Mőemléki nyílászárók épületfizikai vizsgálata

Mőemléki emléki nyílászárók épületfizikai vizsgálata

Készítette: Gulyás Gyöngyi

Konzulensek: Szabó László egyetemi adjunktus BME Magasépítési Tanszék Lipták-Váradi Julianna egyetemi adjunktus BME Magasépítési Tanszék

Tudományos Diákköri Konferencia Budapest, 2010

Gulyás Gyöngyi

Mőemléki nyílászárók épületfizikai vizsgálata

Tartalomjegyzék

1.

BEVEZETÉS ...................................................................................................................... 4 1.1.

1.1.1.

A Wekerletelep bemutatása .................................................................................. 5

1.1.2.

Mőemlékvédelem ................................................................................................. 8

1.2. 2.

3.

Problémafelvetés ......................................................................................................... 4

A vizsgálat módszere ................................................................................................... 8

A MŐEMLÉKI ABLAKOK BEMUTATÁSA ................................................................ 10 2.1.

A nyílászárók fejlıdéstörténete ................................................................................. 10

2.2.

Általános ismertetés ................................................................................................... 11

2.3.

Pallótokos ablakok ..................................................................................................... 15

2.4.

Kapcsolt gerébtokos ablakok ..................................................................................... 17

MŐEMLÉKI ABLAKOK ÉPÜLETFIZIKAI NUMERIKUS VIZSGÁLATA ............... 19 3.1.

Az ablakok épületfizikai viselkedése ........................................................................ 19

3.2.

A numerikus szimuláció elméleti háttere .................................................................. 21

3.2.1.

A numerikus modell ........................................................................................... 21

3.2.2.

Felhasznált tényezık........................................................................................... 24

3.2.3.

A numerikus modell kalibrálása ......................................................................... 25

4. A WEKERLETELEPEN TALÁLHATÓ MŐEMLÉKI NYÍLÁSZÁRÓK VIZSGÁLATA......................................................................................................................... 28 4.1.

A jelenleg meglévı nyílászárók vizsgálata ............................................................... 30

4.2.

Módosított (felújított-cserélt) nyílászárók vizsgálata ................................................ 38

4.2.1.

Felújítás belsı síkon hıszigetelı üvegezéssel .................................................... 38

4.2.2.

Ablakcsere europrofilos egyszárnyú szerkezettel............................................... 42

4.2.3.

Felújítás egyszerő egysíkú szerkezetekkel ......................................................... 48

4.2.3.1.

Külsı síkon elhelyezett egysíkú szerkezet ................................................... 48

4.2.3.2.

Káva mögött elhelyezett egysíkú szerkezet .................................................. 51

4.2.4. 4.3.

Pallótokos ablak modellezése ............................................................................. 54

Modellek összehasonlítása, következtetések ............................................................. 57

2

Gulyás Gyöngyi


5. EGY – ÉS KÉTSZÁRNYÚ ABLAKSZERKEZETEK ÁLTALÁNOS ÖSSZEHASOLÍTÁSA ............................................................................................................ 59 6.

ÖSSZEFOGLALÁS ......................................................................................................... 61

KÖSZÖNETNYÍLVÁNÍTÁS .................................................................................................. 62 FELHASZNÁLT IRODALOM ............................................................................................... 63

3

Gulyás Gyöngyi

1.


BEVEZETÉS

Az épületek egyik leginkább kritikus szerkezeti részei a nyílászárók. Szerkezetük összetettsége és a rájuk ható igénybevételek, hımérsékleti hatások miatt ezek károsodnak leggyakrabban. A zsugorodások, tágulások, repedések és vetemedések hatására az építményeken legtöbbször ezek a részek szorulnak javításokra. Mai viszonylatban is rengeteg épületen fedezhetık fel ezen gyakori problémák. Ezekben az esetekben az épületek nyílászárói felújításra, cserére szorulnak. Átépítés során mindig fontos feladat a nyílászárók értéknövelı felújítása. Ehhez ki kell választani a helyes konstrukciót, mert egy nem megfelelı ablakszerkezet beépítésével az épület többi része is károsodhat. A feladat során vizsgálva a különbözı nyílászárók tulajdonságait megállapítható a legmegfelelıbb kialakítás. A budapesti Wekerletelepen éppen aktuális több ezer nyílászáró cseréje. Ennek példáján keresztül kerülnek bemutatásra a különbözı ablakszerkezetek épületfizikai tulajdonságai, valamint ezek összehasonlítása. A számításokkal megállapíthatók a beépítésre megfelelı, valamint a kerülendı megoldások.

1.1.

Problémafelvetés

A főtött lakás melege részben az épülethatároló szerkezeteken keresztül, részben pedig szivárgással és szellıztetéssel távozik. A hıveszteség jelentıs része, körülbelül 35-40 %-a a nyílászáró szerkezeteken keresztül jön létre, felületi átbocsátással és a légréseken keresztül történı átszivárgással. Mindezen tényezık ablaktípusonként eltérıek, befolyásolhatóak. Az ablakszerkezetek különbözı környezeti tényezık hatására különbözı módon viselkednek. A régi szerkezetek hıtechnikai tulajdonságai elavultak, de akár apróbb felújításokkal, szerkezeti egységek átgondolt cseréjével nagyban javíthatók. A dokumentált vizsgálat során kiderült, hogy néhány jelenleg felújításra alkalmazott szerkezet és beépítési mód nem felel meg a jelenlegi hıtechnikai elıírásoknak. Ezen ablakszerkezetek az épület belsı tereiben károsodást idéznek elı, valamint épületszerkezeti problémák is elıfordulhatnak. A belsı tér harmatponti hımérsékleténél alacsonyabb hımérséklető szerkezeti egységek felületén páradiffúzió hatására vízlecsapódás tapasztalható. Következményképpen a nedves felületeken megindul a baktériumok, gombák szaporodása, penészképzıdés tapasztalható. Ennek megelızése érdekében körültekintıen kell megválasztani a beépítésre szánt ablaktípusokat és beépítésük módját, melyhez segítséget nyújt a számítógépes modellezés eredménye. A vizsgálat célja az volt, hogy megállapítható legyen melyik típusú ablakszerkezet a legmegfelelıbb beépítési célra, illetve a régi mőemlékvédelmi nyílászárók cseréje vagy felújítása esetén melyek a megfelelı konstrukciós megoldások. A vizsgált modellek tulajdonságai a Wekerletelep ablakain szemléltetve láthatók.

4

Gulyás Gyöngyi


1. ábra: Infrafénykép egy tetszıleges épület homlokzatáról [19]

Az 1. ábra is szemlélteti az épület felületén érzékelhetı hımérséklet különbségeket. A nyílászárók közelében keresztmetszet változás tapasztalható, a fal szerkezeti vastagságához képest az ablak tokszerkezete nagyságrendekkel vékonyabb. Ezáltal a hı a rövidebb utat választva megkerüli a falazatot és a tok vagy az üveg metszetében próbál kiegyenlítıdni. Ennek következményeképpen a felület környezetében hıhíd alakul ki, amely már az említett épületszerkezeti gondok okozója. 1.1.1. A Wekerletelep bemutatása A Wekerletelep Budapest XIX. kerületében fekvı városrésze. A körülbelül 1 km2 területen elhelyezkedı sajátos karakterő kisváros, a 20. század elején Kispesten, tervszerő állami építkezés eredményeként keletkezett. A 19. század utolsó negyedében Budapest lakossága két és félszeresére nıtt, miközben ugrásszerően fejlıdött a gyáripar és vidéki nincstelenek özönlöttek a munkahelyeket kínáló nagyvárosba. A lakásépítés nem tudott lépést tartani a népességbıvüléssel. A sokemeletes bérházak helyett, angol példa alapján, kertvárosi jellegő építési módot javasolt Fleischl József építész. Mivel a lakásokra igényt tartók között nagyon sok volt a vidéki környezetbıl származó ember, számos zöldterületet, valamint a lakásokhoz tartozó kisebb kerteket alakítottak ki. A Wekerletelepen háromféle épülettípust terveztek: családi házakat (ikerházakat, vagy sorházakat), bérházakat („csoportosított lakóházakat”) és egyedülállók számára szobakonyhás lakásokat („garzonházakat”). A Wekerletelep építése 1908-ban kezdıdött meg Wekerle Sándor politikus, miniszterelnök kezdeményezésére, miután állami eszközökbıl megvásárolták a Sárkány család eladó birtokát. A munkástelepen 1909-tıl 1925. év végéig összesen 1007 ház épült 4412 lakással. Két-, három- és négylakásos földszintes, valamint hat, nyolc-, és tizenkét lakásos kétszintes épületeket terveztek. A lakások legtöbbje másfél

5

Gulyás Gyöngyi


szobával, egy kisebb kamrával és WC-vel rendelkezett. A fürdı beépítésére csak késıbb a családok saját beruházásából került sor [12],[22]. A kisebb utcákban földszintes házakat emeltek, míg a legszélesebb utakat emeletes épületekkel határolták. A kismérető telkeket eredetileg munkásoknak szánták. A telep létesítésekor kizárólag állami alkalmazottak, munkáscsaládok kaptak elhelyezést. Az elsı világháború kezdetekor az addig elkészült lakásoknak körülbelül negyedét, már a teleprıl könnyen megközelíthetı magángyárak munkásai, az ott lévı üzletek tulajdonosai, valamint az állami rendırség tagjai foglalták el. Késıbbi idıkben leginkább csak a kispolgárság tagjai engedhették meg maguknak, hogy ide költözzenek.

2. ábra: Wekerletelep jellegzetes épületei

A Wekerletelep európai jelentıségő, sajátosan nemzeti karaktert képviselı kertváros. Ez a mintegy húszezer fı számára épült városrész olyan egységes együttes, amely korának, a 20. század eleje jövıbe mutató építészeti világának szellemében valósult meg. Budapesten belül napjainkban is pontosan körülhatárolt, zárt egységet alkot. A Wekerletelep éppen így, és ezáltal tudta máig megırizni a nemzetközi viszonylatban is kiemelkedı – ezért számon is tartott – értékeit, városépítészeti, építészeti jelentıségét [17]. A telep lakossága együttesen, összefogva védi különleges lakókörnyezetét. Helyi lakosokból egy kisebb csoportot alakítottak ki, akik a lakosságot érintı kérdésekben érdemben döntenek. Fontos céljuk, hogy a városrész megırizze jelenlegi külsejét, épületeinek egyedi esztétikumát. 6

Gulyás Gyöngyi


3. ábra: Különleges hangulatú épületek a telepen [21]

A több mint száz éves múltra visszatekintı telep épületei szerkezetileg nagyon jó állapotban vannak. Leginkább az ablakai szorulnak az elöregedés következtében felújításra vagy cserére. Az átépítéshez sokféle ablakszerkezet használható. A cél, hogy az eredetihez hasonló jellegő, kinézető szerkezetek kerüljenek a régi helyére. Fontos, hogy megtartsák az ablakszerkezetek cseréjekor, felújításakor a városrész egységes arculatát. Ezek a szerkezetek a mára történelmivé vált homlokzatok, utca- és városképek formailag fontos elemei. Szép, gyakran máig is jó állapotú, belsı bélés borításos felületeik méltók a megırzésre. Fontos tehát kidolgozni felújításuk technológiáját oly módon, hogy – régi formájuk és szerkezeti részeik megtartása mellett – kielégítsék az új mőszaki követelményeket [13]. Az átépítéskor a mai energetikai követelményeket kell megcélozni olyan megfelelı hıtechnikai tulajdonságokkal rendelkezı ablakszerkezetet kell beépíteni, hogy megfeleljen a jelenlegi épületenergetikai elıírásoknak. A tervek között számos lehetıség szerepel, ezek közül kellene a leginkább megfelelıt megvalósítani. Az ablakszerkezetek megválasztása ilyen mérető (több száz ablakra kiterjedı) projekt esetében nagy jelentıségő, helytelen döntés esetén akár az eddig tökéletesen mőködı ablakok helyett a lakók penészedı, a hımérsékletet nagymértékben átengedı szerkezeteket kaphatnak. Sajnálatos módon egyre több történelmi jellegő ablak esik az átgondolatlan csere áldozatául. Ebben talán közrejátszik a jelenlegi

7

Gulyás Gyöngyi


ablakprofilokat gyártó cégek harca is a minél jobb hıátbocsátási érték eléréséért. Azonban nem pusztán ezen értékek felelnek a szerkezetek megfelelıségéért. A nyílászárók korszerősítéséhez a telep lakói az önkormányzattól darabonkénti támogatást kapnak. Olyan szerkezetek esetén, ahol a régi típus megfelelı állapotú, a felújítás mellett döntöttek. A jelenlegi tokot és szárnyakat megtisztítják a régi festékrétegtıl, valamint a korhadt részeket felújítják. A megfelelı hıvédelem eléréséhez a belsı szárnyak ablaküvegeit hıszigetelı üvegezésre cserélik. Azon lakások esetén, ahol ez a fajta megoldás nem célravezetı, tehát a jelenlegi nyílászáró már nem javítható, az ablakszerkezeteket teljes egészében eltávolítják és újakat építenek helyükre [21]. Mivel a Wekerletelepet építészeti jelentısége miatt mőemléknek nyilvánították, részeinek felújítása, átépítése csak meghatározott korlátok között történhet. Az önkormányzat viszonylag sokrétő kritériumokat állapított meg a mőemlékek védelmében. Tilos a mőanyag nyílászárók beépítése, kizárólag fa alapanyagú ablakszerkezeteket lehet alkalmazni. Az épületeket kettıs hódfarkú cserépfedéssel kell borítani, valamint a kerítéseket kizárólag fa alapanyagból, másfél méter magas falécek alkalmazásával kell kialakítani. 1.1.2. Mőemlékvédelem Napjainkban a mővészeti alkotásnak számító, egyedi értékő építészeti emlékeket, valamint annak rommaradványait mőemlékeknek tekintjük. Védelmük a 18. századtól vált egyre tudatosabbá. A legtöbb mőemléket gyakorlati célra, mindennapi használatra, így lakásra, esetleg üzlethelyiségnek használjuk [5]. A mőemléki helyreállításoknál a történeti értékek, a történelem tanújeleinek anyagi valóságban és hiteles formában való helyreállítására törekszünk, mégis minden helyreállítás pusztítással jár. Ez a pusztítás nem mindenre kiterjedı, hanem csak bizonyos területeket érint. Ezek közül leginkább a belsı kialakítás és a nyílászárók veszélyeztetettek. Az ablak a legsérülékenyebb épületszerkezet, ezért ezt cserélik leggyakrabban. Szélsıséges esetben elıfordulhat, hogy a mőemléki felújítás után csak annyi marad meg eredetinek, amit szerkezetkész állapotnak tekintünk. A legutóbbi idıkig a mőemlékvédelem kevés figyelmet szentelt az ablaknak, mint építészeti elemnek, a mővészettörténet is csak a szárnyak osztásaira, mint homlokzatalkotó elemre figyelt az egész mővész hatást tekintve. A mőemléki helyreállítás területén is a régi nyílásokba az új igényeknek (hı-, hangszigetelés) megfelelı új szerkezető ablakokat helyeztek, és megállapították, hogy bizonyos határokon belül a külsı nézete olyan, mint az eredetié. Ezzel a régi jellegő ablakszerkezetek folyamatosan eltőnnek az épületekrıl. Megóvásuk nagy jelentıségő [14]. A Wekerletelepen is a felújítás fontos tényezıje a mőemléki jelleg megóvása. A központilag elısegített, minden házra kiterjedı felújítások, átépítések lehetıvé teszik, hogy a kertváros egységes jellege megmaradjon.

