belépés / regisztráció
2018. október 19. péntek
Aktuális lapszám

Energiahatékonyság és termikus komfort épületszerkezet-temperálással (BKT)

Monolit vasbeton födémnél az irodaépületek, lakóházak és társasházak esetén a mennyezetfűtés, -hűtés alternatívája a vasbeton szerkezetek hőtároló tömegét kihasználó épületszerkezet-temperálás. Mikor és milyen feltételekkel alkalmazható? Melyek a megvalósítás lépései?

 

Működési elv

A nagyon vastag falakkal rendelkező történelmi épületeknél (pl. várak, templomok esetében) a falak nagy hőtároló tömege miatt nyáron nagyon magas külső hőmérséklet mellett is kellemes marad a belső tér hőmérséklete. A hűvös, masszív épületelemek elvonják a belső térben keletkező hőt. A modern építési technológiák is lehetővé teszik ezt, a masszív épületszerkezetekben elhelyezett csővezetékek beépítésével. A fűtő-, hűtőkörök csővezetékeit közvetlenül a vasalt betonfödémbe fektetik a szerkezetépítéssel egy időben, a csővezetékrendszerben hűtővagy fűtővíz kering, temperálva a födémeket.

Monolit vasbeton födém


1. ábra. Monolit vasbeton födém, BKT rendszer

A monolit födémek vastagsága általában 15-30 cm, ami jelentős hőtároló tömeget jelent, ezt pedig érdemes kihasználni. A födém kialakítása, méretezése és a vasalási terv elkészítése az építész, illetve statikus mérnökök feladata. A vasbeton födémek vasalása során a fűtőkörök közvetlenül kerülnek elhelyezésre a födémben, így az energia betárolása mellett a sugárzó mennyezetfűtés, -hűtés hatása megmarad (1. ábra).

Épületszerkezet-temperálás

A csővezeték födémben történő pozícionálása alapján három változatot különböztetünk meg.

  1. Semleges szálban elhelyezett csővezeték (2. ábra)


2. ábra.

Statikailag a legkevésbé van hatással a födémszerkezetre, az első épületszerkezet-temperálás rendszerek kizárólag így készültek. A BKT rendszert egy segéd acélhálóra kell szerelni, a födémen belüli pozícionáláshoz egyedileg legyártott távtartókra van szükség. A cső tengelytávolsága a födém alsó síkjától kb. 10-15 cm. Az egész födémszerkezetet temperálja, biztosítva az alapfűtést és az alaphűtést.

  1. Alsó vasalatra szerelt csővezeték (3. ábra)


3. ábra.

Kivitelezés szempontjából a legegyszerűbb megoldás. A cső tengelytávolsága a födém alsó síkjától kb. 5 cm. Reakciósebesség kb. 10 W/m2 h.

2.1. Helyszíni szereléssel

A csővezetéket az alsó vasalathoz műanyag bevonatú, sodrott hálóösszekötő elemekkel vagy kábelkötöző szalaggal rögzítik, így a segéd acélháló költsége elmarad. Körkialakítás a statikussal és az építésszel egyeztetett és jóváhagyott épületgépészeti tervek pontos betartásával történik.

2.2. Előre elkészített modulok lefektetésével

A csővezetékeket a fektetési tervnek megfelelően (mezőméret, osztástávolság, körhossz) az építkezés helyszínén, vagy egy előszerelő üzemben fektetik le a segéd acélhálóra. Minden egyes modult el kell látni a terven is egyértelműen jelölt azonosító számmal/jellel, az azonosító kártyán fel kell tüntetni a modulban letekert cső hosszát és a csatlakozóvezeték hosszát is.

Szerelő üzemben történő előszerelésnél különös figyelmet kell fordítani az előszerelt moduloknak az építkezés helyszínére történő elszállítására.

  1. Felületközeli oBKT rendszer (4. ábra)


4. ábra.

