – 4190 J/(kgK).

Daugumos statybinių medţiagų savitoji šiluminė talpa yra apie 1000 J/(kgK):

- polimerinių medţiagų - c = 1300 1500, J/(kgK);

- metalų - c = 130 (švino) 840 (aliuminis), J/(kgK);

- oro - c = 1008 J/(kgK).

Šiluminę talpą galima išreikšti ir tūrio vienetui (cv , J/(m3K)), tokiu būdu vaizdţiau

apibūdinant realios konstrukcijos šiluminę talpą, įvertinant šią konstrukciją sudarančios

medţiagos tankį:

cv = c , J/(m3K) ; (

3m

kg

Kkg

J

) (4.12)

čia: c – medţiagos savitoji šiluminė talpa, J/(kgK);

- medţiagos tankis, kg/m3.

Palyginę įvairių medţiagų tūrio vieneto šiluminę talpą pastebėsime, kad didţiausią tūrinę

šiluminę talpą turi vanduo, o maţiausią – oras:

- vandens – cv = 4190 kJ/(m3K);

- oro - cv = 1,24 kJ/(m3K);

- mūro - cv = 1800 kJ/(m3K);

- akmens - cv = 2800 kJ/(m3K);

- geleţies - cv = 3375 kJ/(m3K).

Daţnai šiluminėje fizikoje formulėse šiluminė talpa išreiškiama medţiagos savitosios

šiluminės talpos c ir tankio sandauga (c ). Literatūroje, ţinynuose daţnai nurodoma

medţiagų savitoji šiluminė talpa c, J/(kgK) ir medţiagos tankis , kg/m3.

4.7 lentelėje palyginimui pateikta kai kurių medţiagų tankis , kg/m3, savitoji šiluminė

talpa c, J/(kgK), ir apskaičiuota tūrinė šiluminė talpa cv , kJ/(m3K). Palyginę įvairių

daţniausiai sutinkamų medţiagų tūrio vieneto šiluminę talpą pastebėsime, kad didţiausią

tūrinę šiluminę talpą turi vanduo, o maţiausią oras.

Tam tikrais atvejais, norint palyginti įvairių atitvarų ir konstrukcijų šiluminę talpą, ji gali

būti perskaičiuota ir į ploto vienetą:

cA = cv d = c d , J/(m2K); (4.13)

čia: d – medţiagos (konstrukcijos, atitvaros) storis, m.

32

4.7 lentelė. Įvairių medţiagų šiluminės talpos lyginamieji dydţiai

Medţiaga Tankis ,

kg/m3

Savitoji šiluminė talpa

c, J/(kgK)

Tūrinė šiluminė talpa

cv , kJ/(m3K)

Oras 1,23 1000 1,23

Vanduo 1000 4187 4187

Betonas 2400 840 2016

Keramzitbetonis 1200 840 1008

Akytas betonas 600 840 504

Gipsiniai lakštai 800 840 672

Polistireninis putplastis 15 1340 20,1

Mineralinė vata 30 840 25,2

Geleţis 7900 450 3555

Aliuminis 2600 840 2184

Stiklas 2500 840 2100

Pušis 500 2300 1150

Dar vienas rodiklis, apibūdinantis medţiagos savybę sugerti (arba atiduoti) šilumą yra

medţiagos šilumos imlumo koeficientas s, W/(m2K), kuris įvertina medţiagos šilumos

laidumo koeficientą , šiluminę talpą c ir temperatūros svyravimų periodą Z.

Medţiagos šilumos imlumo koeficientas yra lygus:

Z

cs

2, W/(m

2K); (4.14)

čia: c – savitoji šiluminė talpa, J/(kgK);

- medţiagos tankis, kg/m3;

- medţiagos šilumos laidumo koeficientas, W/(mK);

Z

2 - temperatūros svyravimo daţnumas 1/s (čia Z – svyravimo periodas

sekundėmis).

Kai Z = 24 h, ankstesnė formulė atrodo sekančiai:

cs 0085024 , , W/(m2K). (4.15)

Kai Z = 12 h, ankstesnė formulė atrodo sekančiai:

cs 012012 , , W/(m2K). (4.16)

Ţinynuose medţiagos šilumos imlumo koeficientas paprastai nurodomas 24 h periodui.

Šilumos izoliacinių medţiagų šilumos imlumo koeficientas s 1, konstrukcinių medţiagų

(plytos, betonas) šilumos imlumo koeficientas s 10, metalų šilumos imlumo koeficientas s

100, W/(m2K).

33

4.3 Šiluminis spinduliavimas

Šiluminis spinduliavimas yra medţiagos savybė atiduoti šilumą aplinkai spinduliavimo

būdu (elektromagnetinėmis bangomis). Spinduliavimo intensyvumas proporcingas

spinduliuojančio paviršiaus absoliutinei temperatūrai ketvirtuoju laipsniu (2.7 formulė).

Vieno spinduliuojančio kūno (šiltesnio) paviršiuje šiluminė energija virsta spinduliuote,

kito kūno paviršiuje (šaltesnio) ši spinduliuotė virsta šilumine energija. Šiluminis

spinduliavimas yra analogiškas regimosios šviesos spinduliavimui, skiriasi tik bangų ilgiu:

šviesos spinduliuotės bangų ilgis 396-760 nm, o ilgesnių bangų – šiluminių (infraraudonųjų) –

iki 1000 m. Sklidimo, atspindţio ir kiti dėsniai, tinkantys šviesos spinduliuotei, tinka ir

šiluminei spinduliuotei.

4.3 pav. Elektromagnetinių bangų spektras

Matomų spindulių bangų ilgis 0,4 0,8 m (mikrometrų).

Apytikrės matomojo spindulių spektro ribos ir spalvos:

- violetinė = 380 450 nm;

- mėlyna = 450 480 nm;

- ţydra = 480 500 nm;

- ţalia = 500 560 nm;

- geltona = 560 590 nm;

- oranţinė = 590 620 nm;

- raudona = 620 770 nm;

Saulės šviesą sudaro trys gerai ţinomi komponentai ir kiekvienas iš jų turi tam tikrą dalį

energijos, kurių apytikrės proporcijos pateiktos 4.8 lentelėje.

4.8 lentelė. Apytikrės saulės spinduliuotės spektro energijos

Energijos tipas Bangų ilgis Energijos perdavimas

Ultra-violetiniai spinduliai 300 – 400 nm 3 %

Matoma šviesa 400 – 700 nm 53 %

Infra-raudonieji spinduliai 700 – 2500 nm 44 %

34

Kūno paviršiaus šilumos spinduliuotės intensyvumas priklauso nuo jo temperatūros ir

sugebėjimo spinduliuoti šilumą. Geriausiai šilumą spinduliuoja absoliučiai juodas kūnas.

Kūnai, kurie spinduliuoja maţiau negu absoliučiai juodas kūnas, vadinami pilkaisiais.

Absoliučiai juodo kūno pilnutinis (integralinis) spinduliuojamas energijos srauto tankis

(Mo) visame elektromagnetinio spinduliavimo diapazone (apimant ultravioletinę, regimąją ir

infraraudonąją spektro dalį) yra proporcingas absoliutinei temperatūrai ketvirtame laipsnyje ir

išreiškiamas Stefano-Bolcmano dėsniu:

Mo=T4 , W/m

2;

Čia = (5,670510,00019)10-8

, W/(m2K

4) – Stefano-Bolcmano konstanta;

T – absoliučiai juodo kūno temperatūra, K (K = oC + 273,15).

Praktiniams skaičiavimams daţniausiai naudojama sekanti ankstesnės formulės išraiška: 4

10067,5

TM o , W/m

2. (

100

1 = 0,01 = 10

-2; (10

-2)4 = 10

-8)

Dydis 5,67 dar vadinamas juodo kūno išspinduliavimo koeficientu (C = 5,67,

W/(m2K

4)).

Spinduliuotė skirstoma į pilnutinę – integralinę, vienspalvę – monochromatinę ir linijinę,

kurios bangų ilgių intervalas be galo maţas. Infraraudonosios (šiluminės) spinduliuotės bangų

ilgių srityje (š0,76-1000 m), 4,9610-8

, W/(m2K

4).

Realių kūnų (pilkų kūnų) išspinduliuojamos šiluminės energijos kiekis yra maţesnis uţ

juodo kūno išspinduliuojamos energijos kiekį. Realaus kūno išspinduliuojamos energijos tam

tikroje temperatūroje santykis su absoliučiai juodo kūno išspinduliuojama energija toje pat

temperatūroje vadinama spinduliavimo geba:

)(

)(

0 TM

TM ; (4.17)

čia: M(T) – realiojo (arba pilkojo) kūno išspinduliuojamas šilumos srauto tankis, W/m2,

absoliutinėje temperatūroje T, K;

M0(T) – absoliučiai juodojo kūno išspinduliuojamas šilumos srauto tankis, W/m2,

absoliutinėje temperatūroje T, K.

Tuomet spinduliuojamas savitasis (realiojo arba pilkojo kūno) visuminis šilumos srauto

tankis bus:

M = Mo = T4, W/m

2. (4.18)

4.9 lentelė. Kai kurių medţiagų paviršių spinduliavimo gebos:

Medţiaga Spinduliavimo geba

Poliruotas sidabras 0,03

Poliruotas plienas 0,16

Stiklas 0,88

Medis 0,91

Plyta 0,93

35

Kai yra ţinoma medţiagos paviršiaus spinduliavimo geba ir kadangi statybos šiluminės

fizikos praktikoje paprastai naudojamasi 100oC temperatūrų skale, tai išspinduliuojamos

energijos kiekis apskaičiuojamas sekančiai: 44

0100

675100

TTCM , , W/m

2;

čia Co – juodo kūno spinduliuotės koeficientas, C0 = 108 5,67 W/(m

2K);

- spinduliavimo geba;

T – absoliutinė temperatūra, K.

Kiekvienas kūnas dalį spinduliuotės sugeria ir paverčia šilumine energija, dalį atspindi,

dalį praleidţia. Kūnas, kuris sugeria visą spinduliuotę ir ją paverčia šilumine energija,

vadinamas absoliučiai juodu kūnu. Kūnas, kuris visą spinduliuotę atspindi vadinamas

absoliučiai baltu kūnu. Kūnas, kuris visą spinduliuotę praleidţia, vadinamas absoliučiai

skaidriu.

Spinduliuotės išsiskirstymas patekus ant bet kokios skaidrios aplinkos gali būti apibrėţtas

sekančiai:

i ;

i

i

iii

;

+ + = 1; (4.19)

čia: - praleisties faktorius (praleidţiama spinduliuotės energija);

- sugerties faktorius (sugeriama spinduliuotės energija);

- atspindţio faktorius (atspindima spinduliuotės energija).

Neskaidrus kūnas: = 0; + = 1;

Absoliučiai skaidrus kūnas: = 1; = 0; = 0;

Absoliučiai juodas kūnas (visiškas spinduolis): = 1; = 0; = 0.

Paprastai kūno savybė šiluminius spindulius sugerti ir išspinduliuoti yra lygiavertė, todėl

priimama, kad paviršiaus sugerties faktorius yra lygus spinduliavimo gebai: .

4.4 pav. Spinduliuote perduodamo energijos srauto pasiskirstymas

Q

36

IŠORĖ

Visa saulėsspinduliuotėAukšto dažniotrumpos bangos

Atspindėta ( ) Praleista ( )

Sugerta ( )Išspinduliuota2/3 į išorę

Bendrai atspindėtasaulės šilumos

Bendrai praleistasaulės šilumos

Išspinduliuota1/3 į vidų

VIDUS

Saulės spinduliuotės energijos pasiskirstymas patekus jai ant skaidraus kūno

Pagal pav. matyti, kad sugerta saulės energijos dalis yra pakeičiama iš aukšto daţnio

(trumpų) bangų į ţemo daţnio (ilgas) bangas ir toliau išspinduliuojama į aplinką apytikriai

santykiu: du trečdaliai į išorinę pusę ir vienas trečdalis į vidinę pusę. Praleistos, atspindėtos ir

sugertos šilumos dalys priklauso nuo panaudoto stiklo.

4.4 Drėgmė medţiagose

Drėgmė medţiagoje gali būti įvairiose būsenose: dujinėje būsenoje (vandens garai),

skysčiu (vanduo), kietame būvyje (ledas, šerkšnas).

Atitvarų medţiagoje esanti ir nuolat judanti drėgmė veikia medţiagas ir kaip aplinkos

veiksnys, ir kaip kitų veiksnių tarpininkė. Nuo drėgmės priklauso medţiagos šiluminis

laidumas, medţiagų brinkimo ir susitraukimo deformacijos, medţiagos suminkštėjimas ir

uţšąlančio-atšylančio vandens ardantysis poveikis. Kaip tarpininkas vanduo perneša

cheminius ir biologinius uţkratus (cheminė korozija), tirpdo mineralus, jungiasi su jais į

naujus derinius.

Pagal drėgmės pastato konstrukcijose atsiradimo pobūdį galima išskirti, kad drėgmė gali

būti: statybinė, gruntinė, eksploatacinė, higroskopinė, kondensacinė, atmosferinė.

Statybinė drėgmė atsiranda statant pastatą (mūrijant ir tinkuojant sienas) arba gaminant

atskirus statinio elementus (formuojant elementus, kietinant gaminius kamerose ir

autoklavuose). Ši drėgmė atitvarų paviršiaus sluoksnio patvarumui didesnės įtakos neturi. Jei

konstrukcija gerai suprojektuota ir pagaminta, statybinė drėgmė išgaruoja per 1-3 metus.

Gruntinė drėgmė patenka į atitvarą kapiliarais iš grunto. Norint apsisaugoti nuo šios

drėgmės, daroma horizontali hidroizoliacija. Jei ji atlikta kokybiškai, tai gruntinė drėgmė

jokios įtakos bendram atitvarinių konstrukcijų drėgminiam reţimui neturi.

Eksploatacinė drėgmė susijusi su pastato naudojimu pagal jo paskirtį. Tai gali būti pirtys,

baseinai, plovyklos, įvairūs technologiniai įrenginiai dėl kurių gali būti intensyviai

drėkinamos pastato atitvarų dalys. Siekiant apsaugoti atitvaras nuo eksploatacinės drėgmės

poveikio įrengiamos specialios vėdinimo (oro dţiovinimo) sistemos, naudojamos drėgmei

atsparios apsauginės dangos, tinkamai įrengiama vandens nutekėjimo sistema.

37

Higroskopinė drėgmė susijusi su medţiagų savybe sugerti drėgmę iš oro. Esant dideliam

patalpų oro drėgnumui, net ir be kontakto su vandeniu, kai kurių medţiagų drėgnumas gali

ţymiai padidėti (sorbcinis drėgnis). Tai gali turėti įtakos medţiagų savybėms, pavyzdţiui,

medienos gaminiai pasiţymi nuo drėgmės priklausančiomis didelėmis deformacijomis, gipso

gaminiams gali pablogėti mechaninės savybės. Apsisaugoti nuo šių poveikių galima

uţtikrinant patalpų stabilų ir maţą oro drėgnumą.

Kondensacinė drėgmė susidaro ant atitvaros paviršiaus arba vidiniuose atitvaros medţiagos

sluoksniuose. Atitvaros paviršiuje drėgmė iš oro kondensuojasi tada, kai paviršiaus

temperatūra maţesnė uţ rasos taško temperatūrą. Paviršiaus drėgmė įsigeria į atitvaros

medţiagą, padidindama bendrą jos drėgnį. Vanduo kondensuojasi pirmiausia tose pastato

vietose, kurių temperatūra maţiausia, t.y. sienų kampuose, karnizų mazguose, plokščių

sandūrose, taip pat pirmųjų aukštų apatinėje dalyje, jei cokolis nepakankamai apšiltintas. Kad

drėgmė nesikondensuotų ant atitvaros vidinio paviršiaus, reikia tinkamai suprojektuoti ir

įrengti atitvaras ir jų jungtis (su pakankama šilumine izoliacija ir minimaliais šiluminiais

tilteliais) bei uţtikrinti ne per didelį patalpos oro drėgnumą. Kai atitvara sudaryta iš skirtingų

medţiagų sluoksnių, kurių laidumas šilumai ir vandens garams skirtingas, gali susidaryti

sąlygos drėgmės kondensacijai atitvaros vidiniuose sluoksniuose. Kad to išvengti,

projektuojant atitvaras skaičiavimais turi būti patikrinta jų drėgminė būsena (daugiau apie

šiuos skaičiavimus pateikta 5.4 skyriuje).

Drėgmė medţiagoje išsilaiko dėl molekulinių traukos jėgų tarp vandens ir medţiagos porų

paviršiaus molekulių bei vandens paviršinio įtempimo jėgų. Pagal ryšio su vandeniu pobūdį,

kietosios medţiagos gali būti skirstomos į sudrėkinamas (hidrofilines) ir nesudrėkinamas

(hidrofobines).

Prie sudrėkinamų priskiriamas gipsas, rišikliai vandens pagrindu, silikatinės plytos,

dauguma betono rūšių.

Prie nesudrėkinamų priskiriami bitumai, dervos, gaminiai iš mineralinių vatų su

nesudrėkinamais rišikliais.

Drėgmės ryšio su medţiaga energija priklauso nuo drėgmės kiekio. Stipriausiai drėgmė su

medţiaga susijusi tada, kai maţi drėgmės kiekiai.

Medţiagos drėgnumas įvertinamas joje esančiu chemiškai nesurišto vandens kiekiu.

Drėgnumas turi didelę įtaką medţiagos laidumui šilumai ir šiluminei talpai, o taip pat yra

labai svarbus įvertinant atitvaros drėgminę būseną.

Medţiagos drėgnį galima išreikšti pagal medţiagos masę arba pagal tūrį.

Medţiagos drėgnumas pagal masę u, %, yra daţniausiai naudojamas drėgmės kiekiui

statybinėse medţiagose išreikšti. Masinis medţiagos drėgnis u daţniausiai išreiškiamas

procentais (%), tačiau kartais jis gali būti išreikštas ir vieneto dalimis arba kg/kg.

Masinis medţiagos drėgnis parodo, kokią dalį medţiagoje pagal masę uţima drėgmė.

Masinis medţiagos drėgnis nustatomas drėgmės masę padalinus iš sausos medţiagos masės ir

padauginus iš 100 (kad atsakymą gautume procentais). Drėgmės masę medţiagoje nustatome

medţiagą pasverdami prieš dţiovinimą ir po dţiovinimo. Medţiagos masės sumaţėjimas jai

dţiūstant parodo buvusį drėgmės kiekį:

100

s

sd

m

mmu , %; (4.20)

38

čia: u – masinis medţiagos drėgnis, %;

md – drėgnos medţiagos (bandinio) masė, kg;

ms – sausos medţiagos (bandinio) masė, kg.

Medţiagos drėgnis pagal masę statybinėms medţiagoms gali būti labai įvairus, nuo

dešimtųjų ar net šimtųjų procento dalių iki kelių šimtų procentų. Medţiagos drėgnis u

didesnis uţ 100 % bus tuomet, kai medţiagos tankis yra labai maţas (ţymiai maţesnis uţ

vandens tankį), o poringumas didelis, t.y., kai tam tikrame tūryje galintis išdţiūti drėgmės

kiekis (masė) yra didesnis uţ sausos medţiagos masę.

Pavyzdţiui, jeigu sausos medţiagos tankis yra 200 kg/m3, o jos savitasis tankis 2000

kg/m3. Vadinasi tokioje medţiagoje yra 10 % karkaso medţiagos ir 90 % porų. Jeigu tokioje

medţiagoje pusė porų būtų uţpildytos vandeniu, kurio tankis 1000 kg/m3, tai medţiagoje būtų

450 kg/m3 vandens.

Toliau skaičiuodami masinį medţiagos drėgnį gausime:

22510025,2100200

450100

s

v

m

mu , %;

Jeigu tokios medţiagos drėgnį nustatinėtume eksperimentiškai, tai galėtų būti sekantys

duomenys:

- drėgnos medţiagos masė md = 650 g = 0,65 kg;

- išdţiovintos medţiagos masė ms = 200 g = 0,20 kg.

Tuomet medţiagos masinis drėgnis bus lygus:

225100200

450100

200

200650100

200

200650100

,

,

,

,,

s

sd

m

mmu , %.

Nustatant medţiagos drėgnį eksperimentiškai, paprastai medţiaga yra dţiovinama 105 oC

temperatūroje, išskyrus medţiagas, kurios tokioje temperatūroje gali pradėti lydytis ar kitaip

keisti savo savybes. Tuomet tokioms medţiagoms yra nustatomos atskiros jų dţiovinimo

temperatūros.

Tam tikrais atvejais medţiagos drėgnis gali būti išreiškiamas ir drėgmės kiekiu medţiagos

tūrio vienetui – tai tūrinis medţiagos drėgnis , kg/m3. Jis gali būti nustatomas sekančiai:

m

v

m

sd

V

m

V

mm

, kg/m

3; (4.21)

čia: – tūrinis medţiagos drėgnis, kg/m3;

md – drėgnos medţiagos (bandinio) masė, kg;

ms – sausos medţiagos (bandinio) masė, kg;

mv – išgaravusio vandens masė, kg;

Vm – bandinio (medţiagos) tūris, m3.

Jeigu vandens tankį priimsime 1000 kg/m3, tai tūrinį medţiagos drėgnį galima išreikšti ir

per išdţiūvusio vandens bei medţiagos tūrių santykį ir tokiu atveju jį vadinsime savituoju

tūriniu medţiagos drėgniu , m3/m

3 (%):

m

v

m

v

V

V

V

m

1000 , m3/m

3; (4.22)

39

Padauginę šį santykį iš 100, gautume, kiek procentų medţiagos tūryje uţima vanduo.

Esant tam pačiam drėgmės kiekiui medţiagoje, masinis bei tūrinis medţiagos drėgnis

skirtingai apibūdins įvairaus tankio medţiagas. Tai yra, jeigu palyginsime keletą skirtingo

tankio medţiagų, kurių tūrinis drėgnis yra vienodas, tai didesnio tankio medţiagų svorinis

drėgnis u bus maţesnis, o maţesnio tankio medţiagų svorinis drėgnis u bus didesnis. Tūrinis

medţiagos drėgnis arba (kg/m3 arba %) vaizdţiau informuoja apie drėgmės kiekį

medţiagoje negu svorinis drėgnis u (kg/kg arba %). Vis dėlto, labiausiai paplitęs drėgmės

kiekio medţiagoje apibūdinimas yra masinis medţiagos drėgnis u išreikštas procentais (%).

Taip yra dėl to, kad nustatyti medţiagos svorinį drėgnį yra ţymiai paprasčiau, negu tūrinį, nes

daţnai yra sudėtinga nustatyti medţiagos tūrį, ypač tais atvejais, kai drėgnį reikia nustatyti

nestabilios formos, birioms medţiagoms, medţiagoms išimtoms iš konstrukcijos elemento

kalant, gręţiant ir t.t. (nustatant eksploatuojamų konstrukcijų medţiagų drėgnį), kai jos yra

sutrupinamos ir jų tūrį nustatyti būna neįmanoma. Dėl šių prieţasčių literatūroje naudojant

terminą “medţiagos drėgnis” turima galvoje masinis medţiagos drėgnis (jeigu nenurodoma

kitaip).

Jeigu ţinomas masinis medţiagos drėgnis u ir sausos medţiagos tankis , kg/m3, tai

savitojo tūrinio medţiagos drėgnio nustatymui galima naudotis formule:

1000

u, %; (4.23)

čia: – savitasis tūrinis medţiagos drėgnis, %;

u – masinis medţiagos drėgnis, %;

– sausos medţiagos tankis, kg/m3.

Prisimenant ankstesnį pavyzdį, jeigu medţiagos tankis yra 200 kg/m3, tai 200 g (0,2 kg)

masės bandinio tūris bus lygus: 0010200

20 ,,

mVm m3;

Išgaravusio vandens tūris bus lygus: 0004501000

450 ,,

mVv , m3;

Savitasis tūrinis medţiagos drėgnis bus lygus:

451001

450100

0010

000450100

,

,

,

m

v

V

V %; arba 45

1000

200225

1000

u%.

Gavome, kad medţiagoje 45 % tūrio uţėmė vanduo.

Kai kurių medţiagų “normalūs drėgniai” išorinėse atitvarinėse konstrukcijose [F.Fokin 21 p.]

Medţiagos Tankis ,

kg/m3

Medţiagos drėgnis %

masinis u savitasis tūrinis Raudonos plytos ištisinėse sienose 1800 1,5 2,7

Tas pats sienose su oro tarpu 1800 0,5 0,9

Silikatinės plytos 1900 2,5 4,8

Betonas 2000 1,5 3

Keramzitbetonis 1000 6 6

Dujų silikatas išorės sienose 700 10 7

Kalkių-smėlio tinkas 1600 1 1,6

Mineralinės vatos plokštės 200 2 0,4

Mediena (pušis) 500 15 5,2

Cementinis fibrolitas 350 15 5,2

Putų polistirolas 25 5 0,12

40

Medţiagos vandens įgeriamumas parodo, kiek gali padidėti medţiagos drėgnumas nuo

kontakto su skysta drėgme (vandeniu). Šiuo atveju skystos drėgmės atsiradimo būdai gali būti

įvairūs, pavyzdţiui: krituliai (lietus, tirpstantis sniegas); statybinė drėgmė (plytų mūrijimas);

kondensacinė drėgmė (drėgmės kondensavimasis atitvaros viduje arba ant paviršių);

eksploatacinė drėgmė (konstrukcijų laistymas); gruntinė drėgmė (pamatų įdrėkimas).

Daţniausiai nustatant medţiagos (arba gaminio) vandens įgėrį yra nagrinėjami du

klausimai:

– kiek medţiaga aplamai gali priimti vandens savo tūryje. Šiuo atveju ši savybė dar

vadinama tūriniu vandens įgėriu. Eksperimentiniu būdu nustatant šią savybę, medţiaga

paprastai yra pilnai panardinama į vandenį ir po tam tikro laiko nustatoma, kiek padidėja jos

masė (kiek vandens susigeria į medţiagos poras ir kapiliarus). Ši savybė atspindi galimą

medţiagos drėgnumo padidėjimą, pavyzdţiui, kondensuojantis drėgmei medţiagos viduje,

galimą medţiagos įdrėkimą nuo aplinkinių sluoksnių (mūrijant) arba grunte ir panašiai.

– kiek gaminys įgeria vandens tam tikrais paviršiais. Ši savybė dar vadinama paviršiniu

vandens įgėriu. Eksperimentiniu būdu nustatant šią savybę siekiama, kad gaminio kontaktas

su vandeniu būtų tik tuo paviršiumi, kuris tikėtina kontaktuos su vandeniu eksploatacijos

sąlygomis. Pagal šią savybę yra vertinama įvairių apdailos medţiagų savybė apsaugoti

gilesnius sluoksnius nuo vandens poveikio. Pagal šią savybę gali būti vertinami daţai, tinko

sluoksniai, vandenį atstumiančios impregnavimo medţiagos, hidroizoliacinės medţiagos ir t.t.

Tūrinis vandens įgėris įvertinamas masiniu medţiagos drėgniu u, %. Daţniausiai medţiagų

vandens įgeriamumas nustatomas 48 val. mirkant išdţiovintus bandinius 15 – 20 oC

temperatūros vandenyje. Gali būti naudojamos ir kitos bandinių mirkymo sąlygos, pavyzdţiui,

laikant juos verdančiame vandenyje 4 val., sudarant vakuumą ir t.t.

Vandens įgėris pagal masę apskaičiuojamas pagal formulę:

100

s

sd

m

mmu , %;

čia: u – masinis medţiagos drėgnis, %;

md – drėgnos medţiagos (bandinio) masė, kg;

ms – sausos medţiagos (bandinio) masė, kg.

Vandens įgėris pagal masę apskaičiuojamas pagal 4.20 formulę.

Paviršinis vandens įgėris parodo, kiek kapiliarinio įsiurbimo dėka vandens įgeria

medţiagos (konstrukcijos) drėkinamas paviršius, pavyzdţiui, lyjant. Bandymo metu bandinys

su vandeniu liečiasi tik tuo paviršiumi, kurio savybė sugerti vandenį nustatinėjama. Paviršinis

vandens įgėris apskaičiuojamas pagal formulę:

A

mmm sd

A

, kg/m

2; (4.24)

čia: mA – paviršinis įgėris, kg/m2;

md – drėgnos medţiagos (bandinio) masė, kg;

ms – sausos medţiagos (bandinio) masė, kg;

A – plotas, per kurį į medţiagą patenka vanduo, m2.

41

Sorbcija-desorbcija

Kiekviena porų ir kapiliarų turinti sausa medţiaga, esanti drėgname ore, sudrėksta.

Medţiaga drėksta absorbuodama vandens garus iš oro. Ore esančios vandens garų molekulės

patekusios ant medţiagos karkaso paviršiaus prilimpa prie jo sudarydamos iš pradţių

vienamolekulinį, o didėjant oro drėgniui ir daugiamolekulinius vandens molekulių sluoksnius.

Vienamolekulinių drėgmės sluoksnių sukibimo su medţiaga energija daţnai būna labai didelė,

šios vandens molekulės sunkiai pasišalina iš medţiagos ją kaitinant, ši drėgmė neuţšąla

(nesudaro ledo kristalų) net labai ţemose temperatūrose, šių sluoksnių savybės būna panašios

į kieto kūno savybes. Sekančių drėgmės molekulių sluoksnių sukibimo tarpusavyje ir su

medţiaga energija yra silpnesnė, dėl to ši drėgmė lengviau pasišalina iš medţiagos ją

kaitinant, didesni drėgmės kiekiai gali uţšalti. Didesni drėgmės kiekiai pradeda pasiţymėti

skysčiams būdingomis savybėmis.

Išdţiovinta medţiaga patekusi į orą su tam tikru santykiniu drėgniu sudrėksta. Jei sudrėksta

tik medţiagos kapiliarų ir porų paviršius, tai šis reiškinys vadinamas adsorbcija, o jeigu

sudrėksta visa medţiaga – absorbcija. Kadangi šiuos reiškinius sunku atskirti, tai medţiagos

įdrėkimą drėgname ore vadiname sorbcija.

Sudrėkusi medţiaga, įnešta į sausesnį orą, iki tam tikros ribos išdţiūsta. Tai vadinama

desorbcija.

Sorbcinis medţiagos drėgnis parodo, koks bus medţiagos drėgnis esant tam tikram oro

drėgniui. Jeigu pakankamai tiksliai ţinomas oro drėgnis prie kurio bus eksploatuojama

nagrinėjama medţiaga, galima nustatyti prognozuojamą medţiagos drėgnį tik prie šio oro

drėgnio. Šis medţiagų drėgnis dar daţnai vadinamas eksploataciniu drėgniu. Daugumoje

atvejų medţiagų sorbcinis drėgnis yra nustatomas esant kelioms oro drėgnio vertėms ir šių

rezultatų pagrindu braiţomas grafikas vadinamas sorbcijos izoterma. Pagal šį grafiką toliau

galima prognozuoti koks bus medţiagos drėgnis prie atitinkamo oro drėgnio. Medţiagai

dţiūstant vandens molekulių pašalinimui reikalinga papildoma energija molekulių tarpusavio

ryšio jėgoms nugalėti. Dėl to medţiagai dţiūstant prie to paties oro drėgnio jos drėgnis bus

didesnis negu medţiagai drėgstant. Šiam skirtumui įvertinti yra atliekami papildomi bandymai

medţiagų desorbcijai nustatyti.

,% u

20 40 60 80 100

Med

žiag

os

drė

gnis

Santykinis oro drėgnis

Sorbcija

Desorbcija

4.5 pav. Sorbcijos-desorbcijos grafiko pavyzdys

42

Pagal 4.5 pav. galima matyti, kad, pavyzdţiui, prie 60 % santykinio oro drėgnio, medţiagai

drėkstant, jos drėgnis bus maţesnis (u60(s)), o medţiagai dţiūstant, jos drėgnis bus didesnis

(u60(d)).

