HŐVÉDELEM Hőátviteli folyamatok

Átírás

1 Hőávl folyamaok Dr. Harmahy Norbr gym adjunkus BUDAPESTI MŰSZAKI ÉS GAZDASÁGTUDOMÁNYI EGYETEM Épíészmérnök Kar, Épülnrgka és Épülgépész Tanszék

2 Hővédlm Haárolószrkzk nrgamérlg Hőávl folyamaok (hőranszpor) Időbn állandósul gydmnzós hőáram Flül hőáadás ényző Többrégű sík fal állandósul állapoú hővzés Hőmérséklloszlás öbbrégű falban Hősugárzás Hőábocsáás Hőhdak Talajra fk szrkzk

3 Hőábocsáás Hőábocsáás ényző (U-érék) A fal- és födémszrkz ké szmbn lvő (külső és blső) oldala rndszrn különböző hőmérséklű lvgővl érnkzk. A hő a mlgbb oldalól a szrkzn á lvgőből-lvgőb mgy á. Ez a folyamao a hőábocsáás ényző jllmz. A hőábocsáás ényző, párhuzamos síklapokkal haárol, régkből álló szrkzk sén, dőbn állandósul folyamara a kövkző kfjzéssl írhaó l: U n d j j j W 2 m K Forrás: Dr. Fk Iván, Épülfzka kézkönyv, Műszak Könyvkadó, Budaps, 985

4 Hőábocsáás Hőábocsáás ényző (U-érék) U n d j j j W 2 m K A fn kfjzés részbn kmondo, részbn pdg hallgaólagos flélkhz köö. Az összfüggés dőbn állandósul állapoo élz fl és olyan párhuzamos síklapokkal haárol szrkzr vonakozk, amlybn a hőáram gyrányú. Ezk szrn a szrkz mndké (külső és blső) flül sugárzásos hőcsrébn áll más flülkkl. Ez a sugárzásos hőcsr nncs közvln kapcsolaban a hőáadással. Gyakorlaban az α és α hlyéb rndszrn olyan számérékk hlysínk b, amlyk nmcsak a konvkív hőáadás ényző aralmazzák, hanm öbbkvsbb közlíéssl a sugárzásos hőladás haásá s ükrözk. A közlíés célja kzárólag a számíás gyszrűsíés és a valóságos fzka folyamaokól öbbé kvésbé lér! Forrás: Dr. Fk Iván, Épülfzka kézkönyv, Műszak Könyvkadó, Budaps, 985

5 Hőábocsáás Hőábocsáás ényző (U-érék) U n d j j j W 2 m K Részls számíásokkal lőr mgállapíhaó a haárolószrkz flmlgdés a napsugárzás haására, és a flmlgdés haása gy fkív külső hőmérsékl sgíségévl fjzhő k (ún. kv kvvalns külső hőmérsékl). Ezzl az ljárással az gységny flülr a hőáramsűrűség az alább összfüggéssl számíhaó: q = U ( kv ) A kfjzés ponosságá a napsugárzás haásá kfjző kv számíásának ponossága haározza mg. fkív külső hőmérsékl Forrás: Dr. Fk Iván, Épülfzka kézkönyv, Műszak Könyvkadó, Budaps, 985

6 Hőábocsáás Hőábocsáás ényző (U-érék) Magyar nrgka rndl 7/2006. (V. 24.) TNM rndl az épülk nrgka jllmzőnk mghaározásáról Új épül lésíés során c) 207. dcmbr 3- uán az a)-b) pon alá nm arozó épülnk mg kll flln az 5. mlléklbn foglal kövlményknk 5. mllékl a 7/2006. (IV. 24.) TNM rndlhz Forrás: hps://n.jogar.hu/jr/gn/hjgy_doc.cg?docd=a nm