8

Gulyás Gyöngyi

1.2.


A vizsgálat módszere

Az alábbi vizsgálatok célja mőemléki nyílászárók felújításának, cseréjének épületfizikai (hı-és páratechnkai) vizsgálata volt számítógépes szimuláció segítségével. A vizsgálatok során több különbözı konstrukciós megoldás került vizsgálatra HEAT3 véges differenciákon alapuló számítógépes program segítségével. A feladat a felületi hımérsékletek meghatározása, valamint a párakicsapódás lehetıségének megállapítása volt. Fontos meghatározni az ablakok esetén a vízszintes metszetük referencia pontjaiban kapott hımérsékleti értéket, mivel ezen tulajdonságuk alapján következtetni lehet megfelelısségükre. A különbözı típusú ablakszerkezetek modellezése után megállapítható a legmegfelelıbb konstrukciós kialakítás. A számítógépes szimuláció eredményeibıl szerkesztett hımérsékleti diagramok alapján – változó külsı és belsı hımérsékleti körülmények esetén – kimutatható a felület különbözı arányú hıátbocsátása. Ezen eredmények megmutatják, hogy a téli idıjárási viszonyok között teljesíti-e az ablakszerkezet a minimális egészségügyi elvárásokat, alkalmazásuk esetén várható-e a belsı felületen megjelenı párakicsapódás, ezt követıen pedig a penész, gombásodás megjelenése, ami az egészségre káros lehet, roncsolja a szerkezetet, illetve esztétikai problémákat is okoz.

9

Gulyás Gyöngyi


2.

A MŐEMLÉKI ABLAKOK BEMUTATÁSA

2.1.

A nyílászárók fejlıdéstörténete

Az épületek külsı térhatároló szerkezetének fontos elemei az ablakok. Rendkívül fontos szerepet töltenek be, mivel minden ablakszerkezetben meg kell oldani a fény és a levegı átengedését, emiatt mindenképpen szükséges nyílásokat kialakítani a tömör falakban. A nyílászárók kétféle épületszerkezeti funkcióval rendelkeznek: egyrészrıl kizárják, másrészrıl pedig beengedik a különbözı külsı hatásokat a belsı térbe. Egyszerre biztosítják a kapcsolatot a külvilággal (fényáteresztés, szellızés, átláthatóság), és védenek a kívülrıl érkezı hatásoktól (szél, zaj, fény, hımérséklet). A nyílászárók kialakulása a történeti idık kezdetére tehetı. Eleinte a falakban szabad nyílásokként jelentek meg, amelyekben elzáró szerkezet még nem volt, ezeket legfeljebb ideiglenesen betámasztották. Ezt követıen a nyílásokat spalettákkal látták el, melyek egyidejőleg védtek a huzat, a hideg, valamint az erıszakos behatolás ellen. Ezeknek a szinte kizárólag tömör fából készült nyílászáróknak nagy hátránya, hogy csak nyitott állapotban bocsátották be a fényt a belsı térbe. Az ókori építészetben az ablaknyílásokat vékony márványlemezekkel és egyéb áttetszı anyagú táblákkal látták el. A középkori templomok kezdetben kicsi, majd egyre nagyobb ablakait fix üvegezéssel zárták el, míg a lakó- és középületeknél a nyitható fatáblák mellett ólomüvegezéső nyíló szárnyak is elıfordultak. A reneszánsz és a barokk építészetben az egyrétegő, fatokhoz kapcsolódó nyíló szárnyak váltak általánossá, amelyek mindenfajta rendeltetéső épület megvilágítását és szellıztetését jól szolgálták. A kettıs tokszerkezető, vagy megduplázott szárnyak a 19. században az állandó főtéső épületeknél terjedtek el. Ezen nyílászáróknak kezdetben a külsı szárnyait a tél közeledtével lecserélték téli üvegezéső szárnyakra, majd tavasszal visszacserélték. Idıvel, a technika fejlıdése következtében kialakultak az állandósult üvegezéssel ellátott kettıs tokszerkezető ablakok. A kevésbé igényes épületeknél a mai napig készítenek egyrétegő ablakszerkezeteket. A modern nyílászárók inkább egyszerő formájúak, széles kiváltások és hatalmas üvegtáblák jellemzik ıket [4],[10]. Attól függıen, hogy az épületben lévı helyiségek milyen funkciót látnak el, az ablakoknak számos követelményt kell teljesíteniük (mőszaki, formai, funkcionális). A helyiségek funkciójának és méretének megfelelı ablakokat összehangoltan kell kiválasztani, figyelembe véve a külsı homlokzat és az épülettömeg harmonikus megjelenését. Az ablakszerkezetek funkcionális szerkezeti feladatai sokrétőek, elégséges fényt kell bebocsátaniuk és általában zavartalan kitekintést kell nyújtaniuk, megfelelı szellızést, légcserét kell lehetıvé tenniük, védeniük kell a csapadék és a por bejutása, valamint a huzathatás ellen, indokolt esetben ki kell zárniuk a belátás lehetıségét, meg kell akadályozniuk a túlzott lehőlést és a túlságos felmelegedést, és védelmet kell nyújtaniuk a káros zajhatások ellen.

10

Gulyás Gyöngyi

2.2.


Általános ismertetés

Az ablakszerkezetek számos szempont szerint csoportosíthatók. Anyagát tekintve lehetnek fa, PVC, alumínium, acél és különleges mőanyag, illetve kombinált megoldásúak. Mindegyik típusnak megvannak az elınyei és a hátrányai. A legnagyobb számban a fa alapanyagú ablakok lelhetık fel. A természetes fa szilárdsága, hang- és hıszigetelı képessége, megmunkálhatósága megfelelı, környezetbarát, folyamatosan újratermelıdı nyersanyag. Egyedülálló látványa kellemes komfortérzetet biztosít. A hazai gyakorlatban leggyakrabban elıforduló ablaktípusok külön névvel meghatározott, fıbb szerkezeti elemei a tok és a szárny. A tok a nyílászárót keretként fogja körül, biztosítja a szárnyak megfelelı megtámasztását. Régebben a fal építésével egyidıben, napjainkban utólag kerül beépítésre. Számos rögzítési módja a különbözı ablaktípusok jellemzıje. A másik szerkezeti egység a szárny. Kialakítása révén a tokba illeszkedik, mozgatható, ezáltal betölti a nyitás, valamint a zárás szerepét. A szerkezet típusának megfelelı üveget (síküveg), vagy üvegszerkezetet (többrétegő, hıszigetelı üveg) foglal magában. E két szerkezeti rész megfelelı kapcsolatát vasalatok biztosítják, amelyek a mozgatás, rögzítés, távnyitás és zárás eszközei. Nyitásmódjuk alapján számos csoportba sorolhatók: nyíló, bukó, emelkedı, felnyíló, nyíló-bukó, középen felnyíló, esetenként toló harmonika megoldású és fix üvegezésőek. Nyitási irányuk szerint jobbos és balos ablakokat különböztetünk meg. Beépítésüknél fontos a befogadó szerkezethez való megfelelı rögzítés. Az ablakok beépítésénél a csatlakozó hézagot úgy kell kialakítani, hogy a csapadékvédelem, a víz- és légzárás, a hı- és páravédelem a felület egészén folytonosan valósuljon meg. A fal és a tok mentén létrejövı csatlakozási hézagokat a hı- és páravédelemnek megfelelı módon kell tömíteni. A csatlakozási hézagok tömítéséhez csak a várható mozgásokat károsodás nélkül felvenni képes elasztoplasztikus anyagok alkalmasak [8]. Ahhoz, hogy az ablak mőködése során ne lazuljanak ki a csatlakozó felületek az ablakszárnyak súlyától, valamint, hogy ellenálljon a szél nyomásának, ezzel megakadályozva a falból való kiszakadását, a tokot a megfelelıen kell rögzíteni a falazathoz. A nem megfelelı kivitelezés miatt, elıfordulhat, hogy a tok körül a vakolat meglazul majd kihullik. Az üvegfelületeket a szárny megfelelı hézagaiba illesztik, majd a régebbi ablaktípusoknál gittel, a korszerőek esetében pedig üvegszorító léccel rögzítik. Az üveg felületén végigcsurgó nedvességet, valamint a csapóesıt az ablakszárny vízelvezetıje segítségével távolítják el. Típustól függıen készülhet fából, mőanyagból és fémbıl. Fontos a megfelelı vízelvezetés fıképp a fa ablakok esetén, mert a nedvességingadozás kihat a fa szilárdsági jellemzıire, számos esetben vetemedést okozhat. A fa alapanyagú ablakszerkezeteket felületkezelésük alapján is csoportosíthatjuk. Alapvetıen két csoportot különítünk el, a mázolt, festett felülető, valamint a pácolt, lazúros felületkezeléső ablakokat. Ezek a fedırétegek már a gyártás folyamatát is befolyásolják, mivel a pácolt, lazúros felületkezeléshez elengedhetetlen a faanyag megfelelı minısége, fontos, 11

Gulyás Gyöngyi


hogy a felülete kevés hibát tartalmazzon, és tapaszolással ne legyen helyenként javítva. Ezzel szemben a mázolt ablakszerkezetekhez javított, felületi hibás faanyag is megengedhetı. Az ablakok egyik leglényegesebb alkotóeleme az üvegezés. Többféle funkcióval rendelkezik: elkülöníti a külsı és belsı légteret egymástól, lehetıvé teszi a fény beáramlását, az átlátást, valamint nagyban befolyásolja a nyílászárók hıszigetelı képességét. A megfelelı mőködtetéshez az üvegfelület csatlakozásait lég- és vízmentes tömítéssel látják el. Rendszerint üvegezésre normál síküveget használnak, ezen belül is a húzott síküvegek átlátszó típusait. Vastagságuk rendeltetéstıl függıen általában 2-10 mm, meghatározásához figyelembe kell venni a szárnyakban elhelyezkedı üvegtábla hosszméreteit. Szükség esetén vannak olyan korszerő ablakok, amelyek megakadályozzák a kültérbıl a belátást vagy az átlátást. Ilyen esetekben a húzott síküvegbıl készített homályosított vagy mintázott üvegeket alkalmazunk. A homályosítást vagy mintázást rendszerint az üveg egyik oldalán szokták elvégezni homokfúvással vagy savas kezeléssel. Az energetikai követelmények szigorításával elıtérbe kerültek a síküvegekbıl gyártható hıszigetelı üvegek. Ezek abban különböznek az átlagos síküvegektıl, hogy kettı vagy három síküveg réteget légréssel vagy légrésekkel építenek össze. A légrés páramentesítése megoldott, így ha a külsı üvegfelület lehől a két üveg között páralecsapódásra nem kerül sor. A hıszigetelı üveget hegesztéssel, forrasztással vagy ragasztással állítják elı. A hıszigetelı képességük javítására a levegınél könnyebb gáztöltéseket, illetve a belsı üvegrétegre felhordott hıvisszaverı bevonatokat alkalmaznak, valamint növelik az üvegrétegek egymáshoz viszonyított távolságát. A hıszigetelı üvegek készítésére használható 3-10 mm-es húzott síküveg, 3 mm-es hengerelt mintás üveg és 6 mm-es hengerelt huzalháló betétes üveg, valamint ezek homályosított változatai [9],[11]. Azonban az elızıekben ismertetett szakirodalomban található technológiai kialakítások napjainkban fejlıdésen mentek keresztül. Például a meglévı üvegek húzott síküvegek, de öttíz éve már csak float üveg a jellemzı, továbbá a hegesztett és forrasztott kialakítások helyett ma már különbözı technológiájú és anyagú ragasztott üvegperemek vannak használatban. Attól függıen, hogy milyen típusú ablakról, ezen belül is milyen márkáról beszélünk, az ablakok beépítési módja eltérı lehet. Mind a régebbi típusú, a csatlakozó falszerkezet építésével egy idıben, mind pedig az új elıírásoknak megfelelıen utólag beépített ablak esetén gondoskodni kell arról, hogy az ablakkeret tökéletesen illeszkedjen, ne deformálódjon. Ellenkezı esetben a szárny nem pontosan a helyére kerül, ezáltal az ablak rosszul zár. Továbbá ha az ablakszárny a tok hatására deformálódik, az üvegtábla törésével, repedésével kell számolnunk. Az épület konszolidációs mozgása miatt, a szerezetek építésével együtt beépített ablakokat soha nem szabad elhelyezési köz nélkül beépíteni, mert az ablakok deformálódhatnak. A fejlıdés menetének megfelelıen a leggyakoribb fa tokszerkezetek: az egyenes gerébtok káva belsın, kettıs különálló (külsı+belsı) gerébtok, kapcsolt gerébtok, egyesített szárnyú (ún. Teschauer) gerébtok. A fémablakokhoz (vas, alumínium) ma már speciális profilú szelvényeket gyártanak, amelyek tökéletes ütközését, a megfelelıen behelyezett gumi illetve 12

