2022. március 7. |
Erdős Csaba Róbert, Lénárt József, K. Szabó Gábor, Vonházné Hayer Andrea, Körösztös Imre Géza |
|
0 |
A légtömörségmérés a mai, korszerű, kevés energiát felhasználó épületek egyik legfontosabb diagnosztikai mérése. Fontos szerepe van az épületek nem kívánt levegő be- vagy kiáramlásának mérésében, illetve azon helyek felkutatásában, ahol ez a nem kívánt légáramlás utat talál magának. Ezáltal további energiafelhasználás-csökkentési lehetőséget tárva fel az épület üzemeltetője, tulajdonosa részére.
Az épületeknél a nem kellőképp légtömör szerkezeti elemeken keresztül meleg, nedves levegő áramolhat belülről kifelé. Ekkor a hideg szerkezeti elemeken párakicsapódás jöhet létre, ami építészeti károkat okozhat.
Ideális esetben az épületbe csak annyi frisslevegőt juttatunk be – és ugyanannyi elhasznált levegőt távolítunk el –, amennyi a levegő állapotának megfelelő mértéken tartásához elengedhetetlenül szükséges. Megjegyezzük, hogy a speciális eseteket, pl. a kinti száraz, hideg levegővel való párátlanítás, kinti melegebb levegővel való fűtés stb. esetét itt most nem tárgyaljuk. Amikor „hagyjuk” a túlzottan sok levegő bejutását az épületbe – ezáltal a filtráció megnövekedését –, az felesleges energiafelhasználást von maga után.
Filtráció: Az épületünkbe beszivárgó nem kívánt levegő. Felügyelni, mérni, a mennyiségét kontrollálni, szabályozni nehezen, vagy egyáltalán nem tudjuk.
Ki szeret felesleges összegeket kifizetni egy épület üzemeltetése során? A légtömörség nem az energiatudatos építészet hobbija, hanem egy már-már kötelező szükségszerűség, ha egy adott épületnél – főként a passzív házaknál, alacsony energiafelhasználású épületeknél – az energiatudatos felhasználást tartjuk szem előtt.
A légtömörség igényét és az ésszerű energiafelhasználásra való törekvést, valamint az épületek szigetelésével kapcsolatos előírásokat a TNM 7/2006 rendelet, valamint az MSZ EN 13829 szabvány szabályozza.
A vázolt kérdés tanulmányozására vizsgálatot terveztünk a Pécsi Tudományegyetem Műszaki és Informatikai Kar (PTE MIK) gépészmérnök MSc képzés épületgépész specializációja Projektfeladat tantárgya keretében, amelynek célja a mérendő helyiség tömítetlenségeinek feltárása volt. Ezt a mérésünket a PTE MIK mérőműszerével hajtottuk végre.
A blower door mérés típusai
A meglévő épületek légtömörségének vizsgálatát az említett szabvány szerint végezzük, amely megkülönböztet „A” és „B” típusú mérést. Az „A” módszer esetén az épület légcsereszámát határozzuk meg, üzemszerű használati állapotban. Az épület határoló elemeinek állapota az adott évszak használatának megfelelő legyen, vagyis olyan, mint ami a fűtő- vagy klímaberendezés használata közben jellemző. A „B” módszer esetében az épület légtömörségét határozzuk meg. Mindemellett a mérési módszer alkalmas a szerkezetek hibáinak, tömítetlenségének feltárására, ezt nevezhetjük úgynevezett „C” típusú mérésnek is.
Jelen cikkünkben az „A” és „B” típusú mérést mutatjuk be részletesebben.
A méréshez szükséges eszközök
A Blower Door műszer több részegységből tevődik össze. Alapvetően egy ventilátorból áll, amely segítségével levegőt juttatunk a helyiségbe, ezáltal a környező levegőhöz képest a mérendő helyiségben magasabb (kompresszív) nyomás alakul ki, vagy elszívunk onnan levegőt, ami miatt a környezethez viszonyított alacsonyabb (depresszív) nyomás jön létre. A mérést a ventilátor mellett megtalálható alábbi elemek segítségével tudjuk véghezvinni, melyeket a következő oldalon látható 1. ábra szemléltet.
