Hőtechnika II. ÉPÜLETFIZIKA. Horváth Tamás. építész, egyetemi tanársegéd Széchenyi István Egyetem, Győr Építészeti és Épületszerkezettani Tanszék

ÉPÜLETFIZIKA

Hőtechnika II. Horváth Tamás építész, egyetemi tanársegéd Széchenyi István Egyetem, Győr Építészeti és Épületszerkezettani Tanszék

2016.02.17.

1

Hőátbocsátás

ÉPÜLETFIZIKA

• Hőátbocsátás levezetett képlete: • egydimenziós, stacioner állapotra

1 𝑈= 𝑑 𝑅𝑠𝑖 + + 𝑅𝑠𝑒 𝜆 • Bonyolultabb esetek?

𝑈= 𝑅𝑠𝑖 +

1 + ∆𝑈𝑔 + ∆𝑈𝑓 + ∆𝑈𝑟 𝑑 + 𝑅𝑠𝑒 𝜆𝐹𝑇 𝐹𝑚 𝐹𝑎

• Többdimenziós állapotban? • Két- és háromdimenziós vezetés • Vonalmenti és pontszerű hőhidak

• Rétegtervi hőátbocsátási tényező számítása:

𝑈= 𝑅𝑠𝑖 + 2016.02.17.

2

1 + ∆𝑈𝑔 + ∆𝑈𝑓 + ∆𝑈𝑟 + 𝑑 + 𝑅𝑠𝑒 𝜆𝐹𝑇 𝐹𝑚 𝐹𝑎

𝑙Ψ +

𝑛Χ

Hőátbocsátási tényező követelményértékek

ÉPÜLETFIZIKA

Épülethatároló szerkezet 1 Külső fal / Homlokzati fal 𝑈= 𝑑 Lapostető 𝑅 + + 𝑅𝑠𝑒 𝑠𝑖 Padlásfödém / Padlás és búvótér alatti födém 𝜆 Fűtött tetőteret határoló szerkezetek Alsó zárófödém árkád felett / Árkád és áthajtó feletti födém Alsó zárófödém fűtetlen pince felett / terek felett Üvegezés Különleges üvegezés (magas akusztikai és biztonsági követelményű) Homlokzati üvegezett nyílászáró, fa vagy PVC keretszerkezettel Homlokzati üvegezett nyílászáró, fém keretszerkezettel Homlokzati üvegezett nyílászáró, ha névleges felülete kisebb, mint 0,5 m2 Homlokzati üvegfal (az üvegezésre és a távtartókra együttesen értelmezett átlag) Üvegtető Tetőfelülvilágító / Tetőfelülvilágító füstelvezető kupola Tetősík ablak Homlokzati üvegezetlen kapu / Ipari és tűzgátló ajtó és kapu Homlokzati vagy fűtött és fűtetlen terek közötti ajtó Homlokzati vagy fűtött és fűtetlen terek közötti kapu Fűtött és fűtetlen terek közötti fal Szomszédos fűtött épületek közötti fal Talajjal érintkező fal 0-1 m / Lábazati fal, talajjal érintkező fal 1 m mélységig Talajon fekvő padló (a kerület mentén 1,5 m széles sávban / egész) Hagyományos energiagyűjtő falak (pl. tömegfal, Trombe fal)

2016.02.17.

3

7/2006. (V. 24.) TNM rendelet az épületek energetikai jellemzőinek meghatározásáról http://net.jogtar.hu/jr/gen/hjegy_doc.cgi?docid=A0600007.TNM

U [W/m2K] U’ [W/m2K] 0,45 0,24 0,25 0,17 0,30 0,17 0,25 0,17 0,25 0,17 0,50 0,26 1,00 1,20 1,60 1,15 2,00 1,40 2,50 1,50 1,40 1,45 2,50 1,70 1,70 1,25 3,00 2,00 1,80 1,45 1,80 0,50 0,26 1,50 1,50 0,45 0,30 0,50 0,30 1,00

Rétegtervi hőátbocsátási tényező

ÉPÜLETFIZIKA

𝑈= 𝑅𝑠𝑖 + • • • •

U Rsi, Rse d λ


𝑙Ψ +

𝑛Χ

rétegtervi hőátbocsátási tényező, rendeletben foglalt követelményszintnek megfeleltetendő belső és külső oldali hőátadási ellenállások rétegvastagság hővezetési tényező deklarált értéke

MSZ EN ISO 10456:2007 szerint a hővezetési tényező korrekciós tényezői • FT • Fm • Fa

korrekciós tényező a hőmérséklet miatt korrekciós tényező a nedvességtartalom miatt korrekciós tényező az öregedés miatt

• ΔUg • ΔUf • ΔUr

a légrések korrekciója a mechanikai rögzítések korrekciója a fordított rétegrendű tetők korrekciója

MSZ EN ISO 6946:2007 szerint a hőátbocsátási tényező korrekciós tényezői

MSZ EN ISO 10211:2008 szerint a hőhidasság figyelembe vétele • • • •

l Ψ n Χ

vonalmenti hőhíd hossza vonalmenti hőátbocsátási tényező pontszerű hőhidak darabszáma pontszerű hőátbocsátási tényező

2016.02.17.

4

Reisch Richárd: Az új energetikai szabályozás szerkezeti következményei In: Energiatudatos megoldások 2015. I.

Inhomogén rétegek

ÉPÜLETFIZIKA



𝑙Ψ +

𝑛Χ

• Változó vastagságú réteg • Pl.: lejtésképző hőszigetelés lapostetőben • Az átlagos vastagsággal számolhatunk

𝑑=

𝑑𝑚𝑖𝑛 + 𝑑𝑚𝑎𝑥 2

• Két vagy több különböző hővezetési képességű anyag egy rétegben • Pl. acélbetétekkel átszúrt hőszigetelés (jó közelítéssel) a hőhidat egydimenziós hővezetéssel vehetjük figyelembe, eltekinthetünk a vasbetétek palástján végbemenő hőátbocsátástól. •

𝜆𝑎𝑐é𝑙 𝜆ℎ𝑜𝑠𝑧𝑖𝑔

=

50,000 𝑊/𝑚𝐾 0,040 𝑊/𝑚𝐾

= 1250

• Pl. hőszigetelés faváz között (kevésbé jó közelítéssel) •

𝜆𝑓𝑎 𝜆ℎ𝑜𝑠𝑧𝑖𝑔

=

0,130 𝑊/𝑚𝐾 0,040 𝑊/𝑚𝐾

= 3,25

𝜆=

𝐴𝑎 𝜆𝑎 + 𝐴𝑠𝑧 𝜆𝑠𝑧 𝐴𝑎 + 𝐴𝑠𝑧

• Az inhomogén réteg hővezetési tényezője súlyozással számítható 2016.02.17.

5

Reis F, Várfalvi J, Zöld A: Az épületfizika alapjai építészmérnök hallgatók számára. Műegyetemi Kiadó, Bp, 2007. http://en.wikipedia.org/wiki/List_of_thermal_conductivities

Légréteges szerkezet

ÉPÜLETFIZIKA

• Szerkezet légrétegében • A légrétegben nincs hővezetés • A határoló felületek és a légréteg között hőátadás • A két határoló felület között sugárzásos hőcsere • A levegő mozoghat, elszállíthatja a hőt

• Bonyolult > légréteg egyenértékű ellenállása • Átszellőztetettség • Nem, vagy gyengén kiszellőztetett a légréteg akkor, ha •

vízszintes helyzetben a légréteg és a külső levegő közötti nyílások felülete kisebb, mint 5 cm2 az egységnyi, 1 m2 homlokfelületre (0,05 %)

•

függőleges helyzetben ezen felül a nyílások felülete kisebb, mint 5 cm2 1 m hosszra

• Közepesen kiszellőztetett a légréteg akkor, ha •

az előző viszonyszámok értéke 5-15 cm2/m2 (0,05-0,15 %)

•

illetve 5-15 cm2/m

• Intenzíven kiszellőztetett a légréteg akkor, ha •

a nyílások fajlagos felülete 15 cm2/m2-nél nagyobb (0,15 %)

2016.02.17.

6

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

Légréteg egyenértékű hővezetési ellenállása

ÉPÜLETFIZIKA

A légréteg fajtája

A légréteg felületképzése Szokványos

Nem vagy gyengén szellőztetett Visszaverő

Szokványos Közepesen szellőztetett Visszaverő

A légréteg vastagsága [mm] 1 5 10 20 50 1 5 10 20 50 1 5 10 20 50 1 5 10 20 50

vízszintes 0,035 0,11 0,15 0,17 0,17 0,07 0,22 0,30 0,35 0,35 0,017 0,05 0,07 0,08 0,08 0,035 0,10 0,14 0,16 0,16

A hőáram iránya alulról felfelé 0,035 0,11 0,13 0,14 0,14 0,07 0,22 0,25 0,28 0,28 0,017 0,05 0,06 0,07 0,07 0,035 0,10 0,12 0,14 0,14

felülről lefelé 0,035 0,11 0,15 0,20 0,21 0,07 0,22 0,30 0,40 0,42 0,017 0,05 0,07 0,10 0,10 0,035 0,10 0,14 0,20 0,20

1 Az adatok csak téli időszakra alkalmazhatók! 𝑈= Intenzíven átszellőztetett szerkezet esetén: 𝑑 𝑅 + + 𝑅𝑠𝑒 𝑠𝑖 • részletes energiamérleg készítendő. 𝜆 • közelítésként feltételezhető, hogy az abban uralkodó hőmérséklet a külső hőmérséklet. 2016.02.17.