Gulyás Gyöngyi


egyéb tömítésekkel biztosítják. Hasonlóképpen jó zárást biztosítnak a mőanyagból készült ablakszerkezetek is, mégis kevésbé közkedveltek a környezeti hatásuk miatt [4]. Különbözı fém szelvények segítségével rögzíthetık a szerkezeti egységek. A sarokvasak a szárny alakját tartják, a pántok a szárnyat a tokhoz kapcsolják és elfordulást biztosítanak. A különbözı zárak a szárnyat csukott helyzetben rögzítik. A kitámasztó szerkezetek a nyitott szárnyat fixálják. A nyílászárók számos kiegészítı szerkezettel rendelkezhetnek. Ilyenek például a különféle árnyékolók. Segítségével megakadályozható a korlátlan betekintés, véd a napsugárzás okozta felmelegedéstıl, valamint a kívánt igényeknek megfelelı mértékben árnyékol vagy elsötétít. Téli idıszakban az épület hıveszteségét is csökkenti, emellett a betörésbiztonság fokozásához is hozzájárul. A nyári hıterhelés csökkentése érdekében a külsı árnyékolók beépítése javasolt, mivel lényegesen hatékonyabbak, mint az üvegezés közé vagy a belsı síkra elhelyezettek. Többlet hıszigetelı képességük nem feltétlenül az árnyékolók anyagának következtében jön létre, hanem elsısorban az árnyékolószerkezet és az ablak külsı üvegfelülete közé bezárt légréteg vastagságának hatására. Számos típusa ismert: a külsı zsalu, a felsı szekrénybıl leereszthetı úgynevezett esslingeni redıny, a két ablaksík közötti vászonroló, illetve a felhúzható és állítható fémlamella, a belsı spaletta és a függöny. A lakóépületekkel szembeni igény, hogy minél kevesebb főtési energiát használjanak fel. A nyílászárók hıtechnikai jellemzıi sokféle tényezıtıl függnek. Az ablakok hıszigetelı képessége egyrészt a szerkezeti elemek hıátbocsátásától, másrészt a beépítés szakszerőségétıl, vagyis a tok és a keret, illetve a tok és a fal közötti csatlakozási hézag kialakításától, tömítésétıl függ. A szerkezeten keresztül távozó hı mennyiségét a szerkezeti elemek vastagsági mérete jelentısen befolyásolja, emellett az üvegrétegek száma, illetve az üvegsíkok közötti légréteg nagysága is meghatározó. A filtráció a külsı és a belsı légnyomás hatására létrejövı légáramlás, amely igen nagymértékő hıveszteség okozója. Az ablakszerkezetek felületén át elvesztett hı mennyisége ablakszerkezetenként változó. Az ablakok hıszigetelı képessége számítással is meghatározható. A hıvédelem mértékét a hıátbocsátási tényezı (U-érték) fejezi ki, amely megmutatja, hogy 1 m2 ablakfelületen 1 K hımérséklet-különbség hatására 1 másodperc alatt mekkora hımennyiség távozik el. Minél alacsonyabb a hıátbocsátási tényezı értéke, annál jobb a szerkezet hıszigetelı képessége. A hagyományos kétrétegő ablakok U-értéke 2,5 – 3 W/m2K körül mozog, a korszerő ablakoké viszont 0,9 – 1,3 W/m2K. A jelenleg érvényben lévı szabályozás szerint, a teljes nyílászáró hıátbocsátási tényezıjének értéke maximum 1,6 W/m2K lehet. Ebbıl következıen a fa és PVC anyagú nyílászárók energetikai szempontból csak olyan üvegezés beépítése esetén felelnek meg, amelyeknél a két üvegréteg között levegı helyett például argongáz töltés van, továbbá a belsı oldali üvegtábla külsı oldalára alacsony emissziójú (Low-E) bevonatot hordtak fel [9],[11]. A hıtechnikai követelmények mellett az ablakokkal szemben megfelelı hangszigetelési igényt is támasztunk. Leginkább a homlokzati ablakoknak van ebben nagy szerepük. Egy, az erre a célra kiválasztott ablak nagy segítség lehet a környezeti zajhatások elleni védekezésben. 13

Gulyás Gyöngyi


Kétféle hang különböztetı meg, a kopogóhang és a léghang. Az ablakok esetén a kopogóhangoktól jórészt eltekinthetünk, elsısorban a léghangok terjedésének megakadályozásával kell foglakozni. Számos tényezı befolyásolhatja egy ablak léghanggátló képességét: leginkább az üvegezés módja, beépítése, szerkezeti kialakítása és a hézagok tömítésének minısége. A hagyományos kettıs üvegezéső ablakszerkezetek mérsékeltebb, míg a különleges ablakszerkezetek (pl. három rétegő üvegezések) fokozottabb igények kielégítésére is alkalmasak. Minél több réteg áll rendelkezésre annál több zaj kiszőrése lehetséges. Az ablakoknak megfelelı szélállósággal kell rendelkezniük. Attól függıen, hogy milyen méretőek és a terepszinthez képest milyen magasságban, az épület hányadik emeletén vannak elhelyezve, valamint milyen tájolásúak, az ablakokat az év különbözı idıszakaiban különbözı szélhatások érik. Ez a hatás, az ablakfelület síkja és a szél iránya által bezárt szögtıl függıen különbözı mértékő szélnyomás vagy szélszívás lehet. A szélnyomással és szélszívással szembeni ellenállóképesség függ az ablakok profilkialakításától, szárnyméretétıl, az összefüggı üvegfelületek méretétıl, az ablakszárnyak és a tok közötti kapcsolatot biztosító vasalatoktól, ezek rögzítési és mőködési módjától, valamint az ablakokon szükségképpen megjelenı hézagok mennyiségétıl és tömítésétıl. Mindezek alapján a gyártmányokat különösen szélálló, nagy, közepes és kis szélállóságú kategóriákba sorolják [9]. A szélnyomás gyakran esıvizet is hoz magával, amivel szemben az ablakoknak különösen ellenállónak kell lenniük, mert amíg a szélnyomás hatására a helyiségekben esetleg kedvezıtlen lehőlések, huzatjelenségek jöhetnek létre, addig egy esetleges beázás komoly károkat okozhat. Egy ablak vízzáró képessége függ az ablak felületén lecsurgó víz útjának kialakításától, a szélnyomás következtében becsurgó víz biztonságos kivezetési módjától és természetesen az ablakszerkezet hézagainak tömítésétıl [9]. A nagy légzárású ablakoknál rendszeresen szellıztetni kell a penészesedés, a páralecsapódás elkerülése érdekében, illetve meg kell oldani a helyiségek gépi szellıztetését [8]. A következı alfejezetben a mőemléki épületeken legtöbbször elıforduló nyílászáró típusok, a pallótokos, valamint a kapcsolt gerébtokos ablakszerkezet kialakítása kerül röviden bemutatásra.

14

Gulyás Gyöngyi

2.3.


Pallótokos ablakok

A pallótokos ablakok a kisebb igényő igény alárendeltt helyiségek, az ideiglenes és az alacsony hımérsékletre főtendı őtendı épületek (raktárak, nyaralók, felvonulási épületek) körében általánosak.. Rendszerint a falazással egyidejőleg, egyidej az épület vékony (például fél tégla vastag) falaiba,, a falazathoz csatlakozó kávák felületére építetté be.. A tokszerkezet a fal külsı küls síkján került elhelyezésre. Szerkezeti kialakítása egyszerő, egyszer legjellemzıbb bb sajátossága, hogy az egy vagy két síkon elhelyezkedıı szárnyak közül a külsık küls kifelé, a belsıkk pedig befelé nyílnak. Az állandó használatra szánt helyiségeknél szinte kizárólag kettıs kett s szárnyakkal készített szerkezeteket alkalmaznak. Ezen ablaktípus tokja pallóból készített, készített kávára két oldalról felszögelt borítódeszkából áll. Szerkesztési elvük az, hogy a falnyílást a pallóból készített készített (fogazással összeépített, összeépített valamint befalazó léc segítségével beerısített) beer alsó szárán kifelé lejtı tok kibéleli, a kétoldali deszkakeret körös-körül körül beszegi, valamint a kettıs ütközéső szárny a béleléshez és a peremborításhoz csatlakozik. Az átlátszó vagy áttetszı és tapasszal beerısített beer üvegtábla mindig a külsı oldali horonyba kerül. A zárt szárnyat félfordító vagy kettıs kett ablakfordító, a nyitottat at pedig kitámasztó rúd rögzíti. rögzíti. A tok nyílását vízszintes és függıleges függ tokosztók kisebb mezıkre oszthatják [6],[10]. [ A tok és a szárny csatlakozásának nak egy lehetséges, jellemzı kialakítását, valamint járatos méreteit a 4. ábra mutatja:

4. ábra: A pallótokos ablak falcsatlakozása, vízszintes metszet [22]

15

Gulyás Gyöngyi


5. ábra: A pallótokos ablak [15]

6.. ábra: ábra Mőemléki épület pallótokos ablakokkal [15]

16

Gulyás Gyöngyi

2.4.


Kapcsolt gerébtokos ablakok

Az ablaktípusok közül a kapcsolt gerébtokos kialakítás terjedt el a mőemléki, állandó használatú (téli – nyári) épületek esetén. Az 1950-es évekig szinte kizárólagosan ilyen típusú fa ablakokat építettek be, tömeges gyártását az 1980-as 1980 as években szüntették meg. Ezeket az ablakokat egy, két, vagy több szárnyból állóan, nagyon sok alaki, méretméret és osztási változatban készítették. Legjellemzıbb, Legjellemz ezáltal könnyen felismerhetıvé ıvé tevı tev tulajdonsága, hogy a külsı ablakszárnyak is befelé nyílnak. Ehhez a külsı külsı tokkeretet kisebb keresztmetszetőre re készítik, ezáltal a szerkezete bonyolultabbnak tőnik. t Többféle kialakítás alkalmazott: kávába helyezett vagy káva nélkül beépített kapcsolt kettıs-, és az ütköztetésnek megfelelı megfelel gerébtokkal, a fényzáró szerkezet részére tokmagasítással, függönytartóval vagy redınyszekrénnyel, red kettıss ütköztetéső ütköztetés szárnyakkal, a tok belsı oldalán hézagtartó léccel beszegve, vagy béléssel béléssel és borítással, a mellvédfalat ablakdeszkával lefedve. Leggyakrabban minimum 38 cm vastag kisméret rető téglafalba, kettıs kávába építik be, a falazással ssal egyidejőleg [9]. A tok és a szárny csatlakozásának csatlakozásá egy lehetséges, jellemzı kialakítását, valamint járatos méreteit a 7.. ábra mutatja:

7.. ábra: A kapcsolt gerébtokos ablak falcsatlakozása, vízszintes metszet [2]

A megfelelı légzárást a kettıs kett kávával érik el, amelyet az építıanyagok ıanyagok fejlıdésével fejl bitumenbe áztatott kendergóc tömítéssel fokoztak. fokozt Az ilyen fajta szerkezeteket szerkezete javasolt utólagosan felületkezelni, kezelni, amelyet jellemzıen jellemz famázolással (félolajos lolajos beeresztés, beereszt kétszeri közbensı mázolás és zománclakkoz nclakkozás) készítenek. Problémás pontja a külsı k szárny alsó vízvetıje, itt csapóesı eseténn bejuthat a víz a két ablakszárny közé,, amelyet esı es után ki kell 17

Gulyás Gyöngyi


törölni. Ahol ezt elhanyagolják a bélés felületképzése károsodhat. Üvegezése általában 3 mm vastagságú hengerelt, illetve húzott síküveg, amelynek rögzítése háromszög alakú üvegezı szeggel és gittel történik, mindig a külsı oldal felıl. A külsı szárny és a tok között a tokba mart dekompressziós hézag található, ahol a tok-szárny kapcsolatban átjutó szél torlónyomása lecsökken, így az általa bejuttatott nedvesség is le tud folyni a dekompressziós hézagban. Az ablakszárnyak rúdelemeinek összeépítési merevségét a sarkokba besüllyesztett L alakú sarokerısítı vasalat fokozza [2]. Jellegzetes kiegészítıje a külsı síkra helyezett spaletta, illetve késıbb az esslingeni redıny. A technika fejlıdésével megjelent továbbfejlesztett változata a hıszigetelı üvegezéssel készített gerébtokos ablakszerkezet. Abban az esetben, ha megfelelı tömítésekkel látják el, valamint az ablakszárnyak is elegendıen távol helyezkednek el egymástól, nagyon jó hıszigetelı tulajdonságokkal rendelkezik. A káros hatások miatt kizárólag idıtálló faanyagból, legtöbbször fenyıfából, lucfenyıbıl készítik. A gyakori csere elkerülése érdekében a faanyagot külsı faanyagvédelemmel, különbözı fedırétegekkel látják el.

8. ábra: A kapcsolt gerébtokos ablak esztétikai megjelenése [16]

A dolgozat további fejezeteiben ezen nyílászáró típusok felújításának,esetleges cseréjének hıés páratechnikai vonzatai, illetve vizsgálata követhetı figyelemmel.

