GYAKORLATI ÉPÜLETFIZIKA

GYAKORLATI ÉPÜLETFIZIKA

A levegő kétkomponensű gázkeverék  Levegő = száraz levegő + vízgőz 



1. doboz, 1. állapot:  Két hermetikusan elzárt rekeszben két féle gáz  Molekulák száma: n és m  Nyomás a dobozban: pn és pm



1. doboz, 2. állapot:  Összenyitott rekeszek, a gázok vegyülnek  Mindkét gáz a doboz teljes térfogatának

kitöltésére törekszik, mintha a másik gáz jelen sem lenne (Dalton törvénye szerint)  Nyomása dobozban: pk=pn+pm ▪ Össznyomás ▪ Résznyomás

HTMS: Épületfizika

2015.10.27.

2



Reis F, Várfalvi J, Zöld A: Az épületfizika alapjai építészmérnök hallgatók számára. Műegyetemi Kiadó, Bp, 2007.



Dalton törvénye szerint egy gázelegy össznyomása egyenlő az egyes összetevőinek parciális nyomásösszegével. ▪ ▪ ▪ ▪

Ezt az empirikus törvényt John Dalton 1801-ben állította fel mérései alapján A tökéletes, vagy ideális gázokra érvényes. A Dalton-törvényt nem teljesen követik a reális gázok. Az eltérés nagyobb nyomásoknál jelentős.



2. doboz, 1. állapot:  Két hermetikusan elzárt rekeszben két gázelegy  Különböző résznyomásokkal  De azonos össznyomással



2. doboz, 2. állapot:  A zárás megszüntetésével  A két gáz elegyedni kezd, mivel  A résznyomások különbsége ▪ Intenzív mennyiségek különbsége  Molekula (tömeg) áramlást hozza létre ▪ Extenzív mennyiségek áramlása


2015.10.27.

3

 

http://hu.wikipedia.org/wiki/Dalton-t%C3%B6rv%C3%A9ny Reis F, Várfalvi J, Zöld A: Az épületfizika alapjai építészmérnök hallgatók számára. Műegyetemi Kiadó, Bp, 2007.

Össznyomás  Vízgőz résznyomása

pk[Pa] p[Pa]



 Telítési résznyomás ▪ A vízgőz résznyomásának maximuma adott hőmérsékletű levegőben ▪

pt[Pa]

Harmatpont: Az a hőmérséklet, ahol a lehűlő nedves levegő páratartalma elkezd lecsapódni.

▪ Levegő nedvessége, ill. szárazsága relatív, hőmérséklet függő 

Relatív nedvességtartalom

φ[Pa/Pa; %]

▪ A levegőben lévő vízgőz résznyomásának és a hőmérsékleten lehetséges telítési résznyomásnak az aránya HTMS: Épületfizika

2015.10.27.

4






Abszolút nedvességtartam

x[g/kg; %]

▪ 1 kg levegőben lévő vízgőz tömege g-ban

 Telítési nedvességtartam xt[g/kg; %] ▪ A vízgőz tömegének maximuma adott hőmérsékletű levegőben ▪ Ennél több pára is lehet a levegőben: víz (köd) vagy jég (dér) formájában 

Vízgőz koncentráció

[g/m3]

▪ 1 m3 levegőben lévő vízgőz tömege g-ban 

Hőmérséklet

T[°C, °K]

 Száraz hőmérséklet  Nedves hőmérséklet (nedves, párolgó hőmérővel)  Az állapotjellemzők összefüggnek, bármely kettő meghatározza az összes többit.

Hőtartalom (entalpia)

i[J]

 A száraz levegő hőtartalma  A vízgőz un. érezhető hőtartalmából  A vízgőz un. rejtett hőtartalmából (párolgáshő)


2015.10.27.

5




Függ. tengely: ▪ Nedvességtartam x[kg/kg]

Vízsz. tengely: ▪ Száraz hőmérséklet t[°C]

Görbesereg: ▪ Relatív nedvességtartalom φ[%]

Ferde tengelyek: ▪ Nedves hőmérséklet tv[°C] ▪ Vízgőz résznyomás p[kPa] ▪ Entalpia h[kJ/kg; kcal/kg]


2015.10.27.

6

 

http://www.engineeringtoolbox.com/docs/documents/27/AirPsychrometricChart.gif Reis F, Várfalvi J, Zöld A: Az épületfizika alapjai építészmérnök hallgatók számára. Műegyetemi Kiadó, Bp, 2007.

Állandó hőmérsékleten végzett mérések eredménye (20 °C)  φ: a próbatestet körülvevő levegő relatív nedvesség tartalma [%]  ω: a próbatest nedvességtartalma [m%, V%] 

Porózus szerkezetű anyag nedvességfelvétele: • A vízgőz a pórusok felületéhez tapad • Nagy pórus felülete • Kis pórus felülete • A víz telíti a pórusokat • Kis pórus térfogata • Nagy pórus térfogata

~ 75 % HTMS: Épületfizika

2015.10.27.

