Lakóépületek nyári hővédelmét befolyásoló szerkezetek épületenergetikai alapú vizsgálata

Átírás

1 Lakóépületek nyári hővédelmét befolyásoló szerkezetek épületenergetikai alapú vizsgálata Tudományos diákköri dolgozat Forrai Zsuzsanna építőmérnök hallgató Konzulens: Dr. Dudás Annamária egyetemi adjunktus Budapest, 2010

2 Tartalom I. Bevezetés... 3 I.1. A kutatás jelentősége... 3 I.2. A kutatás célja... 3 II. Nyári hőháztartást befolyásoló fizikai jelenségek és épületfizikai vontkozásai... 4 II.1. Üvegházhatás... 4 II.2. A passzív hűtés stratégiája... 5 III. A nyári túlmelegedés kockázatának becslése... 6 III.1. Az Új Épületenergetikai Szabályozás (7/2006. (V.24.)TNM)... 6 III.2. Épületenergetikai számítások... 6 IV. Nyári túlmelegedést befolyásoló szerkezetek... 9 IV.1. Árnyékoló szerkezetek vizsgálata... 9 IV A napsugárzás hatásai... 9 IV.1.3. Az árnyékolók csoportosítása IV.1.4. Az árnyékoló megoldások hatékonyságát vizsgáló kísérletek IV Kézi számítás leírása és eredményeinek kiértékelése IV EnergyPlus épületszimulációs szoftverrel végzett számítás IV EnergyPlus épületszimulációs program IV A szimuláció rövid leírása és eredményeinek kiértékelése IV.2. Padlószerkezetek vizsgálata IV.2.1. Hőtároló képesség IV.2.2. Csillapítási tényező IV.2.3. A padlószerkezet hőtároló képességével kapcsolatban végzett kísérletről IV Kiindulási alapot nyújtó kutatás IV A padlóburkolat hőtároló képességével kapcsolatban végzett kísérlet és eredményeinek kiértékelése V. Összefoglalás Köszönetnyilvánítás Felhasznált irodalom Mellékletek 2

3 I. Bevezetés Manapság az energiatudatosság, a környezetvédelem egyre fontosabb szerepet kap a tudományos és hétköznapi életben, a gazdasági megfontolásokban és az épülettervezésben. Jelen dolgozat illetve a hozzá kapcsolódó kutatás is kifejezetten az energiatudatosság jegyében készült, melynek jelentősége a következőkben ismertetésre kerül. Jelen munkában kifejezetten a nyári hővédelem körét vizsgálom. I.1. A kutatás jelentősége Az ember úgyszólván természetes ösztöne a minél komfortosabb, kényelmesebb életre való törekvés, melynek eredményeként Magyarország áramfogyasztásának 10%-át már a klímaberendezések teszik ki. Ebből adódóan nagy problémát jelent a nyári villamos csúcsfogyasztás, ráadásul a légkondicionáló berendezések miatt környezetterhelő szén-dioxid kibocsátása is nagyon magas. Ezért napjainkban mind erősebb igény mutatkozik az energiatudatos gondolkodásra, életvitelre, építkezésre, stb. Az éghajlatváltozás következtében a belső terek nyári hővédelme a komfortérzetre nézve fontos kérdés. Kutatások bizonyítják, hogy ha például a belső tér hőmérséklete meghaladja a 22 fokot, akkor az emberi teljesítő képesség fokozatosan csökkeni fog. Azonban klimatizált helyiségeknél szervezetünknek megterhelést jelent az, ha a mesterségesen előállított hideghez alkalmazkodnia kell. 1 I.2. A kutatás célja Dolgozatom témájaként a passzív hővédelmet választottam, mint energia- és környezettudatos megoldást. A 2006-ban életbe lépett Új Épületenergetikai Szabályozás (7/2006. (V. 24.) TNM) a nyári túlmelegedés kérdését is vizsgálja, ez alapján első célom a túlmelegedés kockázatának mérlegelése volt, egy adott épület számítási és mérési kísérleti adataival. A kutatásom második célja a különböző típusú árnyékolók belső hőmérsékletet befolyásoló hatásának vizsgálata volt. Épületenergetikai kézi illetve szoftver szimulációs gépi számítással kísérleteket végeztem, az árnyékolók hatékonyságának vizsgálatára. A kutatás során kapott eredményekből kiderült, hogy az épület hőtároló képessége is nagy mértékben befolyásolja a belső terek hőmérsékletét. Ezen megfigyelés alapján további vizsgálatokat 1 3

4 végeztem, a különböző típusú padlóburkolatok, belső hőmérsékletváltozására gyakorolt hatásának kimutatására. II. Nyári hőháztartást befolyásoló fizikai jelenségek és épületfizikai vontkozásai Ebben a fejezetben a nyári hőháztartást befolyásoló fizikai jelenségekről és annak épületfizikai vonatkozásairól lesz szó. Ennek keretében beszélek majd az üvegházhatásról, a passzív hűtés stratégiájáról. II.1. Üvegházhatás Az épületek energiamérlegében igen jelentős szerepet játszik az üvegházhatás a helyiségek túlzott felmelegedésében, illetve a sugárzási energia hasznosításánál. A nyári túlmelegedés elleni védekezésnél figyelembe kell venni a téli hővédelmet is. A kettőnek harmóniában kell lennie, a gazdaságos hővédelem kialakítása érdekében. A dolgozat témájában a nyári hővédelemre koncentrál, a téli-nyári hővédelemi optimum számításához további kutatások szükségesek. Az üvegházhatás mechanizmusa során a rövidhullámú napenergia-sugárzás az üvegfelületeken keresztül szinte akadálytalanul beáramlik. Ekkor a sugárzás a falakba, a padlóba és a berendezési tárgyakba ütközik, ahol egy része elnyelődik, másik része pedig visszaverődik. Két-három visszaverődés után a helyiségbe bejutó sugárzás gyakorlatilag teljesen elnyelődik. Az elnyelt napenergiát a határoló felületek hosszúhullámú infravörös sugarak formájában sugározzák vissza, melyek nekiütköznek az ablaküvegnek, de nem tudnak áthatolni azon, így csapdába esnek. 2 2 Zoller Zoltán: Árnyékolástechnika felsőfokon. Építési Vállalkozók Országos Szakszövetsége, Kornétás Kiadó, Budapest, 2008, o. 4

5 II.2. A passzív hűtés stratégiája A passzív hűtés kifejezés azt jelenti, hogy a helyiség hőmérsékletét külső energiaforrás igénybevétele nélkül tartjuk elfogadható alacsony értéken. 3 A belső hőmérséklet szezonális és napi változása közötti egyensúlyt a következő összetevők algebrai összegzése fejezi ki, amely a passzív hűtés lehetséges módozatait mutatja: 4 Q sdnyár [W] a nyári sugárzásos hőterhelés Q b = An q b, ahol A N [m 2 ] nettó alapterület, q b [W/m 2 ] belső hőnyereség ΣA U R [W/K] a hőhíd-hatással megnövelt transzmissziós veszteség, l Ψ [W/K] vonalmenti hőveszteség a lábazati él mentén, n nyár [1/h] légcsereszám a szellőzési lehetőségek függvényében V [m3] fűtött légtér A passzív hűtés lehetséges módozatai: o Hőnyereség csökkentése: az összefüggés jobb oldalán a számláló csökkentése egyértelműen a belső hőmérséklet csökkentését eredményezi. A hőnyereség csökkentésének egyik legkézenfekvőbb megoldása az árnyékolás, amelyre sokféle lehetőség adódik. Az épületek nyílásainak helyzete alapján megkülönböztetünk: belső, közbenső, külső árnyékolókat és árnyékoló szerkezeteket, illetve a legjobb és legegyszerűbb árnyékolót, a növényzetet. (A növényzet vizsgálatára a dolgozat nem tér ki.) o A hőterhelés eltávolítása: Minél nagyobb az összefüggés jobb oldalának nevezője, annál alacsonyabb lesz a helyiség hőmérséklete. A hőhíd-hatással megnövelt transzmissziós veszteség általában rögzítettnek tekintendő egy adott épület esetében és hőhídak miatti 3 Dr. Zöld András: Az épületek nyári felmelegedése elleni védekezés természetes lehetőségei. VÁTI KTH, Budapest, 2006, 23. o. 4 Zöld 2006:

6 veszteségeket kifejező tag is gyakorlatilag állandó. A nevező a szellőzés intenzitásának fokozásával növelhető. A légcsereszám növelését lehetőleg természetes szellőztetéssel célszerű elérni. o A hőterhelés hatásának csillapítása: a belső hőmérséklet ingadozása annál kisebb, minél nagyobb a helyiség hőtároló képessége. A hőtároló képesség a helyiséget burkoló szerkezetek rétegrendjétől, különösen a helyiség felőli rétegektől függ. 5 III. A nyári túlmelegedés kockázatának becslése Ezen fejezet témája a nyári túlmelegedés kockázatának becslése. Először az Új Épületenergetikai Szabályozásról, majd különféle épületenergetikai számításokról lesz szó. III.1. Az Új Épületenergetikai Szabályozás (7/2006. (V.24.)TNM) Az energiafelhasználás csökkentése és fenntartható fejlődés biztosítása érdekében 2006-ban életbe lépett az Új Épületenergetikai Szabályozás (7/2006. (V. 24.) TNM) Az energiafogyasztás mellett a szabályozás kitér az épületek nyári túlmelegedésének kérdésére is, előírva a túlmelegedés kockázatának mérlegelését. A szabályozás az épület egészére vonatkozik, ezért csak egyszerű közelítő becslésekre lehet szorítkozni. 6 Az említett szabályozást figyelembe véve elvégeztem egy megépült családi ház energetikai kézi számítását egyszerűsített módszerrel, szoftver támogatás nélkül. III.2. Épületenergetikai számítások Az épületenergetikai számítások során több egyedi példával is találkoztam. A családi ház földszintes, részben alápincézett, tetőteres családi ház. A beépített tetőtéret a család nem használja, csak a decemberi hónapban 3-4 hétig van fűtve (egyéb személyes okok miatt). A számítást kétféleképpen végeztem: - A földszintet és a tetőteret fűtöttnek tekintve, az épületet egészében vizsgáltam (I. változat) - A tetőteret fűtetlen lépcsőháznak tekintve (II. változat) 5 Zöld 2006: Zöld 2006: 65. 6

7 Az alábbi táblázatban a számítás rövid ismertetése olvasható 7, a részletes számítást a 1. és 2. melléklet tartalmazza. Egyszerűsített számítás Épületenergetikai számítás eredményei Fajlagos hőveszteségtényező ƩA/V alapján meghatározott követelményértéke Nyári sugárzásos hőterhelés Belső és külső hőmérséklet ek napi középértékei -nek különbsége nyárra Árnyékoló nélkül (HORISON 100) Árnyékoló nélkül Az épületre kiszámolt fajlagos hőveszteségtényezők Árnyékolóval Árnyékolóval (HORISON 100) I. változat II. változat Földszint Tetőtér Földszint Q sdnyár = 1097,4 W Q sdnyár = 109,7 W t nyár =1,39 Κ megfelel t nyár =0,57 Κ megfelel q m = 0,49 W/m 3 K q=1,02 W/m 3 K nem felel meg Q sdnyár = 201,3 W Q sdnyár = 20,1 W t nyár =1,03 Κ megfelel t nyár =0,73 Κ megfelel q m = 0,51 W/m 3 K q = 0,78W/m 3 K nem felel meg Q sdnyár = 1097,4 W Q sdnyár = 109,7 W t nyár =1,33 Κ megfelel t nyár =0,55 Κ megfelel Részletes számítás Az épületre kiszámolt fajlagos hőveszteségtényezők Nyári sugárzásos hőterhelés Árnyékoló nélkül Q sdnyár = 472,6 W q = 1 W/m 3 K Q sdnyár = 64,6 W q = 0,76 W/m 3 K Q sdnyár = 472,6 W 7 Az energetikai számításban felhasznált adatokat az 7/2006. (V. 24.) TNM és az MSZ :1991 Építésügyi Ágazati Szabványból vettem. 7

8 Belső és külső hőmérsékletek napi középértékeinek különbsége nyárra Árnyékoló nélkül t nyár =0,95 Κ megfelel t nyár =0,8 Κ megfelel t nyár =0,83 Κ megfelel Részletes számítás Fűtés éves nettő hőenergiaigénye Fűtési rendszerrel fedezendő nettó hőenergiaigény fajlagos értéke Fűtés primerenergia-igény Melegvízellátás primerenergia-igénye Az összesített energetikai jellemző ƩA/V alapján meghatározott követelményértéke Összesített energetikai jellemző az épületre Minősítés Q F = 32403,29 kwh/a Q F =16597,34 kwh/a q F = 159,61 kwh/m 2 a q F =141,59 kwh/m 2 a E F = 220,68 kwh/m 2 a E HMV = 56,406 kwh/m 2 a E P =277,08 kwh/m 2 a E köv =200,24 kwh/m 2 a E F =197,79 kwh/m 2 a E HMV =56,406 kwh/m 2 a E P =254,20 kwh/m 2 a E köv =133,2 kwh/ m 2 a 138,37 % 190,84 % E : átlagosnál jobb F-G : átlagos - átlagost megközelítő Az épületenergetikai számítás alapján az épület (mindkét változat esetén) megfelel a nyári túlmelegedés kockázatának mind az egyszerű, mind a részletes számításnál. Mivel a szabályozás az épület egészére vonatkozik és csak egyszerű közelítő becslésekre lehetett szorítkozni, ezért a kapott eredmény nem a pontos valóságot tükrözi, de érdemi következtetések levonására ad lehetőséget. 8