Fóliakeret
Axiálventilátor
Frekvenciaváltó
Szűkítő tárcsák
Nyomás- és térfogatáram-mérő
Számítógép, szoftver
1. ábra. Blower Door mérőeszköz
A Blower Door tartozékai között található egy frekvenciaváltós ventilátor és egy nyomásmérő műszer, amely a ventilátor által létrehozott nyomást és a külső tér nyomását méri.
A ventilátor által szállított térfogatáramból és a mért helyiség, illetve épület térfogatából meghatározható az épület légtömörsége.
A műszer lehetővé teszi az épület légtömörségének mérését depresszióval vagy kompresszióval. Amikor mindkét mérési módszert használjuk, a légtömörséget a két mérés középértékeként határozzuk meg. A külső és belső tér között 50 Pa nyomáskülönbségnél végezzük el a mérést. Ez a nyomáskülönbség lehetővé teszi, hogy a mérés a külső körülmények kisebb méretű változása esetén is megismételhető legyen, nagymértékben csökkentve ezáltal az időjárási körülmények mérésre gyakorolt hatását. Megjegyezzük, hogy figyelemmel kell lenni a mérésnél előírt időjárási határfeltételekre.
A mérés előkészítése
A mérendő helyiség kiválasztását követően – ami a PTE-MIK egyik irodahelyisége volt – a Blower Door fóliakeretet a ventilátorral együtt felszereltük az ajtónyílásra, a terem valamennyi külső nyílását bezártuk, az egyéb nyílásokat tömítettük. Ezután a számítógéphez csatlakoztattuk a mérőműszert.
A méréshez szükséges kiindulási adatok, mint a belső és külső léghőmérséklet, a helyiség alapterület, térfogat és a burkolófelület értékeit a mérő számítógép által felkínált táblázatban rögzítettük, amit az 1. táblázat szemléltet.
1. táblázat. A méréshez szükséges kiindulási adatok
Belső hőmérséklet
25 °C
Külső hőmérséklet
10 °C
Légköri nyomás
101 325 Pa
Szélerősségi osztály
0 BWS*, szélcsend
Az épület szélnek való kitettsége
Fokozottan védett épület
A fűtés típusa
Radiátoros fűtés
A légkondicionálás típusa
Nincs
A szellőzés típusa
Nincs
A helyiség térfogata, V
90 m³
Burkolófelület
126 m²
Alapterület
30 m²
Bizonytalanság az épület méreteiben
10%
* Beaufort szélerősségskála
A mérés menete
A ventilátor 70-25 Pa nyomáskülönbségig 5 Pa lépésenként megméri és rögzíti a légmennyiséget. Stabilizált nyomás mellett 100 mérést végez el az aktuális nyomáson.
A mérés során alacsony fordulatszámon a ventilátor instabil üzeme léphet fel, mely esetben a külső és belső tér közötti nyomáskülönbség nagy hatással van a mérésre. Nagyban megnőhet a hibás mérések száma. Az ilyen instabil üzemállapot elkerülése érdekében keresztmetszet szűkítést kell alkalmaznunk a szükséges méretű – a következő oldalon bemutatott 2. ábrán látható – fojtótárcsák ventilátorra való felhelyezésével. A szűkítés révén csökken a térfogatáram, így a ventilátor fordulatszámát a mérőműszer megnöveli egy stabilabb üzemállapotra.
2. ábra. Különböző méretű fojtótárcsák a ventilátoron
Az előzőekben említett módon a mérés előkészítése során a különböző nyílásokat tömíteni szükséges. A tömörtelenségek feltárása azonban kellő műszerezettség nélkül nehezen megvalósítható. Ebben segítségünkre lehet légsebességmérő, füstölő, vagy akár hőkamera is. Hőkamera alkalmazása esetében a belső térben túlnyomást hozunk létre, így fűtési szezonban a réseken kiáramló meleg levegő felmelegíti a homlokzatot, ami a termovíziós felvételeken jól detektálható.
