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

Az előadások a következő témára: "FAHÁZELEMEK A faházelemek kialakítását meghatározó követelmények és sajátosságok: Épületfizikai követelmények Faházépítési rendszerek."— Előadás másolata:

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

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

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

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

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

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

7 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

8 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

9 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)

10 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)

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

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

13 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

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

15 FAHÁZELEMEK Hőfokesési diagram:

16 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

17 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.

18 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

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

20

21 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)

22 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

23 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

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

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

26 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

27 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)

28 FAHÁZELEMEK Többdimenziós hőtranszport: A hőhíd hatásának mérsékelése:

29 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

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

31 FAHÁZELEMEK Hőtárolás: A hőtároló képesség jelentősége:

32 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

33 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.

34 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).

35 FAHÁZELEMEK külső hőm. Ate Atbf belső hőm.

36 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.

37 FAHÁZELEMEK külső hőm. belső hőm.

38 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.

39 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

40 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.

41 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

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

43 FAHÁZELEMEK Átlátszó szerkezetek:

44 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

45 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)

46 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

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

48 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

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

50 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

51 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.

52 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

53 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)

54 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

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

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

57 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

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

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

60 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.)

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

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

63 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

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

65 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

66 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

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

68 FAHÁZELEMEK Alapvető nedvességtechnikai számítások: Páralecsapódás
Páradiffúzió Páranyomás diagramm

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

70 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 = % pincefödém: t = +5 C ; j = 75 %

71 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 %

72 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.

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

74 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

75 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

76 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)

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

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

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

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

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

82

83 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

84

85 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

86

87 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!

88 Egyensúlyi állapot: hosszú idő után áll be!

89 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

90 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