18

Gulyás Gyöngyi


3. MŐEMLÉKI ABLAKOK ÉPÜLETFIZIKAI NUMERIKUS VIZSGÁLATA 3.1.

Az ablakok épületfizikai viselkedése

Az ablakszerkezetek legnagyobb felületi egysége az üveg. Rendeltetésüknek megfelelıen biztosítaniuk kell a kívánt fényáteresztést. Természetesen a legjobb minıségő üvegfelületek sem teljesen átlátszóak, nem engedik át a látható fény egészét. A fényáteresztést befolyásolja az üveg típusa, a rétegek száma és az üvegre felvitt bevonat. Általános kialakítások esetén a látható fény 90 %-a képes áthaladni a felületen, speciálisan kifejlesztett korszerő víztiszta üvegegek esetén ez elérheti a 92 %-ot. Hıszigetelı üveg esetén, a hıszigetelést növelı bevonatok miatt, a fényáteresztés lecsökken. Különbözı igényeknek megfelelıen elıállítanak erısen tükrös bevonattal rendelkezı, színezett üvegeket, melyek fényáteresztése 10 % alá is csökkenhet. Az ablakok fontos jellemzıje a látható fény áteresztésének mértéke, mely befolyásolja a napfény beltérbe való bejutását, a kilátást, megfelelı fényáteresztéső ablak megválasztásával kivédhetı a belátás valamint nagy hatással van a beltér bútorzatának ragyogása, fakulása terén. A 9. és 10. ábrán látható az üvegfelületek általános fényáteresztési sémája egy-, illetve kétrétegő kialakítás esetén.

9. ábra: Üvegfelület fényáteresztése [7]

19

Gulyás Gyöngyi


10. ábra: Kétrétegő üvegfelület fény- és energia áteresztése [7]

A két ábra is jól szemlélteti a különbözı rétegszámú ablakok közötti eltéréseket. A 10. ábra szerint a kétrétegő üvegfelületen csupán 49 %-os fényáteresztés mérhetı. A modern technika segítségével azonban kifejlesztettek olyan tisztaságú síküvegeket, valamint különleges bevonatokat, amelyek a rétegszám növekedésével egyidejőleg nem okoznak ilyen mértékő csökkenést. Nem csak a rétegszám, de az üvegvastagság is nagyban befolyásolja a fény áteresztését. Például míg egy 3 mm vastag síküveg 90 %-os, addig egy 10 mm-es már csak 86 %-os áteresztéssel rendelkezik. Ez az energia átjutásában is megmutatkozik. A 3 mm-es üveg esetén 86 %, míg a 10 mm-es esetén 72 % az átjutott energia mennyisége. Természetesen az energia közvetlen áteresztésének csökkenésével egyenes arányban nı az üveg belsejébe átadódó energia mértéke. A színezettség hatása is erısen megmutatkozik: egy zöld színő üveg 73 %-ot, egy sötétkék 57 %-ot és egy szürke 44 % fényt ereszt át [1].

20

Gulyás Gyöngyi

3.2.


A numerikus szimuláció elméleti háttere 3.2.1. A numerikus modell

A számítás egy svéd fejlesztéső, speciálisan hıtechnikai számításokra tervezett HEAT3 nevő két- és háromdimenziós áramlások számítására alkalmas végesdifferenciálon alapuló programmal történt, amellyel kiszámítható a szerkezeten átfolyó hıáram mértéke és a hımérséklet eloszlása is. •

A program matematikai és számtani háttere

Az alap differenciálegyenlet A program a hıvezetés differenciálegyenletére épül, amely T(x,y,z,t) esetén háromdimenziós áramlásra:

δT δ  δT  δ  δT  δ  δT   +  λz  λx  +  λ y  + I ( x, y, z, t ) = C δt δx  δx  δy  δy  δz  δz  amelyben:

I [W/m²] a belsı hıfejlıdés, λx, λy, és λz [W/mK] a hıvezetés x, y és z irányban C [J/m³K] a hıkapacitás.

A hıvezetés a tér három irányába – λx, λy, és λz – általában azonos: λx = λy = λz, és a belsı hıfejlıdés gyakran zérus, I=0. Állandósult állapotban az egyenlet jobb oldala zérus. Peremfeltételek A számításhoz kétféle peremfeltételt kell megadnunk: - a hımozgást: q(t)=f(t) [W/m²] - területek hımérsékleteit, illetve a felületi ellenállás értékét: T(t)=f(t) [K] R [m²K/W]

21

Gulyás Gyöngyi


A 11. ábra két különbözı hıvezetéssel – λ1 és λ2 – rendelkezı anyag belsı hatását mutatja. A hımérséklet természetesen folytonos a határvonalon. A határvonal normálvektora n. A hıáramlás is folytonos a határon keresztül. A hımérséklet normálvektor szerinti deriváltja

δT δT δT . A határra merıleges hıáramlás feltétele: λ1 = λ2 δn δn δn 1

2

11. ábra: Két anyag határa

Amint az a 12. ábra látható, kapcsolódó ellenállás is lehet két réteg között: Rins (m²K/W). Ebben az esetben a kapcsolódó ellenállás eltérı a két oldalon. A folyamatos hıáram feltétele ekkor, belsı hıszigetelés alkalmazásakor:

λ2

T −T 1 δT δT = 2 = λ1 δn 2 Rins δn 1

12. ábra: A kapcsolódó ellenállás

Kezdeti feltételek A t=tkezdeti hımérsékletet két dimenzióban a T(x,y,tkezdeti), és három dimenzióban a T(x,y,z,tkezdeti) írja le. Állandósult állapot esetén a kezdeti hımérséklet értéke elhanyagolható a megoldás szempontjából [3].

22

Gulyás Gyöngyi

•


A program gyakorlati alkalmazása

Elıször a geometriát kell megrajzolni. Minden elem derékszögő hasábbal modellezhetı. Minden hasábnak meg lehet adni az x, y és z irányú kiterjedését, illetve az anyagi jellemzıit. A geometria meghatározása után kell megadni a kezdeti- és peremfeltételeket. Ez részben a kész rajzon állítható be, részben szövegesen kell megadni. A rajzolástól kezdve ügyelni kell a pontos illesztésekre, mivel egy kis pontatlanság is teljesen hibás számtani eredményt adhat. A geometria megrajzolása és a kezdeti-, illetve peremfeltételek megadása után lefuttatható a numerikus számítás. Ez a cellaszámtól, illetve a számítógép teljesítményétıl függıen a pár másodperctıl pár percig, nagyobb kaliberő modell esetén pár óráig is eltarthat. A számítás eredménye két-, illetve háromdimenziós ábrákkal és szövegesen leírt értékekkel dokumentálható. Az ábrákon különbözı színekkel jól látható a hıáram és a hımérséklet eloszlása, amelyek a tér minden irányából, és különbözı metszetekben is megnézhetık. A késıbbi felhasználás érdekében ezek az ábrák és a számítás iterációs listája is elmenthetı. A numerikus háló kialakítása, illetve a megfelelı számtani pontosság eléréséhez szükséges cellák számának felvétele számos változótól függ. Meg kell vizsgálni a geometriát, az anyagot és a peremfeltételeket. Az alábbi számítások az Európai Szabvány alapján történtek. Mindegyik számítást kétszer kellett elvégezni, elıször n db cellával, majd 2n számú cellával. Mivel az összetartozó számítások eredménye közötti eltérés 2 %-on belüli, így elfogadható az eredmények pontossága [3].

23

Gulyás Gyöngyi


3.2.2. Felhasznált tényezık A számítások során az ablakszerkezetek vízszintes metszetét vizsgálva összehasonlíthatóak a különbözı kialakítások. Ehhez minden szerkezet esetén ugyanolyan hossz- és magassági méreteket kell megadni. Jelen futtatások mindegyike hosszirányban a falnyílás hosszméretének felét és a falszerkezet egy ezen mérethez arányosan választott szakaszát, valamint magasságilag 10 mm-es metszetet vesz figyelembe. Az így a kapott eredményekbıl a valóságnak megfelelı következtetések vonhatóak le. A hıhídszimuláció során a programban minden építıanyaghoz megadott hıvezetési tényezıt kell alkalmazni. A hıvezetési tényezık értékét az MSZ-04-140-2:1991: Épületek és épülethatároló szerkezetek hıtechnikai számításai. Hıtechnikai méretezés, az MSZ EN ISO 10177-1:2006: Ajtók, ablakok és társított szerkezetek hıtechnikai viselkedése. A hıátbocsátási tényezı kiszámítása. 1. rész: általános elıírások, valamint az MSZ EN ISO 10077-2:2003: Ajtók, ablakok és társított szerkezetek hıtechnikai viselkedése. A hıátbocsátási tényezı kiszámítása. 2. rész: Numerikus módszer tok- és szárnyszerkezethez címő szabvány alapján vettem fel: mészvakolat: λvakolat = 0,8 W/mK B30 jelő falazat: λtégla = 0,4 W/mK üveg: λüveg = 1,0 W/mK fenyıfa rostokra merılegesen: λfa = 0,13 W/mK hıszigetelés: λhıszigetelés= 0,035 W/mK argon gáz: λargon= 0,016 W/mK poliuretán hab: λpur hab= 0,04 W/mK poliszulfid: λpolisulfide = 0,40 W/mK gumi : λgumi= 0,15 W/mK A számítás során alkalmazott felületi hıátadási tényezık: külsı levegı: he=25 W/m2K → αe=1/25=0,04 m2K/W belsı levegı: hi=7,7 W/m2K → αi=1/7,7=0,13 m2K/W A megfelelı modellezés érdekében számolni kell az ablakok közötti levegı hıvezetési tényezıjével, melyet befolyásol a sugárzás és a konvekció. Levegı hıvezetési tényezıjét az MSZ EN ISO 10077-2:2003: Ajtók, ablakok és társított szerkezetek hıtechnikai viselkedése. A hıátbocsátási tényezı kiszámítása. 2. rész: Numerikus módszer tok- és szárnyszerkezethez címő szabvány alapján számítottam ki. Adott területő légrés esetén: (b – hosszúság, d – magasság) számítható a szabvány alapján a hıvezetési tényezı: λ h h d képlet alapján adódik, ahol: (3.2.1.) 24

Gulyás Gyöngyi

ahol:


h 4 ε σ T

F

(3.2.2.)

σ =5,67*10-8 W/mK4 a Stefan – Boltzmann állandó Tm =273 K

12

1

1

1 1

2

1

d 2

a belsı felületi hıátbocsájtás, amelybıl =0,82 d

F 2 1 b b ha = max C

(3.2.3.)

(3.2.4.)

d; C 1,57W/m K)

ahol: C1=0,025 W/mK

(3.2.5.)

Jelen esetben a légrések mérete miatt mindenhol ha = C3=1,57 W/m2K értékkel számítandó. Ezen összefüggésekkel minden egyes adott légrés területére számítható a levegı hıvezetési tényezıje. 3.2.3. A numerikus modell kalibrálása A program megfelelı mőködésének bizonyításaképpen, a program használatához szükséges útmutató példáját rekonstruálva történt a számítógépes modell bekalibrálása, amint azt az alábbi számítás mutatja. A vizsgált nyílászáró tok-szárny kapcsolata, valamint a falcsatlakozás felépítése:

13. ábra: A számítógépes modell

A szimulációhoz felhasznált adatok: A hıvezetési tényezık értékei: szigetelés: λszig = 0,039 W/mK fa: λfa = 0,14 W/mK üveg: λüveg = 0,81 W/mK gipsz: λgipsz = 0,22 W/mK fém: λfém =160W/mK levegı az üvegek között: λlevegı =0,074 W/mK. 25

Gulyás Gyöngyi


A felületi hıátadási tényezık: αe=0,04 m2K/W αi=0,13 m2K/W. A feladatot kétféle modellhosszra kell lefuttatni mivel a kiterjedése vízszintesen 1,085 m, függılegesen 1,185 m, így egy – egy futtatás adja meg a vízszintes illetve a függıleges metszet hıtechnikai viselkedését. A számításokat elvégezhetıek a vízszintes hosszméret felére korlátozva, majd a kézi számítás során ez korrigálható. A referencia ablak modell hımérsékleti ábrája:

14. ábra: A hımérsékletmezı alakulása

A program lefuttatása során vizsgálható a szerkezeten átáramló hı mennyisége. A program egy iterációs táblázatot generál a megadott tényezık alapján az átáramlott hıáramról. A számos felületi értéket összesíti, majd a teljes szerkezetre megadja a feladatban használandó értéket. A felvett modell alapján a hımennyiség a vízszintes metszeten át az 1,185 m-es ablakszerkezetre: a hıáram mértéke Q = 0,2555 W. Az 1,085 m-es ablakszerkezetre: a hıáram mértéke Q = 0,2382 W. Az útmutatóban szereplı értékek felületarányosan jelennek meg a két oldal közti hımérsékletkülönbség függvényében. Tehát a kapott hıáramokat elıször a külsı és a belsı hımérséklet közötti hımérsékletkülönbséggel, majd a szerkezeti vastagsággal kell elosztani. A számítógépes analízis során a szerkezet hosszának fele került modellezésre, tehát az így kapott értéket meg kell szorozni kettıvel, hogy megkapjuk a teljes szerkezeten átáramló hımennyiséget. 1,185 m-es ablakszerkezetre: a hıáram mértéke: Q = 0,2555 W szakirodalomban szereplı végeredmény: qvcal = 2,518 W/mK a példa futtatása során kapott saját eredmény: qvcal = 0,2555 W/20 K/0,01 m*2 = 2,55 W/mK

26

≅ qvcal = 2,518 W/mK

Gulyás Gyöngyi


1,085 m-es ablakszerkezetre: a hıáram mértéke: Q = 0,2382 W szakirodalomban szereplı végeredmény: qHcal = 2,330 W/mK a példa futtatása során kapott saját eredmény: qHcal = 0,2382/20/0,01*2 = 2,382 W/mK ≅

qHcal = 2,330 W/mK

Az eltérés az eredeti, szakirodalomban található, valamint a saját, rekonstruált modell esetén körülbelül 1-2 %-ra tehetı, tehát a számítások megfelelı eredményre jutottak. A minimális eltérés megfelelı, mivel a modell befoglaló méreteit közelítıleg lehetett felvenni. Tehát a program a további számításokhoz használható.

