Épületfizika. Acél/vasbeton. Fa/vasbeton. Acél/acél. Épületfizika. TI Schöck Isokorb KS, KSH, KST/HU/2017.1/június

Átírás

1 Acél/vasbeon Fa/vasbeon Acél/acél 9

2 Hőhidak A hőhidak definíciója A hőhidak olyan lokális helyek az épüle külső hőszigeelő burkán, amelyeknél megnövekede hőveszeség lép fel. A megnövekede hőveszeség abból ered, hogy az épíményrész a sík alakól elér ( geomeriai hőhíd ), vagy abból, hogy az érine szerkezerészben magasabb hővezeésű anyagok alálhaók ( anyagól függő hőhíd ). A nem szigeel erkélycsalakozás A nem szigeel erkélylemez csalakozások eseében a geomerikus hőhíd (az erkélylemez hűőbordahaása), valamin a ényleges anyagi hőhíd (rosszul hőszigeelő vasbeonlemez) együhaása erőeljes hőelvonáshoz veze. Ezálal a nem szigeel erkélylemez csalakozások az épüleköpeny legkriikusabb hőhídjaihoz aroznak. Egy nem szigeel erkély fokozo hőveszesége és a felülei hőmérsékle jelenős csökkenésé eredményezi. Ez jelenősen megnöveli a fűőenergia kölségé és fokozza a penészgombaképződés kockázaá a nem szigeel erkélylemez csalakozási erüleén. Haékony hőszigeelés Schöck Isokorb elemmel A Schöck Isokorb a hőechnikailag és saikailag opimalizál szerkezee álal (minimalizál vasalási kereszmesze, különösen jó hőszigeelő anyagok felhasználása) az erkélylemez csalakozásoknál nagyon haékony hőszigeelés esz leheővé. Ábra 1: Az erkélylemez csalakozások hővezeése, a söé színnel jelöl, hideg erkélyekől a világos színnel jelöl, meleg belső erek irányába. Balra: nyílás áhidaló vasbeon födém ermikus megszakíás nélkül. Jobbra: ermikus megszakíás Schöck Isokorb felhasználásával. Harmaponi hőmérsékle A helyiség θ τ harmaponi hőmérséklee az a hőmérsékle, melynél a helyiség levegőjében jelen lévő nedvessége a helyiség levegője már nem képes megarani, és az vízcseppek formájában megjelenik a felüleeken. A helyiség levegőjének relaív páraaralma ekkor 100 %. A helyiség levegőjének azon légréegei, melyek közvelen kapcsolaban vannak a hidegebb épüleelemek felüleével, a kapcsola mia felveszik a hideg épüleelem felüleének hőmérsékleé. Ha a hőhíd minimum felülei hőmérséklee a harmaponi hőmérsékle ala van, a levegő hőmérséklee közvelenül ezen a helyen szinén a harmaponi hőmérsékle ala lesz. Ennek kövekezében az ado légréegben alálahó nedvesség pára formájában megjelenik a hideg felüleen: lecsapódik a pára. A harmaponi hőmérsékle a helyiség levegőjének hőmérsékleéől és a helyiség levegőjének nedvességaralmáól függ. Minél magasabb a helyiség levegőjének nedvességaralma és a helyiség levegőjének hőmérséklee, annál magasabb a harmaponi hőmérséklee, azaz annál inkább lecsapódik a pára a hidegebb felüleeken. A helyiségek álagos belső hőmérséklee álagban kb. 20 C és kb. 50% a nedvességaralom. Ekkor a harmaponi hőméréklse 9,3 C. A nedvesség álal nagyobb erhelésnek kie helyiségekben, min pl. a fürdőszobában, a nedvességaralom 60% vagy magasabb is lehe. Ennek megfelelően magasabb a harmaponi hőmérsékle is, és fokozódik a páralecsapódás kockázaa. A harnaponi hőmérsékle 60%-os levegőpáraaralom melle már 12,0 C. Az alábbi ábrán a görbe meredeksége jól szemlélei az érzékeny összefüggés a harmaponi hőrmérsékle és a helyiség levegőjének páraaralma közö: a levegő páraaralmának már kisebb emelkedése is a helyiséglevegő harmaponi hőmérsékleének jelenős emelkedéséhez veze. Ennek kövekezében jelenősen megnő a páralecsapódás kockázaa a hideg épüleelemek felüleén. 10