9 IV. Nyári túlmelegedést befolyásoló szerkezetek Ebben a fejezetben az árnyékoló szerkezetekről és a velük kapcsolatos kísérleteimről írok. Ezután a padlószerkezeteket és azok vizsgálatát tárgyalom. IV.1. Árnyékoló szerkezetek vizsgálata Ebben a fejezetben az árnyékoló szerkezetek vizsgálatával kapcsolatban, a napsugárzás hatásairól, a naptényezőről lesz szó. Ezen kívül az árnyékolókat különféle szempontok alapján csoportosítom majd. Végül a ezen nyári túlmelegedést befolyásoló szerkezetek hatékonyságát vizsgáló kísérleteimről írok. IV A napsugárzás hatásai Az üvegházhatás megakadályozásához, csökkentéséhez meg kell vizsgálni, hogy a hőterhelés mennyiségét és a napsugárzás erősségét milyen tényezők befolyásolják. A belső hőterhelés több tényezőtől is függ: az üvegezett felületet érő sugárzás irányától, földrajzi helyzetétől, a Nap és a földfelszín közötti geometria viszonyoktól, az üvegezett felületek megfelelő tájolásától, illetve az árnyékolástól. A napsugarak beesési szöge erősen befolyásolja a felületet elérő energia mennyiségét. A sugárzás irányára merőleges felület az energiamennyiség nagyobb hányadát felfogja, ha azonban a sugárzás iránya a merőlegeshez képest eltérő, akkor csökken a felfogott energia, illetve a sugárzás mértéke és erőssége. 8 A földrajzi helyzet, amely meghatározza a Nap sugárzásának beesési szögét és erősségét, a szélességi körtől függően, eleve megadja a rendelkezésre álló napsugárzás feltételezhető mennyiségét. Ezt az adatot, vagyis a napsütés gyakoriságát kell figyelembe venni, amikor a Nap lehetséges hatását vizsgáljuk. 9 Hazánk az északi szélesség és között fekszik, a Greenwichtől keletre eső hosszúság és között fekszik, országunk súlypontja az északi szélesség 47. fokára, Greenwichtől a keleti hosszúság 19. fokára esik. Magyarország területének aránylag kis méretei megengedik, hogy a benapozási és árnyékolási kérdéseknél erre a pontra korlátozzuk vizsgálatainkat. A Nap sugárzási teljesítményét a Nap és a földfelszín közötti geometriai viszonyoktól is függ. A sugárzás útja akkor a legrövidebb, amikor a Nap közvetlen felettünk van (nyáron). Alacsonyabb Napállás esetén (télen), ez az út egyre hosszabb lesz, amely következtében a sugárzásnak hosszabb utat kell megtennie a földi légkörön át, így kisebb lesz a sugárzás energiája. 8 Kószó József: Árnyékolók és függönyök. Dunakanyar 2000 Kiadó, Budapest, 1997, 5 o. 9 Novák Ágnes: A szolár építészet alapjai. YMMF Kiadó, Budapest, 1997, 22 o. 9

10 A hőterhelés értékét, az üvegezett felületre eső árnyékkal is csökkenthető. Ezt az árnyékolást befolyásolják a szomszédos épületek, árnyékoló szerkezetek, illetve a környező növényzet. 10 IV.1.2. Naptényező A sugárzást átbocsátó szerkezetekben lejátszódó hőátszármaztatás rendkívül összetett és bonyolult folyamat. A tervezés megkönnyítésére ezért egy egyszerűsített megoldást dolgoztak ki. Ennek alapja az a tapasztalat, hogy van két áteresztő szerkezetünk és ezeken át a helyiségekbe jutó hőmennyiség aránya gyakorlatilag állandó, akármilyen szög alatt is esik a napsugárzás a felületükre. Az előbbiek alapján választottak egy viszonyítási alapként szolgáló szerkezetet: árnyékolatlan, tiszta, 3 mm vastagságú ablaküveget. Különböző beesési szögek mellett részletes vizsgálatokkal meghatározták, hogy az etanol-szerkezeten át mennyi hő jut a helyiségbe. Ezek az adatok táblázatos formában rendelkezésünkre állnak. A naptényező ismeretében az áteresztő szerkezet egységnyi felületén át a helyiségbe jutó energiaáram: ahol: Q=N*I SRG I SRG az etalon szerkezeten bejutó energiaáram N a naptényező (értéke 0 és 1 között van) A naptényező alkalmas az árnyékolók jellemzésére is. Az árnyékolót a beeső napsugárzás elnyelt hányada felmelegíti, s ez hőátadással, valamint másodlagos sugárzással terheli a környezetet. Ez fejeződik ki azonos szerkezetek esetén abban, hogy naptényezőjük külső oldalon beépítve kisebb, mint belső oldali elhelyezés esetén (külső síkon beépítve N=0,2; szerkezeten belüli helyzetben N=0,3; belső síkon N> 0,4) Kószó 1997: Széll Mária: Árnyékolástechnika. In: ÉPÍTÉSZ SPEKTRUM II. 6 sz., 2003, o. 10

11 1. ábra, A külső, két üveg közötti és belső árnyékolók hatékonysága, [ IV.1.3. Az árnyékolók csoportosítása Az árnyékolók három főbb csoportba sorolhatók az ablakhoz viszonyított elhelyezkedés valamint a flexibilitásuk és anyaguk szerint. A.) Árnyékolók az ablakhoz viszonyított elhelyezkedés szerint: - külső oldali árnyékolók - kettős üvegezés közötti árnyékolók - belső oldali árnyékolók (2. ábra) - ill. ablakszerkezeten belüli, napvédő üvegek (abszorciós, reflexiós, lágybevonatos) 2. ábra, Külső oldali, kettős üvegezés közötti, belső oldali árnyékolók, [ yak/epuletszerkezettan_3/epsz_3_nyilaszarok.pdf ] 11

12 Kutatások és kísérletek, de a mindennapi élet tapasztalatai is bizonyítják, hogy az üvegfelületen kívül elhelyezett külső napvédelem hatékonyabb, mint az üvegen belüli, ún. belső árnyékolók. 12 Ezt a 3. ábra is szemlélteti. Külső és belső árnyékolók hatásának összehasonlítása 3. ábra, [ a.) Külső árnyékolók A külső árnyékoló megakadályozza a napsugárzás nagy részének a helyiségbe való bejutását, amelyet egyrészt a napvédő elem visszaverő hatásával, másrészt a napvédő és az ablak közötti levegőréteg cirkulálásával éri el. Ilyen hatása van a napellenzőknek, vagy külső zsalugátereknek. A redőnyöknél ezzel szemben a napvédő elem és az ablak között levegőpárna alakul ki, amelynek szigetelő hatása van, ezért télen jelentősen csökkenti a helyiség hőveszteségét Gosztonyi Miklós: Árnyékolástechnikai újdonságok. In: MAGYAR ÉPÍTÉSTECHNIKA 34. k. 2. sz., 1996, 23. o. 13 Neumann, Uwe: Árnyékolószerkezetek. CSER Kiadó, Budapest, 2004, 9. o. 12

13 A külső árnyékoló típusa Tömör, fix táblák A külső árnyékoló rövid jellemzése - homlokzati sík elé szerelt, - állandó légáramlást és öntisztulást lehetővé teszi, - főként déli, délkeleti tájoláshoz használható A külső árnyékoló ábrája Tömör, mozgatható táblák - vízszintes vagy függőleges irányban tolható, bármely tájoláshoz alkalmazható Függőleges síkban szerelt, vízszintes és függőleges lamellasorok - fix illetve mozgatható, légáteresztésre alkalmas, fix kialakítással keleti és nyugati, mozgatható kialakítással délkeleti és délnyugati tájoláshoz alkalmas 13

14 Zsalugáterek - elfordítható fém vagy műanyag lamellák által szabályozható, fényzárást biztosítja, déli, délkeleti és délnyugati homlokzaton alkalmazható Ponyvák - vezetéken mozgó, ablak előtt leengedhető, minden tájolási irányból védő szerkezetek Kitámasztható gördülőponyvák - bármilyen tájolás esetén védelmet nyújt, illetve kitámasztáskor a légcserét és kitekintést lehetővé teszi Gördülő-és kitámasztó Redőnyök - leengedve teljesen fényzáró, minden irányból véd, kitámasztva a szellőzést és kitekintést is lehetővé teszi, főként déli tájolás esetén alkalmazzák Függőleges síkú rácsok - beton műkő-, kerámia- vagy fémanyagú elemek sorolásával kialakított, a felület rajzától, az elemek lyukbőségétől, nagyságától, mélységi méretétől és dőlési szögétől függően eltérő hatékonyságú szerkezetek 14

