Klímavásárlás 2 – Hűtőteljesítmény, fűtőteljesítmény meghatározása

A következő lépés a készülék hűtő teljesítményének meghatározása.

Azonos alapterületű és magasságú helyiségek hűtési igénye, elhelyezkedéstől (emelet), tájolástól, ablakfelülettől függően más és más. A helyiségekbe jutó  hő legnagyobb része az ablakon keresztül sugárzással, elhanyagolható része a falakon keresztül hőátbocsátással, hővezetéssel jut be. Itt el kell különíteni az olyan helyiségeket ahol gépi szellőzés, vagy egyébb okok miatt nagy légcsere valósul meg. Ebben az esetben számolni kell a kívűlről a levegő által behozott többlet hőmennyiséggel is.

Gépi szellőzés ma Magyaroszágon családiházaknál és lakásoknál nem jellemző, ezért ezzel a problémával cikkünkben nem foglalkozunk. Vizsgálni kell, milyen egyébb hőtermelők vannak a hűtendő helyiségben és ezeket is figyelembe kell venni, mi emberek is hőt termelünk, tehát velünk is számolni kell. Össze kell tehát adni a helyiségbe érkező és a helyiségben termelődő hőmennyiségeket.

Qhelyiség=Qmet+Qfiltr+Qvill+Qemb+Qegyéb [Watt]

Ahol:

  • Qhelyiség = vizsgált helyiség hőterhelése
  • Qmet = a fal szerkezeten, ablakon át a helyiségbe jutó hőmennyiség
  • Qfiltr = a szellőztetéssel és a helyiség természetes légcseréjével bejutó hőmennyiség
  • Qvill = a világítással és egyébb elektromos fogyasztó által a helyiségbe jutó hőmennyiség
  • Qemb = az emberek által leadott hőmennyiség
  • Qegyéb = egyéb hőleadók hőterhelése

Hűtőteljesítmények különböző variációkra

Lapostetős épület
Lapostetős épület

Szokás hűtőteljesítményt alapterületre illetve helyiség légköbméterre megadni. Sokszor kérik tőlem, hogy meghatározott alapterületű helyiségbe ajánljak klímaberendezést. Ezen adatok ismeretében nem lehet meghatározni egy helyiség hőnyereségét. Az alábbi tanulmányban megmutatom hogy azonos alapterületű helyiség hűtési igénye milyen sokféle képpen alakulhat különböző tulajdonságok esetén:

Négy verzió 13 variációját mutatom be.

Alapadatok:

  • Alapterület: 5×5 m
  • Magasság: 3m
  • Naptényező*: 0,9 (normál kettősüveg)
  • Fal: B30 tégla
  • Méretezési hőmérséklet
    belső: Tfűtés:24 °C Thűtés 24°C
    külső: Tfűtés:-15 °C Thűtés 30°C
  • A méretezés a BauSoft Winwatt programmal készült.

*Naptényező: a naptényező az adott üvegezésen keresztül bejutó, valamint az etalonszerkezetnek számító üvegen át, ugyanolyan sugárzási körülmények mellett bejutó energiaáram hányadosa, vagyis azt mutatja meg, hogy egy 3 mm-es üveghez képest mennyi napsugárzás jut át az üvegen.

A teszthelyiség egy fala külső fal, a többi szomszédos helyiségekhez csatlakozik, melyekben a hőmérséklet szintén 24°C. Bejáráshoz szükséges ajtót nem vettünk fel, ember nem tartózkodik bent, világításból, anyagmozgatásból hőtermelés nincs.

I. Szigeteletlen szerkezet (lapostető)

A grafikonokról a helyiségek hűtési igényeit olvashatjuk le, óránkénti bontásban.

A grafikon függőleges tengelyén a hőterhelést, a vízszintes tengelyen a nap óráit olvashatjuk le. A diagram értékpontjainál jeleztük az adott órában jelentkező hőterhelést. A görbék elnevezésében jeleztük az ablak tájolását az egyes verzióknál.

A grafikonokat úgy szerkesztettük – a jobb láthatóság érdekében – hogy a függőleges tengely értékei nem mindig a zérustól indulnak.