15. ábra: A hımérsékletmezı az azonos hımérséklető szintvonalakkal

27

Gulyás Gyöngyi


4. A WEKERLETELEPEN TALÁLHATÓ MŐEMLÉKI NYÍLÁSZÁRÓK VIZSGÁLATA A jelenleg beépített ablakszerkezetekkel kapcsolatos problémák okait kutatva felfedezhetı a különbözı szerkezetek eltérı kialakításából adódó eltérı viselkedés. A vizsgálat azért célszerő, hogy megállapítható legyen melyik megfelelı, és melyek azok, amiket nem célszerő, illetve milyen feltételek mellett lehet beépíteni. Napjainkban elıtérbe kerültek a régi mőemléki nyílászárók korszerő felújítási projektjei. Néhány esetben a régi megfelelıen beépített ablakszerkezetek cseréjekor nem megfelelı hıáteresztéső ablakok kerülnek beépítésre. Ennek kiküszöbölésére készült a dokumentáció. A budapesti Wekerletelepen jelenleg igényesen kialakított, esztétikus, régi típusú kétrétegő ablakszerkezetek találhatók. Ezek elhasználódottak, elöregedtek, emiatt cserére, illetve felújításra szorulnak. A felújítási koncepció szerint három lehetséges kialakítás készült. A dolgozatban ezen változatok, és a teljesség igénye nélkül további lehetséges esetek kerültek vizsgálatra. Egy általános fal-ablakszerkezet csatlakozás esete is helyet kapott, mivel a modellek eredményei kiterjeszthetık bármilyen eshetıségre. Mivel számos nyílászáró kialakítás található a telepen, ezért célszerő egy általános típus vizsgálata.

16. ábra: Wekerletelep kétszárnyú ablakszerkezetei [21]

28

Gulyás Gyöngyi


A vizsgálatok során a különbözı nyílászáró kialakítások mezıközépi, általános vízszintes metszete került vizsgálata. Ezen modellbıl a számítások során kiolvashatók a különbözı pontok sajátléptékben mért hımérsékletei, amelyek alapján következtetéseket lehet levonni az ablakszerkezet környezetében a hı-, valamint páratechnikai viselkedésére, a különbözı kialakítások összehasonlíthatóvá válnak egymással. A nyílászárók hıátbocsátási tényezıi jelen dolgozatban nem kerültek kiszámításra, ez a kutatás következı lépésében, a ténylegesen felújítandó szerkezetek felmérés utáni pontos geometriai adataival fog megtörténni. A modellek kialakításához az ablakszerkezetek jellemzı vízszintes metszetei szükségesek. A telepen megtalálhatóak egy- és kétszárnyú nyílászárók is. Jelenlegi vizsgálat során a gyakoribb kétszárnyú szerkezetek vizsgálata a cél, amelyek hıtechnikailag csak csekély mértékben térnek el egyszárnyú társaiktól. A körülvevı falszerkezet jellemzıen 44 cm vastagságú, a nyílás közelében káva helyezkedik el, amely 14 cm vastagságban, illetve a faltól 6,5 cm-t nyúlik be a nyílásba, amint az a 17. ábrán is látható.

17. ábra: Ablak körüli falszerkezet (fal+káva)

Mint az már említésre került, ezen esetekben is elegendı a szerkezetek vízszintes metszetének, a falnyílás hosszának a felét vizsgálni (ld. szabványok), mivel az üvegezés további kiterjesztése nem okoz a kapott értékekben nagy eltéréseket, valamint mert a vizsgált nyílászárók szimmetrikusak. A fal kiterjedését is elegendı csak adott hosszúságig vizsgálni, mert ezen méretek az eredményeket nem befolyásolják számottevıen, elhanyagolhatók. Minden szerkezet az adott falnyílásra van kifejlesztve, emiatt összehasonlításra alkalmasak. A következıkben látható kapcsolt gerébtokos ablak felmérésbıl származó vízszintes metszetét, valamint a kialakítandó felújítás/csere hıszigetelı üvegezéső és europrofilos szerkezeteinek szabadkézi rajzú terveit Molnár László okleveles építészmérnök készítette, és a kerületi önkormányzat fıépítésze tette lehetıvé vizsgálatukat. A számítógépes programban csakis téglalapokból készített összefüggı szerkezetek készíthetık, emiatt a szerkezetek egyszerősítésére került sor. Ezek a szerkezeti méretekben mm-es eltéréseket eredményeznek, melyek a számítás során nem mértékadóak.

29

Gulyás Gyöngyi

4.1.


A jelenleg meglévı nyílászárók vizsgálata

A Wekerletelepen eredeti, kapcsolt gerébtokos ablakszerkezetek találhatók. Állapotukból következtethetı, hogy az akkori asztalosipar tartós, jó minıségő faanyag felhasználásával dolgozott, ezáltal sok helyen még mindig megfelelı az állapotuk. Az alábbi számítás a jelenlegi ablakszerkezet vizsgálatát mutatja. A nyílászáró geometriai kialakítását, valamint falhoz való csatlakozásának vízszintes metszetét lásd 18. ábra:

18. ábra: Kapcsolt gerébtokos ablak szerkezeti vázlata (részlet ld. 19.ábra)

A nyílászáró-fal csatlakozást a 18. ábrából kiemelve, részletesen szemlélteti a jellemzı méretekkel a következı csomópont:

19. ábra: Kapcsolt gerébtokos ablak fal csomópontja

30

Gulyás Gyöngyi


A szimulációhoz felhasznált adatok: A szimuláció során minden egyes különbözı anyag hıtechnikai tulajdonságait meg kell adni. A hıvezetési tényezık értékei: mészvakolat: λvakolat = 0,8 W/mK B30 jelő falazat: λtégla = 0,4 W/mK üveg: λüveg = 1 W/mK fenyıfa rostokra merılegesen: λfa = 0,13 W/mK levegı:

20. ábra: A levegı 3 részre bontása a tok és a falazat között

levegı a két üveg között: λlevegı az üvegek között=0,8059 W/mK levegı a tok és a falazat között: három részterületre felosztva számítandó: (ld. 20.ábra) λlevegı1=0,528 W/mK, λlevegı2=0,0508 W/mK, λlevegı3=0,161 W/mK. A levegı hıvezetési tényezıinek számítása az MSZ EN ISO 10077-2:2003: Ajtók, ablakok és társított szerkezetek hıtechnikai viselkedése. A hıátbocsátási tényezı kiszámítása. 2. rész: Numerikus módszer tok- és szárnyszerkezethez címő szabvány alapján történt. A meghatározott értékek a levegı területébıl: a két üveg között a d=163 mm és a b=515 mm, a tok és a falazat között a d1=150 mm és b1=10 mm, d2=10 mm és b2=65 mm, d1=44 mm és b1=10 mm értékekbıl számíthatók. A felületi hıátadási tényezık: külsı levegı: he=25 W/m2K → αe=1/25=0,04 m2K/W belsı levegı: hi=7,7 W/m2K → αi=1/7,7=0,13 m2K/W

31

Gulyás Gyöngyi


A számítógépes modell:

21. ábra: A számítógépes modellezés szerkezeti alaprajza

Az ábrán is látható, hogy az ablakszerkezet szerkezeti részletei, a modell bevitele során, négyszögekkel közelítve alakíthatók ki. A közelítés ilyen nagyságrendő méretek mellett az eredmények tekintetében megfelelı. A kialakítás három dimenziós, szerkezeti vastagsága jelen esetben 1 cm. Ezen vastagság annak érdekében, hogy a modellek egymással megfelelıképpen összehasonlíthatóak legyenek, minden modellnél azonos. Minden egyes különbözı építıanyag esetén, a program az elıre megadott hıvezetési tényezıkkel számol a hıhídszimuláció során. Annak érdekében, hogy különbözı anyagok látványosan elkülöníthetık legyenek, esetükben különbözı színek definiálhatók. Az üvegek, valamint a fal és a tokszerkezet közötti légréseket a program egy külön hıvezetési tényezıjő anyagként kezeli. Ezzel szemben a külsı és belsı hımérséklető légteret a határoló felülethez illeszkedve peremfeltételekként értelmezi. A program differenciálegyenleteket megoldva egységrıl-egységre haladva iterációval számol, és meghatározza a modell esetén a hımérsékletek eloszlását, illetve a hıáram sőrőségét. Ezekbıl egy választott metszetben szintvonalas ábra rajzolható. Ezen ábrák, illetve értékek kiértékelésére kerül sor az elkövetkezıkben. Fontos meghatározni, hogy a kapott hımérsékletek meghaladják-e a belsı térben mérhetı hımérséklethez és páratartalomhoz tartozó harmatponti hımérsékletet. A relatív páratartalom azt jelenti, hogy egy adott hımérsékleten a levegı mennyi nedvességet tartalmaz ahhoz képest, amennyit maximálisan képes felvenni. Minél melegebb a levegı, annál magasabb lehet a páratartalma. Azon esetekben ahol ezek az ablakok még jó állapotúak, elegendı egy újrafestés, az apróbb hibák kijavítása. Ahol lehetséges, ez a leginkább költségkímélı megoldás. A 22. ábrán a kapcsolt gerébtokos modell hımérsékleti viselkedése látható. A jobb oldalon található a színekhez tartozó hımérsékleti értékek jelmagyarázata. 32

Gulyás Gyöngyi


22. ábra: A hımérsékletmezı alakulása

A modell kialakításakor az értékeket hımérsékleti sajátléptékben kapjuk meg a különbözı hımérsékleti viszonyoktól független összehasonlíthatóság érdekében. Ehhez a modellben meg kell adni a különbözı felületi hımérsékleteket. A belsı és külsı levegı tekintetében a szimulációhoz tetszıleges hımérsékleti értékek adhatók meg. Jelen esetekben ahhoz, hogy a kapott értékek minden kívánt hımérsékletkülönbségre egyetlen képlet felhasználásával átválthatók legyenek, meghatározandó, hogy a pont és a környezet közötti hımérsékletkülönbség hányad része a belsı és külsı hımérséklet különbségének. Gyakorlati értelemben tehát a sajátléptékő hımérsékleti értékek alkalmasak erre. Ahhoz, hogy ezen értékek rögtön leolvashatók legyenek, belsı hımérsékletként 1 ºC-ot, külsı hımérsékletként 0 ºC-ot érdemes felvenni a modellek futtatásakor. Az ábrán ezen hımérsékletekhez képest kirajzolódó szerkezeti hımérsékletek láthatók. A színskála segítségével szemléletesen láthatóak a különbözı pontokban számított hımérsékletek értékei. A számítógépes szimuláció alapján az alábbi eredmények adódtak: Az MSZ EN ISO 13788:2001: Épületszerkezetek és épületelemek hı- és nedvességtechnikai viselkedése címő szabvány alapján: a külsı hımérsékletet 0 ºC-ra, a belsı hımérsékletet 1 ºC-ra felvéve a hımérsékletviszonyok saját léptékben adódnak. E célszerően bevezetett dimenzió nélküli mennyiségnél a skála kezdıpontja a külsı hımérséklet θ , viszonyítási alap a belsı és a külsı léghımérséklet különbsége: (θ+ θ ), így a szerkezet bármely pontján a θ+ hımérséklet a kialakuló:

f-+

./0 1.2

(4.1.1)

.0 1.2

hányadossal jellemezhetı. 33

Gulyás Gyöngyi


Az azonos értékkel jellemezhetı pontokból kialakuló „potenciálfelületek” az adott szerkezeti kialakításról jól elemezhetı képet adnak, így adott ti és te léghımérséklet értékre, bármely vizsgálandó szerkezeti hımérséklet a 4.1.2-es összefüggéssel számítható. θ+ θ f-+ θ+ θ (4.1.2) Ahol: θ+ :a szerkezet tetszıleges pontján kialakuló hımérséklet θ : külsı hımérséklet θ+ : belsı hımérséklet f-+ : adott pontban a hımérséklet sajátléptékben. A kritikus pontokban a hımérsékletek sajátléptékben: a belsı tok és fal találkozási pontjában (ld. 22. ábra 1. pont) fRsi,1 = 0,8032, a külsı szárny és a tokborítás találkozási pontjában (ld. 22. ábra 2. pont) fRsi,2 = 0,2744. A sajátléptékben kapott értékekbıl adott külsı (- 2 ºC) illetve belsı hımérsékletre (20 ºC) kiszámíthatók a 4.1.2 képlet alapján a vizsgált pontok hımérsékletei (θ+): A kiszámított hımérsékleti érték a belsı tok mellett: θ+, = 16,67 ºC

A kiszámított hımérsékleti érték a külsı szárny mellett: θ+, = 4,04 ºC

Az 1. táblázat alapján látható, hogy 20 ºC-os belsı hımérséklet esetén az 1. pontban nem várható párakicsapódás még a 80 %-os relatív páratartalom esetén sem, mivel a kapott hımérsékleti érték meghaladja a táblázatban szereplı referencia értéket. 1. táblázat: Harmatponti hımérsékletek a relatív páratartalom függvényében [20]

34

Gulyás Gyöngyi


A 2. táblázat adott külsı és belsı hımérsékletekhez, adott relatív páratartalmakhoz tartozó harmatponti hımérsékleteket mutatja: 2. táblázat: Harmatponti hımérsékletek a külsı és belsı hımérséklet valamint a relatív páratartalom függvényében

Belsı hımérsékletek

Külsı hımérséklet + 2 °C

90

A vizsgált referenciapont hımérséklete

14,5

16,3

14,8512

14,4

16,4

18,3

16,4576

16,3

18,4

20,3

18,064

90


40

Relatív páratartalmak 50 60 70 80

18

4,2

7,4

10,1

12,5

20

6

9,3

12

22

7,8

11,1

13,9


Külsı hımérséklet - 2 °C

40


18

4,2

7,4

10,1

12,5

14,5

16,3

14,064

20

6

9,3

12

14,4

16,4

18,3

15,6704

22

7,8

11,1

13,9

16,3

18,4

20,3

17,2768

90



Külsı hımérséklet -10 °C

40


18

4,2

7,4

10,1

12,5

14,5

16,3

12,4896

20

6

9,3

12

14,4

16,4

18,3

14,096

22

7,8

11,1

13,9

16,3

18,4

20,3

15,7024

35

Gulyás Gyöngyi


A táblázat pirossal jelölt cellái jelentik a kritikus eseteket. A kapott értékekbıl látható, hogy amikor a referenciapont hımérséklete eléri a harmatponti hımérsékletet, akkor e részén a szerkezetnek párakicsapódás várható. A táblázat alapján látható, hogy a 2 ºC-os külsı hımérséklet esetén csak 80 %-os páratartalom felett alakul ki párakicsapódás, de a - 2ºC, a - 10ºC-os értékek esetén már alacsonyabb páratartalmak esetén is megjelenik a felületi kondenzáció. A jelen vizsgálatok a különbözı ablaktípusok referencia pontjainak harmatponti hımérsékleteit hasonlítják össze. Nem szabad elfelejteni azonban, hogy a probléma már hamarabb, kapilláris kondenzáció formájában megjelenik.


