Környezetmérnöki ismeretek 5. Előadás Épített környezet védelme, energetika, állagvédelem Irodalom: MSZ-04-140-2:1991 Épületenergetika kézikönyv, Bausoft, 2009 (http://www.eepites.hu/segedletek/muszaki-segedletek/epuletenergetika) Fülöp László: Épületfizika tananyagok (PMMIK) Dr. Csanaky Judit Emília: Épületfizika – páratechnika (BME – MET)
Épületenergetika Követelmények: - Többször módosított 7/2006. (V. 24.) TNM rendelet az épületek energetikai jellemzőinek meghatározásáról - Épületek minősítése: Összesített energetikai jellemző alapján 8. összesített energetikai jellemző: az épület energiafelhasználásának hatékonyságát jellemző számszerű mutató, amelynek kiszámítása során figyelembe veszik az épület telepítését, a homlokzatok benapozottságát, a szomszédos épületek hatását, valamint más klimatikus tényezőket; az épület hőszigetelő képességét, épületszerkezeti és más műszaki tulajdonságait; az épületgépészeti berendezések és rendszerek jellemzőit, a felhasznált energia fajtáját, az előírt beltéri légállapot követelményeiből származó energiaigényt, továbbá a sajátenergia-előállítást
- Például lakóépületekre:
Épületenergetika Követelmények: - Többször módosított 7/2006. (V. 24.) TNM rendelet az épületek energetikai jellemzőinek meghatározásáról Például lakóépületekre:
Ep,max: A követelmény értékek
Épületenergetika Követelmények: - Többször módosított 7/2006. (V. 24.) TNM rendelet az épületek energetikai jellemzőinek meghatározásáról Például lakóépületekre: Ep,max: A követelmény értékek
Épületenergetika - Ep, energetikai jellemző összetevői (adott épületre kiszámítandó): Ep = EF + EHMV + ELT + EHÜ + EVIL - ESNY -
Fűtés Használati melegvíz Légtechnika Hűtés, klímatechnika Világítás SNY: Megtermelt, de az épületben fel nem használt energia (pl. hálózatba visszaadott elektromos energia napelemből) - Sok részletszámítás – itt csak a hővezetésről lesz szó
Épületenergetika - Fajlagos hőveszteség tényező: - követelmény érték:
Felületi veszteségek hővezetés miatt Hőhidak
Direkt és indirekt sugárzás (benapozás) miatti nyereség
Épületenergetika - AU tag kiszámítása, értelmezése: - Hőátadási tényező: határfelületeken: h (vagy α) [W/(m2∙K)] - Pl.: MSZ-04-140-2-:1991
Épületenergetika - AU tag kiszámítása, értelmezése: - Hővezetési tényező: λ [(W/(m∙K)] - Pl.: MSZ-04-140-2-:1991
Épületenergetika - AU tag kiszámítása, értelmezése: - Hővezetési tényező: λ [(W/(m∙K)] - Pl.: MSZ-04-140-2-:1991 – korrekciók:
Épületenergetika - AU tag kiszámítása, értelmezése: - Hővezetési tényező: λ [(W/(m∙K)] - Pl.: MSZ-04-140-2-:1991 – korrekciók: - Vasbetétekkel átszúrt réteg hővezetési tényezője: - V térfogat helyett felületarányos is lehet…
Épületenergetika - AU tag kiszámítása, értelmezése: - Hővezetési ellenállás: R [(m2∙K)/W] 1 1 = + + ℎ λ ℎ - Hőátbocsátási tényező: (Rétegtervi hőátbocsátási tényező):
= [W/(m2∙K)]
