FAHÁZELEMEK A faházelemek kialakítását meghatározó követelmények és sajátosságok: Épületfizikai követelmények Faházépítési rendszerek

FAHÁZELEMEK Épületfizikai követelmények: Hőtechnika Nedvességtechnika Szellőzés Csapadék elleni védelem Természetes világítás Akusztika, zajvédelem

FAHÁZELEMEK Épületfizikai követelmények: Hőtechnika Nedvességtechnika Szellőzés Csapadék elleni védelem Természetes világítás Akusztika, zajvédelem

FAHÁZELEMEK Hőtechnikai követelmények: Téli és nyári hőérzet A szerkezetek állagvédelme Energiaigény

FAHÁZELEMEK A követelmények kiterjednek: a helyiségek hőmérsékletére a térelhatároló szerkezetek felületi és belső hőmérsékletére a padlók hőelnyelésére a nyári hőmérsékletszabályozásra a fajlagos hőáramra

FAHÁZELEMEK Alapvető hőtechnikai számítások: a szerkezetekben várható hőmérsékleteloszlás számítása a felületi hőmérsékletek számítása a szerkezeteken keresztül áramló hőáramok számítása

FAHÁZELEMEK Alapvető hőtechnikai számítások: a számításokhoz szükséges adatok: Belső hőmérséklet: a szabvány megadja az egyes helyiségekre eredő hőmérséklet: a léghőmérséklet és a közepes sugárzási hőmérséklet átlaga közepes sugárzási hőmérséklet: a környező felületek nagyságával súlyozott átlagos hőmérséklete

FAHÁZELEMEK Alapvető hőtechnikai számítások: a számításokhoz szükséges adatok: Külső hőmérséklet télen: éghajlati területtől függően -11 C ~ -15 C felületi hőmérséklet számításához: -5 C Legmagasabb tervezési hőmérséklet Magyarországon: 30 C

FAHÁZELEMEK Időben állandósult hőtranszport: q - hőáram (W/m2) a hőáram számítása: q - hőáram (W/m2) t1, t2 - hőmérséklet a szerkezet két oldalán k - hőátbocsátási tényező (W/m2K)

FAHÁZELEMEK Időben állandósult hőtranszport: a hőátbocsátási tényező számítása: ai, ae - a felület belső és külső oldali hőátadási tényezője (W/m2K) d - az egyes rétegek vastagsága (m) l - a rétegek hővezetési tényezője (W/mK)

FAHÁZELEMEK Időben állandósult hőtranszport: ai = 8 W/m2K külső fal esetében: ai = 8 W/m2K ae = 24 W/m2K

FAHÁZELEMEK Időben állandósult hőtranszport: l értéke függ: sűrűség levegőtartalom pórusméret és elrendezés nedvességtartalom rostirány

FAHÁZELEMEK Időben állandósult hőtranszport: l értéke: Aluminium: 198 W/mK Vasbeton: 1,55 W/mK Fa (rostirány): ~ 0,4 W/mK Fa (keresztirány): ~ 0,2 W/mK Polisztirol hab: 0,041 W/mK

FAHÁZELEMEK Időben állandósult hőtranszport: Hővezetési ellenállás (Ri): vagy Egy többrétegű fal rétegeiben létrejövő hőfokesés az hővezetési ellenállással arányos

FAHÁZELEMEK Hőfokesési diagram:

20 mm légréteg: Ri = ??? 12,5 mm CK. forgácslap: Ri = 0,035 ; Dt = 0,30 C 30 mm polisztirol keményhab: Ri = 0,75 ; Dt = 6,60 C 3 mm vakolat: Ri = 0,003 ; Dt = 0,03 C

FAHÁZELEMEK Hővezetési ellenállás: levegőre nem értelmezhető! (konvektív hőátadás, hősugárzás) egyenértékű hővezetési ellenállás értéke függ: a légréteg vastagságától a légréteg elhelyezkedésétől a szellőztetettség mértékétől a határoló anyagok sugárzási jellemzőitől Kézikönyvek, szabványok adják meg.