A 23. ábrán látható szintvonalak jelzik az azonos hımérséklető pontok eloszlását. Az MSZ-04-140-2:1991: Épületek és épülethatároló szerkezetek hıtechnikai számításai. Hıtechnikai méretezés címő szabvány kimondja, hogy azon pontok esetén, amelyeknél a sajátléptékő hımérséklet nem éri el a 0,65-ös értéket, mindenképpen további vizsgálatok szükségesek, hogy megállapítható legyen, hogy a felületen ténylegesen bekövetkezhet-e párakicsapódás. Számos szakirodalom ezt az értéket veszi referenciaértéknek. A szintvonalas ábrán ezek jól láthatók. A belsı tok mellett, valamit a fal belsı oldalán a sajátléptékő hımérséklet megfelelı. A tok és a fal közötti légrésben viszont párazáró réteg hiányában párakicsapódás, majd penészesedés várható, amit a 24. ábrán látható értékek is bizonyítanak. A két különbözı anyag közé a jobb hıtechnikai körülmények és a fa védelme érdekében hagynak mégis levegıréteget. Azzal, hogy a fa alapanyag nem érintkezik közvetlenül a falazattal, bizonyos korlátok között megengedik hıtágulását, ezzel elérik, hogy ne keletkezzenek káros feszültségek a tokban majd a szárnyban. Viszont a fa és falazat között azért is szükséges légrés kialakítása, hogy a fa ne vegyen fel nedvességet a falazat irányából, amely akár korhadáshoz is vezethet. Az üveg környezete is vizsgálandó a hıátadás szempontjából. Látható, hogy az üveg belsı felületén körülbelül állandó 0,63-as hımérséklet alakul ki. Ez az eddig vizsgált 36

Gulyás Gyöngyi


viszonyok között azt jelenti, hogy 11,86 ºC-os hımérséklet mérhetı az üveg közvetlen közelében. Mivel az üveg a belsı levegıhöz képest sokkal hidegebb, a kiegyenlítıdés törvénye szerint energiát vesz fel a levegıtıl. Ezáltal a belsı levegı hımérséklete csökkenni fog. Ezen ablaktípusoknál az üveg mellett kellemetlen hıérzet alakulhat ki. A vizsgálatok azért korlátozódnak ezekre a hidegebb külsı hımérsékletekre, mert ezen esetekben lesz mértékadó a páradiffúzió a túl nagy hımérsékletkülönbség miatt. 2009-ben statisztikai adatok alapján 26 darab olyan téli napot regisztráltak, melyek mindegyikén a maximális hımérséklet az egész nap folyamán nem haladta meg a 0 ºC-ot. Tehát a problémák Magyarország területén is fennállnak [18]. Az MSZ-04-140-2:1991: Épületek és épülethatároló szerkezetek hıtechnikai számításai. Hıtechnikai méretezés szabvány elıírja egy átlagos épület különbözı helyiségeiben az épületszerkezetek téli hıtechnikai méretezésében felvehetı relatív nedvességtartalom értékeit: 3. táblázat: A különbözı helyiségek relatív páratartalma [23]

Helyiség

relatív nedvességtartalom (f [%])

belsı hımérséklet (ti [ºC])

elıszoba

50

16

fürdı

75

24

konyha

75

16

lakószoba

65

20

mosókonyha

90

12

Néhány jellemzı kiegészítı pontban látható a hımérséklet az elızıeknek megfelelıen a 24. ábrán:

1. pont: 0,8032 2. pont: 0,2744 3. pont: 0,7466 4. pont: 0,4834 5. pont: 0,4823 6. pont: 0,6142 7. pont: 0,6834 8. pont: 0,8533

→ θ+, = 16,67 ºC → θ+, = 4,04 ºC

→ θ+, = 14,425 ºC → θ+, = 8,635 ºC → θ+, = 8,608 ºC

→ θ+, = 11,512 ºC → θ+, = 13,035 ºC

→ θ+, = 16,773 ºC

24. ábra: Jellemzı pontok hımérsékletei

37

Gulyás Gyöngyi

4.2.


Módosított (felújított – cserélt) nyílászárók vizsgálata 4.2.1. Felújítás belsı síkon hıszigetelı üvegezéssel

Az alábbi modellben az (4.1. pontban bemutatott) eredeti nyílászáró részleges cseréje került vizsgálatra. Lényege, hogy a régi elöregedett ablakszerkezetet úgy teszik jobb hıszigetelı tulajdonságúvá, hogy a belsı szárnyat lecserélik hıszigetelı üvegezéső szerkezettel. Ebben az esetben ezek a hıszigetelı üvegek megfelelı hıtechnikai tulajdonságaikkal biztosítják az üveg környezetében a szinte tökéletes légzárást. Ennek a különleges koncepciónak a teljes szerkezetre is hatása van.

25. ábra: Hıszigetelı üveg metszete [16]

Az újonnan beépítendı szerkezeti kialakítás (ld. 26. ábra):

26. ábra: Hıszigetelı üvegezéső ablak szerkezeti vázlata (részlet ld. 27. ábra)

38

Gulyás Gyöngyi


A nyílászáró-fal csatlakozást szemlélteti a jellemzı méretekkel a következı csomópont:

27. ábra: Hıszigetelı üvegezéső ablak fal csatlakozása

A szimulációhoz felhasznált adatok: A hıvezetési tényezık értékei: mészvakolat: λvakolat = 0,8 W/mK B30 jelő falazat: λtégla = 0,4 W/mK üveg: λüveg = 1 W/mK fenyıfa rostokra merılegesen: λfa = 0,13 W/mK argon gáz: λargon= 0,016 W/mK poliszulfid: λpolisulfide = 0,40 W/mK levegı: a tok és a falazat között a kapcsolt gerébtokos kialakításnak megfelelıen: a levegı a tok és a falazat között három részterületre felosztva számítandó: λlevegı1=0,528W/mK , λlevegı2=0,0508 W/mK , λlevegı3=0,161 W/mK. levegı a két üvegezett szárny között: λlevegı az üvegek között=0,8078 W/mK A levegı hıvezetési tényezıi a levegı területébıl: a két üveg között a d=163 mm és a b=515 mm értékekbıl számíthatók. A felületi hıátadási tényezık: külsı levegı: he=25 W/m2K → αe=1/25=0,04 m2K/W belsı levegı: hi=7,7 W/m2K → αi=1/7,7=0,13 m2K/W 39

Gulyás Gyöngyi



28 .ábra: A számítógépes modellezés szerkezeti alaprajza

A kapcsolt gerébtokos és a hıszigetelı üvegezéső szerkezet közötti nagymértékő különbséget leginkább a hımérsékleti ábra szemlélteti (ld. 29. ábra):

29. ábra: A hımérsékleti ábra a jellemzı pontokkal (jobb oldalon a tok-szárny-fal csatlakozás részletesen kirajzolva)

Mindenfajta számítás nélkül is feltőnı, hogy a hıszigetelı üvegezés esetén teljesen átalakul a szerkezet hımérsékleti viselkedése. A melegebb pontok eltolódnak a belsı oldal irányába. Eredmények: A kritikus pontokban a hımérsékletek sajátléptékben: a belsı tok és fal találkozási pontjában (ld. 29. ábra 1. pont) fRsi,1 = 0,7859, a külsı szárny és a tokborítás találkozási pontjában (ld. 29. ábra 2. pont) fRsi,2 = 0,1456. A sajátléptékben kapott értékekbıl adott külsı (- 2 ºC), illetve belsı hımérsékletre (20 ºC) kiszámíthatók a 4.1.2 képlet alapján vizsgált pontok hımérsékletei:

40

Gulyás Gyöngyi


A kiszámított hımérsékleti érték a belsı tok mellett: θ+, = 15,2898 ºC

A kiszámított hımérsékleti érték a külsı szárny mellett: θ+, = 1,2032 ºC A kiegészítı pontokban: 3. pont: 0,7261 → θ+, = 13,974 ºC 4. pont: 0,4317 5. pont: 0,3378 6. pont: 0,3765 7. pont: 0,8687 8. pont: 0,7782

→ θ+, = 7,497 ºC → θ+, = 5,432 ºC → θ+, = 6,283 ºC

→ θ+, = 17,111 ºC → θ+, = 15,120 ºC


Az elızı ablaktípustól eltérıen jelen esetben megváltozott körülmények észlelhetık. Az eddigi tok melletti magas sajátléptékő hımérsékletek jelentısen lecsökkentek, mivel a két ablakréteg közötti hımérséklet a belsı réteg jobb hıszigetelése miatt alacsonyabb lett. Ezért ebben az esetben már 75 %-os páratartalom esetén is a tok mellett várható a párakicsapódás. Ilyen viszonylatban rosszabb az elızıhöz képest, de még mindig a megengedett 0,65-ös érték felett marad. Az üveg melletti hımérsékletek is átalakultak ellenben. A kellemetlen hıérzet megszőnik, mivel közvetlen az üveg melletti sajátléptékő hımérséklet 0,8687 ºC, ami 17,11ºC-nak felel meg a valóságban. Tehát az üveg pozitív hatása miatt hıtechnikailag jobb szerkezet alakítható így ki.

41

Gulyás Gyöngyi


4.2.2. Ablakcsere europrofilos egyszárnyú szerkezettel Egy másik lehetséges típusú felújítási terv a teljes szerkezet cseréjén alapul. Az ablak megfelelı beépítéséhez a kávából levágnak egy körülbelül 25 mm-es sávot. A tok-fal csatlakozást hıszigeteléssel bélelik, a tok és a szárnyak közé a teljes légzárás érdekében gumitömítést illesztenek. A koncepció során elhagyják a belsı szárnyat, külsıként beépítenek egy speciális europrofilos szerkezetet. A tok és szárny méretei nagyobbá, robosztusabbá válnak. Ezen kialakítással csökkentik az üvegfelület hosszméretét is. A régi méretek karcsúsága, esztétikuma ezzel eltőnik a falnyílásból. Üvegezésként hıszigetelı üveget terveznek, melyet a modellezésben kétféle légrés kitöltéssel lefuttatva, látható az argon és a levegı légrés közötti eltérés. A kétféle kitöltés szerkezeti ábrákon nincs jelölve, a kapott értékek viszont típusnak megfelelıen vannak levezetve. A szerkezeti kialakítás (ld. 31. ábra):

31. ábra: Az europrofilos ablak szerkezeti vázlata (részlet ld. 32. ábra)

42

Gulyás Gyöngyi


A nyílászáró-fal csatlakozás látható a 32. ábrán:

32. ábra: Europrofilos ablak szerkezeti méretekkel

A szimulációhoz felhasznált adatok: A hıvezetési tényezık értékei: mészvakolat: λvakolat = 0,8 W/mK B30 jelő falazat: λtégla = 0,4 W/mK üveg: λüveg = 1 W/mK fenyıfa rostokra merılegesen: λfa = 0,13 W/mK argon gáz: λargon= 0,016 W/mK poliszulfid: λpolisulfide = 0,40 W/mK hıszigetelés: λhıszigetelés= 0,035 W/mK poliuretán hab: λpur hab= 0,04 W/mK levegı: a tok és a falazat között a kapcsolt gerébtokos kialakításnak megfelelıen: levegı a tok és a falazat között: kettı részterületre felosztva számítandó: λlevegı1=0,0502 W/mK, λlevegı2=0,165 W/mK. levegı a tok és a szárny között: három részterületre felosztva számítandó: λlevegı3=0,0834 W/mK, λlevegı4=0,1042 W/mK, λlevegı5=0,7915 W/mK.

