Lakóépületek hőtechnikai veszteségforrásai

Lakóépületeink hőtechnikai viselkedését vizsgálva megállapíthatjuk, hogy a belső térben fűtési energiaként közölt hőmennyiség folyamatos áramlásban van. A hőenergia azon tulajdonságának köszönhetően, hogy a magasabb hőmérsékletű levegő mindig az alacsonyabb hőmérséklet felé áramlik, épületeinkben számos veszteségforrással kell szembenéznünk.

A lakóépületeinkből, veszteség formájában távozó energiamennyiség sok féle módon hagyhatja el otthonunkat:

• az épület födémszerkezetén át,
• az épület falain keresztül,
• az épület aljzatán keresztül.
• az épület csukott nyílászáróin keresztül,
• a mindennapok során a szellőztetéssel,
• a kéményen át, illetve a konyhai- vagy egyéb elszívó berendezések kivezetésein keresztül.

Az épület falain, födémszerkezetén és padozatán keresztül távozó hőmennyiség

Egy átlagos 110m2-es lakóterületű családiházban a különböző felületek nagysága:

• Külső fal 39% 
• Alapterület 20-24%
• Nyílászáró 11-14%
• Födém-tetőfelület 26-27%

arányban vesz részt, az épület feületének kialakításában.

Bár az esetek nagy többségében a lakásból eltávozó energia legnagyobb része a födémen és a falakon keresztül veszik el, különösen, alacsony légzárási teljesítménnyel rendelkező nyílászárók esetén, a legnagyobb komfort érzet növekedés a nyílászáró cseréjével érhető el.

Az épületek nyílászáróin keresztül távozó hőmennyiségek

A mai modern hőszigetelt nyílászárók, legyen szó fa, műanyag, vagy alumínium ablakokról, olyan jelentős légzárási teljesítménnyel rendelkeznek, mely lényegesen meghaladja a korábbi, mára elavult technológiáknak számító nyílászáróktól elvárható értékeket.

A nyílászáró szerkezetek energia-áteresztését vizsgálva három fő komponenst kell figyelembe vennünk:

• A nyílászáró szerkezet transzmissziós hőveszteségét (hőátadásból származik)
• a nyílászáró szerkezet filitrációs hőveszteségét (hőáramlásból származik)
• a napsugárzás révén nyert, belső térben létrejövő hőnyereséget.

Nyílászárónk eneretikai hatékonysága ezen energiamennyiségek összegéből határozható meg:

Q = QR + QF – QN

• QR: transzmissziós hőveszteség
• QF: filitrációs hőveszteség
• QN: napsugárzásból származó hőnyereség

A transzmissziós hőveszteség

Transzmissziós hőveszteségen, a nyílászáró szerkezeten keresztül, hősugárzás formájában létrejövő hőáramlást értjük. Ennek értéke elsősorban az üvegezéstől, másodsorban a szárnyprofiltól függ. A hőáramlás során a szerkezet, pl üveg egyik oldalán hőelvonás jelentkezik, mely hőmennyiség a másik oldalon megjelenve hőmérsékletemelkedést idéz elő, úgy, hogy közben az üveg két oldalán lévő közeg egyáltalán nem érintkezik egymással. A hőáramlás mértéke az anyagok hőszigetelési tényezőjétől, illetve azzal összefüggésben azok hőátbocsátási képességétől függ. Mennél jobb egy anyag hőszigetelő képessége, annál kisebb annak hőátbocsátási tényezője.

A filitrációs hőveszteség

A filitrációs légveszteség, a külső hideg levegő belső térbe történő beáramlásával , illetve a belső melegebb levegő külső térbe történő kiáramlásával jön létre. A filitráció során a nyílászáró két melegebb, és hidegebb oldalán található levegő fizikai találkozása okozza a hőveszteséget. Ezt a veszteséget a nyílászárószerkezet anyag és mérettartóssága, a tömítési zónák száma és minősége határozza meg.

