Induljunk el a kályhától 3.

Egy kis lecke kályha gyanánt, hogy legyen honnan elindulni


A „Hőtani alapfogalmak” címmel közölt cikksorozat befejezéseként gyűjtőtáblázatokban ismertettük a szakmában használatos és fontosabb anyagok fizikai jellemzőit, illetve a hőtanban használt fizikai mennyiségek jelzéseit és mértékegységeit. Most ezek felhasználásával kísérletet teszünk egy példa kapcsán az eddig tárgyalt témakörben, az adott képletek alapján a kapcsolódó számítások metodikájával megismerkedni.

Példa: Tételezzük fel, hogy egy étterem teraszának oldalfalán 1,5 m magas és 8 m hosszú ablakot terveztek. A hőmérséklet egy téli napon a szabadban -10 C, míg a beltérben 20 C. Mennyi a hőveszteség az ablaküvegen keresztül 1 óra alatt, ha az üveg vastagsága 6 mm?
 


A lamda üvegre vonatkozó értékét táblázatból keressük ki, a delta T a hőmérsékletek algebrai különbsége. Az ablakon átfolyó hőáramot a hővezetési egyenlet alapján számíthatjuk ki:

Az 1 óra alatti hőveszteség:

Ha a vonatkozó költségeket akarjuk kiszámítani, illetve a hőveszteség pótlásához szükséges hőmennyiséget, akkor más mértékegységet kell használni. A hőáramot számoljuk kW-egységben, a hőveszteséget kWh-ban.

Illetve:

Vajon valóban ilyen elképesztően nagy hőveszteséget okoz téli hidegben a tökéletesen zárt egyrétegű ablak? Példánkban azt feltételeztük, hogy az ablak belső felületén a hőmérséklet 20 C, míg a külsőn -10 C. Ez csak akkor igaz, ha az üveg mindkét oldalán erőslégmozgás lenne. Ellenkező esetben az üveg belső felületének környezetében sokkal hidegebb a levegő, mint a szoba hőmérséklete. Ugyanígy az üveg külső felületén is van egy vékony légréteg, amely melegebb
-10 C-nál. Ezt szemlélteti alábbi ábránk.

Az ábra alapján azt állapíthatjuk meg, hogy a valódi hőmérsékletkülönbség delta T nem 30 C-os, hanem csak 10 C. Tehát a valódi hőveszteség „csak” harmada az előbb számított értékeknek. Vagyis: az előbb használt képletek szerint:

A levegő hővezetési tényezője (lamda egyenlő 0,024) harmincszor kisebb, mint az üvegé (lamda egyenlő 0,8). Vagyis ha két 3 mm-es üveglapot egymástól 6 mm-es távolságra rögzítünk (termoplán üveg), akkor a hőveszteséget durván harmincad részére csökkenthetjük. Fentiekből milyen következtetéseket vonhatunk le:
- A hőveszteség számítása nem egyszerűsíthető le pusztán a képletek formális használatára. Ennél jóval bonyolultabb és összetettebb egy adott feladat megoldása.
- Könnyen rájöhetünk arra, hogy szeles időben miért nagyobba hőveszteség lakásunkban. Nem helyes az a laikus magyarázat, hogy „kifújja a meleget a szél”. A valódi magyarázat az, hogy a külső ablak és falfelületet határoló melegebb levegőréteget eltávolítja a fal és üveg síkjától az intenzív légmozgás és helyébe folyamatosan a külső környezet hideg levegője kerül. Nő a hőmérsékletkülönbség delta T és ezzel egyenes arányban a hőveszteség. Ez a magyarázata annak, hogy mi is hidegebbet érzünk szeles időben, mint szélcsendben. Érdemes elgondolkodni, hogy helyes-e a fűtőtesteket az ablak alá helyezni? Szerintem csak helykihasználás szempontjából érdemes, egyébként nem, mert növeli a hőveszteséget. Hiszen az ablak síkja előtt a fűtés során folyamatosan áramoltatjuk a meleg levegőt, ami úgyszintén növeli a külső és belső hőmérsékletkülönbséget (delta T), s ezzel egyenes arányban a hőveszteséget.
- Elképesztően nagy a hőveszteség az egyrétegű üvegablak esetében, amint fenti számításaikból tapasztaljuk. Ugyanakkor arányait tekintve a kétrétegű üvegablak nagyságrendekkel, az adott példa szerint harmincszor jobb hőszigetelő, mint az egyrétegű ablak. Megjegyzendő, hogy ugyanezen okok miatt célszerű a téli többrétegű öltözködés. Nem véletlen, hogy rendszeresen hangsúlyozzuk különféle szakmai fórumokon, miszerint a levegőnél jobb hőszigetelő nincs.
- A fenti példával pusztán apró részletét kívántuk megvilágítani a hőveszteség-számítás összetett problematikájának. A kandalló- és kályhaépítés gyakorlatában azonban nincs is szükség bonyolultabb számítások elvégzésére, ezt a feladatot lehetőleg bízzuk szakképzett épületgépészekre. Azonban a beépítő szakmabelieknek is rálátásuk kell legyen az épület adta körülmények és a hőszükséglet összefüggéseire.
Gyergyay Csaba