4.5 Laidumas vandens garams

Drėgmės judėjimas medţiagoje priklauso nuo jos ryšio su medţiaga pobūdţio, medţiagos

struktūros ir jos šiluminės būklės. Drėgmė, paprastai, juda kaip garai ir skystis. Garų judėjimą

sukelia garų dalinių slėgių ir temperatūros gradientai medţiagoje. Skystosios drėgmės

judėjimą medţiagoje lemia kapiliarinės traukos, osmosinės bei sunkio jėgos.

Drėgmės judėjimo pobūdis medţiagoje priklauso nuo sąlygų: jei drėgnis maţas, vyrauja

drėgmės judėjimas garų difuzijos būdu; jei drėgnis didelis, vyrauja skysčio tėkmė. Manoma,

kad sorbcinės drėgmės ribose didţioji drėgmės dalis juda garų difuzijos būdu.

Drėgmės judėjimo mechanizmas porų sistemoje, didėjant drėgmės kiekiui, pavaizduotas

sekančiame pav.

Drėgmės judėjimo mechanizmas porų sistemoje didėjant drėgmės kiekiui:

A - labai sausoje medţiagoje visas į poras patekęs garas adsorbuojamas porų sienelių. Šioje

stadijoje drėgmės judėjimą sunku nagrinėti. Vyksta drėgmės kaupimasis;

B - Porų sienelės padengtos vieno arba kelių vandens molekulių sluoksnių. Per poras vyksta

vandens garų difuzija, nusistovi pusiausvyra tarp porose esančio oro santykinio drėgnio ir

adsorbcinio sluoksnio. Drėgmės plėvelė turi kietojo kūno savybių ir neuţšąla;

C - kapiliaruose prasideda kapiliarinė kondensacija. Kapiliaruose drėgmė juda skystojoje fazėje,

o porose dar tebevyksta tik vandens garų difuzija. Ţemose temperatūrose vanduo gali uţšalti;

D - porų sienelių adsorbcinis sluoksnis tiek sustorėja, kad drėgmė skystojoje fazėje gali judėti ir

porų sienelių pakraščiais. Vandens garų difuzija porose taip pat sudaro ţymią bendro drėgmės

judėjimo dalį;

E - neprisotinto drėgmės srauto porose stadija. Skysčio kiekis porose didėja ir drėgmės judėjimas

skystojoje fazėje turi lemiamą reikšmę;

F - pora visiškai prisotinta skysčiu. Drėgmė juda tik skystojoje fazėje pagal skysčių judėjimo

dėsnius.

A B C

FED

Sorbcijos fazė Garų fazė Skystoji fazė

43

Kapiliarinė kondensacija kapiliaruose prasideda, jeigu aplinkos oro santykinis drėgnis

didesnis kaip 80-85%. Kapiliarinė kondensacija galima tik tokių matmenų kapiliaruose, kurie

sugeba pakelti (įsiurbti) vandenį į 0,6 m ir didesnį aukštį. Kai išorės temperatūra i=15oC, tai

įmanoma kapiliaruose, kurių spindulys r n10-7

m. Tokiu būdu susikondensavusios drėgmės

kiekis proporcingas smulkiųjų kapiliarų tūriui, tačiau ši drėgmė nedalyvauja vandens

uţšalimo-atšilimo procesuose, kadangi kapiliaruose, kurių r n10-7

m, vanduo uţšalti negali.

Būtent ši drėgmė tiesioginiu būdu veikia medţiagos struktūrą, tą medţiagą suminkštindama ir

sukeldama brinkimo deformacijas.

Vandens garų laidumas

Panašiai kaip ir šilumos laidumui, vandens garų judėjimui laidumu galima naudoti

analogiškas lygtis. Pavyzdţiui, norėdami apskaičiuoti, kiek vandens garų praleidţia atitvara,

mes galime naudoti formulę:

tApd

Pp

, kg ; (4.25)

čia: p – medţiagos vandens garų laidumo koeficientas pagal dalinį vandens garų slėgį,

kg/(msPa);

d – medţiagos storis, m;

p – dalinių vandens garų slėgių skirtumas, Pa;

A – plotas, m2;

t – laikas, s.

Vandens garų judėjimo prieţastis yra vandens garų koncentracijos arba dalinių vandens

garų slėgių skirtumas p , Pa.

Pagrindiniai parametrai naudojami vandens garų judėjimui medţiagose skaičiuoti yra

vandens garų laidumo koeficientas p, kg/(msPa); vandens garų varţos faktorius ; vandens

garų varţai lygiavertis oro sluoksnio storis sd, m.

Medţiagos vandens garų laidumo koeficientas p, kg/(msPa) parodo, kiek drėgmės

praeina per 1 m2 pločio 1 m storio medţiagos per 1 sekundę, kai vandens garų slėgių

skirtumas 1 Pa. Tai medţiagos vandens garų pralaidumo savybė.

Vandens garų laidumo koeficientas išreikštas kilogramais per sekundę (kg/(msPa)) yra

labai maţas dydis, pavyzdţiui oro vandens garų laidumo koeficientas - pa = 210

-10

kg/(msPa). Daţnai praktikoje naudojami kiti vienetai, pavyzdţiui, mg/(mhPa), tokiu atveju

oro vandens garų laidumo koeficientas - pa = 0,72 mg/(mhPa).

Paskutiniu metu praktikoje daţnai naudojamas santykinis vienetas medţiagos vandens garų

laidumui apibūdinti – tai vandens garų varţos faktorius, kuris parodo, kiek kartų medţiaga

blogiau praleidţia vandens garus palyginus su nejudančiu oru, .

p

ap

; (4.26)

čia: pa – oro vandens garų laidumo koeficientas, kg/(msPa);

p – medţiagos vandens garų laidumo koeficientas, kg/(msPa).

44

Vandens garų varţos faktorius, panašiai kaip ir vandens garų laidumo koeficientas, parodo

medţiagos savybę, tik šiuo atveju jis parodo, kaip medţiaga priešinasi vandens garų

pralaidumui (kartais vadinama santykine garine varţa). Vandens garų varţos faktorius

medţiagoms gali būti nuo 1 iki begalybės. μ = 1 reiškia, kad medţiaga vandens garus

praleidţia taip pat gerai kaip nejudantis oras, pavyzdţiui, mineralinės vatos; μ = ∞ reiškia, kad

medţiaga nelaidi vandens garams, pavyzdţiui, metalai.

Kai kurių medţiagų vandens garų varţos faktoriai [22]:

– mineralinė vata 1;

– polistireninis putplastis 20 – 100;

– tinkas 6 – 10;

– mūras 20;

– medis 40;

– ruberoidas 50 000.

Vandens garų varţai lygiavertis oro sluoksnio storis sd, m:

ddsp

ap

d

, m; (4.27)

čia: d – medţiagos storis, m.

Vandens garų varţai lygiavertis oro sluoksnio storis parodo, kad per tam tikrą medţiagos

storį d, m, vandens garai praeina taip pat, kaip per atitinkamą nejudančio oro sluoksnį sd, m.

Tai tam tikro medţiagos sluoksnio savybė. Ploniems medţiagų sluoksniams, pavyzdţiui,

daţams, plėvelėms, daţnai nurodoma ne μ, o sd.

Kai kurių medţiagų vandens garų difuzijai lygiaverčiai oro sluoksnių storiai [22]:

– emulsiniai daţai 0,1 m;

– emaliniai daţai 3,0 m;

– polietilenas 0,2 mm storio 50 m;

– aliuminio folija 0,05 mm storio 1 500 , m.

Nors vandens garų judėjimas per atitvarą aprašomas analogiškomis lygtimis kaip ir

šilumos judėjimas, tačiau drėgmės ir šilumos judėjimo prigimtis yra skirtinga.

Šilumos judėjimas – tai energijos perdavimas nuo vienos molekulės kitai.

Drėgmės judėjimas (vandens garų judėjimas) – tai vandens molekulių judėjimas iš vienos

vietos į kitą dėl jų koncentracijos skirtumo.

Svarbus skirtumas tarp šių mainų yra greitis. Temperatūros pokyčiai per atitvarą

persiduoda nuo kelių valandų iki keleto dienų, o drėgmės judėjimo pasekmės atitvaroje

pajuntamos tik po keleto mėnesių arba netgi metų.

4.6 Laidumas orui

Esant oro slėgių skirtumui abipus atitvarą ribojančių plokštumų (p = p1 – p2, Pa) per

atitvarų medţiagų kapiliarus, tuštumas, plyšius, srūva oras. Jeigu tai yra šaltas oras, kuris

skverbiasi į šildomas patalpas arba į šiltesnius atitvarų medţiagų sluoksnius, jis didina

45

šilumos nuostolius, kurie susidaro dėl to, kad šaltą orą reikia sušildyti. Šilumos kiekis

reikalingas šaltam orui sušildyti gali būti apskaičiuojamas sekančiai:

Q = W c , J (Wh); (4.28)

čia: c – savitoji oro šiluminė talpa, J/(kgK);

– oro tankis, kg/m3;

– temperatūrų skirtumas tarp patalpos oro ir išorės oro (iki kokios temperatūros

patekęs į patalpą šaltas oras turi sušilti prieš pašalinant jį pro ventiliacijos sistemą), oC;

W – oro kiekis patenkantis į patalpą dėl slėgių skirtumo p ir kuris turi sušilti iki

patalpos temperatūros , m3.

Oro slėgių skirtumas gali susidaryti, pavyzdţiui, dėl vėjo poveikio, dėl temperatūrų

skirtumo.

Oro kiekis gali būti apskaičiuotas sekančiai:

W = K p A t , m3; (4.29)

čia: K – oro pralaidumas (orinis laidis), m3/(m

2sPa);

p = p1 – p2 – oro slėgių skirtumas, Pa;

A – konstrukcijos arba atitvaros plotas, m2;

t – laikas, per kurį skaičiuojamas praėjęs oro kiekis, s.

Oro pralaidumas yra nustatomas eksperimentiniu būdu. Daţniausiai oro pralaidumas yra

nustatomas prie tam tikrų fiksuotų oro slėgių skirtumų, pavyzdţiui, 10 Pa; 20 Pa; 50 Pa;

100 Pa ir t.t. Taip yra dėl to, kad daugeliu atvejų oro pralaidumas nėra proporcingas oro slėgių

skirtumui, pavyzdţiui, gali būti, kad medţiagos arba konstrukcijos iki tam tikro slėgių

skirtumo gali būti visiškai sandarios ir tik viršijus tam tikrą slėgių skirtumo ribą jos pradeda

praleisti orą; taip pat tam tikrais atvejais (pavyzdţiui, į išorę atidaromiems langams) oro

pralaidumas didinant slėgių skirtumą gali pradėti maţėti, nes oro slėgis uţspaudţia plyšius.

Konstrukcijoms oro pralaidumas gali būti nustatomas ne tik jų ploto vienetui (m3/(m

2sPa)),

bet ir sandūros arba plyšio ilgio vienetui (m3/(msPa)), pavyzdţiui, langų staktos ir varčios

sandūros ilgio vienetui (1 m).

Tam tikrais atvejais medţiagos oro pralaidumas gali būti proporcingas jos storiui

(medţiagoms su stabiliu atviru poringumu). Tokiu atveju yra nustatomas medţiagos oro

laidumo koeficientas l, m3/(msPa), ir tam tikro medţiagos storio oro pralaidumas gali būti

apskaičiuotas jos storį padalinant iš medţiagos oro laidumo koeficiento:

d

lK , m

3/(m

2sPa); (4.30)

čia: l – medţiagos oro laidumo koeficientas, m3/(msPa);

d – medţiagos storis, m.

Oro filtraciją per konstrukciją galima išskirti į skersinę ir išilginę.

Skersinė filtracija – laidumas orui, kai oras skverbiasi skersai atitvaros ją atšaldydamas

arba sušildydamas. Skersinė filtracija sumaţinama arba visiškai panaikinama orui nelaidţiais

sluoksniais (vėjo izoliacija).

Išilginė filtracija gali atsirasti, jeigu per atitvaros aukštį orinė varţa maţesnė negu per

atitvaros storį.

46

5 FIZIKINIŲ PROCESŲ PASTATŲ ATITVARUOSE APSKAIČIAVIMAS

5.1 Atitvarų šiluminės varţos ir šilumos perdavimo koeficientai

Paprastai apskaičiuojant atitvaros šilumos perdavimo koeficientą, iš pradţių nustatomos

atskirų jos dalių (sluoksnių) šiluminės varţos, jas sumuojant apskaičiuojama atitvaros

visuminė šiluminė varţa Rt ir po to kaip atvirkštinis dydis visuminei šiluminei varţai yra

randamas atitvaros šilumos perdavimo koeficientas U.

Pastato atitvaros šilumos perdavimo koeficientas U, W/(m2K), yra nustatomas:

tRU

1 , W/(m

2K); (5.1)

čia: Rt – atitvaros visuminė šiluminė varţa, m2K/W.

Pastato atitvaros visuminė šiluminė varţa Rt, m2K/W, apskaičiuojama pagal šią formulę:

Rt = Rsi + Rse + Rs , m2K/W; (5.2)

čia: Rs – atitvaros suminė šiluminė varţa, m2K/W;

Rsi – atitvaros vidinio paviršiaus šiluminė varţa, m2K/W;

Rse – atitvaros išorinio paviršiaus šiluminė varţa, m2K/W.

Paviršių šiluminės varţos Rsi ir Rse pateiktos 5.1 lentelėje.

5.1 lentelė. Vidinio ir išorinio paviršiaus šiluminės varţos

Vidinio paviršiaus šiluminė varţa Rsi ,

m2K/W

Išorinio paviršiaus šiluminė varţa Rse ,

m2K/W

Šilumos srauto kryptis

horizontali

aukštyn

ţemyn

horizontali

aukštyn

ţemyn

0,13 0,10 0,17 0,04 0,04 0,04

Pastabos:

1. Pertvarų, skiriančių dvi patalpas su skirtingomis oro temperatūromis, suminė abiejų paviršių

šiluminė varţa Rsi + Rse prilyginama 0,25 m2K/W.

2. Horizontaliuoju srautu vadinamas srautas, kurio kryptis vertikaliosios plokštumos atţvilgiu

nesiskiria daugiau kaip 30o.

Atitvaros, sudarytos iš termiškai vienalyčių sluoksnių, suminė šiluminė varţa Rs, m2K/W

apskaičiuojama pagal šią formulę:

Rs = R1 + R2 + ... + Rn + Rg + Rq + Ru; (5.3)

čia: R1, R2, ... Rn – atskirų sluoksnių šiluminės varţos, m2K/W;

Rg – oro tarpo šiluminė varţa, m2K/W;

Rq – plono sluoksnio (plėvelės) šiluminė varţa, m2K/W;

Ru – nešildomos pastogės šiluminė varţa, m2K/W.

47

Termiškai vienalyčio sluoksnio šiluminė varţa apskaičiuojama sekančiai:

ds

dR

, m

2K/W; (5.4)

čia: d – sluoksnio storis, m;

ds – projektinis sluoksnio medţiagos šilumos laidumo koeficientas, W/(mK).

Medţiagų projektinis šilumos laidumo koeficientas ds imamas iš lentelių arba remiantis

gamintojų deklaruojamomis šilumos laidumo koeficiento vertėmis apskaičiuojamas pagal 4

skyriuje nurodytą 4.7 formulę arba vadovaujantis standarto STR 2.01.03:2009 „Statybinių

medţiagų ir gaminių šiluminių techninių dydţių projektinės vertės“ nuostatomis [22].

Plonų sluoksnių šiluminė varţa Rq imama iš 5.2 lentelės.

5.2 lentelė. Plonų sluoksnių (plėvelių, kartono ir kt.) šiluminė varţa Rq

Plono sluoksnio padėtis Rq , m2K/W

Vienas paviršius yra glotniai priglaustas prie

atitvaros konstrukcijos paviršiaus

0,02

Tarp atitvaros sluoksnių* 0,04

Pastaba: * šiluminė varţa Rq rodo plono sluoksnio šiluminę varţą, įskaitant šiluminę varţą,

susidarančią dėl nepakankamai glaudaus šio sluoksnio sąlyčio su kitomis atitvaros dalimis.

Oro tarpo šiluminė varţa įvertinama skirtingai, priklausomai nuo oro tarpo vėdinimo.

Oro tarpas gali būti nevėdinamas, ribotai vėdinamas ir vėdinamas 5.1 pav.

Nevėdinamu vadinamas oro tarpas, kai vėdinimo angų plotas Av maţesnis kaip 500 mm2

vienam ilginiam vertikalaus oro tarpo metrui arba vienam kvadratiniam horizontalaus oro

tarpo ploto metrui.

Ribotai vėdinamas oro tarpas – jeigu į oro tarpą per angas patenka išorės oras, kai

vėdinimo angų plotas 500 mm2 < Av 1500 mm

2 vienam ilginiam vertikalaus oro tarpo

metrui arba vienam kvadratiniam horizontalaus oro tarpo ploto metrui.

Vėdinamas oro tarpas – vėdinamas išorės oru, kai vėdinimo angų plotas Av ne maţesnis

kaip 1500 mm2 vienam ilginiam vertikalaus oro tarpo metrui arba vienam kvadratiniam

horizontalaus oro tarpo ploto metrui.

1 m

Av

Av

1 m2

5.1 pav. Vėdinimo angų schemos vertikaliam ir horizontaliam oro tarpui

48

Atitvaros su nevėdinamu oro tarpu šiluminė varţa apskaičiuojama pagal 5.2 ir 5.3

formules nevėdinamo oro tarpo šilumines varţas priimant iš 5.3 arba 5.4 lentelių.

Nevėdinamo oro tarpo šiluminė varţa Rg, kai nei vienas iš oro tarpą ribojančių paviršių

nepadengtas šilumą atspindinčia danga, parenkama iš 5.3 lentelės. Nevėdinamo oro tarpo, kai

vienas iš paviršių padengtas atspindinčia danga (šilumos spinduliavimo geba 0,2 n < 0,8),

šiluminės varţos Rg , m2K/W, vertės pateiktos 5.4 lentelėje.

5.3 lentelė. Nevėdinamo oro tarpo šiluminė varţa

Oro tarpo

storis d,

mm

Šiluminė varţa, Rg , m2K/W

Šilumos srauto kryptis

Horizontali Aukštyn Ţemyn

5 0,11 0,11 0,11

7 0,13 0,13 0,13

10 0,15 0,15 0,15

15 0,17 0,16 0,17

25 0,18 0,16 0,19

50 0,18 0,16 0,21

100 0,18 0,16 0,22

300 0,18 0,16 0,23

5.4 lentelė. Nevėdinamo oro tarpo šiluminė varţa Rg , m2K/W, kai vienas iš oro tarpą

ribojančių paviršių yra padengtas atspindinčia danga (šilumos spinduliavimo geba 0,2 n <

0,8)

Oro tarpo storis

d, mm

Šiluminė varţa, Rg , m2K/W

Šilumos srauto kryptis

Horizontali Aukštyn Ţemyn

5 0,17 0,17 0,17

10 0,29 0,23 0,29

20 0,37 0,25 0,43

50 - 100 0,34 0,27 0,61

Atitvarų su ribotai vėdinamu oro tarpu visuminė šiluminė varţa Rt, m2K/W, yra lygi

oro tarpo (pagal 5.3 lentelę) ir sluoksnių, esančių tarp išorės aplinkos ir oro tarpo, šiluminių

varţų sumos pusei, pridedant likusių sluoksnių ir paviršių šiluminių varţų sumą.

sis

g

set RRRR

RR

2

1 , m

2K/W; (5.5)

čia: R1 – sluoksnio, esančio tarp oro tarpo ir išorės aplinkos, šiluminė varţa, m2K/W;

Rg – oro tarpo (kaip nevėdinamo pagal 5.3 lentelę) šiluminė varţa, m2K/W;

Rs – sluoksnių, esančių tarp oro tarpo ir vidinės aplinkos, suminė šiluminė varţa, m2K/W;

49

5.2 pav. Atitvaros su ribotai vėdinamu oro tarpu skaičiuojamoji schema

Atitvarų su vėdinamu oro tarpu visuminė šiluminė varţa Rt, m2K/W, lygi sluoksnių,

esančių tarp šio oro tarpo ir vidaus oro, šiluminių varţų sumai, pridėjus paviršių šilumines

varţas (išorės paviršiaus šiluminė varţa prilyginama vidaus paviršiaus šiluminei varţai,

pavyzdţiui, vertikaliai atitvarai: Rse = Rsi = 0,13, m2K/W).

5.3 pav. Atitvaros su vėdinamu oro tarpu skaičiuojamoji schema

Rt = Rsi + Rs + Rse , m2K/W; (5.6)

čia: Rs – atitvaros sluoksnių tarp vėdinamo oro tarpo ir vidaus oro suminė šiluminė varţa,

m2K/W;

Rsi – vidinio paviršiaus šiluminė varţa, m2K/W;

Rse – išorinio paviršiaus šiluminė varţa; Rse = Rsi, m2K/W.

Termiškai nevienalyčių konstrukcijų (sudarytų iš keleto medţiagų su skirtingomis

šiluminėmis savybėmis) šiluminės varţos arba šilumos perdavimo koeficientai apskaičiuojami

ieškant vidutinės vertės, kuria būtų įvertintas šios konstrukcijos šilumos pralaidumas arba

pasipriešinimas šilumos perdavimui. Paprasčiausiais atvejais tai galima atlikti įvertinant plotų

su skirtingomis šilumos pralaidumo savybėmis santykį. Tokiu būdu gali būti apskaičiuota

vidutinė šiluminė varţa, šilumos laidumo koeficientas arba šilumos perdavimo koeficientas.

Tokiu būdu apskaičiuotos vidutinės šiluminės savybės bus pakankamai tikslios jeigu atskirų

plotų šiluminės savybės skirsis ne daugiau kaip 5 kartus (pavyzdţiui, šis reikalavimas bus

tenkinamas, jeigu skaičiuosime termoizoliacinio sluoksnio vidutinę šiluminę varţą, kai

termoizoliacinė medţiaga patalpinta tarp medinio karkaso).

Apskaičiuoti vidutiniam šilumos laidumo koeficientui λvid gali būti naudojama formulė:

n

nnvid

AA

AA

...

...

1

11 , W/(mK); (5.6)

čia: λ1 ... λn – atskirų medţiagų šilumos laidumo koeficientai, W/(mK);

50

A1 ... An – atskirų dalių plotai, m2.

Apskaičiuoti vidutinei šiluminei varţai Rvid gali būti naudojama formulė:

n

n

nvid

RA

RA

AAR

...

...

1

1

1 , m2K/W; (5.7)

čia: R1 ... Rn – atskirų dalių šiluminės varţos, m2K/W.

Apskaičiuoti vidutiniam šilumos perdavimo koeficientui gali būti naudojama formulė:

n

nnvid

AA

AUAUU

...

...

1

11 , W/(m2K); (5.8)

čia: U1 ... Un – atskirų dalių šilumos perdavimo koeficientai, W/(m2K).

Atitinkamos formulės gali būti išvestos iš savitųjų šilumos nuostolių lygties:

R

AAUH , W/K.

Pavyzdţiui, jeigu turime elementą sudarytą iš trijų dalių su vienodu šilumos pralaidumu,

kurių plotai yra Aa; Ab ir Ac, o atitinkamai šiluminės varţos ir šilumos perdavimo koeficientai

yra lygūs Ra; Rb; Rc arba Ua; Ub; Uc. Savitieji šilumos nuostoliai bus lygūs:

H = Ha + Hb + Hc , W/K;

ccbbaa AUAUAUAU , iš čia A

AUAUAUU ccbbaa ; W/(m

2K).

arba

c

c

b

b

a

a

R

A

R

A

R

A

R

A , iš čia

c

c

b

b

a

a

RA

RA

RA

AR

; m2K/W.

a

b

c

51

Pavyzdţiai.

Langas iš plastikinių profilių, lango rėmo šilumos perdavimo koeficientas

Ufr = 1,8 W/(m2K). Langas įstiklintas vienkameriniu stiklo paketu, vienas stiklas yra su

maţos spinduliavimo gebos danga, tarpe tarp stiklų argono dujos. Stiklo paketo

deklaruojamoji šilumos perdavimo koeficiento vertė Ug = 1,3 W/(m2K). Šio lango rėmo ir

įstiklinimo jungties ilginio šiluminio tiltelio šilumos perdavimo koeficientas yra

g = 0,06 W/(mK). Lango plotis – 1,30 m, aukštis – 1,50 m, atitinkamai įstiklintos dalies

plotis – 1,07 m, aukštis – 1,27 m.

Lango schema

Lango įstiklintos dalies plotas:

Ag = 1,07 1,27 = 1,36 m2.

Lango rėmo plotas:

Afr = (1,50 0,115 2) + (1,07 0,115 2) = 0,59 m2.

Lango plotas:

Awd = Ag + Afr = 1,36 + 0,59 = 1,95 m2.

Įstiklinimo perimetras:

lg = (1,07 2) + (1,27 2) = 4,68 m.

Lango šilumos perdavimo koeficientas Uwd apskaičiuojama pagal formulę:

60,195,1

06,068,48,159,03,136,1

frg

ggfrfrgg

wdAA

lUAUAU W/(m

2K).

Tuo atveju, kai termoizoliacinį sluoksnį sudaro termoizoliacinė medţiaga sudėta tarp

medinių karkaso elementų, galima apskaičiuoti šio sluoksnio vidutinę šiluminę varţą

atsiţvelgiant į termoizoliacinės medţiagos ir medinio karkaso elementų plotų santykį.

Pasirenkame tokį plotą, kuris būtų patogus skaičiavimui ir atsikartotų konstrukcijoje,

pavyzdţiui, viena kryptimi, išilgai karkaso elemento, galima priimti vieną metrą, o kita

kryptimi galima priimti karkaso sudėliojimo ţingsnį.

Apskaičiuojame termoizoliacinio sluoksnio vidutinę šiluminę varţą, kai 100 mm storio

termoizoliacinė medţiaga, kurios projektinis šilumos laidumo koeficientas

ds 0,038 W/(mK), sumontuota tarp medinių tašų, kurių aukštis 100 mm, plotis 50 mm,

tašai sudėti kas 600 mm, projektinė tašo šilumos laidumo koeficiento vertė

ds 0,18 W/(mK).

52

Termoizoliacinės medţiagos šiluminė varţa:

Rins = d/ds,ins = 0,10/0,038 = 2,632 m2K/W.

Tašų šiluminė varţa:

Rm = d/ds,m = 0,10/0,18 = 0,555 m2K/W.

Termoizoliacinio sluoksnio šiluminė varţa paskaičiuojama atsiţvelgiant į

termoizoliacinės medţiagos ir medinio tašo plotų santykį:

006,2

555,005,0

632,255,0

05,055,04

m

m

ins

ins

mins

RA

RA

AAR m

2K/W.

600

mm

1 m

Sudėtingesniais atvejais atitvaros fragmentas yra skaidomas į sluoksnius lygiagrečius

šilumos srautui bei dalis statmenas šilumos srautui. Atitvaros fragmento šiluminė varţa

priimama kaip vidurkis dviem būdais apskaičiuotos šiluminės varţos. Šis metodas detaliau

aprašytas standarte LST EN ISO 6946 „Pastato komponentai ir elementai. Šiluminė varţa ir

šilumos perdavimo koeficientas. Skaičiavimo metodas“ [23].

Termiškai nevienalyčio sluoksnio suminė šiluminė varţa

Termiškai nevienalytės atitvaros suminė šiluminė varţa Rs, m2K/W, apskaičiuojama

pagal formulę:

Rs = (Rs’ + Rs”)/2;

čia: Rs’ – didţiausioji suminės šiluminės varţos vertė, m2K/W;

Rs” – maţiausioji suminės šiluminės varţos vertė, m2K/W.

Didţiausioji ir maţiausioji varţų vertės apskaičiuojamos suskirsčius atitvarą į būdingas

dalis (lygiagrečiai šilumos srautui) ir sluoksnius (statmenai šilumos srautui).

Pirmiausia atitvara dalijama į būdingas dalis plokštumomis, lygiagrečiomis šilumos

judėjimo krypčiai, ir randama didţiausioji suminės šiluminės varţos vertė Rs’ , m2K/W.

Dalijant konstrukciją į būdingas dalis siekiama, kad kiekvieną dalį sudarytų vienas arba

keletas sluoksnių (išdėstytų statmenai šilumos srautui), kurių medţiagos šiuo atveju bus

53

vienalytės (lygiagrečiai šilumos srautui). Gauname konstrukciją, susidedančią iš dalių su

skirtingomis šiluminėmis varţomis, bet turinčiomis tokį patį storį, lygų konstrukcijos storiui.

Atskirų dalių plotų matmenys gali būti priimami bet kokiais vienetais, todėl, kad pateiktoje

formulėje yra svarbu ne plotų absoliutinės reikšmės, o jų tarpusavio santykis. Šiuo atveju

plotus galima išreikšti netgi procentais, prilyginant jų sumą 100 %. Skaičiuojant atitvaros

šiluminę varţą, šiuo atveju, nebūtina iš karto vertinti visą atitvaros plotą, o tik tą jos dalį, kuri

atsikartoja ir taip apibūdina sienos konstrukciją. Skaičiuojant plotus antrąjį matmenį daţnai

patogiausia priimti 1 m (aukščio arba pločio).

Toliau atitvara skaidoma į būdingus sluoksnius plokštumomis, statmenomis šilumos srauto

per atitvarą krypčiai, ir randama maţiausioji suminės šiluminės varţos vertė.

dalys (a … m)

b

a

c

d

Aa

Ab

Ac

Ad

1 2 3 sluoksniai (1 … n)

d d d1 2 3

1 m

Aa

Ab

Ac

Ad

Termiškai nevienalytės atitvaros suskirstymo į būdingas dalis ir sluoksnius schema

Didţiausioji atitvaros suminės šiluminės varţos vertė Rs’, m2K/W, atitinkanti

vidutinę atitvaros šiluminę varţą pagal būdingąsias atitvaros dalis, skaičiuojama pagal

formulę:

sm

m

sb

b

sa

as

RA

RA

RA

AR

...

' ;

čia: A – nagrinėjamos atitvarios plotas, m2; A = Aa + Ab +…+ Am;

Rsa, Rsb, …, Rsm – kiekvienos dalies suminė šiluminė varţa.

Maţiausioji atitvaros suminės šiluminės varţos vertė Rs”, m2K/W, atitinkanti

būdingųjų sluoksnių vidutinių šiluminių varţų sumą, apskaičiuojama pagal formulę:

Rs” = R1 + R2 +…+ Rn;

čia: R1, R2, … Rn – atskirų sluoksnių šiluminės varţos.

Kiekvieno termiškai vienalyčio sluoksnio varţa apskaičiuojama pagal formulę: R = d/.

54

Kiekvieno termiškai nevienalyčio sluoksnio šiluminė varţa skaičiuojama taip:

mmbbaa

n

nm

nm

nb

nb

na

nan

AAA

Ad

RA

RA

RA

AR

......

, m2K/W;

čia: A – termiškai nevienalyčio sluoksnio bendrasis plotas, m2;

A = Aa + Ab +…+ Am;

Ana, Anb, … Anm – n-tojo nevienalyčio sluoksnio vienalyčių dalių (a, b, … m) plotai, m2;

Rna, Rnb, …, Rnm – n-tojo nevienalyčio sluoksnio vienalyčių dalių (a, b, … m) atitinkamos

šiluminės varţos, m2K/W;

Rna = dn/na, Rnb = dn/nb, … Rnm = dn/nm .

Visais atvejais pakankamai tiksliai sudėtingos konstrukcijos vidutinę šiluminę varţą

galima apskaičiuoti kompiuterinių programų pagalba skaičiuojant dvimatis arba trimatį

temperatūrinį lauką, po to pagal vidutines aplinkų bei paviršių temperatūras apskaičiuojant

vidutinę šiluminę varţą (daugiau 5.2 skyriuje).

Grindų šilumos perdavimo koeficiento skaičiavimas daţniausiai iš esmės skiriasi nuo

šilumos perdavimo koeficiento skaičiavimo kitoms pastatų atitvaroms. Skaičiuojant grindų

šilumos perdavimo koeficientus gali būti išskirta keletas būdingų atvejų, pavyzdţiui:

a) grindys ant grunto;

b) grindys virš vėdinamo pogrindţio;

c) grindys virš rūsio (šildomo ir nešildomo).