12,5 mm gipszkarton: Ri = 0,060 ; Dt = 0,52 C 13 mm faforgácslap: Ri = 0,082 ; Dt = 0,72 C 100 mm ásványi gyapot: Ri = 2,71 ; Dt = 23,85 C 20 mm légréteg: Ri = 0,17 ; Dt = 1,51 C 12,5 mm CK. forgácslap: Ri = 0,035 ; Dt = 0,30 C 30 mm polisztirol keményhab: Ri = 0,75 ; Dt = 6,60 C 3 mm vakolat: Ri = 0,003 ; Dt = 0,03 C

FAHÁZELEMEK A hőmérsékleteloszlás jelentősége: a belső felületek hőmérséklete befolyásolja a hőérzetet fagyzóna: nem nyúlhat fagyérzékeny rétegbe

FAHÁZELEMEK A hőmérsékleteloszlás jelentősége: a belső felületek hőmérséklete befolyásolja a hőérzetet fagyzóna: nem nyúlhat fagyérzékeny rétegbe a szerkezeten belüli páralecsapódás szempontjából is fontos (ld. később)

FAHÁZELEMEK Időben változó hőtranszport: A valóságban mindig ez a helyzet A szerkezetben tárolt hő vagy a szerkezet felmelegítésére használt hő csillapítja a hőingadozásokat A belső felületi hőmérséklet számításakor egy korrekciós tényezőt vesznek figyelembe

FAHÁZELEMEK Többdimenziós hőtranszport: Hőhidak környezetében jön létre: sarkok, falcsatlakozások, pillérek ajtó- és ablaktokok környezetében eltérő hővezetésű anyagok alkalmazása (pl. gerendák, áthidalók, oszlopok, stb.) a felületi hőátadás egyenetlen eloszlása a fentiek kombinációja

FAHÁZELEMEK Többdimenziós hőtranszport: A hőhíd hatása: többlet hőáram alacsonyabb belső hőmérséklet A hatások jellemzése: hidegponti hőmérséklet vonalmenti hőátbocsátási tényező hőhíd katalógusok

FAHÁZELEMEK ti te t Többdimenziós hőtranszport: Hidegponti hőmérséklet: ti te t

FAHÁZELEMEK Többdimenziós hőtranszport: Vonalmenti hőátbocsátási tényező (kl): azt fejezi, hogy a hőhíd egy méternyi hosszon mekkora többlet hőátbocsátást eredményez. Ezzel növeljük a szerkezet hőátbocsátási tényezőjét

FAHÁZELEMEK Többdimenziós hőtranszport: A - a mező felülete (m2) Vonalmenti hőátbocsátási tényező (kl): Egy hőhidakat tartalmazó mező eredő hőátbocsátási tényezője: A - a mező felülete (m2) k - a fal hőátbocsátási tényezője (W/m2K) L - a hőhíd hossza (m)

FAHÁZELEMEK Többdimenziós hőtranszport: A hőhíd hatásának mérsékelése:

FAHÁZELEMEK Hőtárolás: c - a réteg fajhője m - a réteg tömege Az épülethatároló szerkezetek általában a külső levegőnél alacsonyabb hőmérsékletűek. Egy rétegben tárolt hő mennyisége: c - a réteg fajhője m - a réteg tömege Dt - a réteg és a külső hőmérséklet különbsége

FAHÁZELEMEK Hőtárolás: A hőtároló képesség jelentősége: szakaszos fűtés: tartalékot képez a fűtési szünetekkor tartalékot képez a szélsőségesen hideg időszakokra a nyári időszakban légkondícionáló hatás

FAHÁZELEMEK Hőtárolás: A hőtároló képesség jelentősége:

FAHÁZELEMEK Hőtárolás: A hőtároló képesség jelentősége: szigetelő réteg kívül: jobb hőtároló képesség szakaszos és folyamatos fűtésnél: kiegyenlítő szerep szigetelő réteg belül: rosszabb hőtároló képesség időszakos fűtés: könnyebben felfűthető

FAHÁZELEMEK Hőtárolás: Periodikusan változó hőmérséklet esetén csak egy bizonyos vastagságig vesz részt a hőtárolásban. Napi periodusok esetén: a felszíntől számítva R  0,15 m2K / W maximum a szerkezet középvonaláig fajlagos hőtároló tömeg: (mt, kg/m2) a falszer-kezet 1 m2-re eső tömege eddig a mélységig.

