2016. március 16.
Épületfizika Hőtechnika pótzárthelyi feladat A számítások elvégzéséhez a túloldali adatok alkalmazását javaslom. Kérem az ábrákban, táblázatokban jelölni a kiválasztott adatokat. A felsoroltakon kívül más adat is használható, a forrás megjelölésével. 1. Határozza meg a homlokzati fal rétegtervi hőátbocsátási tényezőjét! Vázolja fel a szerkezetet és a hőfokesési diagramot! 1,5 cm gipszkarton burkolat 2,5 cm 5/2,5 cm faváz, tengelytáv 50 cm, közötte 2,5 cm zárt légrés, gépészeti szerelő tér 1 réteg párazáró fólia 15 cm 5/15 cm pallóváz, tengelytáv 60 cm, közötte 15 cm kőzetgyapot hőszigetelés 2 cm OSB lap burkolat 0,5 cm ragasztó réteg 5 cm expandált polisztirolhab hőszigetelés 0,5 cm vékonyvakolati rendszer, üvegszövettel
(3+1)
2. Határozza meg a lapostető rétegrendjében a hőszigetelés vastagságát, oly módon, hogy a szerkezet megfeleljen a rétegtervi hőátbocsátási tényezőre vonatkozó, szigorított 0,17 W/m2K követelménynek! Vázolja fel a szerkezetet és a hőfokesési diagramot! (4+1) 5 cm mosott kavics, leterhelő réteg 1 réteg geotextília, elválasztó és szűrő réteg X cm extrudált polisztirolhab hőszigetelés, rögzítés nélkül, csak leterheléssel, csaphornyos illesztéssel 2 mm PVC csapadékvíz elleni szigetelés 2-18 cm perlit adalékos könnyűbeton lejtésképző réteg 17+6 cm Porotherm födémrendszer, 60 cm tengelytáv, gerendakettőzéssel, 6 cm felbetonnal 1,5 cm javított mészvakolat 30 cm álmennyezeti tér 5 cm kazettás, perforált gipszkarton táblás álmennyezet 3. Határozza meg a magastető rétegtervi hőátbocsátási tényezőjét! Számítsa ki a réteghatároló felületek hőmérsékletét, ha a külső léghőmérséklet 0, a belső +20 °C, majd vázolja fel a szerkezetet és a hőfokesési diagramot! (3+3) glettelés, festés 20 cm vasbeton koporsófödém 5 cm 5/5 cm vízszintes faváz, tengelytáv 1 m, közötte 5 cm kőzetgyapot hőszigetelés 15 cm 5/15 cm pallóváz, tengelytáv 80 cm, közötte 15 cm kőzetgyapot hőszigetelés 1 réteg vízzáró, páraáteresztő fólia 5 cm 5/5 cm ellenlécezés, közötte 5 cm átszellőztetett légrés 3 cm 3/5 cm lécezés 2 cm sajtolt cserépfedés
Felhasználható adatok A. Hővezetési tényezők
C. Porotherm gerendás födémrendszer hőtechnikai adatai [λ]: W/mK
acél bitumenes vastaglemez cserépfedés, égetett agyag és betoncserép is cementvakolat fenyőfa 400 kg/m3, rostok irányában fenyőfa 400 kg/m3, rostokra merőlegesen gipszhabarcs gipszkarton javított mészvakolat kavicsbeton kavicsfeltöltés kőzetgyapot (Rockwool Multirock) mészvakolat OSB építőlemez perlit adalékos könnyűbeton polisztirolhab (Austrotherm AT-N100) polisztirolhab, grafitos (Austrotherm) Porotherm N+F falazat, hőszigetelő habarccsal falazva PVC ragasztó (Dryvit) vasbeton vékonyvakolat (Dryvit)
50,000 0,170 0,800 0,930 0,230 0,130 0,290 0,400 0,870 2,000 0,350 0,040 0,810 0,130 0,120 0,040 0,030 0,310 0,170 0,930 2,500 0,990 Forrás: Auricon Energetic adatbázis
B. Hőátadási tényezők
Forrás: Baumann Mihály: Épületenergetika (2012)
A födémet minden olyan esetben, ahol arra követelmény van, hő és páratechnikailag méretezni szükséges. Az egyes beépítési szituációkra figyelembe vehető hő- és páratechnikai jellemzőket a következő táblázat tartalmazza. gerendakiosztás szimpla gerendás gerendakettőzéssel béléstestek 60/17 45/17 60/17 45/17 felbeton [cm] hővezetési ellenállás, R (m2K/W) 4 0,459 0,408 0,350 0,300 5 0,463 0,412 0,354 0,304 6 0,467 0,416 0,358 0,308 7 0,471 0,420 0,362 0,312 A megadott értékek nyers szerkezetre vonatkoznak (vakolatlan, mindenféle padlószerkezet nélküli, szerkezetkész födémre). Forrás: Wienerberger alkalmazási és tervezési útmutató (2014)