Daţnai skaičiuojant grindų šilumos perdavimo koeficientą tenka įvertinti šilumos

nuostolius ne tik per pačią grindų konstrukciją, bet ir per gruntą, o tai yra pakankamai

sudėtinga. Tai susiję su tuo, kad gilesniuose ţemės sluoksniuose grunto temperatūra yra

pastovi, teigiama. Šiluma per grindis ant grunto ţiemos metu išeina ne vien į gruntą, tačiau

per gruntą ji išeina ir į išorę. Kelias šilumai išeiti iš patalpos į išorę per grindų ant grunto

konstrukciją yra nevienodas ir priklauso nuo vietos ant grindų, t.y. nuo atstumo iki pamato

konstrukcijos.

q1 q2

q > q1 2 , W/m2

5.4 pav. Skirtingo kelio šilumai išeiti per grindis ant grunto schema

55

Didţiausią kelią šiluma prasiskverbusi pro grindų konstrukciją praeina per gruntą, todėl

šilumos perdavimo per grindis ant grunto skaičiavimuose naudojamas matmuo –

ekvivalentinis grunto sluoksnio storis dt, m:

dt = d + gr (Rsi + Rf + Rse); (5.9)

čia d – sienos storis, m;

Rsi ; Rse – vidaus ir išorės paviršių varţos, m2K/W;

Rf – grindų konstrukcijos šiluminė varţa, m2K/W;

gr – grunto šilumos laidumo koeficientas, W/(m2K).

Būtent šis ekvivalentinis grunto sluoksnio storis naudojamas tolimesniuose šilumos

perdavimo koeficiento U per grindis skaičiavimuose.

Antras specifinis dydis turintis didelės įtakos šilumos nuostolių per gruntą skaičiavimui yra

būdingasis grindų matmuo B’, kuris išreiškia grindų ploto A, m2, ir perimetro P, m, santykį:

P

AB

50,' , m. (5.10)

Dydţių A ir P vertėms apskaičiuoti imami pastato vidaus matmenys. Beje, šiuo atveju

grindų perimetrui skaičiuoti imamos tik lauko sienos. Pavyzdţiui, kai po dalimi pastato yra

rūsys, tai skaičiuojant grindų ant grunto perimetrą, sienos besiribojančios su rūsiu

nepridedamos.

q

A

a

b

a

b

q

q

q

Būdingojo grindų matmens nustatymo schema

Kadangi didţiausi šilumos nuostoliai per grindis yra arčiausiai pamato (maţiausias kelias),

tai daţnai apsimoka šiltinti ne visą grindų plotą, o tik pakraščio zoną (prie pamato) šiluminę

izoliaciją klojant vertikaliai (5.5 pav.) arba horizontaliai (5.6 pav.). Pakraščių apšiltinimas gali

būti įrengiamas išorėje ir viduje, o atskirais atvejais vertikalus apšiltinimas gali būti ir pačioje

pamato konstrukcijoje (5.5c pav.). Toks pamato apšiltinimas yra atskirai įvertinamas

skaičiuojant bendrą grindų šilumos perdavimo koeficientą.

A = a b , m2;

P = a + b + a, m.

56

5.5 pav. Pamato vertikalaus apšiltinimo schemos: a) iš vidaus; b) iš išorės; c) pamato

konstrukcijoje

5.6 pav. Pamato horizontalaus apšiltinimo schemos: a) iš išorės; b) iš vidaus

Grindų ant grunto šilumos perdavimo koeficientas bendruoju atveju skaičiuojamas

pagal formulę:

'BUU

20 , W/(m

2K); (5.11)

čia: Uo – grindų ant grunto šilumos perdavimo koeficiento pagrindinė dedamoji;

– pataisa įvertinanti pamatų apšiltinimą;

B’ – būdingasis grindų matmuo;, m.

Jei grindys ant grunto nėra papildomai izoliuotos kraštuose, tai antrasis 5.11 formulės

narys lygus 0, t.y. U = U0 .

Grindų ant grunto šilumos perdavimo koeficiento pagrindinė dedamoji yra apskaičiuojama

sekančiai:

– kai grindys neapšiltintos arba maţai apšiltintos t.y., kai (dt < B’):

)'

ln('

12

tt

gr

od

B

dBU

; (5.12)

– kai grindys gerai apšiltintos (dt B’).:

t

gr

odB

U

',4570

; (5.13)

čia: dt – ekvivalentinis grunto sluoksnio storis dt, m.

dt = d + gr (Rsi + Rf + Rse);

B’ – būdingasis grindų matmuo;, m.

Rf - grindų konstrukcijos šiluminė varţa, m2K/W. Tankaus betono plokštės ir grindų

plonų dangų šiluminė varţa gali būti praleista. Priimama, kad kietas pagrindas po plokšte turi

tokį patį šilumos laidumą kaip gruntas, ir jo šiluminė varţa nebus įvertinta.

a)

b)

c) b)

a)

57

Skaičiuojant pamato papildomą apšiltinimą, šilumos izoliacija perskaičiuojama į

papildomą grunto storį.

Šiluminės izoliacijos šiluminė varţa:

gr

insins

dRR

' , m

2K/W; (5.14)

čia: R’ – grindų ant grunto papildomoji šiluminė varţa, esant pakraščių apšiltinimui,

m2K/W;

Rins – pakraščių šiltinančio sluoksnio šiluminė varţa, m2K/W;

dins – pakraščių šiltinančio sluoksnio storis, m;

gr – grunto šilumos laidumo koeficientas, W/(mK).

Papildomas apšiltinimas išreikštas grunto storiu: d’ = R’ gr, m.

Po to apskaičiuojama vertė, priklausanti nuo papildomo pakraščių šiltinančio sluoksnio

pločio arba gylio D, apšiltinamų pakraščių šiluminės varţos išreikštos grunto storiu d‘ bei

bendros grindų varţos išreikštos ekvivalentiniu grunto sluoksnio storiu dt. Pataisos vertė

gaunama neigiama, kadangi apšiltinant pamatų pakraščius šilumos srautas (ir bendras grindų

ant grunto šilumos perdavimo koeficientas) sumaţinamas.

Horizontaliam apšiltinimui, kai šiltinantis sluoksnis įrengtas pagal pastato perimetrą

horizontaliai išorinėje pamato pusėje arba vidinėje pamato pusėje po grindimis arba virš

grindų plokštės:

11

'lnln

dd

D

d

D

tt

gr

. (5.15)

D

dins

5.7 pav. Grindų ant grunto skaičiuojamoji schema, panaudojant horizontaliąją kraštų

izoliaciją

Vertikaliam apšiltinimui, kai šiltinantis sluoksnis įrengtas pagal pamato perimetrą

vertikaliai tiek pamatų vidaus pusėje, tiek išorėje (kai pamato sienos poţeminės dalies šilumos

laidumo koeficientas maţesnis uţ grunto, irgi tariama, kad ši pamato dalis yra vertikalusis

apšiltinimas):

1

21

2

'lnln

dd

D

d

D

tt

gr

. (5.16)

58

dins

D

5.8 pav. Grindų ant grunto skaičiuojamoji schema, panaudojant vertikaliąją kraštų

izoliaciją

Grindų virš vėdinamo pogrindţio šilumos perdavimo koeficientas

Grindų su natūraliai vėdinamu pogrindţiu šilumos perdavimo koeficientas apskaičiuojamas

sekančiai:

wvgrf UUUU

111;

čia: Uf – perdangos tarp patalpos vidaus ir pogrindţio oro šilumos perdavimo koeficientas,

W/(m2K). Jis skaičiuojamas paprastai, kaip bet kurios kitos atitvaros šilumos

perdavimo koeficientas, kai šilumos srautas statmenas atitvaros plokštumai;

Ugr – grunto šilumos perdavimo koeficientas, W/(m2K). Jis skaičiuojamas kaip

grindų ant grunto šilumos perdavimo koeficientas;

Uwv – pogrindţio atstojamasis šilumos perdavimo koeficientas, apimantis šilumos

perdavimą per antţemines pogrindţio sienas į išorę ir šio pogrindţio vėdinimo

poveikį, W/(m2K);

Pogrindţio atstojamasis šilumos perdavimo koeficientas apskaičiuojamas sekančiai:

'' B

fvA

B

UhU wvw

wv

14502;

čia: h – grindų aukštis nuo grunto paviršiaus, m. Jei h yra nevienodas visu grindų

perimetru, tai formulėje reikia imti vidutinę h vertę;

Uw – pogrindţio sienų antţeminės dalies šilumos perdavimo koeficientas, W/(m2K).

Skaičiuojamas kaip sienos šilumos perdavimo koeficientas;

Av – pogrindţio vėdinimo angų plotas vienam perimetro metrui, m2/m;

v – vidutinis vėjo greitis 10 m aukštyje, m/s;

fw – uţuovėjos faktorius (kai pastatas apsaugotas nuo vėjo, pavyzdţiui, miesto

viduryje – 0,02; kai vidutiniškai apsaugotas, pavyzdţiui, priemiesčiuose – 0,05;

kai neapsaugotas, pavyzdţiui, atvirose vietovėse – 0,10).

59

Ugr

Uwv

Uf

h

Av

Grindų su natūraliai vėdinamu pogrindţiu šilumos perdavimo koeficiento skaičiavimo

skaičiuojamoji schema

Šildomo rūsio grindų ir sienų poţeminės dalies atstojamasis šilumos perdavimo

koeficientas

Šildomo rūsio grindų ir sienų poţeminės dalies atstojamasis šilumos perdavimo

koeficientas skaičiuojamas sekančiai:

PzA

UPzUAU

bwbf

;

čia: Ubf – rūsio grindų šilumos perdavimo koeficientas;

Ubw – rūsio sienų poţeminės dalies šilumos perdavimo koeficientas;

A – rūsio grindų plotas, m2;

P – išorinių rūsio sienų perimetras, m;

z – rūsio sienų poţeminės dalies aukštis, m.

Dydţių A ir P vertėms apskaičiuoti imami pastato vidaus matmenys. Jei nagrinėjama

patalpa turi ir vidines atitvaras, perimetrui apskaičiuoti imami tik išorės atitvarų ilgiai.

Šildomo rūsio grindų šilumos perdavimo koeficientas apskaičiuojamas sekančiai:

a) neapšiltintų arba maţai apšiltintų rūsio grindų (dt + 0,5 z < B’):

1

5050

2

zd

B

zdBU

tt

gr

bf,

'ln

,'

;

b) gerai apšiltintų rūsio grindų (dt + 0,5 z B’):

zdBU

t

gr

bf

504570 ,',

.

Skaičiuojant rūsio grindų šilumos perdavimo koeficientą Ubf - dt ir B’ vertės

paskaičiuojamos analogiškai, kaip ir skaičiuojant paprastų grindų ant grunto šilumos

perdavimo koeficientą.

Rūsio sienų poţeminės dalies šilumos perdavimo koeficientas apskaičiuojamas sekančiai:

1

501

2

wt

tgr

bwd

z

zd

d

zU ln

,

.

Ši išraiška tinka, kai dw dt. Jeigu dw < dt, tada vietoje dt statoma dw.

dw = gr (Rsi + Rw + Rse);

čia: dw – atstojamasis visuminis rūsio poţeminės dalies sienos storis, m;

Rw – rūsio sienos poţeminės dalies suminė šiluminė varţa, m2K/W.

60

Ubf

Ubw zA

Šildomo rūsio grindų ir sienų poţeminės dalies atstojamojo šilumos perdavimo koeficiento

skaičiuojamoji schema

Atstojamasis šilumos perdavimo koeficientas iš šildomų patalpų per nešildomą rūsį į

aplinką

Jeigu rūsys nešildomas, papildomai įvertinami šilumos nuostoliai per grindų konstrukciją

iš I-mo aukšto į rūsį:

VnUPhUPzUA

A

UU wbwbff

330

11

,;

čia: Uf – I-mo aukšto grindų perdangos šilumos perdavimo koeficientas (tarp šildomos

vidaus aplinkos ir rūsio), W/(m2K);

Uw – rūsio sienų antţeminės dalies šilumos perdavimo koeficientas, W/(m2K);

n – oro kaita, vėdinant išorės oru, kartai per valandą;

V – rūsio tūris, m3;

Ubf – rūsio grindų šilumos perdavimo koeficientas, W/(m2K);

Ubw – rūsio sienų poţeminės dalies šilumos perdavimo koeficientas, W/(m2K);

h – rūsio sienų antţeminės dalies aukštis iki I a. grindų viršaus, m;

z – rūsio sienų poţeminės dalies aukštis nuo rūsio grindų plokštės apačios, m;

A – I a. grindų plotas, m2;

P – I a. grindų perimetras, m.

Neturint tikslių duomenų apie oro kaitą rūsyje, galima imti, kad oro kaita n = 0,3 karto per

valandą.

V

U bf

U bw

Uw

U f

h

z

Atstojamojo šilumos perdavimo koeficiento iš šildomų patalpų per nešildomą rūsį į

aplinką skaičiuojamoji schema

61

Gruntų šiluminės savybės priklauso nuo šių veiksnių: grunto tankio, drėgnio, dalelių

dydţio, dalelių mineraloginės sudėties, ar gruntas sušalęs, ar ne. Todėl gruntų šiluminės

savybės atskirose vietovėse ţymiai skiriasi. Toje pačioje vietovėje grunto šiluminės savybės

priklauso nuo gylio, laiko (dėl grunto drėgnio pokyčių ir uţšalimo arba atitirpimo). Gruntų

savybių vertės, panaudotos šilumos perdavimo skaičiavimuose, turi būti būdingos gruntų

savybėms pastato aplinkoje; jos taip pat turi būti būdingos tam laikui, pavyzdţiui, šildymo

laikotarpiui.

Projektinės grunto šilumos laidumo koeficiento gr (W/(mK)) vertės atitinkamai

priimamos:

– dumblas, sąnašos, molis – 1,5 W/(mK);

– sausas smėlis, drėgnas smėlis – 2,0 W/(mK);

– uolienos – 3,5 W/(mK).

Projektuojant pastatus numatytus statyti Lietuvos teritorijoje, kai grunto šiluminės

savybės tiksliai neţinomos, rekomenduojama grunto šilumos laidumo koeficientą priimti gr =

2,0 W/(mK).

Projektinio šilumos laidumo koeficiento vertė ds, W/(mK), šilumos izoliacinėms

medţiagoms naudojamoms grindų ir pamatų apšiltinimui, skaičiuojama prie šilumos laidumo

koeficiento klasės pridedant priedą (dėl papildomo medţiagos įdrėkimo grunte) pagal 5

lentelėje pateiktas vertes:

ds = D + , W/(mK).

Pataisa dėl papildomo medţiagos įdrėkimo grunte arba po grindimis ant grunto

Eil.

Nr.

Medţiagos ir gaminiai

Pataisa , W/(mK)

Po patalpų

grindimis ant

grunto, išskyrus

rūsių grindis

Rūsių grindyse,

pastatų išorėje

– grunte

1. Mineralinė vata 0,01 0,02

2. Keramzito ţvyras, = 400–600 kg/m3 0,06 0,07

3. Keramzito smėlis, = 800 kg/m3 0,15 0,2

4. Polistireninio putplasčio plokštės (EPS), 20 kg/m3 0,006 0,01

5. Ekstruzinio polistireninio putplasčio plokštės (XPS) 0,003 0,004

Detaliau pastatų atitvarų besiribojančių su gruntu šiluminių savybių skaičiavimai pateikti

Lietuvos standarte LST EN ISO 13370 „Šiluminės pastatų charakteristikos. Šilumos perneša

gruntu. Skaičiavimo metodai“ [24].

62

5.2 Temperatūrinių laukų atitvarose skaičiavimas

Temperatūriniai laukai parodo temperatūros pasiskirstymą atitvaroje arba konstrukcijoje.

Temperatūrinis laukas gali būti nagrinėjamas kaip vienmatis, dvimatis arba trimatis.

Esant temperatūrų skirtumui abipus atitvaros, nusistovi šilumos srautas. Jeigu šis

temperatūrų skirtumas nesikeičia pakankamai ilgą laiką, nusistovi pastovus šilumos srautas ,

W. Šis srautas bus vienodas bet kuriame atitvaros taške:

= U A, W. (5.17)

Jeigu nagrinėsime vienetinį atitvaros plotą (pavyzdţiui 1 m2), turėsime pastovų šilumos

srauto tankį q, W/m2:

q = U arba R

q

, W/m2 . (5.18)

Ši formulė reiškia, kad šilumos srauto tankis bus lygus temperatūrų skirtumui tarp

pasirinktų taškų, padalintam iš šiluminės varţos visų sluoksnių esančių tarp šių pasirinktų

taškų. Atitvarai pagal 5.9 pav. galima būtų uţrašyti sekančią lygtį:

se

ese

s

sesi

si

sii

t

ei

RRRRq

, W/m

2 . (5.19)

i si see

Rsi

Rt

RseRs

5.9 pav. Schema temperatūroms atitvaros paviršiuose skaičiuoti

Pasinaudodami šiomis lygtimis ir turėdami bent dviejų taškų temperatūras bei ţinodami

šilumines varţas, galime apskaičiuoti temperatūras bet kuriame atitvaros taške ir ant atitvaros

paviršių. Pavyzdţiui, iš lygties t

ei

si

sii

RR

galima gauti lygtį atitvaros vidinio paviršiaus

temperatūrai apskaičiuoti, kai ţinoma vidaus ir išorės oro temperatūros bei visuminė šiluminė

varţa ir vidinio paviršiaus varţa –

sit

eisii R

R

ir: si

t

eiisi R

R

,

oC. (5.20)

Išorinio atitvaros paviršiaus temperatūrai apskaičiuoti išsivedame sekančią lygtį:

t

ei

se

ese

RR

; ir: se

t

eiese R

R

,

oC. (5.21)

Norint apskaičiuoti temperatūrą bet kuriame atitvaros taške, reikia sudalinti atitvarą

lygiagrečiomis plokštumomis (5.10 pav.) ir ţinoti atitvaros sluoksnių šilumines varţas.

63

1 2 3

i si se23

12 e

Rsi

Rt

RseR3R2R1

5.10 pav. Schema temperatūroms atitvaroje skaičiuoti

5.10 pav. pavaizduotai schemai galima uţrašyti lygtį:

2

2312

1

12

1

12

RRRRRq si

si

i

t

ei

ir taip toliau. Iš šios lygties galime surasti

temperatūrą bet kuriame atitvaros tarpsluoksnyje. Pavyzdţiui:

t

ei

si

i

RRR

1

12 ; ir : )( 112 RRR

sit

eii

,

oC. (5.22)

Analogiškai sekančiam sluoksniui:

)( 2123 RRRR

sit

eii

,

oC. (5.23)

Bendru atveju pagal 5.11 pav. pateiktą schemą galima uţrašyti:

)(

1

1,

n

sit

eiinn RR

R

,

oC; (5.24)

n n+ 1

i si sen,n+ 1 e

Rsi

Rt

RseRn

1

5.11 pav. Schema temperatūroms bet kuriame atitvaros taške skaičiuoti

Tai bendra formulė, pagal kurią galima apskaičiuoti bet kurio atitvaros taško temperatūrą

(esant vienmačiam temperatūriniam laukui), ţinodami išorės bei vidaus oro temperatūras ir

atitvaros šilumines savybes (šiluminių varţų apskaičiavimui).

Analogiškas formules galima uţrašyti ir skaičiuojant temperatūras nuo išorinės atitvaros

pusės:

)( 3212 set

eie RRR

R

,

oC. (5.9)

Analogiškai sekančiam sluoksniui:

)( 323 set

eie RR

R

,

oC. (5.10)

Temperatūras taip pat galima skaičiuoti sluoksnis po sluoksnio:

64

112 RRt

eisi

,

oC. (5.11)

Toliau:

21223 RRt

ei

, oC; (5.12)

323 RRt

eise

,

oC. (5.13)

Nevienalytes konstrukcijas, kai šiluma perduodama dvimatėje sistemoje, reikia skaičiuoti

apytiksliai nuoseklaus priartėjimo būdu.

si

1 xy 3

7 4 8

5 2 6

22

2d

a 2 si b

g h k

1 c xy d 3

l m n

e 4 f

22

=

Vienalytės atitvaros fragmentas Nevienalytės atitvaros fragmentas

5.12 pav. Vienalytės ir nevienalytės atitvaros fragmento tinklelis dvimačiam

temperatūriniam laukui skaičiuoti

Skaitmeninis plokščias temperatūrinis laukas skaičiuojamas taip: temperatūra kinta x ir y

ašies kryptimi, z = 0, plokščioji nevienalytė konstrukcija padalijama kvadratėliais, kurių

kraštinės ilgis (5.12 pav.). Tinklelio linijos brėţiamos lygiagrečiai atitvaros paviršiams, o

viena jų – lygiagrečiai vidiniam paviršiui. Juo maţesnis , tuo tikslesnis skaičiuojamasis

rezultatas, tačiau daugiau darbo. Paprastai parenkamas toks, kad temperatūriniame lauke

būtų nuo 30 iki 60 tinklelio linijų susikirtimo taškų [3].

Vienalytėje medţiagoje (5.12 pav.) ieškomojo taško temperatūra xy yra gretimų keturių

taškų, kurių temperatūros 1, 2, 3 ir 4, vidurkis.

4

4321xy

. (5.14)

Nevienalytėje medţiagoje ieškomo taško temperatūra xy priklauso ne tik nuo gretimų taškų

temperatūros 1, 2, 3 ir 4, bet ir nuo to, kaip medţiaga esanti tarp šių taškų praleidţia

šilumą, t.y. šilumos perdavimo koeficientų visomis kryptimis:

4321

44332211xy

UUUU

UUUU

. (5.15)

Jeigu taškas xy yra vienalyčiame lauke, tai 5.15 formulė virsta savo daliniu atveju 5.14.

Šilumos perdavimo koeficientas skaičiuojamas pagal 5.12 pav. pateiktą schemą. Laikoma, kad

nuo temperatūros xy taško į 2 temperatūros tašką šiluma perduodama tik kvadratu abdc. Tada

65

šilumos perdavimo koeficiento U2 dydis bus atvirkščiai proporcingas kvadrato abdc šiluminei

varţai R2. Šio kvadrato šiluminė varţa R2 skaičiuojama kaip atitvaros, kurios medţiagos

vienalytiškumas suardytas ir x, ir y kryptimi pagal 5.15 formulę.

Šiluma nuo xy temperatūros taško į 3 temperatūros tašką perduodama kvadratu hknm, o

į 1 temperatūros tašką – kvadratu hglm. Šių kvadratų šiluminės varţos skaičiuojamos kaip

dvisluoksnės atitvaros šiluminė varţa. Šiluma į 4 temperatūros tašką perduodama kvadratu

cdfe, kurio šiluminė varţa skaičiuojama kaip atitvaros, susidedančios iš dviejų nevienodų

medţiagų sluoksnių.

Jeigu xy temperatūros taškas yra atitvaros paviršiaus plokštumoje, tai skaičiavimui

priimami paviršių šilumos perdavimo koeficientai: U=1/Rsi arba U=1/Rse. Iš nustatyto

taško į gretimus paviršiaus plokštumos taškus šiluma perduodama, dauginant iš daugiklio

0,5, nes antroji kvadrato pusė – oras. Tad atitvaros paviršiuje esančio tinklelio taškų

šilumos perdavimo koeficientas:

sR2

1U ; (5.16)

čia: Rs – stačiakampio, kurio plotis /2, šiluminė varţa, m2K/W.

Temperatūrinis laukas skaičiuojamas šia tvarka: visuose skaičiuojamuose taškuose

pasirenkamos pradinės atskaitos temperatūros, kurios charakteringuose pjūviuose gali būti

apskaičiuotos taip pat kaip vienmatėje sistemoje. Po to nuoseklaus artėjimo metodu

perskaičiuojamos visų tinklelio taškų parinktos temperatūros. Skaičiuojama tol, kol visų

tinklelio taškų temperatūros kinta ne didesniu kaip, pavyzdţiui, 0,1oC intervalu (skaičiavimo

tikslumas gali būti pasirinktas ir kitas, priklausomai nuo rezultato tikslumui keliamų

uţdavinių).

Apskaičiavę atitvaros sluoksnio temperatūrinį lauką ir turėdami šio sluoksnio paviršių

temperatūras, galime apskaičiuoti šio sluoksnio vidutinę šiluminę varţą Rv, m2K/W. Šiuo

tikslu yra apskaičiuojamos sluoksnio paviršių vidutinės temperatūros si,v ir se,v. Šilumos

srauto tankis, praeinantis per šio sluoksnio ploto vienetą bus lygus:

v

v,sev,si

Rq

, W/m

2. (5.17)

Šilumos srauto tankį galime apskaičiuoti turėdami atitvaroje tarp kokių nors taškų ţinomą

šiluminę varţą ir temperatūrų skirtumą. Pavyzdţiui, tai gali būti paviršiaus šiluminė varţa ir

temperatūrų skirtumas tarp oro ir paviršiaus:

se

ev,se

Rq

, W/m

2. (5.18)

Esant stacionariam (nusistovėjusiam) šilumos srautui, šilumos srauto tankis bet kurioje

atitvaros vietoje bus vienodas. Pagal tai iš 5.17 ir 5.18 formulių galima apskaičiuoti vidutinę

nevienalyčio sluoksnio šiluminę varţą:

ev,se

v,sev,si

sev RR

, W/m

2. (5.19)

66

5.3 Šiluminiai tilteliai

Šiluminiai tilteliai – tai šilumai laidūs intarpai atitvarų konstrukcijose. Jie yra svarbūs dėl:

- šilumos nuostolių padidėjimo;

- ţemesnių paviršių temperatūrų, dėl ko gali prasidėti drėgmės kondensacija.

Būdingiausi šiluminių tiltelių pavyzdţiai:

1) kai šilumai laidi medţiaga kerta šilumos izoliacinę medţiagą, pavyzdţiui, perdangos

plokštės, balkonų plokštės, vidaus sienos (kai šilumos izoliacija iš vidinės pusės), įvairūs

ryšiai (5.13 pav.);

2) kai jungiasi konstrukcijos su skirtingu storiu ir pagamintos iš medţiagų su

skirtingomis šilumos izoliacinėmis savybėmis, pavyzdţiui, langų pakraščiai, durų pakraščiai

(5.14 pav.);

3) atitvarų išoriniai kampai (5.15 pav.).

5.13 pav. Šiluminio tiltelio, kai šilumai laidi medţiaga kerta termoizoliacinę medţiagą,

schema

5.14 pav. Šiluminio tiltelio, kai jungiasi konstrukcijos su skirtingu storiu iš medţiagų su

skirtingomis termoizoliacinėmis savybėmis, schema

5.15 pav. Šiluminio tiltelio, atitvarų išoriniuose kampuose, schema

67

Ilginio šiluminio tiltelio įtaka pastato šilumos nuostolių apskaičiavimui įvertinama

naudojant ilginio šiluminio tiltelio šilumos perdavimo koeficientą Ψ, W/(mK). Pagal savo

fizikinę prasmę šiluminio tiltelio šilumos perdavimo koeficientas parodo ne aplamai šilumos

nuostolius per šiluminio tiltelio vietą, bet šilumos nuostolių skirtumą, skaičiuojant juos pagal

atitvarų plotus su juos atitinkančiais šilumos perdavimo koeficientais.

Linijinio šiluminio tiltelio šilumos perdavimo koeficientas Ψ gali būti apskaičiuotas pagal

formulę:

Ψ = L2D

- Σ Uj ∙ lj , W/(mK); (5.20)

čia: L2D

– linijiniai savitieji šilumos nuostoliai, gauti atliekant dvimačio temperatūrinio

lauko skaičiavimus komponentui, skiriančiam dvi numatytas aplinkas;

Uj – šilumos perdavimo koeficientas vienmačio temperatūrinio lauko komponentui j

skiriančiam dvi numatytas aplinkas;

lj – elemento ilgis, kuriam apskaičiuotas šilumos perdavimo koeficientas Uj, dvimačio

temperatūrinio lauko skaičiavimo modelyje.

Kaip matyti pagal 5.20 formulę, šiluminio tiltelio šilumos perdavimo koeficientas

gaunamas iš elemento tiksliau apskaičiuotų šilumos nuostolių atliekant dvimačio

temperatūrinio laiko skaičiavimus L2D

, atėmus šilumos nuostolius gautus skaičiuojant pagal

atitvarų elementų plotus Σ Uj ∙ lj.

Svarbu ţinoti, kad pati šiluminio tiltelio šilumos perdavimo koeficiento vertė neparodo

tiltelio pavojingumo dėl padidėjusio šilumos srauto ir ţemesnių paviršių temperatūrų, o tik

šilumos nuostolių skaičiavimo pagal plotus netikslumą, kurį reikia įvertinti, siekiant gauti

tikslesnį rezultatą. Tam tikrais atvejais šiluminio tiltelio šilumos perdavimo koeficiento vertė

gali būti neigiama, pavyzdţiui, išoriniuose sienų kampuose, tačiau tai nereiškia, kad šilumos

srautas šioje vietoje priešingos krypties; tai reiškia, kad skaičiuojant šilumos nuostolius pagal

plotus (pagal išorinius atitvaros matmenis) gaunama vertė didesnė, negu yra iš tikrųjų, todėl

įvertinant šiluminį tiltelį gaunami maţesni (tikslesni) šilumos nuostoliai.

Pateikiant linijinio šiluminio tiltelio šilumos perdavimo koeficientą Ψ visada turi būti

nurodyta jo apskaičiavimo metu naudota matmenų sistema (išoriniai, vidiniai).

Kiekvieno ilginio šiluminio tiltelio savitieji šilumos nuostoliai gaunami šiluminio tiltelio

šilumos perdavimo koeficientą padauginus iš jo ilgio:

H = l, W/K; (5.21)

čia: Ψ – linijinio šiluminio tiltelio šilumos perdavimo koeficientas, W/(mK);

l – linijinio šiluminio tiltelio ilgis, m.

Projektuojant pastatus reikalaujama, kad šiluminių tiltelių vertės būtų kuo maţesnės.

Statybos techniniame reglamente STR 2.05.01:2005 „Pastatų atitvarų šiluminė technika“ šalia

reikalavimų atitvarų šilumos perdavimo koeficientams yra pateikti reikalavimai linijinių

šiluminių tiltelių šilumos perdavimo koeficientams, atitinkamose lentelėse nurodytos

norminės ir leistinos šių tiltelių vertės gyvenamiesiems, viešosios paskirties ir pramonės

pastatams (5.5 lentelė). Leistinoji vertė reiškia, kad pastato atitvaros ir jų jungtys turi būti

suprojektuotos taip, kad jų linijinių šiluminių tiltelių šilumos perdavimo koeficiento vertė

68

negali būti didesnė uţ leistinąją. Norminės šilumos perdavimo koeficientų vertės naudojamos

apskaičiuoti pastato atitvarų norminiams savitiesiems šilumos nuostoliams, todėl

projektuojant pastatą reikia stengtis neviršyti ir jų, kad būtų uţtikrinti reikalavimai šilumos

išsaugojimui visam pastatui.

Ilginio šiluminio tiltelio šilumos perdavimo koeficiento , W/(mK), vertės imamos iš

katalogų (pavyzdţiui, LST EN ISO 14683:2008 „Statybinių konstrukcijų šiluminiai tilteliai.

Ilginis šilumos praleidimo faktorius. Supaprastinti metodai ir numatytosios vertės“ [25] arba

apskaičiuojamos specialiomis kompiuterinėmis programomis.

5.5 lentelė. Reglamentuojamos ilginių šiluminių tiltelių šilumos perdavimo koeficiento ,

W/(mK), vertės

Pastato tipas Norminė vertė Leistinoji vertė

Gyvenamieji pastatai 0,18 0,50

Viešosios paskirties pastatai 0,20 0,60

Pramonės pastatai 0,25 0,70

Tiltelių ilgiams skaičiuoti daţniausiai imami išoriniai pastatų matmenys. Gali būti imami ir

kiti matmenys (vidiniai arba tarp ašių) jeigu būtent tiems matmenims yra apskaičiuotos

vertės. Šiluminių tiltelių kataloguose daţnai būna nurodyta ir pavojingiausios vietos vidinio

paviršiaus temperatūra, kad ją būtų galima palyginti su rasos taško temperatūra.