Fontos kiemelni, hogy depressziós és kompressziós üzemű mérés elvégzésénél különböző térfogatáram tapasztalható. Ennek oka – többek között –, hogy az ablakoknál, ajtóknál a tömítés jobban, vagy éppen kevésbé feszül rá a tömítő felületre.
A külső és belső tér közötti természetes nyomáskülönbséget mérés előtt és után is szükséges mérni. A természetes nyomáskülönbség 30 db mintavétel átlagaként kerül meghatározásra. Amennyiben ez az érték meghaladja az 5 Pa nyomáskülönbséget, úgy a mérést meg kell ismételni.
Depressziós mérés
Csatlakozás a nyomásérzékelő pontokhoz
A Blower Door „B” típusú mérés kiválasztása
A külső és a belső tér közötti természetes nyomáskülönbség mérése
Depressziós mérés esetében a legalacsonyabb, 25 Pa nyomáskülönbséget is sikerült megmérnünk a „B” jelzésű tárcsával, a fordulatszám kellő mértékű változtatásával.
Nem volt szükség a tárcsa cseréjére, mivel a ventilátor üzeme nem esett bele a bizonytalan tartományba.
Túlnyomásos mérés
A ventilátor megfordítása
A nyomásérzékelő pontok megváltoztatása
Túlnyomásos üzem kiválasztása
A Blower Door „B” típusú mérés kiválasztása
A külső és belső tér közötti természetes nyomáskülönbség mérése
Túlnyomásos mérés esetében a várttal ellentétben nagyobb térfogatáramot mértünk, mint depressziós üzemben. A 25 Pa nyomáskülönbség létrehozására nagyságrendileg 400 m³/h térfogatáram volt szükséges. A szoftver által készített diagramon jól látható, hogy egyre csökkenő nyomáskülönbségnél a depressziós és túlnyomásos függvény görbéje egyre inkább közelít egymáshoz, széttartásuk csökken.
Mérési eredmények
A műszert működtető számítógépes szoftver a 2. táblázatban látható értékeket adta a mérés eredményeként. Itt látható, hogy az 50 Pa melletti térfogatáram depresszív üzemben – amikor elszívjuk a levegőt –
Egyenértékű szivárgási felület (Canadian EqLA @ 10 Pa (cm²))
288,4 (± 1,0%)
277,0 (± 0,5%)
282,7
Fajlagos burkolófelület (cm²/m²)
2,29
2,20
2,24
Effektív szivárgási felület (LBL ELA @ 4 Pa (cm²))
173,3 (± 1,5%)
156,7 (± 0,8%)
165,0
Fajlagos burkolófelület (cm²/m²)
1,38
1,24
1,31
A veszteségáramot leíró görbe elemei
Depressziós állapot
Túlnyomásos állapot
Átlagérték
Légáramlási együttható
77,3 (± 2,4%)
65,4 (± 1,3%)
A veszteségáram együtthatója (CL)
78,7 (± 2,4%)
64,9 (± 1,3%)
A veszteségáram kitevője (n)
0,517 (± 0,006)
0,582 (± 0,003)
Korrelációs együttható
0,99945
0,99988
Vizsgálati szabvány: EN 13829 A mérés típusa: B Berendezés: Minneapolis Blower Door, 4-es modell (230V)
Ugyanígy ad eredményt a program az n50 légcsereszámról, valamint a fajlagos veszteségekről, az alapterületre vetített fajlagos térfogatáramról (w50) és a burkolófelületre vetített fajlagos térfogatáramról (q50). Ezek a mérési eredmények megjelennek depressziós és túlnyomásos üzemállapotban egyaránt, illetve megkapjuk átlagértékeiket is.