7




• • • • • • • •

Lucfenyő Rétegelt falemez Cellulóz szigetelés (Fa?)rostlemez Stukkó (gipsz?) Habarcs Beton Égetett anyagtégla


2015.10.27.



8

John Straube: Moisture and Materials http://www.buildingscience.com/documents/digests/bsd-138-moisture-and-materials

a) 1 cementhabarcs 2 kovaföld 3 kavicsbeton 4 mészhabarcs 5 gipsz b) 1 tufabeton 2 gázszilikát 3 salakbeton 4 téglatörmelékbeton c) 1 tetőcserép 2 falazótégla 3 klinker


2015.10.27.

9



[Fekete Iván]: Épületfizika kézikönyv. Műszaki könyvkiadó, Budapest, 1985.



Az a nedvességtartalom, ami mellett a nedvességtartalomtól függő fizikai-kémiai hatások a rendeltetést még nem akadályozzák vagy zavarják  Korrózió / korhadás  Hővezetés befolyásolása  Fagyveszély



Általában a szorpciós telítettséghez tartozó nedvességtartam  Szilikát anyagú építőanyagok



Néhány esetben a kapilláris kondenzációs határhoz tartozó nedvességtartalom  Fa  Szálas hőszigetelések  Fagynak kitett porózus szerkezeteknél


2015.10.27.

10






Egységnyi homlokfelületű, egyrétegű fal két felületén különböző páranyomás van > a szerkezetben vízgőzáram indul meg.  Egydimenziós, állandósult páravezetés  Páraátadás jelensége létezik, de elhanyagolható



A gőzáramsűrűség ekkor:     


2015.10.27.

11

 

g δ d p G

gőzáramsűrűség a páravezetési tényező helykoordináta a vízgőz résznyomása páravezetési ellenállás (d/δ) több réteg esetén az ellenállások összegezhetők

, ahol: kg/m2s kg/msPa m Pa m2sPa/kg

http://www.betonopus.hu/notesz/mertekegyseg/mertekegyseg.htm Reis F, Várfalvi J, Zöld A: Az épületfizika alapjai építészmérnök hallgatók számára. Műegyetemi Kiadó, Bp, 2007.

 t: hőmérsékleteloszlás  p: az egyes rétegekben kialakuló

gőzáramsűrűség csökkenés úgy aránylik a teljes gőzáramsűrűséghez, ahogy az egyes rétegek ellenállásai a teljes páravezetési ellenálláshoz.  pt: telítési páranyomás, hőmérséklet alapján adott 

p mindig legyen kisebb mint pt ellenkező esetben páralecsapódásra lehet számítani  φ: relatív nedvességtartalom (p/pt)  ω: anyag nedvességtartama

(a szorpciós izotermák szerint) 

Nedvességre érzékeny anyagok esetében φ és ω értéke összevetendő a határértékkel


2015.10.27.

12






Hőmérséklet lépték használata  Előnye, hogy nem kell felszerkeszteni a pt (telítési páranyomás) ívet


2015.10.27.

13




Rétegrend (kintről befelé): • 1,5 cm homlokzati vakolat • 10 cm égetett agyagtégla falazat, válaszfallapból • 3 cm kiszellőztetett légrés • 12 cm kőzetgyapot hőszigetelés • 30 cm vályogtégla kitöltő falazat, teherhordó égetett agyagtégla pillérekkel, falszakaszokkal • 1,5 cm agyagvakolat


2015.10.27.

14

 

WinWatt diagram (fent) Auricon Energetic diagram (lent)



Ha a vizsgálat szerint a szerkezet kondenzáció veszélyes:  Részletesebb vizsgálattal (nem állandósult folyamatra) igazolhatja ▪ Állandósult folyamat kialakulásához hónapokra lenne szükség ▪ B30-as falazat 60 nap, 20 °C, 65 % belső és -2 °C, 90 % külső légállapot esetén  Rétegrend rétegeinek cseréje ▪ Ideálisan kialakított rétegrendben a páravezetési ellenállások belülről kifele haladva egyre csökkennek!  Rétegrend kiegészítése páraszellőző réteggel ▪ Külső oldal közelében ▪ Tökéletes kiszellőztetés: 2-5 cm légréteg, vonal menti, folytonos kiszellőzéssel ▪ Részleges kiszellőztetés: kisebb légrés, pontszerű kiszellőztetés, nagy áramlási ellenállás többdimenziós páraáramlás jön létre  Rétegrend kiegészítése párafékező réteggel ▪ Belső oldal közelében


2015.10.27.

15





2015.10.27.

16





2015.10.27.

17






Átszellőztetett réteges falak esete



Lapostetők esete  Vízhatlan szigetelő réteg páradiffúziós ellenállása nagyon nagy  Pontszerű és vonal menti páraszellőzők ▪ Nem tökéletes a szellőzés ▪ Kiszellőztető, gőznyomás elosztó rétegnek is van ellenállása  Célszerű lapostető rétegrend kialakítás ▪ Kis páravezetési tényezőjű teherhordó födém (pl. vasbeton) ▪ Alacsony páravezetési tényezőjű elosztó réteg (pl. paplan) ▪ A gőznyomáselosztó réteg melegben tartása


2015.10.27.