Šiluminių tiltelių schemos ir atitinkantys jas šilumos perdavimo koeficientai yra pateikti

Statybos techniniame reglamente STR 2.05.01:2005 „Pastatų atitvarų šiluminė technika“

7priede. Toliau pateikta keletas pavyzdţių iš šio priedo.

Sienos sluoksniai,

R 1 m K/W,storis 200 mm

2·

Perdenginio plok t ,

R 0,2 m K/W,storis 200 mm

š ė

2·

2 2, R

1

1

,

R

Termoizoliaciniai sluoksniai

U1

U2

1.4 schema

U, W/(m2K)

(R, m2 K/W;

, m)

U20,16

(R26;

20,25)

U20,2

(R24,8;

20,2)

U20,25

(R23,8;

20,15)

U10,3 (R12,5;

10,1) Ψ = 0,60 Ψ = 0,60 Ψ = 0,60

U10,4 (R11,5;

10,05) Ψ = 0,65 Ψ = 0,65 Ψ = 0,65

Sienos sluoksniai,

R 1 m K/W,storis 200 mm

2·

Perdenginio plok t ,

R 0,2 m K/W,storis 200 mm

š ė

2·

2 2, R

1

1

,

R

Termoizoliaciniai sluoksniai

U1

U2

1.5 schema

U, W/(m2K)

(R, m2 K/W;

, m)

U20,16

(R26;

20,25)

U20,2

(R24,8;

20,2)

U20,25

(R23,8;

20,15)

U10,3 (R12,5;

10,1) Ψ = 0,25 Ψ = 0,25 Ψ = 0,25

U10,4 (R11,5;

10,05) Ψ = 0,20 Ψ = 0,20 Ψ = 0,20

69

Tose vietose kur susidaro trimatis temperatūrinis laukas (pavyzdţiui, patalpų kampuose,

įvairių tvirtinimo detalių vietose) susidaro taškiniai šiluminiai tilteliai, kurių įtaka pastato

šilumos nuostoliams įvertinama naudojant taškinio šiluminio tiltelio šilumos perdavimo

koeficientą χj , W/K. Apskaičiuojant savituosius šilumos nuostolius taškinio šiluminio tiltelio

šilumos perdavimo koeficiento vertė dauginama iš taškinių tiltelių skaičiaus. Įvertinant

tvirtinimo detalių atitvaroje įtaką taškiniai šiluminiai tilteliai gali būti įvertinti priedu prie

atitvaros šilumos perdavimo koeficiento ΔU, W/(m2∙K). Šiam priedui nustatyti taškinio

šiluminio tiltelio šilumos perdavimo koeficiento vertė dauginama iš taškinių tiltelių skaičiaus

vienam kvadratiniam metrui atitvaros ploto.

5.4 Atitvaros drėgminis reţimas

Tiriant atitvarų drėgminį reţimą svarbu nustatyti drėgmės kondensavimosi galimybes ant

atitvarų paviršių ir atitvarų viduje (tarpsluoksniuose). Drėgmės kondensacijos ant atitvarų

paviršių ir atitvarų viduje skaičiavimai detalizuoti standarte LST EN ISO 13788:2002

“Higroterminės statybinių komponentų ir dalių charakteristikos. Vidinio paviršiaus

temperatūra siekiant išvengti pavojingo paviršiaus drėgnio ir kondensacijos plyšiuose.

Apskaičiavimo metodai“ [26].

Galima išskirti dvi drėgmės kondensavimosi ant atitvaros vidinio paviršiaus prieţastis:

- didelis oro drėgnumas;

- ţema paviršiaus temperatūra.

Pirmu atveju tai labiau aktualu esamiems (eksploatuojamiems) pastatams. Pavyzdţiui,

virtuvėje verdant vandenį į patalpą išsiskiria daug vandens garų ir dėl to pradeda rasoti langų

stiklai, o po to gali pradėti rasoti ir kiti išorinių sienų vidiniai paviršiai. i

sips,i

psi = p i

ps,si

R1

ps

i

si

see

ps,e

ps,se sii

5.16 pav. Galimos vandens garų kondensacijos ant atitvaros vidinio paviršiaus dėl

didėjančio drėgmės kiekio patalpos ore situacijos schema

5.16 pav. schematiškai parodyta, kad didėjant patalpos ore drėgmės kiekiui, kuris gali būti

išreikštas daliniu vandens garų slėgiu p, Pa, drėgmės kiekis ore gali susilyginti su maksimaliai

galimu drėgmės kiekiu prie atitvaros paviršiaus ps,si, kuris priklauso nuo paviršiaus

temperatūros θsi. Jeigu esamas drėgmės kiekis (pi) susilygina su maksimaliai galimu drėgmės

kiekiu (ps,si) gauname rasos tašką t.y. drėgmės kondensaciją.

Prie atitvarų vidinių paviršių pavojinga ne tik drėgmės kondensacija (kai santykinis oro

drėgnis pasiekia 100 %), bet ir kiek maţesnis oro drėgnis (iki 80 %). 80 % santykinis oro

drėgnis standartuose pateikiama kaip pelėsių augimo sąlyga, t.y., jeigu prie atitvaros

70

paviršiaus oro drėgnumas bus didesnis uţ 80 % net ir nesant drėgmės kondensacijos gali augti

pelėsis, kaupti savo augimui drėgmę ir gadinti atitvarą. Kad pelėsis neaugtų, reikia, kad prie

atitvaros paviršiaus būtų sausa (santykinis oro drėgnis maţesnis kaip 80 %). Taip pat reikia

nepamiršti, kad prie atitvaros paviršiaus santykinis oro drėgnis si šaltuoju metų periodu

visada bus didesnis negu toliau nuo paviršiaus esančio patalpos oro i, nes atitvaros paviršiaus

temperatūra θsi bus maţesnė uţ patalpos oro temperatūrą θi (5.16 pav.), o nuo temperatūros

priklauso maksimaliai galimas drėgmės kiekis.

Jeigu ţinoma vidaus ir išorės oro temperatūros bei atitvaros šiluminė varţa, galima

prognozuoti, koks yra kritinis vidaus oro santykinis drėgnis, kuriam esant ant paviršiaus gali

prasidėti vandens garų kondensacija arba pradėti augti pelėsis. Šiuo atveju galima apskaičiuoti

maksimalų nepavojingą santykinį oro drėgnį ir imtis priemonių, kad ši riba nebūtų viršyta:

- įsigyti oro drėgnio matavimo prietaisą;

- vėdinti patalpas;

- riboti drėgmės išsiskyrimus (uţdaryti virtuvės duris, nedţiauti rūbų kambariuose ir t.t.).

Antroji drėgmės kondensavimosi ant atitvaros vidinio paviršiaus prieţastis – ţema

paviršiaus temperatūra.

i

sips,i

pi

ps,si

i

sips,i

pi

ps,si

R2R1

psps

100%

R > R1 2

5.17 pav. Galimos vandens garų kondensacijos ant atitvaros vidinio paviršiaus dėl

skirtingų atitvarų varţų situacijos schema

Kuo didesnė atitvaros šiluminė varţa, tuo didesnis temperatūrų skirtumas ant atitvaros

paviršių, vadinasi ir didesnė vidinio paviršiaus temperatūra (5.17 pav.). Maţėjant temperatūrai

ant atitvaros vidinio paviršiaus, maţėja vandens garų koncentracijos soties riba ant paviršiaus

ir dėl to gali būti pasiektas rasos taškas, tai yra soties riba gali susilyginti su patalpos oro

drėgniu. 5.17 pav. pavaizduota situacija, kai dvi atitvaros (pavyzdţiui, tos pačios patalpos)

turi skirtingas šilumines varţas R1 ir R2. Prie šių atitvarų, esant vienodai išorės ir vidaus oro

temperatūrai bei drėgmės kiekiui patalpoje (išreikštu daliniu vandens garų slėgiu pi), atitvaros

su maţesne šilumine varţa R2 vidinio paviršiaus temperatūra θsi bus maţesnė, atitinkamai,

sočiųjų vandens garų slėgis ps,si bus maţesnis ir esamas drėgmės kiekis pi greičiau pasieks

pavojingą ribą, negu prie atitvaros paviršiaus su didesne šilumine varţa R1.

Ši sąlyga turi būti numatyta projektavimo metu, t.y. ţinant patalpos oro temperatūrą ir

santykinį oro drėgnį, bei maţiausią tikėtiną išorės oro temperatūrą (šalčiausio penkiadienio),

atitvara turi turėti tokią šiluminę varţą, kad vidinio paviršiaus temperatūra nebūtų maţesnė uţ

rasos taško temperatūrą arba kad būtų uţtikrinta apsaugos nuo pelėsių augimo sąlyga, t.y.,

prie atitvaros paviršiaus santykinis drėgnis neturi padidėti virš 80%.

71

Reikalavimas, kad šaltuoju metų laiku nerasotų vidinis atitvarų paviršius, detalizuotas

Statybos techninio reglamento STR 2.05.01:2005 “Pastatų atitvarų šiluminė technika” B

priedo 4 skyriuje “Atitvarų vidaus paviršiaus temperatūrų skaičiavimo būdas siekiant išvengti

drėgmės kondensavimosi ant jų paviršių” [12].

Reikalaujamos šiluminės varţos skaičiavimas, kad uţtikrinti kondensato

nesusidarymą ant vidinio atitvarų paviršiaus

Čia pateikta metodika, kaip apskaičiuoti atitvaros apšiltinimo lygį (minimalią šiluminę

varţą), kad temperatūrų skirtumas tarp vidaus oro temperatūros ir vidinio atitvaros paviršiaus

temperatūros būtų toks, kad būtų uţtikrinta, kad prie atitvaros paviršiaus nesusidarytų

santykinis oro drėgnis didesnis kaip 80 %.

Šiam tikslui skaičiuojamas būtinasis atitvaros vidaus paviršiaus temperatūrinis faktorius

fRsiR (atitvaros vidaus paviršiaus temperatūrinis faktorius, kai projektinėmis išorės ir vidaus

aplinkų sąlygomis ant vidinio atitvaros paviršiaus santykinio oro drėgnio vertė yra ne didesnė

kaip 80 %).

Atitvaros vidinio paviršiaus temperatūrinis faktorius – atitvaros vidinio paviršiaus ir

išorės oro temperatūros skirtumas padalintas iš vidaus ir išorės oro temperatūrų skirtumo,

imant norminę vidaus paviršiaus šiluminės varţos vertę Rsi.

ei

esiRsif

.

Būtinasis atitvaros vidaus paviršiaus temperatūrinis faktorius fRsiR – parametro fRsi vertė,

kai ant vidinio atitvaros paviršiaus santykinio oro drėgnio vertė yra ne didesnė kaip 80 %:

ei

esiRRsif

min

;

simin

– nustatoma pagal minimalų sočiųjų vandens garų slėgį ps,min, kuris uţtikrintų

santykinio oro drėgnio nesusidarymą ant vidinio atitvaros paviršiaus didesnio kaip 80 %.

Ţinodami patalpos vidaus oro temperatūrą ir santykinį drėgnį randame dalinį vandens

garų slėgį: 100

iiisi

pp

)(,, Pa.

Norėdami išpildyti sąlygą, kad ant vidinio atitvaros paviršiaus santykinis oro drėgnis būtų

ne didesnis kaip 80 %, dalinį vandens garų slėgį pi padalinam iš 0,8 ir gauname minimalų

sočiųjų vandens garų slėgį ant paviršiaus: 8,0

min,,i

sis

pp , Pa.

Pagal ps,si.min iš sočiųjų vandens garų slėgio priklausomybės nuo temperatūros lentelės

randame minimalią paviršiaus temperatūrą simin

, oC, kuriai esant ant vidinio atitvaros

paviršiaus santykinis oro drėgnis bus 80 %. Toliau paskaičiuojame būtinąjį atitvaros vidaus

paviršiaus temperatūrinį faktorių: ei

esiRRsif

min

ir minimalią atitvaros šiluminę varţą:

RRsi

sit

f

RR

1.

72

Pavyzdys.

Šalčiausio penkiadienio temperatūra - e,5 = -22 oC;

Vidaus oro temperatūra - i = +20 oC;

Vidaus oro santykinis drėgnis i = 60 %.

Skaičiuoju.

Vidaus oro sočiųjų vandens garų slėgį surandame iš sočiųjų vandens garų slėgio

priklausomybės nuo temperatūros lentelės: i = +20 oC; ps,i = 2340 Pa.

Vidaus oro dalinį vandens garų slėgį skaičiuojame:

1404602340100

602340

100

,

)(, iiisi

pp

, Pa.

Maksimalus leistinas sočiųjų vandens garų slėgis prie atitvaros vidinio paviršiaus, kad

santykinis oro drėgnis neviršytų 80 %: 175580

1404

80

,,max,,

isis

pp , Pa.

Pagal ps,si.min iš sočiųjų vandens garų slėgio priklausomybės nuo temperatūros lentelės

randame minimalią paviršiaus temperatūrą simin

, oC, kuriai esant ant vidinio atitvaros

paviršiaus santykinis oro drėgnis bus 80 %: simin

= 15,5 oC.

Būtinasis atitvaros vidaus paviršiaus temperatūrinis faktorius:

8902220

22515,

)(

)(,min

ei

esiRRsif

.

Minimali atitvaros šiluminė varţa: 1818901

130

1,

,

,

RRsi

sit

f

RR , m

2K/W.

i=+20oC

ps,i= 2340 Pa

psi = pi= 1404 Pa

Rt

ps

si<80%

see

ps,e

ps,se

si

min o=+15,5 C

ps,si ,max= 1755 Pa

Patalpos vidaus oro drėgnio skaičiavimai, uţtikrinant kritinio drėgnio nesusidarymą ant

atitvarų vidinio paviršiaus

Jeigu ţinome vidaus oro temperatūrą ir santykinį oro drėgnį, galima nustatyti rasos taško

temperatūrą (temperatūrą, prie kurios vandens garų slėgis pasieks soties ribą (santykinis oro

drėgnis lygus 100 %) ir prasidės vandens garų kondensacija.

Projektuojant pastatą pagal higienos normas, technines sąlygas arba uţsakovo nurodymą

priimamos patalpos oro temperatūros (, oC) ir santykinio oro drėgnumo (, %) sąlygos.

Remiantis šiais pradiniais parametrais toliau prognozuojama pastato atitvarų drėgminė

būsena.

73

Jeigu ţinoma atitvaros šiluminė varţa, galima prognozuoti, kokiai lauko oro temperatūrai

esant, vidinio paviršiaus temperatūra pasieks rasos tašką. Drėgmės kondensavimosi ant

atitvaros vidinio paviršiaus prognozavimui išorės oro temperatūros priimamos vidutinės

šalčiausio penkiadienio. Pavyzdţiui, Kauno mieste šalčiausio penkiadienio temperatūra

priimama –22 oC. Drėgmės kondensacijos ant lengvų karkasinių konstrukcijų vidinio

paviršiaus prognozavimui rekomenduojama priimti vidutines šalčiausio trijų parų laikotarpio

temperatūras, kurios gaunamos kaip vidurkis iš šalčiausio penkiadienio ir šalčiausios paros

temperatūrų.

Jeigu tai projektuojama atitvara, galima apskaičiuoti atitvaros šiluminę varţą R, kuri

uţtikrintų, kad esant minimalioms lauko oro temperatūroms (šalčiausio penkiadienio) vidinio

paviršiaus temperatūra nenukristų iki rasos taško (šis prognozavimas aprašytas 8 skyriuje).

Esamose patalpose keisti atitvarų šiluminę varţą ne visada yra galimybių ir tai gali būti

susiję su dideliais kapitaliniais įdėjimais bei ilgai uţtrukti. Paprasčiau esamuose pastatuose

gali būti patalpų oro santykinio drėgnio kontrolė. Galima įsigyti santykinio oro drėgnio

matavimo prietaisą, pasiskaičiuoti kritines santykinio oro drėgnio vertes ir imtis priemonių,

kad oro drėgnumas patalpose neviršytų šių paskaičiuotų verčių. Tai gali būti papildomas

patalpų vėdinimas, oro dţiovinimo prietaisų naudojimas, drėgmės patekimo į patalpas

maţinimas (uţdaryti virtuvės duris, kai gaminamas maistas, nedţiauti skalbinių patalpose,

kuriose gali būti per didelis oro drėgnis ir t.t.).

Jeigu ţinoma vidaus ir išorės oro temperatūros bei atitvaros šiluminė varţa, galima

prognozuoti koks yra kritinis vidaus oro santykinis drėgnis, kuriam esant gali prasidėti

vandens garų kondensacija.

i

si(dp) ps,i

psi = p i

ps,si

Rt

ps

i

si

see

ps,e

ps,se sii

Temperatūrų ir vandens garų slėgių pasiskirstymo prie atitvaros vidinio paviršiaus schema

Iš pradţių surandame temperatūras vidaus oro i ir vidinio atitvaros paviršiaus

(apskaičiuojame pagal 5.2 skyrių) si. Nuo temperatūros tiesiogiai priklauso sočiųjų vandens

garų slėgis, todėl iš sočiųjų vandens garų slėgio priklausomybės nuo temperatūros lentelės

surandame atitinkamas sočiųjų vandens garų slėgių vertes ps,i (i) ir ps,si (si).

Priimama, kad vandens garų kocentracija pasiskirsčiusi tolygiai visoje patalpoje iki pat

sienos paviršiaus (paprastai garinės varţos sienos paviršiuje neįvertinamos, nes jos labai

maţos), vadinasi psi = pi, Pa.

Vandens garai ant atitvaros vidinio paviršiaus pradės kondensuotis tada, kai patalpos oro

dalinis vandens garų slėgis pi bus lygus sočiųjų vandens garų slėgiui ant atitvaros paviršiaus

ps,si: pi = ps,si, vadinasi vandens garai ant atitvaros paviršiaus kondensuosis, kai santykinis oro

drėgnis bus lygus:

74

100100,

,

,

is

sis

is

ii

p

p

p

p , % (si = 100 %).

Yra reikalavimas pagal STR 2.05.01:2005 “Pastatų atitvarų šiluminė technika”, kad

santykinis oro drėgnis ant atitvaros vidinio paviršiaus būtų ne didesnis kaip 80 % (si 80 %),

vadinasi dalinis vandens garų slėgis prie atitvaros vidinio paviršiaus psi turi būti maţesnis uţ

maksimalų psi,max , kuris gaunamas sumaţinant sočiųjų vandens garų slėgį ant atitvaros

paviršiaus 20% (arba padauginant jį iš 0,8): 80,,max, sissi pp , Pa (patalpos vidaus oro ir prie

atitvaros paviršiaus dalinis vandens garų slėgis turi būti maţesnis uţ paskaičiuotą maksimalų

psi,max, Pa).

Toliau galima paskaičiuoti maksimalų leistiną patalpos vidaus oro santykinį drėgnį,

kuriam esant santykinis oro drėgnumas prie atitvaros paviršiaus bus lygus 80 %:

100,

max,max

is

si

p

p , %.

Esant patalpos oro santykiniam drėgniui max, %, santykinis oro drėgnis prie atitvaros

vidinio paviršiaus bus 80% (si = 80 %). Esant patalpos oro santykiniam drėgniui didesniam

uţ max , santykinis oro drėgnis prie atitvaros paviršiaus bus didesnis uţ 80%, o tai prieštaraus

normų reikalavimui. Patalpos oro santykinis drėgnumas turi būti maţesnis uţ max.

Drėgmės kondensavimosi atitvaros viduje prognozavimas

Drėgmės judėjimo atitvaros viduje skaičiavimai vykdomi tam, kad suţinoti ar galima

vandens garų kondensacija atitvaros viduje, o jeigu taip atsitinka, tai nustatyti galimos

susikondensavusios drėgmės kiekį, nustatyti, ar jis gali pakenkt atitvarą sudarančioms

medţiagoms, ar drėgmė išdţius šiltuoju metų periodu.

Drėgmė atitvaros viduje kondensuojasi dėl to, kad medţiagos skirtingai praleidţia šilumą ir

vandens garus. Tai ypač aktualu pluoštinėms medţiagoms, kurių skerspjūvyje dėl maţo

šilumos pralaidumo greitai maţėja temperatūra, nuo kurios priklauso maksimaliai galima

vandens garų koncentracija ore (sočiųjų vandens garų slėgis ps, Pa). Jeigu tokia medţiaga

gerai praleidţia vandens garus, besiskverbdami vandens garai šios medţiagos išorinėje dalyje

patenka į tokią temperatūrą, kad jų koncentracija pasiekia soties ribą ir vandens garai pradeda

kondensuotis.

pc

p

ps

Priklauso nuo

Priklauso nuo p

5.18 pav. Temperatūrų ir vandens garų slėgų pasiskirstymo atitvaros skerspjūvyje schema

75

Kondensacija prasideda, jeigu kokioje nors atitvaros vietoje medţiagos porose esančių

vandens garų slėgis pasiekia soties ribą (p = ps ; = 100 % (rasos taškas)). Sočiųjų vandens

garų slėgis ps priklauso nuo temperatūros , todėl jo kitimas atitvaros skerspjūvyje priklauso

nuo temperatūros kitimo (t.y. nuo medţiagos šilumos laidumo), o dalinis vandens garų slėgis

p priklauso nuo medţiagos vandens garų laidţio p, mg/(mhPa).

Kadangi drėgmės judėjimas per medţiagą vandens garų pavidalu vyksta labai lėtai, tai

skaičiavimuose, priimdami stacionarumo sąlygas, turime naudoti vidutines pakankamai ilgo

periodo vertes. Pagal STR 2.05.01:2005 “Pastatų atitvarų šiluminė technika” [12] atitvarų

drėgminės būsenos skaičiavimams priimamos vidutinės mėnesinės oro temperatūros ir

santykinio oro drėgnio vertės (pagal kitas metodikas šie periodai gali būti dar ilgesni,

pavyzdţiui, 3 mėnesiai arba netgi šaltasis ir šiltasis metų periodai).

Sočiųjų vandens garų slėgio priklausomybė nuo temperatūros nėra tiesinė, todėl tiksliuose

skaičiavimuose atitvaros sluoksniuose vaizduojant sočiųjų vandens garų slėgio grafikus

gausime kreives. Tačiau skaičiuojant daugiasluoksnės konstrukcijos drėgminę būseną,

paprastai daroma prielaida, kad atskiruose sluoksniuose tiek temperatūra , tiek dalinis

vandens garų slėgis p, tiek sočiųjų vandens garų slėgis ps pasiskirsto tiesiškai (ši prielaida

tenkina inţineriniams skaičiavimams keliamus tikslumo reikalavimus). Esant reikalui (ypač,

kai pavojingas sluoksnis pakankamai storas), gali būti atliekami tikslesni skaičiavimai dalijant

sluoksnį į smulkesnius sluoksnelius.

Jeigu skaičiavimais gauname, kad tam tikrame taške dalinis vandens garų slėgis lygus

sočiųjų vandens garų slėgiui, vadinasi tame taške = 100 % ir toliau maţėjant temperatūrai

arba didėjant vandens garų kiekiui, prasidės kondensacija. Jeigu skaičiavimais gauname, kad

dalinis vandens garų slėgis p didesnis uţ sočiųjų vandens garų slėgį ps, tokia situacija

negalima, vadinasi dalinį vandens garų slėgį prilyginsime sočiųjų vandens garų slėgiui, o

skirtumas tarp apskaičiuotojo ir tikrojo vandens garų slėgio pc parodys galimą kondensacinės

drėgmės kiekį.

Konstrukcijos drėgminę būseną galima prognozuoti ir grafiškai. Šiuo tikslu konstrukcijos

skerspjūvis pavaizduojamas masteliu, atitinkančiu atskirų sluoksnių drėgmines savybes,

pavyzdţiui, pagal vandens garų difuzijai lygeverčius oro sluoksnio storius sd. Tokiu atveju

dalinių vandens garų slėgių pasiskirstymą konstrukcijoje gausime kaip tiesę jungiančią vidaus

ir išorės dalinių vandens garų slėgių vertes. Jeigu gauname, kad dalinį vandens garų

pasiskirstymą vaizduojanti tiesė kerta sočiųjų vandens garų slėgių liniją, gauname

kondensaciją. Kadangi dalinis vandens garų slėgis negali būti didesnis uţ sočiųjų, tai dalinių

vandens garų slėgių pasiskirstymą pavaizduojame liestinėmis sočiųjų vandens garų slėgiui

kondensacijos plokštumoje.

76

pc

p

ps

sd,1sd,3sd,2

5.19 pav. Temperatūrų ir vandens garų slėgių pasiskirstymas, kai atitvaros sluoksnių mastelis

parinktas pagal medţiagų vandens garų pralaidumą

Tiksliau dalinio vandens garų slėgio pasiskirstymą konstrukcijoje galime apskaičiuoti

formulėmis, analogiškomis temperatūrų skaičiavimui. Pavyzdţiui, dalinis vandens garų slėgis

tarpsluoksnyje 2-3 bus lygus:

)( ,, 2123 dd

d

eie ss

s

pppp

, Pa; (5.22)

čia: pi – dalinis vandens garų slėgis patalpos viduje, Pa;

pe – dalinis vandens garų slėgis išorėje, Pa;

Σsd – atitvaros sluoksnių garinei varţai lygiaverčių oro sluoksnių suma, m;

sd,1 + sd,2 – garinei varţai lygiaverčių oro sluoksnių suma nuo išorės iki skaičiuojamos

plokštumos.

Temperatūrą šiame tarpsluoksnyje galima apskaičiuoti sekančiai (5.2 skyrius):

)( 2123 RRRR

se

t

eie

Kondensato kiekį tenkantį vienetiniam atitvaros plotui (1 m2) per vienetinį laiko tarpą (s;

h) kondensacijos plokštumoje gauname kaip drėgmės srauto tankių skirtumą iki

kondensacijos plokštumos ir uţ kondensacijos plokštumos. Kondensato kiekio vienetai šiuo

atveju priklausys nuo to, kokiais vienetais mes skaičiavime priimsime oro vandens garų

laidumo koeficientą.

)(,,, 132 d

ec

dd

ciapc

s

pp

ss

ppg

, kg/(m

2s) (mg/(m

2h)); (5.23)

čia: δpa – oro vandens garų laidumo koeficientas.

δpa = 2∙10

-10 kg/(m

2s∙Pa) arba δp

a = 0,72 mg/(m

2h∙Pa);

pi – dalinis vandens garų slėgis patalpos viduje, Pa;

pe – dalinis vandens garų slėgis išorėje, Pa;

pc –vandens garų slėgis kondensacijos plokštumoje, Pa;

sd,2 + sd,3 – garinei varţai lygiaverčių oro sluoksnių suma nuo vidaus iki kondensacijos

plokštumos;

sd,1 – garinei varţai lygiaverčių oro sluoksnių suma nuo kondensacijos plokštumos iki

išorės.

77

Norėdami suţinoti, kiek kondensacinės drėgmės susikaups konstrukcijos plokštumos ploto

vienete per tam tikrą laiką Wc, reikia srautų tankių skirtumą gc padauginti iš laiko, kuriam

skaičiuojamas kondensato kiekis. Šiuo atveju laikas turi būti išreikštas valandomis arba

sekundėmis, priklausomai nuo to, kokiais vienetais buvo priimtas oro vandens garų laidumo

koeficientas δpa.

Wc = gc t, kg/m2. (5.24)

Kai drėgmė kondensuojasi tam tikroje zonoje, skaičiuojamas drėgmės kiekis pritekantis į

kondensavimosi zoną ir ištekantis iš kondensavimosi zonos. Kai galima kondensacija keliose

plokštumose, kiekvienoje plokštumoje susikaupusios drėgmės kiekis skaičiuojamas atskirai.

Kai drėgmė kondensuojasi tam tikroje zonoje, skaičiuojamas drėgmės kiekis pritekantis į

kondensavimosi zoną ir ištekantis iš kondensavimosi zonos:

)(,, 1

1

2

2

d

ec

d

ciapc

s

pp

s

ppg

, kg/(m

2s) (mg/(m

2h)).

pc1

p

ps

sd,1 sd,2pe

pi

Pc2

kondensacijos zona

Kai galima kondensacija keliose plokštumose, kiekvienoje plokštumoje susikaupusios

drėgmės kiekis skaičiuojamas atskirai:

)(,,, 1

1

32

121

d

ec

dd

ccapc

s

pp

ss

ppg

, kg/(m

2s) (mg/(m

2h)).

)(,,, 32

12

4

22

dd

cc

d

ciapc

ss

pp

s

ppg

, kg/(m

2s) (mg/(m

2h)).

pc1

p

ps

sd,1 sd,3sd,2 sd,4

pc2

pe

pi

78

Dţiūvimo metu, tol kol kondensacijos plokštumoje yra susikaupusios drėgmės,

kondensacijos plokštumoje dalinis vandens garų slėgis prilyginamas sočiųjų vandens garų

slėgiui, o išdţiūvusios drėgmės kiekis skaičiuojamas analogiškai kaip ir kondensatas, tik

atsakymas yra gaunamas su minuso ţenklu:

)(,,, 132 d

ec

dd

ciape

s

pp

ss

ppg

, kg/(m

2s) (mg/(m

2h)).

pc p

ps

sd,1 sd,3sd,2

pepi

5.20 pav. Atitvaros drėgminės būsenos skaičiavimo dţiūvimo periodui skaičiuojamoji schema

Prognozavimo etapai:

- paskaičiuojamas temperatūros pasiskirstymas atitvaros skerspjūvyje;

- surandamas sočiųjų vandens garų slėgių pasiskirstymas skerspjūvyje priklausomai nuo

temperatūros;

- paskaičiuojamas dalinių vandens garų slėgių pasiskirstymas atitvaros skerspjūvyje, kuris

priklauso nuo aplinkos sąlygų ir medţiagų vandens garų pralaidumų;

- jeigu gauname, kad kuriame nors taške dalinis vandens garų slėgis didesnis uţ sočiųjų

vandens garų slėgį (p ps), tai reiškia vandens garų kondensaciją (kondensacijos plokštuma

arba zona);

- skaičiuojame kondensato kiekį, kuris bus lygus pritekančių į kondensacijos plokštumą ir

nutekančių vandens garų srautų skirtumui:

)(

c

e

d

ec

i

c

d

ciapc

s

pp

s

ppg , kg/(m

2s) (mg/(m

2h));

- norėdami suţinoti, kiek kondensacinės drėgmės susikaups konstrukcijos ploto vienete

per tam tikrą laiką, reikia gc padauginti iš laiko:

Wc = gc t, kg/m2.

Kondensato kiekio atitvaroje skaičiavimas

Nustačius, kad atitvaros viduje galima drėgmės kondensacija, toliau reikia įvertinti, ar ši

kondensacinė drėgmė nepakenks konstrukcijai.

Vienas iš reikalavimų – susikondensavusi drėgmė turi išdţiūti. Šis reikalavimas tikrinamas

skaičiuojant konstrukcijos drėgminę būseną kiekvienam mėnesiui, pradedant spalio mėnesiu.

Skaičiuojama, kiek kiekvieną mėnesį gali kondensuotis drėgmės, ir kiek jos gali išdţiūti.

Kondensacinė drėgmė sudedama, po to dţiūstanti drėgmė – atimama. Atlikto skaičiavimo

pavyzdys pateiktas 5.6 lentelėje.

79

)(,,,

)(132 d

ec

dd

ciapec

s

pp

ss

ppg

, kg/(m

2s) (mg/(m

2h)).

Šiuo atveju kondensato kiekis (c) gaunamas su (+) ţenklu, o išdţiūvusios drėgmės kiekis

(e) su (-) ţenklu.

Norėdami suţinoti, kiek kondensacinės drėgmės susikaups konstrukcijos ploto vienete per

tam tikrą laiką arba kiek drėgmės išdţius, reikia gc(e) padauginti iš laiko:

Wc(e) = gc(e) t, kg/m2.

