Az átlagolt hőmérséklet mérési eredmények értékelése

Ebben a fejezetben a pillanatnyi (inkább percenkénti) mérési eredményeket vizsgáltam meg különböző szempontok szerint. Az építészeti tervezésben a közelítő, például méretezési számításokat átlag értékekkel végzik. A következőkben megvizsgáltam néhány átlagos értéket mind a zöld tetőre, mind a betontetőre vonatkozóan

4.4. Az átlagolt hőmérséklet mérési eredmények értékelése

A hőmérsékleti átlag értékeket többféle módon lehet képezni. Például a meteorológiában egy napi átlag hőmérséklet 1901-től 1965-ig a magyarországi állomáshálózatban a napi háromszori észlelés volt jellemző, 07, 14, 21 órakor közép-európai idő (CET) szerint. A napi középhőmérsékletet nem csupán a három érték átlagaként, hanem a Meteorológiai Világszervezet (World Meteorological Organization, WMO) ajánlására a 21 órás adatot kétszeres súllyal figyelembe véve számítjuk (ta=(t07+t14+2*t21)/4).

1966-tól az észlelések időpontja 07, 13, 19 órára változott. Az éjszakai 01 órás adatot pedig a termográfról olvasták le. A napi középhőmérsékletet a négy adatátlagaként számoljuk (ta=(t01+t07+t13+t19)/4), további részleteket az Országos Meteorológia Szolgálat honlapján találunk [57].

Csak érdekesség képen kiszámítottam az általam mért adatokból a levegő hőmérsékletének átlagát különböző módokon, amit a 4.1. táblázatban találunk. Az első oszlopban az összes adat átlaga, a másodikban az 1966 előtti a harmadikban az 1966 utáni átlagolással. Az eltérés az 1^o C-t is meghaladja egyes esetekben.

4.1. táblázat A levegő hőmérsékletének mérési adatai különböző átlagolással C fokban

Dátum:

Minden mért adatból

Meteorológiai napi átlag levegő 1965 előtt

Meteorológiai napi átlag levegő 1965 után

Eltérés meteor.

2011.07.07 29,05 29,48 28,30 1,18

2011.07.08 31,33 31,55 30,48 1,08

2011.07.09 32,73 33,10 32,13 0,97

2011.07.10 28,93 28,05 28,85 -0,80

2011.07.11 27,99 27,88 27,43 0,45

2011.07.12. 29,46 29,78 29,15 0,63

Hat nap átlaga 29,91 29,78 29,15 1,18

(Megjegyzés: Érdekes, hogy a globális felmelegedés mérési adatainál tized fokokon vitatkoznak, amikor itt a 1966 előtti értékek mérési hibája is jóval nagyobb ennél, nem is beszélve az 1901 előtti adatokról. Ki tudja, mikor és mivel mérték a hőmérsékleteket?)

A mi méréskiértékelésünknél az átlag értékeken az adott időszakban mért összes adat átlagát fogjuk érteni. Ahol ettől eltértünk, azt az adott helyen jelzem.

4.4.1. A betontető és a zöldtető nyári napi hőmérséklet átlagainak alakulása az egyes réteghatárokon

A következő két ábrán (4.24. és 4.25. ábrák) igyekeztem azonos léptékben ábrázolni nyári hat napon keresztül a mérésekből számított napi átlagokat és a hat nap átlagát az egyes réteghatárokon. Az ábrázolás során a réteghatárokon mért hőmérsékleteket egyenes vonalakkal kötöttem össze. Ez egy közelítés, mert a valóságban a hőmérséklet eloszlás görbék szerint változik, Mivel a hőbevitel és a hővezetés a rétegekben nem stacionárius állapot. A 6.2. Tranziens megoldás véges differencia módszerével fejezetben ezt be is mutatom egyszerű numerikus számítási eredményeken. Ott látható az eredményekből, hogy 10h nagyságrendű a hőáramlás késleltetése a födémszerkezetben.