7 Hőábocsáás 5. mllékl a 7/2006. (IV. 24.) TNM rndlhz Forrás: hps://n.jogar.hu/jr/gn/hjgy_doc.cg?docd=a nm

8 Sajá lépékbn mér hőmérsékl Kfjz, hogy gy szrkz pon x és a külső környz közö hőmérséklkülönbség hányadrész a blső és külső hőmérsékl különbségénk. x x A vzsgál pon hőmérsékl: x x [-] ( ) - Θ x ' x A blső flül hőmérsékl mghaározása a külső hőmérsékl válozás függvényébn. Forrás: Szkra Csaba, Buldng Physcs, Előadás, 205

9 Sajá lépékbn mér hőmérsékl A blső flül hőmérsékl gynl használaával és a hőáram gynlőségér alapozva könnyn kalakíhaó az alább gynl: q U f α f q U Az gynl árndzés uán : f U Haározzuk mg a sajá lépékbn mér hőmérsékl, amkor a blső hőmérséklkülönbség loszjuk a ljs hőmérséklkülönbséggl: f U Forrás: Szkra Csaba, Buldng Physcs, Előadás, 205

10 Hőhdak Trmovízós (hőkamrás) flvélk Forrás: hp://kravlakas.com/hoszgls-udasar/hohdak-faja-s-kovkzmny-az-ngalanokban/

11 Hőhdak Időbn állandósul, öbbdmnzós hőmérséklmző A valóságos körülményk közö mndg vannak a haárolószrkzknk olyan rész, amlyk mnén az gydmnzós hővzés még közlíő flélzésk mll sm fogadhaó l.. A szrkz rész nm ké párhuzamos síkflül haárolja (pl. falsarok, falkrszződés, fal és födémcsalakozás sb.) 2. A haárolószrkz gy-gy rég, szakasza, rész nm homogén (pl. ha a falban pllér vagy mrvíőborda krül, a hőszglő rég anyaga vál) 3. A szrkz krszmszválása vagy hrognása gy hlyn és gyü jlnkzk (pl. ha különböző anyagú falak csalakoznak, krszződnk) A haárolószrkzknk azoka a hly (ponja, sávja, szakasza) ahol a gomra vszonyok és/vagy a különböző ulajdonságú anyagok gyüs alkalmazása kövkzébn ké- vagy háromdmnzós hőáramok alakulnak k, hőhdaknak nvzzük. Forrás: Dr. Fk Iván, Épülfzka kézkönyv, Műszak Könyvkadó, Budaps, 985

12 Hőhdak A hőhdak haása kős:. A hőhdak blső flül hőmérsékl a szrkz hőhídmns álalános flülénk hőmérsékléől lénygsn ksbb s lh, am ronja a szrkz állapoá (pl. páralcsapódás, pnészképződés) 2. A hőhdakon áhaladó hőáramok nagyobbak, mn a haárolószrkz ugyanakkora hőhídmns flülén áhaladó hőáramok. Ennk a kövkzménykén a szrkzn áhaladó hőáram lénygsn nagyobb (akár 50-00%-kal s). Ábra: Szkra Csaba, Buldng Physcs, Előadás, 205

13 Hőhdak Léznk- hőhídmns szrkzk??? A hőhdak épülfzka szmponból még a lggondosabb rvzés sén s lkrülhlnk. Nm A gyakorla szóhasználaában hőhídmnsnk azoka a szrkzk nvzk, amlykbn az nhomogén szrkz, a különböző hőchnka ulajdonságú anyagok bépíés alg, vagy csak lhanyagolhaó mérékbn déz lő válozás a blső flül hőmérséklébn, ll. a hőáram nagyságában. Falsarok Ponszrű hőhíd hps://

14 Hőhdak A hőhíd jlnség A hőhdak mgválozaják a blső flül hőmérsékl loszlásá [ C] Külső flül hőmérsékl [ C] Forrás: Várfalv J. Épülfzka lőadások 204 Blső flül hőmérsékl

15 Hőhdak A hőhíd jlnség [ C] x [m] Forrás: Várfalv J. Épülfzka lőadások 204

16 Hőhdak A hőhíd hőchnka jllmző Trmkus zóna Több régrnd arozha gy hőhídhoz 2 A blépő és klépő hőáramok nm gynlők A hőhídnak nncs régrnd hőábocsáás ényzőj! Forrás: Várfalv J. Épülfzka lőadások 204