Šiuo atveju taip pat kondensato kiekis (c) gaunamas su (+) ţenklu, o išdţiūvusios

drėgmės kiekis (e) su (-) ţenklu.

5.6 lentelė. Kondensato kiekio atitvaroje per metus skaičiavimo pavyzdys

Mėnuo Kondensato (dţiūvimo) kiekis per

mėnesį Wc(e), kg/m2

Kondensato kiekis mėnesio

pabaigoje Wc, kg/m2

Spalis 0 0

Lapkritis 0,02 0,02

Gruodis 0,18 0,20

Sausis 0,60 0,80

Vasaris 0,40 1,20

Kovas 0,14 1,34

Balandis -0,14 1,20

Geguţė -0,30 0,90

Birţelis -0,50 0,40

Liepa -0,80 0

Rugpjūtis - 0

Rugsėjis - 0

Pagal šioje lentelėje pateikto pavyzdţio rezultatus matyti, kad šaltuoju metų laiku

susikondensavusi drėgmė turi išdţiūti. Didţiausias kondensato kiekis atitvaroje būna

susikaupęs kovo mėnesio pabaigoje. Toliau reikia patikrinti ar šis kondensato kiekis neviršys

leistinų ribų toms medţiagoms, kuriose jis susikaups kondensavimosi periode.

Didţiausio leistino kondensato kiekio atitvaros viduje nustatymas

Kaip matyti iš pavyzdţio (5.6 lentelė) prieš prasidedant dţiūvimo periodui, gauname

didţiausią susikaupusios drėgmės kiekį Wc,max, kg/m2. Norint patikrinti, ar šis drėgmės kiekis

nepakenks konstrukcijai, reikia nustatyti didţiausią leistiną kondensato kiekį. Tai priklauso

nuo medţiagų, į kurias susigers susikondensavusi drėgmė. Maksimalus nepavojingas

drėgnumo padidėjimas turėtų būti pateikiamas medţiagų gamintojų. Orientacinis leistinas

drėgmės prieaugis pateiktas STR 2.05.01:2005 2.5 lentelėje [12]. Šioje lentelėje maksimalus

leistinas drėgnumo padidėjimas medţiagoms pateiktas umax, kg/kg. Norint lestinas drėgnumo

padidėjimo vertes (kg/kg) palyginti su apskaičiuotu didţiausiu prognozuojamu kondensato

kiekiu Wc,max, kg/m2, reikia jas perskaičiuoti į tuos pačius vienetus. Medţiagos drėgnio

padidėjimą duotą lentelėje (svorio vienetui) umax, kg/kg, reikia perskaičiuoti į tūrio vienetą,

t.y. padauginti iš tankio , kg/m3:

max = umax , kg/m3. (5.25)

80

5.6 lentelė. Maksimaliai leistino medţiagų drėgnumo padidėjimo lentelės pavyzdys

Maksimalus leistinas

drėgnumo padidėjimas svorio

vienetui umax, kg/kg

Medţiagos

tankis ,

kg/m3

Maksimalus leistinas

drėgnumo padidėjimas

tūrio vienetui max, kg/m3

Mineralinė vata 0,045 50 2,25

Ekovata 0,2 50 10

Akytas betonas 0,18 400 72

Keramikinių

plytų mūras

0,05 1400 70

Toliau didţiausią leistiną tūrinį drėgmės prieaugį max, kg/m3, padauginame iš medţiagos

sluoksnio storio (į kurį susigers susikondensavusi drėgmė):

Wmax = max d, kg/m2. (5.26)

Gauname didţiausią leistiną drėgmės prieaugį į ploto vienetą, kurį palyginame su

didţiausiu kondensato kiekiu, kuris susikaupia kondensato plokštumoje (zonoje) prieš

prasidedant dţiūvimo periodui.

Sluoksnio storis d, m, į kurį susigers kondensacinė drėgmė, prilyginamas:

- tikrajam sluoksnio storiui, sluoksniuotoje atitvaroje, kai sluoksnio storis ne didesnis kaip

150 mm;

- 80 mm, sluoksniuotoje atitvaroje, kai sluoksnio storis didesnis kaip 150 mm;

- 150 mm vienalytėje konstrukcijoje.

Reikalavimai atitvarų drėgminei būsenai:

1. Neleidţiama, kad šaltuoju metų laiku rasotų vidinis atitvarų paviršius (išskyrus

įstiklintus paviršius – langus ir duris). Atliekant šiuo tikslu atitinkamus

prognozavimo skaičiavimus laikomasi nuostatos, kad prie atitvaros vidinio

paviršiaus santykinis oro drėgnis būtų ne didesnis kaip 80 % (si 80 %).

2. Šaltuoju metu susikaupęs drėgmės kiekis (atitvaros viduje) šiltuoju metų laiku turi

išdţiūti (Wc We, kg/m2).

3. Maksimalus susikaupusios drėgmės kiekis neturi viršyti ribinių reikšmių (Wc

Wmax, kg/m2).

5.5 Nestacionari šilumokaita

Atitvaros, esant stacionariam reţimui, skaičiuojamos padarius prielaidą, kad lauko ir

patalpų oro temperatūros pastovios, nusistovi pastovus šilumos srautas, temperatūros. Iš

tikrųjų aplinkos sąlygos nuolat kinta. Išorės aplinkos oro sąlygos kinta per parą (diena –

naktis), dėl atmosferinių reiškinių poveikių (saulės spinduliuotė, vėjas, krituliai, ciklonai –

anticiklonai), sezoninė kaita (vasara – ţiema). Vidaus aplinkos sąlygos kinta dėl nepastovaus

šildymo – vėsinimo, atmosferinių poveikių (saulė prišildo patalpas, temperatūros pokyčiai

persiduoda per atitvaras, patalpų vėdinimas lauko oru), ţmonių buvimo ir jų veiklos, įrengimų

veikimo. Kartais, pavyzdţiui, šilumos nuostolių skaičiavimui, pakanka priimti tam tikrų

periodų vidutines aplinkos sąlygų vertes ir skaičiavimus atlikti pagal stacionarių

(nusistovėjusių) sąlygų formules. Tačiau kartais svarbu nustatyti įvairių parametrų pastatuose

81

ir jų atitvarose kitimą esant kintamoms (nestacionarioms) sąlygoms. Skaičiavimams

kintančiose aplinkos sąlygose naudojamos vadinamos diferencialinės lygtys.

Jeigu turime atitvarą su nusistovėjusiomis aplinkos sąlygomis, per ją nusistovi pastovus

šilumos srautas. Jeigu pradeda keistis paviršiaus temperatūra, dalis šilumos skverbiasi į

gilesnius medţiagos sluoksnius (dėl šilumos laidumo ), dalį šilumos medţiaga sugeria (dėl

šiluminės talpos c). Medţiagos šilumos laidumas apibūdinamas šilumos laidumo koeficientu

, W/(mK). Medţiagos šiluminė talpa apibūdinama savitąja šilumine talpa c, J/(kgK), o jos

vertę padauginę iš medţiagos tankio gauname medţiagos tūrio vieneto šiluminę talpą c ,

J/(m3K).

Temperatūrų kitimą medţiagoje vienmačiame temperatūriniame lauke aprašo

diferencialinė lygtis:

2

2

xct

. (5.27)

Ši lygtis aprašo priklausomybę tarp temperatūros kitimo laikui bėgant (pirmoji lygties

pusė) ir temperatūros kitimo atitvaros skerspjūviuose (antroji lygties pusė).

Šie temperatūrų pokyčiai yra proporcingi šilumos laidumo koeficiento ir šiluminės talpos

c santykiui. Kuo didesnis medţiagos šilumos laidumas (), tuo greičiau temperatūros pokytis

persiduos gilesniems medţiagos sluoksniams, kuo didesnė šiluminė talpa (c), tuo šis

temperatūros pokytis persiduos lėčiau, nes didesnio šilumos kiekio reikės medţiagos

sušildymui. Šilumos laidumo koeficiento ir šiluminės talpos santykis vadinamas

temperatūriniu laidţiu, kuris parodo temperatūros kitimo perdavimo medţiagoje greitį:

ca , m

2/s =

KmsJ

KmJ

KmJ

KmsJ

3

2

(5.28)

Su temperatūriniu laidţiu a, m2/s, diferencialinė lygtis atrodo sekančiai:

2

2

xa

t

. (5.29)

Analogiškai plokštumoje:

)(2

2

2

2

yxa

t

. (5.30)

Bendru atveju temperatūros pokytis erdvėje uţrašomas sekančiai:

)(2

2

2

2

2

2

zyxa

t

. (5.31)

Diferencialinė lygtis nusako nuolatinį temperatūrų kitimą. Diferencialinė lygtis

sprendţiama baigtinių skirtumų metodu, t.y. temperatūrinė kreivė pakeičiama lauţtine

(sudalinama atkarpomis Δx) ir priimant tam tikrus laiko tarpus Δt.

2

2

xa

t

. (5.32)

Išskleidus šią lygtį gauname:

2

111 2

xa

t

tntntntntn

,,,,, . (5.33)

82

Diferencialinės lygties sprendimo tikslas –apskaičiuoti temperatūras sekančiu laiko

momentu, kai ţinomos temperatūros pradiniu laiko momentu (5.21 pav.):

)( ,,,,, tntntntntnx

ta

21121 . (5.34)

čia: θn,t – temperatūra n-toje plokštumoje, oC;

θn+1,t – temperatūra n+1plokštumoje, oC;

θn-1,t – temperatūra n-1plokštumoje, oC;

θn,t+1 – temperatūra n-toje plokštumoje po laiko t+1, oC;

Δt – laiko tarpas, s;

Δx – sluoksnelio storis, m;

a – temperatūrinis laidis, m2/s.

5.21 pav. Temperatūrų pasiskirstymo atitvaros pjūviuose kintant laikui schema

Atskiru atveju, kai 502

,

x

ta , t.y.

a

xt

2

2

; 2

111

tntntn

,,,

, tokiu atveju

temperatūras sekančiu laiko momentu galima surasti ir grafiškai.

5.22 pav. Temperatūrų pasiskirstymo atitvaros pjūviuose schema, kai n-toje plokštumoje po

laiko Δt nusistovi temperatūra

Atliekant skaičiavimus kintant aplinkos sąlygoms pradiniu laiko momentu priimamas

temperatūrų pasiskirstymas atitinkantis stacionarias sąlygas. Toliau skaičiuojamas

temperatūrų kitimas ant atitvaros paviršiaus (arba aplinkos ore) ir skaičiuojama, kaip šis

kitimas perduodamas gilesniems sluoksniams. Kiekvienam taškui uţrašomos formulės

analogiškos 5.34 ir kiekvieno taško temperatūra daug kartų perskaičiuojama tol, kol

temperatūros pokyčiai pradeda neviršyti skaičiavimų tikslumui uţsiduotų ribų.

Temperatūros svyravimai atitvaroje gali būti labai svarbūs, pavyzdţiui tiriant medţiagų

ilgalaikiškumą (uţšalimą-atšilimą, temperatūrines deformacijas), patalpų vidaus komforto

sąlygas ir t.t.

83

A

A

sise,vid

se-A

se+A

L

se+A /2

l

12

3

3

4

4

t, h

se, Co

5.23 pav. Temperatūros svyravimo atitvaroje schema

5.23 pav. parodyta temperatūrų pasiskirstymo atitvaroje schema kintant išorės oro

temperatūrai, o vidaus oro temperatūrai išliekant pastoviai. Pagal grafiką matosi, kaip išorės

oro temperatūros pokyčiai persiduoda į gilesnius atitvaros sluoksnius.

Vientisa tiese (2) se,vid - si parodyta, kaip temperatūra kinta atitvaroje, esant stacionariam

šilumos srautui, kai priimamos vidutinės aplinkos sąlygų temperatūros. Tiesės (3) (se+A) -

si ir (se-A) - si parodo koks būtų temperatūrų pasiskirstymas atitvaroje, jeigu

skaičiavimuose pagal stacionarias sąlygas priimtume didţiausią ir maţiausią išorės oro

temperatūrą. Punktyrinėmis kreivėmis (4) (se+A) - si ir (se-A) - si – parodytos

temperatūros svyravimo ribos atitvaroje esant nestacionarioms išorės oro sąlygoms, t.y.

nenusistovėjusiai, kintamai išorės oro temperatūrai. Atstumai tarp tiesės (2) se,vid - si ir

punktyrinių kreivių (4) rodo temperatūros svyravimo amplitudes atitinkamose atitvaros

plokštumose.

Temperatūros svyravimas tolyn nuo atitvaros vidinio paviršiaus ne tik slopsta, bet ir

vėluoja. Tai pavaizduota paveiksle stora banguota kreive (1). Ji parodo temperatūrą bet

kurioje atitvaros plokštumoje tam tikru momentu.

Tokiu būdu atitvaroje temperatūra kinta slopstančia banga. Atstumas tarp dviejų gretimų

bangos maksimumų arba minimumų vadinamas bangos ilgiu l.

Atitvaros paviršiaus šilumos imlumui apibūdinti labai svarbus yra didţiausių

temperatūrinių svyravimų sluoksnis. Jis yra tarp atitvaros vidinio paviršiaus ir plokštumos,

kurioje temperatūros svyravimo amplitudė lygi maţdaug pusei atitvaros paviršiaus

temperatūros svyravimo amplitudės A/2, arba didţiausių svyravimų sluoksnio storis lygus

maţdaug 1/8 temperatūros bangos ilgio.

Kintančiose aplinkos sąlygose galima apskaičiuoti ne tik temperatūrų, bet ir kitų parametrų

(pavyzdţiui, drėgnio) pokyčius atitvaroje. Šiems skaičiavimams naudojamos analogiškos

diferencialinės lygtys, kaip ir temperatūroms skaičiuoti, tik pritaikytos atsiţvelgiant į

konkrečių fizikinių procesų ir savybių specifiką. Pavyzdţiui, skaičiuojant drėgnio pokyčius

kintančiose sąlygose, šiluminei talpai ekvivalentinis drėgminės talpos dydis bus nuolat

kintantis (skirtingai nuo šiluminės talpos), todėl skaičiavimai tampa dar sudėtingesni.

84

6 REIKALAVIMAI PASTATŲ PROJEKTAVIMUI

6.1 Reikalavimų pastatams politika

Šiluminės energijos taupymas pagrįstas valstybės politika maţinti gamtos taršą, taupyti

gamtos resursus, taupyti importuotą kurą, kuris sąlygoja energetinę priklausomybę nuo kitų

valstybių, bei taupyti lėšas skirtas energetikai. Taupyti šiluminę energiją skatina tiek politinės

prieţastys, pavyzdţiui, Europos Sąjungos direktyvos (Directive 2010/31/EU of the European

Parlament and of the Council of 19 May 2010 on the energy performance of buildings),

tarpvalstybiniai įsipareigojimai aplinkosaugoje, siekiai maţinti energetinę priklausomybę, tiek

ekonominės, pavyzdţiui, taupyti lėšas reikalingas pastatų šildymui. Vienas pagrindinių

dokumentų Lietuvoje įpareigojantis šiluminės energijos taupymą pastatuose yra Statybos

techninis reglamentas STR 2.05.01:2005 „Pastatų atitvarų šiluminė technika“, kuriame

nurodyti reikalavimai projektuojamų ir rekonstruojamų (papildomai apšiltinamų) pastatų

atitvaroms priklausomai nuo pastatų paskirties (gyvenamieji, viešosios paskirties, pramonės

pastatai).

Reikalavimai pastatų šilumos išsaugojimui susideda iš dviejų pagrindinių dalių:

- reikalavimai visam pastatui – savitiesiems šilumos nuostoliams:

HTD HTN ; (6.1)

čia: HTD – pastato atitvarų projektiniai savitieji šilumos nuostoliai, W/K;

HTN – pastato atitvarų norminiai savitieji šilumos nuostoliai, W/K;

- reikalavimai atskiroms atitvaroms – šilumos perdavimo koeficientams:

UD UMN ; (6.2)

čia: UD – projektinis atitvaros šilumos perdavimo koeficientas, W/(m2K);

UMN – leistinasis atitvaros šilumos perdavimo koeficientas W/(m2K).

6.1 pav. Reikalavimų pastato šilumos apsaugai schema

Pastato atitvarų projektiniai savitieji šilumos nuostoliai HTD – tai atskirų pastato atitvarų

projektinių šilumos perdavimo koeficientų U ir jų plotų A sandaugų suma (plius šilumos

nuostoliai per šiluminius tiltelius)

85

HTD = (Ai Ui) + (i li), W/K; (6.3)

čia: Ai – atskirų pastato atitvarų plotai, m2;

Ui – atskirų pastato atitvarų šilumos perdavimo koeficientai, W/(m2K);

i – pastato atitvarų atskirų ilginių šiluminių tiltelių šilumos perdavimo koeficientų

vertės, W/(mK);

li – atskirų ilginių šiluminių tiltelių ilgiai, m.

Pastato atitvarų norminiai savitieji šilumos nuostoliai HTN yra atskirų pastato atitvarų

norminių šilumos perdavimo koeficientų UN ir jų plotų A sandaugų suma (plius šiluminiai

tilteliai):

HTN = (Ai UNi) + (Ni li), W/K; (6.4)

čia: Ai – atskirų pastato atitvarų plotai, m2;

UNi – atskirų pastato atitvarų norminiai šilumos perdavimo koeficientai, W/(m2K);

Ni – pastato atitvarų atskirų ilginių šiluminių tiltelių norminės šilumos perdavimo

koeficientų vertės, W/(mK);

li – atskirų ilginių šiluminių tiltelių ilgiai, m.

Šilumos perdavimo koeficientų norminės ir leistinos vertės atskiroms atitvaroms

gyvenamiesiems pastatams, visuomeniniams pastatams ir gamybiniams pastatams duoti

lentelėse.

Savitieji pastato atitvarų šilumos nuostoliai HT turi būti ne didesni uţ norminius HTN

savituosius pastato atitvarų šilumos nuostolius.

6.1 lentelė. Norminės ir leistinos gyvenamųjų namų atitvarų šilumos perdavimo

koeficiento U, W/(m2K),ir ilginių šiluminių tiltelių Ni, W/(mK), vertės

Atitvaros Norminė vertė

UN, W/(m2K)

Leistinoji vertė

UMN, W/(m2K)

Stogai 0,16 0,25

Perdangos ir grindys 0,25 0,35

Sienos 0,20 0,30

Langai ir durys 1,6 1,9

Ilginiai šiluminiai tilteliai N ≤ 0,18 NM ≤ 0,50

Pastabos:

1. Čia = 20/(i - e) – temperatūros pataisa, i – vidaus oro temperatūra, oC, e – vidutinė

šildymo sezono išorės oro temperatūra arba gretimos patalpos projektinė oro temperatūra, oC. Kai

patalpos vidaus oro projektinė temperatūra i = 20 oC, o išorės - e = 0

oC, tada = 1.

2. Temperatūros pataisa taip pat taikoma, kai atitvara yra šildymo sistemos dalis. Šiuo atveju

papildomi šilumos nuostoliai per atitvarą susidaro dėl aukštesnės atitvaros vidinio paviršiaus

temperatūros. Tokios atitvaros arba jos dalies vidinio paviršiaus (pavyzdţiui, šildomų grindų arba

lubų) temperatūra si laikoma projektine patalpos oro temperatūra i = si.

3. Temperatūros pataisa taip pat taikoma, jei pastate įrengta automatinė temperatūros reguliavimo

sistema, periodiškai sumaţinanti patalpų oro temperatūrą. Tokiu atveju ši pataisa skaičiuojama pagal

vidutinę ciklo temperatūrą.

86

Leistinoji atitvaros šilumos perdavimo koeficiento vertė reiškia, kad suprojektuotos

atitvaros šilumos perdavimo koeficientas negali būti didesnis uţ leistinąją vertę U UMN .

Norminė šilumos perdavimo koeficiento vertė projektuojant pastatus turi būti pagrindinė,

nes pagal normines pastato atitvarų šilumos perdavimo koeficientų vertes yra apskaičiuojami

norminiai savitieji pastato atitvarų šilumos nuostoliai HTN (6.4 formulė).

Kaip matyti iš aukščiau pateiktos formulės, norminiai savitieji pastato atitvarų šilumos

nuostoliai gaunami atskirų atitvarų plotus padauginus iš norminių šilumos perdavimo

koeficientų verčių. Vadinasi, jeigu pastato atitvaros bus suprojektuotos taip, kad jų šilumos

perdavimo koeficientai bus ne didesni uţ normines vertes, tai pastatas atitiks reikalavimus,

nes bus tenkinamas reikalavimas pastato savitiesiems šilumos nuostoliams ir atskiroms

atitvaroms (nes leistinos šilumos perdavimo koeficientų vertės didesnės uţ normines). Tačiau,

jeigu vienos pastato atitvaros (stogas, grindys, langai) bus suprojektuotos su maţesniais

šilumos perdavimo koeficientais uţ norminius, tada atitinkamai kitų pastato atitvarų šilumos

perdavimo koeficientai gali būti padidinti (iki leistinos vertės) visada laikantis reikalavimo

pastato savitiesiems šilumos nuostoliams. Tai leidţia projektuoti įvairesnes atitvaras

atsiţvelgiant į ekonominius kriterijus, uţsakovo pageidavimus, architektūrinių sprendimų

specifiką.

6.2 lentelė. Norminės ir leistinos viešosios paskirties pastatų atitvarų šilumos perdavimo

koeficiento U, W/(m2K), vertės

Atitvaros Norminė vertė

UN, W/(m2K)

Leistinoji vertė

UMN, W/(m2K)

Stogai 0,20 0,25

Perdangos ir grindys 0,30 0,40

Sienos 0,25 0,40

Langai ir durys 1,6 1,9

Ilginiai šiluminiai tilteliai N ≤ 0,20 NM ≤ 0,60

Pastaba. Temperatūrų pataisų taikymas nurodytas po 6.1 lentele.

6.3 lentelė. Norminės ir leistinos pramonės pastatų atitvarų šilumos perdavimo koeficiento

U, W/(m2K), vertės

Atitvaros Norminė vertė

UN, W/(m2K)

Leistinoji vertė

UMN, W/(m2K)

Stogai 0,25 0,40

Perdangos ir grindys 0,4 0,50

Sienos 0,30 0,50

Langai ir durys 1,9 3,0

Ilginiai šiluminiai tilteliai N ≤ 0,25 NM ≤ 0,70

Pastaba. Temperatūrų pataisų taikymas nurodytas po 6.1 lentele.

87

Pastato šilumos nuostolių skaičiavimas

Šilumos nuostoliai (praeinantis šilumos kiekis) per atskirą atitvarą skaičiuojami sekančiai:

Q = U A t , Wh; (6.5)

čia: U – atitvaros šilumos perdavimo koeficientas, W/(m2K);

- temperatūrų skirtumas. Skaičiuojant šilumos nuostolius per šildymo sezoną,

priimamos temperatūros: išorėje – vidutinė šildymo sezono; viduje – vidutinė

vidaus šildymo sezono metu. Pavyzdţiui, Kauno miestui šildymo sezonui, kai

vidutinė paros temperatūra ţemesnė kaip 8 oC, vidutinė išorės oro

temperatūra -0,5oC (šildymo sezono trukmė 192 paros), o kai vidutinė paros

temperatūra ţemesnė kaip 10oC, vidutinė išorės oro temperatūra +0,4

oC (šildymo

sezono trukmė 211 parų);

A – atitvaros plotas, m2;

t – laikas, h. Jeigu skaičiuojami šilumos nuostoliai per šildymo sezoną, laikas

prilyginamas šildymo sezono trukmei valandomis (pavyzdţiui, 19224 = 4608, h).

Šilumos nuostoliai skaičiuojami atskirai kiekvienai atitvarai su skirtingu šilumos

perdavimo koeficientu, po to atskirų atitvarų šilumos nuostoliai sumuojami Q, Wh.

Norėdami suţinoti kiek kainuos šildymas, šilumos nuostolius padauginame iš šilumos

kainos:

P = Q E , Lt; (6.6)

čia: E – šiluminės energijos kaina, Lt/Wh.

Jeigu turime apskaičiavę savituosius pastato atitvarų šilumos nuostolius:

(HTD = (Ai Ui) + (i li), W/K),

tai pastato šilumos nuostolius gausime savituosius šilumos nuostolius padauginę iš

temperatūros skirtumo (vidaus ir išorės) ir laiko t (šildymo sezono trukmės):

Q = HT t , Wh. (6.7)

Atliekant skaičiavimus pastato matmenys turi būti nustatyti vadovaujantis Statybos

techninio reglamento STR 2.05.01:2005 „Pastatų atitvarų šiluminė technika“ 3 priede pateikta

metodika [12].

88

1. Pastatų atitvarų matmenys nustatomi iš statybinių brėţinių ( išoriniai matmenys l ) kaip

nurodyta pav., arba matuojant tiesiogiai.

2. Langų ir durų matmenys imami pagal maţiausius statybinių angų matmenis.

3. Grindų, stogų ir perdangų matmenys imami pagal pastato matmenis (matmenys li,o),

įvertinant pertvarų storius.

4. Matmenys imami dviejų ţenklų po kablelio tikslumu, metrais.

5. Atitvarų plotai imami dviejų ţenklų po kablelio tikslumu, kvadratiniais metrais.

6. Patalpų vidiniai tūriai imami kubiniais metrais [STR 1.14.01:1999 “Pastatų plotų ir tūrių

skaičiavimo tvarka” (Ţin., 1999, Nr.84-2507; 1999 Nr.98-2831)]. io

le le

le

l io l io

le l

ll l

le

e

e

e

Horizontalūs atitvarų matmenys plane

h

hh

hh

hh

Vertikalūs atitvarų matmenys pjūvyje

89

6.2 Šiluminės energijos taupymas

Vienas pagrindinių pastatų šiltinimo tikslų - taupyti šiluminę energiją. Sutaupyta šiluminė

energija turi savo kainą. Paprasčiausias būdas įvertinti pastatų šiltinimui pasirinktų priemonių

efektyvumą yra apskaičiuoti, per kiek laiko atsiperka šilumos taupymui investuotos lėšos.

Pastatų šiltinimo atsiperkamumas gali būti skaičiuojamas įvairiais atvejais, pavyzdţiui,

lyginant keletą pastato konstrukcijų variantų arba papildomai apšiltinant esamas pastato

atitvaras. Jeigu yra lyginami atskiri konstrukcijų variantai, tai įdėjimai šiltinimui bus priimami

kaip skirtumas tarp atskirų variantų kaštų, o sutaupymai skaičiuosis iš šilumos perdavimo

koeficientų skirtumų tarp šių variantų. Jeigu pastato renovacijos prieţastis yra tik atitvarų

papildomas šiltinimas, tai prie įdėjimų šiltinimui susidės visos išlaidos, o sutaupymai bus

skaičiuojami iš šilumos perdavimo koeficientų skirtumo atitvarai prieš šiltinimą ir po

šiltinimo.

Šiltinimo atsipirkimo laikas gali būti skaičiuojamas paprastasis ir tikrasis. Paprastasis

atsipirkimo laikas yra skaičiuojamas priimant fiksuotas kapitalinių įdėjimų, energijos ir pinigų

vertes, t.y., priimant, kad energijos kaina ir pinigų vertė tam tikrą laiką nesikeis arba keisis

neţymiai. Tikrasis atsipirkimo laikas skaičiuojamas prognozuojant energijos kainos ir pinigų

vertės kitimą laikui bėgant. Paprastasis atsipirkimo laikas yra labai tinkamas atskirų

konstrukcinių variantų palyginimui ir parodo apytikrį investicijų atsipirkimo laiką, ypač jei šis

atsipirkimo laikas yra neilgas. Tikrasis atsipirkimo laikas gali parodyti tikslesnį investicijų

sugrįţimo laikotarpį tuo atveju, jeigu teisingai prognozuojamos ateities ekonominės sąlygos.

Paprastas atsipirkimo laikas:

S

IPB

, metai; (6.8)

čia: I – investicijos atitvarai šiltinti pirmųjų metų verte, Lt/m2;

S – kasmetiniai sutaupymai pirmųjų metų verte, Lt/(m2metai):

S = U ths E , Lt/(m2metai);

U – skirtumas tarp šilumos perdavimo koeficientų prieš ir po apšiltinimo, W/(m2K);

- vidutinis oro temperatūrų skirtumas abipus atitvaros per šildymo laikotarpį:

= i - e , oC (K);

ths – vidutinė metinė šildymo sezono trukmė, h;

E – pradinė šiluminės energijos kaina, Lt/Wh.

Tikrasis atsipirkimo laikas (perskaičiuotas):

)ln(

)ln(

r

S

Ir

PO

1

1 , metai; (6.9)

čia: r – grynoji įdėjimų nuvertėjimo (diskonto) norma, įvertinanti ir šilumos brangimą,

vnt.d/metai:

)( ei

ir

er n

11

1 arba

n

nn

e

err

1 , vnt.d./metai (6.10)

rn – vardinė palūkanų (pelno) norma: indėlių – rni arba paskolos – rnp, vnt.d/metai;

en – vardinė šilumos (energijos) brangimo norma, vnt.d./metai;

e – grynoji šilumos (energijos) brangimo norma

i – bendrosios infliacijos norma, vnt.d./metai.

90

Pastatų atitvarų ekonomiškumo uţdavinys – rasti naudingiausią optimalią atitvarų

šiluminės varţos vertę kaip santykį tarp vienkartinių įdėjimų ir nuolatinių metinių šildymo

išlaidų per numatytą ekonomiškai tikslingą eksploatavimo laiką, kartu įvertinant galimą

šildymo kainos kitimą, pinigų nuvertėjimą, laukiamą pelną, kitur investavus pinigus arba

palūkanas uţ paskolintus pinigus per tą patį laiką. Iš

lai d

os

, L

t/m

e tai

C

Cat

min

Atitvaros visuminė šiluminė varža , m K/WR2

Šiluminės izoliacijos storis , md

Rt

opt

Iyr

opt

Chs - metinės išlaidos šildymui, Lt/metai

Iyr - metiniai įdėjimai, Lt/metai

Cat - metinės suminės išlaidos, Lt/metai

6.2 pav. Išlaidų priklausomybė nuo atitvaros visuminės šiluminės varţos

Nustatoma visuminių metinių išlaidų Cat maţiausioji vertė, Lt/(m2metai), pasirenkant

skirtingas atitvaros šiluminės varţos Rt vertes. Šis bendrasis atvejis naudotinas tuomet, kai

apšiltinimo išlaidų I priklausomybė nuo šiluminės varţos verčių turi netiesinę išraišką.

Cat = Chs + Iyr = U ths E + I/N, Lt/(m2metai); (6.11)

čia: Chs – metinės šildymo išlaidos, Lt/(m2metai);

Chs = U ths E;

U – atitvaros šilumos perdavimo koeficientas, W/(m2K);

- vidutinis oro temperatūrų skirtumas abipus atitvaros per šildymo laikotarpį:

=i - e , oC; 20

oC;

ths – vidutinė metinė šildymo sezono trukmė, h/metai;

E – pradinė šiluminės energijos kaina pastato šiltinimo metu Lt/Wh;

Iyr – metinės įdėjimų išlaidos apšiltinimui (įdėjimų dalmuo vieneriems metams),

Lt/(m2metai); Iyr = I/N;

I – įdėjimai atitvarai šiltinti, Lt/m2;

N – numatoma atitvaros apšiltinimo ekonomiško eksploatavimo trukmė, metai;

Duotoji lygtis sprendţiama, keičiant Rt vertes. Lygtį išspręsti galima, kai ţinomi įdėjimai I,

Lt/m2, esant įvairioms atitvaros šiluminės varţos vertėms. Naudingiausia (optimali) atitvaros

su šiltinančiu sluoksniu visuminė šiluminė varţa Rtopt

yra ta, kuriai esant, visuminių metinių

išlaidų Cat vertė yra maţiausia.

