HŐÁTVITELI FOLYAMATOK
ÉPÍTÉSZ
ÉPÜLETFIZIKAI HATÁSOK Az épületet különböző hatások érik
HŐMÉRSÉKLETI HATÁSOK SZÉL HATÁS HŐSUGÁRZÁS CSAPÓESŐ NEDVESSÉG HATÁSOK HÓ, FAGY HATÁSOK STB. , EGYÉB HATÁSOK
pl. az alábbiak
A HATÁSOK CSOPORTOSÍTÁSA A tér szerint, amelyben megjelenik
KÜLSŐ HATÁSOK
BELSŐ HATÁSOK
A HATÁSOK CSOPORTOSÍTÁSA A transzport folyamat jellege szerint
H Ő t r a n s tropz ANYAGtr anszport
AZ ÉPÜLETFIZIKA SZEREPE Az épületfizikai tervezésnek három fő elemre épülő célrendszere van
1. A megfelelő belső komfort biztosítása. 2. Az megfelelő állagvédelmi viszonyok biztosítása. 3. Megfelelő energetikai viszonyok kialakítása. HATÁSOK
ÉPÜLETFIZIKA
Épület és szerkezetei
ÉPÜLETFIZIKA
ÉP
A K ZI I F T E L Ü
Épület gépészet rendszerei
HŐÁTVITELI FOLYAMATOK Három hőátviteli folyamatot különböztetünk meg: t2
t1
HŐVEZETÉS, vagy KONDUKCIÓ
HŐÁTADÁS, vagy KONVEKKCIÓ
HŐSUGÁRZÁS
A HŐVEZETÉS MINŐSÍTÉSE Minősítés időben t1
Időben állandó
stacioner
Időben változó
t2
instacioner
A HŐVEZETÉS MINŐSÍTÉSE Minősítés térben
A
B
1 DIMENZIÓS
TÖBB DIMENZIÓS
A HŐVEZETÉS SZÁMSZERŰSÍTÉSE Stacioner, 1 dimenziós hővezetés t2
t1
q(W/m2K)
d (m)
t1 − t 2 q = λ* d t1 − t 2 t1 − t 2 q= = d λ R
λ q = * (t1 − t 2 ) = Λ * (t1 − t 2 ) d
A HŐÁTADÁS SZÁMSZERŰSÍTÉSE A hőátadás nagyon összetett folyamat. q = α*(ti-tbf)
tbf q ti
FAL
ÁRAMLÓ
KÖZEG
ti a közeg hőmérséklete tbf a felületi hőmérséklet λ az áramló közeg hővezetési tényezője c az áramló közeg fajhője
ρ µ
az áramló közeg sűrűsége
az áramló közeg viszkozitása a,b,c geometriai jellemzői
A HŐSUGÁRZÁS SZÁMSZERŰSÍTÉSE A hősugárzás összetett reakció. I=A+R+T I
I/I=A/I+R/I+T/I A
1=a+r+t T R
Ha A = 1 abszolút fekete test Ha R = 1 abszolút fehér test Ha T = 1 abszolút átlátszó, vagy diatermikus
A HŐSUGÁRZÁS SZÁMSZERŰSÍTÉSE Energiacsere két párhuzamos lap között E=C*(T/100)4
E
Eo=Co*(T/100)4
Co=5,67W/m2K4
ε =C/Co T1,ε 1
T2,ε 2
E= ε *Co*(T/100)4
E1,2= ε r *Co*((T1/100)4-(T2/100))4
1 εr = 1 ε1 + 1 ε 2 − 1
A HŐÁTVITEL FALSZERKEZETEN KERESZTÜL A hőátvitel a hőátbocsátási tényezővel jellemezhető ti λ,d t1
αi
∆ ti,1 ∆ t1, 2
qbe=α i*(ti-t1) qát=λ*(t1-t2)/d
t2 te
q=Vez*(ti-te)
∆ t2, e
qki=α e*(t2-te)
qbe/ α i +d/λ* qát+ qki/ α e= (ti-te) q(1/α i +d/λ+ 1/ α e)= (ti-te) q=1/(1/α i +d/λ+ 1/ α e)* (ti-te)
U=k=1/(1/αi +d/λ+ 1/ αe)
NÉHÁNY GYAKORLATI KÉRDÉS A hőátadási tényezőről Hőátadási tényező Külső oldali
Általában nincs szerepe