15 [ b.) Belső árnyékolók A belső árnyékoló feladata a fényirányítás, a belső terek megóvása a túlhevüléstől, illetve a lakásunk öltöztetése. Naptényezőjük 0,5-0,18 közé esik, ami jól érzékelteti, hogy a belső oldali árnyékoló szerkezetek a napsugárzási hőterhelés csökkentésének nem éppen hatékony eszközei. Előnyük azonban, hogy könnyen kezelhetők, mozgathatók. A belső árnyékoló típusa A belső árnyékoló képe Elhúzhatófüggőleges esésű-egy vagy kétrétegű függönyök [ ] Ferde üveg-és ablakfelületek ferde függönyözéssel [ Függőleges és ferde, kétpontos függesztésű, sávos szalagfüggönyök [ ] 15

16 Leereszthető, illetve felhúzható gördülő vászonredőnyök [ [ Gyűjtővezetősínes (vagy huzalos) keresztredőzött függönyök [ Fém vagy műanyag zsalugáterek, reluxák [ =3112&action=reszletes Redőnyszerű, papíranyagú vagy műanyag árnyékolók [ 16

17 A függöny fényzárásának mértékét a készítéshez felhasznált fonalak színe és szövésénekhurkolásának szálvezetése határozza meg. A vászonredőnyök fényzáró képessége és megjelenése színüktől és kezelési módjuktól függ. A zsalugáterek fényzáró képessége és megjelenése a lamellák színétől és állíthatóságától, illetve párhuzamosra állíthatóságától függ. 14 c.) Közbenső árnyékolók A közbenső árnyékolók a nyílászáró üvegrétegei között helyezkednek el. Mivel az árnyékolók által elnyelt hő az üvegtáblák és a közöttük lévő levegőt melegítik fel, használatuk előnyösebb, mint a belső oldali árnyékolóké. d.) Ablakszerkezeten belüli, napvédő üvegek - abszorbciósak: a hőt elnyelik, később kisugározzák (nagy hőmozgás, mechanikai igénybevétel, emiatt jobbára csak edzett üvegből készülnek) - reflexiósak: a hőt visszaverik (fém bevonat) - lágybevonatos és napvédő üvegek B.) Árnyékolók flexibilitás szerint: - fix - elmozdítható, illetve - elforgatható árnyékolók C.) Árnyékolók anyaguk szerint: - fa - fém - műanyag árnyékolók 14 Koszó 1997:

18 IV.1.4. Az árnyékoló megoldások hatékonyságát vizsgáló kísérletek Jelen kutatásom július 1-től augusztus 31-ig tartó Magyarpolány, Bakony u. 29. című épületben elvégzett méréseken alapszik. A júliusi hónapban árnyékolás nélkül végeztem a méréseket. Reggel, délben és este mind a külső, mind a belső hőmérsékleteket megmértem. Augusztusban pedig belső árnyékoló függöny hatását mértem, szintén reggel, délben és este. A júliusban és augusztusban végzett kísérletem során kapott eredményeket és kézi számítással kapott eredményeket összevetettem. Ezután a kutatásaimat a United Stated Department of Energy Plus (ingyenesen letölthető) épületszimulációs szoftverrel folytattam. IV Kézi számítás leírása és eredményeinek kiértékelése A számolt belső hőmérsékleteket a következő algebrai összefüggés alapján számítottam ki: A külső hőmérsékletek a mérésekből adottak voltak. A képletben található tényezőket az energetikai számítás során számoltam ki. Itt az energetikai számítás második változatának adatait használtam fel. Az árnyékolók hatását a napsugárzásból származó hőáramnál vettem figyelembe (Q s ): Qsdnyár [W] = ΣAü Inyár gnyár ahol - a gnyár =g*n - kettős üvegezésű normál üveg sugárátbocsátási tényezője g=0,9 - N az árnyékolók naptényezője. 18

19 A számítás során használt árnyékolók naptényezői: a) Külsőtéri árnyékolók: Kültéri lamellás árnyékolószerkezetek: - HORISON 100 (100 mm széles lamellák) N kh100 =0,1 - HORISON 80 (80 mm széles lamellák) N kh80 =0,14 - HORISON 50 (50 mm széles lamellák) N kh50 =0,17 Kültéri textil árnyékolószerkezetek: - HORISON Textil (100 mm széles lamelákkal) N khtextil =0,25 Kültéri árnyékolószerkezetek: - Külső velencei redőny (45 o vízszintes) Világos színű N Vvilágos =0,16 Közepesen sötét vagy sötét színű N Vközép,sötét =0,13 - Zsalu (17 o vízszintes) Közepesen sötét N Zks =0,22 Sötét színű N Zsközép =0,16 b) Belsőtéri árnyékolók: Belsőtéri fémlamellás árnyékolószerkezetek: - HORISON 50 (50 mm széles lamelákkal) N bh50 =0,7 Belsőtéri árnyékolószerkezetek: - Világos muszlin függöny N M =0,6 19

20 - Szalagfüggöny Zárt lamellák N Sz =0,4 45 o ig zárt lamellák N Sz45 =0,7 - Textil rolóval HORISON Textil roló,áttetsző N Ma =0,45 HORISON Textil roló, részben átlátszó N Mb =0,6 - Belső velencei redőny (45 o vízszintes) Világos színű N Vvilágos =0,6 Közepesen sötét színű N Vközép =0,68 Sötét színű N Vsötét =0,74 [Gosztonyi Miklós: Árnyékolástechnika. In: MAGYAR ÉPÍTŐIPAR. 7-8 sz., 1995, 244 o. 2. ábra.; Krülland katalógus; Zöld 2006: 48.] 20

21 A mérési eredmények és a számolt értékek összevetése A következőkben a júliusban és augusztusban árnyékolás nélkül mért külső, belső hőmérsékleti értékeket vetem össze: - júliusban mért külső és belső hőmérsékletek (árnyékolás nélkül) (1. ábra) átlagosan 24 és 27 C között változnak, amikor 33 C volt a külső hőmérséklet a belső hőmérséklet 28,5 C-ra is felment. - Augusztusban a mért külső és belső hőmérsékletek (árnyékolással) (2. ábra) átlagosan 23,5 és 25 C között változtak, amikor a külső hőmérséklet 29 C volt a belső hőmérséklet 26,5 C-ig ment fel. - A júliusban mért belső hőmérsékletek kitérése sokkal nagyobb, mint az augusztusban mért belső hőmérsékleteké. A következő megállapításokat vontam le: - annak ellenére, hogy két különböző hónap méréseit kell összehasonlítani a két hónapban közel azonos hőmérsékleteket mértem. A belső hőmérsékletek júliusban, amikor nem volt árnyékolás átlagosan 2 C-kal magasabbak voltak, mint augusztusban. Tehát belső árnyékolással is néhány fokkal csökkenthetjük a belső hőmérsékletet. 1. ábra Júliusban mért külső és belső hőmérsékletek 21

22 2. ábra Augusztusban mért külső és belső hőmérsékletek A következőkben a júliusban árnyékolás nélkül mért külső, belső illetve az algebrai kifejezésből kapott hőmérsékleti értékeket vetem össze, úgy hogy külön vizsgálom a reggeli, déli és esti értékeket: - A reggeli (3. ábra) és esti (4. ábra) adatokat ábrázoló diagramokon a következőket figyeltem meg: mért külső és a számolt belső hőmérsékleti értékek között konstans 1,1 C különbség van, a számolt értékek a mért belső hőmérsékletektől nagymértékben eltérnek: a különbség átlagosan 6 C - A déli (5. ábra) adatokat ábrázoló diagram a következőket mutatja: a mért külső és számolt belső hőmérsékleti értékek között konstans 1,1 C különbség van (mint, ahogy a reggeli és esti értékeket mutató diagramoknál), a számolt értékek és a mért belső hőmérsékletek közötti különbség átlagosan 2,6 C. 22