91

6.3 Drėgminė būsena

Reikalavimai atitvarų drėgminei būsenai [12]:

4. Neleidţiama, kad šaltuoju metų laiku rasotų vidinis atitvarų paviršius (išskyrus

įstiklintus paviršius – langus ir duris). Atliekant šiuo tikslu atitinkamus prognozavimo

skaičiavimus laikomasi nuostatos, kad prie atitvaros vidinio paviršiaus santykinis oro drėgnis

būtų ne didesnis kaip 80 % (si 80 %).

5. Šaltuoju metu susikaupęs drėgmės kiekis (atitvaros viduje) šiltuoju metų laiku turi

išdţiūti (Wc We, kg/m2).

6. Maksimalus susikaupusios drėgmės kiekis neturi viršyti ribinių reikšmių (Wc Wmax,

kg/m2).

Pirmasis reikalavimas susijęs su pastatų išorinių atitvarų vidiniu paviršiumi. 80 %

santykinis oro drėgnis prie atitvaros paviršiaus susijęs su pelėsių augimo sąlyga (daugiau 5.4

skyriuje).

Antrasis ir trečiasis reikalavimai susiję su galima drėgmės kondensacija atitvaros viduje

(tarpsluoksniuose). Trumpalaikė drėgmės kondensacija daţnai būna neišvengiama. Jeigu nėra

nuolatinio drėgmės kaupimosi, t.y. jeigu ji išdţiūsta ir nesuspėja pakenkti medţiagoms, kurių

drėgnumas laikinai padidėja, tokios konstrukcijos ilgaamţiškumas ir patikimumas neturėtų

sumaţėti.

92

7. STATYBINĖS AKUSTIKOS PAGRINDAI

7.1 Garso fiziniai rodikliai

Garsas yra girdimasis pojūtis, sukeltas vibracijų arba bangų, keliaujančių oru, skysčiu ar

kietu kūnu. Šios vibracijos arba bangos yra be galo maţi pasikartojantys oro slėgio

pasikeitimai, kuriuos priima ausies būgnelis. Palyginkite: atmosferos slėgis yra apie

100 000 Pa, o garso sukelti oro slėgio skirtumai yra nuo 0,00002 iki 20 Pa [27].

Gyvenime susiduriame su skirtingais banginiais ir svyruojamaisiais judesiais – muzikinio

instrumento stygos virpėjimu, solisto dainavimu, triukšmu, kurį skleidţia įvairūs šaltiniai,

bangų judėjimu vandenyje ir t.t. Virpantys kūnai sukuria garsą.

Garsas yra oro masės svyravimas, vykstantis pasikartojančiais sutankėjimais ir

praretėjimais, todėl ir pasiekiantis mūsų ausį. Oras turi tamprumo savybę. Jis priešinasi

suspaudimui – suspaustas oras yra savotiška spyruoklė. Oras turi masę ir inerciją, dėl to,

staigiai keičiantis oro tankiui, atsiranda tamprios bangos. Tam, kad mes galėtume girdėti

garsą, reikia, kad tarp garso šaltinio ir ausies būtų kokia nors materiali aplinka – oras, vanduo,

metalas, gelţbetonis ir t.t. Jeigu tokios tarpinės aplinkos nėra, garso negirdėsime. Tamprioje

oro bangoje dalelės svyruoja jos sklidimo kryptimi. Tokie svyravimai vadinami išilginiais.

Išilginės garso bangos gali sklisti dujose, skysčiuose ir kietuose kūnuose. Dujose ir skysčiuose

gali sklisti tik išilginės garso bangos. Kietuose kūnuose gali sklisti išilginės, skersinės, o

pastatų konstrukcijose dar ir lankstymosi bangos [15].

Garsas ore sklinda koncentriniais apskritimais. Juo toliau nuo garso šaltinio, tuo ta pati

garso energija sklisdama pasiskirsto į didesnį plotą. Juo klausytojas bus toliau nuo garso

šaltinio, juo maţiau energijos jį pasieks.

Garso intensyvumas priklauso nuo atstumo iki šaltinio kvadrato. Padidėjus atstumui du,

tris ir penkis kartus, garsas pasidaro silpnesnis keturis, devynis ir 25 kartus.

Garsas ore, esant 20oC ir 760 mm slėgiui, sklinda 340 m/s greičiu. Tankesnėje aplinkoje

garso greitis yra didesnis. Vandenyje garsas sklinda 1500 m/s, o pliene 5000 m/s greičiu.

Garso sklidimo greitis priklauso tik nuo aplinkos, kurioje jis sklinda, bet ne nuo jo

intensyvumo.

Sritis, kurioje sklinda garso bangos, vadinama garsiniu lauku. Jei garsas sklinda laisvai,

neatsispindėdamas, tai garso bangos vadinamos laisvomis bangomis (sklindančiomis laisvame

garsiniame lauke). Patalpose garso energijos didesnioji dalis atsispindi nuo atitvarų vidinių

paviršių. Garsas bet kuriame patalpos taške susideda iš tiesioginio garso, ateinančio tiesiai

nuo garso šaltinio, ir atsispindėjusio garso, kuris pasiekia tašką įvairiomis kryptimis.

Geometrinė taškų vieta, kurią tam tikru laiku pasiekia virpesiai, vadinama bangos

paviršiumi arba bangos frontu. Visi bangos fronto taškai svyruoja vienoda faze. Bangos,

atsiţvelgiant į frontą, skiriamos į sferines, cilindrines ir plokščiąsias. Toldamos nuo garso

šaltinio, visos bangos darosi panašios į plokščiąsias.

Pagrindinės banginio judėjimo charakteristikos yra bangos ilgis , m , ir daţnis f, Hz.

Bangos ilgis yra atstumas tarp dviejų artimiausių bangos maksimumų arba minimumų. Daţnis

yra virpesių skaičius per sekundę, Hz.

93

bangos ilgis

Bangos amplitudė

7.1 pav. Bangos charakteristikos

Ţmogus atskiria garsus vienus nuo kitų pagal jų daţnį. Aukšto daţnio garsai per sekundę

virpa ţymiai daugiau, negu ţemo daţnio. Ţmogus girdi garsus nuo 20 Hz iki 20 000 Hz.

Garsai esantys ţemiau 20 Hz, vadinami infragarsu, o garsai, esantys aukščiau 20 000 Hz,

vadinami ultragarsu. Garsų, esančių uţ šių ribų, ţmogus negirdi.

Garso bangos ilgis su daţniu yra surištas tokia priklausomybe:

Tcf

c ; (7.1)

čia: - garso bangos ilgis, m;

f – daţnis, Hz;

T – periodas, s,

c – garso sklidimo greitis, m/s.

Girdimo diapazono ribose garso bangos ilgiai apima platų diapazoną. Garsui sklindant ore

apatinės ribos 20 Hz bangos ilgis yra 17 m, o viršutinės ribos 20 000 Hz – 1,7 cm.

Jei garso greitis ore pastovus, bangos ilgis parodo, kokį atstumą nukeliauja viena banga per

1 sekundę ir garso daţnis su garso bangos ilgiu susiję sekančiai:

Daţnis, Hz Bangos ilgis, m

100 3,40

500 0,68

1000 0,34

2000 0,17

4000 0,09

Laikas , st

Ga r

so s

lėg

i s

, P

ap

Laikas , st

Ga r

so s

lėg

is

, P

ap

Ţemo daţnio garsas Aukšto daţnio garsas

94

Spinduliuojama garso energija erdvėje išsisklaido skirtingais daţniais ir skirtinguose

daţniuose garso charakteristikos daţnai būna skirtingos. Todėl garso apibūdinimui jo

charakteristikos nustatomos tam tikruose daţniuose (daţnumo juostose). Daţnumo juosta

apibūdinama jos ribiniais daţnumais (f1 – apatine riba ir f2 – viršutine riba), juostos pločiu f=f2

– f1 ir vidutiniu daţnumu 21 fffvid . Garso daţnumo juosta, kurios f2 / f1 = 2, vadinama

oktavine juosta arba oktava. Garso daţnumo juosta, kurios f2 / f1 = 1,26, vadinama terc-

oktavine juosta arba terc-oktava.

Oktavos: 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000; 2000; 4000; 8000; 16000;

Terc-oktavos: 63; 80; 100; 125; 160; 200; 250; 315; 400; 500 …

Salių akustikoje, nustatant medţiagų garso sugerties koeficientus, naudojamos oktavinės

daţnių juostos nuo 125 iki 4000 Hz, o maţinant triukšmą – oktavinės juostos nuo 63 iki

8000 Hz.

Kintamas slėgis, kuris atsiranda kilus aplinkoje virpesiams, vadinamas garso slėgiu p. Kuo

didesnė garso šaltinio virpesių amplitudė, tuo didesnis garso slėgis ir labiau girdimas garsas.

Garso slėgis yra skirtumas tarp monometrinio pilno slėgio ir vidutinio slėgio, kuris būna

aplinkoje, kai nėra garso lauko. Matavimo vienetas – Paskalis (Pa). Juo didesnė garso šaltinio

virpesių amplitudė, juo didesnis garso slėgis ir juo labiau girdimas garsas. Slėgis yra

daţniausiai matuojamas garso bangų rodiklis. Matavimų mikrofonai fiksuoja būtent garso

slėgį. Garso slėgis svyruoja nuo 0,00002 (210-5

) Pa iki 20 Pa.

Laikas , st

Ga r

so s

lėg

i s

, P

ap

Laikas , st

Ga r

so s

lėg

i s

, P

ap

7.2 pav. „Triukšmo“ ir „tylos“ grafinis apibūdinimas

Garso intensyvumu vadinamas garso galingumas, praeinantis pro ploto vienetą garso

bangų sklidimo kryptimi ir randamas pagal formulę [27]:

c

pI

2

, W/m2; (7.2)

čia: p – vidutinis garso slėgis, Pa;

- oro aplinkos tankis (normalioje aplinkoje = 1,29 kg/m3);

c – garso sklidimo greitis, m/s. Ore garso greitis apytiksliai lygus 340 m/s.

c – vadinama akustine varţa ir ji lygi 420 103 Pas/m

3.

Garso šaltiniai charakterizuojami spinduliuojamos energijos galia ir kryptimi. Garso

šaltinio galia P yra vadinamas bendros energijos kiekis, kurį jis išspinduliuoja į erdvę per

laiko vienetą. Matavimo vienetas – vatas (W).

Tyla Triukšmas

95

Garso slėgio, intensyvumo, šaltinio galios dydţiai gali keistis plačiose ribose. Ţmogaus

ausis girdi tik tokį garsą, kurio intensyvumas yra ne maţesnis kaip tam tikras dydis,

vadinamas girdėjimo slenksčiu. Garso intensyvumas girdėjimo slenkstyje yra lygus 10-12

W/m2. Garso intensyvumo riba, kuri jaučiama skausmu ausyse, vadinama skausmingo pojūčio

slenksčiu ir yra lygi apie 102 W/m

2. Garso intensyvumas skausmingo pojūčio slenkstyje yra

net 1014

kartų didesnis uţ intensyvumą girdėjimo slenkstyje.

Kad praktiškai būtų patogiau naudotis tokiu dideliu garso slėgio ir intensyvumo diapazonu,

priimta juos skaičiuoti ne absoliučiais, bet santykiniais vienetais – belais ir decibelais, kas

leidţia stipriai sumaţinti matuojamų dydţių diapazoną. Tokioje skalėje intensyvumas, garso

slėgis ir galia kinta ne atitinkamu vienetų skaičiumi, bet atitinkamu kartų skaičiumi. Šitaip

išmatuoti dydţiai vadinami garso intensyvumo lygiu ir garso slėgio lygiu.

Garso intensyvumo lygis belais [27]:

0I

ILi lg , B; (7.3)

čia: I – garso išmatuotas intensyvumas, W/m2;

Io – garso intensyvumas girdėjimo slenkstyje (I0 = 10-12

W/m2).

Patogesnis garso intensyvumo lygio vienetas, lygus 0,1 B, vadinamas decibelu (dB). Garso

intensyvumo lygis decibelais:

0

10I

ILi lg , dB. (7.4)

Garso slėgis su intensyvumu yra surišti tokia priklausomybe:

020

2

0

201010p

p

p

p

I

ILi lglglg , dB; (7.5)

čia: p – vidutinis kvadratinis garso slėgis;

po – vidutinis kvadratinis garso slėgis girdėjimo slenkstyje.

Pagal šią formulę apskaičiuotą lygį vadiname garso slėgio lygiu.

Įvedus garso slėgio lygio sąvoką, atsirado galimybė pakeisti didţiulį garso slėgio lygio

diapazoną į praktiškai patogų diapazoną nuo 0 iki 140 dB. Kitas privalumas yra tas, kad

pakitus garso slėgio lygiui tik 1 dB, ţmogus jaučia garsumo pokytį. Nulis decibelų yra

girdimumo riba (klausos riba), ţemiau kurios ţmogus daugiau nieko negirdi. 140 dB gali

sukelti skausmą (skausmo riba). Kai sakome “tylu”, tai jokiu būdu nereiškia, kad garso lygis

yra 0 dB.

Kai kurių triukšmo šaltinių suminiai (plataus daţnumo diapazono) garso slėgio lygiai

nurodyti 7.1 lentelėje.

96

7.1 lentelė. Įvairių šaltinių skleidţiamo triukšmo suminiai garso slėgio lygiai [27]

Triukšmo šaltinio pavadinimas Garso slėgio lygis L, dB

Skausmingo pojūčio slenkstis 140

Reaktyvinis variklis 1 m nuotoliu 130-140

Pneumatinis įrankis 1 m nuotoliu 110-120

Sunkveţimis vaţiuojantis 50 km/h greičiu 7 m nuotoliu 90-110

Triukšmas mechaniniame surinkimo ceche 90-100

Muzika transliuojama per garsiakalbį 70-80

Garsi kalba keleto metrų nuotoliu 60-70

Tyli kalba 1 m nuotoliu 50-60

Šnabţdesys 1 m nuotoliu 30-40

Lapų šlamesys, silpno vėjo dvelksmas 10-20

Girdėjimo slenkstis 0

Skaičiavimas decibelais.

Kai skaičiuojama decibelais, 1+1 nėra lygu 2. Padvigubinus triukšmą, garso lygis padidėja

3 dB. Tam, kad garso lygį padidintume 10 dB, garso šaltinių turėtų būti 10 kartų daugiau.

Ţmogaus ausis nereaguoja į fizinį garso lygį tiesiogiai. Jei garso lygis padidėja 10 dB, t.y.

dešimteriopai, mes tai suvokiame tik kaip dvigubą triukšmo padidėjimą.

Garso sumaţėjimas:

1 decibelu – vos juntamas;

3 decibelais – jau suvokiamas;

5 decibelais – skirtumas aiškiai jaučiamas;

10 decibelų – suvokiamas kaip triukšmo sumaţinimas perpus.

7.2 Patalpų akustika

Patalpų akustika nagrinėja garso sklidimo patalpose klausimus. Kiekvienas garso šaltinis

išspinduliuoja garso bangas, kurios erdvėje sklinda sferomis. Susidūrusios su kliūtimis garso

bangos dalinai atsispindi, dalinai sugeriamos, dalinai praeina pro kliūtį arba ją apeina. Patalpų

akustikos tyrimų tikslas uţtikrinti kuo geresnį garso signalo perdavimą nuo garso šaltinio iki

imtuvo (klausytojo). Klausytojas patalpoje išgirsta ne tik tiesiogiai nuo garso šaltinio

sklindančias garso bangas, bet ir atsispindėjusias nuo paviršių. Galima išskirti tris garso

sklidimo tyrimo kryptis su skirtingu poţiūriu į garso bangas: geometrinė akustika, statistinė

akustika ir bangų teorija.

97

7.3 pav. Geometrinės ir statistinės akustikos ribos [15]

7.3 pav. pavaizduotas grafikas rodo, kad geometrinė teorija nagrinėja trumpą trukmės

intervalą, kuriame yra tik keli pirmieji garso atspindţiai. Tuo tarpu statistinė teorija apima

visą aidėjimo proceso garso lauką.

Geometrinė akustika nagrinėja tokį patalpos garso lauką, kurio kiekvieną tašką pasiekia

daugkartiniai garso atspindţiai – spinduliai. Jų pagalba galime pavaizduoti tiesioginio garso

kryptį ir kelią nuo garso šaltinio iki klausytojo ir kelių pirmųjų garso atspindţių kelią nuo

salės plokštumų iki klausytojo. Galime apskaičiuoti, kokia yra atspindţio vėlavimo trukmė

tiesioginio garso atţvilgiu. Tokių spindulių pagalba galime nustatyti, koks geresnis vienos ar

kitos plokštumos pasvirimo kampas, ištirti, ar bus aidas ir pasikartojantis aidas, ar bus garso

koncentracija. Tačiau geometrinė akustikos teorijos taikymas praktikoje yra ribotas. Ją galime

taikyti tik tada, kai spindulio kritimo į plokštumą kampas yra lygus atspindţio kampui.

Atspindinčios plokštumos matmenys turi būti pakankamai dideli tam, kad atspindţio

neiškraipytų difrakcijos reiškinys. Geometrinė akustika suteikia ribotą informaciją apie

patalpos akustines savybes.

Garsas nuo baigtinių matmenų plokštumos gali atsispindėti kryptingai, atspindys gali būti

išsklaidomas ir paveiktas difrakcijos.

Sklindančių garso bangų ilgiai patalpoje kinta nuo kelių metrų iki kelių centimetrų. Koks

bus atspindys nuo plokštumos, priklausys nuo bangos ilgio ir plokštumos pločio santykio.

Garso atspindţių nuo įvairių plokštumų pavyzdţiai pavaizduoti 7.4 pav.

7.4 pav. Garso bangų atspindţiai nuo įvairių plokštumų [27]

98

Kokio nors šaltinio skleidţiama garso energija iš pradţių sukelia patalpos oro savus

laisvuosius virpesius. Po tam tikro laiko susidaro stacionarus, dinamiškai nusistovėjęs garsinis

laukas, kuriame šaltinio tiekiamos energijos prieaugis yra lygus energijos nuostoliams garsui

sklindant ir atsispindint nuo patalpos paviršių. Nustojus veikti šaltiniui, prasideda garso

energijos slopimas, jaučiamas kaip ilgiau ar trumpiau besitęsiantis, palaipsniui gęstantis

gaudesys. Šis reiškinys vadinamas reverberacija arba aidėjimu [15].

Kai patalpoje reverberacija trunka per ilgai, blanksta kalbos ir muzikos aiškumas, kai

reverberacijos laikas per trumpas, garsai skamba nenatūraliai.

Statistinė teorija daro prielaidą, kad bet kuriuo laiko momentu spinduliais sklindanti garso

energija kiekvieną erdvės tašką pasiekia visomis kryptimis, kad patalpoje yra visiškai

difuzinis garso laukas. Ši teorija įvertina tik vidutinį patalpos garso sugerties koeficientą,

skaitant, kad garso energiją plokštumos sugeria nepertraukiamai. Tačiau šis koeficientas

priklauso ir nuo garso bangos kritimo kampo. Šio dėsnio pagrindu V.Sebinas išvedė formulę

aidėjimo trukmei apskaičiuoti. Būtina šios teorijos prielaida yra ta, kad garso laukas turi būti

difuzinis. Tačiau realiose salėse garso laukas nebūna visiškai difuzinis.

Nei geometrinės, nei statistinės akustikos teorijos neįvertina garso bangos ilgio, jos

energijos, patalpos savųjų svyravimų ir rezonansų, fazių pasislinkimo, bangos formos, bangų

interferencijos, difrakcijos, energijos pasiskirstymo arti atspindinčio paviršiaus trimatėje

erdvėje. Tokius faktorius gali įvertinti tik banginė teorija, kuri, deja, yra labai sudėtinga.

Banginė akustika:

- interferencija – bangų tarpusavio sustiprėjimo arba slopinimo reiškiniai (rezonansas);

- difrakcija – bangų uţlinkimas praeinant pro kliūtis.

Garsą sugeriančios medţiagos ir konstrukcijos yra naudojamos įvairios paskirties salių

aidėjimo trukmei reguliuoti bei garso slėgio lygiui gamybiniuose ir visuomeniniuose

pastatuose sumaţinti.

Garsą sugeriančios medţiagos ir konstrukcijos pagal garso energijos sugerties principą yra

skirstomos į tokias grupes [27]:

a) pluoštinės medţiagos;

b) rezonansinės garsą sugeriančios konstrukcijos;

c) membraninės garsą sugeriančios konstrukcijos;

d) vienetiniai difrakciniai garso slopintuvai.

Medţiagų garsą sugeriančios savybės apibūdinamos garso sugerties koeficientu , kuris

yra matuojamas specialiose aidėjimo kamerose, kiekvienoje iš trijų diapazonų: ţemų daţnių

(63, 125 ir 250 Hz), vidutinių daţnių (500 ir 1000 Hz) ir aukštų daţnių (2000, 4000 ir

8000 Hz) diapazonuose. Architektūrinėje akustikoje naudojami sugerties koeficientai

oktavinėse daţnių juostose 125-4000 Hz, o slopinant triukšmą diapazonuose 63-8000 Hz. Bet

kokių medţiagų garso sugerties koeficientai visada būna maţesni uţ vienetą. Praktikoje

neegzistuoja medţiagų ar konstrukcijų, kurios visiškai sugertų garsą visose oktavinėse daţnių

juostose.

Garsą sugeriančios medţiagos ar konstrukcijos turi būti parenkamos priklausomai nuo

keliamo tikslo. Salių akustikai jos daugiausiai naudojamos aidėjimo trukmės daţninei

charakteristikai reguliuoti. Plačiai jos naudojamos ir triukšmui slopinti, Tokiu atveju

medţiagų akustinės charakteristikos turi būti parenkamos priklausomai nuo triukšmo spektro.

99

7.3 Apsauga nuo triukšmo

Triukšmo šaltiniai yra kieti, skysti arba dujiniai virpantys kūnai. Netvarkingų įvairiausio

intensyvumo ir daţnumo (20 – 20 000 Hz) garsų visuma vadinama statistiniu triukšmu.

Triukšmas atsiţvelgiant į aplinką, kurioje jis sklinda, sąlygiškai skiriamas į struktūrinį ir

orinį.

Struktūrinis triukšmas atsiranda tada, kai tarp virpančio kūno ir viso įrenginio arba jo dalių

(korpuso, vamzdynų, pamatų arba kitų konstrukcijų) yra tiesioginis kontaktas. Virpesių

energija, perėjusi nuo triukšmo šaltinio į kietai sujungtus su juo daiktus, sklinda jais

išilginėmis, skersinėmis arba abejomis kartu bangomis. Virpantys paviršiai suvirpina ir

artimiausias oro daleles, tuo sukeldami garso bangas. Triukšmas, kuris kyla patalpose nuo

smūgių į grindis ir perdangas (vaikščiojant, šokant, perstatinėjant baldus ir t.t.), vadinamas

smūginiu triukšmu.

Kai garso šaltinis nesujungtas su kokiomis nors konstrukcijomis, jo skleidţiamas į aplinką

triukšmas vadinamas oriniu triukšmu.

Gyvenamuosiuose namuose ir visuomeniniuose pastatuose susiduriama su išoriniu (arba

gyvenviečių) ir vidiniu triukšmu.

Triukšmas, kaip sudėtinis garsas, gali būti apibūdinamas jo sudedamosiomis dalimis:

Garso slėgiu ir intensyvumu, arba jų lygiais, bei daţnumu. Grafinis triukšmo sudedamųjų

dalių atvaizdas vadinamas spektru arba daţnine charakteristika, kuria pilnai apibūdinamas

triukšmas.

Triukšmas, atsiţvelgiant į spektro sudėtį, gali būti ţemo daţnio (kai maksimalus garso

slėgio daţnumas yra ţemesnis negu 300 Hz), vidutinio daţnumo (300 – 800 Hz) ir aukšto

daţnumo (daugiau kaip 800 Hz).

Atsiţvelgiant į garso slėgio lygio kitimą, triukšmas gali būti:

- pastovus, kurio lygis kinta laiko atţvilgiu ne daugiau kaip 5 dB (pavyzdţiui, pastoviai

veikiančių siurblinių ir vėdinimo įrengimų keliamas triukšmas);

- nepastovus, kurio lygis kinta laiko atţvilgiu daugiau kaip 5 dB (pavyzdţiui, transporto

priemonių skleidţiamas triukšmas).

Nepastoviu taip pat laikomas trūkčiojantis ir impulsinis triukšmas. Trūkčiojančio triukšmo

girdimi pastovaus garso periodai gali tęstis 1 s arba ilgiau (pavyzdţiui, liftų ir šaldytuvų

triukšmas). Impulsiniam triukšmui būdingi staigūs garso slėgio pakitimai (impulsai), kurių

trukmė trumpesnė kaip 1 s (pavyzdţiui, pneumatinio įrankio triukšmas).

Keleto triukšmo šaltinių garso slėgio lygiai sumuojami palaipsniui: iš pradţių sumuojami

du lygiai, po to prie gautos sumos pridedamas trečiasis garso slėgio lygis ir t.t.

Kai maţesnysis garso slėgio lygis maţesnis uţ didesnįjį lygį 10 ir daugiau decibelų, jis

beveik nepadidina suminio lygio, t.y. praktiškai yra negirdimas. Ausies savybė negirdėti

silpnesnių garsų garsesniųjų fone vadinama maskavimo efektu.

Triukšmo slopinimo priemones galima skirstyti į:

- administracines (garsinių signalų draudimas gyvenvietėse, triukšmingų priemonių

naudojimo draudimai, reikalavimai transporto priemonių techninei būklei);

- technologines (triukšmo slopinimas pačiame šaltinyje);

- urbanistines (gyvenviečių ir pastatų planavimas);

100

- konstrukcines (pastatų atitvarų garso izoliacija).

Autotransporto keliamo triukšmo sumaţėjimas priklausomai nuo atstumo [27]:

50 m – 0,5 dB A;

100 m – 1,5 – 2 dB A;

600 m – 4,5 – 5 dB A.

Ţeldynų juostos:

- viena ţeldinių eilė – 1,5 dB A;

- 10-14 m juosta – 4 – 5 dB A;

- 20 – 30 m juosta – 8 – 10 dB A.

7.2 lentelėje pateikta keletas pavyzdţių, kaip galima sumaţinti transporto keliamą triukšmą

[28].

7.2 lentelė. Galimybės maţinti transporto priemonių keliamą triukšmą [28]

Priemonės Galimas triukšmo sumaţinimas, iki dB(A)

Variklio priemonės 5

Netriukšmingos padangos 3

Triukšmą slopinantis kelio paviršius 9

Eismo intensyvumo maţinimas 3

Nenutrūkstamas eismas (sinchronizuoti

šviesoforai)

3

Sunkveţimių eismo uţdraudimas 3

Transporto priemonių parko maţinimas 20%

50%

90%

1

3

10

Moderni vie transporto sistema 9

Specialios autobusų juostos 2

Kliūtys (uţtvaros ir kt.) 15

Į gyvenamąsias ir visuomenines patalpas patenka išorinis ir vidinis triukšmas. Vidinis

triukšmas skiriamas į buitinį ir inţinerinių įrenginių skleidţiamą triukšmą.

Buitinį triukšmą sukelia namo gyventojai. Garsiai kalbant, dainuojant, grojant radijo

imtuvams, televizoriams, magnetofonams, kyla ir sklinda oru bei pro atitvaras orinis

triukšmas. Vaikščiojant, šokant, perstatinėjant baldus, kyla smūginis triukšmas, kuris pro

perdangas skverbiasi į ţemiau esančias patalpas. Smūgiai, inţineriniai įrengimai

(ventiliatoriai, siurbliai, liftai, vandentiekio ir kanalizacijos prietaisai) sukelia atitvarų

virpesius, kurie toliau sklinda pastato konstrukcijomis ir virsta struktūriniu triukšmu.

Triukšmas į gretimas patalpas sklinda tiesiogiai pro atitvaras ir konstrukcijas ir

netiesiogiai.

Triukšmas, sklindantis pastato konstrukcijomis, yra struktūrinis, kuris pasiekia toliausiai

nuo šaltinio esančias patalpas.

Kaip atitvara izoliuoja orinį garsą, matuojama natūraliomis arba laboratorinėmis sąlygomis

standartine metodika. Patalpa, kurioje yra garso šaltinis, vadinama aukštojo garso lygio

patalpa, o esančioji uţ atitvaros – ţemojo garso lygio patalpa. Aukštojo garso lygio patalpoje

101

suţadinus garsinį lauką, abiejose patalpose registruojami garso slėgio lygiai. Garso slėgių

lygių skirtumas parodo atitvaros oro garso izoliavimo rodiklį.

Reikalavimai pastatų apsaugai nuo triukšmo pateikti reglamente STR 2.01.07:2003

„Pastatų vidaus ir išorės aplinkos apsauga nuo triukšmo“ [18] ir higienos normose HN

33:2007 „Akustinis triukšmas. Triukšmo ribiniai dydţiai gyvenamuosiuose ir visuomeninės

paskirties pastatuose bei jų aplinkoje“ [29].

Triukšmo ţmonių aplinkoje klausimai nuolat tampa vis aktualesni, nes tai daro didelę įtaką

ţmonių sveikatai, darbingumui, savijautai. Ilgą laiką kovos su triukšmu klausimai Europos

Sąjungos ribose nebuvo pakankamai sprendţiami, nes pagrindinis dėmesys buvo skiriamas

ekonominėms, laisvo prekių ir paslaugų judėjimo sąlygoms. Tačiau didėjant šių problemų

aktualumui, triukšmo klausimai buvo pradėti spręsti Europos Sąjungos lygiu. 1996 m.

Europos Komisija išleido ţaliąją knygą “Triukšmo poveikis ateityje“, kurioje buvo teigiama:

„Atsiţvelgiant į tai, kad duomenys apie triukšmo poveikį yra nepatenkinami, o esamos

politikos priemonių analizė išryškino priemonių trūkumus, Komisija mano, jog, siekiant

sėkmingai įgyvendinti triukšmo maţinimo politiką, reikia pokyčių visoje sistemoje... Šioje

srityje Komisija sieks padidinti taikomų priemonių skaičių ir ypatingą dėmesį skirs

ekonominių priemonių, kurios šiandien dar nėra plačiai taikomos maţinant triukšmą,

potencialui“.

2002 m. birţelio 25 d. Europos Parlamentas ir Taryba priėmė direktyvą 2002/49/EB dėl

aplinkos triukšmo valdymo [16]. Tai buvo pirmasis dokumentas Europoje, kuriuo buvo

siekiama teisiškai reguliuoti aplinkos triukšmą. Direktyvos tikslas – apibūdinti bendras

procedūras, kuriomis siekiama atitinkamai pagal numatytus prioritetus išvengti aplinkos

triukšmo, jį sumaţinti ar apsaugoti nuo jo kenksmingo poveikio pasekmių, įskaitant ir

dirginimą. Šia direktyva taip pat siekiama sukurti pagrindą plėtoti Bendrijos priemones,

skirtas pagrindinių šaltinių, o ypač kelių ir geleţinkelių transporto priemonių bei

infrastruktūros, orlaivių, lauko mechanizmų ir pramonės įrangos bei mobilių įrenginių

keliamam triukšmui maţinti. Aplinkos triukšmo direktyva tiesiogiai susijusi su aplinkos

triukšmo poveikiu ţmonėms. Direktyva nereglamentuoja triukšmo, kurį kelia pats poveikį

patiriantis asmuo, kurį kelia buitinė veikla, taip pat kaimynų keliamo triukšmo, triukšmo

darbo vietoje, transporto priemonių viduje ar triukšmo dėl karinės veiklos karinėse teritorijose

[27].

Garso sklidimo architektūrinėje erdvėje ypatumai, garso lauko charakteristikos, patalpų

akustinio projektavimo principai išsamiai išnagrinėti V.J. Stauskio vadovėlyje „Architektūrinė

akustika“ [15].

102

8 PATALPŲ APŠVIETIMO PAGRINDAI

Šviesos technika nagrinėja optinių spindulių generavimo būdus ir jų praktinį pritaikymą

patalpų natūraliam ir dirbtiniam apšvietimui.

8.1 Pagrindiniai šviesos technikos dėsniai ir vienetai

Spindulinei energijai, kaip ir kitoms energijos rūšims, galioja tie patys bendrieji dėsniai ir

vienetai.