A napsugárzásból származó hőnyereség

A napsugárzásból származó hőnyereség mértéke az üvegszerkezet optikai tulajdonságaitól és hőátbocsá­tási tényezőjétől függ, melyek egymással szoros kölcsönhatásban állnak. Fontos azonban megjegyeznünk, hogy a nyílászáró energetikai vizsgálatának nem csak magára a nyalászárószerkezetre, de a beépítési fugára is ki kell terjednie. Hőveszteség ugyanis létrejöhet a nyílászáró és a falkáva csatlakozása között is. Jó esetben ez a veszteség kis mértékű, és legfeljebb hőáramlás formájában jelentkezik, a szakszerűtlen beépítés következtében azonban filitráció is létrejöhet, mely során levegőáreamlás jön létre és huzathatás lép fel a nyílászáró tokja illetve a falkáva között.

Hogy tovább érzékeltessük a hőáramlás és a légáteresztés közötti különbséget, meg kell jegyeznünk, hogy a légáteresztést tehát a tok és a szárny közötti, valamint a tok és a falkáva közötti tömítetlenség okozza. A tömítetlenség mértékétől, a külső belső tér közötti hőmérsékletkülönbségtől, illetve a külső- belső tér közötti légnyomáskülönbségtől függően az ilyen nem megfelelően tömített nyílászárók közvetlen közelében, de még annak környezetében is jelentős huzathatással számolhatunk, melynek fizikai meglenése a kinti szélvihar esetén belső térben mozgó függöny. Ilyenkor hiába van meleg a helységben a nyílászáró ketesztüláramló hideg levegő, annak környezetében jelentős hőérzetveszteséget, és komfortérzetcsökkenést okoz. A ott tartózkodó személy jobb esetben cask kellemetlenül érzi magát, rosszabb esetben fázik is.

A megfelelő légzárás tehát elsőrendű fontosságú, de ugyanilyen fontos a nyílászáró hőszigetelőképessége is.

Hiába rendelkezik ugyanis  nyílászárónk kiváló légzárási képességekkel, magas hőátbocsátási tényezőnél, pl. egyrétegű üvegezés esetén, a hőáramlásból származó hőmérsékletcsökkenés is jelentősen növeli a hidegérzetet a nyílászáró környezetében. Ennek megfelelően tehát egy jól megépített nyílászárónál mindkét tulajdonságnak a helyén kell lennie.

A kéményen és elszívórendszereken keresztül távozó hőmennyiségek

A kéményben jelentkező huzathatás két fő részből tevődik össze:

• A magasabb hőmérsékletű levegő a fizika törvényei szerint az alacsonyabb hőmérséklet felé áramlik. A beltéri melegebb levegő, a kültéri hideg levegő felé áramlik.
• ugyanúgy a magasabb nyomású levegő , az alacsonyabb nyomás felé áramlik. A kémény kivezetőnyílása magasan heyezkedik el, ahol alacsonyabb légköri nyomással lehet számolni, mint a talajhoz közelebb eső szinteken.

Bár az elszívóberendezések kivezetéseibe a leggyakrabban beépítenek egy úgynevezett pillangó szelepet is, mely lezárja a kivezetőnyílást a ventillátor leállításával, ez a lezárás nem tökéletes. Csökkentett mértékben ugyan de főleg nagyobb szélmozgás esetén így is kialakulhat a huzat hatás.

Bevezetés: az üveg

Az üveg történelme:

Az üveg használata az ősember az obszidiánból készített szerszámaiig vezethető vissza. Az obszidián egy a természetben megtalálható vulkanikus üvegásvány. Fekete, átlátszatlan színű, éles- kagylós törésű, rendkívül kemény kőzet, melyből kiváló pengék és nyílhegyek készültek.

A wikipédia szerint legrégibb archeológiai leletek, az obszidián eszközhasználatát az időszámításunk előtti 8-9. évezredre, Mezopotámia területéhez kötik. De a Miskolc melletti Szeleta-barlangból előkerülő leletanyag bizonyítja, hogy nagyjából ugyanebben az időszakban már a hazánk területén élő ősemberek is használták ezt az ásványt.

Hogy mely népcsoport találta fel az üveget, és mikor, az a történelem homályába vész. Pilinius római író, elbeszélése időszámításunk előtt 5000 környékére, egy véletlennek köszönhetően, a mai Szíria területére teszi.

Egy vihar miatt az itt partraszálló hajósok a rakományként szállított salétrom tömbökre helyezve edényeiket, a parti homokból készítettek tűzhelyet. A nagy hőtől a salétrom megolvadt, mely a parti homokkal csillogó, drágakőhöz hasonló olvadékdarabokat képzett. Hogy ténylegesen így történt e, azt nem tudni.

