MŰSZAKI DOKUMENTÁCIÓ Alkalmazási tanácsok tervezőknek
ACO felülvilágítás
1.1 Felülvilágító kupolák és sávok
Lapos tetõ alatti belsõ terek természetes fénnyel történõ megvilágítására a felülvilágító kupolák és sávok már régóta beváltak. Különösen az a többszörös hasznuk, hogy energiaköltség-mentesen bevilágítják a belsõ tereket, szükség esetén szellõzésre használhatók és ráadásul tûz esetén elvezetik a füstöt. Beépítésük rendszerint néhány év alatt – már csak a mesterséges megvilágítás villamosáram-költségeinek megtakarításával is – megtérül. Energiaáteresztési fok: g A napenergia passzív használatakor a napsugárzás teljes spektruma – amely látható fénysugárzásból, láthatatlan UV sugarakból, infravörös hõsugárzásból állhat. Az energiaáteresztés mérõszáma a g energiaáteresztési fok. Ennek nagyságát a felülvilágító kupolák és sávok esetén az anyag minõsége, vastagsága és a fényáteresztõ felület színezettsége erõsen befolyásolja. Fényáteresztési fok: t A nappali világítás tervezéséhez egyedül a látható fény áteresztése mértékadó, amit a t fényáteresztési fok ad meg. Ez a tulajdonság is függ a mindenkori választott anyag minõségétõl, vastagságától és a fényáteresztõ felület színezettségétõl.
Kombinációk A felülvilágító kupolákhoz és sávokhoz felhasznált anyagok miatt a fent nevezett tulajdonságok egymást is befolyásolják. A nagy fényáteresztés nagyon világos megvilágítást eredményez, egészen a vakítás veszélyéig, nagy energia áteresztéssel. A transzmissziós hõveszteség viszont nagy, a k-érték tehát kedvezõtlen. Télen, ha süt a nap, sok napenergia hasznosítható, nyáron viszont nem kívánatos erõs felmelegedés jöhet létre. Ezzel szemben egy alacsony hõátadási együtthatójú fényáteresztõ felülettel rendelkezõ konstrukció azonos fénymennyiség áteresztéséhez rendszerint csekélyebb fény- és energiaáteresztési fokhoz vezet. Elméletileg a következõ kombinációk lehetségesek: Nagy fényáteresztés, csekély hőszigetelés Csekély felülvilágító nyílásfelület mellett az egyéb fényt át nem eresztõ és jó hõszigetelõ tetõfelület a világító nyílás csekély hõszigetelési értékét kompenzálhatja ugyan, de világítástechnikailag csak egy nem kielégítõ pontszerû nappalifény-ellátás jelentkezik. Ezen túlmenõen fennáll a harmatvíz-képzõdés (páralecsapódás) és az ezáltal a felülvilágító elemen keletkezõ nedvességkárok veszélye.
Közepes fényáteresztés, közepes hőszigetelés Közepes nagyságú nyílásfelületekkel javított fényáteresztés mellett egy hasonlóan jó megvilágítás érhetõ el. A fényáteresztõ és zárt, különbözõ hõszigetelésû felületek aránya lényegesen kedvezõbb. A teljes hõmérleg, beleértve a napenergia nyereséget és a mesterséges fény megtakarítását csak pozitívan értékelhetõ. A helyes megoldás mindenesetre egy kompromiszszum, azzal a céllal, hogy az egyes tulajdonságokat úgy kombináljuk, hogy a gazdaságossági optimum álljon be. A német FVLR egyesülés tagcégei által gyártott felülvilágító kupoláknál és sávoknál ezeket az összefüggéseket már régóta figyelembe veszik.
2 Hőátbocsátási együttható: k Felülvilágító kupolák és sávok k hõátadási együtthatóját a felhasznált anyagok vastagsága és hõvezetõ képessége, a héjak közötti távolság és a belsõ és külsõ oldali hõátadási tényezõk határozzák meg.
Csekély fényáteresztés, jó hőszigetelés Ez esetben nagy nyílásfelületekkel kell számolni. Egy felülvilágító elemnél jónak számító k=2 Kcal/m2K hõszigetelési érték is még lényegesen a fényt át nem eresztõ felületeknél szokásos k=0,2 Kcal/m2K érték felett van. A nagy különbséget a teljes épületen kell nagy ráfordítással kompenzálni.