A monolit vasbeton födém alsó vasalata alá, egy segéd acélhálóra fektetett csővezetékrendszer. Gyors reagálású - reakciósebesség kb. 20 W/m2 h; felületi hőmérséklet változása kb. 2 K/h. Lehetővé teszi a szükséges fűtési és hűtési teljesítményhez történő igazodást. A cső tengelytávolsága a födém alsó síkjától kb. 2,5-3 cm.

A segéd acélháló és a födém alsó síkja közötti távolságot műanyag távtartók, vagy látszó beton esetén a segéd acélhálóra erősített, öntött beton lábak biztosítják.

Épületszerkezeti előfeltételek

Az épületszerkezet-temperálás hatékony alkalmazásának alapfeltétele, akár fűtésről, akár hűtésről van szó, a kiegyenlített és egyenletes teljesítményprofil. Hűtés esetén az egyes helyiségek hőterhelése jelentős mértékben csökkenthető az épület külső nyílászáróin (pl. ablakok) alkalmazott napsugárzás elleni védelem optimalizálásával (transzmissziós hő elleni védelem).

A modern épületek nagy üvegezettségi aránya miatt az ablakfelületek 0,8–1,3 W/m2K értékű hőátbocsátási tényezője jelentős mértékben hozzájárul a transzmissziós hőigény csökkentéséhez. A modern iroda- és középületek fűtési hőszükséglete 40-50 W/m2 közötti értéken realizálható. Az épület homlokzatán elhelyezett napsugárzás elleni külső védelem alkalmazásakor egy irodaépületben, amelyben általános tevékenységet folytatnak, a hűtési igény elérheti a 60 W/m2 értéket.

Tervezési megfontolások

Koordináció a tervezési fázisban

Az építésznek, a statikusnak és az épületgépész tervezőnek már a tervezés korai fázisban tisztáznia kell az épületszerkezet-temperálás alkalmazásának peremfeltételeit. Ennek témakörébe tartozik a betonfödémekben elhelyezett csövek pozícionálása (beépítés magassága), továbbá a statikai „tabuzónák“ meghatározása (sűrűn vasalt területek pl. oszlopok környékén, védőzóna a külső határoló falaktól), valamint annak megtervezése, hogy miként történik az épületszerkezet-temperálás csöveinek elhelyezése a betonban (kivezetés pl. zsaludobozokon keresztül lefelé, vagy védőcsőben a födém fölött elhelyezett osztó-gyűjtő esetén) (5. ábra). Az előbb említett pontok tisztázása, és az épületszerkezet- temperálás feltételeinek meghatározása után következhet a kivitelezési és a szerelési tervek elkészítése.


5. ábra. BKT rendszer fektetése

A szokásos fektetési távolság 75-150 mm, csőméret 14-20 mm.

A masszív épületelemeken jelentkező páradiffúzió elkerülése érdekében az épületszerkezet-temperálásra használt födémszerkezeteket a DIN 1045 szabványnak megfelelő, 2,0-2,8 t/m3 sűrűségű normál betonból kell készíteni.

Előremenő hőmérsékletek, elérhető teljesítmények

A méretezés során a statikussal egyeztetve kell a téli és nyári előremenő hőmérsékleteket meghatározni. Az eddigi tapasztalatok alapján megengedett hőmérséklethatárok:

  • Fűtés
    A szokásos előremenő hőmérséklet alapfűtéshez 28-30 °C, a tartósan megengedett maximális előremenő hőmérséklet 40 °C. Az épületszerkezet-temperálás 25-65 W/m2 átlagos fűtőteljesítményének köszönhetően, a födémszerkezettől függően az épületszerkezettemperálás rendszer akár 75%-ig ki tudja elégíteni a hőszükségletet.
     
  • Hűtés
    A magyarországi éghajlati viszonyok mellett javasolt a minimális hűtési előremenő hőmérséklet 15-16 °C. Hűtött helyiségek esetén a páratartalom szempontjából kritikus helyiségeknél harmatponti felügyelet alkalmazása javasolt.

