belépés / regisztráció
2020. december 5. szombat
Aktuális lapszám

Felületfűtések tervezése komfort igények alapján I.

A mai modern épületgépészeti tervezés során egyre gyakrabban alkalmazunk felületfűtési, -hűtési, hőleadó rendszereket akár családi házakban, akár irodaépületekben és ipari létesítményekben. Ezek a rendszerek szem elől rejtve, láthatatlanul végzik a feladatukat, ami nem más, mint, hogy kellemes komfortérzetet idézzenek elő a zárt környezetben tartózkodó emberek számára.

 

De mi is a kellemes hőérzeti komfort?

A szubjektív hőérzetet egyes országokban szabványok rögzítik, mégpedig az ún. kellemes hőérzetet, amely az ASHRAE (1981) 55-81 szabvány szerint a következő:

„A kellemes hőérzet az a tudati állapot, amely a termikus környezettel kapcsolatos elégedettséget fejezi ki.” *

Ez a szubjektív érzet sok tényezőtől függ, amelyek a következők: akusztikai tényezők, szaglás és légzés, tapintás és érintés, látás és színhatás, hőmérséklet, nedvesség és légáramlás, épület rezgése, mozgása, különleges tényezők (pl. napsütés, ionizáció), biztonsági tényezők, csoportviselkedés (szeparálódás), napi életmenettel kapcsolatos tényezők, előre nem várt veszélyek hatása, gazdasági tényezők.

Nyilvánvaló, hogy az emberi szervezet alkalmazkodása egy adott környezethez összetett folyamat, az egyes tényezők együttesen, valamint kölcsönhatásban érvényesülnek, és a szervezet az együttes hatásra válaszol.

Ezek közül a tervezés időszakában a fizikai és műszaki értékek megadhatók, de a végleges eredmény nehezen vizsgálható.

Zárt térben tartózkodó ember esetében azonban alkalmaznak egy másik szubjektív meghatározást is: ez a komfortérzet. Ezt elsősorban befolyásoló tényezők: hőmérséklet, nedvesség, légmozgás, zaj, megvilágítás.

A pillanatnyi elégettség a tér fizikai paramétereitől, az ember lelkiállapotától és az üzemeltetés gazdaságosságától függ.

Az előző felsoroláson belül van egy csoport, amely a hőkörnyezettel kapcsolatos, az emberben szubjektív érzetet kelt. Ezt a szakirodalom hőérzeti tényezőknek nevezi.

E szubjektív érzés kialakulását döntően a következő hat paraméter befolyásolja: a levegő hőmérséklete, annak térbeli és időbeli eloszlása, változása; a környező felületek közepes sugárzási hőmérséklete; a levegő relatív nedvességtartalma, illetve a levegőben lévő vízgőz parciális nyomása; a levegő sebessége; az emberi test hőtermelése, hőleadása, hőszabályozása; a ruházat hőszigetelő képessége, párolgást befolyásoló hatása.

A műszaki gyakorlatban, illetve a számítások során a komfortparaméterek tartományában az egyén összhőleadása: a sugárzásos hőleadás 42- 44%-a, a konvekciós hőleadás 32-35%- a, a párolgásos hőleadás 21-26%-a.

Ahhoz, hogy elérjük a kellemes belső környezetet, a hőérzeti méretezéshez szabványokat lehet figyelembe venni, amelyek közül a legelterjedtebbek:

  • Fanger-diagramok
  • ISO 7730
  • MSZ CR 1752
  • EN 15251
  • ASHRAE 55

Ezek a szabványok, vagy előírások tartalmazzák azokat a diagramokat és táblázatokat, amelyek segítségével a környezeti paraméterek értéke meghatározható annak érdekében, hogy adott tevékenységi szint, illetve ruházat függvényében a PMV értéke 0, vagy bizonyos intervallumban legyen. Figyelembe kell venni az MSZ CR 1752 szabvány sugárzásos aszimmetriára vonatkozó előírásait is, amelyek az egyes rendszerek együttes használatához nyújtanak támpontot.

Hőmérsékletértékek hőcsereszámításhoz

Az emberi test és a környezet közötti sugárzásos hőcsere esetében felületek közötti hőcseréről beszélhetünk, amely számítható.

Az emberi test hőcseréjének számításakor a szakirodalomban számos hőmérsékletértékkel találkozunk, ezek közül a legfontosabbakat ismertetjük:

  1. az ambiens hőmérséklet, jele ta, [°C]
  2. a közepes sugárzási hőmérséklet, jele tks, [°C]
  3. az operatív hőmérséklet, jele to, [°C]
  4. az eredő hőmérséklet, jele tr, [°C]
  5. a ruházat közepes hőmérséklete, jele tcl, [°C]
  6. A test (te) és bőr (tb) hőmérséklete [°C] Ambiens hőmérséklet: árnyékolt hőmérővel mért léghőmérséklet (a hősugárzás nem befolyásolja a mérést).

Közepes sugárzási hőmérséklet (számítható):

a) a felületek nagyságával súlyozott hőmérsékletek átlagával, amely nem veszi figyelembe a besugárzási tényezőt

képlet! [°C]**

b) Macskásy féle képlettel, amely figyelembe veszi a besugárzási tényezőt, ahol:

képlet! [°C]**

- ϕEFi a besugárzási tényező
- TEFi az egyes felületek átlaghőmérséklete K-ben, az átlag hőmérsékletüket a fenti súlyozott átlaggal számolhatjuk.