23 Ezen megfigyelésekből a következőket vontam le: a mért külső és számolt belső hőmérsékleti értékek között, azért állandó a különbség, mivel az algebrai kifejezésben csak a külső hőmérsékletek a változó értékek, a többi tényező állandó. A számolt belső hőmérsékletek a külső hőmérsékletek függvényében fognak változni, de különbségük állandó marad. Mivel a számolt belső hőmérsékletek a külső hőmérsékletek függvényében változnak, illetve a délben mért belső és külső hőmérsékletek közötti különbség kisebb, mint reggel illetve este, ezért a számolt értékek közötti különbség is kisebb lesz délben, mint reggel vagy este. A fentiekből megállapítható, hogy az algebrai kifejezés nem veszi figyelembe az épület hőtároló képességét, ezért a számítással kapott értékek közelítő becslést adnak. 3. ábra, Belső és külső hőmérsékletek alakulása, reggel 23

24 4. ábra, Belső és külső hőmérsékletek alakulása, este 5. ábra, Belső és külső hőmérsékletek alakulása, este 24

25 A júliusban mért külső hőmérsékletekből illetve a IV Kézi számítás leírása és eredményeinek kiértékelése alfejezetben tárgyalt árnyékolók naptényezőiből számolt hőmérsékleteket a következő diagram (6. ábra) mutatja: 6. ábra, Árnyékolók naptényezőiből számolt belső hőmérsékletek Ahogy az előző pontban is megállapítottam, a számolt értékek külső hőmérsékleti adatokból kapott értékek függvényei, ezért az árnyékolók naptényezőiből kapott értékek jól igazodnak a külső hőmérsékleti adatokhoz. 25

26 A különböző árnyékolók naptényezőiből kapott értékek a külső árnyékolók hatékonyságát szemléltetik a belső árnyékolókkal szemben. Az árnyékolókat a kapott hőmérsékletek alapján 5 csoportba osztottam: - Az 1. csoportba tartozó belső árnyékolók: HORISON 50, szalagfüggöny 45 -ig zárt lamellákkal, velencei redőny (közepesen sötét vagy sötét) - 2. csoportba tartozó belső árnyékolók: függöny, HORISON Textil roló (áttetsző), velencei redőny (világos) - 3. csoportba tartozó belső árnyékolók: szalagfüggöny (zárt lamellákkal), HORISON Textil roló (részben átlátszó) - 4. csoportba tartozó külső árnyékolók: HORISON 80, HORISON 50, HORISON Textil, Velencei redőny (világos, közepesen sötét, sötét), Zsalu (közepesen sötét, sötét) - 5. csoportba tartozó külső árnyékolók HORISON 100 Ezen számítások és eredményei azt mutatják, hogy az algebrai kifejezésből kapott hőmérsékletek a valóságtól eltérnek, csak közelítő becslést adnak. Így a képlet az árnyékoló szerkezetek hatásának vizsgálatára nem célszerű. Ezért kutatásomat a United Stated Department of Energy Plus ingyenesen letölthető, épületszimulációs szoftverrel végeztem ( IV EnergyPlus épületszimulációs szoftverrel végzett számítás Az Energy Plus épületszimulációs program segítségével a különböző típusú árnyékolóknak nem csak a naptényezőjét, hanem pontosabb anyagi jellemzőit is meg tudtam adni (például napsugár visszaverő képesség, hővezető képesség, vastagság, ablaktól való távolság stb.) A program a hőtároló tömeget is figyelembe veszi, illetve emellett számos, az épület belső hőmérsékletét befolyásoló tényezőt is. IV EnergyPlus épületszimulációs program Az EnergyPlus gyökerei a BLAST és DOE-2 programokban vannak. A BLAST (Building Loads Analysis and System Thermodynamics, Épületterhelés analízis és rendszer termodinamika) és a DOE-2 az 1970-es évek végén és 1980-as évek elején voltak fejlesztve. A célközönség a tervezőmérnök és építészek voltak, akik megfelelő HVAC berendezést akartak tervezni, valamint a programokat energia-optimalizálásra használni. A programok készítésében közrejátszott a 1970-es évek energiakrízis helyzete is, amikor felismerték, hogy 26

27 az energiafogyasztásban jelentős részt tett ki az épületek energia felhasználása. Mind a két program ugyanazt a problémát próbálja megoldani kicsit különböző perspektívából. Hasonlóan a kiindulási programokhoz, az EnergyPlus is egy energia analízis- és terhelési szimulációs program. Az alábbi lista néhány példát tartalmaz az EnergyPlus különböző szimulációs szituációkban való alkalmazhatóságáról: A program integrált szimultán megoldást nyújt, ahol az épület válasz és az elsődleges és másodlagos rendszerek szorosan össze vannak kapcsolva (szükség esetén iteráció van végrehajtva). A program lehetővé tesz egy órán belüli, felhasználó által definiálható időbeli lépéseket a hőzónák és a környezet közötti kölcsönhatásra vonatkozóan; változó időlépcsők a hőzónák és a HVAC rendszerek közötti kölcsönhatásra vonatkozóan. A szoftverben ASCII szöveg alapú időjárás input és output file-ok találhatók, amelyek tartalmazzák az egy órás, vagy egy óránál rövidebb környezeti körülményeket, és a szabványos és a felhasználó által definiálható jelentéseket. Ez egy hőegyensúly alapú megoldás technika az épület hőterhelésére, amely lehetővé teszi a sugárzó és konvekciós hatások szimultán számítását mind a belső és külső felületeken minden időbeli lépés során. Javított talaj-hőátadási modellezést biztosít. Ez egy kombinált hő- és tömegtranszfer modell, amely figyelembe veszi a pára adszorpciót/deszorpciót. Hőkomfort-modellek hozhatok létre. Anizotróp égbolt-modell alkotható a hajlított felületeken szórt napfény javított számításához. Fejlesztett ablakelrendezési kalkulációk végezhetők beleértve a programozható ablakredőnyöket, elektrokróm bevonatokat; réteg-réteg hőegyensúlyok, melyek lehetővé teszik az ablaküvegek által abszorbeált napenergia megfelelő számítását. A program biztosít ciklusokon alapuló konfigurálható HVAC rendszereket (hagyományos és sugárzó), ami lehetővé teszi a tipikus és enyhén módosított rendszerek modellezését anélkül, hogy a program forráskódját újra összeállítanák. Légköri szennyezés kalkulációk végezhetők a szoftverrel, amelyek megjósolják a CO 2, SO x, NO x, CO, lebegő szemcsék (porszennyezettség) és a szénhidrogén termelődését a területen és a távoli energia átalakításoknál. 27