Épületenergetika - Fagyhatár meghatározás számítás menete - mintapélda q ⋅ Ri = ti − t1 ⇒ t1 = ti − q ⋅ Ri q ⋅ R1 = t1 − t2 ⇒ t2 = t1 − q ⋅ R1 q ⋅ R2 = t2 − t3 ⇒ t3 = t2 − q ⋅ R2 q ⋅ R3 = t3 − t4 ⇒ t4 = t3 − q ⋅ R3 q ⋅ Re = t4 − te ⇒ te = t4 − q ⋅ Re
Épületenergetika - Hőhidak: Hőhíd : egynél több dimenziójú hőáram Ψ értékek: pl.szabványból: - MSZ-04-140-2-:1991 - EN ISO 14683:2007
Épületenergetika - Hőhidak: Ψ [W/(m∙K)] értékek: szabványból: - EN ISO 14683:2007
Állagvédelem, felületi páralecsapódás - Levegő pártartalma – összefüggés nyomás, hőmérséklet, relatív páratartalom között: h-x digram, vagy t-x-i diagram, vagy Mollier-diagram:
Állagvédelem, felületi páralecsapódás - Levegő pártartalma – összefüggés nyomás, hőmérséklet, relatív páratartalom között: h-x digram, vagy t-x-i diagram, vagy Mollier-diagram: - Képletekkel: - Energiatartalom (entalpia) és vízgőz tartalom közti összefüggés (kg/kg, kJ/kg):
- Gőznyomás és vízgőz tartalom közti összefüggés:
mw RT Mw pw ⋅V = ( p − pw )V mDA RT MDA pw m M 18,01528 = w ⋅ w = x⋅ = 0,62199 ≈ 0,622 p − pw mDA MDA 28,9638972 φpws p x = 0,622 w = 0,622 p − pw p − φpws xp = 0,622pw (1 − x ) pw =
xp 0,622 ( 1 − x )
pw xp =φ= pws 0,622pws (1 − x )
- Adott hőmérsékleten a vízgőz telítési nyomása (t – oC, T – K) – többféle képlet van rá, csak adott hőmérséklet tartományban pontosak – pl.: Antoine (0-30 oC) =
, , , , 10 bar
Állagvédelem, felületi páralecsapódás - Kapilláris kondenzáció: - Szorpciós izoterma értelmezése - ϕi < ϕkk = 75% - belső levegővel érintkező anyag
Állagvédelem, felületi páralecsapódás - Szellőző levegő mennyisége: - Nedvességfejlődés (W) = a szellőző levegő térfogatárama(L) ∙ a szellőző levegővel eltávolítható nedvességtartalom (Δc) - W = mt(ávozó)-mb(ejövő) [ g vízgőz/óra)
- mt = L ∙ ct - mb = L∙ cb - W = L ∙ ct - L∙ cb = L ∙ Δc
Állagvédelem, felületi páralecsapódás - Szellőző levegő mennyisége: - Összefüggés Δc, külső-belső felületi hőmérséklet, kapilláris kondenzáció és relatív páratartalom között: - egyszerűsítés – sajátléptékben mért hőmérséklet
Sajátléptékben mért hőmérséklet Belső felület hőmérséklet
Állagvédelem, felületi páralecsapódás - Szellőző levegő mennyisége: - Összefüggés Δc, külső-belső felületi hőmérséklet, kapilláris kondenzáció és relatív páratartalom között: - egyszerűsítés – sajátléptékben mért hőmérséklet
Állagvédelem, felületi páralecsapódás - Számítás menete – kapilláris kondenzáció, penészedés megelőzése - I. szellőző levegő szükséges mennyisége (évközi feladatban)? - ismert: W párafeljődés, a réteghatár hőmérsékletek - θ meghatározása - Δc meghatározása - L meghatározása - Légcsereszám = L/Vhelyiség - Szellőzési hőigény: Q =L ∙ ρlev ∙ clev ∙ (ti-te) 1,2 kg/m3; 1 kJ/(kg ∙ K) - II. Mekkora lehet a belső levegő páratartalma? - ismert: W párafeljődés, belső levegő hőmérséklet, levegőáram - Δc meghatározása - Megengedhető felületi hőmérséklet számítása.