7


Légréteg egyenértékű hővezetési ellenállása

ÉPÜLETFIZIKA 2016.02.17.

8

http://www.bausoft.hu/leiras/WinWatt.pdf

Hőhidak

ÉPÜLETFIZIKA

• Többdimenziós hőeloszlás = hőhíd • Hőhidak kialakulásának okai: • Geometriai forma • Különböző hővezetési tényezőjű anyagok • Egyenlőtlen felületi hőmérséklet-eloszlása •

geometriai hőhíd szerkezeti hőhíd

Árnyékolt / napsütött felület / akadályozott légmozgás

• Hőhídmentes szerkezet nincs! • Vizsgálatuk bonyolult • Közelítő módszereket alkalmazunk • Végeselemes szimuláció, nagy számítási kapacitás igénnyel

2016.02.17.

9


Többdemenziós hővezetés

ÉPÜLETFIZIKA

• A hőáramok az útjukba eső ellenállások leküzdésével un. disszipációs munkát végeznek • Az áramkép úgy alakul, hogy a munka minimális legyen • Az áramképet befolyásoló tényezők • Anyagok hővezetési tényezői • Geometriai úthossz • Rendelkezésre álló keresztmetszet

• Hőáramok szemléltetése • Izotermákkal • Az áramlás útvonalai az izotermák ortogonális trajektóriái

2016.02.17.

10


Hőhidak vizsgálata

ÉPÜLETFIZIKA

Hőhidak általában … • vagy vonal mentén jelentkező jelenségek • Hőhíd keresztmetszetének izotermikus képe jellemzi • Hőhíd zavarási sávja általában a szerkezetvastagság kétszerese mindkét irányban

• Vonalmenti hőátbocsátási tényező

𝑊 Ψ: 𝑚𝐾

• Mesterségesen kreált egyszerűsítő mutató 1 m vonalmenti hőhíd többlet hőveszteségének jellemzésére • Fizikailag értelmezhetetlen • Hőveszteség számítása a segítségével:

𝑄 = 𝑙Ψ 𝑡𝑖 − 𝑡𝑒

• vagy pontszerűen jelentkező jelenségek • Hőhíd keresztmetszetének izotermikus képe jellemzi • Pontszerű hőátbocsátási tényező

𝑊 Χ: 𝐾

• Mesterségesen kreált egyszerűsítő mutató 1 db pontszerű hőhíd többlet hőveszteségének jellemzésére • Fizikailag értelmezhetetlen • Hőveszteség számítása a segítségével:

𝑄 = 𝑛Χ 𝑡𝑖 − 𝑡𝑒

2016.02.17.

11


Dűbelek pontszerű hőhídként

ÉPÜLETFIZIKA



A dűbel kialakítása • Műanyag szeges

𝑛Χ

χp [W/K] 0

• Nemesacél feszítőelemes (pl. fúródűbeles)

0,001

• Süllyesztett tányérnál hőszigetelő pogácsás

0,002

• Süllyesztett acél csavarfejnél hőszigetelő dugós

0,002

• Süllyesztett acél csavarfejnél légréteges

0,002

• Műanyag fejű nemesacél csavaros (szeges)

0,002

• Műanyag fejű horganyzott acélcsavaros (szeges)

0,004

• Műanyaggal nem védett fejű acélcsavaros, Ø8 mm-es

0,006

• Műanyaggal nem védett fejű acélcsavaros, Ø10 mm-es

0,008

2016.02.17.

12

𝑙Ψ +

Dr. habil. Kocsis Lajos: Homlokzati hőszigetelések dűbelezésének hőhídhatásai

Hőhidak - példa


13

Higi Balázs: Belső oldali hőszigetelések, tanulmány, 2012.

Hőhíd vizsgálat - példa


14

Zöld András: Energiatudatos építészet. Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1999.