17 Hőhdak A hőhíd hőchnka jllmző Q Ingrál U q b q k q n A hőhídnak van kalorkus hőábocsáás ényzőj! Q Ingrál Forrás: Várfalv J. Épülfzka lőadások 204

18 A kalorkus és a régrnd hőábocsáás ényző q és (-) kapcsola: ) *( d ) U*( q Az U ké szmszögből: d ) ( q U Régrnd Kalorkus U d q U ) ( Forrás: Várfalv J. Épülfzka lőadások 204 Hőhdak BME A hőhíd hőchnka jllmző

19 Hőhdak Homogén haárolószrkzk hőhídja A homogén vagy jó közlíéssl annak knhő (önö, falazo, blokkos) gyrégű haárolószrkzbn a gomra vszonyok ma alakul k bzonyos hlykn hőmérséklmző (sarokban, ablakkávánál, fal- és födémcsalakozásnál). A hőhdak haásának közlíő számíására szolgáló gyk módszr az ún. formaényző fogalmán alapul. Formaényző A formaényző kfjz, hogy a gomra forma kövkzébn a vzsgál hőhíd mnén a hőáramsűrűség hányszor nagyobb, mn a haárolószrkz, hőhídmns, álalános hlyén. A formaényző a hőhíd (pl. falsarok) mnén húzódó, képzlbl falvasagság készrsénk mgfllő szélsségű sávra vonakozk. Forrás: Dr. Fk Iván, Épülfzka kézkönyv, Műszak Könyvkadó, Budaps, 985

20 λ U λ U BME Hőhdak A sarokban kalakuló hőmérséklloszlás és az áramvonalak jllgé az ábrán láhaó homogén szrkz muaja. A δ falvasagság képzlbl; a flül hőáadás llnállásnak mgfllő λ/α, λ/α hővzés llnállású régkkl vasagabb a δ valós mérnél. Sarokra a formaényző f=,8 Áramvonal Izorma Forrás: Dr. Fk Iván, Épülfzka kézkönyv, Műszak Könyvkadó, Budaps, 985

21 Hőhdak BME Homogén haárolószrkzk hőhídja δ valós falvasagság δ képzlbl falvasagság λ/α, λ/α flül hővzés llnállásnak mgfllő régkkl vasagabb valós mérű fal δ ' ' ' U U ' U λ U Forrás: Dr. Fk Iván, Épülfzka kézkönyv, Műszak Könyvkadó, Budaps, 985

22 Hőhdak Falsarok hőhíd vzsgálaa A sarokban a blső flüln kalakuló, sajá lépékbn mér hőmérsékl (Θs): s A sajá lépékbn mér hőmérséklből a sarok flül hőmérsékl: s s Θ s ( ) Forrás: Dr. Fk Iván, Épülfzka kézkönyv, Műszak Könyvkadó, Budaps, 985

23 Hőhdak Falsarok hőhíd vzsgálaa A sarokban a blső flüln kalakuló, sajá lépékbn mér hőmérsékl (Θs) a blső flül hőáadás ényző (α) és a szrkz hőábocsáás ényzőjénk (U, másnévn (k)) a függvényébn a flső ábra szrn haározhaó mg. Forrás: Dr. Fk Iván, Épülfzka kézkönyv, Műszak Könyvkadó, Budaps, 985

24 Hőhdak Ablakkáva hőhíd vzsgálaa Az ablakkávák különösn vasag fal- és vékony okszrkzk sén lénygébn bordáknak knhők. A számíás és mérés rdményk gyarán az gazolják, hogy a falszrkzkn blül az ablakszrkz középvonalának folyaásában gy, a fal síkjával párhuzamosan 0 zorma alakul k, amly a kövkző összfüggés fjz k: 0 = α + d 0 λ α + d λ + α Forrás: Dr. Fk Iván, Épülfzka kézkönyv, Műszak Könyvkadó, Budaps, 985 hp://culurru.com/nods-wndow-opnngs-n-h-wall-of-rnforcd-concr-prfabrcad-panls/