FAHÁZELEMEK Hőtárolás: Egy helyiség hőtároló tömege: az egyes határoló szerkezetek hőtároló tömegeinek összege: Minél nagyobb a hőtároló tömeg, annál kisebb a hőingadozás (csillapítás), és annál nagyobb késéssel jelentkezik (késleltetés).

FAHÁZELEMEK külső hőm. Ate Atbf belső hőm.

FAHÁZELEMEK Hőtárolás: Csillapítási tényező: a belső felület hőmérséklete és a külső hőmérséklet ingadozási amplitudóinak a hányadosa: Annál nagyobb, minél nagyobb a szerkezet hőtároló képessége és hővezetési ellenállása A rétegek sorrendje is fontos.

FAHÁZELEMEK külső hőm. belső hőm.

FAHÁZELEMEK Hőtárolás: Késleltetés: az az időtartam, ami eltelik a külső hőmérséklet és a belső falhőmérséklet azonos fázisú állapota (pl. maximuma) között. Függ a szerkezet hővezetési ellenállásától és a rétegek hőelnyelési tényezőjétől Hőelnyelési tényező: azt fejezi ki, hogy az adott anyagból készített, végtelen vastagságú fal felületén adott hőáram-ingadozás hatására milyen hőmérséklet-ingadozás figyelhető meg.

FAHÁZELEMEK Hőtárolás: Nagy csillapítás: a külső hőmérséklet-ingadozás kevésbé befolyásolja a beltéri hőmérsékletet Nagy késleltetés: a napközben elnyelt napsugárzás az éjszakai órákban érezteti a hatását

FAHÁZELEMEK A padlók hőelnyelése: Hőérzeti követelmények: a padló és az emberi talp közös hőmérséklete elég magas legyen a talpból a padlóba áramló hőmennyiség ne haladjon meg egy elviselhető értéket A 12 perc után kialakuló állapotot veszik alapul.

FAHÁZELEMEK A padlók hőelnyelése: Meghatározó paraméter: hőelnyelési tényező meleg padló: b ≤ 0,700 félmeleg padló: 0,700 < b ≤ 0,840 hideg padló: b > 0,840

FAHÁZELEMEK Átlátszó szerkezetek: A hővezetés mellett a hősugárzás is szerepet játszik.

FAHÁZELEMEK Átlátszó szerkezetek:

FAHÁZELEMEK Átlátszó szerkezetek: q - az üvegen bejutó ősszes energia Az átbocsátott hő mennyisége függ az üveg tulajdonságaitól. Az egyes üvegeket a naptényező segítségével lehet összehasonlítani: q - az üvegen bejutó ősszes energia ISRG - egy etalon anyagon keresztül (3 mm vastag húzott síküveg) ugyanolyan körülmények között bejutó energia

FAHÁZELEMEK Átlátszó szerkezetek: A napsugárzásból származó hőnyereség a fűtési idényben: SI - a fűtési idényben az adott tájolású és hajlásszögű etalonüveg egységnyi felületén átjutó napenergia (Ws/m2) At - az átlátszó felület nagysága (m2) Aü - az üvegezett szerkezet teljes felülete (m2)

FAHÁZELEMEK Átlátszó szerkezetek: Hőveszteség az üvegezett szerkezeten a fűtési idényben: Bejó László: kü - nem csak az üveg - és függ a hőszigetelő árnyékolótól is! kü - az üvegezett felület átlagos hőátbocsátási tényezője (W/m2K) G - Fűtési hőfokhíd (Ks) A belső és a külső hőmérséklet különb-ségének az idő szerinti integrálja a teljes fűtési idényre nézve

FAHÁZELEMEK Átlátszó szerkezetek: Hőmérleg: ke - egyenértékű hőátbocsátási tényező: S - nyereségtényező (SI/G): a klímától és a tájolástól függ.