Vonalmenti hőátbocsátási tényező számítása

ÉPÜLETFIZIKA

A vonalmenti hőátbocsátási tényező meghatározása történhet: • hőhídkatalógus vagy,

±20%

• az „MSZ EN ISO 10211:2008. Hőhidak az épületszerkezetekben. Hőáramok és felületi hőmérsékletek. Részletes számítások” című szabvány vagy,

±20%

• az „MSZ EN ISO 14683:2008. Hőhidak az épületszerkezetekben. Vonal menti hőátbocsátási tényező. Egyszerűsített módszer és felülírható kiindulóértékek” című szabvány vagy,

±50%

• az „MSZ EN ISO 13370:2008. Épületek hőtechnikai viselkedése. Hőátvitel a talajban. Számítási módszerek” című szabvány vagy, • számítógépes (végeselemes) hőhíd szimuláció alapján.

2016.02.17.

15

Lukács Dorottya: Hőhidak különböző vizsgálati módszereinek bemutatása a soproni Trefort téri óvoda utólagos hőszigetelésén, szakdolgozat, 2012.

±5%

Hőhíd vizsgálat szoftverrel


16

AnTherm Thermal Bridge Visualization - window/frame/wall junction. http://youtu.be/QUCJnrY6GjA

Hőhídkatalógus

ÉPÜLETFIZIKA

„Az EnEV a számításokhoz a külső méreteket írja elő, ezért ezen hőhídkatalógusban kizárólag ψk külső méretekre vonatkoztatott hőhídveszteségi tényezőket alkalmazunk.” Magyarországon az épületenergetikában mindig belső méretekkel számolunk!

2016.02.17.

17

http://www.ytong.hu/hu/docs/070910_YTONG_hohidkatalogus.pdf

Hőhidak vizsgálata – példa


18


Felülírható kiindulóértékek

ÉPÜLETFIZIKA

C1 Pozitív falsarok ψ=0,15 W/mK R5 Tetőcsatlakozás ψ=0,80 W/mK F1 Külső fal, közbenső födém ψ=0,10 W/mK IW1 Belső falcsatlakozás ψ=0,10 W/mK W18 Nyílászáró ψ=0,20 W/mK IW6 Belső fal, zárófödém ψ=0,10 W/mK

G5 Külső fal, padló ψ=0,75 W/mK

2016.02.17.

19

Lukács Dorottya: Hőhidak különböző vizsgálati módszereinek bemutatása a soproni Trefort téri óvoda utólagos hőszigetelésén, szakdolgozat, 2012. MSZ EN ISO 14683:2008. Hőhidak az épületszerkezetekben. Vonal menti hőátbocsátási tényező.

Falsarok végeselemes modellje – Blocon Heat3

ÉPÜLETFIZIKA 𝑄=

𝐴𝑈 + 𝑙Ψ

𝑡𝑖 − 𝑡𝑒

𝑄 = 1𝑈1 + 1𝑈2 + 1Ψ 1 𝑄 = 𝑈1 + 𝑈2 + Ψ 2016.02.17.

20


Hőhidak vizsgálata – példa


21


Vonalmenti hőátbocsátási adatok becslése

ÉPÜLETFIZIKA

Hőhíd típusa

Ψ[W/mK]

• Nyílászáró kerülete

0,15

• Nyílászáró kerülete, ha a tok a hőszigetelés síkjában van

0,00

• Falazott szerkezet sarka

0,10

• Utólagosan hőszigetelt fal sarka

0,15

• Falazott fal és belső fal T csatlakozása

0,06

• Utólagosan hőszigetelt fal és belső fal T csatlakozása

0,03

• Fal és födém csatlakozása (hőszigetelt)

0,15

• Utólagosan hőszigetelt fal és födém csatlakozása

0,03

• Párkány, attika

0,20

• Erkélylemez, loggia pofafal

0,25

Egyéb hőhíd • Ha az eredeti rétegterv 0,1 m-nél kisebb sávon szakad meg

0,25 Ur

• Ha az eredeti rétegterv 0,1 m-nél nagyobb sávon szakad meg

0,50 Ur

• Ahol Ur az eredeti rétegterv hőátbocsátási tényezője 2016.02.17.

22


Hőveszteség-számítás egy helyiségre

ÉPÜLETFIZIKA 𝑄=

𝐴𝑈 +

𝑙Ψ


2016.02.17.