A födémek éjszakai hűtésével, az energia betárolásával a nappali hőterhelés nagy része kompenzálható. Ennek különösen nagy jelentősége van az irodaépületeknél, ahol a legnagyobb hőterhelés a munkaidő kezdetekor jelentkezik. A nyári melegben a hűtőgépek üzemeltetése éjszaka lényegesen gazdaságosabb, mint a nappali forróságban. A hűtési csúcsigények lefedéséhez így kisebb hűtőgép szükséges. Az épületszerkezet-temperálás 40-70 W/m2 értékű átlagos hűtőteljesítményének köszönhetően, a födémszerkezettől függően az épületszerkezet- temperálás akár 80%-ban is képes fedezni a hűtési igényt.


6. ábra. oBKT modul látszó betonhoz

Felületközeli épületszerkezettemperálásnál a 80-90 W/m2 hűtési, illetve fűtési teljesítmény is elérhető, a teljes fűtési és hűtési igény lefedhető (6. ábra).

Tűzállóság

Előnye a szokásos mennyezetfűtési, -hűtési rendszerekkel szemben, hogy az egyes helyiségek tűzállósági besorolásától függetlenül alkalmazható, tűzállósága 120 perc.

Zajvédelem

A zajelnyelő, függesztett álmenynyezetek épületszerkezet-temperálás mellett nem megengedettek. Különösen a nagyterű helyiségekkel rendelkező irodaházakban és csarnokokban szükséges annak ellenőrzése, hogy kell-e intézkedéseket tenni a helyiségek akusztikájának javítására.

Koordináció az építési fázisban

Az épületszerkezet kialakításában részt vevő cégeknek össze kell hangolniuk munkájukat és folyamatos egyeztetés szükséges.

A szemrevételezés során ellenőrizni kell a zsaludobozok elhelyezését és rögzítését, valamint a modul-, illetve csőelrendezést az érvényes szerelési tervek alapján, a csatlakozócsövek elhelyezését és rögzítését, valamint a tökéletes bevezetést a zsaludobozba. A nyomáspróbát a gyártó előírásai szerint kell elvégezni.


7. ábra. BKT rendszer – födémátvezetés, lefektetett körök

A vasalás szerelésének további fázisai alatt, és az esetleges sérülésből adódó tömítetlen helyek felismerése érdekében a BKT-moduloknak/ BKT-köröknek a betonozási folyamat alatt végig nyomás alatt kell lenniük (7. ábra).

A betonozási folyamat befejezése után szükség van egy második szemrevételezéses ellenőrzésre és nyomáspróbára.

A végrehajtott vizsgálatokat minden esetben írásban jegyzőkönyvezni kell.

Összefoglalás

Megállapítható, hogy:

  1. energetikai szempontból kedvező fűtő/hűtő rendszer, éjszakai betárolás lehetséges,
  2. alacsony beruházási és üzemeltetési költség,
  3. kiváló termikus komfort, „kellemes hűtés” huzat nélkül,
  4. a hűtési csúcsigény kisebb frisslevegőt biztosító légtechnikai rendszerekkel lefedhető.
A padlófűtés méretezés új irányai

A padlófűtés mára a köztudatban is egy elfogadott és megbízható fűtési megoldássá vált.

A korábbi tervezési gyakorlatban a padlófűtés méretezésekor 40–45 °C-os előremenő vízhőmérsékletet alkalmaztunk. Manapság a modern épületszerkezetek használatakor nincs szükség ilyen magas előremenő hőmérsékletek alkalmazására, mert a korábban elért 100 W/m2 teljesítmény sok esetben teljesen feleslegessé vált. Ezért célszerű méretezéskor 30-35 fokos előremenő hőmérsékletet választani, mellyel a 60–65 W/m2 teljesítményt lehet elérni. Az alacsonyabb hőfoklépcső ideálissá teszi a hőszivattyúk alkalmazását felületfűtési rendszerek esetén.

