Az e-gépész felületén a hozzászólások (és ezt most nem kritikaként mondom) bizonyos terjedelmi és formai korlátok közé vannak szorítva, pl. nem lehet linket, képet, táblázatot beszúrni. Mivel szerettem volna a kolléganő észrevételeire az eddigieknél valamivel mélyebb választ adni, azért próbálom én is cikk formájában megírni a magam gondolatait.
Dr. Csomor Rita cikke: Hat év után állíthatnánk a feje tetéjéről a talpára 7/2008-ast
Az épületgépész szakma egyik sarokpontja a külső környezet, elsősorban az időjárás ismerete. Sajnos ezzel keveset foglalkozunk, valamelyest hivatalosnak tekinthető adatsor alig van, az is komolytalan. Mást ne mondjak, szabvány szerint a nyári hőterhelést ma is 30°C maximum külső hőmérsékletre kellene számolni.
Írásában Dr. Csomor Rita az épületenergetikai rendeletben szereplő ”Hőfokhíd és fűtési idény hossza 20°C belső hőmérséklet esetén az egyensúlyi hőmérsékletkülönbség függvényében” című táblázatban levő ellentmondásokra hívta fel a figyelmet. Mint megtudtuk, a jogszabályban található adathalmaz harmadik nekifutásra egy száz esztendős budapesti méréssorozat ”megbuherálásával” készült. És most kivételesen nem minősíteném ezt a történetet.
A http://www.met.hu/eghajlat/magyarorszag_eghajlata/eghajlati_adatsorok_1901-2000/Budapest/ internetes címen az Országos Meteorológia Szolgálat honlapjáról letölthető öt, egymástól 150-200 km re levő magyarországi város néhány időjárási adata, az 1901-2000 közötti időszakra, napi bontásban. Kicsit régimódi a táblázatok felépítése, de némi farigcsálással egészen használható anyagot lehet belőle készíteni. Rászántam egy jó órát, abból született az alábbi, a 1991-2000 közötti évtizedet feldolgozó összeállítás:
A táblázat felépítésében követtem az épületenergetikai rendelet gondolatmenetét, miszerint létezik egy olyan napi középhőmérséklet, a fűtési határhőmérséklet, aminél a külső-belső hőnyereség éppen pótolja az épület(rész) hőveszteségét. Az olyan napokon, amikor ennél hidegebb van, folyamatosan fűtünk, egyébként pedig egyáltalán nem. Fűtésnél, az épület hőtehetetlensége miatt ezt a közelítést elfogadhatónak érzem.
Ha az ember a táblázatot nézi, elég nagy különbség van az egyes városok között, ha azonban egy diagramon ábrázoljuk az adatokat, már nem látszik olyan rettenetesnek a helyzet.
Persze, fűtésről lévén szó, a táblázat túlságosan széles tartományt ölel fel. 0 C° napi középhőmérséklet alatt alighanem már mindenki fűt még passzív házban is, 20°C fölött viszont már jószerivel senki. Nézzük ezt a tartományt.
Azt hiszem, itt kiderül, hogy az időjárási adatok nem olyan stabil értékek, mint mondjuk a fizikai állandók. Ha országosan egységes adatsort akarunk használni, mindenképp valami alkut kell kötni, hogy ne kedvezzünk sehol sem túlságosan a másik rovására. A mi szakmánk amúgy is tele van ilyen megközelítésekkel. Mi ezt nevezzük mérnöki pontosságnak.
Számomra legalábbis adja magát a gondolat, hogy mindkét diagramban fel lehetne venni egy egyenest, egy olyan (nem sok tizedesjeggyel leírt paraméterű) y=a× t köz + b alakú elsőfokú függvényt, amihez képest egyik városnál sem látnánk túl nagy eltérést. Akinek van türelme az ilyenre, azzal is eljátszhat, hogy bizonyos nevezetes helyeken valami szép kerek számot kapjunk eredményül.