Kiekvienas kūnas, kurio temperatūra aukštesnė uţ absoliutų nulį, spinduliuoja į aplinką

elektromagnetinę energiją. Elektromagnetinėmis bangomis sklindanti energija vadinama

spinduline energija Q ir matuojama dţauliais J. Šviesos technikoje daţniausiai susiduriama ne

su spinduline energija, bet su spindulinės energijos galingumu, kuris vadinamas spindulių

srautu. Spindulių srautas i matuojamas vatais (W). Siauro daţnumų intervalo spindulių

srautą galima laikyti susidedančiu iš vienodo ilgio bangų. Toks spindulių srautas vadinamas

monochromatiniu (vienspalviu) ir ţymimas . Pavyzdţiui, lazerio spindulį sudaro vienodo

ilgio bangos, todėl jis yra monochromatinis. Spindulių srautas, sudarytas iš įvairaus ilgio

bangų, vadinamas sudėtiniu.

Tačiau matomų spindulių spektrui yra naudojami ir specifiniai vienetai, kurie pritaikyti

ţmogaus akies pojūčiams ir sugebėjimu įvertinti įvairius spindulinės energijos pokyčius.

Matomųjų spindulių pluoštas, patekęs į akį, sukelia šviesos pojūtį.

Spindulių srautas (spindulinės energijos galingumas), įvertintas pagal jo suţadinamą

šviesos pojūtį, vadinamas šviesos srautu i.

Šviesos srautas i, lm – tai šviesos šaltinio spinduliuojama energija (galingumas),

vertinamas pagal jo sukeliamą regėjimo pojūtį normalioje ţmogaus akyje. Šviesos srauto

vienetas yra liumenas, lm.

Monochromatinis (bangos ilgis = 555 nm (geltonai ţalsva spalva)) 1W spindulių srautas

atitinka maţdaug 683 lm šviesos srautą (1W = 683 lm), atitinkamai 1 lm šviesos srautą

atitinka 1/683 W spinduliavimo galingumas.

Apšviestumas (apšvieta) – šviesos srauto kiekis, tenkantis paviršiaus ploto vienetui:

A

E

, lx (liuksais) (lx = 2m

lm). (8.1)

Liuksas – tai apšviestumas, kurį suteikia 1 liumeno šviesos srautas, krintantis statmenai į 1

m2 plotą.

Šviesumas (R) – tai yra paviršiaus ploto vieneto į išorę visomis kryptimis skleidţiamas

sumarinis šviesos srautas (išspinduliuojamas šviesos srautas). Šviesumas kaip ir apšviestumas

matuojamas lx.

Apšviestumas ir šviesumas yra panašios sąvokos (priešingos), kurios skiriasi tuo, kad

apšviestumu apibūdinamas krintančio ant paviršiaus, o šviesumu – paviršiaus išspinduliuoto

arba atspindėto šviesos srauto paviršinis tankis (lx). Energetinis šviesumo vienetas – W/m2.

Šviesos stiprumas. Įvairūs šviesos šaltiniai spinduliuoja į erdvę šviesos srautą netolygiai.

Šviesos srauto intensyvumą bet kokia kryptimi priimta apibūdinti šviesos stiprumu I. Šviesos

stiprumas – tai šviesos srauto erdvinis tankis, bet kokia kryptimi išreiškiamas šviesos srauto

ir erdvinio kampo , kuriame tas srautas pasiskirstęs, santykiu:

103

d

dI

. (8.2)

Tolygiai pasiskirsčiusio erdviniame kampe srauto šviesos stiprumas erdvinio kampo

ašies kryptimi :

I . (8.3)

Taškinio šviesos šaltinio, kuris tolygiai skleidţia šviesą visomis erdvės kryptimis, šviesos

stiprumas lygus:

4I . (8.4)

Šviesos stiprumo I vienetas kandela, cd, tai tokio stiprumo šviesa, kurią skleidţia šviesos

šaltinis statmenai 1,6 mm2 (1/600 000 m

2) ploto juodo kūno paviršiui, kai šaltinio temperatūra

lygi platinos stingimo temperatūrai (2046,6 K), o slėgis lygus 101325 Pa (normalus

atmosferinis slėgis).

Skaistis (ryškumas) – šviesos stiprumas, kurį išspinduliuoja bet kurio paviršiaus ploto

vienetas statmenai paviršiui:

A

IB , cd/m

2 = nt (nitas). (8.5)

Skaistis nusako, kaip akis jaučia šviesos srautą skleidţiančius paviršius.

Kai kurių paviršių ryškumas (skaistis):

- balto popieriaus lapas, kurį apšviečia iš 1 m atstumo 100 W kaitinamoji lemputė – 30

cd/m2;

- saulės apšviestas balto popieriaus lapas – 22 000 cd/m2;

- 220 V 100 W kaitinamosios lemputės volframo siūlas 55 000 000 cd/m2.

Fonas – paviršius, kuriame reikia įţiūrėti matomą objektą:

- šviesus fonas – atspindţio faktorius > 0,4;

- vidutinis fonas – atspindţio faktorius - 0,2 0,4;

- tamsus fonas – atspindţio faktorius < 0,2.

Matomo objekto ir fono skirtumas (S) – objekto ir fono skaisčių skirtumo santykis su fono

skaisčiu.

Saulės spinduliuojama energija pasiskirsčiusi visame spektre. Apie 40% visos energijos

tenka matomajai spektro daliai. Statmenos saulės spinduliams plokštumos apšviestumas

viršum ţemės atmosferos yra apie 13500 lx. Šis apšviestumas vadinamas saulės šviesos

konstanta ir ţymimas Eo. Jį atitinka vidutinis 2109 cd/m

2 Saulės ryškumas.

104

8.2 Patalpų apšviestumo reikalavimai pastatų projektavime

Patalpų apšviestumas yra skirstomas į natūralų, dirbtinį ir kombinuotą.

Natūralus apšvietimas – dangaus skliauto tiesioginė arba atspindėta šviesa, apšviečianti

darbo patalpas.

Natūralus apšvietimas būna šoninis, viršutinis ir kombinuotas.

Natūraliojo apšvietimo kokybė priklauso nuo pastato architektūrinių savybių: langų ploto,

medţiagų, konstrukcijų, nuo šviesą atspindinčių paviršių spalvos, jų prieţiūros.

Natūralus apšviestumas priklauso nuo saulės padėties dangaus skliaute (jos aukščio virš

horizonto ho ir azimuto Ao ir nuo meteorologinių sąlygų (debesuotumo, oro skaidrumo, ţemės

dangos atspindţio ir pan.). Juo saulė yra ţemiau (arčiau horizonto), tuo jos spinduliams tenka

prasiskverbti pro storesnius atmosferos sluoksnius, kurie šviesą sugeria, ir natūralus

apšviestumas silpnėja. Taigi natūralus apšviestumas priklauso ir nuo vietovės geografinės

platumos. Ties pusiauju jis yra didţiausias.

Geras patalpų apšviestumas apibūdinamas:

- apšvietimo tolygumu;

- nedideliu akinimu pro langus nuo tiesioginių saulės spindulių arba nuo per didelio

dangaus ryškumo;

- optimaliu esančių regimajame lauke paviršių ryškumo santykiu.

Patalpos apšvietimo tolygumas išreiškiamas minimalaus ir maksimalaus natūralaus

apšviestumo koeficientų santykiu.

Kad neakintų tiesioginiai saulės spinduliai, galima pakabinti ant langų ţaliuzes, įrengti

horizontalius arba vertikalius ekranus. Kad neakintų per didelis dangaus skliauto ryškumas,

langus galima įstiklinti maţesnio laidumo šviesai stiklais arba įrengti ekranus taip, kad

apsauginis kampas būtų ne maţesnis kaip 15o.

Šviesos komforto pojūtis kyla tuomet, kai patalpos sienų ryškumas yra vienodas, o kitų

paviršių (išskyrus langus) ryškumo santykis nėra didesnis kaip 3. Ypač blogos darbo sąlygos

tokiose patalpose, kuriose perdaug ryškūs langai, todėl racionalu maţinti langų blizgesį.

Regimasis diskomfortas nemalonus, blaško dėmesį, trukdo susikaupti, didina nuovargį, dėl to

maţėja darbo našumas, blogėja kokybė.

Kad natūralus apšviestumas patalpoje būtų pakankamas (norminis), reikia suprojektuoti

tinkamo dydţio langus ir juos racionaliai išdėstyti.

Natūralios apšvietos koeficientas (NAK) – tam tikrame patalpos taške ir tuo pat metu lauke

(esant visiškai atviram dangaus skliautui, ne šešėlyje) natūralaus apšvietimo išmatuotų

apšvietos verčių santykis, procentais.

Ntūralios apšvietos koeficientas (NAK) yra natūraliam apšviestumui reglamentuojamas

rodiklis. Jis įvairioms patalpoms pagal atliekamų darbų tikslumą reglamentuojamas nuo 6,0

iki 0,1 %.

105

Natūralusis apšvietimas normuojamas pagal patalpų paskirtį patalpos langų ir grindų ploto

santykiu arba apšviestumu. Reikalavimai pastatų patalpų natūraliam apšviestumui pateikti

reglamentuose STR 2.02.09:2005 „Vienbučiai gyvenamieji pastatai“ [30] ir

STR 2.05.20:2006 „Langai ir išorinės įėjimo durys“ [31] bei higienos normose HN 98:2000

„Natūralus ir dirbtinis darbo vietų apšvietimas. Apšvietos ribinės vertės ir bendrieji matavimo

reikalavimai“ [32].

Gyvenamosiose patalpose langų ir grindų ploto santykis yra nuo 1:14 iki 1:8, mokyklų

klasėse nuo 1:6 iki 1:5, gydymo įstaigose nuo 1:4 iki 1:7, koridoriuose ne maţesnis, kaip

1:14.

Dirbtinis apšvietimas – elektros techninių įrenginių skleidţiama šviesa darbo patalpose.

Dirbtinis apšvietimas gali būti:

- bendras – tolygiai išdėstytas viršuje;

- vietinis – tiesiogiai darbo vietoje arba darbo įrenginyje;

- kombinuotas – suderintas bendras ir vietinis apšvietimas.

Bendras apšvietimas racionaliai paskirsto šviesos srautą visame patalpos tūryje.

Kombinuotame apšvietime, kartu su bendruoju apšvietimu naudojamas ir vietinis apšvietimas,

kai šviestuvai naudojami darbo vietose. Vien tik vietinis apšvietimas sukelia didelius

apšviestų plotų ir šešėlių kontrastus ir vargina akis.

Dirbtiniam apšvietimui reglamentuojama apšvieta, lx. Darbo vietų reikalaujama apšvieta

yra apie 500 lx, ypač tiksliems darbams iki 5000 lx, inţinerinių komunikavijų stebėjimui – 20

lx. Reikalavimai darbo vietų apšviestumui yra Higienos normose HN 98:2000 “Natūralus ir

dirbtinis darbo vietų apšvietimas. Apšvietimo ribinės vertės ir bendrieji matavimo

reikalavimai” [32].

Mišrus apšvietimas – suderintas natūralus ir dirbtinis apšvietimas.

106

LITERATŪRA

1. ČERNIUS, Benjaminas. (2002) Statybinė fizika. Mokomoji knyga. Kaunas,

Technologija. 48 p. ISBN 9955-09-149-5.

2. HUGO S. L. C. Hens. (2007) Building Physics – Heat, Air and Moisture. Fundamentals

and Engineering Methods with Examples and Exercises. Ernst and Sohn, Germany. 284 p.

ISBN: 978-3-433-01841-5;

3. BARKAUSKAS, Vytautas, STANKEVIČIUS, Vytautas. (2000) Pastatų atitvarų šiluminė

fizika. Kaunas, Technologija, 286 p. ISBN 9986-13-740-3.

4. Europos Parlamento ir Tarybos direktyva 2002/91/EB 2002 m. Gruodţio 16 d. Dėl

pastatų energinio naudingumo (EPBD – Energy Performance of Buildings Directive) [ţiūrėta

2010 m. rugsėjo 22 d.]. Prieiga per internetą:

http://eur-lex.europa.eu/LexUriServ/LexUriServ.do?uri=CELEX:32002L0091:LT:HTML

5. Directive 2010/31/EU of the European Parlament and of the Council of 19 May 2010 on

the energy performance of buildings [ţiūrėta 2010 m. rugsėjo 22 d.]. Prieiga per internetą:

http://eur-lex.europa.eu/JOHtml.do?uri=OJ:L:2010:153:SOM:EN:HTML

6. JONES, Phil; PINTO, Paulo; PATTERSON, Jo; TWEED, Chris. (2009) Low Carbon

Urban Built Environment. European Carbon Atlas. Wales, UK. p. 219. ISBN 978-1-899895-

43-4;

7. Net zero energy buildigs: definitions, issues and experience [ţiūrėta 2010 m. rugsėjo 22

d.]. Prieiga per internetą:

www.eceee.org/buildings/MazeGuide2-NetzeroEnergyBldgs.pdf

8. Passivhaus institut. [ţiūrėta 2010 m. rugsėjo 23 d.]. Prieiga per internetą:

http://www.passiv.de/

9. European national strategies to move towards very low energy buildings. 2008. [ţiūrėta

2010 m. rugsėjo 23 d.]. Prieiga per internetą:

http://www.euroace.org/verylowenergybuildings/index.htm

10. Nacionalinė energijos vartojimo efektyvumo didinimo 2006–2010 metų programa.

Lietuvos Respublikos Vyriausybės nutarimas, 2006 m. geguţės 11 d. Nr. 443, Vilnius.

[ţiūrėta 2010 m. rugsėjo 22 d.]. Prieiga per internetą:

http://www.ena.lt/pdfai/Neved_programa.pdf

11. Energijos efektyvumo veiksmų planas. Ūkio ministro 2008-12-4 įsakymas Nr. 4-620

(Ţin., 2009, Nr. 2-38; EP-89). [ţiūrėta 2010 m. rugsėjo 22 d.]. Prieiga per internetą:

http://www3.lrs.lt/pls/inter3/dokpaieska.showdoc_l?p_id=335061&p_query=&p_tr2

12. STR 2.05.01:2005 „Pastatų atitvarų šiluminė technika“ (Ţin., 2005, Nr.100-3733);

13. STR 2.01.09:2005 „Pastatų energinis naudingumas. Energinio naudingumo

sertifikavimas“ (Ţin., 2005, Nr. 151-5568 );

14. RSN 156-94 „Statybinė klimatologija“ (Ţin., 1994, Nr. 24-394);

15. STAUSKIS, Vytautas J. (2001) Architektūrinė akustika. Vadovėlis. Vilnius. Petro

ofsetas, 446 p. ISBN 9986-824-75-3.

16. Europos parlamento ir komisijos direktyva 2002/49/EB 2002 m. birţelio 25 d. dėl

aplinkos triukšmo įvertinimo ir valdymo (OL L 189, 2002 7 18, p.12). [ţiūrėta 2011 m. sausio

19 d.]. Prieiga per internetą:

http://eur-lex.europa.eu/LexUriServ/LexUriServ.do?uri=CONSLEG:2002L0049:20081211:L

107

T:PDF;

17. Lietuvos Respublikos Triukšmo valdymo Įstatymas. 2004 m. spalio 26 d. Nr. IX-2499,

Vilnius (Ţin., 2004, Nr164-5971);

18. STR 2.01.07:2003 „Pastatų vidaus ir išorės aplinkos apsauga nuo triukšmo“

(Ţin., 2003, Nr. 79-3614);

19. Фокин К.Ф. Строительная теплотехника ограждающих частей зданий / Под ред.

Ю.А. Табунщикова, В.Г.Гагарина. – 5-е изд., пересмотр. – М.:АВОК-ПРЕСС, 2006. –

256 с. – ISBN 5-98267-023-5.

20. Lietuvos higienos norma HN 42:2004 „Gyvenamųjų ir viešojo naudojimo pastatų

mikroklimatas“ (Ţin., 2004, Nr. 105-3911);

21. Lietuvos higienos norma HN 69:2003 „Šiluminis komfortas ir pakankama šiluminė

aplinka darbo patalpose. Parametrų norminės vertės ir matavimo reikalavimai“ (Ţin., 2004,

Nr. 45-1485);

22. STR 2.01.03:2009 „Statybinių medţiagų ir gaminių šiluminių techninių dydţių

projektinės vertės“ (Ţin., 2009, Nr. 95-4047);

23. LST EN ISO 6946:2008 „Pastato komponentai ir elementai. Šiluminė varţa ir šilumos

perdavimo koeficientas. Skaičiavimo metodas“ (ISO 6946:2007);

24. LST EN ISO 13370:2008 „Šiluminės pastatų charakteristikos. Šilumos pernaša gruntu.

Skaičiavimo metodai“ (ISO 13370:2007);

25. LST EN ISO 14683:2008 „Statybinių konstrukcijų šiluminiai tilteliai. Ilginis šilumos

praleidimo faktorius. Supaprastinti metodai ir numatytosios vertės“ (ISO 14683:2007);

26. LST EN ISO 13788:2002 “Higroterminės statybinių komponentų ir dalių

charakteristikos. Vidinio paviršiaus temperatūra siekiant išvengti pavojingo paviršiaus

drėgnio ir kondensacijos plyšiuose. Apskaičiavimo metodai“ (ISO 13788:2001);

27. BARKAUSKAS V. ir kt. Statybinė fizika. Vadovėlis. Vilnius, Mokslas, 1977. 312 p.

28. IRMER Volker, MAČIŪNAS Erikas. Europos Sąjungos triukšmo maţinimo politika –

regioninių ir vietos institucijų vaidmuo. 2004. Aplinkosaugos valdymo ir technologijų centras

(ECAT-Lietuva). 26 p.

29. Lietuvos higienos norma HN 33:2007 „Akustinis triukšmas. Triukšmo ribiniai dydţiai

gyvenamuosiuose ir visuomeninės paskirties pastatuose bei jų aplinkoje“ (Ţin., 2007, Nr. 75-

2990);

30. STR 2.02.09:2005 „Vienbučiai gyvenamieji pastatai“ (Ţin., 2005, Nr. 93-3464, 2010, Nr.

60-2976);

31. STR 2.05.20:2006 „Langai ir išorinės įėjimo durys“ (Ţin., 2006, Nr. 18-643);

32. Lietuvos higienos norma HN 98:2000. „Natūralus ir dirbtinis darbo vietų apšvietimas.

Apšvietos ribinės vertės ir bendrieji matavimo reikalavimai“ (Ţin., 2000, Nr. 44-1278);

108

Priedai.

1 Priedas. Uţdavinių sprendimo pavyzdţiai

1.1 Sienos šiluminės varţos ir šilumos perdavimo koeficiento apskaičiavimas

1.1.1 Trisluoksnės sienos šiluminės varţos apskaičiavimas

Uţduotis. Apskaičiuoti sienos šiluminę varţą ir šilumos perdavimo koeficientą.

Duota. Sienos konstrukcija P1 pav.

P1 pav. Sienos konstrukcijos schema

Sprendimas

Apskaičiuojam termoizoliacinės medţiagos (mineralinės vatos) projektinę šilumos laidumo

koeficiento vertę:

ds = D + + cv, W/(mK);

čia: D – deklaruojamoji šilumos laidumo koeficiento vertė, W/(mK);

– pataisa dėl papildomo medţiagos įdrėkimo konstrukcijose, W/(mK). Pagal

reglamento [22] 2 lentelę mineralinei vatai nevėdinamoje konstrukcijoje ši pataisa yra lygi

0,002 W/(mK).

cv – pataisa dėl šiluminės konvekcijos poveikio, W/(mK). Šilumos laidumo

koeficiento pataisa dėl konvekcijos medţiagoje ir/arba termoizoliacinio sluoksnio plyšiuose

tarp termoizoliacinių gaminių ir juos ribojančių paviršių apskaičiuojama pagal formulę:

cv = D Kcv , W/(mK);

čia: Kcv – šilumos konvekcinio poveikio koeficientas imamas iš reglamento [22]

5 lentelės. Šio koeficiento vertė priklauso nuo konstrukcijos vėdinimo intensyvumo, vėjo

izoliacijos sluoksnio orinio laidţio K vertės, termoizoliacinio sluoksnio įrengimo būdo ir šio

sluoksnio medţiagos oro laidumo koeficiento l. Nevėdinamam termoizoliaciniam sluoksniui,

kai termoizoliaciniai gaminiai nepritvirtinti prie izoliuojamojo paviršiaus, bet glaudţiai

sujungti su suleidimo įpjovomis ir medţiagos oro pralaidumas l < 60·10-6

m3/(m·s·Pa),

Kcv = 0,05.

cv = D Kcv = 0,034 0,05 = 0,0017 ≈ 0,002 W/(mK);

ds = D + + cv =0,034 + 0,002 + 0,002 = 0,038 W/(mK);

1 – silikatinių plytų mūras:

- 1800 kg/m3; ds1,0 W/(mK);

2 – mineralinė vata, D0,034 W/(mK).

Termoizoliacinis sluoksnis nevėdinamas,

termoizoliaciniai gaminiai glaudţiai sujungti su

suleidimo įpjovomis; oro pralaidumas

l < 60·10-6

m3/(m·s·Pa);

3 – keramikinių plytų mūras:

- 1400 kg/m3; ds0,6 W/(mK);

109

Apskaičiuojam atskirų sluoksnių šilumines varţas ir visuminę šiluminę varţą:

R1 = d1/1 = 0,12/1,0 = 0,12 m2K/W;

R2 = d2/2 = 0,10/0,038 = 2,63 m2K/W;

R3 = d3/3 = 0,25/0,6 = 0,42 m2K/W;

Rsi = 0,13 , m2K/W;

Rse = 0,04 , m2K/W;

Rt = Rsi + R1+ R2+ R3+ Rse = 0,13+0,12+2,63+0,42+0,04 = 3,34 m2K/W.

Apskaičiuojam šilumos perdavimo koeficientą:

30,034,3

11

tRU W/(m

2K).

Sienos visuminė šiluminė varţa Rt = 3,34 m2K/W, šilumos perdavimo koeficientas U =

0,30 W/(m2K).

1.1.2 Sienos su nevėdinamu oro tarpu šiluminės varţos apskaičiavimas

Uţduotis. Apskaičiuoti sienos su nevėdinamu oro tarpu šiluminę varţą.

Duota. Sienos konstrukcija P2 pav.

120 100 250

1 2 3

P2 pav. Sienos konstrukcijos schema

Sprendimas.

Paskaičiuojam atskirų sluoksnių šilumines varţas ir visuminę šiluminę varţą:

R1 = d1/1 = 0,12/1,0 = 0,12 m2K/W;

R3 = d3/3 = 0,25/0,6 = 0,42 m2K/W;

Nevėdinamo oro tarpo šiluminę varţą priimame iš 1.3 lentelės, kai šilumos srautas

horizontalus ir oro tarpo storis d = 100 mm.

R2 = Rg = 0,18 m2K/W;

Rsi = 0,13 m2K/W; Rse = 0,04 m

2K/W;

Rt = Rsi + R1+ Rg+ R3+ Rse = 0,13+0,12+0,18+0,42+0,04 = 0,89 m2K/W.

Sienos visuminė šiluminė varţa Rt = 0,89 m2K/W.

1 – silikatinių plytų mūras:

- 1800 kg/m3;

ds1,0 W/(mK);

2 – nevėdinamas oro tarpas;

3 – keramikinių plytų mūras:

- 1400 kg/m3;

ds0,6 W/(mK);

110

1.2. Stogo šiluminės varţos ir šilumos perdavimo koeficiento skaičiavimas

Uţduotis: apskaičiuoti duotos stogo konstrukcijos visuminę šiluminę varţą ir šilumos

perdavimo koeficientą.

Duota. Stogo konstrukcija P3 pav.

P3 pav. Stogo konstrukcijos schema

Sprendimas.

Kadangi stogas yra su vėdinamu oro tarpu, tai oro tarpo ir sluoksnių esančių į išorinę pusę

nuo oro tarpo (stogo dangos) šiluminės varţos yra nevertinamos. Stogo konstrukcijos išorinio

paviršiaus šiluminė varţa yra prilyginama vidinio paviršiaus šiluminei varţai (kai šilumos

srauto kryptis aukštyn) - Rse = Rsi = 0,10 m2∙K/W.

Apskaičiuojamos atskirų sluoksnių šiluminės varţos ir visuminė šiluminė varţa.

Pirmasis sluoksnis – vėjo izoliacija (difuzinė plėvelė) priimama kaip plonas sluoksnis

prispaustas prie vieno iš atitvarinės konstrukcijos paviršių – Rq,1 = 0,02 (m2∙K)/W;

Antrasis sluoksnis – 200 mm storio šilumos izoliacija iš mineralinės vatos, kurios

λD = 0,036 W/(m∙K). Šilumos laidumo koeficiento pataisa dėl papildomo medţiagos įdrėkimo

konstrukcijoje Δλω, W/(m∙K), pagal STR 2.01.03:2009, 2 lentelę [22] vėdinamai atitvarai Δλω

= 0,001 W/(m∙K). Šilumos konvekcijos poveikio koeficientas Kcv = 0,1 (pagal

STR 2.01.03:2009, 5 lentelę [22], kai termoizoliacinis sluoksnis vėdinamas, termoizoliacinio

sluoksnio medţiagos grupė pagal oro pralaidumą 60 < l < 190, m3/(m

.s

.Pa), termoizoliacinis

sluoksnis yra su vėjo izoliaciniu sluoksniu, įrengtu pagal to paties reglamento 6 lentelėje

pateiktus reikalavimus, termoizoliacinio gaminio montavimo konstrukcijoje būdas atitinka 6

pastaboje pateiktą konstrukcijos pavyzdį, kai termoizoliacijos gaminiai sujungti). Pataisa dėl

šilumos konvekcijos:

Δλcv = λD . Kcv = 0,036 ∙ 0,1 = 0,0036 W/(m∙K).

111

Projektinė šilumos laidumo koeficiento vertė:

λds = λD + Δλω + Δλcv = 0,036 + 0,001 + 0,0036 = 0,041 W/(m∙K).

Antrojo sluoksnio mineralinės vatos šiluminė varţa:

Rins = d2/λds,ins = 0,20/0,041 = 4,878 m2∙K/W.

Antrajame sluoksnyje mineralinė vata yra sudėta tarp medinių tašų, kurių aukštis 200 mm,

plotis 80 mm, tašai sudėti kas 1200 mm, projektinė medinio tašo šilumos laidumo koeficiento

vertė λds = 0,18 W/(m∙K). Tašų šiluminė varţa:

Rm = d2/λds,m = 0,20/0,18 = 1,111 m2∙K/W.

Antro sluoksnio šiluminė varţa apskaičiuojama atsiţvelgiant į mineralinės vatos ir medinio

tašo plotų santykį:

979,3

111,108,0

878,412,1

08,012,12

m

m

ins

ins

mins

RA

RA

AAR

m2∙K/W;

Trečiasis sluoksnis – garo izoliacija priimama, kaip plonas sluoksnis tarp atitvaros

sluoksnių – Rq,3 = 0,04 (m2∙K)/W;

Ketvirtasis sluoksnis – 100 mm storio šilumos izoliacija iš mineralinės vatos, kurios

λD = 0,036 W/(m∙K). Šilumos laidumo koeficiento pataisa dėl papildomo medţiagos įdrėkimo

konstrukcijoje Δλω, W/(m∙K), pagal STR 2.01.03:2009, 2 lentelę [22] nevėdinamai atitvarai

Δλω = 0,002 W/(m∙K). Šilumos konvekcijos poveikio koeficientas Kcv = 0 (pagal

STR 2.01.03:2009, 5 lentelę [22], kai termoizoliacinis sluoksnis nevėdinamas,

termoizoliacinio sluoksnio medţiagos grupė pagal oro pralaidumą 60 < l < 190, m3/(m

.s

.Pa),

termoizoliacinio gaminio montavimo konstrukcijoje būdas atitinka 5 pastaboje pateiktą

konstrukcijos pavyzdį, kai termoizoliacijos gaminiai uţpildo visą erdvę). Pataisa dėl šiluminės

konvekcijos:

Δλcv = λD . Kcv = 0,036 ∙ 0 = 0 W/(m∙K).

Projektinė šilumos laidumo koeficiento vertė:

λds = λD + Δλω + Δλcv = 0,036 + 0,002 + 0 = 0,038 W/(m∙K).

Ketvirtojo sluoksnio mineralinės vatos šiluminė varţa:

Rins = d4/λds,ins = 0,10/0,038 = 2,632 m2∙K/W.

112

Ketvirtajame sluoksnyje mineralinė vata yra sudėta tarp medinių tašų, kurių aukštis 100

mm, plotis 50 mm, tašai sudėti kas 600 mm, projektinė tašo šilumos laidumo koeficiento vertė

λds = 0,18 W/(m∙K). Tašų šiluminė varţa yra lygi:

Rm = d4/λds,m = 0,10/0,18 = 0,555 m2∙K/W.

Ketvirtojo sluoksnio šiluminė varţa paskaičiuojama atsiţvelgiant į mineralinės vatos ir

medinio tašo plotų santykį:

006,2

555,005,0

632,255,0

05,055,04

m

m

ins

ins

mins

RA

RA

AAR

m2∙K/W.

Penktasis sluoksnis yra iš 13 mm storio gipso lakštų (sauso tinko), kurio projektinė šilumos

laidumo koeficiento vertė λds = 0,25 W/(m∙K).

R5 = d5/λ5,ds = 0,013/0,25 = 0,052 m2∙K/W.

Stogo suminė šiluminė varţa:

Rs = Rq,1 + R2 + Rq,3 + R4 + R5 =

= 0,02 + 3,979 + 0,04 + 2,006 + 0,052 = 6,097 m2∙K/W.

Kadangi stogas yra su vėdinamu oro tarpu, išorinė šiluminė varţa yra prilyginama vidinei

šiluminei varţai - Rse = Rsi = 0,10 (m2∙K)/W.

Stogo visuminė šiluminė varţa:

Rt = Rsi + Rs + Rse = 0,10 + 6,097 + 0,10 = 6,297 m2∙K/W.

Apskaičiuojamas šilumos perdavimo koeficientas:

159,0297,6

11

tRU W/(m

2∙K).

Stogo visuminė šiluminė varţa Rt = 6,30 m2∙K/W, šilumos perdavimo koeficientas U =

0,16 W/(m2∙K).

113

1.3. Grindų konstrukcijų skaičiavimų pavyzdţiai

1.3.1 Grindų ant grunto šilumos perdavimo koeficientas naudojant šilumos izoliaciją

po visomis grindimis

Uţduotis: Apskaičiuoti duotos grindų konstrukcijos šilumos perdavimo koeficientą.

Duota. Grindų konstrukcija P4 pav.

Sprendimas. Apskaičiuojama grindų konstrukcijos šiluminė varţa.

Pirmasis sluoksnis – grindų danga iš linoleumo, kuri vertinama kaip plonas sluoksnis,

R1 = Rq = 0,02, m2·K/W.

Antrasis sluoksnis – 70 mm storio armuoto betono sluoksnis, kurio projektinė šilumos

laidumo koeficiento vertė λds = 2,3 W/(m·K). Šio sluoksnio šiluminė varţa:

03,03,2

07,0

,2

22

ds

dR

m2·K/W.

Trečiasis sluoksnis – šilumos izoliacija iš 100 mm storio ekstruzinio polistireninio

putplasčio, kurio deklaruojamoji šilumos laidumo koeficiento vertė λD= 0,035 W/(m·K).

Šilumos laidumo koeficiento pataisa dėl papildomo medţiagos įdrėkimo grunte

Δλω=0,003 W/(m·K) (STR 2.01.03:2009, 3 lentelė (po patalpų grindimis ant grunto) [22]).

Projektinė ekstruzinio polistireninio putplasčio šilumos laidumo koeficiento vertė:

λds = λD + Δλω = 0,035 + 0,003 = 0,038 W/(m·K).

Šio sluoksnio šiluminė varţa:

63,2038,0

10,0

,3

33

ds

dR

m2·K/W.