43

Gulyás Gyöngyi


A levegı hıvezetési tényezıi a levegı területébıl: a tok és a falazat között d1=10 mm és b1=55 mm, d2=45 mm és b2=10 mm értékekbıl, a tok és a szárny között d3=23 mm és b3=4 mm, d4=29 mm és b4=4 mm, d5=21 mm és b5=7 mm értékekbıl számíthatók. Abban az esetben, ha a hıszigetelı üveg esetén a két üveg között légrés található: levegı a két üveg között: λlevegı az üvegek között=0,0846 W/mK. Ahol d=16 mm és b=447 mm. A felületi hıátadási tényezık: külsı levegı: he=25 W/m2K → αe=1/25=0,04 m2K/W belsı levegı: hi=7,7 W/m2K → αi=1/7,7=0,13 m2K/W A számítógépes modell:


A következı ábránkon elıször az argon töltéső majd az üvegek közti légrés esete látható:

34/1. ábra: A hımérsékleti ábra argon töltéső hıszigetelı üveg esetén

44

Gulyás Gyöngyi


34/2. ábra: A hımérsékleti ábra a két üveg közti légrés esetére

Eredmények: Az elsı esetben (argon töltésnél) 34/1. ábra: 1. pont: 0,8275 → θ+, = 16,205 ºC 2. pont: 0,7485 3. pont: 0,8002

→ θ+, = 14,467 ºC → θ+, = 15,604 ºC

Az második esetben (légrés esetén) 34/2. ábra: 1. pont: 0,8286 → θ+, = 16,229 ºC 2. pont: 0,7493 3. pont: 0,6979

→ θ+, = 14,485 ºC → θ+, = 13,354 ºC

Abban az esetben, ha a felújítás során a belsı oldali hıszigetelés és a ráhelyezett faburkolat a tervektıl eltérıen nem kerül beépítésre, akkor a belsı felületen még kedvezıtlenebb felületi hımérsékletek adódnak. A számítógépes modell argon töltéssel:


45

Gulyás Gyöngyi


A modell hımérsékleti viselkedése:

36. ábra: A hımérsékleti ábra

Eredmények: 36. ábra alapján: 1. pont: 0,5002 → θ+, = 9,004 ºC 2. pont: 0,6339 3. pont: 0,7839

→ θ+, = 11,946 ºC → θ+, = 15,246 ºC

37. ábra: A hıáram alakulása

Ezen három esetben (belsı hıszigeteléssel rendelkezı, a két üveg között levegıvel, illetve argonnal kitöltött, valamint belsı hıszigetelés nélküli, a két üveg között argonnal kitöltött kialakítás) a referencia pontok hımérsékleti értékei alapján eltérı mértékő páralecsapódás várható. Az elsı két esetben 75 %-os, míg a harmadik változat esetén már 60 %-os relatív páratartalom felett problémák adódnak. Látható, hogy belsı oldali hıszigetelés elhelyezése elısegíti a hıtechnikai jellemzık javulását. 46

Gulyás Gyöngyi


A két kitöltés (levegı és argon) hıtechnikai hatása közti különbség is számottevı. Az adatok alátámasztják, hogy a régebbi idıkre jellemzı típusú légréses megoldás messze alulmarad a legújabb fejlesztésektıl. Ezen típusú ablak is megfelelı lehet, ha betartják az adott hıszigetelés minimális vastagságát, megfelelıen tömítenek minden hézagot. Azonban ezen kialakítások megfelelı párazárás nélkül nem mőködnek. Amint az a 34-37. ábrákon látható, a kapcsolt gerébtokos megoldáshoz képest a fal, valamint az ablak csatlakozásánál a kerülıút megrövidül, a hıáramsőrőség nı, ezáltal a hıhíd hatás is erısödik. A hıszigetelés és a fal csatlakozásánál fokozottan jelentkezik a kapilláris kondenzáció és a felületi kicsapódás elfordulásának lehetısége. Emiatt ezen konstrukciók csak akkor alkalmazhatóak, ha párazáró réteg kerül elhelyezésre. A jelenlegi felújítási tervek a párazárás kérdésével nem foglalkoznak. A 35. ábrán látható kialakítás belsı pontjainak hımérsékletei alapján kijelenthetı, hogy a fokozott hıhíd hatás miatt külsı vagy belsı oldali hıszigetelés elhelyezése nélkül felújítás során egysíkú ablak nem építhetı be.

47

Gulyás Gyöngyi


4.2.3. Felújítás egyszerő egysíkú szerkezetekkel A telep ablakfelújítási projektje elıtt számos család önerıbıl felújította elöregedett ablakszerkezeteit. Számos helyen valószínőleg anyagi indokok miatt beépítésre kerültek egysíkú, hıszigetelı üvegezés nélküli szerkezetek. Az összehasonlítás eseteinek teljességéért szerepelnek ezen típusú egyszerő szerkezetek. A valóságban ezen felújítási javaslatok nem szerepelnek a tervek között. A dokumentációban viszont sok minden következtethetı abból, hogy ezen ablaknyílásra mennyit befolyásol, egy légréssel ellátott kapcsolt gerébtokos jellegő, és egy egyszerő egysíkú szerkezet különbsége. A tervek egysíkú ablakszerkezetekbıl csak az europrofilos szerkezetet ajánlják fel lehetıségként, mely modellezésére fentebb került sor.

38. ábra: Példa egysíkú ablakszerkezet cserére a telepen

4.2.3.1.

Külsı síkon elhelyezett egysíkú szerkezet

Az alábbi modellben az (4.1. pontban bemutatott) eredeti nyílászáró egyszerősített felújítási változatának vizsgálatára kerül sor. A modell elhagyja a belsı szárnyat és kizárólag a külsı síkon elhelyezettel határolja el a két eltérı hımérséklető teret.

48

Gulyás Gyöngyi


A szerkezeti kialakítás (ld. 39. ábra):

39. ábra: Külsı síkon elhelyezett egysíkú ablak szerkezeti vázlata (részlet ld. 40. ábra)

40. ábra: Külsı síkon elhelyezett egysíkú ablak fal csatlakozása

A szimulációhoz felhasznált adatok: A hıvezetési tényezık értékei: mészvakolat: λvakolat = 0,8 W/mK B30 jelő falazat: λtégla = 0,4 W/mK üveg: λüveg = 1 W/mK fenyıfa rostokra merılegesen: λfa = 0,13 W/mK 49

Gulyás Gyöngyi


levegı: a tok és a falazat között a kapcsolt gerébtokos kialakításnak megfelelıen: λlevegı1=0,528W/mK , λlevegı2=0,0508 W/mK , λlevegı3=0,161 W/mK. A felületi hıátadási tényezık: külsı levegı: he=25 W/m2K → αe=1/25=0,04 m2K/W belsı levegı: hi=7,7 W/m2K → αi=1/7,7=0,13 m2K/W A számítógépes modell és a hımérsékleti ábra:

41. ábra: A számítógépes modellezés szerkezeti alaprajza, a hımérsékleti ábra

Eredmények: A kritikus pontokban a hımérsékletek sajátléptékben: a belsı tokborítás és fal találkozási pontjában (ld. 41. ábra 1. pont) fRsi,1 = 0,8356, a szárny és a tokborítás találkozási pontjában (ld. 41. ábra 2. pont) fRsi,2 = 0,657. A sajátléptékben kapott értékekbıl adott külsı (- 2 ºC), illetve belsı hımérsékletre (20 ºC) kiszámíthatók a vizsgált pontok hımérsékletei (θ+):

50

Gulyás Gyöngyi


A kiszámított hımérsékleti érték a belsı tokborítás mellett: θ+, = 16,3832 ºC

A kiszámított hımérsékleti érték a szárny és a tokborítás mellett: θ+, = 12,454 ºC


. A szintvonalas 42. ábrán érzékelhetı leginkább a különbség a két- és az egysíkú ablaktípusok alapvetı tulajdonságaiban. Ebben az esetben a hımérsékleti vonalak teljesen átrendezıdtek, szinte egy pontból indulnak ki az üveg vonalában. Az üveg belsı oldalán 0,2685-os sajátléptékben mért hımérsékleti érték adódott. A referencia hımérséklet esetén, tehát 20 ºC-os belsı hımérséklet mellett, a kapott valódi érték: 3,907 ºC. Ez az érték lényegesen kevesebb a belsı hımérsékletnél, tehát nagymértékben hőteni fogja a melegen tartandó teret. A rosszabb hıtechnikai viselkedés tehát ebben mutatkozik a leglényegesebben. Az üveg belsı felületén a külsı hideg levegı esetén, hamar párásodás érzékelhetı. A teljes felületen nagymértékő hıcsere keletkezik. A belsı tér hımérséklete nagymértékben csökken hosszú távú fagy esetén.

4.2.3.2.

Káva mögött elhelyezett egysíkú szerkezet

Az alábbi modell az elızı egysíkú szerkezet analógiájára épül azzal a különbséggel, hogy a nyílászáró síkja most a káva mögött helyezkedik el. Egyszárnyú ablakok beépítésére többféle változat megszokott. A kialakítások szerkezetileg alig térnek el egymástól, mégis hıtechnikailag különbséget mutatnak. A modellben a szárny a káva mögött kerül beépítésre, ezzel megszőnik a légrés lehetısége, ezért ezek a részek is vakolandók.

51

Gulyás Gyöngyi


A szerkezeti kialakítás (ld. 43. ábra):

43. ábra: Káva mögött elhelyezett egysíkú ablak szerkezeti vázlata (részlet ld. 44. ábra)

A nyílászáró-fal csatlakozást szemlélteti a jellemzı méretekkel a következı csomópont:

44. ábra: Káva mögött elhelyezett egyszárnyú ablak fal csatlakozása

A szimulációhoz felhasznált adatok: megegyeznek a 4.2.3.1. pontban a légrés nélkül számított modell értékeivel.

52

Gulyás Gyöngyi




Eredmények: A kritikus pontban a hımérséklet sajátléptékben: a tok és fal találkozási pontjában (ld. 45. ábra 1. pont) fRsi,1 = 0,6399. A sajátléptékben kapott értékbıl adott külsı (- 2 ºC), illetve belsı hımérsékletre (20 ºC) kiszámítható a vizsgált pont hımérséklete (θ+): A kiszámított hımérsékleti érték a tok belsı oldalán: θ+, = 12,0778 ºC

53

Gulyás Gyöngyi



Ebben az esetben a káva szerkezeti vastagsága befolyásolja a csatlakozási pontban a hımérsékletet. Amiatt, hogy a káva mögé épül be a nyílászáró, a belsı felületen magasabb hımérsékletek mérhetık. Viszont ez a kialakítás sem javasolt, mivel 60 %-os páratartalom felett már penészesedés léphet fel.

4.2.4. Pallótokos ablak modellezése A mőemléki nyílászárók összehasonlítása érdekében szerepel a régi típusú pallótokos ablak modellje. A nyílászárót a Wekerletelep kávaméretére lefuttatva összehasonlítható a kapcsolt gerébtokos modellel. Szerkezeti kialakítás:

47. ábra: A pallótokos ablak szerkezeti vázlata (részlet ld. 48. ábra)

54

Gulyás Gyöngyi


48. ábra: Pallótokos ablak fal csatlakozása

A szimulációhoz felhasznált adatok: mészvakolat: λvakolat = 0,8 W/mK B30 jelő falazat: λtégla = 0,4 W/mK üveg: λüveg = 1 W/mK fenyıfa rostokra merılegesen: λfa = 0,13 W/mK levegı a két üveg között: λlevegı az üvegek között=9957 W/mK d=209 mm, b=547 mm A számítógépes modell ábrái:

55

Gulyás Gyöngyi



Eredmények: A kritikus pontokban a hımérsékletek sajátléptékben: a belsı tokborítás és fal találkozási pontjában (ld. 49. ábra 1. pont) fRsi,1 = 0,7197, a szárny és a tokborítás találkozási pontjában (ld. 49. ábra 2. pont) fRsi,2 = 0,235. A sajátléptékben kapott értékekbıl adott külsı (- 2 ºC), illetve belsı hımérsékletre (20 ºC) kiszámíthatók a vizsgált pontok hımérsékletei (θ+): A kiszámított hımérsékleti érték a belsı tokborítás mellett: θ+, = 13,833ºC A kiszámított hımérsékleti érték a szárny és a tokborítás mellett: θ+, = 3,17 ºC A hımérsékletmezı alakulása:


Az értékek mutatják, hogy a kapcsolt gerébtokos ablak jobb hıtechnikai tulajdonságú, mint az elızıekben vizsgált pallótokos nyílászáró, amelyet a fal melletti légrésnek köszönhet, valamint a befelé-befelé nyíló szárnyainak. A pallótokos szerkezet esetén 65 %-os páratartalom felett már minden esetben páratechnikai problémák lépnek fel. 56

Gulyás Gyöngyi

4.3.


Modellek összehasonlítása, következtetések

A HEAT3 számítógépes program a futtatás során meghatározza minden szerkezetre a felületen átáramlott hı mennyiségét. Ezen hıáramértékek összehasonlítása révén kiválasztható a modellezett ablakok legjobbja. A legalacsonyabb hıáram keresendı, mivel azon a szerkezeten képes legkevesebb hı átáramolni. 4. táblázat: A különbözı ablaktípusokon átáramlott hı

Ablaktípus

Hıáram [W]

Jelenlegi kapcsolt gerébtokos ablak Belsı síkon hıszigetelı üvegezéső ablak Europrofilos egyszárnyú ablak (argonnal)

0,0186 0,0098 0,0113

Europrofilos egyszárnyú ablak (levegıvel) Europrofilos egyszárnyú ablak belsı oldali hıszigetelés nélkül, argonnal Külsı síkon elhelyezett egysíkú szerkezet

0,0196 0,0132 0,0346

Káva mellett elhelyezet egysíkú szerkezet Pallótokos ablak

0,0364 0,0192

A táblázatból könnyedén kiválasztható a legalacsonyabb érték. Ezen eredmények alapján a legmegfelelıbb konstrukció a Wekerletelepen található nyílászárók cseréje, felújítása esetén, a hıszigetelı üvegezéső belsı szárny beépítése. Az europrofilos ablak is kedvezıbb tulajdonságú, mint az eredeti kialakítás a tok melletti járulékos hıszigetelések miatt. A pallótokos ablak csak csekély mértékben marad el a kapcsolt gerébtokos társától. A hıszigetelı üvegezés nélküli egyszárnyú szerkezetek mindenképpen elvetendık. A számítógépes analízis eredményeibıl látszik, hogy az ablakszerkezetek esetén egy összetett épületfizikai probléma áll fenn. Nem csak az üveg megfelelı hıtechnikai viselkedése a cél, hanem a járulékos szerkezetek (tok, szárny, tömítések, hıszigetelés) légzárásának növelése is. Ezt a kétféle szerkezeti egységet együttesen nagyon nehéz javítani. Az újfajta hıszigetelı üvegek szinte tökéletes mértékben védenek a külsı alacsony hımérséklettıl, de látható, hogy beépítésük számos további problémát vet fel. Hıszigetelések, légrések alkalmazásával ez a jelenség is kiküszöbölhetı, de a filtráció csökkentésének hatását is figyelembe kell venni, mivel azzal, hogy nem jut be elegendı friss levegı a helyiségbe, a belsı páratartalom növekedni fog, emiatt a lakás a hıhíd hatásának csökkentése ellenére is penészesedni fog. Látható, hogy a nyílászárók felújításánál, cseréjénél nem csak maguknak az ablaktípusoknak a hıtechnikai viselkedése lesz a mértékadó. Az ablak-fal csatlakozás jellege legalább ilyen fontos. A hıszigetelés és párazárás kérdése fokozottabban jelentkezik az 57