FAHÁZELEMEK Átlátszó szerkezetek: A napenergia csak akkor hasznosul, ha a helyi-ség megfelelő hőtároló tömeggel rendelkezik: Fajlagos hőtároló tömeg: M - a helyiség teljes hőtároló tömege At - az üvegezett felület nagysága N - az üvegezett felület naptényezője A hasznosulás feltétele: mh > 200 kg/m2

FAHÁZELEMEK Hőtechnikai ellenőrzés: Hőérzeti ellenőrzés télre Hőérzeti ellenőrzés nyárra Energetikai számítás

FAHÁZELEMEK Hőérzeti ellenőrzés télre: Huzamos tartózkodásra szolgáló épületeknél: a határoló felületek hőmérsékletének súlyozott átlaga legfeljebb 2,5 C-kal lehet alacsonyabb az előírt beltéri hőmérséklettel

FAHÁZELEMEK Hőérzeti ellenőrzés télre: Számítása: eredő hőátbocsátási tényező: (A hőhidas szerkezetek számítási képlete) x - a határolószerkezet csillapítását figyelembe vevő tényező - értéke szabványban adott Transzparens szerkezetek: a nappali hőátbocsátási tényezőt kell figyelembe venni.

FAHÁZELEMEK Hőérzeti ellenőrzés télre: Alulról külső levegővel érintkező födémek: a padlóra külön előírások vonatkoznak: Bejó László: feltétel: ld. könyv. hőelnyelési tényező (b) értéke ha a padló vastagsága nem éri el a megfelelő értéket  az aljzatot is figyelembe kell venni. a fajlagos hőtároló tömeg szempontjából is fontos

FAHÁZELEMEK Hőérzeti ellenőrzés nyárra: Előírások: a fajlagos hőtároló tömeg a tájolás és a szellőzési lehetőségek függvényében A helység intenzíven szellőzött, ha a légcsere szám n > 3 óránként (szellőztethetőség)

FAHÁZELEMEK Energetikai számítás: Szabvány: a fajlagos hőigény korlátozása A követelmény az épület funkciójától és geometriájától függ: funkció: folyamatos vagy szakaszos használatú épületek geometria: a határoló felületek és a térfogat arányának a függvényében

A fajlagos hőigénynek kisebbnek kell lennie, a grafikonról leolvasott értéknél.

FAHÁZELEMEK Energetikai számítás: A fajlagos hőigény számítása: a falakon távozó hőmennyiség a hőhidak hatása a transzparens felületek nettó hőmérlege a talajon fekvő padló hőátbocsátása

FAHÁZELEMEK Energetikai számítás: ti - külső hőmérséklet Ha a helyiség nem a kültérrel, hanem egy fűtetlen helyiséggel érintkezik, a számítótt érték egy C tényezővel csökkentendő: ti - külső hőmérséklet te - belső hőmérséklet tx - a fűtetlen helyiség hőmérséklete

FAHÁZELEMEK Energetikai számítás: Ha a helyiség egyenértékű fajlagos hőtároló tömege mh < 2000 kg/m2, a sugárzási nyereség arányosan csökkentendő.

FAHÁZELEMEK Nedvességtechnikai követelmények: Szerkezeten belüli nedvességviszonyok A szerkezetek felületén fellépő nedvességviszonyok

FAHÁZELEMEK Nedvességtechnikai alapfogalmak: Relatív páratartalom: az adott hőmérsékleten a levegőben ténylegesen jelen lévő, és a levegő által maximálisan felvehető pára mennyiségének, vagy parciális gőznyomásának (páranyomásának) a hányadosa: vagy (általában százalékos formában adják meg.)