Ezzel egyszerű alakban – egyenletként, vagy táblázatosan – meg lehetne határozni a fűtési óraszámot, az egyensúlyi hőmérsékletkülönbséget és a tetszés szerinti belső hőmérséklethez tartozó hőfokhidat is. Ehhez már csak egy összetevő hiányzik, az a bizonyos t köz napi középhőmérséklet, a fűtési határhőmérséklet, aminek a fentiek a függvényei.
A rendeletben használt összefüggés szerint:
Az egyenlet végén az a ”+2” tag láthatóan kakukktojás. Állítólag azért került oda, mert nélküle nem életszerű eredmények adódtak volna. Ha ezt elhagynánk, és a:
egyenletet a tört nevezőjével megszoroznánk, ez az összefüggés adódna:
azaz egyensúlyi hőmérsékletkülönbségnél, az átlagos belső hőmérséklet és a fűtési határhőmérséklet különbségénél, a külső-belső hőnyereség éppen fedezi a hőveszteséget.
A szoláris hőnyereség azonban (más befolyásoló tényezők mellett) szintén összefüggésben van a napi átlagos hőmérséklettel. Nagyon leegyszerűsítve, ha többet süt a nap, melegebb is lesz.
A diagram ezt a kapcsolatot igyekszik bemutatni két, a nyugati, illetve a keleti határ közelében levő városra, a t köz < 20°C napokon. Itt mindössze egy-egy év adatait dolgoztam fel, kihagyva a három nyár hónapot.
Ezek az értékek a vízszintes síkra vonatkoznak, de az arányok bármely tájolásra és hajlásszögre igazak: ha szerdán, a vízszintes síkon fele akkora a szoláris energiahozam, mint kedden volt, akkor aznap (jó közelítéssel) fele lesz a hozam a déli függőleges felületen is az ott mért keddi értéknek.
Ebből az adódik, hogy a fenti egyenletben a tetszés szerinti esetre számszerűen meghatározott Q s értékeket szintén meg kell szorozni egy, a fűtési időszaktól függő (e× t köz + f) taggal.
Az egyszerű elsőfokú egyenletben egyetlen ismeretlen maradt, a t köz. Általános iskola felső tagozatán ezt már illendő tudni megoldani:
Ez így leírva talán kicsit bonyolultnak hat, de a gyakorlatban jóval egyszerűbb a dolog, mint amilyennek első pillantásra tűnik, viszont kiszűrné azokat a fals értékeket, amiket most például a kedvező energetikai tulajdonságú épületekre kapunk.
(Csak emlékeztetőül, a fűtési idény fajlagos hőveszteség tényezőjének számításához felvett Q TOT [kWh/m2,a] sugárzási energiahozam az egyensúlyi hőmérsékletkülönbség számításához használt I b [W/m2] érték és a Z F [óra/év] éves fűtési óraszám szorzatának ezredrésze, a kW-W átváltás miatt.)
És most ismétlem magamat. A fentiek, azt hiszem, közelebb állnak a valósághoz, mint a rendelet számai, de ezek is csak közelítések. Nem szólnak többről, mint egy előírt egyszerű épületenergetikai számítás fűtésre vonatkozó részéről. A légtechnikát, vagy hűtést egészen másként kell kezelni.
Itt mindössze egy gondolatkísérletről van szó, amiben megpróbáltam a jelenlegi jogszabály néhány ellentmondásos részét kiszűrni. Szánhattam volna több időt a dologra, kiterjeszthettem volna a vizsgált időszakot két-három évtizedre, vagy kereshettem volna más települések adatait is. Talán, ha megint lesz egy kis időm és kedvem, meg is teszem. A magam kedvére.
(A cikk word-ben itt letölthető)
Szóljon hozzá
A hozzászóláshoz be kell jelentkezni.
2 hozzászólás
Kedves Róbert!