3 Hőhidak Penészgomba hőmérsékle Az épüleelemeken a penészgomba képződéshez szükséges nedvesség már a helyiség levegőjének 80%-os páraaralma melle ado. Azaz: a hideg épüleelemeken akkor képződik penészgomba, ha az épüleelem legalább annyira hideg, hogy az az közvelenül körülvevő levegőréegben 80%-os páraaralom áll be. Az a hőmérsékle, melynél ez a jelenség kialakul, az úgyneveze "penészgomba hőmérsékle" θ S. A penészgombák ehá már a harmaponi hőmérsékle felei hőmérséklenél is növekedésnek indulnak. Ha a helyiség 20 C/50 %-os, a penészgomba hőmérsékle 12,6 C, azaz 3,3 C-kal magasabb, min a harmaponi hőmérsékle. Ezér az épímény károsodása szemponjából (penészképződés) a penészgomba hőmérsékle fonosabb, min a harmaponi hőmérsékle. Nem elég, ha a belső felüleek melegebbek, min a helyiség levegőjének harmaponi hőmérséklee: a felülei hőmérséklei érékeknek a penészgomba hőmérséklenél magasabbnak kell lenniük! 22 C Harmaponi hőmérsékle C-ban Penészgomba-hőmérsékle C-ban 20 C 15,3 18 C 12,6 A helyiség levegőjének relaív páraaralma (ϕ) %-ban Ábra 2: A harmaponi hőmérsékle a helyiség levegője páraaralmának és hőmérsékleének függvényében A helyiség levegőjének relaív páraaralma (ϕ) %-ban Ábra 3: A penészgomba-hőmérsékle a helyiség levegője páraaralmának és hőmérsékleének függvényében 11

4 Jellemzők Hőhidak hőechnikai jellemzői A hőhidak hőechnikai haásai a kövekező jellemzőkkel haározhaók meg: Hőechnikai haás Penészgomba képződés Kondenzvíz kiválás Minőségi ábrázolás Izoermák hőmérsékle megjelöléssel Jellemzők Mennyiségi egyszámos ada Minimális felülei hőmérsékle θ min Hőmérséklei ényező f Rsi Hőveszeség Hőáram vonalak ψ-érék χ-érék E jellemzők számíásos meghaározása kizárólag a konkré hőhíd hőechnikai végeselem-számíásával leheséges. Ehhez a hőhíd környezeében lévő szerkeze geomeriai felépíése van az alkalmazo anyagok hővezeésével együ a számíógépben modellezve. A számíásnál és modellezésnél alkalmazandó peremfeléeleke az MSZ EN szabályozza. A végeselem-számíás a mennyiségi jellemzők melle a szerkezeen belüli hőeloszlás ábrázolásá ( izoermás ábrázolás ), valamin a hőáram vonalak fuásá is megadja. A hőáram vonalak ábrázolása megmuaja, milyen úon megy a hő a szerkezeen kereszül veszendőbe, és ezálal a hőhíd hőechnikai gyenge ponjai is jól felismerheők. Az izoermák az azonos hőmérséklee jelző vonalak vagy felüleek és a számío szerkezei elemen belüli hőmérsékle-eloszlás muaják. Az izoermáka gyakran 1 C-os hőmérséklei lépésközökkel ábrázolják. A hőáram vonalak és az izoermák mindig egymásra merőlegesek. Ábra 4: Példa iszán geomeriai hőhídra. Az izoermák és a hőáram vonalak (nyilak) ábrázolása. Ábra 5: Példa iszán anyagfüggő hőhídra. Az izoermák és a hőáram vonalak (nyilak) ábrázolása. 12

