Környezetmérnöki ismeretek 5. Előadás

Átírás

1 Környezetmérnöki ismeretek 5. Előadás Épített környezet védelme, energetika, állagvédelem Irodalom: MSZ :1991 Épületenergetika kézikönyv, Bausoft, 2009 ( Fülöp László: Épületfizika tananyagok (PMMIK) Dr. Csanaky Judit Emília: Épületfizika páratechnika (BME MET)

2 Épületenergetika Követelmények: - Többször módosított 7/2006. (V. 24.) TNM rendelet az épületek energetikai jellemzőinek meghatározásáról - Épületek minősítése: Összesített energetikai jellemző alapján 8. összesített energetikai jellemző: az épület energiafelhasználásának hatékonyságát jellemző számszerű mutató, amelynek kiszámítása során figyelembe veszik az épület telepítését, a homlokzatok benapozottságát, a szomszédos épületek hatását, valamint más klimatikus tényezőket; az épület hőszigetelő képességét, épületszerkezeti és más műszaki tulajdonságait; az épületgépészeti berendezések és rendszerek jellemzőit, a felhasznált energia fajtáját, az előírt beltéri légállapot követelményeiből származó energiaigényt, továbbá a sajátenergia-előállítást - Például lakóépületekre:

3 Épületenergetika Követelmények: - Többször módosított 7/2006. (V. 24.) TNM rendelet az épületek energetikai jellemzőinek meghatározásáról - Például lakóépületekre: E p,max : A követelmény értékek

4 Épületenergetika Követelmények: - Többször módosított 7/2006. (V. 24.) TNM rendelet az épületek energetikai jellemzőinek meghatározásáról - Például lakóépületekre: E p,max : A követelmény értékek

5 Épületenergetika - E p, energetikai jellemző összetevői (adott épületre kiszámítandó): E p = E F + E HMV + E LT + E HÜ + E VIL -E SNY - Fűtés - Használati melegvíz - Légtechnika - Hűtés, klímatechnika - Világítás - SNY: Megtermelt, de az épületben fel nem használt energia (pl. hálózatba visszaadott elektromos energia napelemből) - Sok részletszámítás itt csak a hővezetésről lesz szó

6 Épületenergetika - Fajlagos hőveszteség tényező: - követelmény érték: Felületi veszteségek hővezetés miatt Hőhidak Direkt és indirekt sugárzás (benapozás) miatti nyereség

7 Épületenergetika - AU tag kiszámítása, értelmezése: - Hőátadási tényező: határfelületeken: h (vagy α) [W/(m 2 K)] - Pl.: MSZ :1991

8 Épületenergetika - AU tag kiszámítása, értelmezése: - Hővezetési tényező: λ[(w/(m K)] - Pl.: MSZ :1991

9 Épületenergetika - AU tag kiszámítása, értelmezése: - Hővezetési tényező: λ[(w/(m K)] - Pl.: MSZ :1991 korrekciók:

10 Épületenergetika - AU tag kiszámítása, értelmezése: - Hővezetési tényező: λ[(w/(m K)] - Pl.: MSZ :1991 korrekciók: - Vasbetétekkel átszúrt réteg hővezetési tényezője: - V térfogat helyett felületarányos is lehet

11 Épületenergetika - AU tag kiszámítása, értelmezése: - Hővezetési ellenállás: R [(m 2 K)/W] = 1 h + λ + 1 h - Hőátbocsátási tényező: (Rétegtervi hőátbocsátási tényező): = [W/(m 2 K)]

12 Épületenergetika - Fagyhatár meghatározás számítás menete - mintapélda q R = t t t = t q R i i 1 1 i i q R = t t t = t q R q R = t t t = t q R q R = t t t = t q R q R = t t t = t q R e 4 e e 4 e

13 Épületenergetika - Hőhidak: Hőhíd: egynél több dimenziójú hőáram Ψ értékek: pl.szabványból: - MSZ : EN ISO 14683:2007

14 Épületenergetika - Hőhidak: Ψ [W/(m K)] értékek: szabványból: - EN ISO 14683:2007

15 Állagvédelem, felületi páralecsapódás - Levegő pártartalma összefüggés nyomás, hőmérséklet, relatív páratartalom között: h-x digram, vagy t-x-i diagram, vagy Mollier-diagram:

16 Állagvédelem, felületi páralecsapódás - Levegő pártartalma összefüggés nyomás, hőmérséklet, relatív páratartalom között: h-x digram, vagy t-x-i diagram, vagy Mollier-diagram: - Képletekkel: - Energiatartalom (entalpia) és vízgőz tartalom közti összefüggés (kg/kg, kj/kg): - Gőznyomás és vízgőz tartalom közti összefüggés: m w RT pw V Mw = ( p pw) V m DA RT MDA pw mw Mw 18,01528 = = x = 0, ,622 p p m M 28, w DA DA pw φpws x= 0,622 = 0,622 p p p φp ( ) xp= 0,622p 1 x p w w xp = 0,622 1 w ( x) pw xp = φ= p 0,622p 1 x ws ws ( ) ws - Adott hőmérsékleten a vízgőz telítési nyomása (t o C, T K) többféle képlet van rá, csak adott hőmérséklet tartományban pontosak pl.: Antoine (0-30 o C) =10,,,, bar

17 Állagvédelem, felületi páralecsapódás - Kapilláris kondenzáció: - Szorpciós izoterma értelmezése - ϕ i < ϕ kk = 75% -belső levegővel érintkező anyag

18 Állagvédelem, felületi páralecsapódás - Szellőző levegő mennyisége: - Nedvességfejlődés (W) = a szellőző levegő térfogatárama(l) a szellőző levegővel eltávolítható nedvességtartalom (Δc) - W = m t(ávozó) -m b(ejövő) [ g vízgőz/óra) - m t = L c t - m b = L c b - W = L c t -L c b = L Δc

19 Állagvédelem, felületi páralecsapódás - Szellőző levegő mennyisége: - Összefüggés Δc, külső-belső felületi hőmérséklet, kapilláris kondenzáció és relatív páratartalom között: - egyszerűsítés sajátléptékben mért hőmérséklet Sajátléptékben mért hőmérséklet Belső felület hőmérséklet

20 Állagvédelem, felületi páralecsapódás - Szellőző levegő mennyisége: - Összefüggés Δc, külső-belső felületi hőmérséklet, kapilláris kondenzáció és relatív páratartalom között: - egyszerűsítés sajátléptékben mért hőmérséklet

21 Állagvédelem, felületi páralecsapódás - Számítás menete kapilláris kondenzáció, penészedés megelőzése - I. szellőző levegő szükséges mennyisége (évközi feladatban)? - ismert: W párafeljődés, a réteghatár hőmérsékletek - θ meghatározása - Δc meghatározása - L meghatározása - Légcsereszám= L/V helyiség - Szellőzési hőigény: Q =L ρ lev c lev (t i -t e ) 1,2 kg/m 3 ; 1 kj/(kg K) - II. Mekkora lehet a belső levegő páratartalma? - ismert: W párafeljődés, belső levegő hőmérséklet, levegőáram - Δc meghatározása - Megengedhető felületi hőmérséklet számítása.

22 - Páradiffúzió: Állagvédelem, éves nedvességmérleg t [ o C] p [Pa] φ ω ω: anyag nedvességtartalma (a rétegre vett átlagokkal szűmolunk) ω S : telítési páranyomásnál t i p ws,i p w,i t e = -2 o C ω E : egyensúlyi állapotban, stacioner páradiffúziónál φ i P ws,e P w,e ω K : kezdetben (pl.: fűtési szenzon elején) ω ω S φ e ω M : megengedett ω E ω K ω M x [cm] t [ o C]

23 Állagvédelem, éves nedvességmérleg - Páradiffúzió: t t [ o C] p [Pa] φ ω i p w s,i p w, i t e = -2 o C φ i P ws,e ω P w,e φ e ω Sω E ω K ω M x [cm] t [ o C]

24 Állagvédelem, éves nedvességmérleg - Páradiffúzió hővezetés analógiája Páradiffúzió Hővezetés Páradiffúziós tényező: δ[g/(m s Pa)] Páravezetési ellenállás: R v = d/δ[m 2 s Pa/g] Hővezetési tényező: λ[(w/(m K)] Hővezetési ellenállás: R = d/λ [(m 2 K)/W] Belső éskülső parciális vízgőznyomás: p i és p e Belső éskülső hőmérséklet: t i és t e Diffundáló pára mennyisége, gőzáram: = Hőáramsűrűség: = = Parciális nyomásesés: = =g Hőmérsékletkülönbség: = R= λ

25 Ellenőrzés logikája: Állagvédelem, éves nedvességmérleg

26 Állagvédelem, éves nedvességmérleg Ellenőrzés logikája: 1. Kezdeti nedvességtartalom: - ha ω S < ω K : akkor az anyag kezdetben vizes, ellenőrizni, hogy télen (fűtési szezonban) szárad-e? - Ha igen: tovább páranyomások meghatozásához - Ha nem: nyáron többet szárad-e, mint amennyit nedvesedik télen? - Ha igen: tovább páranyomások meghatozásához - Ha nem: nem felel meg a szerkezet

27 Állagvédelem, éves nedvességmérleg Ellenőrzés logikája: 2. Páranyomások meghatozása - ha p ws > p w : akkor nincs egyensúly esetén páralecsapódás, ellenőrizni, hogy az egyensúlyi víztartalom nagyobb-e a megengedettnél: - Ha kisebb (ω E < ω M ) akkor a szerkezet megfelel - Ha nagyobb (ω E > ω M ), akkor ellenőrizni, hogy a fűtési szezon alatt eléri-e az egyensúlyi állapotot: - Ha nem: a feltöltési idő > fűtési szezon hossza, akkor megfelel - Ha igen: a feltöltési idő < fűtési szezon hossza, akkor nem felel meg

28 Állagvédelem, éves nedvességmérleg Ellenőrzés logikája: 2. Páranyomások meghatozása - ha p ws < p w : akkor van egyensúly esetén páralecsapódás, ellenőrizni, hogy a fűtési szezon alatt eléri-e az egyensúlyi állapotot: - Ha nem: a feltöltési idő > fűtési szezon hossza és ω M -et egyik rétegben sem lépi túl, akkor megfelel - Ha igen: a feltöltési idő < fűtési szezon hossza, akkor ellenőrizni, hogy a téli nedvesedés miatt túllépjük-e a ω M -et: - Ha igen, akkor megfelel - Ha nem akkor nem felel meg a szerkezet

29 ZH kérdések 1. Mitől függ az épület összesített energetikai jellemzőjének (E p,max ) értéke a többször módosított 7/2006. (V. 24.) TNM rendelet szerint? 2. Milyen összetevőkből áll az épület összesített energetikai jellemzője (hat darab)? 3. Milyen tagokból áll a fajlagos hőveszteség tényező (3 db)? 4. Mi a hővezetési tényező (λ), mi a mértékegysége? 5. Mi a (felületi) hőátadási tényező (h), mi a mértékegysége? 6. Mi a hővezetési ellenállás (R), mi a mértékegysége? 7. Mi a hőátbocsátási tényező (U), mi a mértékegysége? 8. Mi a hőáram (q), mi a mértékegysége? 9. Milyen mennyiségek,állapotjelzők szerepelnek a levegő h-x (vagy t-x-i; Mollier-) diagramján? 10. Mit mutat meg egy adott építőanyag szorpciós izotermája? 11. Mit takar a kapilláris kondenzáció fogalma? 12. Mi a kapilláris kondenzáció jeletőssége a penészedés szempontjából? 13. (Hosszabb esszé) Ismertesse a felületi páralecspódásra vonatkozó ellenőrző számítás alapelvét, a szellőző levegőmennyiség meghatározási módszerét! 14. Mi a páradiffúziós tényező (δ), mi a mértékegysége? 15. Mi a páravezetési ellenállás (R v ), mi a mértékegysége? 16. (Hosszabb esszé) Ismertesse a szerkezet belinedvességviszonyok ellenőrzésének elvét, logikáját!