28 A szoftver kapcsolódni tud más népszerű szimulációs környezethez/komponensekhez, mint a WINDOW5, 6 és DElight, ami lehetővé teszi az épületkomponensek sokkal részletesebb analízisét. [ IV A szimuláció rövid leírása és eredményeinek kiértékelése A számítás során felhasznált hővezetési tényezők, fajhő és testsűrűség adatok a DIN szabványból illetve Dr. Medgyasszay Péter: Földépítés optimalizált lehetőségei Magyarországon című PhD értekezésnél felhasznált adatokból származnak. A programban 3 zónát határoztam meg: 1. Pince 2. Földszint 3. Emelet Ezen zónák segítségével részletesebb számítást végzett a program. A családi ház geometriáját koordinátákkal adtam meg, mellyel egy modell készült az épületről. A modellben meg kellett adni az épület felületeinek rétegrendjét, anyagi jellemzőit. (Az energetikai számításban megadott rétegrendeket adtam meg.) A szimulációhoz a HUN_Szombathely_IWEC.epw időjárás file-t használtam, mely World Climate Design Data 2001 ASHRAE Handbook-ból származó, Magyarországon 1982 és 1985 között mért összeállított átlagos év, évszakonként jellemző sajátos hőmérsékleti adatokból áll. Emellett a fájl légnyomás, páratartalom, szélirány, szélsebesség, felhősödés és szoláris jellemzőket is tartalmaz. A következőkben a szoftver által számolt júliusi külső és belső hőmérsékleti értékeket vetem össze: - 7. ábrán jól látszik, hogy július 6-ig a külső hőmérséklet növekvő tendenciát mutat, majd Július 7-tól 19-ig folyamatosan csökken. Ennek ellenére a belső hőmérsékletet július 11-ig nem befolyásolja a csökkenő külső hőmérséklet, csak ez után fog csökkeni. 28

29 - Ha a két grafikon vonalvezetését vizsgáljuk, láthatjuk, hogy amikor a külső hőmérsékletek napról napra egyre csökkennek, a belső hőmérséklet vonalvezetése erre késve reagál. - Ha a napi ingadozást vizsgáljuk a külső hőmérséklet akár 10 C-kal is változhat, míg a belső hőmérséklet csak ± 5 C-kal változhat. Ezen megfigyelésekből a következőket vontam le: - a program által kapott eredmények figyelembe veszik a hőtároló képességét, - épület belső hőtárolása nagymértékben szerepet játszik a belső hőmérsékletek alakulásában. 7. ábra, A szoftver által számolt külső és belső hőmérsékleti értékek 29

30 A 8. diagram jól szemlélteti a külső árnyékolók hatékonyságát a belső árnyékolókkal szemben. A következőket figyelhetjük meg: - A program által számított hőmérsékleti adatok szerint árnyékolás nélkül átlagosan 10 C különbség van a külső és belső hőmérsékletek között. - Roló, mint belső árnyékoló alkalmazásakor átlagosan pedig 6 C a differencia. - Zsalu (belső árnyékoló) esetén 4 C a különbség a külső és belső hőmérsékletek között. - Zsalu, mint külső árnyékoló alkalmazásakor a várható belső hőmérséklet már csak 2 C különbséggel alacsonyabb, mint a külső hőmérséklet. 8. ábra, Belső hőmérsékleti értékek különböző árnyékolók esetén 30

31 IV.2. Padlószerkezetek vizsgálata Ebben a fejezetben a hőtároló képességről, a csillapítási tényezőről lesz szó. Ezután egy a kísérlet kiindulási alapjául szolgáló kutatásról, valamint a padlóburkolat hőtároló képességével kapcsolatban végzett kísérletről és eredményeiről írok. IV.2.1. Hőtároló képesség A passzív hűtés lehetséges módozatai közül az általam vizsgált második téma a padló hőtároló tömegének a nyári hőkomfortra gyakorolt hatása. A jó hőtároló rendszereknek hőkésleltető, hőcsillapító hatása van. Főként a nagy felülettel rendelkezők hatása jelentősebb. A hőtároló szerkezetek méretezésénél alapelv, hogy a 24 órás hőtárolást minimum feltételként minden rendszer biztosítsa. A nagy hőtároló képességgel rendelkező belső felületek a külső hőmérsékleti-változás hatására csak bizonyos idő elteltével képesek a belső léghőmérsékletet megváltoztatni. Amikor megkezdődik a hőáram behatolása, a szerkezet még hideg. A bejutó hőmennyiség az útjába eső első elemi réteget felmelegíti, majd mélyebben fekvő rétegekbe hatolva felmelegíti azokat. Azonban ahhoz, hogy odáig jusson, le kell küzdeni az útjába eső külső rétegeket is. Ez a folyamat hőmérsékleteséssel jár, hiszen a hőáram csak hőmérsékletkülönbség hatására folyik. A Nap járása miatt ez a folyamat egy napon belül változik. A periódus második részében a belső hőmérséklet lecsökken, a szerkezet ehhez képest meleg, tehát a meleg szerkezetből indul meg a hőáram kifelé. Ennek következtében a napi periódusú folyamatban a szerkezetnek csak bizonyos mélységű zónája veszt részt: amely nincs túl mélyen, nincs nagy ellenállással elszigetelve a helyiségtől, amilyen mélységig a hőáramnak a periódus első felében még van ideje behatolni Medgyasszay Péter - Osztroluczky Miklós: Energiatudatos építés és felújítás. Szent István Egyetem Ybl Miklós Főiskolai Kar, Budapest,2001, o.; Zöld 2006:

32 IV.2.2. Csillapítási tényező A külső szerkezetek viselkedésének jellemzésére használt egyik jelzőszám a csillapítási tényező. A hőáram periódikus változását az okozza, hogy a környezet hőmérséklete egy napi középérték körül periódikus lengéseket végez. Ez a lengés amplitudójával (A t,e ) jellemezhető. A szerkezet belső síkját a környezetből behatoló hőáramnak csak egy maradványa éri el a periódus egyik felében. A periódus másik részében ez a hőáram visszafolyik a környezetbe. Ez a szerkezet belső síkján hőmérsékletingadozást okoz, amely ugyancsak amplitudójával jellemezhető. (A t,bf ). Csillapítási tényezőnek megállapodás szerint e két amplitúdó hányadosát nevezzük: ν = A t,e /A t,bf A csillapítási tényező annál nagyobb, minél nagyobb tömegű és fajhőjű rétegekből áll a szerkezet, továbbá minél nagyobb e rétegek hővezetési ellenállása. Bármely szerkezetre igaz az, hogy csillapítási tényezője nagyobb, mint a belső oldali hőátadási tényező és hőátbocsátási tényező hányadosa: ν = α i /k IV.2.3. A padlószerkezet hőtároló képességével kapcsolatban végzett kísérletről Az eddigi vizsgálatokból kiderült, hogy az épület hőtároló képessége nagyban befolyásolja a belső hőmérsékletet. A következőkben a padlószerkezet hőtárolását vizsgálom. A kutatás során Dr. Medgyasszay Péter: Földépítés optimalizást lehetőségei Magyarországon című PhD értekezését alapul vettem, amelyben a padló hőszigetelésének hatását vizsgálta a nyári hőkomfortra nézve. Ezt alapul véve további vizsgálatokat végeztem, melyben a különböző típusú padlóburkolatok hőtároló képessége a jellemző tényező. 32

