A TETŐ ÉS AZ ÉPÜLET ENERGIAMÉRLEGE

Zöld András

A szabályozás három szintű:

az összesített primer energiafogyasztása (épület és gépészet együtt) ne legyen nagyobb, mint X kWh/m2év,

ezen belül az épület fajlagos hőveszteségtényezője ne legyen nagyobb, mint Y W/m3K(de ez önmagában még nem elégséges)

az egyes határoló- és nyílászáró szerkezetek hőátbocsátási tényezője ne haladja meg az adott szerkezetre előírt határértéket (önmagában persze ez sem elégséges).Ezek közül a második és a harmadik szint az építészeti koncepció és a szerkezettervezés szintje

Egyre gyakrabban alkalmazunk olyan határoló szerkezeteket, amelyekben többdimenziós hőáramok alakulnak ki.A tervezési gyakorlat megkönnyítése végett és figyelembe véve, hogy engedélyezési terv készítésekor ritkán állnak rendelkezésre részletes csomóponti tervek, közelítéseket alkalmazunk.Egy lényeges – önkényes – döntés:

- külön kezeljük a szerkezeti elemen belüli hőhidakat és azokból, valamint a rétegtervi hőátbocsátási tényezőkből az elem átlagos hőátbocsátási tényezőjét képezzük – ez kell, hogy megfeleljen a követelménynek,

- külön kezeljük azokat a hőhidakat, amelyek az elemek csatlakozásánál alakulnak ki.

Az utóbbiak kezelésére a szabályozás közelítő összefüggéseket és korrekciós tényezőket ad.

Külső fal 0,45Lapostető 0,25Padlásfödém 0,30

Fűtött tetőteret határoló szerkezetek 0,25Alsó zárófödém árkád felett 0,25Alsó zárófödém fűtetlen pince felett 0,50

Homlokzati üvegezett nyílászáró (fa vagy PVC keret) 1,60Homlokzati üvegezett nyílászáró (alumínium keret) 2,00Homlokzati üvegezett nyílászáró, ha névleges 2,50felülete kisebb, mint 0,5 m2

Tetőfelülvilágító 2,50Tetősík ablak 1,70Homlokzati üvegezetlen kapu 3,00

Homlokzati, vagy fűtött és fűtetlen terek közötti ajtó 1,80Fűtött és fűtetlen terek közötti fal 0,50Szomszédos fűtött épületek közötti fal 1,50

Talajjal érintkező fal 0 és -1 m között 0,45Talajon fekvő padló a kerület mentén 1,5 m széles 0,50sávban (a lábazaton elhelyezett azonos ellenállású hőszigeteléssel helyettesíthető)

A követelményértéken határolószerkezetek esetében az adott épülethatároló szerkezet átlagos hőátbocsátási tényezője értendő: ha tehát a szerkezet, vagy annak egy része több anyagból összetett (pl. váz- vagy rögzítőelemekkel megszakított hőszigetelés, pontszerű hőhidak…), akkor ezek hatását is tartalmazza.

A nyílászáró szerkezetek esetében a keretszerkezet, üvegezés, üvegezés távtartói stb. hatását is tartalmazó hőátbocsátási tényezőt kell figyelembe venni.

Elemen belüli és elemek közötti hőhidak

Elemen belüli élek: oszlopok, pillérek, szarufák, szerelt burkolatot tartó bordákElemen belüli pontszerű hőhidak: átkötő vasak, rögzítő csavarok

Csatlakozási hőhidak: külső fal-külső fal, külső fal-belső fal, fal-födém, párkány, attikafal, loggia pofafal, erkélylemez, nyílászáró és fal csatlakozása….

Hőhíd szoftverrel számított eredő Uer=0,4833 W/m2K

Lineáris hőátbocsátási tényező:Pszi=0,1877 W/mK

Rétegrendi U a gerenda keresztmetszetben:

Ufa=1,5248 W/m2KRétegrendi U a hőszigetelés keresztmetszetben:

Uszig=0,2956 W/m2K

Felületarányosan súlyozott Uer=(Ufa*Afa+Uszig*Aszig)/(Afa+Aszig) =0,4677 W/m2K „Hőhídhatás” 63%

Hőhíd szoftverrel számított eredő Uer=0,2504 W/m2K

Lineáris hőátbocsátási tényező:Pszi=0,0472 W/mK

Rétegrendi U a gerenda keresztmetszetben:

Ufa= 0,4557 W/m2KRétegrendi U a hőszigetelés keresztmetszetben:

Uszig=0,2032 W/m2K

Felületarányosan súlyozott Uer=(Ufa*Afa+Uszig*Aszig)/(Afa+Aszig) =0,2386 W/m2K „Hőhídhatás” 18%

Ne (csak) azt nézzük, hogy a tető, mint egy szerkezeti elem mennyire hőszigetelhető, ha fűtött tetőteret alakítunk ki,

-hiszen az nyilvánvaló, hogy a szarufák között és alatt vagy felett elhelyezett hőszigetelő rétegekkel nemcsak egy alacsony rétegtervi U tényezőt, hanem szinte hőhídmentes szerkezetet alakíthatunk ki,

tehát a szerkezetre önmagára vonatkozó követelményérték (U<0,25 W/m2K) teljesítése nem lehet gond,

hanemazt is fontoljuk meg, hogy a tetőtérnek milyen hatása van az épület egészére vonatkozó követelményértékre, azok teljesítésére/túlteljesítésére

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 1,1 1,2 1,3 1,4

Felület/térfogat arány

A/V (m2/m3)

Fajlagos hőveszteség-tényező

qm (W/m3K)

Az épület egészére vonatkozó követelményérték

A fajlagos hőveszteségtényező és a köpeny átlagos hőátbocsátási tényezőjének kapcsolata:

V x q = A x U köpenyre átlag

Ebből U köpenyre átlag számítható.

Ez nem követelményérték, de biztonságos kiindulási adatq x V = Um x A

Tervezési algoritmus

Elkészültek az első vázlatok. Megállapítható a felület/térfogatarány. Ennek függvényében leolvasható a fajlagos hőveszteségtényező megengedett legnagyobb értéke. ¿ Ezt célozzuk meg vagy ennél jobbat (alacsonyabbat)?

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 1,1 1,2 1,3 1,4

Felület/térfogat arány

A/V (m2/m3)

Fajlagos hőveszteség-tényező

qm (W/m3K)

ha a gépészet „előnytelen” (energiahordozó, szétszórt),

ha lusták vagyunk számolni,

ha jobb épületet, jobb minősítést akarunk,

ha a minősítéshez támogatási feltétel kötődik

akkor jobbat

¿Hogyan lehet a fajlagos hőveszteségtényezőt „lefordítani” az épület határolására?Ha – a biztonság javára tévedve – eltekintek attól, hogy az épületnek magának van sugárzási hőnyeresége, akkor a felületarányosan súlyozott átlagos U érték az alábbi (ez nem követelményérték, de jó kiindulási pont).:

Ha ezt az értéket tartjuk, akkor a fajlagos hőveszteségtényezőt is biztosan tartjuk.De figyelem!Ebben az U átlagban már a hőhidak, vonalmenti veszteségek hatása is benne van. Ez a legegyszerűbb módon, a korrekciós tényezőkkel számolható, amelyek a tömeg „mozgalmasságától”, a hőhidak „sűrűségétől” függenek, többször 10%-ot is kitehetnek.

Lényeges döntések!

Üvegarány, nyílászáró típus (tok- és szárnyszerkezet)Szempontok: U érték, légzárásbenapozási feltételek, g érték (vagy naptényező), nyári túlmelegedés kockázata, árnyékvetők (benapozási feltételek vizsgálata szükséges), mobil árnyékolók, természetes szellőztetés lehetősége.

Külső falakRéteges vagy nem ? U érték hőhídhatás!

Hőtároló tömeg (sugárzási nyereség hasznosítása, nyári túlmelegedés kockázata)

A hőhidak hatását kifejezhetjük a korrekciós tényezőkkelvagy számolhatjuk tételesen, szabvány szerint vagy megbízható hőhídkatalógus adatok alapjándebármelyik módszert is választjuk, ne feledjük, hogy egyes tételeket (lábazat, pince fal, pince padló, talajon fekvő padló) mindig vonalmenti veszteségek alapján kell számolni!

¿ Akarjuk-e pontosítani a fajlagos hőveszteségtényező számértékét ? (vagy azért, hogy a beruházási költségek némileg csökkenjenek, vagy azért, hogy jobb minőséget tudjunk igazolni)Ha igen, akkor vegyük figyelembe a sugárzási nyereséget is!Két opció közül választhatunk:Nem vizsgáljuk a benapozási feltételeket – „körben észak” alapon biztonságosan alacsony sugárzási energiahozammal számolunk.Vizsgáljuk a benapozási feltételeket és amennyiben azok kedvezőek, akkor a tényleges sugárzási energiahozammal számolunk.

A számításra fordított munkával lényegesen jobb energetikai minőség igazolható.