25 Hőhdak Ablakkáva hőhíd vzsgálaa Elhanyagolhaó okvasagság sén az zormák az ábra szrn alakulnak, a sajá lépékbn lolvashaó Θ hőmérséklből. A formaényző f, amly a blső flül mnén mér 2δ széls sávra vonakozk: Ablakkávánál kalakuló zormák Forrás: Dr. Fk Iván, Épülfzka kézkönyv, Műszak Könyvkadó, Budaps, 985

26 Hőhdak Falsarok (külső és blső szrkz) A falsarokban kalakuló sajá lépékbn mér hőmérsékl A külső és blső homogén haárolószrkzk csalakozásánál a sarokban kalakuló úlhőmérsékl és a formaényző az ábrákon láhaók. U(k) Formaényző f (a blső flül mnén mér sávra) Izormák Külső szrkz Forrás: Dr. Fk Iván, Épülfzka kézkönyv, Műszak Könyvkadó, Budaps, 985 Blső szrkz

27 Hőhdak Falsarok Sarokválozaok Forrás: Dr. Fk Iván, Épülfzka kézkönyv, Műszak Könyvkadó, Budaps, 985

28 Hőhdak Falsarok Sarokválozaok Forrás: Dr. Fk Iván, Épülfzka kézkönyv, Műszak Könyvkadó, Budaps, 985

29 Hőhdak Erdő hőábocsáás ényző Az rdő hőábocsáás ényző a külső haárolószrkz valamlyn nagyobb, rndszrn rmészs gységér (pl. gy panlr, gy szoba falára) vonakozk. Éréké számíással vagy méréssl haározzák mg, oly módon, hogy az a flül gészér alkalmazva a ranszmsszós nrgaáram akkora lgyn, mn amkkora a hőhdas és a hőhídmns flülkn áhaladó áramok összgkén a valóságban kalakul. Az rdő hőábocsáás ényző számíásának álalánosan alkalmazhaó módszr a flül és a vonalmn hőábocsáás ényzők kombnácóján alapul.

30 Hőhdak A vonalmn hőábocsáás ényző (Ψ) A hőhdak álalában vonalak mnén húzódnak (pllér, koszorú, csalakozás élk, nyílások krül sb.) A vonalmn (lnárs) hőábocsáás ényző (Ψ) az fjz k, hogy gységny hőmérséklkülönbség mll mkkora hőáram alakul k gy mérny él mnén [W/mK]. A hőáram számíására szolgáló összfüggés: Q L ( ) W b b b fal h ablak h h ajó h rkély b L 2b 2h b L 2b 2h L b

31 Hőhdak Vonalmn hőhdak b Q L ( ) W h ablak h j QR QA Q AU ( ) L jj ( ) j j b Erdő hőábocsáás ényző U R U L j j A j Forrás: Szkra Csaba, Buldng Physcs, Előadás, 205

32 Forrás: hp:// BME Hőhdak A vonalmn hőábocsáás ényző (Ψ) A 7/2006 TNM rndl az nrgka számíás során mgkülönböz részls és gyszrűsí ljárás. Részls ljárás sén a rvző mndn csalakozás élípusra mghaározza a Ψ érék. Néhány pkus hőhíd ájékozaó éréké az alább ábláza muaja b: Hőhíd fajája Ψ [W/mK] Nyílászárók krül mnén álalában 0,5 Nyílászárók krül mnén, ha a okszrkz a hőszglő rég síkjában van 0 Falazo szrkz sarokél 0,0 Külső oldalán hőszgl szrkz sarokél 0,5 Falazo szrkz, külső és blső fal mrőlgs csalakozása 0,06 Külső oldalán hőszgl szrkz, külső és blső fal mrőlgs csalakozása 0,03 Falazo szrkz, födém és külső fal csalakozása (hőszgl koszorú) 0,5 Külső oldalán hőszgl fal és födém csalakozása (hőszgl koszorú) 0,03 Párkány, aka 0,20 Erkélylmz, logga 0,25