1. ábra: A vizsgált helyiség alaprajza (nyugati, északi, keleti és déli fekvésben)
1. ábra: A vizsgált helyiség alaprajza (nyugati, északi, keleti és déli fekvésben)
1. grafikon: képre kattintva kinagyíthatja a grafikont.
1. grafikon: képre kattintva kinagyíthatja a grafikont.

A diagrammon jól látszik, hogy az ablak elhelyezkedésétől függően napszakok szerint változik a helyiség hőterhelése. A keleti ablak felület reggel, a nyugati este, a déli délben melegszik a legjobban. Az északi tájolás esetén jut a legkevesebb hő a helyiségbe.

Érdekes, hogy az ablak nyugati és keleti tájolása esetén nagyobb a helyiség hőterhelése, mint déli fekvésnél.

Mind a négy esteben megfigyelhető, hogy éjfél és hajnali négy között csökken a belső hőmérséklet, négy órától már a tájolástól függően hirtelen, vagy fokozatosan elkezd növekedni. Szintén közös jellemző, hogy az esti óráktól a hőmérséklet rohamosan csökken, ám este kilenctől a helyiség a falak által visszasugárzott hő miatt újra melegedni kezd.

II. Szigetelt szerkezet – lapostetővel

2. ábra: A vizsgált helyiség alaprajza (nyugati, északi, keleti és déli fekvésben)
2. ábra: A vizsgált helyiség alaprajza (nyugati, északi, keleti és déli fekvésben)
Grafikon 2 - A képre kattintva nagy méretben tekintheti meg a grafikont!
Grafikon 2 - A képre kattintva nagy méretben tekintheti meg a grafikont!

A második grafikonon jól megfigyelhető, hogy szigetelt épületszerkezet esetén a helyiség hőterhelése jelentősen nem változik a szigeteletlenhez viszonyítva (lásd. 1. grafikon). Ez azt jelenti, hogy a falszerkezeten keresztül elhanyagolható hőmennyiség jut a helyiségbe.

Vegyük észre, hogy a helyiségek hőszükséglete kevesebb, mint a felére csökkentek (szoba alaprajza, 2. ábra). A szigetelés a téli fűtés esetén jelentős megtakarítást eredményez.

Jól látható, hogy a grafikon jellege hasonlít a szigeteletlen szerkezet grafikonjához (1. grafikon), az ott leírtak erre az esetre is igazak.

III. Szigetelt szerkezet – lapostető, hővisszaverő üvegezés

3. ábra: A vizsgált helyiség alaprajza (nyugati fekvésben)
3. ábra: A vizsgált helyiség alaprajza (nyugati fekvésben)
Grafikon 3 - A képre kattintva nagy méretben tekintheti meg a grafikont!
Grafikon 3 - A képre kattintva nagy méretben tekintheti meg a grafikont!

Az előző két verzióban megfigyelhettük, hogy a grafikonok egyes égtájakhoz tartozó görbéi jellegükben megegyeznek, ezért a mostani verziót csak a legmelegebb, nyugati fekvésnél vizsgáljuk.

A szigeteletlen és szigetelet szerkezetnél hagyományos üveggel hőterhelésben nagy különbség nem érzékelhető, ámde ha speciális, hővisszaverő bevonatot alkalmazunk a nyílászáró üvegezésénél drasztikus csökkenés tapasztalható.

Összehasonlítva a három hasonló fekvésű variációt, alaprajzszám szerint, a következő eredményeket kapjuk:

  • 1. teszthelyiség hűtési igény: 1171 w
  • 5. teszthelyiség hűtési igény: 1013 W
  • 9. teszthelyiség hűtési igény: 639 W

Új nyílászáró vásárlás esetén a hővisszaverő, vagy reflexiós üveg felára négyzetméterenként jelenleg 10.000 és 20.000 Ft+Áfa közé tehető. Az utólagos hővisszaverő fólia ára négyzetméterenként, felhelyezéssel, garanciával 6500 Ft+Áfától már megszerezhető. Véleményem szerint ha a helyiségünket hűteni szeretnénk érdemes ezekkel a lehetőségekkel élni, mivel nem csak a pénztárcánkat kíméljük hosszú távon, de a környezetünket is védjük. A többlet beruházás költsége, a klímberendezés használatától függően változó időtartam alatt, de mindenképpen  hamar megtérül.