Felülvilágító kupola Felülvilágító sáv
egyrétegû kétrétegû háromrétegû kétrétegû háromrétegû
Felülvilágító kupolák és sávok energiatechnikai értékei. Színezettség, beépített köztes rétegek, stb. eltérõ értékekhez vezethetnek.
fényáteresztés (%) 80 - 95 65 - 80 50 - 70 60 - 80 50 - 70
g-érték (%) 70 - 90 50 - 80 30 - 60 65 - 75 55 - 70
k-érték (Kcal/m2K) 4,9 - 6,0 2,5 - 3,5 1,8 - 2,4 2,9 - 3,3 2,4 - 2,7
1.1 Felülvilágító kupolák és sávok
Ökölszabály: A bevilágító sáv szélessége ne legyen nagyobb, mint a helyiség belmagasságának a fele. Az egyes bevilágító sávok közötti távolság legalább a bevilágító sáv szélességének a fele legyen. Példa: 90m2 összbevilágító felület tervezéséhez 3 db kb. 2,00 x 15,0 m-es (90m2) bevilágító sáv, vagy 21 db 1,80 x 2,40 m-es (91m2) felülvilágító kupola, de az ábra szerint kupolákkal a beesõ fény jobban elosztható.
Az egyes bevilágító felületek nagyságától és elosztásától függõen ingadozik a helyiségben a fényerõsség. A megvilágítás minõsége nem csak a teljes felület nagyságától, hanem a fénybeesés egyenletességétõl is függ. A rosszul kiosztott bevilágító felületek a világos és sötét zónák éles váltását okozzák, a helyiséget nem kielégítõen világítják be és éles kontrasztokhoz, elvakításhoz vezetnek. Az optimális napfény bevilágítás eltéréséhez a számított bevilágító összfelületet lehetõség szerint egyenletesen kell kiosztani.
Az egyenletes fényelosztás mértéke a minimális és átlagos napfény-hányados aránya, azaz a legvilágosabb és sötétebb zónák között egy helyiségben 1:1,1 és 1:1,5 közötti értékre kell törekedni. A bevilágítás egyenletessége szempontjából döntõ az egyes bevilágító felületek tengelytávolsága és a belmagasság. Alacsony helyiségekhez több kisebb, egymáshoz közel esõ bevilágító felület szükséges. Magas helyiségek jobban elviselik a nagy, viszonylag nagyobb távolságú nyílásokat.
ajánlás
Olyan üzemi épületek, amelyek belsõ hõmérséklete magasabb, mint + 12°C, de alacsonyabb, mint + 19°C és ugyanakkor évente több, mint négy hónapon át fûtöttek, az új (németországi), „alacsony belsõ hõtermelõ épületek hõvédelmi rendelete” elõírásai alá tartoznak. Tekintettel a jelentõsen eltérõ használatra, az elõírás eltekint a szellõzési hõszükséglet és a belsõ hõnyereség beszámításától. Az alacsony belsõ hõtermelõ épületekre vonatkozó számítás így csak az éves transzmissziós hõszükséglet meghatározására szorítkozik; a passzív napenergia-nyereséget figyelmen kívül hagyja. Legyen a napenergia-nyereség bármennyire értékes télen: nem szabad megfeledkezni arról, hogy nagy üvegfelületek nyáron jelentõs hõterhelési problémát okozhatnak. A tapasztalatok szerint a felülvilágító kupolák és sávok 10% alatti tetõfelület-aránya esetén ez még pótlólagos intézkedések nélkül maradhat. 10% és 20% közötti felületarány esetén a felülvilágító elemeket szellõzés-vezérléssel és 20% feletti arány esetén külsõ napfényvédõ berendezéssel vagy hûtõ berendezéssel kell ellátni.
F-érték (e:h)
Tmin : Tmax
e=h • f
arány közel 1:1 elérendõ 1:1,5
1,2
1,3
1,4
1:2
lehetséges
1,4
1,5
1,7
1:2,5
kritikus
1,6
1,6
2
1:3
kerülendõ
1,7
2
2,2
A napfény-hányados egyenletessége függ a h belmagasság és az egyes bevilágító felületek e tengelytávolságától.
3
ACO felülvilágítás
1.2 Hő- és füstelvezetők
Tűz és füst Egy épületen belüli tûz alapjaiban egészen másként zajlik, mint egy tûz a szabadban. A megelõzõ tûzvédelem intézkedéseit ennek a ténynek megfelelõen kell megtenni.
Ugyanekkor ez a fekete füst nagyon gyorsan terjed felülrõl lefelé, addig, amíg a tér teljesen megtelik füsttel.
konvekciós hõ 70-80%
hûtött szélsõ zónák
sugárzó hõ 20-30%
égéslevegõ
Tűz a szabadban: az ideális tűz Mindenfajta égés hõenergiát szabadít fel. Ezen energia egy csekély része hõvezetéssel távozik el, azaz a talaj a tûz körül felmelegszik. Egy kb. 20-30%-os rész sugárzó hõként hat, amely a tûz közvetlen közelében egyértelmûen érzékelhetõ. A hõ fõként, azaz 70 - 80 százaléknyi részben, konvekciós hõként felfelé emelkedik. 4
Emberéletek mentése és a céltudatos oltási munka – ha egyáltalán – csak nehéz feltételek között lehetségesek. Csak a tetõszerkezet – amely a fellépõ hõmérséklettel szemben nem megfelelõen ellenálló – késõbbi összeomlása teszi lehetõvé az összegyûlt füst- és égésgázok távozását a légkörbe. Ekkor már az épület és az esetleg bennrekedt személyek számára mindenféle mentési kísérlet elkésett.