Meghatároztuk a fajlagos hőveszteségtényező q „célértékét”, rakjuk össze a házat!Az épület hőveszteségtényezője QÖ = qV W/K lehet. Kezdjük azokkal a tételekkel, amelyeken nem szívesen változtatnánk, nem nagyon tudunk változtatni vagy amelyek kevésbé fontosak az adott esetben.A nyílászárók vesztesége QÜ = ΣAnyzUnyz

Lábazat, pincefal, talaj felé QT= ΣlTT

Pincefödém QP = 0,5ΣAPUP

Az épület hőveszteségtényezőjéből eddig ezeket a tételeket „használtuk el”, marad még Q = QÖ – QÜ – QT –QP

a falakra és a „kalapra” (padlásfödém vagy lapostető vagy tetőtérbeépítés).Két U értékről kell dönteni úgy, hogy teljesüljön az alábbi feltételQ = AFALUFAL + AKALAPUKALAP

Lehet, hogy az egyikről már van döntés (nem réteges fal), így már csak egy ismeretlen maradt.Mindegyik szerkezetnek persze ki kell elégítenie a rá vonatkozó követelményértéket !Ha „baj van”, akkor réteges falra váltani (U és hőhíd!), jobb nyílászárókra váltani, végszükség esetében üvegarányt csökkenteni.

Mit csináltunk?

Ekkora lehet az épület egészének fajlagos hőigénye: W / K

Nyílászárók Pinceflábazat

Ennyi marad „kalapra” + falraLapostető, padlástetőtér

Falra

Ha a sugárzási nyereséget is figyelembe vesszük

akkor nagyobb veszteség is megengedhető, mert azt ellentételezi a hasznosított nyereség

0,62

1,11 1,160,99

80 m2

0,94 0,97

0,680,72

240 m2

A sorház közbenső egységének két falán nincs hőveszteség

A felület/ térfogat arány lapos tető vagy fűtetlen padlás esetébenCsak az alaprajz körvonala számít?

.

Bucsai házKuba Gellért

A Koppányi házBudapest (1985) Kompakt forma metszetben is

A felület/térfogat arányt az alaprajz körvonalán túl a tető formája is jelentősen befolyásolja.

Ennek persze akkor van szerepe, ha a tetőtérben fűtött helyiségek vannak, hiszen az arányban a térfogat a fűtött térfogat, a felület pedig az azt körbeburkoló határolás felülete.

Érdemes-e fűtött tetőtérben gondolkodni?

80 m2 alapterület A/V A U

Kör alaprajz,egy szint 1,13 245,6 0,453Négyzet alaprajz,tetőtérrel 0,89 186,6 0,491Különbözet 25 % 8 %

Négyzet alaprajz,két szint 1,00 216,0 0,466Négyzet alaprajztetőtérrel 0,89 186,6 0,491Különbözet 14 % 5,3 %

240 m2 alapterület A/V A U

Négyzet alaprajz,egy szint 1,00 648,0 0,466Kör alaprajz,tetőtérrel 0,56 354,8 0,530Különbözet 55 % 13 %

Kör alaprajz,két szint 1,00 449,6 0,500Kör alaprajztetőtérrel 0,56 354,8 0,530Különbözet 22 % 6 %

vagyis azzal, hogy fűtött tetőtér mellett döntünk, (az azonos hasznos alapterület mellett) jelentősen enyhül az épület egészére vonatkozó követelményérték és ezt az enyhébb hőszigetelési követelményt egy kisebb felületen kell kielégíteni.

Természetesen nem a tetőtér hőszigetelése az, amin célszerű takarékoskodni – ott könnyen lehet kiváló U értéket elérni.

A különbözet az U súlyozott átlagértékében jelentkezik, ha takarékosság a cél, megfontolandó, hogy a forma helyes megválasztásával kiválóan hőszigetelt tetőterek mellett kevésbé jó, olcsóbb falat vagy nyílászárót válasszunkvagymindenhol jó minőséget választva nagyobb üvegezési arányt alkalmazzunk.

Innen két opció között választhatunk:-vagy csak arra törekszünk, hogy a követelményértéket pontosan betartsuk, ebben az esetben olcsóbb hőszigetelést, „monolit” falat, olcsóbb nyílászárókat alkalmazunk (nem feltétlenül a tetőtér hőszigetelésén kell takarékoskodni);- vagy igényes szerkezeti elemeket alkalmazva túlteljesítjük a követelményértéket az olcsóbb üzemeltetés céljából és esetleges céltámogatás reményében.

A tetőn keresztül nemcsak hőveszteség van, hanem sugárzási nyereség is – méghozzá a dőlésszög függvényében nagyobb, mint a függőleges felületeken.