5 Jellemzők A θ minimális felülei hőrmérsékle si,min és az f hőmérséklei ényező Rsi A θ minimális felülei hőmérsékle si,min a hőhíd környezeében kialakuló legalacsonyabb felülei hőrmésékle. A minimális felülei hőmérsékle éréke dönő abban, hogy a hőhídon apaszalhaó-e párakiválás és penészgomba képződés. A minimum felülei hőmérsékle ehá muaószámkén szolgál a hőhíd nedvességechnikai haásainak meghaározásában. A θ si,min és ψ-érék a hőhíd szerkezei felépíéséől függ (a hőhida alkoó anyagok geomeriája és hővezeő képessége). A minimum felülei hőmérsékle függ ovábbá a külső levegő feléleleze hőmérsékleéől: minél alacsonyabb a külső levegő hőmérséklee, annál alacsnyabb a minimum felülei hőmérsékle. A minimum felülei hőmérsékle alernaívájakén a hőmérséklei ényező Rsi is használhaó nedvességechnikai muaókén. Az f Rsi hőmérséklei ényező a külső és belső hőmérsékle közöi különbség (θ i - θ e ) a minimum felülei hőmérsékle és a külső levegő hőmérséklee közi különbségre vonakozava (θ si,min - θ e ): = θ si,min θ e f Rsi θ i θ e Az f Rsi -érék fajlagos érék, így az az előny nyújja, hogy csak a hőhíd szerkezeéől függ, (ellenében a θ si,min érékkel), a külső és a belső levegő ado hőmérsékleeinek különbségéől nem. Ha egy hőhíd f Rsi -éréke ismer, akkor fordío módon a levegő hőmérsékleének segíségével a minimális felülei hőmérsékle kiszámíhaó: θ si,min = θ e + f Rsi (θ i θ e ) Az alábbi ábra állandó 20 C belső hőmérsékle melle a minimum felülei hőmérsékle és az ado külső hőmérsékle összefüggésé muaja be különböző f Rsi -érékekre. f Rsi f Rsi θmin [ C] f Rsi Külső hőmérsékle Ábra 6: A minimális felülei hőmérsékle az ado külső hőmérsékle függvényében. Belső hőmérsékle állandó 20 C. 13

6 Jellemzők A ψ és χ hőábocsáási ényezők A ψ vonalmeni hőábocsáási ényező ( ψ-érék ) egy vonal alakú hőhíd folyóméerenkén járulékosan fellépő hőveszeségé jelöli. A χ ponszerű hőábocsáási ényező ( χ-érék ) ennek megfelelően egy ponszerű hőhíd járulékos hőveszeségé jelöli. Megkülönbözeheők külső mérere vonakozao és belső mérere vonakozao ψ-érékek, aól függően, hogy a ψ-érék meghaározásakor külső vagy belső mérere vonakozao felüleeke használak. Az energiaakarékossági rendeleeknek megfelelő hőechnikai ellenőrzéshez álalában külső mérere vonakozao ψ-érékeke kell használni. Ha nincs másképp megadva, ebben a Műszaki Információban megado ψ-érékek külső mérere vonakozao érékek. közepes hővezeési ényező A közepes hővezeési ényező az Isokorb szigeelőes különböző felülearányok alapján álagol eljes hővezeése és azonos szigeelőes vasagság eseén a csalakozás hőszigeelő haásának a méréke. Minél kisebb a, annál nagyobb az erkélycsalakozás hőszigeelése. Mivel a közepes hővezeési ényező az alkalmazo anyagok felülearányai figyelembe veszi, a függ a Schöck Isokorb eherbírási fokozaáól. Különböző vasagságú hőszigeelő es hőszigeelő képességének jellemzésére a közepes hővezeési ényező helye az közepes hőábocsáási ellenállás használhaó, ami a melle a hőszigeelő es vasagságá is figyelembe veszi. Minél nagyobb az érék, annél jobb a hőszigeelő haás. Az érék a közepes hővezeési ényezőből és a d hőszigeelés vasagságból az alábbi képleel számíhaó: = d Ha hagyományos hőhídszámíási programban erkélycsalakozás modellezünk, a öbb anyagból álló Schöck Isokorb a segíségével leegyszerűsíve, azonos méreekkel rendelkező, homogén, églalap alakú hőszigeelő eskén ábrázolhaó, ld. ábra. Ehhez a hőszigeelő eshez rendeljük hozzá a számíásnál a közepes hővezeési ényező Ábra 7: Meszei rajz részlees Schöck Isokorb modellel Ábra 8: Meszei rajz egyszerűsíe hőszigeelő esel A számíási eljárás a Schöck Isokorb -hoz az EN ISO alapján a (Z ) engedélyben validálák, és az EN ISO 6946 szerini ermikus peremfeléelekkel alkalmazhaó. Az engedély szerin a hőhíd hőveszesége melle (ψ-érék) a θ si felülei hőmérsékle és így a f Rsi hőmérséklei ényező is kiszámíhaó. Így az eljárás a piacon elérheő hőhídszámíó programokban alkalmazhaó. 14

7 Jellemzők A ψ-érék és a közi különbség A Schöck Isokorb szigeelőes közepes hővezeési ényezője az elem hőszigeelő haásának méréke, míg a ψ-érék az erkély min eljes szerkeze hőszigeelésének méréké adja meg. A ψ-érék mindig válozik a szerkezeel, akkor is, ha a csalakozó elem válozalan marad. Fordíoan igaz a ψ-érékre, hogy előre meghaározo szerkeze eseén függ a csalakozó elem közepes hővezeő ényezőjéől: minél kisebb, annál kisebb a ψ-érék (és minél magasabb a minimális felülei hőmérsékle). 15

8 Kinyúló acél arószerkezeek, min hőhidak Schöck Isokorb acél erkélyekhez A aróacél csalakozásnál a Schöck Isokorb használaával a nagyon rossz hőszigeelő képességű szerkezei acél hőszigeelő anyaggal és nemesacéllal helyeesíjük, melynek a hővezeő képessége mindössze negyede a szerkezei acélnak. Így például a Schöck Isokorb KS14 ípus használaával kb. 94%-kal csökkene hővezeő képesség érheő el a szigeelelen csalakozáshoz képes. Közepes hővezeési ényező λeq [W/(Km)] 5,4 Acélgerenda HEA 140 ámenő 94 % 0,31 Schöck Isokorb KS 14 ípus Ábra 9: Taróacél-csalakozás közepes hővezeési ényezője Schöck Isokorb Típus Közepes hővezeési ényező (3 dim.) KS14 [W/(m K)] = 0,31 Vonalmeni hőábocsáási ényező ψ [W/(K m]) (külső felülere vonakozao) χ [W/K] Tömör églafal - Külső hőszigeelő rendszer és mészhomok égla χ = 0,083 Külső hőszigeelő rendszer és vasbeon χ = 0,032 Hőmérsékle-ényező f Rsi (Minimális felülei hőmérsékle θ min ) Tömör églafal - Külső hőszigeelő rendszer és mészhomok égla Külső hőszigeelő rendszer és vasbeon f Rsi = 0,90 (θ min = 17,6 C) f Rsi = 0,91 (θ min = 17,8 C) Tipikus hőhíd muaószámok Schöck Isokorb KS14-gyel kivieleze csalakozásoknál különböző külső fali szerkezeek eseén λ = 1,40 λ = 50 λ = 0,04 λ = 2,3 Acélgerenda HEA 140 λ = 0,70 λ = 0,04 λ = 0,99 λ [W/(K m)] Ábra 10: HEA 140 aróacél-csalakozás Schöck Isokorb KS 14 ípussal külső hőszigeelő rendszernél 16

9 Hőhidak acélszerkezeekben Schöck Isokorb a acélszerkeze épíésben alkalmazo aróacél csalakozásokhoz A acélszerkezeek csalakozásnál a nagyon jó hővezeő képességű szerkezei acél hőszigeelő anyaggal, illeve a szerkezei acéllal összehasonlíva lényegesen rosszabb hővezeő nemesacéllal helyeesíjük. Ezzel például a Schöck Isokorb KST ípusnál az ámenő acélszerkezeel szemben kb. 90%-kal csökkene hővezeő képesség érheő el. Az aacheni Rajna-Veszfáliai Műszaki Főiskola kuaási projekje kereében ovábbi kísérleeke folyaak a Schöck Isokorb KST ípus hőhídhaásának meghaározására. Ehhez olyan szerkezeeke is megvizsgálak, ahol elválaszó réeg ( = 0,2 W/(m K) elaszomer beé) van a homloklemezek közö Az eredmény egyérelmű: csak a Schöck Isokorb eljesíi a hőszigeelési köveelményeke. Szerkeze Minimális felülei hőmérsékle a helyiség felőli oldalon θ si,min [ C] Hőmérséklei ényező Rsi [-] HEA 220 acélgerenda megszakíás nélkül 6,1 0,44 0,86 HEA 220 acélgerenda 10 mm elválaszó réeggel 6,9 0,48 0,92 HEA 220 acélgerenda Isokorb KST 22-vel 13,6 0,74 0,41 Különböző hőszigeelési válozaok összehasonlíása acélaróknál Hőábocsáási együhaó (ponra vonakozao) χ [W/K] Minimális felülei hőmérsékle a helyiség felőli oldalon θsi,min [ C] 14,0 12,0 10,0 8,0 6,0 4,0 2,0 0,0 6,1 6,9 HEA 220 ámenő aróacél HEA 220 aróacél 10 mm elválaszó réeggel HEA 220 aróacél Isokorb KST22-vel 13,6 Ábra 11: Fémépíésben alkalmazo aróacél csalakozások θ si,min minimális felülei hőmérséklee a helyiség felőli oldalon λ = 50 λ = 50 Acélgerenda HEA 200 Acélgerenda HEA 200 λ = 15 λ = 0,35 λ [W/(K m)] Ábra 12: HEA 200 acélgerenda csalakozás Schöck Isokorb KST 22-es ípussal 17

10 Tűzvédelem Helyszíni űzvédelmi kialakíás Schöck Isokorb űzvédelmi kialakíás acélszerkezeeknél A Schöck Isokorb űzgáló burkolásá a helyszínen kell megervezni és beépíeni. Erre ugyanazok a helyszíni űzvédelmi előírások érvényesek, min a eljes arószerkeze vonakozásában. Az acélszerkeze űzvédelmi köveelményeinek eljesíésére 2 kivielezési váloza leheséges: A eljes szerkeze helyszíni burkolása űzgáló lemezekkel A űzgáló lemezek vasagsága a megköveel űzvédelmi oszályól függ (lásd a áblázaban). A lemezburkolao a szigeelőréegen kell kereszülvezeni, vagy az acélszerkeze boríásá a Schöck Isokorb boríásával 30 mm-es áfedésben kell kialakíani. Az acélszerkezee és a külső menees száraka űzgáló bevonaal kell lekezelni. Ez kiegészíve a Schöck Isokorb -o a helyszínen a megfelelő vasagságú űzvédelmi lemezekkel kell burkolni. Tűzgáló anyagokkal szembeni köveelmények: Hővezeési ényező λ p 0,11 [W/mK] Fajlagos hővezeési ényező c p 950 [J/kgK] Tessűrűség ρ 450 [kg/m³] Az EC3-2-1 szerini R űzállóság eléréséhez az alábbi lemezvasagságok és az alábbi E beépíési mélység bearása szükséges: Helyszíni űzgáló burkolás [mm] Tűzvédelem Lemezvasagság [mm] Beköési mélység E [mm] R R R R Schöck Isokorb KS, QS ípus helyszíni űzvédelmi kialakíás Helyszíni űzvédelmi burkola E Födém Helyszíni űzvédelmi bevona E Helyszíni űzvédelmi burkola Födém Rugalmas hézag 30 Rugalmas hézag Ábra 13: Schöck Isokorb KS ípus: KS ípus helyszíni űzgáló burkolása és acélszerkeze; mesze Ábra 14: Schöck Isokorb KS ípus: KS ípus helyszíni űzgáló burkolása, űzgáló bevonaal elláo acélszerkeze; mesze Helyszíni űzvédelmi burkola E Födém Helyszíni űzvédelmi bevona E Helyszíni űzvédelmi burkola Födém Oszlop Rugalmas hézag 30 Oszlop Rugalmas hézag Ábra 15: Schöck Isokorb QS ípus: QS ípus helyszíni űzgáló burkolása és acélszerkeze; mesze Ábra 16: Schöck Isokorb QS ípus: QS ípus helyszíni űzgáló burkolása, űzgáló bevonaal elláo acélszerkeze; mesze 5 Tűzvédelem A kiválaszo szerkezee egyezeni kell az épíkezés felelős űzvédelmi szakérőjével. 18

11 Tűzvédelem Helyszíni űzvédelmi kialakíás Schöck Isokorb KST ípus helyszíni űzvédelmi kialakíás Helyszíni űzvédelmi burkola Helyszíni űzvédelmi burkola Helyszíni űzvédelmi burkola Helyszíni űzvédelmi bevona Ábra 17: Schöck Isokorb KST ípus űzvédelem: helyszíni űzgáló burkolás színelő homloklemezeknél; mesze Helyszíni űzvédelmi burkola Ábra 18: Schöck Isokorb KST ípus űzvédelem: helyszíni űzgáló burkolás úlnyúló homloklemezeknél; mesze Helyszíni űzvédelmi burkola Ábra 19: Schöck Isokorb KST ípus űzvédelem: KST ípus helyszíni űzgáló burkolása, űzgáló bevonaal elláo acélszerkeze; mesze 5 Tűzvédelem A kiválaszo szerkezee egyezeni kell az épíkezés felelős űzvédelmi szakérőjével. 19

12 i jellemzők Schöck Isokorb KS, QS ípus Schöck Isokorb KSH, QSH ípus Tűzvédelmi oszály R0 Típus KS14-V8 KS14-V10 KS14-VV KS20-V10 KS20-V12 H [mm] 180 0,221 0, ,243 0, ,265 0, ,287 0, ,297 0, ,308 0, ,328 0,244 0,206 0,388 0,227 0,352 0,248 0,323 0,268 0,299 0,278 0,288 0,288 0,278 0,307 0,261 0,221 0,362 0,243 0,329 0,265 0,302 0,287 0,279 0,297 0,269 0,308 0,260 0,328 0,244 0,117 0,684 0,129 0,619 0,141 0,565 0,154 0,521 0,160 0,501 0,166 0,483 0,177 0,451 0,112 0,716 0,124 0,648 0,135 0,592 0,147 0,545 0,153 0,524 0,158 0,505 0,170 0,471 Tűzvédelmi oszály R0 Típus H [mm] QS ,325 0, ,357 0, ,387 0, ,416 0, ,431 0, ,445 0, ,473 0,169 Tűzvédelmi oszály R0 Típus H [mm] KSH ,221 0,362 QS12 0,288 0,278 0,316 0,253 0,344 0,233 0,370 0,216 0,383 0,209 0,396 0,202 0,422 0,190 QSH10 0,325 0,246 Közepes hőábocsáási ellenállás (m² K)/W Közepes hővezeési ényező W/(m K) 20

13 i jellemzők Schöck Isokorb KST ípus Tűzvédelmi oszály R0 Típus H [mm] KSTQ ,083 0,960 Tűzvédelmi oszály R0 Típus H [mm] KSTZ ,136 0,588 Közepes hőábocsáási ellenállás (m² K)/W Közepes hővezeési ényező W/(m K) KSTQ22 0,062 1,293 KSTZ22 0,074 1,085 21