Tűz a szabadban Csak a szabad ég alatt, szélcsendben fejlõdik ki az úgynevezett ideális tûz. A felszálló konvekciós hõvel egy függõleges füst- és tûzoszlop alakul ki, amit a szabadban semmi sem akadályoz. A hõmérséklet emelkedése és az abból eredõ túlnyomás gondoskodnak a termikus felhajtóerõrõl és ez rántja magával a füstöt és a lángot meredeken felfelé a légkörbe. A talajon vákuum keletkezik, ami friss és oxigéntartalmú levegõ utánszívásával a „tiszta” égést biztosítja. Ezáltal minimalizálódik az égésigázok keletkezése, amelyek robbanásszerû égéshez vezethetnek. Tűz az épületen belül Egy épületen belül teljesen más feltételek uralkodnak. A füst- és tûzoszlop felemelkedését a födém vagy a tetõ megakadályozza, azaz füst- és forró égésgázok emelkednek fel és terülnek szét a tetõ alatt.
A tûz lefolyása egy tûzvédelmi szellõzéssel nem rendelkezõ épületben
1.2 Hő- és füstelvezetők
Füst/Hőmérséklet
Tûz keletkezése
flash
teljesen kiterjedt
over
tûz
füst
hõmérséklet 5
10
15
20
idõ/perc
Füstgáz és hőmérséklet Egy tûz lefolyása döntõen függ annak a térnek a hõmérséklet-fejlõdésétõl, amelyben a tûzeset lefolyik. Az elsõ 15 percben, amíg a füstgáz fejlõdése az elsõ látványos következménye a tûznek, a környezeti hõmérséklet csak csekély mértékben nõ. Ez a nagy mennyiségû füst fejlõdésével megváltozik. Forró füstgázok és égésigázok gyülemlenek fel a mennyezet alatt és itt a hõmérséklet rendkívül gyors emelkedéséhez vezetnek. Már 15 perc elteltével a helyiség felsõ részében kigyulladnak a másodlagos tüzek a tetõ- ill. födémszerkezetben, majd a „csúcstüzek” és a bomlástermékek begyulladásával megtörténik a „flash over”. Egy ilyen teljes tûz 20 percen belül kifejlõdhet és ezután általában már nem oltható.
Teljesen másképp és lényegesen lassabban folyik le a tûz, ha a mennyezet alatt felgyülemlõ forró gázokat és bomlástermékeket a szabadba vezethetjük. Ezáltal megakadályozzuk a veszélyes, forró és robbanásképes anyagok torlódását a helyiségben. A hõmérséklet emelkedése csökken és lényegesen lassabban megy végbe, a csúcs- és másodlagos tüzek, valamint a „flash over” kialakulását késleltetjük. A tûzoltóságnak több ideje marad az oltásra, mivel a tûz megérkezésükig még nem fejlõdött ki teljesen.
A tûzvédelmi szellõzések tehát elsõsorban arra szolgálnak, hogy a füstöt és a hõt az égõ helyiségbõl elvezessék, a tûz kifejlõdését késleltessék és már a tûzoltóság megérkezése elõtt biztosítsák az ésszerû és céltudatos tûzoltás feltételeit. A célzott hõelvezetés csökkenti a födémszerkezet hõterhelését és ezzel az omlásveszélyt.
5
ACO felülvilágítás
1.2 Hő- és füstelvezetők
Másodlagos tűzkárok A forró égésgázok és a füst, ha egy zárt épületben öszszegyûlnek, életveszélyesek és növelik az anyagi károkat.
füstgázok
hõenergia
bomlástermékek
! A füstgázokat " a bomlástermékeket és # a hõenergiát az égési folyamat során a tûz termeli és szállítja felfelé a termikus felhajtóerõvel. Ezek azután innen eloszlanak a teljes térben és jelentõs másodlagos tûzkárokat okoznak.
tûzfészek
A tûz által okozott összetevõk és eloszlásuk a térben ! A füstgázok: elsõsorban akadályozzák a látást. Ennek következménye a tájékozódó képesség elvesztése és a pánik félelem kialakulása. Az emberek nem találják a menekülõ utakat, a tûzoltó osztagok csak nehezen tudják a tûzfészket behatárolni. A füst a tûzfészektõl messze tárolt árukat is behatóan károsítja.