23


Hőveszteség-számítás egy helyiségre

ÉPÜLETFIZIKA

• Megjegyzések • Közelítő módszer, az Ytong hőhídkatalógusának (sic!) adataival • A külső és belső hőmérséklet egységnyi (1 K) különbségére

• Fal

U [W/m2K]

A [m2] UA [W/K]

• Rétegrendnek megfelelően

0,440

15,12

6,653

• Ablak

1,400

3,78

5,292

• Felületek összesen

11,945

• Hőhidak

Ψ [W/mK]

l [m]

Ψl [W/K]

• 1. falsarok (geometriai)

0,185

2,70 m

0,500

• 2. ablak függőleges (szerkezeti)

0,038

3,60 m

0,137

• 2. ablakpárkány (szerkezeti)

0,017

2,10 m

0,036

• 2. ablak feletti áthidalás (szerkezeti)

0,057

2,10 m

0,120

• 3. födémcsatlakozás (szerkezeti)

0,090

7,00 m

0,630

• 4-5. belső fal csatlakozása (geometriai)

0,009

2,70 m

0,024

• Hőhidak összesen

• Hőveszteség összesen

1,447

𝑄=

𝐴𝑈 +

𝑙Ψ


2016.02.17.

24

Reis F, Várfalvi J, Zöld A: Az épületfizika alapjai építészmérnök hallgatók számára. Műegyetemi Kiadó, Bp, 2007. http://www.xella-usa.com/downloads/hun/documentation/070910_YTONG_hohidkatalogus.pdf

8,100

A hőhidak hatását kifejező korrekciós tényező

ÉPÜLETFIZIKA

A felületi, szerkezeti csatlakozásoknál keletkező hőhídveszteségeket • a) részletes módszer alkalmazása esetén az MSZ EN ISO 10211 szabvány szerinti vagy azzal azonos eredményt adó számítás alapján, • b) egyszerűsített módszer alkalmazása esetén a következő összefüggés szerint: 𝑈𝑅 = 𝑈 1 + ૏ kell figyelembe venni. A korrekciós tényező nem használható a gyártási, kivitelezési, tervezési hibák figyelembevételére és az ezek miatt időben bekövetkezett hőhidasság figyelembevételére (pl. hőszigetelt panelos rendszerek gyártási hibái).

2016.02.17.

25



ÉPÜLETFIZIKA

Határoló szerkezetek

Külső falak 1)

külső oldali, vagy szerkezeten belüli megszakítatlan hőszigeteléssel egyéb külső falak

Lapostetők 2)

Beépített tetőteret határoló szerkezetek 3)

gyengén hőhidas közepesen hőhidas erősen hőhidas gyengén hőhidas közepesen hőhidas erősen hőhidas gyengén hőhidas közepesen hőhidas erősen hőhidas gyengén hőhidas közepesen hőhidas erősen hőhidas

Padlásfödémek 4) Árkádfödémek 4) szerkezeten belüli hőszigeteléssel alsó oldali hőszigeteléssel Fűtött és fűtetlen terek közötti falak, fűtött pincetereket határoló, külső oldalon hőszigetelt falak Pincefödémek 4)

2016.02.17.

26


A hőhidak hatását kifejező korrekciós tényező, χ 0,15 0,20 0,30 0,25 0,30 0,40 0,10 0,15 0,20 0,10 0,15 0,20 0,10 0,10 0,20 0,10 0,05


ÉPÜLETFIZIKA

1)

[Külső falak] Besorolás a pozitív falsarkok, a falazatokba beépített acél vagy vasbeton pillérek, a homlokzatsíkból kinyúló falak, a nyílászáró-kerületek, a csatlakozó födémek és belső falak, erkélyek, lodzsák, függőfolyosók hosszának fajlagos mennyisége alapján (a külső falak felületéhez viszonyítva).

2) [Lapostetők] Besorolás az attikafalak, a mellvédfalak, a fal-, felülvilágító- és felépítményszegélyek hosszának fajlagos mennyisége alapján a (tető felületéhez viszonyítva, a tetőfödém kerülete a külső falaknál figyelembe véve). 3) [Padlásfödémek] Besorolás a tetőélek és élszaruk, a felépítményszegélyek, a nyílászárókerületek hosszának, valamint a térd- és oromfalak és a tető csatlakozási hosszának fajlagos mennyisége alapján (a födém kerülete a külső falaknál figyelembe véve). 4) [Árkádfödémek] A födém kerülete a külső falaknál figyelembe véve. Határoló szerkezetek

Külső falak Lapostetők Beépített tetőtereket határoló szerkezetek

A hőhidak hosszának fajlagos mennyisége 2 (fm/m ) alapján gyengén hőhidas

közepesen hőhidas

erősen hőhidas

< 0,8 < 0,2 < 0,4

0,8 - 1,0 0,2 - 0,3 0,4 - 0,5

> 1,0 > 0,3 > 0,5

2016.02.17.

27


Hőtechnika II. ÉPÜLETFIZIKA. Horváth Tamás. építész, egyetemi tanársegéd Széchenyi István Egyetem, Győr Építészeti és Épületszerkezettani Tanszék

Recommend Documents