ÉPÜLETEK KOMFORTJA

Hőkomfort 1

Dr. Magyar Zoltán

BME Épületenergetikai és

Épületgépészeti Tanszék

1

2

Általános bevezetés

A „Komfortelmélet” mindössze néhány évtizedes múltra

visszatekintő szaktárgy.

Létrejöttének okai:

• az ember-épület-energia kapcsolatrendszert sok

paraméter befolyásolja

• ezeket nem elég külön vizsgálni; ismernünk kell a

befolyásoló paraméterek közös hatásmechanizmusát

3

• az emberi követelményértékek kielégítésilehetőségeit, valamint azok gazdasági ésenergetikai vonatkozásait komplex módonkell kezelni

• a legújabb kutatások szerint az emberek legnagyobb része élete 85-90%-át zárt terekben tölti

• a zárt tereknek biztosítaniuk kell az optimális körülményeket– a szellemi és fizikai munkavégzéshez

– a szórakozáshoz, kikapcsolódáshoz, pihenéshez, regenerálódáshoz

4

5

A komfortelmélet főbb témakörei:

• hőkomfort

• levegő minősége

• akusztika

• természetes és mesterséges megvilágítás

Az ember és a környező világ kapcsolata:

• szubjektív

• objektív

6

Hőérzet

A hőérzetet befolyásoló tényezők:

• levegő hőmérséklete, annak térbeli, időbeli

eloszlása, változása

• környező felületek közepes sugárzási hőmérséklete

• levegő rel. nedvességtartalma, ill. a levegőben lévő

vízgőz parciális nyomása

• levegő sebessége

• emberi test hőtermelése, hőleadása, hőszabályzása

• ruházat hőszigetelő képessége, párolgást

befolyásoló hatása

7

Szubjektív hőérzeti skála

ASHRAE (1981) 55-81 szabvány szerint:

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

Forró +3

Meleg +2

Kellemesen meleg +1

Neutrális 0

Kellemesen hűvős -1

Hűvös -2

Hideg -3

8

PMV érték

9

A várható szubjektív hőérzet:

PMV és PPD érték

Fanger kidolgozott egy olyan módszert, amely alapján a

zárt tér adott pontjára, különböző paraméterek

ismeretében meg lehet határozni a várható hőérzeti

értékeket.

PMV érték várható hőérzeti érték

Predicted Mean Vote

PPD érték kedvezőtlen hőérzet várható százalékos

valószínűsége

Predicted Percentage of Dissatisfied

10

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

-3 -2 -1 0 1 2 3

PMV

PP

D

PMV és PPD érték

11

PMV és PPD érték

12

Ember és környezete közti kapcsolat

13

Az emberi test hőtermelése

égési folyamat → hő + izommunka

Nyugalmi állapotban lévő felnőtt ember:

– 0,25 l/min oxigént fogyaszt

– 88 W hő szabadul fel

Izommunka végzésével az oxigénfogyasztás és vele együtt az emberi hőleadás a többszörösére nőhet.

A munkák intenzitás szerinti osztályozása:

– könnyű

– közepes

– nehéz

14

A metabolikus hő

M=H+W , ahol M metabolikus hő

H belső hőtermelés

W külső mechanikai munka

η=W/M

H=M(1- η)

A különböző munkavégzés számszerű

hőegyenértékének meghatározására a nemzetközi

gyakorlat a „met” egységet használja.

1 met = 58 W/m2

15

Az emberi test hőtermelése

Egységnyi testfelszínre kifejezve:

Az emberi test Du Bois felülete:

(figyelembe veszi az egyéni legfontosabb metrikus

adottságokat)

G az egyén tömege (kg)

L az egyén magassága (m)

2)1(

m

W

F

M

F

H

DuDu

2725,0425,0203,0 mLGFDu

16

Az emberi test hőtermelése

17

Néhány tevékenység metabolikus értéke

18

A ruházat hőszigetelő képessége

A ruházat hőszigetelő képességének meghatározására

az ún. „clo” egységet használják:

1 clo = 0,155 m2C/W

Az egyes öltözékek eltérő szigetelőképességét táblázatos

formában mutatjuk be.

(fcl = a ruházattal borított és a mezítelen test felületének aránya,

tehát 1,0 -nél nagyobb érték)

19

Különböző ruházatra vonatkozó adatok Fanger szerint

20

Egyes ruhadarabok „clo” értékei (Icli értékei)

ASHRAE 1985

21

A ruházat hőszigetelő képessége

22

Hőérzet

A hőérzetet befolyásoló tényezők:

• levegő hőmérséklete, annak térbeli, időbeli

eloszlása, változása

• környező felületek közepes sugárzási hőmérséklete

• levegő rel. nedvességtartalma, ill. a levegőben lévő

vízgőz parciális nyomása

• levegő sebessége

• emberi test hőtermelése, hőleadása, hőszabályzása

• ruházat hőszigetelő képessége, párolgást

befolyásoló hatása

23

Az emberi test hőleadása, hőcseréje,

hőmérsékletek definiciója

Az emberi test a benne fejlődő hőt négy módon tudja

leadni:

– konvekcióval (32-35%)

– sugárzással (42-44%)

– párolgással (21-26%)

– vezetéssel (2-4%)

A sugárzás és a konvekció egyaránt lehet pozitív és

negatív – azaz hőfelvétel és hőleadás, míg a

párolgás csak negatív – tehát hőleadás – lehet.