Gulyás Gyöngyi


egysíkú kialakítású ablakoknál. Ezen esetben külsı vagy belsı oldali kiegészítı hıszigetelés szükséges, illetve a tok rögzítésénél párazáró réteg elhelyezése. Ezek hiányában a felújított szerkezet környezetében komoly páratechnikai problémák lépnek fel. Ahhoz, hogy a számítási eredmények mindenre kiterjedjenek, fontos lenne megvizsgálni a telepen található nyílászárók kiegészítı elemként megjelenı spalettákat, és egyéb árnyékoló rendszereket, mivel ezeknek is nagy szerepük lehet a hıvédelemben. További modellezést igényelne az épület szellıztetı rendszere, illetve a lakók szellıztetési szokásai. Természetesen ezek is nagyban befolyásolják a páratartalom értékeit. Jelen dokumentációban a modellek az egyéb légcsere nélküli helyiség analógiájára épültek, az árnyékolókra, illetve szellıztetés befolyásoló hatására nem térve ki. A felújításokkal, ablakcserékkel változhat az épület megjelenése, mivel a külsı esztétikum jórészt a nyílások kialakításának köszönhetı. A régi mőemléki épületek esetén, a szépen megmunkált ablakszerkezetek helyét fokozatosan a mai megjelenéső letisztult formák veszik át. Ahhoz, hogy egy a telephez hasonló egységes jellegő kisváros megırizze stílusát és hangulatát, fontosak ezen részletek apró kidolgozása. A mai nyílászárók sosem fognak olyan esztétikai látványt nyújtani, mint az asztalos mesterek által készített mővészeti értékő kialakítások. Fontos tehát megırizni azon ablakokat, amelyek még felújíthatók, hogy legalább a külsı homlokzatok megmaradjanak valódi szépségükben. Abban az esetben, ha mindenképpen szükséges a felújítás, minden részletre ügyelni kell beépítéskor. Az elöregedett szerkezetek állapota miatt gyakran reménytelen törekvés az, hogy a régi tokok fogadják az új szárnyakat. A felújítás csak akkor vezet eredményre, ha a szárnyak új tokkal együtt kerülnek legyártásra és beépítésre. A régi külsı tokot a bélésig ki kell vágni. A megmaradó szerkezeteket javítás után új felületképzéssel kell ellátni. Az új tokokat a falhoz hosszú tokrögzítı csavarokkal kell rögzíteni. A régi és az új tok közötti csatlakozási hézagot gondosan tömíteni kell és takarólécekkel kell lefedni. Ezzel érhetı el az épület energiaveszteségének csökkentése [13]. A Wekerletelepen mindazonáltal javasolható, hogy olyan esetekben, amelyeknél a régi ablakszerkezeten festéssel, helyenkénti javítással orvosolhatók a problémák, mindenképpen érdemes megtartani a jelenlegi szerkezeteket, mivel azok is megfelelnek, és nem áll fenn a penészesedés lehetısége. Azon esetekben, ahol erre már nincs lehetıség, ajánlatos a belsı szárny cseréje hıszigetelı üvegezésre, ezzel tökéletes szerkezet kapható, és kevésbé költséges mint a teljes szerkezetet átalakítani.

58

Gulyás Gyöngyi


5. EGY- ÉS KÉTSZÁRNYÚ ABLAKSZERKEZETEK ÁLTALÁNOS ÖSSZEHASONLÍTÁSA Ahhoz, hogy a dokumentáció kiterjeszthetı legyen bármilyen általános falnyílásra, támpontot jelentsen például olyan estekben is, ahol nem alkamaztak kávát a fal építésekor, szükséges a számításokat általánosítani. Ezekbıl alapvetı megállapítások vonhatók le, amelyek minden szerkezet esetén érvényesek. Mint az az elızı fejezetben látható volt, nem ajánlatos egysíkú szerkezeteket beépíteni hıszigetelı üvegezés nélkül, mert a tok közelében penészesedés jelenik meg. Eddig mindig tervek szerinti légréteg állt rendelkezésre kétszárnyú szerkezetek esetén. De vajon milyen vastag légrés esetén megfelelı a kétszárnyú szerkezet? Ezt példázza a következı levezetés. Az összehasonlítandó modellek:

egysíkú szerkezet

a tokok között nincs hézag, az üvegek közti légrés: 60 mm

a tokok között 2 cm hézag, az üvegek közti légrés: 80 mm


a tokok között 1 cm hézag az üvegek közti légrés: 70 mm


51. ábra: A növekvı légréső kétsíkú ablakszerkezetek

Ezt a sort folytatva lefuttatandó az egyre növekvı légrésekre az ablakszerkezet. A kapott értékeket diagramon ábrázolva dönthetı el, hogy mekkora légrés szükséges, illetve optimális. Jelen esetben a falszerkezet 44 cm vastagságú, de ennek változtatása az értékekre nincs nagy hatással. 59

Gulyás Gyöngyi


52. ábra: A növekvı légrés-hımérséklet összefüggések

Az 52. ábra a növekvı légrés hatására mérhetı sajátléptékő hımérsékleteket mutatja. A zöld levezetett érték a referencia 0,65-ös sajátléptékő hımérséklethez tartozik. Ehhez 94 mm-es légrés tartozik. Tehát, ha kétszárnyú ablakszerkezet kerül beépítésre, minimum ennyi légrést érdemes hagyni a két szárny között, hogy megelızhetı legyen a penészesedés. A különbözı helyiségek különbözı relatív páratartalmához persze különbözık a megfelelı légrések. A külsı hımérséklet -2 ºC, és a belsı hımérséklet a 3.táblázatban adott értékek alapján: → θ = 0,4222 → θ = 0,8193 → θ = 0,6909 → θ = 0,8857

Elıszoba: 50% relatív páratartalmú Fürdı: 75% relatív páratartalmú Lakószoba: 65% relatív páratartalmú Mosókonyha: 90% relatív páratartalmú

→ 0 mm → felülmúlja a 200 mm-t → 132 mm → felülmúlja a 200 mm-t

Az eredményekbıl az következik, hogy egy átlagos alárendeltebb helyiségben nem szükséges kétrétegő ablak alkalmazása, de javasolható egyrétegő hıszigetelı üveg alkalmazása vagy tok mellé beépített vékony rétegő hıszigetelés kialakítása. A legtöbbször használt lakószobák esetén érdemes 140-150 mm-es légrést hagyni a két szárny között, mivel csak ezzel biztosítható, hogy ne képzıdjön párakicsapódás. Az is megfigyelhetı, hogy a párás jellegő helyiségek esetén például: fürdı, nem elegendı a kétrétegő ablak használata, ezen esetekben ajánlatos hıszigetelı üvegezéső, vagy kiegészítı hıszigeteléssel rendelkezı ablak alkalmazása.

60

Gulyás Gyöngyi


6. ÖSSZEFOGLALÁS Az alábbi dolgozat a Wekerletelep nyílászáróinak felújítását, cseréjének kérdéskörét járta körül. A jelenlegi ablakok a mai elıírásoknak már hıtechnikai szempontból nem tesznek eleget, tehát azon esetekben, ahol apró felületi kezelésekkel már nem hozható rendbe a régi szerkezet, ajánlatos a legmegfelelıbb konstrukció szerinti átépítést véghezvinni. A tömeges felújításra különbözı nyílászáró változatok tervei készültek. Megvizsgálva az eredeti kapcsolt gerébtokos, valamint a felújításra javasolt belsı szárnyon hıszigetelı üvegezéső és europrofilos ablakszerkezeteket, megállapítható a legmegfelelıbb kialakítás. További modellekként szerepel a különbözı egyrétegő szerkezetek, a mőemléki jellegő pallótokos, valamint egy általános falnyílásra kialakított egyés kétrétegő nyílászárók analízise. A dolgozat számítógépes modellezésének eredményeképpen kikövetkeztethetı a szerkezetek közötti eltérések mértékébıl a legmegfelelıbb felújítási mód. Ezen számítások alapján konklúzióként levonható, hogy a telep számára érdemes a belsı szárnyak cseréje jobb hıtechnikai tulajdonságú, hıszigetelı üvegezésőre. Természetesen ezzel együtt az eredeti szerkezeti kialakításukat megırzı külsı szárnyak felújítására, faanyag javításaira is sort kell keríteni. A felújítási javaslatok között szereplı europrofilos, egysíkú ablakra való csere azonban körültekintést igényel, mert kiegészítı, külsı vagy belsı hıszigetelés és páravédelem nélkül ez a megoldás nedvesedési, penészesdési problémákat eredményez. További kutatásokat igényelnének a teljes, komplex szerkezet helyszíni mérésekkel alátámasztott vizsgálatai, amelyekbıl a ténylegesen beépített nyílászárók tulajdonságai is megkaphatók lennének. Ezen felül vizsgálandók az épületenként másképpen megoldott, egyedi légcsere viszonyok közötti különbségek, valamint ezzel összefüggésben a kapcsolódó gépészeti kialakítások. Minden típusú szerkezetre meghatározandó a különféle árnyékoló szerkezetek befolyásoló hatása. Mindezekre jelen dolgozat keretein belül nem került sor, mivel még a felújítás folyamata a Wekerletelep esetében a megfelelı tervek kiválasztásánál tart.

61

Gulyás Gyöngyi


KÖSZÖNETNYILVÁNÍTÁS Szeretném kifejezni köszönetemet Szabó Lászlónak és Lipták-Váradi Juliannának, a dolgozat létrejöttében való közremőködésükért, a szakmai segítségnyújtásukért, a témavezetésért. Külön köszönetet érdemel Lırinczi Zsuzsa, aki támpontot nyújtott a témaválasztás terén, valamint elısegíti a dolgozat további publikációs lehetıségeit. Köszönettel tartozom Gyulai Istvánnak a XIX. kerület fıépítészének, hogy rendelkezésemre bocsátotta a Wekerletelep ablakfelújításának terveit. Megköszönöm Nagy Attilának, a Wekerlei Társaskör építészének, hogy segítséget nyújtott a felújítás problémáinak elemzésében.

62

Gulyás Gyöngyi


FELHASZNÁLT IRODALOM [1] AGC Flat Glass Europe: Yourglasspocket, Communications Department, 2007, Brussels [2] Dr. Becker Gábor: Épületszerkezettan 3.- Nyílászáró és Árnyékoló szerkezetek- Segédlet [3] Blomberg, T: HEAT3. A PC-Program for heat transfer in three dimensions. 2001, Lund, Sweden. [4] Dr. Császár László: A magyar építımérnökség történetének kisenciklopédiája, Építésügyi Tájékoztatási központ, 1992, Budapest [5] Dr. Császár László: A mőemlékvédelem Magyarországon, Képzımővészeti Kiadó, 1983, Budapest [6] Dr. Gábor László: Épületszerkezettan IV., Tankönyvkiadó, 1979, Budapest [7] Dr. Józsa Zsuzsanna: Történeti anyagtan, Anyagok jellemzıi 2., 2006 [8] Koppányné Molnár Éva: Ablakok és korszerő beépítésük, Építésügyi tájékoztatási Központ, 1989, Budapest [9] Kószó József: Ablakok, Mőszaki Könyvkiadó,1988, Budapest [10] Nyílászáró évkönyv 2006, Spektrum Lap- és Könyvkiadó, 2006, Budapest [11] Nyílászáró évkönyv 2008, Spektrum Lap- és Könyvkiadó, 2008, Budapest [12] Ráday Mihály: Wekerle 100 – arcok és emlékek DVD, Art Vision Stúdió, 2008 [13] Dr. Széll Mária: Kétrétegő ablakok felújítása, Magyar Építéstechnika, 2009/9 [14] Történeti ablakok, ajtók és kapuk kutatása és megóvása, Szeminárium, 1999. május 27-29. Gyorsjelentés Kiadó, 2000, Budapest [15] Vukov Konstantin, Lırinczi Zsuzsa: Ablakok, a történelmi Magyarországon, Timp Kft., 2005, Budapest [16] http://www.gil-trade.hu/hir.php?hid=kapcsolt-gerebtokos-ablak-5 [17] http://www.mek.hu/index.php?option=com_content&task=view&id=932 [18] http://www.met.hu/eghajlat/visszatekinto/elmult-evek/2009/homerseklet/ [19] http://www.szakiparos.hu [20] http://www.thermodoki.hu/thermodoki/downloads/harmatpont.pdf [21] http://wekerletelep.eu [22] http://hu.wikipedia.org/wiki/Wekerletelep [23] MSZ - 04 - 140 - 2:1991 Épületek és épülethatároló szerkezetek hıtechnikai számításai. Hıtechnikai méretezés. [24] MSZ EN ISO 10077 - 1:2006 Ajtók, ablakok és társított szerkezetek hıtechnikai viselkedése. A hıátbocsátási tényezı kiszámítása. 1. rész: általános elıírások [25] MSZ EN ISO 10077 - 2:2003 Ajtók, ablakok és társított szerkezetek hıtechnikai viselkedése. A hıátbocsátási tényezı kiszámítása. 2. rész:Numerikus módszer tok- és szárnyszerkezethez

63

Gulyás Gyöngyi


[26] MSZ EN ISO 13788:2001 Épületszerkezetek és épületelemek hı- és nedvességtechnikai viselkedése. A kritikus felületi nedvességet és a szerkezeten belüli páralecsapódást megelızı belsı felületi hımérséklet. Számítási módszerek.

64

Mőemléki nyílászárók épületfizikai vizsgálata

Recommend Documents