4.24. ábra A betontető nyári napi átlagos hőfokeloszlása

4.25. ábra A zöldtető nyári napi átlagos hőfokeloszlása

A födém beton szerkezete és a hőszigetelés és vízszigetelés egy rétegként jelenik meg az ábrákon. A pontosabb rétegrendet az 5.1. ábrán láthatjuk. A betontető kb. 60 mm-el vékonyabb. Hiányzik a drenázs réteg és a föld réteg, helyette van a zúzalék meg a járólap melyek együttesen kb. 10 mm-el vékonyabb fedést adnak, mint a zöldtetős oldal. Az ábrákon szereplő „tető koordináta” a mennyezetről indul és a tetőn kifelé halad és mm-ben adja meg a mennyezettől mért távolságot.

Az időjárás alapvetően napos volt mind a hat napban. Az első három napban fokozatosan melegedett az idő, majd fokozatosan, kismértékben csökkent az átlaghőmérséklet.

A két tetőszerkezet hőmérséklet-eloszlása annyiban egyezik, hogy a beltér hőmérséklete gyakorlatilag egyforma a két tetőszerkezet alatt. Ez a szellőztetésnek köszönhető. A többi hőmérséklet azonban merőben különböző képet mutat.

A betontető esetében a beltéri hőmérséklethez képest az egész tetőszerkezet minden rétege átlagosan melegebb, míg a zöldtető esetében a hőszigetelő réteg teteje a legkisebb hőmérsékletű. A hőszigetelés felső hőmérséklete a napok előrehaladtával fokozatosan növekszik. Így korábban valószínű egy hidegebb időszak volt az időjárásban. Ezt a hidegebb hőmérsékletet őrizték meg a zöldtető belső rétegei.

A betontető esetében a hő kívülről befelé áramlik a helyiségbe a tetőn keresztül. Ezt mutatja a kifelé monoton növekvő hőmérséklet. Így hosszabb idő átlagában stacioner állapotot lehet feltételezni. A zöldtető esetében a hő belülről is és kívülről is a tetőszerkezet belseje felé áramlik. Ezért itt még hosszabb idő átlagában sem közelíthető egy szokványos stacioner hőtraszport folyamatnak a jelenséget. Elvégeztük az átlagolást hosszabb időre is, 13 napra és a zöldtető esetében maradt a tetőszerkezet belsejében a kisebb hőmérséklet. Bár egyre kisebb lett (1,6^o C) lett a beltér és a hőszigetelés teteje közötti hőfokkülönbség. Hat nap esetén ez a különbség kb. 4^o C.

4.4.2. A betontető és a zöldtető téli napi hőmérséklet átlagainak alakulása az egyes réteghatárokon

A következő két ábrán azonos léptékben ábrázoltuk téli kilenc napon keresztül a mérésekből

számított napi átlagokat és a kilenc nap átlagát az egyes réteghatárokon. A födém beton szerkezete és a hőszigetelés és vízszigetelés egy rétegként jelenik meg itt is az ábrákon.

Az időjárás alapvetően ködös felhős volt délben némi napsütéssel mind a kilenc napban. Az átlag hőmérséklet fokozatosan csökkent (ld. 4.12. ábra). Ezen kívül a karácsony előtti óvoda leállás egy része is erre az időszakra esett. Csökkentették a fűtést az időszak végén. Mind a két tetőszerkezetnél egyértelmű a hőáramlás a helyiségekből a födémen keresztül a szabadba távozik a hő, ami termikus energiaveszteséget jelent. A beton tető felszín 1-2^o C-al melegebb, mint a zöldtető felszíne. Ez a rosszabb hőszigetelésnek köszönhető. Mindkét tetőszerkezetnél akár egy napi átlagból is lehet közel stacioner hőáramlást számítani. A beltéri hőmérséklet csökkenésével mindkét tetőszerkezet folyamatosan hűl. A hőtárolás nem nagyon érvényesül a tetőszerkezetben. A hőmérséklet napi ingadozása kicsi, így a hőtehetetlenség nem érvényesül.

A betontető esetében jól látszik a felső rétegek rossz hőszigetelése. A hőmérséklet vonalak hajlásszöge közelebb kerül a függőlegeshez. A zöld tető talajának alsó rétegében is a függőlegeshez közelebb hajlanak a hőmérséklet vonalak, ami a rosszabb hőszigetelő képességre utal. Ebben a rétegben a talaj nedvességtartalma nagyobb, mint a felső rétegben.

Ez a tendencia a nyári méréseknél is megmutatkozott.

4.26. ábra A betontető téli napi átlagos hőfokeloszlása

4.27. ábra A zöldtető téli napi átlagos hőfokeloszlása