A korábban használt 20x2,0 mm csőátmérő helyett elegendő a kisebb 17x2,0 mm vagy 14x1,5 mm-es, épület felújításnál akár egészen vékony, 10,1x1,1 mmes csőátmérőt alkalmazni. Fontos tudni, hogy a kisebb csőátmérő alkalmazása csak minimális, 1-2%-os teljesítmény csökkenéssel jár. Hidraulikai méretezésnél pedig az egyes körök hosszát úgy célszerű meghatározni, hogy a körönkénti 300 mbar nyomáscsökkenésnél nagyobb ne legyen a hálózaton. Kisebb csőátmérő használata esetén a kivitelezés könnyebb, hiszen a kisebb csőátmérővel egyszerűbb és gyorsabb a szerelés is.

 

Padlófűtésnél fontos a szakszerű betonválasztás

A padlófűtési rendszer egyik legfontosabb eleme a beton. Ennek ellenére a kiválasztása hazánkban nem kap kellő hangsúlyt. Az építőmesteri munkát végző kivitelezők sok esetben egyszerűen kavicsbetont alkalmaznak fűtőbeton készítése helyett.

Szakszerű fűtőbeton csak esztrich betonnal készíthető, amely osztályozott szemcseméretű sóderből, megfelelő arányban hozzáadott cementből és esztrich adalékanyagból áll. Az így készült beton szilárdsága jobb, mint a klasszikus kavics betoné, ezért az acélháló statikai szerepére sincs szükség.

A modern esztrich betonok és padlófűtési fektetőlemezek alkalmazásával a padlófűtés már 4-6 cm esztrich beton rétegvastagságban kivitelezhető.

Abban az esetben, ha ez a beépítési magasság nem áll rendelkezésre, vagy felújítás során kell a megbízónak padlófűtést kialakítani, akkor ez sem lehetetlen. Ilyenkor a cementkötésű esztrich beton helyett folyékony, önterülő kálciumszulfát esztrichet kell alkalmazni már a padlófűtéseknél is. Padlófűtés eseten így a minimális rétegvastagság lecsökkenhet akár a 16-21 mm-es tartományig.

A beépítési magasság meghatározása az építész tervek szerinti felületi, azaz padló terhelés, valamint a felhasznált esztrich DIN 18560-2 szerinti hajlítószilárdsági besorolása függvényében történik.

 

Milyen burkolatok használhatók a padlófűtés esetén?

A padlófűtések népszerűsége és alkalmazási területe tovább nőtt olyan lakóterekben is, ahol korábban nem használtunk padlófűtést. Ennek oka, hogy számos burkolat típus alá elhelyezhető már a padlófűtés. Tervezéskor ezen anyagok pontos hővezetési tényezőjének ismeretében számíthatjuk a hőleadási értékeket.

Fontos, hogy minden burkolat esetén az adott gyártó előírásait szabad csak figyelembe venni. Keresni kell a terméken a padlófűtés piktogramot és a termék adatlapjában lehet megbizonyosodni az alkalmazhatóságról, illetve megtudni az épületgépész tervező számára fontos hőtechnikai jellemzőket. A legmagasabb hőteljesítmény értékeket természetes vagy műkő burkolatok esetén érhetjük el, a legalacsonyabb hőleadást szőnyegpadló esetén. A köztes tartományban találhatók az egyéb padló burkolatok, mint például a parketta, PVC, kerámia vagy laminált padló.

Tájékoztatásul a természetes és műkő lapok hővezetési ellenállása 0,011 m2K/W, ugyanezen érték a szőnyegpadlónál 0,15. Tehát ez utóbbi értéke több mint tízszer rosszabb. Ez azonban nem jelenti azt, hogy a padlófűtés teljesítménye a tizede a szőnyegpadlós helyiségekben.

Markos Anna Zsuzsanna
épületgépész mérnök

Eseménynaptár

Hirdetés
Kiadja a Média az épületgépészetért Kft.
Szerkesztőség és kiadóhivatal:
H-1112 Budapest, Oltvány u. 43. I/2.
Telefon: +36 (1) 614 5688
E-mail: kiado@magyarinstallateur.hu

 
Előfizetésben terjeszti a Magyar Posta Zrt. Hírlap Igazg.
Előfizetés és reklamáció: +36 (1) 767-8262
E-mail: hirlapelofizetes@posta.hu
 
 
elfelejtettem a jelszavam