6
" A bomlástermékek: a füsttel együtt terjednek, magasabb hõmérsékleten általában éghetõk és mindenekelõtt mérgezõek; megnehezítik a légzést, füstmérgezésen kívül fulladásos halált okoznak, ami tûzkatasztrófák esetén a leggyakoribb halálozási ok. Tûzoltási munkák csak nehéz légzõkészülékkel végezhetõk. # Hőenergia: már a tûz korai stádiumában egy forró füstés égésgáz-réteg képzõdik a mennyezet alatt. Mivel a tûz gondoskodik az állandó energiautánpótlásról, a hõmérséklet egyre emelkedik. Ha a hõmérséklet eléri a felhasznált építõanyagok ill. a tárolt áruk gyulladási hõmérsékletét, akkor másodlagos tûzfészkek keletkeznek a mennyezet alatt, valamint úgynevezett felsõ tüzek keletkeznek a magasan tárolt árukon. Égve lehulló tárgyak viszik tovább a tüzet. A teljes térben elterjedt bomlástermékek gyulladási hõmérsékletük túllépésekor végül is átgyulladáshoz, „flash-over”-hez (tûzátterjedés) vezetnek. 500 Celsius fok feletti hõmérsékletnél az épület eléri azt az állapotot, amelynél az acél tartószerkezetek és a vasbeton vasalása elveszítik teherviselõ képességüket. Ekkor az épület már menthetetlen.
Kielégítõen méretezett és korrekt módon elhelyezett tûzvédelmi nyílások és a mennyezeti tér „kötényfalaival” lehatárolt terek kombinációjával megakadályozható a füstgázok, bomlástermékek és a hõenergia szétterjedése, valamint lehetõvé válik a gyors elvezetés kifelé. A menekülési utak füstmentesek maradnak; a tûzoltóság célratörõen és gyorsan tud beavatkozni. Ugyanekkor megakadályozzuk a másodlagos tüzek és a „flash-over” kialakulását és ezzel csökkentjük a másodlagos tûzkárokat.
Égés füst- és hõelvezetõ berendezéssel (fent) és anélkül (lent).
Tûz lefolyása egy tûzvédelmi szellõzéssel rendelkezõ épületben.
1.2 Hő- és füstelvezetők
Fogalommeghatározások RWA = hő-, és füstelvezető berendezés A füst- és hõelvezetõ berendezések (RWA) a megelõzõ tûzvédelem részei. BM 2/2002 szerint: Hõ- és füstelvezetõ: olyan szerkezet, amely nyitott állapotában lehetõvé teszi a füstnek és a forró égésgázoknak a szabadba való kiáramlását természetes úton. Nyitószerkezet: a berendezéshez tartozó olyan szerkezet, vagy szerkezet együttes, amely nyitja a hõ-és füstelvezetõket.
Egy füst- és hõelvezetõ berendezés szabályszerû mûködéséhez hozzátartoznak továbbá a tûzfelismerõ elemek, mûködtetõ ill. kioldó szerkezetek, nyitó berendezések, energiavezetékek és – nagyobb helyiségek esetén – kötényfalak a mennyezet alatti tér szakaszokra osztásához. A füst- és hõelvezetõ berendezéseket úgy kell méretezni, hogy tûz esetén a füst- és égésgázok a teret ne tölthessék meg teljesen és a füstmentes látás a talajszinten megmaradjon. A méretezés és az elrendezés az épület fajtájától és a használat módjától függenek és a mindenkori vonatkozó rendelkezések szerint számítandók.
AWA = aerodinamikailag hatásos nyílófelület A füst- és hõelvezetõ berendezés méretezésekor a hatásos nyílófelületet kell számításba venni. BM 2/2002 A hõ- és füstelvezetõ hatásos nyílásfelülete: az elvezetõ teljesen nyitott állapotában az aerodinamikailag számításba vehetõ áramlási keresztmetszet. A hõ- és füstelvezetõ geometriai nyílásfelülete: hõ- és füstelvezetõnek a tetõhöz illeszkedõ névleges szabad felülete. Kötényfal: a tetõfödém vagy a fedélhéjazat alatti térben meghatározott mértékig benyúló olyan épületszerkezet, amely korlátozza a füstnek és a forró égésgázoknak a szomszédos füstszakaszba való átterjedését. Továbbiakban lásd BM 2/2002.
7
ACO Magyarország Építőelemeket Forgalmazó Bt. 1106 Budapest Jászberényi út 38-72. Tel.: +(36-1)-260-9882 Fax: +(36-1)-260-7052 E-mail:
[email protected] Honlap: www.aco.hu