Ezt a dolgot bő hónapja írtam, akkortájt amikor Dr. Csomor Rita kolléganőnk szóban forgó cikke megjelent. ő ugye a rendelet számítási részében levő belső ellentmondásokra hívta fel a figyelmet.
Egy esős vasárnap délután inkább csak játszottam a gondolattal, hogyan lehetne viszonylag fájdalommentesen kiszedni ezeket a számításból. Dolgozhattam volna nagyobb adatbázisból is, de itt csak a megvalósíthatóságra voltam kíváncsi, ahhoz meg ennyi is elégnek tűnt.
A kérdésre válaszolva, a +20°C felső határ valószínűleg tényleg túlzás, de belefért a jól lefedhető tartományba. A 0°C alsó határhoz tartozó értékek az ennél a hőmérsékletnél hidegebb napok összességére vonatkoznak, és nem csak a 0°C-os átlaghőmérsékletű napokra. Én azt feltételeztem, hogy 0°C átlagos napi hőmérséklet alatt még a passzív házban is fűtenek. Odáig pedig elég jó közelítést ad egy elsőfokú egyenlet. Ami azt illeti definiáltam is egy-kettőt.
Ha azt mondanánk, hogy például csak -5°C alatt kell begyújtanunk, akkor már tényleg egy nem lineáris tartományba kerülnénk, de egy ilyen helyzetet valahogy nem érzek életszerűnek.
És hát ismétlem magamat, ez a típusú épületenergetikai számítás csak egy belég, egy hivatalnak szánt papír, ami mostani formájában néhány esetben olyan eredményt ad (pl. a többször idézett negatív hőfogyasztás), amit valami egyéb huncutsággal kell a készítőnek kiküszöbölni.
A mi szakmánk tele van közelítésekkel. Végeznek ezernyi mérést, össze-vissza telepöttyözik a papírt, utána meg közé illesztenek egy valamilyen, nem biztos, hogy túl egyszerű függvényt. Én is valami ilyesmire tettem kísérletet, amikor a sok-sok pont közé behúztam egy egyenest.
Az időjárásra vonatkozó érvényes előírások is ezt az utat követik. Nálunk a száz évvel ezelőtti budapesti adatokat foglalták táblázatba, Németországban nem Berlin, hanem Würzburg az etalon, én öt, egymástól elég messze fekvő város átlagait néztem. Egyik sem igaz minden épületre, konszenzus kérdése az egész, hogy mit választunk. Terjedelmi okokból nem csatoltam az átlagokra illesztett függvényt, de az a 0-20°C tartományban mindkét változóra már igen jó közelítéssel tényleg egyenes. Persze, mindenki a saját ötletébe zúg bele, és ebben én sem vagyok kivétel.
A napsugárzással már egy kicsit nehezebb a helyzet, mert sokkal kevesebb a széles publikumnak hozzáférhető adat. Én az Egyesült Államok Energetikai Hivatala
http://apps1.eere.energy.gov/buildings/energyplus/cfm/weather_data2.cfm/region=6_europe_wmo_region_6
adatbázisát használtam, ahol a vizsgált két város órai szintű időjárási adatait dolgoztam fel.
Az épületenergetikai TNM rendelet az Építéstudományi Intézet gondozásában 1969-ben megjelent Szabó-Tárkányi Napsugárzási adatok az építőipari tervezés számára című kiadványát használja, jelzem néha pontatlanul. Az adatokat a fűtési időszak egészére, csak a négy fő égtájra és csak függőleges felületre rögzítették, a német szabályozás nyolc égtájjal és a vízszintesen felül további négy hajlásszöggel dolgozik, ráadásul havi bontásban. Az ő táblázatuk még így is átlátható, és ami a fő, használhatóbb a mienkénél, ami nagyon durva közelítés. Ehhez képest megmosolyogtató, hogy az alkotók egyes apró részleteket milyen végtelen aprólékossággal dolgoztak ki.
Persze én is valamilyen közelítést keresek, nem tökéleteset, csak a mostaninál némileg használhatóbbat.