P4 pav. Grindų ant grunto su šilumos izoliacija po visomis grindimis schema

114

Apskaičiuojama grindų konstrukcijos šiluminė varţa:

Rf = R1 + R2 + R3 = 0,02 + 0,03 + 2,63 = 2,68 m2·K/W.

Kadangi grindys pakraščiuose neapšiltintos, tai ΔΨ = 0 ir šilumos perdavimo koeficientas

U = Uo. Grindų plotas paskaičiuotas pagal vidinius grindų matmenis yra lygus - A = 8,0 × 9,0

= 72,0 m2. Grindų perimetras paskaičiuotas pagal vidinius grindų matmenis yra lygus - P =

34,0 m.

Būdingasis grindų ant grunto matmuo pagal (5.10) formulę:

24,40,345,0

0,72

5,0'

P

AB m.

Atstojamasis grindų plokštės storis, išreikštas grunto sluoksnio storiu pagal (5.9) formulę:

dt = w + λgr · (Rsi + Rf + Rse) = 0,3 + 2,0 · (0,17 + 2,68 + 0,04) = 6,08 m.

Kadangi dt > B’, tai grindų šilumos perdavimo koeficientas apskaičiuojamas pagal (5.13)

formulę:

25,008,624,4457,0

0,2

457,00

t

gr

dBU

W/(m

2·K).

1.3.2 Grindų ant grunto šilumos perdavimo koeficientas be šilumos izoliacijos po

visomis grindimis

Uţduotis. Apskaičiuoti duotos grindų konstrukcijos šilumos perdavimo koeficientą.

Duota. Grindų konstrukcija P4 pav., bet be 3-io termoizoliacinio sluoksnio.

Sprendimas.

Kaip ir ankstesniame pavyzdyje, grindų plotas A = 72,0 m2, grindų perimetras P = 34,0 m,

būdingasis grindų ant grunto matmuo B‘ = 4,24 m. Kadangi grindys pakraščiuose

neapšiltintos, tai ΔΨ = 0 ir šilumos perdavimo koeficientas U = Uo.

Apskaičiuojama grindų konstrukcijos šiluminė varţa:

Rf = R1 + R2 = 0,02 + 0,03 = 0,05 m2·K/W.

Atstojamasis grindų plokštės storis, išreikštas grunto sluoksnio storiu pagal (5.9) formulę:

dt = w + λgr · ( Rsi + Rf + Rse ) = 0,3 + 2,0 · (0,17 + 0,05 + 0,04) = 0,82 m.

115

Kadangi dt < B’, tai grindų šilumos perdavimo koeficientas skaičiuojamas pagal (5.12)

formulę:

81,0182,0

24,414,3ln

82,024,414,3

0,221ln

20

tt

gr

d

B

dBU

W/(m

2·K).

1.3.3 Grindų ant grunto šilumos perdavimo koeficientas naudojant šilumos izoliaciją

grindų kraštuose, kai grindys gerai apšiltintos visame grindų plote.

Uţduotis: Apskaičiuoti duotos grindų konstrukcijos šilumos perdavimo koeficientą.

Duota. Grindų konstrukcija P5 pav.

Sprendimas.

Nagrinėjamas atvejis, kai P4 pav. skaičiuotos grindys papildomai apšiltintos pakraščiais

horizontaliąją šilumos izoliacija, kurios storis dins = 0,1 m, o plotis D = 1,0 m, bei vertikaliąja

šilumos izoliacija, kurios storis dins = 0,1 m, o gylis D = 1,0 m (5P pav.). Šiltinimui

naudojamos polistireninio putplasčio plokštės, kurių deklaruojamoji šilumos laidumo

koeficiento vertė λD = 0,035 W/(m·K). Šilumos laidumo koeficiento pataisa dėl papildomo

medţiagos įdrėkimo grunte (STR 2.01.03:2009, 3 lentelė [22]) horizontaliąjam apšiltinimui

Δλω=0,006 W/(m·K) (po patalpų grindimis ant grunto) ir vertikaliąjam apšiltinimui

Δλω=0,01 W/(m·K) (pastatų išorėje – grunte).

P5 pav. Pakraščiais apšiltintų grindų schema

Polistireninio putplasčio projektinė šilumos laidumo koeficiento vertė horizontaliąjam

pakraščių apšiltinimui:

116

λds = λD+Δλω = 0,035 + 0,006 = 0,041 W/(m·K).

Skaičiuojama papildomos izoliacijos šiluminė varţa R’ pagal (5.14) formulę:

39,20,2

1,0

041,0

1,0' gr

insinsins

dRR

m

2·K/W;

Atstojamasis papildomojo apšiltinančio sluoksnio storis d’ apskaičiuojamas pagal formulę:

d’ = R’ins · λgr = 2,39 · 2,0 = 4,78 m .

Apšiltintoms grindims, kai dt = 6,08 m, horizontaliojo pakraščių apšiltinimo įtakos pataisa

apskaičiuojama pagal (5.15) formulę:

041,0178,408,6

0,1ln1

08,6

0,1ln

0,21ln1ln

'

dd

D

d

D

tt

gr .

Polistireninio putplasčio projektinė šilumos laidumo koeficiento vertė vertikaliajam

pakraščių apšiltinimui:

λds = λD+Δλω = 0,035 + 0,01 = 0,045 W/(m·K).

Skaičiuojama papildomos izoliacijos šiluminė varţa R’ pagal (5.14) formulę:

17,20,2

1,0

045,0

1,0'

gr

insinsins

dRR

m

2·K/W;

Atstojamasis papildomojo apšiltinančio sluoksnio storis d’ apskaičiuojamas pagal formulę:

d’ = R’ins · λgr = 2,17 · 2,0 = 4,34 m .

Apšiltintoms grindims, kai dt = 6,08 m, vertikaliojo pakraščių apšiltinimo įtakos pataisa

apskaičiuojama pagal (5.16) formulę:

069,0134,408,6

0,12ln1

08,6

0,12ln

0,2

W/(m·K).

Nustatyta, kad didesnė papildomojo pakraščių apšiltinimo įtaka bus vertikaliojo

apšiltinimo atveju, todėl grindų ant grunto šilumos perdavimo koeficientas pagal (5.11)

formulę yra lygus:

22,024,4

)069,0(225,0

'

2

BoUU W/(m

2·K).

117

1.4 Temperatūrinių laukų (temperatūros atitvaros viduje) skaičiavimas

Uţduotis.

Apskaičiuoti sienos temperatūrinius laukus (temperatūros pasiskirstymą sienos

konstrukcijoje), rezultatus pavaizduoti grafiškai.

Duota:

- sienos konstrukcija pagal P6 pav.;

- vidaus oro temperatūra i = 20,0 oC;

- išorės oro temperatūra e = -10,0 oC.

120 100 250

1 2 3

i +20= Coe -10= C

o

P6 pav. Trisluoksnės sienos schema

Sprendimas.

Apskaičiuojam atskirų sluoksnių šilumines varţas ir visuminę šiluminę varţą:

R1 = d1/1 = 0,12/1,0 = 0,12 m2K/W;

R2 = d2/2 = 0,10/0,038 = 2,63 m2K/W;

R3 = d3/3 = 0,25/0,6 = 0,42 m2K/W;

Rsi = 0,13 m2K/W;

Rse = 0,04 m2K/W;

Rt = Rsi + R1+ R2+ R3+ Rse = 0,13+0,12+2,63+0,42+0,04 = 3,34 m2K/W;

Apskaičiuojam atitvaros paviršių bei tarpsluoksnių temperatūras.

Išorinio paviršiaus temperatūra:

64,904,0

34.3

102010

se

t

eiese R

R

oC;

Pirmo tarpsluoksnio temperatūra:

56,8)12,004,0(

34.3

102010)( 112

RR

Rse

t

eie

oC;

Antro tarpsluoksnio temperatūra:

06,15)63,212,004,0(

34.3

102010)( 2123

RRR

Rse

t

eie

oC;

Vidinio paviršiaus temperatūra:

83,18)42,063,212,004,0(

34.3

102010)( 321

RRRR

Rse

t

eiesi

oC;

Bet kurio taško temperatūrą galima paskaičiuoti pasinaudojus ir kitomis formulėmis:

83,1813,0

34.3

102020

si

t

eiisi R

R

oC;

06,1563,2

34.3

102056,821223

R

Rt

ei

oC;

1 – silikatinių plytų mūras,

ds1,0 W/(mK);

2 – akmens vata,

ds0,038 W/(mK);

3 – keramikinių plytų mūras,

ds0,6 W/(mK);

118

Rezultatus pavaizduojam grafiškai:

120 100 250

1 2 3

12 = -8,56 Co

23 +15,06= Co si +18,83= C

o

se 9,64= - Co

e 10 0= - , Co

i +20,0= Co

P7 pav. Temperatūrų pasiskirstymas trisluoksnėje sienoje

1.5 Patalpos vidaus oro drėgnio skaičiavimai, uţtikrinant kritinio drėgnio

nesusidarymą ant atitvarų vidinio paviršiaus

Uţduotis. Apskaičiuoti maksimalų leistiną patalpų vidaus oro santykinį drėgnį.

Duota:

- sienos konstrukcija pagal 1.1.1 pavyzdţio uţduotį;

- patalpos oro temperatūra i = 22 oC

- santykinis oro drėgnis prie atitvaros paviršiaus turi būti ne didesnis kaip 80%.

Išorės oro temperatūra priimama pagal RSN 156-94 “Statybinė klimatologija” 2.11 lentelę.

[14] Kauno miestui, šalčiausio penkiadienio oro temperatūra, esant integraliniam

pasikartojimui 92 % - e = -22oC.

Pasinaudojame 1.1.1 pavyzdyje apskaičiuotos konstrukcijos duomenimis.

120 100 250

1 2 3

i +22= Co

si +20,3= Co

ps,i 2645 Pa=

ps,si 2384 Pa=

psi,max 1907 Pa=

pi

P8 pav. Sienos vidinio paviršiaus temperatūros ir vandens garų slėgių pasiskirstymo schema

Pagal sąlygą vidaus oro temperatūra i +22 C ir ją atitinkantis sočiųjų vandens garų

slėgis ps,i 2645 Pa (2.1 lentelė).

1 – silikatinių plytų mūras,

ds1,0 W/(mK);

2 – akmens vata,

ds0,038 W/(mK);

3 – keramikinių plytų mūras,

ds0,6 W/(mK);

R1 = d1/1 = 0,12/1,0 = 0,12 m2K/W;

R2 = d2/2 = 0,10/0,038 = 2,63 m2K/W;

R3 = d3/3 = 0,25/0,6 = 0,42 m2K/W;

Rsi = 0,13 m2K/W; Rse = 0,04 m2K/W;

Rt = Rsi + R1+ R2+ R3+ Rse = 3,34 m2K/W;

119

Vidinio paviršiaus temperatūra:

3,2013,0

34.3

222222

si

t

eiisi R

R

oC;

Vidinio paviršiaus temperatūrą atitinkantis sočiųjų vandens garų slėgis: ps,si 2384 Pa (2.1

lentelė).

Patalpos santykinis oro drėgnis tuo atveju, kai paviršiaus temperatūra lygi rasos taško

temperatūrai:

1,901002645

2384100

,

,

is

sis

p

p %.

Kadangi santykinis oro drėgnis prie atitvaros vidinio paviršiaus turi būti ne didesnis kaip

80 %, tai dalinis vandens garų slėgis prie atitvaros vidinio paviršiaus turi būti maţesnis uţ

pmax :

2,19078,023848,0,max, sissi pp Pa.

Maksimalus leistinas patalpos vidaus oro santykinis drėgnis bus lygus:

1,721002645

2,1907100

,

max,max

is

si

p

p %.

Esant patalpos oro santykiniam drėgniui 72,1 %, santykinis oro drėgnis prie atitvaros

vidinio paviršiaus bus 80%. Esant patalpos oro santykiniam drėgniui didesniam uţ max,

santykinis oro drėgnis prie atitvaros paviršiaus bus didesnis uţ 80%, o tai prieštaraus normų

reikalavimui.

1.6 Drėgmės kondensacijos atitvaros viduje prognozavimas

Uţduotis. Apskaičiuoti sienos drėgminę būseną (sausio mėn.).

Grafiškai pavaizduoti sočiųjų ir dalinių vandens garų slėgių bei santykinio oro drėgnio

medţiagos porose pasiskirstymą sienos skerspjūvyje.

Padaryti išvadą apie drėgmės kondensavimosi galimybes sienos konstrukcijoje.

Jeigu galima drėgmės kondensacija, apskaičiuoti kondensato kiekį per sausio mėn.

Duota:

- sienos konstrukcija P1 pav.;

- vidaus oro temperatūra i = 20,0 oC;

- vidaus oro santykinis drėgnis 55 ;

- išorės oro temperatūra ir santykinis drėgnis vidutiniai sausio mėn. pagal pasirinktą miestą

(Kauno miestui: e = -5,2 oC; e = 87 ).

Sprendimo etapai.

1. Nustatome sienos konstrukciją sudarančių medţiagų šilumines savybes: šilumos

laidumo koeficientus ds , W/(mK); šilumines varţas R, m2K/W.

2. Nustatome sienos konstrukciją sudarančių medţiagų drėgmines savybes: vandens garų

laidumo koeficientą p , mg/(mhPa); vandens garų varţos faktorius ; vandens garų varţai

lygiaverčio oro sluoksnio storius sd , m.

3. Apskaičiuojam temperatūrų pasiskirstymą sienos skerspjūvyje (nurodytam mėnesiui).

120

4. Pagal temperatūras nustatome sočiųjų vandens garų slėgių vertes (2.1 lentelė).

5. Apskaičiuojam dalinio vandens garų slėgio vertes tiriamuose taškuose, kuris priklauso

nuo aplinkos sąlygų ir medţiagų vandens garų pralaidumų.

6. Jeigu gauname, kad kuriame nors taške dalinis vandens garų slėgis didesnis uţ sočiųjų

vandens garų slėgį (p ps), tai reiškia vandens garų kondensaciją kondensacijos plokštumoje

arba zonoje).

7. Apskaičiuojam santykinio oro drėgnio vertes tiriamuose taškuose.

8. Brėţiame grafiką, kuriame atidedame temperatūras, sočiųjų vandens garų slėgių, dalinių

vandens garų slėgių ir santykinio oro drėgnio vertes.

9. Skaičiuojame kondensato kiekį, kuris bus lygus pritekančių į kondensacijos plokštumą

ir nutekančių nuo jos vandens garų srautų skirtumui.

10. Apskaičiuojame kondensato kiekį per sausio mėn.

Sprendimas. Iš pradţių pagal atitvaros schemą apskaičiuojame atitvarą sudarančių

sluoksnių šilumines varţas (1.1.1 pavyzdys).

Pagal STR 2.01.03:2009 “Statybinių medţiagų ir gaminių šiluminių techninių dydţių

projektinės vertės” 7 lentelę [22]:

- pilnavidurių silikatinių plytų su cementiniu skiediniu vandens garų varţos faktorius

= 20;

- mineralinės vatos vandens garų varţos faktorius ds priimama 1;

- skylėtųjų keramikinių plytų mūro su cementiniu skiediniu vandens garų varţos faktorius

ds = 20;

Skaičiuojame šių medţiagų vandens garų varţai lygiaverčio oro sluoksnio storius sd:

sd = d;

sd,1 = 1 d1 = 20 0,12 = 2,4 m;

sd,2 = 2 d2 = 1,0 0,10 = 0,1 m;

sd,3 = 3 d3 = 20 0,25 = 5,0 m;

sd sd,1 + sd,2 + sd,3 = 2,4 + 0,1 + 5,0 = 7,5 m;

Temperatūrų pasiskirstymą atitvaros skerspjūvyje apskaičiuojame pagal vidaus bei išorės

oro temperatūras bei atitvarą sudarančių medţiagų šilumos pralaidumo savybes:

9,404,0

34,3

2,5202,5

se

t

eiese R

R

o

C;

0,4)12,004,0(

34,3

2,5202,5)( 12,1

RR

Rse

t

eie

oC;

9,15)63,212,004,0(

34,3

2,5202,5)( 213,2

RRR

Rse

t

eie

o

C;

0,19)42,063,212,004,0(

34,3

2,5202,5)( 321

RRRR

Rse

t

eiesi

oC;

121

Sočiųjų vandens garų slėgio pasiskirstymas randamas pagal sočiųjų vandens garų slėgio

priklausomybės nuo temperatūros lenteles (2.1 lentelė).

Dalinio vandens garų slėgio pasiskirstymas apskaičiuojamas priklausomai nuo atitvarą

sudarančių medţiagų drėgmės pralaidumo savybių ir nuo vidaus bei išorės dalinių vandens

garų slėgių.

Patalpos vidaus ir išorės daliniai vandens garų slėgiai apskaičiuojami pagal atitinkamus

patalpos vidaus bei išorės santykinius oro drėgnius , bei sočiųjų vandens garų slėgius ps ,

kurie buvo surasti iš lentelių (2.1 lentelė) pagal atitinkamas temperatūras:

i = 55 %; 1287100

552340

100

,

iisi

pp

Pa;

e = 87 %; 344100

87395

100

,

eese

pp

Pa;

Dėl maţų paviršinių garinių varţų inţineriniuose skaičiavimuose jų neįvertinam, todėl

priimam, kad dalinis vandens garų slėgis prie atitvaros paviršiaus bus toks pats kaip ir oro.

Todėl: psi = pi = 1287, Pa ir pse = pe = 344 Pa.

Toliau skaičiuojame dalinį vandens garų slėgį tarpsluoksniuose:

6464,25,7

3441287344112

d

d

eie s

s

pppp Pa;

658)10,04,2(5,7

3441287344)( 2123

dd

d

eie ss

s

pppp Pa;

Norėdami pasitikrinti ar teisingai suskaičiavome, dalinį vandens garų slėgį tuose pačiuose

tarpsluoksniuose galima paskaičiuoti ir iš kitos (vidinės) pusės, pavyzdţiui:

6580,55,7

34412871287323

d

d

eii s

s

pppp Pa;

Jeigu kuriame nors atitvaros taške gauname, kad apskaičiuotas dalinis vandens garų slėgis

yra didesnis uţ sočiųjų vandens garų slėgį šiame taške, toks atvejis yra negalimas, vadinasi

šiame taške dalinis vandens garų slėgis bus lygus sočiųjų vandens garų slėgiui: pc = ps (p12 =

pc = ps,12 = 437 Pa), ir tai reiškia, kad šiame taške vyks vandens garų kondensacija: = 100

. Brėţiant dalinių vandens garų slėgių pasiskirstymo grafiką, šį tašką su kitais dalinio

vandens garų slėgio taškais sujungiame liestinėmis.

Skaičiuojame santykinį oro drėgnį ant atitvaros paviršių ir tarpsluoksniuose.

85100405

344100

,

ses

sese

p

p %;

100100437

437100

12,

1212

sp

p %;

361001806

658100

23,

2323

sp

p %;

591002197

1287100

,

sis

sisi

p

p %;

Skaičiavimų rezultatus galima surašyti į lentelę (P1 lentelė).

122

P1 lentelė. Drėgmės kondensacijos atitvaros viduje skaičiavimo rezultatai

Taškas Temperatūra,

, oC

Sočiųjų vandens

garų slėgis, ps, Pa

Dalinis vandens garų

slėgis, p, Pa

Santykinis oro

drėgnis, ,

e -5,2 395 344 87

se -4,9 405 344 85

12 -4,0 437 437 (646) 100

23 15,9 1806 658 36

si 19,0 2197 1287 59

i 20,0 2340 1287 55

Braiţome grafiką:

, Co

,%

p, Pa

ps

p

437=pc

+20+20

+10

-10

0

+19,0+15,9

-4,9 -4,0

-5,2

0

50

100

0

500

1000

1500

2000

25002340

2197

1806

646

405395

344

658

1287

87

85

100

36

5955

1 2 3

P9 pav. Temperatūros ir drėgmės pasiskirstymas atitvaroje

Skaičiuojam kondensato kiekį:

1,92)4,2

344437

10,00,5

4371287(72,0)(

c

e

d

ec

i

c

d

ciapc

s

pp

s

ppg mg/(m

2h);

Kondensato kiekis per sausio mėn. (31 para = 744 h):

Wc = gc t = 92,1 744 = 68 522 mg/m2 67 g/m

2 0,07 kg/m

2.

123

1.7. Pastato projekto įvertinimas pagal STR 2.05.01:2005 reikalavimus pavyzdys

Uţduotis. Apskaičiuoti projektinius savituosius pastato atitvarų šilumos nuostolius HTD ir

palyginti juos su norminiais savitaisiais pastato atitvarų šilumos nuostoliais HTN bei padaryti

išvadas dėl pastato projekto atitikimo Reglamento STR 2.05.01:2005 [12] reikalavimams.

Duota.

- pastato fasadas ir planas (P10 pav.);

- sienų šilumos perdavimo koeficientas Uw = 0,20 W/(m2∙K);

- stogo šilumos perdavimo koeficientas Ur = 0,20 W/(m2∙K);

- grindų šilumos perdavimo koeficientas Ufg = 0,22 W/(m2∙K);

- langų šilumos perdavimo koeficientas Uwd = 1,6 W/(m2∙K);

- durų šilumos perdavimo koeficientas Ud = 1,8 W/(m2∙K);

+3,00

+2,10

+0,70

0,00

-0,20

7 priedo 7.11 schema7 priedo 1.2 schema

a)

A

B

1 28000

1200 1200

120

01

20

0

11001200

120

0

100

00

7 priedo 3.2 schema

7 priedo 7.11 schema

b)

470

P10 pav. Pastato schema: a - fasadas ašyje B-B; b - planas

Sprendimas.

1. Nustatomi ilginių šiluminių tiltelių šilumos perdavimo koeficientai.

Ilginių šiluminių tiltelių projektinių šilumos perdavimo koeficientų vertės ΨD,t, W/(m∙K),

nustatytos pagal STR 2.05.01:2005 [12] 7 priedą:

- sienos-stogo sandūra – 1.2 schema; ΨD,t = 0,10 W/(m∙K);

- sienos kampas – 3.2 schema; ΨD,t = 0,10 W/(m∙K);

- langų ir durų sandūros – 7.11 schema; ΨD,t = 0,25 W/(m∙K).

124

2. Apskaičiuojami atitvarų plotai:

- grindų ir stogo plotų skaičiavimui imami vidiniai matmenys;

- sienų matmenys: plane – išoriniai matmenys; pjūvyje – nuo grindų apačios iki stogo

viršaus.

Stogo plotas – Ar = (8,0-0,47)×(10,0-0,47) = 7,53×9,53 = 71,76 m2;

Grindų plotas – Afg = (8,0-0,47) × (10,0-0,47) = 7,53×9,53 = 71,76 m2;

Durų plotas – Ad = 2,1×1,1 = 2,31 m2;

Langų plotas – Awd = (1,2×1,4) ×6 = 10,08 m2;

Sienų plotas – Aw = 2×((8,0+0,47)×3,0)+2×((10,0+0,47)×3,0)-10,08-2,31 = 101,25 m2.

3. Apskaičiuojami šiluminių tiltelių ilgiai pagal išorinius matmenis:

Išorės sienų ir stogo sandūros ilginių šiluminių tiltelių ilgis:

l1 = (8,0 + 0,47 + 10,0 + 0,47) × 2 = 37,9 m.

Išorės sienų kampų ilginių šiluminių tiltelių ilgis:

l2 = 3,0 × 4 = 12,0 m.

Langų ir durų sandūrų ilginių šiluminių tiltelių ilgis:

l3 = (1,2 + 1,4) × 2 × 6 + (1,1 + 2,1) × 2 = 37,6 m.

4. Apskaičiuojami pastato atitvarų projektiniai savitieji šilumos nuostoliai HTD pagal (6.3)

formulę:

HTD = (Ar UD,r) + (Afg UD,fg) + (Aw UD,w) + (Awd UD,wd) +

+ (Ad × UD,d) + (ΨD,t lt) =

= 71,76 0,20 + 71,76 0,22 + 101,25 0,20 + 10,08 1,6 + 2,31 1,8 +

+ 0,10 37,9 + 0,10 12,0 + 0,25 37,6 = 85,07 W/K;

5. Apskaičiuojami pastato atitvarų norminiai savitieji šilumos nuostoliai HTN pagal (6.4)

formulę (gyvenamųjų pastatų norminių šilumos perdavimo koeficientų vertės pateiktos

6.1 lentelėje):

HTN = (Ar UN,r) + (Afg UN,fg) + (Aw UN,w) + (Awd UN,wd) +

+ (Ad UN,d) + (ΨN,t lt) =

= 71,76 0,16 + 71,76 0,25 + 101,25 0,20 + 10,08 1,6 +

+ 2,31 1,6 + 0,18 87,5 = 85,25 W/K;

6. Palyginami pastato atitvarų projektiniai savitieji šilumos nuostoliai su norminiais

savitaisiais šilumos nuostoliais.

Pastato atitvarų projektiniai savitieji šilumos nuostoliai: HTD = 85,07 W/K;

Pastato atitvarų norminiai savitieji šilumos nuostoliai: HTN = 85,25 W/K;

Gaunama, kad pastato atitvarų projektiniai savitieji šilumos nuostoliai yra maţesni uţ

norminius, vadinasi projektuojamas pastatas tenkina STR 2.05.01:2005 [12] 9.1 punkto

reikalavimus:

HTD =85,07 W/K < HTN = 85,25 W/K,

125

7. Palyginamos projektuojamo pastato projektinės šilumos perdavimo koeficientų vertės su

norminėmis ir leistinomis vertėmis.

P2 lentelė. Atitvarų šilumos perdavimo koeficientų projektinės, norminės ir leistinosios vertės

Atitvara Projektinis šilumos

perdavimo koeficientas

U, W/(m2K);

Norminis šilumos

perdavimo koeficientas

UN, W/(m2K);

Leistinas šilumos

perdavimo koeficientas

UMN, W/(m2K);

Stogas 0,20 0,16 0,25

Grindys 0,22 0,25 0,35

Durys 1,8 1,6 1,9

Langai 1,6 1,6 1,9

Sienos 0,20 0,20 0,30

8. Padaromos išvados dėl pastato atitikimo STR 2.05.01:2005 [12] reikalavimams;

Šie reikalavimai susideda iš dviejų pagrindinių dalių:

- reikalavimai pastato savitiesiems šilumos nuostoliams:

HTD HTN;

- reikalavimai pastato atitvarų šilumos perdavimo koeficientams:

U UMN

Pagal P2 lentelėje pateiktas vertes matyti, kad pastato atitvarų šilumos perdavimo

koeficientai visais atvejais yra maţesni uţ leistinas vertes, tačiau keletu atvejų (stogui ir

durims) didesni uţ normines vertes. Kadangi projektuojamo pastato atitvarų projektiniai

savitieji šilumos nuostoliai maţesni uţ norminius savituosius šilumos nuostolius ir atskirų

atitvarų šilumos perdavimo koeficientai maţesni uţ leistinuosius, pastatas atitinka STR

2.05.01:2005 [12] reikalavimus. Nors stogo ir durų projektiniai šilumos perdavimo

koeficientai yra didesni uţ norminius (bet maţesni uţ leistinus), tačiau skaičiuojant pastato

atitvarų projektinius savituosius šilumos nuostolius, stogo ir durų didesnius šilumos

perdavimo koeficientus kompensuoja maţesnis grindų šilumos perdavimo koeficientas ir

maţesni šiluminių tiltelių šilumos perdavimo koeficientai.

Projektuojant pastatą atskirų atitvarų orientacinį apšiltinimo lygį parodo jų norminiai

šilumos perdavimo koeficientai, kadangi pagal juos yra skaičiuojami pastato atitvarų

norminiai savitieji šilumos nuostoliai visam pastatui. Jeigu atskirų atitvarų šilumos perdavimo

koeficientai didesni uţ normines vertes, tai šį padidėjimą turi kompensuoti kitos atitvaros

suprojektuojant jas taip, kad jų šilumos perdavimo koeficientai būtų maţesni uţ normines

vertes tiek, kad būtų tenkinamas reikalavimas pastato atitvarų norminiams savitiesiems

šilumos nuostoliams: HTD HTN. Kiek kokią atitvarą tikslinga papildomai šiltinti yra

nusprendţiama atsiţvelgiant į ekonomines ir technines galimybes. Tikslinga atsiţvelgti į tai:

- kiek konkrečios atitvaros plotas sudaro bendro pastato atitvarų ploto (apšiltinus didesnį

plotą, tai labiau įtakos pastato atitvarų savituosius šilumos nuostolius);

- kiek atitvaros šilumos perdavimo koeficientas skiriasi nuo norminės ir leistinosios vertės

(gali būti, kad apsimokės šiltinti atitvarą su didesniu šilumos perdavimo koeficientu);

- kurių atitvarų šiltinimas yra pigesnis (tokias atitvaras labiau apsimoka šiltinti

ekonomiškai);

126

- kurie atitvarų šiltinimo variantai yra lengviau techniškai įvykdomi (daţnai tai gali būti ir

labiau apsimokantys ekonomiškai variantai);

- ar nėra atskiroms atitvaroms kitų papildomų reikalavimų, pavyzdţiui, akustinių,

architektūrinių, patalpų vidaus mikroklimato (pavyzdţiui, vidinio paviršiaus temperatūrai).

1.8 Oro drėgnio patalpoje skaičiavimas

Uţduotis.

1. Apskaičiuoti duoto pastato (pagal 1.7 pavyzdį) patalpų ore esantį drėgmės kiekį, kai

patalpų oro temperatūra +20oC, o santykinis oro drėgnis 60% (patalpų aukštis 2,5 m).

2. Apskaičiuoti oro drėgnio pokyčius, patalpų oro temperatūrai sumaţėjant iki 0oC.

3. Apskaičiuoti patalpos santykinio oro drėgnio pokytį, jeigu patalpos orą (i +20oC, i

60) pakeičia lauko oras (e 0oC, e 80), kuris patalpoje sušyla iki +20

oC.

Sprendimas:

1. Apskaičiuojam patalpų tūrį (vidinių sienų neįvertinam):

V = (8,0-0,47) (10,0-0,47) 2,5 7,53 9,532,5 179,4 m3;

Pagal grafiką pateiktą 2.3 pav. nustatome vandens garų kiekį 1 m3 oro:

kai i +20oC, i 60, = 10,4 g/m

3.

Apskaičiuojame drėgmės kiekį, g, vandens garų kiekį viename kubiniame metre oro

padauginę iš patalpos tūrio:

W = V = 179,4 10,4 = 1865,7 g 1,9 kg.

2. Pagal grafiką pateiktą 2.3 pav. nustatome, kokiai temperatūrai esant oro drėgnis pasieks

soties ribą ( 100) arba iš lentelės 2.2 randame rasos taško temperatūrą:

kai i +20oC, i 60, dp = 12,0

oC.

Pagal grafiką pateiktą 2.3 pav. nustatome, kiek vandens garų kondensuosis 1 m3 oro

temperatūrai toliau krentant iki 0oC. Šiam tikslui iš esamos vandens garų koncentracijos =

10,4 g/m3 atimam maksimalią vandens garų koncentraciją prie 0

oC - s = 4,8 g/m

3.

= 10,4 – 4,8 = 5,6 g/m3.

Padauginę šį skirtumą iš patalpos tūrio, randame vandens garų kiekį, kuris turi

kondensuotis temperatūrai nukritus iki 0oC

Wc = V = 5,6 179,4 = 1 004,6 g 1,0 kg.

3. Nustatome sočiųjų vandens garų slėgį +20oC temperatūroje (pagal lentelę 2.1): ps,20 =

2340 Pa.

Sočiųjų vandens garų slėgis lauko ore (pagal lentelę 2.1) ps,0 = 611 Pa. Nustatome dalinį

vandens garų slėgį pe lauko ore:

8,488100

80611

100

0,0,

se

pp Pa

Apskaičiuojame, koks bus lauko oro, sušilusio iki +20oC temperatūros, santykinis drėgnis:

9,201002340

8,488100

20,

0,20

s

e

p

p %.

Apskaičiuojame santykinių oro drėgnių skirtumą:

= i - 20 = 60 – 20,9 = 39,1 %.