A tetőidom ezért kifejezetten alkalmas energiagyűjtő elemek: kollektorok, fotovoltaikus cellák elhelyezésére.

Tudni kell, honnan, mennyire süt a Nap

D

K

Ny

Kollektormező a nyeregtető déli oldalán

Kollektorok és fotovoltaikus cellák a tetőn (finn példa)

Fedetlen tetőkollektor sémája

Elnyelő lemez

Légáram

Hőszigetelés

Transzparens fedés

Elnyelő lemez

Légréteg (nyugvó)

Légáram

Hőszigetelés

OM Solar rendszer sémája

Egy hazai OM Solar épület (Takács Lajos)

Köszönöm a figyelmet

0,62

1,13 1,16EredetiA 40+40+136,6=216 1,00 U=0,466A sátortetővel és 1 m térdfallal93,6 a függélyes felület, 2,4 a ferde alkotó, annak középvonala 18,5, a ferde felület 44,4, a kis négyzet 8,5, az összes A=186,6A sátortetős térfogat: 148 +14,45+15,7=208,2 az arány 0,89 U=0,491 5,3% U, 14% A a megtakarítás

0,94 0,97

0,680,72

240 m2

A sorház közbenső egységének két falán nincs hőveszteség

A ferde él 2,38. Csak sátrat tételezek fel a térdfalra jut 4x1x6,4 =25,6 A ferde középvonala beljebb van 0,85tel, ott a kerület 4x6,4-4x1,7 =18,8 és a ferde felület 44,7 és a lezáró négyzet éle 4,7

22,1+44,7+40+25,8+69.1=201 7% dif az A/V, 3 % dif a generális U-ban 8%-kal kisebb felületre, azaz 11,7 %-kal lehet magasabb a generális U vagy ennyivel teljesítem túl a

követelményt

.Eredeti80 m2 V 216A 160+85,6=245,6Arány 1,13U=0,4538% U csökkenés25% felületcsökkenés

Az eredeti V 648, az eredeti r=6,18,Kerület 38,8 A 240+ 209,6=449,6, arány 0,69Sátorral A = 120+143,6+67,5+24,3=354,8V=444+107,2+80,4=631 arány 0,56

0,086 + 0,38 (A/V)

0,62

1,13 1,16 EredetiA 40+40+136,6=216 1,00 U=0,466A sátortetővel és 1 m térdfallal93,6 a függélyes felület, 2,4 a ferde alkotó, annak középvonala 18,5, a ferde felület 44,4, a kis négyzet 8,5, az összes A=186,6A sátortetős térfogat: 148 +14,45+15,7=208,2 az arány 0,89 U=0,491 5,3% U, 14% A a megtakarítás

0,94 1,00

0,680,72

240 m2

A sorház közbenső egységének két falán nincs hőveszteség

.Eredeti80 m2 V 216A 160+85,6=245,6Arány 1,13U=0,4538% U csökkenés25% felületcsökkenés

Az eredeti V 648, az eredeti r=6,18,Kerület 38,8 A 240+ 209,6=449,6, arány 0,69U=0,50Sátorral A = 120+143,6+67,5+24,3=354,8V=444+107,2+80,4=631 arány 0,56U=0,53A hengeres lapostetőshöz viszonyítva6% U-ban és 22% A-ban

U=0,466 a hengeres sátortetőssel öszevetve13% U-ban 55%nyi felületen

1,00

0,62

1,13 1,16EredetiA 40+40+136,6=216 1,00 U=0,466A sátortetővel és 1 m térdfallal93,6 a függélyes felület, 2,4 a ferde alkotó, annak középvonala 18,5, a ferde felület 44,4, a kis négyzet 8,5, az összes A=186,6A sátortetős térfogat: 148 +14,45+15,7=208,2 az arány 0,89 U=0,491 5,3% U, 14% A a megtakarítás

0,94 1,00

0,680,72

240 m2

A sorház közbenső egységének két falán nincs hőveszteség

.Eredeti80 m2 V 216A 160+85,6=245,6Arány 1,13U=0,4538% U csökkenés25% felületcsökkenés

Az eredeti V 648, az eredeti r=6,18,Kerület 38,8 A 240+ 209,6=449,6, arány 0,69U=0,50Sátorral A = 120+143,6+67,5+24,3=354,8V=444+107,2+80,4=631 arány 0,56U=0,53A hengeres lapostetőshöz viszonyítva6% U-ban és 22% A-ban

U=0,466 a hengeres sátortetőssel öszevetve13% U-ban 55%nyi felületen

1,00