HŐTECHNIKAI ALAPFOGALMAK
A hővándorlás formái:
A különféle közegekben a hő többféle módon terjedhet:
- hővezetés
- hőáramlás
- hősugárzás
Az építőanyagokban valójában mindhárom hőközlési forma jelen van.
A hővezetési tényező fogalma:
A hőáram a hőmérséklet-különbséggel, a hőáram irányára merőleges keresztmetszettel, valamint egy vezetési tényezővel arányos. Ez utóbbi a hővezetési tényező, amely azt fejezi ki, mekkora hőáram halad át időegység alatt egységnyi vastagságú, az áramlásra merőlegesen egységnyi felülettel bíró anyagon, egységnyi hőmérsékletkülönbség hatására. Mértékegysége J/s×m×K, azaz W/mK, szokásos jele: lambda
Tendenciaszerűen (de néhány kivétellel) igaz az, hogy a nagyobb sűrűségű anyagok hővezetési tényezője nagyobb, a kisebb sűrűségű, laza – szálas, vagy porózus – anyagoké kisebb. Az építőiparban használt anyagok hővezetési tényezői igen tág határok között változnak, ( a szigetelő habok lambda = 0,025 W/mK értékétől az alumínium lambda = 200 W/mK értékéig).
A hővezetési tényező valójában nem egy állandó szám. Függ az anyag hőmérsékletétől, ami a szokványos építőipari esetekben elhanyagolható, de pl. kemence, vagy kéményépítés esetében jelentős lehet. Különösen a lazább szerkezetű anyagok hővezetési tényezője erősen függ az anyag nedvességtartalmától – azaz közvetve az építési technológiától, az időjárástól, a használati körülményektől. Ugyancsak ezek a lazább szerkezetű anyagok érzékenyek a teher, vagy az önsúly miatti tömörödésre, roskadásra, ami szintén a hővezetési tényező növekedését okozza.
Hővezetési ellenállás: R. {m2K/W: négyzetméter-kelvin per watt}
A hővezetési ellenállás az épületszerkezet "s" vastagságának, és a "lambda" hővezető képesség hányadosa.
Hőtartalom {J, joule}
A Qi hőtartalom megadja azt a hőmennyiséget, amellyel adott hőmérsékleten egy test vagy egy közeg rendelkezik.
Q = c ×m × T
Hő:, Q {J: joule, Ws: wattszekundum}
A Q hő a W munka egy sajátos formája.
Hőáram: {W: watt}
A hőáram egyenlő az egységnyi idő alatt átáramló hőmennyiséggel.
Hőáramsűrűség: q {W/m2: watt per négyzetméter}
A hőáramsűrűség egyenlő az egységnyi felületen áthaladó hőárammal.
Hőátadás, hőátadási tényező: alfa { W/m2K: watt per négyzetméter-kelvin}
A hőátadás az egymással érintkező testek közötti hőcsere. Az alfa hőátadási tényező megadja azt a hőmennyiséget, amely 1 m2 testfelület és az érintkező levegő között 1 K hőmérséklet-különbségnél kicserélődik.
Hőátbocsátási tényező: U { W/m2K (watt per négyzetméter-kelvin}
A hőátbocsátási tényező a szerkezet hőtechnikai minőségének fontos, de nem az egyetlen meghatározó tényezője.
Az épületszerkezetek többségének mindkét oldala levegővel érintkezik, a léghőmérsékletek különbözősége esetén a hőáram levegőből indul és levegőbe érkezik, nagysága tehát nemcsak a szerkezet vezetési tulajdonságaitól, hanem a felületeken lejátszódó hőátadástól is függ.
A szerkezet hőátbocsátási tényezője, a szerkezetekkel érintkező közegek hőmérsékleteinek egységnyi különbsége mellett egységnyi idő alatt az egységnyi homlokfelületen áthaladó hőáram.
Másképpen: azt a teljes hőmennyiséget adja meg, amely az épületszerkezet egyik oldalánál lévő levegőtől a másik oldalon levő levegőbe átjut. A hőátbocsátás a testeken belüli hővezetésnek és a mindkét oldali felületi hőátadásoknak az összege.
Mértékegysége W/m2K (watt per négyzetméter-kelvin)
Reciproka a szerkezet hőátbocsátási ellenállása.
Abszorpció: az a folyamat, amely során szilárd anyagok, vagy folyadékok hőt, sugárzást, illetve gázt nyelnek el. Sugárzások abszorpciója során a sugárzási energia valamilyen más energiaformává alakul át, ami rendszerint a hőmérséklet növekedésével jár.
Légcsere: n {1/h: óránkénti légcsere}
A helyiség légtérfogat-árama, a helyiség térfogatára vonatkoztatva.
Hőmérséklet: T {° C: Celsius-fok, K: kelvin}
A hőmérséklet fizikai alapmennyiség
0 °C = 273 K, DT {°C} = DT {K}
Hőhidak
A határoló szerkezetek azon helyeit, ahol többdimenziós hőáramlás és hőmérséklet-eloszlás alakul ki, megállapodás szerint hőhidaknak nevezzük.
A többdimenziós hőáramlás kialakulásának többféle oka lehet, nevezetesen:
1. A geometriai forma önmagában
(pl. külső falsarok)
2. A különböző hővezetési tényezőjű anyagok – nem párhuzamos rétegek formájában való – alkalmazása,
ezt anyagváltási hőhídnak is nevezik (pl: vasbeton-koszorú falszerkezetben)
3. A felületi hőmérséklet egyenlőtlen eloszlása például a hőátadási tényező változása miatt, amit a felület árnyékolása, a légmozgás akadályozása (bútorozás) okoz,
4. Az előző hatások kombinációja
A hőhidak általában vonalak mentén húzódnak (pillér, koszorú, csatlakozási élek, nyílások kerülete stb.). Ezt fejezi ki a vonalmenti (lineáris) hőátbocsátási tényező.
Ha a hőhidat az okozza, hogy a szerkezetben egy elem hővezető képessége nagyobb mint a többié, akkor a hőáramok ennek irányába "hajolnak el", mert kisebb ellenállás leküzdésével, kisebb munka révén juthatnak át a szerkezeten. Az azonos hőmérsékletű helyeket összekötő vonalak (az izotermák) és a hőáram-vonalak egymást mindenhol merőlegesen metszik. Ennek következtében a hőhídnál a belső sík hőmérséklete alacsonyabb, a külső síké magasabb, mint a szerkezet "zavartalan" keresztmetszetében.
Ha a hőhidat a geometriai forma okozza, ( a csomópontokban az egyik oldalon nagyobb a levegővel érintkező felület, mint a másik oldalon) akkor a nagyobb felületen a hőátadás könnyebb, ezen az oldalon a hőáram-vonalak széttartóak, a másik oldalon összesűrűsödnek.
Az izotermák, és a hőáram-vonalak itt is merőlegesek egymásra, ezért különböző hőmérsékletű felületek jönnek létre, hasonlóan az előző esethez.
Hőmérséklet-eloszlások különböző csomóponti szigetelések esetén:
|