33 IV Kiindulási alapot nyújtó kutatás Dr. Medgyasszay Péter disszertációjában a tartós emberi tartózkodásra alkalmas, maximum társasház léptékű épületek jellemző szerkezeteinek műszaki és gazdasági kérdéseivel foglalkozik, különös tekintettel az építésökológia és a hőkomfort kérdéséire. Az említett szerző szimuláción alapuló módszert dolgozott ki a hőtároló tömeg tervezésének optimalizálására. A kiindulási alapként kezelt fenti értekezésben az alábbi kutatás szerepel. A szerző kimutatta, hogy a padlószerkezet meghatározó hatással van elsősorban a földszinti hőkomfortra. Megállapította, hogy a padlószerkezet kialakítása során a fűtési energiaigényt úgy tudjuk minimalizálni, hogy a padló alatt vízszintesen és a lábazaton függőleges helyzetben maximalizáljuk a hőszigetelés mértékét. A fűtési és hűtési energiaigény optimalizálása érdekében a lábazati hőszigetelést maximalizálni és a padlóban lévő szigetelést optimalizálni kell. A padló hőszigetelésének csökkentése következtében a felületi hőmérséklet kiegyensúlyozott lett. Ennek oka a padló alatti nagyobb hőtároló tömeg csillapító hatása volt. A kutatás folytatásaként a továbbiakban ismertetett kísérletet hajtottam végre. IV A padlóburkolat hőtároló képességével kapcsolatban végzett kísérlet és eredményeinek kiértékelése A kísérlet során az eredeti padló rétegrendben, csak a padló burkolatot változtattam. A következő padlóburkolatokat vizsgáltam: - 0,7 cm kerámialap; 0,5 cm ragasztó; 6 cm aljzatbeton; - 2 cm mészkő; 0,5 cm ragasztó; 6 cm aljzatbeton - 2,5 cm parketta; 6 cm aljzatbeton - 0,5 cm szőnyeg; 2,5 cm parketta; 6 cm aljzatbeton A szoftver által júliusi hónapra számolt külső és belső hőmérsékleti értékeket megvizsgáltam. A 9. ábra, a belső hőmérséklet alakulását a hónap egy 24 órás intervallumán mutatja, melyen a következőket láthatjuk: - július 3. hajnali 4 órakor a külső hőmérséklet 15 C, ekkor a parketta+szőnyeg padlóváltozat esetén, ez a görbe mutatja a legalacsonyabb hőmérsékletet. Ezután a parketta, mészkő, majd kerámia görbéi következnek. 33

34 - Amint növekszik a belső hőmérséklet a parketta+szőnyeg változat belső hőmérsékletre gyakorolt hatása lesz a legnagyobb. A kerámia, mészkő illetve parketta által kapott belső hőmérsékletek, ehhez képest minimálisan változtatják a belső hőmérsékletet. Ezen megfigyelésekből a következő megállapításokat vontam le: - A szőnyeg hatására a padló hőtároló képessége kicsi, így a külső hőmérsékleti ingadozásra a belső hőmérséklet is érzékeny lesz. - A parketta, kerámia, mészkő hőtároló képessége nagyobb, így a belső hőmérsékleti ingadozás kisebb lesz, mint a szőnyeg esetén. 9. ábra Belső hőmérsékletek különböző padlóburkolatok esetén, 24 órás intervallumban 34

35 V. Összefoglalás A kutatás célja az árnyékoló szerkezetek és padlószerkezetek nyári hővédelmét befolyásoló hatásának vizsgálata volt. Az általam kiválasztott családi házat épületenergetikailag vizsgáltam. A számítást kétféle képen végeztem: a tetőteret fűtöttnek ill. fűtetlen lépcsőháznak tekintettem. Mindkét változat esetében kiderült, hogy a nyári túlmelegedéssel szemben megfelel az épület. Mivel a számítás során becslésekre kellett szorítkozni, a kapott eredmények csak közelítő értékek lettek. A nyári hőmérsékleti mérések kiinduló alapot jelentő összehasonlító adatokat szolgáltattak a dolgozatban ismertetett számítási és szimulációs vizsgálatokban. Ezen valós értékeket felhasználva numerikusan kis tudtam számolni az árnyékolók naptényezőiből a várható belső hőmérsékleteket. A számított eredmények alapján kiderült, hogy a használt algebrai összefüggésből számolt értékek a valós értékektől nagymértékben eltérnek, hiszen az összefüggés nem veszi figyelembe az épület hőtároló képességét. A hőtároló képességet EnergyPlus épületszimulációs program segítségével tudtam figyelembe venni, illetve szimulálni az árnyékoló szerkezetek belső hőmérsékletet befolyásoló hatását. Az így kapott értékek pontosabbak lettek, mint a numerikusan számolt értékek. A kapott belső hőmérsékletekből készített diagramok jól szemléltették, a hőtároló képesség lényegét is. Tehát, mikor a külső hőmérsékletek fokozatosan csökkentek vagy növekedtek, ennek következtében a belső hőmérsékletek csak egy bizonyos idő elteltével követték ezt a változást. Ezen megállapítások után, megvizsgáltam, hogy a különböző típusú padlóburkolatok milyen hatással vannak a belső hőmérsékletekre. A vizsgálatok során a legjelentősebb eltérést a parketta szőnyeg együttes alkalmazása mutatta. Ezen változat során a hőtároló képesség nagyon kicsi, ezért a kapott hőmérséklet értékek a külső hőmérséklet változásainak megfelelően nagy mértékben ingadoztak. Ezzel szemben a mészkő és kerámia lapburkolat esetén a hőmérséklet értékeinek ingadozása a várakozásoknak megfelelően nem volt olyan jelentős, mint az előbbi változatnál (hiszen hőtároló képességük jobb). Fontos megjegyezni, hogy az épületeket energetikai szempontból nehéz teljesen pontosan szimulálni, hiszen nagyon sok tényező befolyásolja a belső hőmérsékleteket. Ezáltal minden ház egyedinek tekinthető. A kutatásban alkalmazott szimulációs szoftver beállításainak és adatbeviteli módjának tapasztalatai alapján azonban lehetőség nyílik az épületek nyári hővédelmének optimalizálására épületszerkezeti megoldásokkal. A passzív hővédelem eszközeivel pedig kiküszöbölhető a nagy energiaigényű légkondicionáló berendezések használata. 35

36 Mivel idén nyáron két hónap időtartam alatt 1-1 hónapos intervallumban tudtam végezni a vizsgálatot időbeli korlátok miatt, ezért a jövőben kutatásaimat folytatni szeretném. A következő nyáron a méréseimet külső árnyékolók, és azok belső árnyékolókkal való kombinációjával bővítem, majd szimulációval bővítem. Köszönetnyilvánítás Köszönetet mondok Dr. Dudás Annamária adjunktusnak a szakmai irányításért és témavezetésért, Dr Medgyasszay Péter adjunktusnak az EnergyPlus szimulációs szoftverrel kapcsolatos készséges segítségéért, Takács Sándornak, az ÉVOSZ-MATT Első Magyar Árnyékolástechnikai Szövetség Elnökének és Gosztonyi Miklósnak, a KRÜLL-UNG KFT okleveles építészmérnökének a munkámban nyújtott értékes segítségéért. 36

37 Felhasznált irodalom Nyomtatott források: Gosztonyi Miklós: Árnyékolástechnikai újdonságok. In: MAGYAR ÉPÍTÉSTECHNIKA 34. k. 2. sz., Gosztonyi Miklós: Árnyékolástechnika. In: MAGYAR ÉPÍTŐIPAR. 7-8 sz., Kószó József: Árnyékolók és függönyök. Dunakanyar 2000 Kiadó, Budapest, Neumann, Uwe: Árnyékolószerkezetek. CSER Kiadó, Budapest, Novák Ágnes: A szolár építészet alapjai. YMMF Kiadó, Budapest, Széll Mária: Árnyékolástechnika. In: ÉPÍTÉSZ SPEKTRUM II. 6 sz., Zoller Zoltán: Árnyékolástechnika felsőfokon. Építési Vállalkozók Országos Szakszövetsége, Kornétás Kiadó, Budapest, Dr. Zöld András: Az épületek nyári felmelegedése elleni védekezés természetes lehetőségei. VÁTI KTH, Budapest, Krülland katalógus Internetes források: ak/epuletszerkezettan_3/epsz_3_nyilaszarok.pdf ak/epuletszerkezettan_3/epsz_3_nyilaszarok.pdf ak/epuletszerkezettan_3/epsz_3_nyilaszarok.pdf tes