18




Folyamat  A szellőzőtől legtávolabbi pontnál a vízgőz áthalad a födémen  Elvezető rétegben elindul a szellőző felé  A gőzáram gyarapodik az út folyamán  Kilép a szellőzőn

résznyomás esik esik nő esik


2015.10.27.

19




Folyamat résznyomás  A szellőzőtől legtávolabbi pontnál a vízgőz áthalad a födémen esik  Elvezető rétegben elindul a szellőző felé esik  A gőzáram gyarapodik az út folyamán nő  A rendelkezésre álló keresztmetszet (hengerpalást) csökken nő  Kilép a szellőzőn esik

A magas parciális nyomás miatt páralecsapódás alakulhat ki a szerkezetben! HTMS: Épületfizika

2015.10.27.

20






Nedves levegő két térrész között áramolni kezd össznyomáskülönbség hatására  Szellőztetés  Szerkezet réseiben áramló nedves levegő ▪ A nedves levegő a szerkezetben lehűl és a nedvesség egy része lecsapódik ▪ Főleg szerelt jellegű szerkezeteknél figyelhető meg a jelenség ▪ A konvektív légáram jelentős mennyiségű hőt szállíthat ki az épületből



Példa:    

Bent: 20 °C, 60 % Kint: -2 °C, 90 % 1 m hosszú rés a szerkezeten Nyomáskülönbség 10 Pa ▪ Kürtőhatás, szél, szellőztető berendezés

    

Kiszellőző levegő: 1 kg/h A belső levegőben 8,50 g/kg vízgőz van A lehűlt levegőben maximum 3,05 g/kg lehet Lecsapódott mennyiség: 5,45 g/kg minden órában Egy fűtési idényben ez cca. 20 kg


2015.10.27.

21




Belső felület esetén általában teljesülnie kell:  Elegendően magas hőmérséklet a kellemes hőérzethez  Rosszul hőszigetelt szerkezet esetén alacsony  A sugárzásos hőcsere miatt a léghőmérsékletet emelni kell 

Elegendően magas hőmérséklet a páralecsapódás elkerüléséhez  Csomópontok, jellemzően hőhidas szerkezetek környékén is  Harmatpontnál alacsonyabb hőmérsékletű felületen  Már a kapilláris kondenzációs határ elérése (~ 75 %) is veszélyes lehet



A felület tulajdonságai csökkentsék a penészképződés kockázatát  Penészképződés feltételei: ▪ Gombaspóra jelenlét (van) ▪ Tápanyag jelenléte (van) ▪ Nedvesség jelenléte (befolyásolható)  Ha 5 egymást követő napon, napi 12 vagy több órában fennállnak a

feltételek a gombásodás megkezdődik  Lehetőségek: ▪ Felületképzés szorpciós tulajdonságainak megválasztásával <> ~ 75 % ▪ Nedvességfejlődés csökkentésével ▪ Fokozott szellőztetéssel HTMS: Épületfizika

2015.10.27.

22






Az épületekben pára képződik  Nedvességfejlődés W[g/h] ▪ Egy ember, kis/közepes/nagy intenzitású tevékenység közben 50 / 150 / 250 ▪ Egy szobanövény 5-15 ▪ Szabad vízfelszín egységnyi felülete 40 ▪ Egy adag száradó ruha centrifugálva / centrifugálás nélkül 50-200 / 100-500  Nedvességterhelés tervezési értékei ▪ Lakószoba 200 ▪ Konyha (csúcs) 250 (600-1500) ▪ Fürdőszoba (csúcs) 250 (700-2500)



Eltávolítás  Páradiffúzió  Szellőzés ▪ Filtráció ▪ Emberi szellőztetés ▪ Gravitációs vagy gépi szellőztetés

nem jelentős megoldandó


2015.10.27.

23




Szellőztetéskor:  A beérkező levegő felvesz a belső levegő nedvességtartalmából, majd távozik.  Egységnyi térfogatú levegő annyi vízgőzt tud a belső térből eltávolítani, amennyi a belső levegő vízgőz tartalma és a saját maximális vízgőz tartalma (koncentrációja) közötti különbség.  Tömegben kifejezve: ▪ W: nedvességfejlődés [g/h] ▪ mt: levegővel távozó vízgőz [g/h] ▪ mb: levegővel belépő vízgőz [g/h]  Vízgőz-koncentrációban kifejezve: ▪ L: a szellőző levegő térfogatárama [m3/h] ▪ c: a vízgőz koncentráció [g/m3] 

De nem csak párát, hőt is visz, amit pótolnunk kell  A szellőztetési hőigény: ▪ ρ: a levegő sűrűsége [g/m3] ▪ c: a levegő fajhője [J/gK]  Jó tervezéssel, hővisszanyeréssel ez csökkenthető


2015.10.27.

24





2015.10.27.

25



[Fekete Iván]: Épületfizika kézikönyv. Műszaki könyvkiadó, Budapest, 1985.

GYAKORLATI ÉPÜLETFIZIKA

Recommend Documents