24

1. levegő hőmérséklet

jele: tl

2. közepes sugárzási hőmérséklet

ahol F a környező felületek területe

t a felületek hőmérséklete

ahol φEF i a test súlypontjába helyezett függőleges felületelem és a határoló felületek közti besugárzási tényező

T a környező határoló felületek hőmérséklete

CFFF

tFtFtFt

n

nn

ks

...

...

21

2211

CTtn

i

FiEFiks

2734

1

4

25

Ts1Ts2

Ts3

Ts4

Ts5

Közepes sugárzási hőmérséklet

Tr

26

3. operatív hőmérséklet

ahol as a sugárzásos hőátadási tényező

ac a konvekciós hőátadási tényező

tl a levegő hőmérséklete

4. eredő hőmérséklet

magyar előírás:

C

ttt

cs

cksso

1

5,0

)1( 1

R

tRtRt ksR

ksR ttt 5,05,0 1

27

±1°C ±1,5°C ±2,5°C±2°C

±3°C

±4°C

±5°C

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

1.6

1.8

2.0

2.2

2.4

2.6

2.8

3.0

3.2

0.00 0.25 0.50 0.75 1.00 1.25 1.50 1.75 2.00 Clo

Act

ivit

é [M

et]

.

35

60

85

110

135

160

Act

ivit

é [W

/m²]

.10°C12°C

14°C16°C

20°C18°C

22°C

24°C

26°C

28°C

Operatív hőmérséklet

28

5. ruházat közepes hőmérséklete

jele: tcl

6. bőrhőmérséklet

– termovíziós felvételekkel

– méréssel

– számítással

– diagramból

29

A test és bőrhőmérséklet összefüggése a

levegő-hőmérséklettel

Bőrhőmérsékletek értékei

sugárzó és konvektív

fűtés esetén a léghőmérséklet

függvényében

(Bradtke és Liese, 1952)

30

A hőérzetet befolyásoló tényezők:

• Levegő hőmérséklete, annak térbeli, időbeli

eloszlása, változása

• Környező felületek közepes sugárzási

hőmérséklete

• Levegő rel. nedvességtartalma, ill. a

levegőben lévő vízgőz parciális nyomása

• Levegő sebessége

• Emberi test hőtermelése, hőleadása,

hőszabályzása

• Ruházat hőszigetelő képessége, párolgást

befolyásoló hatása31

A hőérzetet befolyásoló tényezők:

• Levegő rel. nedvességtartalma, ill. a

levegőben lévő vízgőz parciális nyomása

30 – 70 %

• Levegő sebességekisebb 0,2 m/s

32

Hőegyensúlyi vagy komfortegyenlet

H az emberi test belső hőtermelése

Ed a bőrön keresztül páradiffúzióval való hőveszteség

Esw a bőr felszínéről az izzadás következtében elpárolgó

hőveszteség

Ere a kilégzés rejtett hője okozta hőveszteség

L a kilégzés ún. száraz hővesztesége

K a hőátadás a bőr felületéről a felöltözött emberi test külső

felületére (hővezetés a ruházaton keresztül)

S sugárzásos hőveszteség a ruházattal borított test külső

felületéről

C konvekciós hőveszteség a ruházattal borított test külső

felületéről

CSKLEEEH reswd

33

Hőegyensúlyi vagy komfortegyenlet

1DuF

MH

vgbDud ptFE 3,2592,141,0

5049,0

Du

DuswF

HFE

ere pME 44027,0

CSKLEEEH reswd

ltML 340014,0

Belső hőtermelés:

Bőrön keresztül a hőveszteség ( páradiffúzió, izzadás)

Kilégzés hővesztesége:

34

Hőegyensúlyi vagy komfortegyenlet

WI

ttFK

cl

clb

Du

18,0163,0

WttfFS ksclclDu

448 2732731094,3

lclcclDu ttfFC

CSKLEEEH reswd

A hőátadás a bőr felületéről a felöltözött emberi test külső felületére

(hővezetés a ruházaton keresztül)

Sugárzásos és konvekciós hőveszteség a ruházattal borított test külső

felületéről

35

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

-3 -2 -1 0 1 2 3

PMV

PP

D

PMV és PPD érték

36

FTm

pmwm

pwmwm

mPMV

a3070014.0

5867000017.015.5842.0

99.6573300305.0

028.0036.0exp303.0

FRwmT

vTTh

TThfTTfF

cl

acl

aclmrtcl

028.09.308

06.12;38.2max

1096.3

4/1

448

PMV érték meghatározása

37

Összegzés

• Komfortelmélet területei

• Hőkomfort

PMV és PPD

Hőkomfortot befolyásoló tényezők

Operatív hőmérséklet

Komfortegyenlet

38