Operatív hőmérséklet: a műszaki gyakorlatban általánosan alkalmazott hőmérsékletérték, amely a levegő és a környezet közepes sugárzásának értékét egyaránt figyelembe veszi.

képlet! [°C] **

- αs=sugárzásos hőátadási tényező ASHRAE szabvány szerint 3,98W/(m2K)
- αc=konvekciós hőátadási tényező (számolandó)

Nyugvó levegőben:

αc=2,38 ⋅ (tcl–tlev)0,25 ha vlev < 0,5m/s

Kényszeráramlás esetében:

képlet! , amelyik nagyobb értékre jön ki, azzal számolunk

- tks=közepes sugárzási hőmérséklet [°C]
- tlev=Levegő hőmérséklete (ambiens hőmérséklet)[°C]

Eredő hőmérséklet: a levegő és a közepes sugárzási hőmérséklet számtani közepe, a konvekciós és sugárzási hőátadási tényezőket azonosnak tételezi fel.

tr=(1–R)tlev+R⋅tks [°C]**
R≈0,5; magyar előírás:
tr = (0,5 ⋅ tlev + 0,5 ⋅ tks) [°C]**

Ruházat közepes hőmérséklete: tcl [°C]

Testhőmérséklet: tE=(1–k)⋅tb+k⋅trc [°C]**

- trc=maghőmérséklet 36-38 [°C]**
- k =0,8-0,9 hőegyensúly és izzadás esetén, 0,67 hideg környezetben

A bőrhőmérséklet az operatív hőmérséklet függvényében, ha a ruházat hőszigetelő képessége 0,6–1,0 clo közötti, az alábbi összefüggéssel számítható

tb,eq = 25,8 + 0,26 to [°C]

Uszodákban, fürdőkben alkalmazható:

tb,eq = 24,85 + 0,332 to–0,00165 to 2 [°C]

A bőrhőmérsékletet diagramok alapján is meg lehet határozni a levegő hőmérséklet függvényében (ábra):

A diagramon megállapítható, hogy azonos léghőmérséklet mellett, ha a zárt térben konvekciós fűtés helyett sugárzó fűtést alkalmazunk, akkor a térben tartózkodó egyének bőrhőmérséklete nagyobb lesz. Ennek megfelelően azonos hőérzet eléréséhez kisebb léghőmérséklet is elegendő, ha sugárzó fűtést alkalmazunk, tehát úgy érünk el energiamegtakarítást, hogy a hőérzet megfelelő marad.***

Ez az állítás sugárzó fűtések alkalmazásakor az operatív hőmérséklet számításával is bizonyítható. Példával szemléltetve: egy lakószobában, ahol padlófűtést és falfűtést is alkalmazunk, az operatív hőmérséklet számítását megállapíthatjuk úgy, hogy a helyiségben kialakuló sugárzásos hőmérséklet tks=23,63 °C, ez azt jelenti, hogy a belső léghőmérsékletet 1,5 C°-kal csökkentve megtartjuk a méretezési 22 °C operatív hőmérsékletet. (Felületi hőmérsékletek: padló hőmérséklet 24,8 °C, fal hőmérséklet 30 °C, ablak 18,3 °C.)

Ez szemlélteti, hogy a felületfűtés alkalmazásával nem csak a komfort növelhető, de a helyiség belső hőmérsékletét is csökkenthetjük, ami mérsékli a szoba filtrációs hőveszteségét.

Jó hőszigetelésű családi ház esetében nincs markáns eltérés a sugárzási hőmérséklet és a levegő hőmérséklete között, mivel a felületi hőmérsékletek eltérései kis értékek közt mozognak. Azonban más csarnok jellegű, nagy belmagasságú helyiségben a sugárzó fűtés hatása jóval jelentősebb. A szerkezetek jó hőszigetelő képessége csökkenti a sugárzási aszimmetriát, de a 24,8 C°-os padlóhőmérséklet hatása nem érvényesül intenzíven.

Azt a következtetést lehet levonni, hogy az alacsony fűtési energiaigényű házak esetében csekély az energiamegtakarítás, amelyet csak a felületfűtés alkalmazása miatt érünk el, azonban a mesterséges szellőzés alkalmazásával a friss levegő felfűtéséhez szükséges energia is csökkenthető.

Sugárzó fűtéssel, leginkább padlófűtéssel, nagy belmagasságú és nagy légcsereszámmal szellőztetett létesítményekben érünk el jelentős fűtési energiamegtakarítást.

A sugárzásos hőcsere számítása nem tér ki a fűtőrendszer üzemi hőmérsékletére. Alacsony hőmérsékletű primer berendezések és felületfűtés együttes alkalmazásával már lakóépületek esetében is nagymértékben javul a rendszer hatásfoka.


*     ASHRAE 55
**   Bánhidi László-Kajtár László Komfortelmélet, Műegyetemi Kiadó 2000.
*** Dr. Kalmár Ferenc: A belső környezet minősége

(Folytatjuk)

JóNáS ZOLTáN
épületgépész mérnök

A szerzõ egyéb cikkei:

  Az Uponor újabb innovációja az energiatakarékosság jegyében

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