IV. Szigetelt szerkezet – lapostető, extrém nagy üvegfelület

4. ábra: A vizsgált helyiség alaprajza (déli fekvésben)
4. ábra: A vizsgált helyiség alaprajza (déli fekvésben)
5. grafikon - a képre kattintva teljes méretben láthatja a grafikont
4. grafikon - a képre kattintva teljes méretben láthatja a grafikont

Az extrém nagy üvegfelület esetünkben egy teljes üvegfalat jelent. Ebben a verzióban azt szeretném bemutatni, hogy miként befolyásolja az árnyékolás a helyiség hőterhelését. A 10. teszthelyiség semmiféle árnyékoló szerkezettel nincs ellátva, jól megfigyelhető a grafikonján, hogy a reggeli óráktól kezdve gyorsan és folymatosan nő a hűtési igénye.

Belső árnyékolással (esetünkben: reluxa) jelentéktelen mértékeben csökkenthető a helyiség hőterhelése, de jelentősen csak külső árnyékolással. Megfigyelhetjük, hogy külső zsalugáterrel (félig nyitott levelekkel) milyen drasztikusan csökken a hőterhelés.

Összegzés

5. grafikon - Kattintson a képre a nagyításhoz
5. grafikon - Kattintson a képre a nagyításhoz

A fenti esetekből levonható a következtetés, hogy a helyiségbe a hő inkább sugárzással**, az ablakfelületen érkezik, mint hővezetéssel*** a falon keresztül.

**Sugárzás: A hő terjedésének azon módja, midőn az nem részecskéről részecskére halad a testekben, hanem a fény módjára rendkivüli gyorsasággal hatol keresztül a közegeken (p. levegőn, vizen stb.). A Nap melege is sugárzás utján jut a Földre, anélkül, hogy a levegőt észrevehetőleg melegítené. A hősugarak melegítő hatása csak akkor kezdődik, ha azok vmely testre esnek, mely azokat elnyelni képes.

***Hővezetés: A hő terjedésének azon módja, midőn az a testekben részecskéről részecskére halad.

Megfigyelhető az is, hogy tájolástól függően változik a helyiség hőterhelése és a maximumának időpontja. Magyarul eltérő tájolás esetén más mértékben és eltérő időpontban melegszik fel. Érdemes hővisszaverő felülettel bevont üvegezést alkalmazni és a külső árnyékolás is jelentős energiamegtakarítást eredményez.

A vásárolandó klímaberendezés teljesítménye meghatározható ökölszabályok szerint is, de semmiképp nem az alapterület, vagy a helyiség légköbméterének függvényében. A jó minőségű készülékek magas ára azonban célszerűvé teszi az igények felmérése után a pontos teljesítmény meghatározását.

Fűtőteljesítmény meghatározása

Ha helyiségeit klímaberendezéssel kívánja fűteni a szükséges teljesítmény meghatározásához (fűtőteljesítmény) ismerni kell a helyiség hőszükségletét. Ezt szintén meghatározhatjuk ökölszabályok szerint, itt már az alapterület, illetve a helyiség térfogata dominál, azonban pontos értéket csak a falszerkezet rétegrendje (pl.: kintről-befelé, vakolat, hőszigetelés, tégla, vakolat)  pontos ismeretével számíthatunk.

A fenti alaprajzokat megvizsgálva láthatjuk, hogy a referencia helyiség hőszükséglete a tájolástól nem, de a  falszerkezettől erőteljesen függ.

Ha ismert a helyiség hőszükséglete, ki tudjuk választani a megfelelő klíma berendezést, mindenképpen vegyük figyelembe, hogy a gyártók a fűtési teljesítményt, külső, 7°C mellett adják meg. -15°C külső hőmérséklet esetén készülékünk akár 60%-os teljesítménycsökkenéssel is működhet! Ezt a készülék kiválasztása során mindenképpen figyelembe kell venni.