33 Hőhdak Vonalmn hőhdak ! Nyílászárók ! Falsarok Külső és blső fal mrőlgs csalakozása Födém és külső fal csalakozása Erkélylmz, logga Forrás: Szkra Csaba, Buldng Physcs, Előadás, 205

34 U Hőhdak Vonalmn hőhdak R U l j j A j A TNM 7/2006 rndl gyszrűsí ljárás sén nm foglalkozk az gys élípusok vonalmn hőábocsáás ényzővl, hanm a régrv hőábocsáás ényző mgszorozza gy korrkcós ényzővl, az így kapo rdő hőábocsáás ényző a hőhdak haásá s kfjz. U U U l A j j j R U U j l j AU j Forrás: Szkra Csaba, Buldng Physcs, Előadás, 205 x j l j AU j [-] U R U ( x)

35 Hőhdak Vonalmn hőhdak A x korrkcós ényző érék a szrkz ípusa és a haárolás agolsága függvényébn az alább ábláza aralmazza: Forrás: TNM 7/2006 rndl, 207

36 Hőhdak Vonalmn hőhdak Az lőző ábláza magyarázaa: ) Bsorolás a pozív falsarkok, a falazaokba bépí acél vagy vasbon pllérk, a homlokzasíkból knyúló falak, a nyílászáró-krülk, a csalakozó födémk és blső falak, rkélyk, lodzsák, függőfolyosók hosszának fajlagos mnnység alapján (a külső falak flüléhz vszonyíva). 2) Bsorolás az akafalak, a mllvédfalak, a fal-, flülvlágíó- és flépímény-szgélyk hosszának fajlagos mnnység alapján a (ő flüléhz vszonyíva, a őfödém krül a külső falaknál fgylmb vév). 3) Bsorolás a őélk és élszaruk, a flépíményszgélyk, a nyílászáró-krülk hosszának, valamn a érd- és oromfalak és a ő csalakozás hosszának fajlagos mnnység alapján (a födém krül a külső falaknál fgylmb vév). 4) A födém krül a külső falaknál fgylmb vév. Forrás: TNM 7/2006 rndl, 207

37 Hőhdak Nm homogén szrkzk Gyakran krülnk gymás mllé különböző hővzés ényzőjű anyagokból készül aró, hőszglő és flülképző régk, zk összkapcsoló mrvíők, bordák, pllérk. Különböző fajájú anyagok gyüs alkalmazása kövkzébn kalakuló hőhdak ö alapípusa: Forrás: Dr. Fk Iván, Épülfzka kézkönyv, Műszak Könyvkadó, Budaps, 985

38 Padlószrkzk Talajra fk padlószrkzk és pncfalak A alajra fk padlószrkzk hőchnka mérzés öbb szmponból s lér az gyéb haárolószrkzk mérzéséől. Ennk oka a kövkzők: - a haárolószrkzk, vagys a padló alkoó régk gy olyan szlárd közggl érnkznk, amly gyakorlalag végln félérnk knhő; - ha a alajra fk padló és a alaj közö gydmnzós hőáram alakul k, amly kzdbn (a hlység fűő- vagy hűőbrndzésénk üzmb hlyzéskor) vszonylag nagyobb, d az dő folyamán csökkn, mégpdg annak mgfllőn, ahogy a padló ala alaj gyr nkább flmlgszk vagy lhűl; gy-ké hé uán a alajba haoló hőáram a kzd érék néhány százalékára csökkn; - a padló ala ámlgd vagy áhűl alajömg jlnős hőmérsékl-sablzáló haás gyakorol a hlységr, amly nnk kövkzébn kvésbé érzéknnyé válk a rövd dg aró dőjárásválozásokra, a nap pródusú vagy a hé vég fűés üzmszünr; - a alaj hőmérsékl a flszínhz közlbb érzéknybbn, a mélybb régkbn gyr nagyobb csllapodással és késlléssl köv az dőjárás válozása, néhány mérrl a flszín ala pdg gyakorlalag az gész év folyamán állandó. Forrás: Dr. Fk Iván, Épülfzka kézkönyv, Műszak Könyvkadó, Budaps, 985