A Nílus partvidékén azonban i.e. 3000-2500 körül már az üvegtárgyak készítésének több technikája is ismeretes volt.  Ekkor azonban az üveg még nem volt átlátszó. Tulajdonságait tekintve nem is hasonlított a mai üvegekre.

Üveg előállításának alapjai

Az üveggyártás technológiája, az elmúlt hat évezredben rengeteget változott, a gyártás elve azonban még ma is ugyanaz. Az üveggyártás alapanyaga: kvarchomok, szóda és mészkő (dolomit), de a tulajdonságok modifikálása céljából a különböző üvegtípusok kisebb mértékben számos más anyagot is tartalmaznak. Leggyakrabban különböző fémeket: nátriumot, káliumot, kalciumot, ólmot, magnéziumot, vagy báriumot. Legnagyobb arányú összetevője a kvarchomokból kinyerhető szilícium dioxid: SiO2,

A gyártás során a megfelelő összetételű keveréket 1500C°-ra hevítve megömlesztik, 1200C°-ra visszahűtve formázzák, majd hűtik. A megfelelő hőfokot elérve, az üveg mindenféle átmenet nélkül, hirtelen megszilárdul.

Az üveggyártás történelme

Az üvegből készített nyílászáró szerkezetek valamikor a VI. század környékén jelennek meg először Európában, fénykorukat azonban majd csak a 13 századot követően a gótika fellendülésével érik el. Az üvegeket ekkor még sík asztalokon nyújtják. Ez a módszer csak kis méretű, egyenetlen rétegvastagságú, hullámos, és meglehetősen homályos, nehezen átlátható üveglapok készítésére alkalmas. Az üveglapokat ezért ólomkeretbe foglalták, és a színek megválogatásával különböző motívumokat alakítottak ki belőlük.

Az üvegművesség ekkor még, és ezt követően is hosszú időn keresztül, nagy szakértelmet igénylő, féltett, mesterség volt, melynek különböző fogásait nagy titok övezte. A szorgalmas kutatómunka és a technológiai újítások eredményeként egyre simább felületű, és egyre tisztább üvegek gyártása vált lehetővé

Az 1700-as évek elején megjelent az úgynevezett hengerpalást üveg, mely egészen a 19. század közepéig az ablaküveg előállításának legelterjedtebb módja volt. A technológia első lépéseként üvegfújással egy palackot készítettek, melyet azt követően még az üveg forró képlékeny állapotában szétvágtak, és palástját kiterítették. Az üveg ára ekkor még mindig meglehetősen magas volt, és csak kisebb táblaméretben állt rendelkezésre. Ennek megfelelően használatukat csak a tehetősebb emberek engedhették meg maguknak. A nyílászárók szárnyait osztólécek sűrű hálózata jellemezte, ami egyszerre az esetleges üvegtörések esetén fellépő költségeket is mérsékelte. Az üvegkészítés iparosodása, és a művészi és ipari üvegkészítés különválása nagyjából a 19 század elejére-közepére tehető. Az 1840-1860-as években az üveggyártás már ipari körülmények között zajlott. Az üvegtáblákat nagyobb méretben a tésztanyújtó gépek működési elvéhez hasonlóan forgó hengerek között formázták. Ezzel az előállítási költségek csökkentek, és a felületi minőség is javult, azonban ez még mindig messze volt a mai üvegfelületek árától, és minőségétől. A technológia továbbfejlesztéseként az 1900-as évek elején megjelent a húzott üveg, melynél a hengerek már csak adagolószerepet töltöttek be. Az üveget egy vas szerszámmal a mézbe mártott késhez hasonlóan húzzák, majd a hűlés ütemében darabolják. Ennek az eljárásnak is számos változata alakult ki, mígnem 1950-ben meg kezdődött a ma is használt Float üveg gyártása.

A nyílászárók üvegezésére használatos üvegtípusok:

• síküveg, húzott, vagy float üveg (a sima, egyszerű ablaküveg)
• Korlátozott átláthatóságú síküvegek:

                                               – homokfúvott üveg

                                               – savmart üveg

                                               – reflexiós üveg

• Anyagukban színezett Pharsol üvegek
• Biztonsági üvegek
• katedrálüveg, vagy hengerelt mintás üvegek
• tiffany-üveg