Bilans ciepła

Bilans ciepła dla pomieszczeń uwzględniający wentylację niezbędny jest do sporządzenia analizy strat energetycznych obiektów w okresie zimy i lata (program uprawnienia budowlane na komputer).
W niniejszym rozdziale pominięto omówienie wymiany powietrza przez przegrodę i wymiany ciepła przez promieniowanie, a także wpływu izolacji na bilans energetyczny pomieszczenia. Podczas gdy w starej normie PN-56/B-03406 „Obliczenie strat ciepła pomieszczeń” uwzględniono wpływ kierunku położenia przegród zewnętrznych, w nowej wpływ insolacji pominięto całkowicie. Wskutek insolacji występują znaczne zyski ciepła, zwłaszcza na powierzchniach poziomych barwy czarnej (dachy kryte papą); których temperatura może osiągnąć nawet 70°C (program uprawnienia budowlane na ANDROID). Zyski ciepła przez przegrody oszklone mogą stać się uciążliwe dla ludzi, zwłaszcza w pomieszczeniach o dużych powierzchniach okien, lecz z niewystarczającą wentylacją.

Zależnie od poprzecznych wymiarów i charakterystyki termicznej ośrodka można w elementach konstrukcyjnych oczekiwać występowania różnych pól temperaturowych. Jednostajną zmianę temperatury w całym przekroju w wyniku długotrwałego działania środowiska o niezmiennej temperaturze różniącej się At od początkowej liniową zmianę temperatury w przekroju wywołaną stałym przepływem ciepła między środowiskami oddzielonymi przegrodą (uprawnienia budowlane). Może wystąpić wskutek nagłej zmiany temperatury ośrodka (tzw. uderzenie cieplne). Pola rys. 4-lód przedstawiają wpływ periodycznych wahań temperatury z jednej strony przegrody.

Elementy proste, swobodnie podparte ulegają odkształceniom pod wpływem pól temperaturowych typu a) i b); w przypadku a) następuje zmiana długości, natomiast nie zmienia się kształt elementu, w przypadku b) następuje zakrzywienie, pręt prosty przekształca się w łuk kołowy, a płyta w czaszę kulistą (program egzamin ustny). Pod wpływem pól c) - d) można obserwować takie zmiany jak dla pól a) i b), jednak w elemencie powstają naprężenia termiczne, które można ocenić z zakreskowanych pól wykresu, stosując np. dla materiału sprężystego skalę liniową.

Superpozycja momentów

Dla materiału podlegającego prawu Hooke’a (stal) zależność jest poprawna w znacznym przedziale temperatury, także przy jej obniżeniu. Znak „ -” oznacza, że przyrost temperatury powoduje wystąpienie naprężeń ściskających. W konstrukcjach betonowych naprężenia ściskające można określić z dostateczną dokładnością przyjmując średni (sieczny) moduł sprężystości. W wyniku obniżenia temperatury skrócenie elementu nie może przekroczyć e, tj. wydłużalności przy zerwaniu, bez jakościowej zmiany konstrukcji (uszkodzenia). Wychodząc z tego warunku można ustalić graniczne obniżenie temperatury elementu (opinie o programie). Podobnie można wyznaczyć naprężenia w elemencie poddanym ustalonemu przepływowi ciepła w kierunku jego grubości.

Należy obciążyć element na końcach lub krawędziach momentami, likwidującymi jego krzywiznę. Do belki ciągłej należy przyłożyć odpowiednie siły statycznie niewyznaczalne w miejscach podpór pośrednich Rzeczywiste momenty otrzyma się przez superpozycję momentów od obciążeń oraz statycznie niewyznaczalnych oddziaływań wywołanych wpływem temperatury. Na rysunki widać znaczny wzrost momentów przęsłowych w wyniku wzrostu temperatury nad stropem (segregator aktów prawnych).
Ogólnie dla konstrukcji z materiałów sprężystych można przyjąć, że każde pole temperaturowe można zastąpić przez pole proste, powodujące odpowiedni efekt odkształcenia oraz przez zrównoważone wewnętrznie pola krzywoliniowe, które wywołują naprężenia termiczne niezależnie od warunków podparcia.

Przykład zastąpienia pola temperatur polami składowymi. Podano stan skrajnych przypadków występujących latem i zimą w ścianie osadnika terenowego głębokości 1,5 m, którego krawędź jest wyniesiona o 30 cm nad poziom terenu i zwierciadło ścieków. W górnej partii mogą powstać w zimie naprężenia przekraczające wytrzymałość betonu na rozciąganie (promocja 3 w 1)..