39 Padlószrkzk Talajra fk padlószrkzk és pncfalak A padlónak az épül konúrjához közl ső sávja és a alaj közö öbbdmnzós hőáramok alakulnak k, az épül alaprülén kívül ső alajömgk és a alaj flszín rányában. Forrás: Ábra, Szkra Csaba, Buldng Physcs, Előadás, 205

40 Padlószrkzk Talajra fk padlószrkzk és pncfalak A alajra fk padló gészén áhaladó hőáram a padló alaprülénk nagyságáól, az alaprül és a körvonalmér vszonyáól függ. A hőszglés lsősorban a krül mn néhány mér szélsségű sávban, és/vagy a lábaza és az alapozás flmnőrésznk függőlgs flüln lhlyzv haékony. A padlószrkzkn á a alajba bjuó hőáram valamnnyr s ponos számíása mglhősn bonyolul flada, mr: - A alaj hőchnka jllmzőnk ponos érék nm smr (sűrűség, fajhő, hővzés ényző) - Az épül körvonala mnén ksbb épülk sébn gyakorlalag az gész alaprül ala öbbdmnzós hőáramok alakulnak k; - A alaj hőmérsékl részbn az épül, részbn az dőjárás haására az épül ala és az épül körül sávban s válozk. Forrás: Dr. Fk Iván, Épülfzka kézkönyv, Műszak Könyvkadó, Budaps, 985

41 Padlószrkzk Talajra fk padlószrkzk és pncfalak A flada mgoldhaó, ha a rndszr nrgamérlgé évs pródusú kváz-saconr folyamara haározzuk mg. Egy lyn rjdlmű flada mgoldására csak különlgs skbn krül sor, ha kzárólagos gény van rá, habár a alajba rányuló nrgaáram az épül nrgamérlgénk nm dönő jlnőségű ényzőj. Ndvsség Napsugárzás Alapozás ípusa Hőmérsékl Szél Talaj összél Függőlgs alajhőmérsékl Forrás: Dr. Fk Iván, Épülfzka kézkönyv, Műszak Könyvkadó, Budaps, 985

42 Padlószrkzk Talajra fk padlószrkzk és pncfalak Hővszség közlíő érék a körvonalrajz alapján A rvzés során alkalmazhaó közlíő összfüggésk közös jllmzőj az, hogy gy fkív hőávl ényző aralmaznak és a krül mnén, a prmzónában kalakuló öbbdmnzós hőmérséklloszlás haásá s ükrözk. c Q L Ψ ( ) W b d a f j h g

43 Padlószrkzk Talajra fk padlószrkzk Q L Ψ ( ) W A padló és a alajszn közö magasságkülönbség [m] A padlószrkz hővzés llnállása R [m 2 K/W] z (m) Nm szgl 0,20- -0,35 0,40- -0,55 0,60- -0,75 0,80- -,00,05- -,50,55- -2,00 Forrás: TNM 7/2006 rndl, 207-6,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00-6, ,05 0,20 0,20 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5-4, ,55 0,40 0,40 0,35 0,35 0,35 0,35 0,30-2,50...-,85 0,60 0,55 0,55 0,50 0,50 0,50 0,45 -,80...-,25 0,80 0,70 0,70 0,65 0,60 0,60 0,55 -, ,75,00 0,90 0,85 0,80 0,75 0,70 0,65-0, ,45,20,05,00 0,95 0,90 0,80 0,75-0, ,25,40,20,0,05,00 0,90 0,80-0, ,20,75,45,35,25,5,05 0,95 0,25...0,40 2,0,70,55,45,30,20,05 0,45...,00 2,35,90,70,55,45,30,5,05...,50 2,55 2,05,85,70,55,40,25

44 Padlószrkzk Pncfalak Q L Ψ ( ) W Forrás: TNM 7/2006 rndl, 207