38 1. melléklet Családi ház energetikai számítása egyszerűsített módszerrel a földszint és a tetőtér fűtöttnek tekintve 1. Rendeltetés, alapadatok, követelmények Az épület földszintes, részben alápincézett, tetőteres családi ház. Cím: 8449 Magyarpolány, Bakony u. 29. Az épület alaprajzát 6. és 7. és metszetét az 8. számú melléklet tartalmazza. Jellemző rétegfelépítés: Külső térelhatároló falazatok - 3 cm homlokzati vakolat - 36 cm vastag THERMOPOR falazóblokk - A hőhidak elkerülése érdekében a vasbeton koszorúk és áthidalók külső részein 6 cm vastag polisztirolhab hőszigetelés van Pincefödém: - 1 cm kerámialap ragasztva - 6 cm simított aljzatbeton - 1 rtg. technológiai szigetelés - 6 cm polisztirolhab hőszigetelés - 1 rtg. kiegyenlítő simítás - 19 cm E jelű vb. gerendás,a gerendák között EB 60/19-es üreges beton béléstest - 1,0 cm vakolat Földszinti födém: - 2,5 cm ragasztott parketta - 5 cm simított beton - 1 rtg. technológiai szigetelés - 10 cm polisztirolhab hőszigetelés - 1 rtg. kiegyenlítő simítás - 19 cm E jelű vasbeton gerenda, EB 60/19-es üreges beton béléstest - 1 cm vakolat 1

39 1. melléklet Pincepadló: - 6 cm simított beton - 2 rtg. talajnedvesség elleni szigetelés - 6 cm aljzatbeton - 10 cm kavicságyazat - termett talaj Talajon fekvő padló: - 2,5 cm ragasztott parketta - 4 cm simított aljzatbeton - 1 rtg. technológiai szigetelés - 6 cm polisztirolhab hőszigetelés - talajnedvesség elleni szigetelés - 6 cm aljzatbeton - 10 cm kavicságyazat - termett talaj Ablakok: - Bajai gyártású, fenyőfa nyilászárók Bejárati ajtó: - Sofa fenyőfa ajtó 2. Geometriai adatok (belméretek alapján) Belmagasságok: - Földszint bmf = 2,7 m - Tetőtér bme = 2,3 m Földszint: Fűtött alapterület: ANf = 8,88*13,2=117,22 m 2 Aföldsz.föd.lehülő felülete =2*1,19*13,2=31,416 m 2 A külső homlokzat területe: Ahoml = (8,88+13,2)*2*2,7=119,23 m 2 Ebből tömör fal: Akfal = 100,45 m 2 Ebből ajtó: Aajtó = 2,40 m 2 Ebből ablak: Aablak = 16,38 m 2 2

40 1. melléklet Aüveg, É = 0,35 m 2 Aüveg, D = 3,76 m 2 Aüveg, K = 3,24 m 2 Aüveg, NY = 3,64 m 2 * Aüveg, = 10,99 m 2 Földszinti födém: Aföldszintif = 117,22 m 2 Földszinti padló: Aföldszintip = 117,22 m 2 (ebből a talajon fekvő padló: Atalajonfekvőp = 43,516 m 2 ) Fűtött térfogat földszinten: V földszint= AN,földszint* bmf= 316,494 m 3 Tetőtér: Fűtött alapterület: ANt= 6,5*13,2=85,8 m 2 A külső homlokzat területe: Ahoml = 2*((6,5+3,4)/2*1,3+1*6,5)=25,87 m 2 Ebből tömör fal: Akfal = 20,34 m 2 Ebből ajtó: Aajtó = 1,32 m 2 Ebből ablak: Aablak = 4,21 m 2 Aüveg, É = 0,585 m 2 Aüveg, D = 0,7 m 2 Aüveg, K = 0,39 m 2 Aüveg, NY = 1,56 m 2 Aüveg, = 3,23 m 2 Abeépítettetőtér= 155,5 m 2 Apadló=85,8 m 2 A tetőtér= Ahoml+ Abeépítettetőtéri= 241,3 m 2 Fűtött térfogat tetőtérben: V tetőtérif= 170,742 m 3 *Az üvegezett felületeket pontosan lemérve kaptam meg. 3

41 1. melléklet 3. Felület/térfogat arány: A burkoló felület összesen: A= Ahoml+ Aföldszintip + Aföldsz.föd.lehülő felülete+ Atetőtér =119,23+117,22+31, ,3= =509,236 m 2 V=V földszint +V tetőtér =316, ,742=484,236 m 3 Α/ V =509, ,236 =1, A fajlagos hőveszteségtényező határértéke: q m [W/m 3 K] 0,3 Α/ V 1,3 esetén: qm =0,086 +0,38 A/V=0,49 W/m 3 K 5. Az egyes határoló szerkezetekre vonatkozó számítások Hőátbocsátási tényezők a vizsgált épület szerkezeteire: Külső falak: THERMOPOR-36 blokkfal hőszigetelő habarccsal falazva, külső oldalon 3 cm hőszigetelő vakolat, belső oldalon 1 cm normál vakolattal Ukfal = 0,61 W/m 2 K (követelmény: 0,45 W/m 2 K) Νem felel meg! Üvegezett nyílászárók: Bajai, fenyőfa nyílászárók Uablak = 1,62W/ m 2 K (követelmény: 1,60 W/ m 2 K) Νem felel meg! Bejárati ajtó: Sofa ajtó Uajtó = 2,71 W/ m 2 K (követelmény: 1,80 W/ m 2 K) Νem felel meg! 4

42 1. melléklet Födém: Földszint: E jelű vasbeton gerenda, közötte EB üreges beton béléstest, 10 cm polisztirol hőszigetelés, 5 cm simított beton, 2,5 cm parketta Uföldszintf =0,26 W/ m 2 K (követelmény: 0,3 W/ m 2 K) Μegfelel! Tetőteret határoló szerkezet: 1,4 cm lambéria cm polisztirol hőszigetelés Upadlás =0,24 W/ m 2 K (követelmény: 0,2 W/ m 2 K) ) Nem felel meg! Padló: Talajon fekvő: Upadló,t =2,5 W/ m 2 K (követelmény: 0,5 W/ m 2 K) Μegfelel! Pincefödém: Upadló =1,05 W/ m 2 K (követelmény: 0,5 W/ m 2 K) Μegfelel! Vonalmenti hőátbocsátási tényező: Ψ [W/m K] a tervezett épületen a padló- és talajszint közötti magasságkülönbség: Z1 talajon felvő padló = -0,6 m Z2 pince padló = -1,05 m a talajjal érintkező lábazat vonalmenti hőátbocsátási tényezője táblázat alapján: Ψ1 = 1,05 W/mK Ψ2 = 0,95 W/mK Hőátbocsátási tényezők korrekciója: UR [W/m2K] A hőhidak hatását kifejező korrekció: UR = U (1+ ) [W/m2K] U - rétegtervi hőátbocsátási tényező - korrekciós tényező - a hőhidak fajlagos mennyiségétől függ 5