5 hónapja elemzik a negyedóránként online érkező adatokat, hogy megtudják hogyan alakul az épületek által felhasznált fűtési energia mennyisége
A Lengyel Ágoston, építészmérnök vezette Pannon Építőműhely Kft. szakemberei a felmérés indulása, azaz szeptember 27. óta kísérik figyelemmel és elemzik a negyedóránként online érkező adatokat arról, hogyan alakul a két épület által felhasznált fűtési energia mennyisége.
A hajdúnánási referencia házzal kapcsolatban mért adatokról bővebben itt olvashat.
A kísérlethez kapcsolódó elemzések során az utólagos hőszigetelés számos épületfizikailag kényes vonatkozását érintették, amelyeknél szinte mindig előkerült a hőhidak és a hőhidasság kérdése. Eljött tehát az idő, hogy rámutassanak a hőhidak az energetikai számításokban való figyelembevételének nehézségeire. Ebben ezúttal is Bakonyi Dániel, okl. építészmérnöknek, a Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Épületszerkezettani Tanszékének munkatársa, a program szakértője lesz segítségükre.
A gyakorlatban hőhidak és általában véve hőhidasság alatt legtöbbször hőtechnikailag rossz csomóponti megoldásokat illetve hőtechnikailag gyenge teljesítményű épületeket értenek. Az épületenergetikai számítások során azonban ez ellentmondásokhoz vezethet, mivel az ezeket a számításokat leíró szabványok és jogszabályok máshogy határozzák meg a hőhíd fogalmát. A hivatalos definíció szerint a hőhíd az épület külső térelhatároló szerkezeteinek minden olyan része, ahol a hőáramok többdimenzióssá vállnak. Ezen definíció szerint gyakorlatilag nincsen olyan része az épületeinknek mely ne lenne ’hőhidas’, hiszen csak egy elméleti, teljesen homogén és végtelen kiterjedésű sík szerkezet esetén lenne elképzelhető, hogy a hőáramok teljesen párhuzamosak és a felületre merőlegesek legyenek. Hogy a számításokat mégis megkönnyítsék, két nagy csoportot különböztethetnek meg a hőhidak között:
- Ismétlődő hőhidak, melyek alatt az egyes felületszerű külső térelhatároló szerkezetekben periodikusan ismétlődő szerkezeti (anyagbeli és geometriai) inhomogenitásokat értik. Ezek hatását egyrészt eleve az adott építőanyag, vagy például falazati rendszer deklarált hővezetési tényezőjének kell tartalmaznia (pl. légrés a vázkerámia téglában, habarcs a falazatban, stb.), másik részüket a rétegtervi hőátbocsátási tényező számításánál kell figyelembe venni (pl. dübel a hőszigetelésben, falváz oszlop egy könnyűszerkezetes épületben, stb.).
- Nem ismétlődő hőhidak, melyek alatt az épület nagyobb léptékű szerkezeti csomópontjai által okozott többdimenziós hőveszteségeket értik (pl.: külső falsarok, födém-fal csatlakozás, erkély vagy függőfolyosó, ablak beépítés, stb.).
Rövid elméleti áttekintés a hőhidak hőveszteségeinek számításáról
Az ismétlődő hőhidak hatását a rétegtervi hőátbocsátási tényezőnél kötelező figyelembe venni (a [2] 7/2006 TNM rendelet szerinti követelmények is erre vonatkoznak), ehhez az [3] MSZ-EN-ISO-6946 szabványban leírt könnyen használható számítási módszerek és táblázatok jó támpontot adnak. A nem ismétlődő hőhidak részletes számításának menetét az MSZ-EN-ISO-10211 [4] szabvány írja le. Egy ilyen számításhoz el kell készítenünk a vizsgált szerkezeti részlet térbeli (2 v. 3D) hőtechnikai szimulációját (hőhídszimuláció), ami a szabványban rögzített stacioner külső és belső hőmérsékleti és felületi hőátadási tényező peremfeltételek mellet megadja a hőmérséklet eloszlást a szerkezetben és az ehhez tartozó hőáramsűrűségeket a felületeken, melyből integrálással számítható a vizsgált csomóponti részlet teljes hővesztesége.
1. ábra: hőáramsűrűség megoszlása egy vonalmenti hőhídnál
Ez a teljes hővesztesége nem más, mint az 1D-s hőveszteségek (a bemutatott minta esetben a falazat) és az úgynevezett vonalmenti hőátbocsátási tényező összege: ψe vagy ψi. Másképpen fogalmazva a vonalmenti hőátbocsátási tényező nem más, mint a számítási hiba az 1D-s hőveszteség számítás (csak falak hőátbocsátás szorozva a felületükkel) és a valós többdimenziós hőveszteségek között. Ebből a levezetésből is egyértelműen látszik, hogy nincsen „hőhídmentes” szerkezet, hiszen ez a számítási hiba mindig zérustól eltérő. Fontos megjegyezni továbbá, hogy a vonalmenti hőátbocsátási tényező értéke a geometriai vonatkoztatási rendszertől függ: a csomópont teljes hővesztesége a vontakoztatási rendszertől független, de ha az 1D-s hőveszteségeket a belső méretek alapján számítom, akkor az úgynevezett ψi (i = interior) értéket kapom, ha a külső méretek alapján számítok, akkor az eredmény ψe (e = exterior). Minden csomópontnál ahol a külső és a belső geometriai méretek nem egyeznek meg a ψ értéke is eltérő lesz, sőt, bizonyos extrém esetekben a külső érték akár negatív is lehet (lásd: 2. ábra). Ez nem azt jelenti, hogy a szerkezetnek hőnyeresége lenne, csupán azt, hogy a külső méretekkel számítva az épületet túlbecsültük volna a hőveszteségeket.
2. ábra: példa egy homogén falazat pozitív falsarok csomópontjának vonalmenti hőátbocsátási tényezőjének számítására
A [2] 7/2006 TNM rendelet szerint a nem ismétlődő hőhidakat a fajlagos hőveszteség tényező számításánál kell figyelembe venni. Erre két lehetőséget is felkínál a jogszabályalkotó: egy egyszerűsített és egy részletes számítási módot. A részletes számításnál:
ahol:
q - [W/m³K] a fajlagos hőveszteség tényező
V - V [m³] a fűtött térfogat
Ai - [m²] az i-dik térelhatároló felület területe (belső méret)
Ui - [W/m²K] az i-dik térelhatároló felület hőátbocsátási tényezője
Ij - [m] a j-dik vonalmenti hőhíd hossza (belső méret)
ψi - [W/mK] a j-dik hőhíd vonalmenti hőátbocsátási tényezője (belső méretek alapján)
Qsd - [kWh/a] a direkt sugárzási nyereségek
Qsid - [kWh/a] az indirekt sugárzási nyereségek
Itt az 1D-s és a többdimenziós hőveszteségek egyértelműen szét vannak választva, és ha van elegendő adatunk a vonalmenti (és pontszerű) hőátbocsátási tényezőkre, akkor elvileg teljes pontossággal visszakapjuk a vizsgált szerkezetek valódi hőveszteségeit. A kérdés csak az, honnan származnak ezek az adatok? A napjainkban kapható leggyengébb személyi számítógépek teljesítménye is elegendően nagy ahhoz, hogy egyszerűbb 2D-s hőhídproblémák másodpercek alatt elvégezzen. Azonban a szükséges adatok begyűjtése, beadása és az eredmények kiértékelése még mindig akkora munkaterhet jelent, ami egy átlagos épület tanúsításánál legtöbbször nem megfizethető. Ezért ad meg a jogszabály egy közelítő módszert is a számításhoz:
ahol:
q - [W/m³K] a fajlagos hőveszteség tényező
V - V [m³] a fűtött térfogat
Ai - [m²] az i-dik térelhatároló felület területe (belső méret)
UR,i - [W/m²K] az i-dik térelhatároló felület hőátbocsátási tényezője a nem ismétlődő hőhidak hatását figyelembe vevő tényezővel megnövelve
Ij - [m] a j-dik vonalmenti hőhíd hossza (belső méret)
ψi - [W/mK] a j-dik hőhíd vonalmenti hőátbocsátási tényezője (belső méretek alapján)
Qsd - [kWh/a] a direkt sugárzási nyereségek
Tehát a vonalmenti hőátbocsátási tényezők hiányában csak a felületszerű szerkezetekkel számolunk (kivéve a talaj irányába vett hőveszteségeket), azonban hogy mégse kövessünk el túl nagy hibát a régtervi hőátbocsátási tényezőket egy tapasztalati értékkel korrigáljuk:
ahol:
UR - [W/m²K] a nem ismétlődő hőhidak hatását figyelembe vevő tényezővel megnövelt
U - [W/m²K] a rétegtervi hőátbocsátási tényező
Fontos megjegyezni, hogy ha ezt a módszert követjük, akkor a lehűlő felületeket kötelezően a belső méretükkel kell számolnunk, mert a megadott korrekciós tényezők is ezzel a feltevéssel lettek meghatározva. Ha tehát a külső méretekkel számolunk, és még ahhoz alkalmazzuk a (3) képlet szerinti korrekciót, akkor jelentősen túlbecsüljük a hőveszteségeket. Az egész egyszerűsített módszer lényege, hogy feltételezi, hogy a következő egyenlőség teljesül:
Felmerülhet bennünk a kérdés: mikor elegendő pontosságú az egyszerűsített módszer, és ha nagyobb pontosságra van szükségünk, akkor honnan kaphatunk a legegyszerűbb módon megbízható adatokat a részletes számításhoz? Az Épületszerkezettani tanszéken végzett korábbi kutatások részeként egy konkrét épülettípus (XIX. század végi városi bérház) esetére megvizsgáltuk a kérdést, és jelentős eltéréseket tapasztaltunk az egyszerűsített módszer és a részletes számítások eredményei között. Az egyszerűsített módszer nem képes figyelembe venni a csomópontok kialakításmódját, ezért nem képes támpontot adni a tervezőnek a részletrajzok tervezéséhez. További fontos megállapítása volt a kutatásnak, hogy a felújítatlan és az utólagos hőszigeteléssel ellátott házak esetében a számított fajlagos hőveszteség tényezőben az egyszerűsített módszer hibája ellentétes előjelű is lehet, tehát jelentős a veszélye, hogy drasztikusan túl- vagy éppen alulbecsüljük a hőtechnikai megtakarításokat (az épülettípustól és hőszigetelés technológiájától függően). Ezért az épületenergetikai korszerűsítések tervezésénél kifejezetten javasoljuk a minél részletesebb számítások alkalmazását!
Az épületnél használt üveggyapot szigeteléssel kapcsolatban további információért kattintson a hír alatti termékképre, amennyiben árajánlatot, egyéb információt vagy katalógust szeretne kérni a Knauf Insulation Kft. munkatársától, használja a megfelelő gombot.