FAHÁZELEMEK Nedvességtechnikai alapfogalmak: Egyensúlyi nedvességtartalom: az adott klímatikus viszonyok (hőmérséklet, relatív páratartalom) mellett a porózus építőanyagban kialakuló nedvességtartalom. Meghatározása: szorpciós izotermák

FAHÁZELEMEK Nedvességtechnikai alapfogalmak: 30 20 10 60 80 100 40 60 80 100 40 Relatív páratartalom (%) Nedvességtartalom (%)

FAHÁZELEMEK Nedvességtechnikai alapfogalmak: Telítési nedvességtartalom: a 100%-os rel. páratartalomhoz tartozó egyensúlyi nedvességtartalom. Kapilláris kondenzáció: A 10-4 mm-nél kisebb pórusokban megjelenik a szabad víz Az izoterma meredeksége hirtelen megnő Kb. j = 75%-nál

FAHÁZELEMEK Nedvességtechnikai alapfogalmak: 30 20 10 60 80 100 40 60 80 100 40 Relatív páratartalom (%) Nedvességtartalom (%)

FAHÁZELEMEK Nedvességtechnikai alapfogalmak: Megengedhető nedvességtartalom: az a nedvességtartalom, amely mellett: épületfizikai szempontból: az anyagok hővezetési tényezője nem nő meg elfogadhatatlan mértékben állagvédelmi szempontból: a fellépő fizikai-kémiai-biológiai hatások a rendeltetésszerű használatot nem akadályozzák

FAHÁZELEMEK Nedvességtechnikai alapfogalmak: Megengedhető nedvességtartalom: az a nedvességtartalom, amely mellett: épületfizikai szempontból: állagvédelmi szempontból: telítési nedvességtartalom, vagy annál magasabb érték is lehet a kapilláris kondenzációhoz tartozó érték

FAHÁZELEMEK Nedvességtechnikai alapfogalmak: Kezdeti nedvességtartalom: a használatbavétel utáni első fűtési idény elején fennálló nedvességtartalom

FAHÁZELEMEK Alapvető nedvességtechnikai számítások: Páralecsapódás Páradiffúzió Páranyomás diagramm

FAHÁZELEMEK Nedvességtechnikai alapfogalmak: A számításokhoz szükséges adatok: Hőmérséklet és páratartalom viszonyok a külső és a belső felületen Kezdeti nedvességtartalom értékek

FAHÁZELEMEK Nedvességtechnikai alapfogalmak: A számításokhoz szükséges adatok: Téli külső légállapot jellemzők: a szerkezetben kialakuló nedvesség-viszonyok számításához: t = -2 C ; j = 90 % a felületi nedvességviszonyok számításához: t = -5 C ; j = 70-85 % pincefödém: t = +5 C ; j = 75 %

FAHÁZELEMEK Nedvességtechnikai alapfogalmak: A számításokhoz szükséges adatok: Téli belső légállapot jellemzők: a helyiség eredő hőmérséklete: ti = 20 C a belső léghőmérséklet: tim = ti + 2 C = 22 C a relatív páratartalom: j = 65 % Hűtött helyiségek határoló szerkezeteiben kialakuló nyári nedvességviszonyok számításához: t = 22 C ; j = 60 %

FAHÁZELEMEK Páralecsapódás: akkor következik be, ha a levegő már nem tud több vízpárát magában tartani. minél melegebb a levegő, annál több párát tudd megtartani Felületi lecsapódás: a hideg felületek mentén lehűl a levegő; ha túl sok volt benne a pára, túltelítetté válhat, és a fölösleges pára kicsapódhat.

FAHÁZELEMEK Páradiffúzió: páranyomás-különbség hatására következik be, eltérő hőmérsékletű és relatív páratartalmú terek  eltérő páranyomás a porózus határoló szerkezeteken keresztül megindul a diffúzió.