D. Légrétegek egyenértékű hővezetési ellenállása A légréteg és a külső környezet közötti kapcsolat szempontjából három esetet különböztetünk meg: - Nem, vagy gyengén szellőztetett a légréteg akkor, ha - vízszintes helyzetben a légréteg és a külső levegő közötti nyílások felülete kisebb, mint 5 cm2 az egységnyi 1 m2 homlokfelületre - függőleges helyzetben ezen felül a nyílások felülete kisebb, mint 5 cm 2 az egységnyi, 1 m hosszra. - Közepesen szellőztetett légréteg akkor, ha az előző viszonyszámok értéke 5-15 cm2/m2, illetve 5-15 cm2/m. - Intenzíven szellőztetett a légréteg, ha a nyílások fajlagos felülete 15 cm 2-nél nagyobb. A légréteg felületképzése szokványos, ha a légréteget határoló felületek infravörös tartományra jellemzős emissziós tényezőire az ε>0,8 feltétel teljesül (a szokványos felületképzések ilyenek). A légréteg felületképzése visszaverő, ha a légréteget határoló felületek legalább egyikének az infravörös tartományra jellemző emissziós tényezője az ε<0,2 feltétel tartósan teljesül (pl.: alufólia). A gyengén és közepesen szellőztetett légrétegek egyenértékű hővezetési ellenállásait alábbi táblázat tartalmazza. Az intenzíven szellőztetett légrétegekre részletes energiamérleg számítandó, vagy közelítésként feltételezhető, hogy az abban uralkodó hőmérséklet a külső hőmérséklettel megegyezik. A ferde síkú szerkezetekre a függőleges szerkezetek adatai használandók. Légréteg hővezetési ellenállása, A légréteg A légréteg A légréteg ha a hőáram iránya vastagsága fajtája felületképzése [mm] vízszintes felfelé lefelé 1 0,035 0,035 0,035 5 0,110 0,110 0,110 szokványos 10 0,150 0,130 0,150 20 0,170 0,140 0,200 Nem vagy 50 0,170 0,140 0,210 gyengén 1 0,070 0,070 0,070 átszellőztetett 5 0,220 0,220 0,220 visszaverő 10 0,300 0,250 0,300 20 0,350 0,028 0,400 50 0,350 0,028 0,420 1 0,017 0,017 0,017 5 0,050 0,050 0,050 szokványos 10 0,070 0,060 0,070 20 0,080 0,070 0,100 50 0,080 0,070 0,100 közepesen kiszellőztetett 1 0,035 0,035 0,035 5 0,100 0,100 0,100 visszaverő 10 0,140 0,120 0,140 20 0,160 0,140 0,200 50 0,160 0,140 0,200 Forrás: BME jegyzet melléklete
Megoldások 1. Határozza meg a homlokzati fal rétegtervi hőátbocsátási tényezőjét! Vázolja fel a szerkezetet és a hőfokesési diagramot!
3 pont 1 pont
A szerkezet rétegrendje hőátadási tényezők, anyagok hővezetési tényezője belső oldali hőátadás αi=8 W/m2K 1,5 cm gipszkarton burkolat λ=0,400 W/mK 2,5 cm 5/2,5 cm faváz, tengelytáv 50 cm – 0,05×1,00/0,5 – 10% felületarány λ=0,130 W/mK, R=d/λ=0,025/0,130, R=0,192 m2K/W 2,5 cm közötte: zárt légrés, gépészeti szerelő tér – 90% nem vagy gyengén átszellőztetett légréteg, szokványos felületképzés, vízszintes hőáram R=0,170 m2K/W réteg átlagos hővezetési ellenállása R=(0,1×0,192+0,9×0,170)/1; R=0,172 m2K/W 1 réteg párazáró fólia – hőszigetelés tekintetében nem releváns 15 cm 5/15 cm pallóváz, tengelytáv 60 cm, közötte – 0,05×1,00/0,6 – 8% felületarány λ=0,130 W/mK 15 cm közötte: kőzetgyapot hőszigetelés – 92% felületarány λ=0,040 W/mK réteg átlagos hővezetési tényezője: λ=(0,08×0,13+0,92×0,04)/1; λ=0,048 W/mK 2 cm OSB lap burkolat λ=0,130 W/mK 0,5 cm ragasztó réteg – feltételezhetően 25% Dryvit ragasztóhabarcs λ=0,930 W/mK, R=0,005/0,93=0,005 m2K/W 75% nem vagy gyengén átszellőztetett légréteg, szokványos felületképzés, vízszintes hőáram R=0,110 m2K/W réteg átlagos hővezetési ellenállása R=(0,25×0,005+0,75×0,110)/1; R=0,084 m2K/W 5 cm expandált polisztirolhab hőszigetelés λ=0,040 W/mK 0,5 cm vékonyvakolati rendszer, üvegszövettel λ=0,990 W/mK külső oldali hőátadás αe=24 W/m2K A szerkezet rétegtervi hőátbocsátási tényezőjének számítása: 1 1 𝑾 𝑼= = = 𝟎, 𝟐𝟎𝟎 𝟐 1 𝑑 1 1 0,015 0,150 0,020 0,050 0,005 1 𝒎 𝑲 +∑ + + + 0,172 + + + 0,084 + + + 𝛼𝑖 𝜆 𝛼𝑒 8 0,400 0,048 0,130 0,040 0,990 24 Hőfokesési diagram:
2. Határozza meg a lapostető rétegrendjében a hőszigetelés vastagságát, oly módon, hogy a szerkezet megfeleljen a rétegtervi hőátbocsátási tényezőre vonatkozó, szigorított 0,17 W/m2K követelménynek! 4 pont Vázolja fel a szerkezetet és a hőfokesési diagramot! 1 pont A szerkezet rétegrendje hőátadási tényezők, anyagok hővezetési tényezője külső oldali hőátadás αe=24 W/m2K 5 cm mosott kavics, leterhelő réteg λ=0,350 W/mK 1 réteg geotextília, elválasztó és szűrő réteg – hőszigetelés tekintetében nem releváns X cm extrudált polisztirolhab hőszigetelés λ=0,040 W/mK 2 mm PVC csapadékvíz elleni szigetelés λ=0,170 W/mK 2-18 cm perlit adalékos könnyűbeton lejtésképző réteg – átlagos rétegvastagság 10 cm λ=0,120 W/mK 17+6 cm Porotherm födémrendszer, 60 cm tengelytáv, gerendakettőzéssel, 6 cm felbetonnal – táblázatból R=0,358 m2K/W 1,5 cm javított mészvakolat λ=0,870 W/mK 30 cm álmennyezeti tér – intenzív átszellőztetés miatt ezzel, és azt ezt követő rétegekkel már nem számolunk belső oldali hőátadás αi=10 W/m2K A hőszigetelő réteg vastagságának számítása a rétegtervi hőátbocsátási tényező követelményértéke alapján:
1 1 𝑑 1 +∑ + 𝛼𝑖 𝜆 𝛼𝑒 1 𝟎, 𝟏𝟕 = 1 0,050 𝑿 0,002 0,100 0,015 1 + + + + + 0,358 + + 24 0,350 0,040 0,170 0,120 0,870 10 1 𝟎, 𝟏𝟕 = 𝑿 + 1,505 0,040 𝑿 1 + 1,505 = 0,040 0,17 𝑿 + 1,505 = 5,882 0,040 𝑿 = 4,377 0,040 𝑿 = 0,175 𝑚 A rétegrendben legalább 17,5 cm extrudált polisztirolhab hőszigetelést kell alkalmazni. A forgalmazott méretek tekintetében a javasolt méret 18 cm. 𝑼=
Hőfokesési diagram:
3. Határozza meg a magastető rétegtervi hőátbocsátási tényezőjét! Számítsa ki a réteghatároló felületek hőmérsékletét, ha a külső léghőmérséklet 0, a belső +20 °C, majd vázolja fel a szerkezetet és a hőfokesési diagramot!
3 pont 3 pont
A szerkezet rétegrendje hőátadási tényezők, anyagok hővezetési tényezője belső oldali hőátadás αi=10 W/m2K glettelés, festés - hőszigetelés tekintetében nem releváns, vastagsága minimális 20 cm vasbeton koporsófödém λ=2,500 W/mK 5 cm 5/5 cm vízszintes faváz, tengelytáv 1 m – 0,05×1,00/1 – 5% felületarány λ=0,130 W/mK 5 cm közötte: kőzetgyapot hőszigetelés – 95% felületarány λ=0,040 W/mK réteg átlagos hővezetési tényezője: λ=(0,05×0,13+0,95×0,04)/1; λ=0,045 W/mK 15 cm 5/15 cm pallóváz, tengelytáv 80 cm – 0,05×1,00/0,8 – 6% felületarány λ=0,130 W/mK 15 cm közötte: kőzetgyapot hőszigetelés – 94% felületarány λ=0,040 W/mK réteg átlagos hővezetési tényezője: λ=(0,06×0,13+0,94×0,04)/1; λ=0,046 W/mK 1 réteg vízzáró, páraáteresztő fólia – hőszigetelés tekintetében nem releváns 5 cm 5/5 cm ellenlécezés, közötte – intenzív átszellőztetés miatt ezzel, és azt ezt követő rétegekkel már nem számolunk külső oldali hőátadás αe=24 W/m2K A szerkezet rétegtervi hőátbocsátási tényezőjének számítása: 1 1 𝑾 𝑼= = = 𝟎, 𝟐𝟏𝟖 𝟐 1 𝑑 1 1 0,200 0,050 0,150 1 𝒎 𝑲 +∑ + + + + + 𝛼𝑖 𝜆 𝛼𝑒 10 2,500 0,045 0,046 24 A szerkezet egészének és rétegeinek ellenállásai: 1 1 = 4,594 0,100 + 0,080 + 1,111 + 3,261 + 0,042 A szerkezet rétegfelületeinek hőmérséklete: 0,042 = 0,2 °𝐶 4,594 3,261 0,2 + 20 = 14,4 °𝐶 4,594 1,111 14,4 + 20 = 19,2 °𝐶 4,594 0 + 20
0,080 = 19,6 °𝐶 4,594 0,100 19,6 + 20 = 20,0 °𝐶 4,594 19,2 + 20
Hőfokesési diagram:
