Ön itt áll: Főoldal Leírások Épület Energiagazdálkodás Hőtárolás szerepe épületek hűtésében
Kapcsolodó keresések
Egyszerű keresés:
 
Olyan oldalak keresése, amelyek kapcsolódnak ahhoz amire rákattintok:  
Összetett keresés:
 
Olyan oldalak keresése, amelyek a bepipáltak közül
  Építészet
  Épületfizika
  Épületszerkezettan
  Épületszimuláció
  Fenntartható ház
  Hűtés
  Környezetbarát ház
  Norvég támogatás segítségével létrehozva/módosítva
  Ökológikus építészet
mindegyikhez
bármelyikhez
kapcsolódnak.
 
Bejelentkezés


Elfelejtette jelszavát?
Új felhasználó?
Támogatóink

2009-ben:

Támogatta Izland, Liechtenstein és Norvégia, az EGT Finanszírozási Mechanizmuson
és a Norvég Finanszírozási Mechanizmuson keresztül.

norway grants
eea grants
NFUKvVM

2007-ben:

Környezevédelmi és Vízügyi Minisztérium

2006-ban:

Környezevédelmi és Vízügyi Minisztérium
Naplopó Kft.
Nemzeti Civil Alapprogram
Soros Alapítvány
Szakszer Kft

2005-ben:

Kardos Labor
Naplopó Kft.
Orange6 Kft.
Seeger Engeneering AG
Soros Alapítvány

2004-ben:

Környezetvédelmi és Vízügyi Minisztérium
Naplopó Kft.
Nemzeti Civil Alapprogram
Szakszer Kft.

2003-ban:

Környezevédelmi és Vízügyi Minisztérium
Szakszer Bt.
Szécsi Ilona

S. P. Office Kft.
Irtekis Kft.

 
Dokumentummal kapcsolatos tevékenységek

Hőtárolás szerepe épületek hűtésében

Tartalom

Bevezetés

Amennyiben egy építendő épület tervezése során úgy döntenek, hogy a hőtároló tömeg, mint passzív hűtési stratégia eszközével élni kívánnak (lásd még Stratégiák), nem árt pár definíciót tisztázni.

Általánosan használt anyagoknál a hőtárolás elsődleges formája az épülettömegben tárolt hő, amely a hőtároló tömeg függvénye. Hőtároló tömeg alatt azokat az épületszerkezeteket értjük, amelyek a belső térrel kölcsönhatásba kerülnek, és a beeső napsugárzás, illetve a levegő konvekciója hatására felmelegednek, vagy lehűlnek. A tárolt hő mennyisége a hőmérsékletkülönbség a hővezetési tényező, a felmelegedés/lehűlés fázisideje, az anyag fajhőjének és tömegének függvénye.

Nyáron az épületszerkezetek hőtároló, hőcsillapító képességük révén képesek a nappali hőmérséklet csökkentésére: az éjszakai hűvösebb levegő által lehűtött szerkezetek a nappali melegben csökkentik a belső levegő hőmérsékletét. A nyár legmelegebb hetének külső és belső hőmérsékletét dinamikus épületszimulációs szoftverrel számolva a 1. ábra mutatja be. Egyrészt jól látható, hogy napi görbéket tekintve a belső hőmérséklet csillapítva, de jellegében hasonlatosan követei és külső hőmérséklet ingadozásait, úgy hogy a görbék maximumértékei között fáziseltolódás van. Látható továbbá, hogy a külső levegő gyors változása esetén előfordulhat, hogy a belső hőmérséklet a szerkeze-tekben tárolt hő leadásának is köszönhetően magasabb, mint a külső hőmérséklet.

1. ábra Legmelegebb nyári hét épületszimulációval számított külső és belső hőingadozása  [1: Medgyasszay, 2006]

Hőcsillapítás

A hőcsillapítás mértékét pontosan nagyon nehéz meghatározni, azonban szerkezettervezési elvek szintjén jó közelítést ad a hőtároló képesség, illetve a hőtároló tömeg számítása. Az anyagok hőtároló képessége alapvetően tömegtől és fajhőtől függ. Minél nagyobb tömegű és minél nagyobb fajhővel rendelkezik egy anyag, annál több hőt tud felvenni és leadni. Épületszerkezetek esetén un. aktív tömeget veszünk figyelembe a hőtároló képesség kiszámításakor. A hőingadozás napi ciklusideje miatt ugyanis az épületszerkezeteknek teljes keresztmet-szetükben jellemzően nincs idejük átmelegedni, illetve lehűlni. Az MSZ-04-140-2:1991 szerint a napi hőtárolásba az épületszerkezetek azon belső rétege vehető számításba, melynek hővezetési ellenállása R=0,15 m2K/W. Az 1. táblázat jól érzékelteti azt a gyakran előforduló panasz jogosságát, hogy kellő hőtároló kapacitás hiányában nyáron a könnyűszerkezetes épületek, de esetenként a pórusbeton és a soküreges téglából készült épületek is túlzottan bemelegednek.

1. táblázat: Különböző építési anyagok aktív rétegvastagsága és hőtároló tömege egynapos ciklusidőt figyelembe véve (R=0,15 m2K/W esetén). [1: Medgyasszay, 2006]

Anyag megnevezése

Sűrűség

(kg/m3)

hővezetési tényező - λ (W/mK)

Aktív réteg vastagsága (m)

Hőtároló tömeg

(kg/m2)

 





könnyűvályog

300

0,1

0,015

4,5

 

600

0,17

0,0255

15,3

 

800

0,25

0,0375

30

 

1200

0,47

0,0705

84,6

szalmás vályog

1400

0,59

0,0885

123,9

 

1600

0,73

0,1095

175,2

tömör vályog

1800

0,91

0,1365

245,7

 

2000

1,13

0,1695

339

 

 

 

 

 

ásványgyapot hőszigetelés

80

0,045

0,00675

0,54

polisztirol hőszigetelés

22

0,04

0,006

0,132

pórusbeton

500

0,14

0,021

10,5

soküreges tégla

800

0,3

0,045

36

tömör tégla

1700

0,72

0,108

183,6

fa

600

0,2

0,03

18

beton

2200

1,28

0,192

422,4

A hőtároló képesség ezen "aktív tömeg" és az anyag fajhőjének szorzata. Az építõiparban használatos anyagok túlnyomó részének fajhõjére c= 0,84-0,95 kJ/kgK, ezért többnyire csak a hõmérsékletváltozás és a tömeg fordított arányáról szoktak beszélni. (Kivételt a faanyagok képeznek, amelyek fajhõje c 1,7-3,0 kJ/kgK, ezért hõtárolás szempontjából 1 kg fa 2-3 kg betont "ér", megint más kérdés, hogy adott térfogatban-rétegvastagságban csak csekély tömegû fa fér el). [2: Zöld, 1998]

Ki kell hangsúlyozni azt, hogy a hőtároló képesség a helyiséget körbevevő szerkezetek összességéből adódik össze. Szakemberek is hajlamosak arra, hogy a hőtároló képességet csak a falakra értelmezzék. Még a 7/2006 TNM rendeletben definiált "nehéz", vagy "könnyű" kategórát is sokan csak falakra értik. A következőkben látni fogjuk, hogy ez a kép többszörösen nem igaz. A falaknak jelentős szerepük van a hőtárolásban, ugyanakkor lehet úgy tervezni az épületszerkezeteket, hogy a szükséges hőtárolást más szerkezettel, akár a falak hatását teljesen kiküszöbölve, több, mint elégséges mértékben biztosítsuk.

A hőtároló képességet legjobban dinamikus épületszimulációs szoftverekkel tervezhetjük. Ezen programok órára bontott meterológiai adatok alapján számolják ki a belső terek hőmérsékletét, így mód van az egynapos hatáson túlmenően (aktív tömeg) többnapos hőmérséklet változások hatásainak figyelemebe vételére is.

Falszerkezetek hőtároló képességének hatása a nyári hőkomfort biztosításában

A következőkben egy doktori disszertációban megfogalmazott elvek kerülnek bemutatásra, amelyek az építőipar számára is sok esetben új vagy újszerű kijelentéseket tartalmaznak. A megfogalmazott elveket konkrét számokkal példákkal illusztráljuk, amelyeket egy alacsony energia felhasználású ház dinamikus épületszimulációs vizsgálata során kaptunk. A megállapítások első sorban a vizsgálat tárgyához hasonló adottságú (két szinten összesen 110 m2-es lakóház) épületekhez használhatók, más arányú épületek esetén inkább csak tájékoztató adatként értelmezendők!

A szimulációk eredményének értékelése során a falak hőtárolásban szerepet játszó tömegeként a külső hőszigetlő rétegig számított teljes rétegvastagság figyelembe vett véve, mivel többnapos melegek esetén a falak mélyebb rétegei is "aktivizálódnak". A szimulációk alapján kijelenthető, hogy a falszerkezetek jelentős hatással vannak, elsősorban a földszinti hőkomfort biztosításában (2. táblázat).

2. táblázat: Hőkomfort és fűtési energia változása a falszerkezet hőtároló tömegének függvényében [3: Medgyasszay, 2008]

 

Jel

belső réteg

Földszint

kellemetlen

órák száma

Tetőtér

kellemetlen

órák száma

Éves fűtési

igény

(kWh/m2)

Hőtároló

tömeg*

(kg/m2)

 

G

1,2 cm gipszkarton

133

646

51,99

12

 

Va

1,5 cm vakolat

131

637

51,90

27

Alap

V15

15 cm vályog + vályogvakolat

27

596

50,80

280,5

 

T15

15 cm tömör tégla + vakolat

21

561

49,77

282

 

V30

30 cm vályog + vályogvakolat

11

521

49,74

535,5

 

T30

30 cm üreges tégla + vakolat

21

561

49,77

445,5

 

Tvk30

30 cm vázkerámia tégla + vakolat

42

587

49,41

265,5

 

M30

30 cm mészhomok tégla + vakolat

14

534

49,82

565,5

 

V45

45 cm vályog + vakolat

3

457

49,18

790,5

 

V60

60 cm vályog + vakolat

0

421

48,90

1045,5

* Hőtároló tömegként a hőszigetelésig terjedő belső szerkezetek összes tömegét vettük számításba

Az 1. ábra tanulsága alapján elmondható, hogy azon falaknál leghatékonyabb a hőtároló tömeg hatása, amelyek tömege a külső hőszigetelés vastagságáig értelmezve kb. 300 kg/m2.

2. ábra: A kellemetlen órák száma a falszerkezet hőtároló tömegének függvényében [3: Medgyasszay, 2008]

Falak hőtároló képességének hatása a nyári hővédelemben

Padlószerkezet hőkomfortot befolyásoló hatása

A következőkben egy doktori disszertációban megfogalmazott elvek kerülnek bemutatásra, amelyek az építőipar számára is sok esetben új vagy újszerű kijelentéseket tartalmaznak. A megfogalmazott elveket konkrét számokkal példákkal illusztráljuk, amelyeket egy alacsony energia felhasználású ház dinamikus épületszimulációs vizsgálata során kaptunk. A megállapítások első sorban a vizsgálat tárgyához hasonló adottságú (két szinten összesen 110 m2-es lakóház) épületekhez használhatók, más arányú épületek esetén inkább csak tájékoztató adatként értelmezendők!

Az épületszimulációk tanulságai alapján a padlószerkezetek kialakítása jelentős hatással van a nyári belső hőkomfortra, azonban itt a bevezetésben megismert módon a hőtároló tömeggel nem lehet számolni. Általánosan használt padlóban lévő hőszigetelés vastagságok esetén nem működik az a definíció, hogy a hőtároló tömeget az első hőszigetelő rétegig vesszük figyelembe, ugyanis az alatta lévő földrétegek is szerepet játszanak a hőcsillapításban. Tovább bonyolítja a helyzetet, amikor a padlón keresztül távozó hőveszteségeket nem vízszintes, hanem - jellemzően az alaptestek külső síkjában elhelyezett - függőleges hőszigetléssel próbáljuk csökkenteni. Ebben az esetben a padlóba fektetett hőszigetelés vastagsága teljesen elvékonyodhat, és még kevésbé lesz definiálható az "aktív hőtároló rétegvastagság", az "aktív hőtároló tömeg".

A már említett disszertáció számításai szerint a kellemetlen nyári órák számát azzal a stratégiával csökkenthetjük, ha a padlóba vízszintesen fektetett hőszigetelés vastagságát lecsökkentjük, ezzel nagyobb talajréteget tudunk bevonni, elsősorban a földszinti terek nyári hőkomfortjának biztosítására. Jogosan vetődik fel persze ekkor a kérdés, hogy mi lesz akkor a téli hővédelemmel, hiszen egyre inkább köztudott, hogy téli időszakban a padló felé történik az épület hőveszteségének akár 20-30%-a. A megoldás egyik része, hogy az alap melletti függőleges hőszigetelésre mindenképpen nagyobb hangsúlyt kell fektetni. A 3. táblázat jól mutatja, hogy a vizsgált alacsony energiájú ház esetén amennyiben csökkentjük a padlóban lévő hőszigetelés vastagságát, a kellemetlen órák száma radikálisan csökken. Ugyanakkor amennyiben a padlóban elhelyezett hőszigeteléssel egyenértékű vastagságú hőszigetelést az alapok mellett függőleges helyzetben "kompenzáljuk", a téli hőveszteségek nem nőnek jelentősen. Ugyanezt az elvet mutatja kevesebb példával, de grafikusan, szemléletesebben a 3. ábra.

3. táblázat: Hőkomfort a fűtési energia és a padlóhőmérséklet változása a padlószerkezet hőszigetelésének módja és mértéke függvényében [3: Medgyasszay, 2008]

 

Jel

Hőszigetelés módja és mértéke*

Földszint

kellemetlen

órák száma

Tetőtér

kellemetlen

órák száma

Éves fűtési

igény

(kWh/m2)

 

XPS0

lábazat: 0 cm XPS; padló: 10 cm EPS

161

621

54,02

 

XPS20

lábazat: 2 cm XPS; padló: 10 cm EPS

77

607

52,60

 

XPS40

lábazat: 4 cm XPS; padló: 10 cm EPS

52

605

51,66

 

XPS60

lábazat: 6 cm XPS; padló: 10 cm EPS

45

599

51,38

 

XPS80

lábazat: 8 cm XPS; padló: 10 cm EPS

41

596

51,13

 

XPS100

lábazat: 10 cm XPS; padló: 10 cm EPS

33

595

50,85

Alap

XPS120

lábazat: 12 cm XPS; padló: 10 cm EPS

27

596

50,80

 

EPS0

lábazat: 12 cm XPS; padló: 0 cm EPS

0

506

53,44

 

EPS20

lábazat: 12 cm XPS; padló: 2 cm EPS

0

525

52,57

 

EPS40

lábazat: 12 cm XPS; padló: 4 cm EPS

0

545

51,63

 

EPS60

lábazat: 12 cm XPS; padló: 6 cm EPS

3

563

51,43

 

EPS80

lábazat: 12 cm XPS; padló: 8 cm EPS

11

582

51,01

Alap

EPS100

lábazat: 12 cm XPS; padló: 10 cm EPS

27

596

50,80

3. ábra: A kellemetlen órák száma padlószerkezet kialakításának függvényében [3: Medgyasszay, 2008]

Padlószerkezet nyári hőcsillapítása

Az elmúlt években a Belső Udvar Építész és Szakértő Irodában ezen elvek mentén terveztük és építettük épületeinket. A megépült épületek monitoring vizsgálata során a padlószerkezetekre tett megállapítások nagy részt igazolódtak. Amikor a padlóba tervezett hőszigetlést inkább az alaptest mellett helyeztük el (lásd 2. ábra) a téli hőszükséglet lényegesen nem nőtt meg, míg a nyári hőkomfort teljes nyári időszak alatt biztosítható volt. Nem várt hatás volt azonban, hogy a földszinti padló külső élei mentén a felületi hőmérséklet jóval alacsonyabb volt mint gondoltuk, a lakók számára már diszkomfortossá tette az ott tartózkodást. Ezen jelenségek csökentésére a következő további elveket javasoljuk a lábazati csomópontok kialakításakor:

1) Az alaptest melletti hőszigetelésnek a falazaton alkalmazott hőszigeteléssel azonosnak kell lennie. Egyébként a hőáramok a leggyengébb szerkezet felé elindulva nagyon lehűtik a kritikus pontokon a padló hőmérsékletét.

2) Az alaptest melletti hőszigetelést hővédő szoknyákkal és/vagy a padló külső fal melletti hőszigetelés vastagságának növelésével, esetleg a falba épített hőhídmegszakítással javasolt fokozni, hogy a sávalapoknál az alapokon keresztül tapasztalható hőhíd csökkenthető legyen.

Födémek hőkomfortot befolyásoló hatása

A következőkben egy doktori disszertációban megfogalmazott elvek kerülnek bemutatásra, amelyek az építőipar számára is sok esetben új vagy újszerű kijelentéseket tartalmaznak. A megfogalmazott elveket konkrét számokkal példákkal illusztráljuk, amelyeket egy alacsony energia felhasználású ház dinamikus épületszimulációs vizsgálata során kaptunk. A megállapítások első sorban a vizsgálat tárgyához hasonló adottságú (két szinten összesen 110 m2-es lakóház) épületekhez használhatók, más arányú épületek esetén inkább csak tájékoztató adatként értelmezendők!

A szimulációk érdekes eredménye volt, hogy a födém hőtárolása mellett a födém hőszigetelő képessége is nagyon jelentős hatást gyakorol, mind a földszint, mind a tetőtér nyári hőkomfortjára. A 4. táblázat tanulsága szerint a mai gyakorlatban sűrűn előforduló megoldás esetén, amikor egy könnyűszerkezetes födémbe kitöltő, hanggátló anyagként hőszigetlést tettünk (KF15), a földszinten a kellemetlen órák száma alacsony, míg a tetőtérben igen magas volt. Amennyiben azonban a födémbe nagy hőtároló képességű (és rossz hőszigetelő képességű anyagot tettünk, a földszinti kellemetlen órák száma emelkedett ugyan, de a tetőtérben várható kellemetlen időszakok lényegesen nagyobb értékben csökkentek.

Ezen jelenlég magyarázata az, hogy a nehéz födém kiiktatta az épületben lévő hőtechnikai elválasztó réteget, így az épület földszint tetőtér különbsége lényegesen csökkent. A nehéz födém mindenképpen pozitívan értékelendő. A földszinten ugyan jelentősen emelte a kellemetlen órák számát, de a tetőtérben lényegesen csökkentette, és az egész házra vonatkozólag is 16 %-kal csökkentette a hőtechnikailag kritikus időt.

4. táblázat: Hőkomfort változása különböző zónákban, a födémszerkezet kialakításának függvényében [3: Medgyasszay, 2008]

 

Jel

Hőszigetelés módja és mértéke*

Hőát-bocsátási tényező (W/m2K)

Földszint

kellemetlen

órák száma

Tetőtér

kellemetlen

órák száma

Éves fűtési

igény

(kWh/m2)

Födém "hőtároló tömege" (kg/m2)

 

NF15

15 cm vályog

1,25

87

381

50,08

279

Alap

KF15

15 cm

kőzetgyapot

0,23

27

596

50,80

29,25

Irodalomjegyzék

1: Medgyasszay, Péter; Novák, Ágnes: Föld-, és szalmaépítészet. Terc Kiadó. Budapest, 2006.

2: Zöld, András: Szoláris Építészet alapjai, 1998.

3: Medgyasszay, Péter: "A FÖLDÉPÍTÉS OPTIMALIZÁLT ALKALMAZÁSI LEHETŐSÉGEI MAGYARORSZÁGON - különös tekintettel az építésökológia és az energiatudatos épülettervezés szempontjaira" (PhD disszertáció) Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem. Budapest, 2008.

Ez az oldal a "Tudásbázis a fenntartható fejlődésért..." projekt keretében készült.
A projektet támogatta Izland, Liechtenstein és Norvégia, az EGT Finanszírozási Mechanizmuson és a Norvég Finanszírozási Mechanizmuson keresztül.

NFÜNorway Grants - norwegian financial mechanismeea grants - EEA Financial Mechanism - Iceland, Liechtenstein, NorwayKörnyezetvédelmi és Vízügyi Minisztérium

Publikált oldal: Ezt az oldalt a FÖK munkatársai tartalmilag megfelelőnek ítélték.
Publikálás dátuma: 2010.01.30. 11:44
Készítette: Medgyasszay Péter, 2009.12.28. 08:44
Utoljára módosítva: Medgyasszay Péter, 2010.01.30. 11:44


Creative Commons License

A fenntarthato.hu oldalainak tartalma Creative Commons Nevezd meg!-Ne add el!-úgy add tovább! 2.5 Magyarország Licenc alatt van.
Ha az itt található anyagokat ezzel ütköző módon szeretné felhasználni, lépjen velünk kapcsolatba!