- Nazwa przedmiotu:
- Fizyka budynków
- Koordynator przedmiotu:
- dr inż. Piotr Narowski
- Status przedmiotu:
- Obowiązkowy
- Poziom kształcenia:
- Studia I stopnia
- Program:
- Inżynieria Środowiska
- Grupa przedmiotów:
- Kierunkowe i Specjalizacyjne
- Kod przedmiotu:
- 1110-ISCOG-ISP-4302
- Semestr nominalny:
- 4 / rok ak. 2023/2024
- Liczba punktów ECTS:
- 3
- Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:
- Wykłady: 15h, ćwiczenia projektowe: 15h, zapoznanie z literaturą: 10h, przygotowanie do kolokwium: 10h, samodzielne zadania obliczeniowe: 20h, przygotowanie do egzaminu: 20h. Razem: 90
- Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:
- 1,5
- Język prowadzenia zajęć:
- polski
- Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:
- nie dotyczy
- Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:
-
- Wykład15h
- Ćwiczenia15h
- Laboratorium0h
- Projekt0h
- Lekcje komputerowe0h
- Wymagania wstępne:
- Znajomość podstaw fizyki, znajomość podstaw termodynamiki, znajomość podstaw wymiany ciepła
- Limit liczby studentów:
- Cel przedmiotu:
- Opanowanie przez studenta teoretycznej i praktycznej znajomości podstawowych pojęć i wybranych zagadnień dotyczących: wymiany ciepła i masy w przegrodach budowlanych, bilansu energetycznego budynków mieszkalnych. Kurs daje podstawową wiedzę na temat mechanizmów przenoszenia ciepła: przewodzenia, konwekcji i promieniowania, a także w tworzeniu bilansów ciepła budynków. Kurs zapewni biegłość w analizie warunków cieplnych całych budynków i elementów budowlanych. Kurs umożliwia studentom zrozumienie i stosowanie metod obliczeniowych dla stacjonarnych, jedno- i wielowymiarowych przepływów ciepła, w tym modeli elementów budowlanych. Przedmiot przygotowuje do przedmiotu na studiach drugiego stopnia – Fizyka Budynków 2.
- Treści kształcenia:
- Elementy budowlane – Opór cieplny i współczynniki przenoszenia ciepła - Metoda obliczania. Obliczanie wartości współczynnika przenikania U dla elementów budowlanych, Rozwiązywanie problemów z przepływu wilgoci poprzez elementy budynku, Obliczanie przepływu ciepła w całym budynku z wykorzystaniem analizy sieci przepływu ciepła, Obliczanie dwuwymiarowego pola temperatury dla elementów budynku (mostków cieplnych) z wykorzystaniem metody bilansów elementarnych - sieci przepływu ciepła. Wykład
1. Podstawowe pojęcia fizyki cieplnej budowli. Strumień masy i energii. Stacjonarny i niestacjonarny przepływ masy i energii w materiałach budowlanych.
2. Przewodzenie ciepła w materiałach budowlanych. Prawo Fouriera. Właściwości termiczne typowych materiałów budowlanych. Stacjonarne przewodzenie ciepła przez wielowarstwowe przegrody budowlane. Prawa niestacjonarnej wymiany ciepła i masy w budynku i przegrodach budowlanych. Opór cieplny i współczynnik przenikania ciepła. Uproszczona analiza stacjonarnego przewodzenia ciepła przez złożone elementy przegród budowlanych. Mostki termiczne. Wymiana ciepła przez przegrody przeźroczyste. Wymiana ciepła budynku z gruntem.
3. Bilans cieplny budynku. Składniki bilansu cieplnego budynku mieszkalnego. Współczynnik strat ciepła budynku. Uproszczona metoda obliczeń bilansu cieplnego. Podstawy teoretyczne metody bilansowej. Wymagania ochrony cieplnej budynków.
4. Podstawy wymiany wilgoci w budynku. Źródła wilgoci w budynku. Wilgoć w powietrzu. Wilgotność względna. Temperatura punktu rosy. Formy wilgoci w materiałach budowlanych. Izotermy sorpcji wilgoci. Pojęcie wilgotności krytycznej przegród budowlanych. Uproszczona analiza kondensacji pary wodnej wewnątrz przegród budowlanych.
5. Energia słoneczna i jej wykorzystanie w budownictwie. Widmo promieniowania słonecznego. Czynniki mające wpływ na strumień energii docierający do powierzchni ziemi. Bierne i aktywne systemy słoneczne
6. Mikroklimat pomieszczeń. Bilans cieplny człowieka. Komfort cieplny i pojęcie temperatury odczuwalnej. Parametry mające wpływ na komfort cieplny człowieka. Kształtowanie korzystnego mikroklimatu pomieszczeń.
Ćwiczenia
1. Obliczenia izolacyjności cieplnej i rozkładu temperatury w wielowarstwowych przegrodach budowlanych: ścianie, stropodachu i podłodze na gruncie.