Belső oldali
Felületi folyamatokban nagy a szerepe
Egymásra sugárzás
Árnyékolás
HŐVEZETÉSI TÉNYEZŐK A hővezetési tényezőről
λ1
LABORBAN MÉRT ÉRTÉK MÉRT ÉRTÉK ÁTLGA DEKLARÁLT ÉRTÉK TERVEZÉSI ÉRTÉK
λÁ
λ ∑ =
n
n
λ D= λ Á+∆ λ λ Á= KORR(λ D)
PÉLDÁK A belső felületi hőmérséklet meghatározása Alapösszefüggés:
q=α i*(ti-tbf)
Kifejezve a „tbf”:
tbf =ti- q/α i
Elő kell állítani a „q”
Behelyettesíteni a „q”
q=U*(ti- te) tbf =ti-U*(ti- te) /α i
PÉLDÁK Az előző példa számokkal
Mennyi lesz az alábbi rétegrendű szerkezet belső felületi hőmérséklete te=-15°C külső, ti=20°C belsőhőmérsékletek esetén. A szerkezet rétegei belülről kifelé haladva rendre a következők (zárójelben az anyag hővezetési tényezője) 1. 1,5cm vtg. gipszes vakolat: (λ=0,7 W/mK) 2. 38cm vtg. téglafal: (λ=0,17 W/mK) 3. 1cm vtg. vakolat: (λ=0,8 W/mK) 4. 8cm vtg. hőszigetelés: (λ=0,04 W/mK) 5. 0,5 cm vtg. vékonyvakolat: (λ=0,85 W/mK) A belső oldali hőátadási tényező αi=8 W/m2K, a külső oldali pedig αe=24 W/m2K.
PÉLDÁK Az eredő ellenállás képletekkel A szerkezet ellenállásértékei: belső oldali hőátadási ellenállás 1.réteg
2.réteg i-edik. réteg
R1 =
d1 λ1
R2 =
d2 λ2
Ri =
Rα i =
1 αi
di λi
külső oldali ellenállás
Rα e =
1 αe
Az egyes rétegek ellenállásának összege adja a szerkezet eredő ellenállását.
PÉLDÁK Egy intelem!
Ez az összegzés akkor végezhető el, ha az egyes rétegek mintegy sorba-kötött ellenállásként működnek, az áramlás irányára merőleges, oldalirányból se be, se ki nem tud áramolni a hő.
A hőhidaknál ilyen oldaláramok is kialakulnak, ezért a fenti módon nem lehet az eredő hővezetési ellenállást meghatározni, habár formálisan a d/λ hányadosok képezhetők, illetve össze is adhatók.
PÉLDÁK Az eredő ellenállás és U számokkal A falszerkezet eredő hővezetési ellenállása: A falszerkezet eredő hővezetési ellenállása az egyes rétegek hővezetési ellenállásának az összegezéséből adódik. pl. a 2-es réteg hővezetési ellenállása:
R2=d2/λ2=2,235m2K/W n
Összes réteg R összeadva
α -k ellenállása hozzáadva A rétegrendi „U”
Rhvezetési − eredő = ∑ i =1
di = 4,275m 2 K / W λi
1 1 m2K = ∑ Ri + + = 4,44 αi αe W i =1 n
Rhátviteli
U RÉ =
1 Rhátviteli
W = 0,225 2 m K
PÉLDÁK Az eredmény A falszerkezet áthaladó hőáram sűrűsége: A hőátbocsátási tényező ismeretében a szerkezeten átáramló hőáram sűrűsége az alábbiak szerint számítható: q = U*(ti-te) = 7,88 W/m2
U (t i − te ) t bf = t i − αi
tbf = 19,02°C