A mérés eredményeként a mérőszoftver által mért értékekből a méréstől különböző nyomásérték mellett is meg tudjuk határozni a veszteségáramokat az (1) összefüggés segítségével. Amikor befejeződik a légtömörség mérés, a mért adatokból kirajzolódik a veszteségáram trendvonala, melyet az épület légtömörségének jellemzésére használunk. Ebből is meghatározható a veszteségáram, bármilyen nyomáskülönbség mellett. A veszteségáramot számítással az alábbi módon határozhatjuk meg:
(1)
Ahol VL számított veszteségáram CL veszteségáram leíró egyenletének együtthatója n veszteségáram leíró egyenletének kitevője Δp külső és belső tér közötti nyomáskülönbség
A 3. ábrán a mérési pontokra illesztett görbe leíró függvényének elemei láthatók, amelyek a logaritmikus lépték miatt látszódnak egyenesnek.
3. ábra. Mérési eredmények diagramban
A kapott eredmények segítségével bármilyen nyomáskülönbségre meghatározható a légcsereszám értéke. A (2) összefüggésben az 50 Pa nyomáskülönbség melletti légcsereszám kiszámítását szemléltetjük:
(2)
A mérés során kapott átlagos légcsereszám kissé magasnak tekinthető, ami már a túlnyomásos vizsgálat során is látszódott a magasabb veszteségáram miatt, a depressziós üzemmel szemben. Mivel az épület nyílászárói megfelelő légtömör zárásúak, így a vizsgált helyiségre jellemző tömörtelenség egyéb tömítetlenségek, gépészeti átvezetések miatt adódhat. Fontos megjegyezni, hogy az eredményül kapott légcsereszám 50 Pa nyomáskülönbség mellett jött létre, a mindennapi használat mellett ez az érték ennek csupán töredéke, mivel természetes módon nem alakul ki ilyen magas nyomáskülönbség.
Összefoglalás
A mérési eredmények segítségével könnyedén meghatározható a különböző nyomáskülönbségek melletti légcsereszám. A Blower Door mérést elsősorban passzív házaknál használják, a passzívház németül: Passivhaus, a világ több országában az energiatakarékos épületekre alkalmazott németországi minősítési rendszer.
Meghatározása szerint, a passzívház olyan épület, amelyben a kényelmes hőmérséklet fenntartása (ISO 7730) megoldható kizárólag a levegő frissen tartásához (DIN 1946) megmozgatott légtömeg után-fűtésével vagy után-hűtésével, további levegő visszaforgatása nélkül. A passzívházak esetében a légtömörség mérés kötelező jellegű. Csak azokat az épületeket nevezhetjük passzívháznak, amelyek megfelelnek a darmstadti Passzívház Intézet (Passivhaus Institut) hivatalos minősítési rendszerének.
A mérés azt mutatja meg, hogy mennyi levegő távozik a lezárt épületből óránként. Ez elsősorban a kivitelezésen múlik, vagyis, hogy mennyire pontos a tömítés a különböző csatlakozásoknál és réseknél.
Egy átlagos magyarországi házból óránként a térfogata többszörösének megfelelő levegő is elszökik. A passzívházaknál ez nem lehet több mint a térfogat 60%-a 50 Pa-os mérési nyomáskülönbség mellett. A mérési eredményekkel a kivitelezők bizonyítani tudják az elvégzett munka minőségét, a háztulajdonosok pedig egy esetleges adásvétel során az épület légtömörségét.
A megfelelő légtömörségnek rengeteg előnye van, mint például:
hatékonyabban működő hővisszanyerős szellőző berendezés,
a relatív páratartalom megfelelő szinten tartása és a páralecsapódás megelőzése,
jobb hangszigetelés.
Irodalomjegyzék
Cakó Balázs: Légtömörségmérés Blower Door készülékkel PTE-MIK előadás jegyzet
Dr. Fülöp László, Polics György: Épületek légtömörségének mérése Magyar Épületgépészet, 2013/1–2. szám, p. 3.
A PTE-MIK területén végzett műszeres mérés Felhasznált szabvány: MSZ EN 13829 – Épületek hőtechnikai viselkedése. Épületek légáteresztő képességének meghatározása.
(1)
(2)