2. Obliczenia izolacyjności cieplnej złożonych, 2-wymiarowych elementów przegród budowlanych metodą uproszczoną.
3. Obliczenia dotyczące wymiany ciepła budynku z gruntem.
4. Obliczenia izolacyjności termicznej stolarki budowlanej.
5. Obliczenia ryzyka kondensacji pary wodnej na powierzchni i wewnątrz przegrody budowlanej.
6. Obliczenia bilansu cieplnego budynku jednorodzinnego uproszczoną metodą bilansową.
- Metody oceny:
- Ocena końcowa = 0,6 * ocean z egzaminu + 0,4 * ocena z ćwiczeń
- Egzamin:
- tak
- Literatura:
- ASHRAE Fundamentals – 2013
C.E. Hagentoft – Introduction to Building Physics, Studentlitteratur 2003
J.A. Clarke, Energy Simulation in Building Design, BH 2001
Budownictwo ogólne, Tom 2, Fizyka budowli, praca zbiorowa pod red. P. Klemm,
J.A. Pogorzelski – Fizyka cieplna budowli, PWN 1976
W.N. Bogosłowski – Fizyka budowli, Arkady 1975
W.N. Bogosłowski – Procesy cieplne i wilgotnościowe w budynkach, Arkady 1985
L. Laskowski, Ochrona cieplna i charakterystyka energetyczna budynku, WPW 2005
- Witryna www przedmiotu:
- www.is.pw.edu.pl/moodle
- Uwagi:
- brak
Efekty uczenia się
Profil ogólnoakademicki - wiedza
- Charakterystyka W01
- Student, który osiągnął cele kursu, będzie potrafił: omówić mechanizmy przenoszenia ciepła, które są istotne dla analizy cieplnej budynku: przewodzenie, konwekcja i promieniowanie cieplne, przeprowadzić analizę i obliczenia dla stacjonarnego przewodnictwa, konwekcji i promieniowania cieplnego elementu budynku, przeanalizować bilans cieplny dla strefy lub całego budynku za pomocą metody bilansów elementarnych, obliczać: podstawowe charakterystyki cieplne, wilgotnościowe i energetyczne, niezbędne przy projektowaniu przegród i obiektów budowlanych.
Weryfikacja: Student, który osiągnął cele kursu, będzie potrafił: omówić mechanizmy przenoszenia ciepła, które są istotne dla analizy cieplnej budynku: przewodzenie, konwekcja i promieniowanie cieplne, przeprowadzić analizę i obliczenia dla stacjonarnego przewodnictwa, konwekcji i promieniowania cieplnego elementu budynku, przeanalizować bilans cieplny dla strefy lub całego budynku za pomocą metody bilansów elementarnych, obliczać: podstawowe charakterystyki cieplne, wilgotnościowe i energetyczne, niezbędne przy projektowaniu przegród i obiektów budowlanych.
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
IS_W03, IS_W04, IS_W09, IS_W01
Powiązane charakterystyki obszarowe:
P6U_W, I.P6S_WG.o
Profil ogólnoakademicki - umiejętności
- Charakterystyka U01
- W związku z tym, że fizyka budynków jest podstawowym kursem w inżynierii systemów ogrzewania, wentylacji, chłodzenia i klimatyzacji budynków, w przedmiocie kładzie nacisk na umiejętności i prowadzące do realizacji celu edukacyjnego, którym jest umiejętność projektowania systemów i instalacji wewnętrznych budynków i rozwiązywanie problemów przepływów energii i masy w budynkach przy użyciu zasad matematycznych, naukowych i inżynierskich i narzędzi obliczeniowych. Wprowadzono intuicyjną, systematyczną technikę rozwiązywania problemów, która może być stosowana w rozwiązywaniu problemów inżynierskich. Studenci po kursie zdobywają umiejętność oszacowania wpływu elementów i konstrukcji obiektów budowlanych na przebieg zjawisk cieplnych i wilgotnościowych w budynku oraz interpretowania i stosowania: norm i przepisów budowlanych z zakresu zagadnień cieplnych i wilgotnościowych oraz weryfikowania, czy wymagania te są spełnione.
Weryfikacja: W związku z tym, że fizyka budynków jest podstawowym kursem w inżynierii systemów ogrzewania, wentylacji, chłodzenia i klimatyzacji budynków, w przedmiocie kładzie nacisk na umiejętności i prowadzące do realizacji celu edukacyjnego, którym jest umiejętność projektowania systemów i instalacji wewnętrznych budynków i rozwiązywanie problemów przepływów energii i masy w budynkach przy użyciu zasad matematycznych, naukowych i inżynierskich i narzędzi obliczeniowych. Wprowadzono intuicyjną, systematyczną technikę rozwiązywania problemów, która może być stosowana w rozwiązywaniu problemów inżynierskich. Studenci po kursie zdobywają umiejętność oszacowania wpływu elementów i konstrukcji obiektów budowlanych na przebieg zjawisk cieplnych i wilgotnościowych w budynku oraz interpretowania i stosowania: norm i przepisów budowlanych z zakresu zagadnień cieplnych i wilgotnościowych oraz weryfikowania, czy wymagania te są spełnione.
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
IS_U01, IS_U02
Powiązane charakterystyki obszarowe:
P6U_U, I.P6S_UW.o, III.P6S_UW.o
Profil ogólnoakademicki - kompetencje społeczne
- Charakterystyka K01
- Cel edukacyjny - absolwenci podchodzą do decyzji inżynierskich ze świadomym uwzględnieniem globalnych i społecznych kontekstów i konsekwencji oraz rozwijają swoje umiejętności zawodowe, zdobywają umiejętność dyskutowania o właściwościach cieplnych, wilgotnościowych i energetycznych przegród i obiektów budowlanych oraz umiejętność efektywnej współpracy w grupie, oraz brania odpowiedzialność za otrzymane wyniki obliczeń.
Weryfikacja: Cel edukacyjny - absolwenci podchodzą do decyzji inżynierskich ze świadomym uwzględnieniem globalnych i społecznych kontekstów i konsekwencji oraz rozwijają swoje umiejętności zawodowe, zdobywają umiejętność dyskutowania o właściwościach cieplnych, wilgotnościowych i energetycznych przegród i obiektów budowlanych oraz umiejętność efektywnej współpracy w grupie, oraz brania odpowiedzialność za otrzymane wyniki obliczeń.
Powiązane charakterystyki kierunkowe:
IS_K01, IS_K02, IS_K03, IS_K04
Powiązane charakterystyki obszarowe:
I.P6S_KK, P6U_K, I.P6S_KR