Állagvédelem, éves nedvességmérleg t - Páradiffúzió: t [oC] i
p [Pa] φ ω
ω: anyag nedvességtartalma
pws,i
pw,i
(a rétegre vett átlagokkal szűmolunk)
ωS: telítési páranyomásnál ωE: egyensúlyi állapotban, stacioner páradiffúziónál
te = - 2 oC
φi
Pws,e Pw,e
ωK: kezdetben (pl.: fűtési szenzon elején)
ω φe ωS ωE
ωM: megengedett
ωM ωK
x [cm] t [oC]
Állagvédelem, éves nedvességmérleg t - Páradiffúzió: t [oC] i p [Pa] pw s,i φ ω pw, i
te = - 2 oC φi
Pws,e Pw,e ω φe ω S
ω E
ω K
ω M
x [cm] t [oC]
Állagvédelem, éves nedvességmérleg - Páradiffúzió – hővezetés analógiája Páradiffúzió
Hővezetés
Páradiffúziós tényező: δ [g/(m∙s∙Pa)]
Hővezetési tényező: λ [(W/(m∙K)]
Páravezetési ellenállás: Rv = d/δ [m2∙s∙Pa/g]
Hővezetési ellenállás: R = d/λ [(m2∙K)/W]
Belső és külső parciális vízgőznyomás: pi és pe
Belső és külső hőmérséklet: ti és te
Diffundáló pára mennyisége, gőzáram: ! ! = " #
Hőáramsűrűség: % = ∆' =
$
Parciális nyomásesés: ∆ =
+
∙ ) = g ,
" # +
Hőmérsékletkülönbség: ∆' = % ∙ R = % λ
Állagvédelem, éves nedvességmérleg Ellenőrzés logikája:
Állagvédelem, éves nedvességmérleg Ellenőrzés logikája: 1. Kezdeti nedvességtartalom: - ha ωS < ωK : akkor az anyag kezdetben vizes, ellenőrizni, hogy télen (fűtési szezonban) szárad-e? - Ha igen: tovább páranyomások meghatozásához - Ha nem: nyáron többet szárad-e, mint amennyit nedvesedik télen? - Ha igen: tovább páranyomások meghatozásához - Ha nem: nem felel meg a szerkezet
Állagvédelem, éves nedvességmérleg Ellenőrzés logikája: 2. Páranyomások meghatozása - ha pws > pw : akkor nincs egyensúly esetén páralecsapódás, ellenőrizni, hogy az egyensúlyi víztartalom nagyobb-e a megengedettnél: - Ha kisebb (ωE < ωM) akkor a szerkezet megfelel - Ha nagyobb (ωE > ωM), akkor ellenőrizni, hogy a fűtési szezon alatt eléri-e az egyensúlyi állapotot: - Ha nem: a feltöltési idő > fűtési szezon hossza, akkor megfelel - Ha igen: a feltöltési idő < fűtési szezon hossza, akkor nem felel meg
Állagvédelem, éves nedvességmérleg Ellenőrzés logikája: 2. Páranyomások meghatozása - ha pws < pw : akkor van egyensúly esetén páralecsapódás, ellenőrizni, hogy a fűtési szezon alatt eléri-e az egyensúlyi állapotot: - Ha nem: a feltöltési idő > fűtési szezon hossza és ωM -et egyik rétegben sem lépi túl, akkor megfelel - Ha igen: a feltöltési idő < fűtési szezon hossza, akkor ellenőrizni, hogy a téli nedvesedés miatt túllépjük-e a ωM -et: - Ha igen, akkor megfelel - Ha nem akkor nem felel meg a szerkezet
ZH kérdések 1. Mitől függ az épület összesített energetikai jellemzőjének (Ep,max) értéke a többször módosított 7/2006. (V. 24.) TNM rendelet szerint? 2. Milyen összetevőkből áll az épület összesített energetikai jellemzője (hat darab)? 3. Milyen tagokból áll a fajlagos hőveszteség tényező (3 db)? 4. Mi a hővezetési tényező (λ), mi a mértékegysége? 5. Mi a (felületi) hőátadási tényező (h), mi a mértékegysége? 6. Mi a hővezetési ellenállás (R), mi a mértékegysége? 7. Mi a hőátbocsátási tényező (U), mi a mértékegysége? 8. Mi a hőáram (q), mi a mértékegysége? 9. Milyen mennyiségek,állapotjelzők szerepelnek a levegő h-x (vagy t-x-i; Mollier-) diagramján? 10. Mit mutat meg egy adott építőanyag szorpciós izotermája? 11. Mit takar a kapilláris kondenzáció fogalma? 12. Mi a kapilláris kondenzáció jeletőssége a penészedés szempontjából? 13. (Hosszabb esszé) Ismertesse a felületi páralecspódásra vonatkozó ellenőrző számítás alapelvét, a szellőző levegőmennyiség meghatározási módszerét! 14. Mi a páradiffúziós tényező (δ), mi a mértékegysége? 15. Mi a páravezetési ellenállás (Rv), mi a mértékegysége? 16. (Hosszabb esszé) Ismertesse a szerkezet belinedvességviszonyok ellenőrzésének elvét, logikáját!