FAHÁZELEMEK Páradiffúzió: Páradiffúziós tényező: megmutatja, hogy egységnyi vastagságú anyag egységnyi felületén egységnyi páranyomás-különbség hatására mekkora páramennyiség diffundálódik át egységnyi idő alatt. d kg / msPa 10-9

FAHÁZELEMEK Páradiffúzió: Néhány anyag páradiffúziós tényezője: Bejó László: Fólia, bitumenos papír: nagyság-rendekkel kisebb! Vasbeton: 0,008 Kőzetgyapot: 0,120 Polisztirol hab: 0,002 Téglafal: 0,028 Fenyő: 0,020-0,030 Tölgy: 0,016

FAHÁZELEMEK Páradiffúzió: Páradiffúziós ellenállás: az adott (d) vastagságú réteg párazáró képességére utal: 109 m2s Pa / kg Analóg a hővezetési ellenállással: vagy (felületi átadási ellenállás - elhanyagolható)

FAHÁZELEMEK Páradiffúzió: p1 - külső páranyomás (Pa) Többrétegű szerkezet esetén a páradiffúziós ellenállások összeadódnak. A páraáramsűrűség számítása: p1 - külső páranyomás (Pa) p2 - belső páranyomás (Pa)

FAHÁZELEMEK Páradiffúzió: A - felület (m2) t - idő (s) Az adott felületen és idő alatt átáramlott páramennyiség: A - felület (m2) t - idő (s)

FAHÁZELEMEK Páradiffúzió: Páranyomás diagramm: A hőfokesési diagrammhoz hasonló Hőmérséklet léptékben (nem vastagság)

Bejó László: A hőmérséklet lépték -15 helyett -2-nél kezdődik, mert ez a nedvességi ellenőrzésekhez előírt érték!

FAHÁZELEMEK Páradiffúzió: Páranyomás diagramm: A hőfokesési diagrammhoz hasonló Hőmérséklet léptékben (nem vastagság) A páranyomás-esés az Rv-vel arányos

FAHÁZELEMEK Páradiffúzió: Páranyomás diagramm: A hőfokesési diagrammhoz hasonló Hőmérséklet léptékben (nem vastagság) A páranyomás-esés az Rv-vel arányos A diagrammon fel lehet venni a telítési páranyomás görbéjét

FAHÁZELEMEK Páradiffúzió: Páranyomás diagramm: Ha a részpáranyomás a telítési érték fölé emelkedik, kondenzáció jön létre A részpáranyomás és a telítési nyomás hányadosa adja a relatív páratartalmat - nem emelkedhet a megengedhető nedvesség-tartalom fölé. Megoldás: pl. párafékező réteg beépítése

FAHÁZELEMEK Nedvességviszonyok a szerkezetben: A szerkezet megfelelő, ha: a parciális résznyomás mindenhol kisebb, mint a telítési érték, a rel. páratart. sehol sem haladja meg a megengedhető értéket, és a kezdeti nedvességtartalom kisebb a szorpciós telítési nedvességtartalomnál. Ha a fenti feltételek nem teljesülnek, a szerkezet még nem feltétlenül alkalmatlan!

Egyensúlyi állapot: hosszú idő után áll be!

FAHÁZELEMEK Nedvességviszonyok a szerkezetben: Az egyensúlyi állapot kialakulásához szükséges idő: uei - az i-dik réteg egyensúlyi nedvességtartalma uki - az i-dik réteg kezdeti nedvességtartalma mi - az i-dik réteg felülettömege gv - páraáramsűrűség állandósult állapotban

FAHÁZELEMEK Nedvességviszonyok a szerkezetben: Ha a T időtartam rövidebb, mint a fűtési idény (Td), a szerkezet alkalmatlan. Ha a T > Td a szerkezet megfelelő lehet, ha: um - egyensúlyi nedv.tartalom uk - kezdeti nedv.tartalom ue - az állandósult állapothoz tartozó nedv.tartalom Rácsos tartók