Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi EgyetemÉpítőmérnöki Kar - építőmérnök képzés 1782 óta

Jelenleg az új és modern épületek esetén egyre népszerűbbek a függönyfalak és az üvegszerkezetek alkalmazása. Két lehetséges kialakítás a vonalmenti megtámasztású és a pontmegfogásos rögzítés függönyfalak esetén esztétikailag kedvező megoldások. A pontokon rögzített homlokzatok az 1970-es évek környékén jelentek meg. Ez a fajta homlokzat, abban különbözik a hagyományos függönyfalaktól, hogy nem az üveg széleinél végigmenő támaszt alkalmazunk, lehetővé téve a homlokzat nagyobb átláthatóságát. A pontmegfogásos üveghomlokzatok olyan esztétikailag kedvező megoldások, mellyel egy transzparens, egybefüggő, már-már súlytalannak tűnő felületet kapunk a masszív szerkezetek között. A jelenkor épületfizikai és épületenergetikai követelményei a homlokzati üvegfalakra, függönyfalakra is szigorú értékeket szabnak meg. A pontbeli rögzítésekre és azok hőveszteségének meghatározására azonban a vonalmenti megtámasztásokkal szemben jelenleg még nincs szabványos hőtechnikai számítási eljárás. Ezért ezeket a pontszerű hőhidakat okozó szerkezeteket háromdimenziós hőtechnikai numerikus modellezéssel kell vizsgálni, és ki kell dolgozni olyan tervezést támogató eszközöket és módszereket, melyekkel épületfizikai hatásuk mind hőtechnikai, mind pedig nedvességtechnikai-állagvédelmi szempontokból meghatározható. Mindezt gyártóktól függetlenül, a jelenleg járatos rögzítőrendszereket parametrikusan modellezve kell végrehajtani, hogy az egyes alkotóelemek (pl. hőszigetelő üvegezések, hézagképzések, háttérszerkezetek) és a szerkezeti kialakítások (pl. átfogó tányéros, süllyesztett fejű, vagy rejtett rögzítések) hatása számszerűsíthető és elemezhető legyen. A numerikus modellezések eredményeit helyszíni vagy laboratóriumi (pl. termográfiás) vizsgálatokkal igazolni, illetve a modelleket szükség esetén kalibrálni kell. A kutatás során továbbá a pontmegfogásos üveghomlokzatokat energetikai szempontokból a vonalmenti megtámasztású üveghomlokzatokkal szükséges összehasonlítani, hogy megállapítható legyen az egyes kialakítások egymáshoz képesti, valamint az üveghomlokzatú épületek üzemeltetése során az épületenergetikai hatásuk. 

A PhD kutatás célja a pontmegfogásos üveghomlokzatok átfogó épületfizikai vizsgálata és új tudományos eredmények meghatározása a szerkezeteket alkotó komponensek, elemek és kialakítások vizsgálata, valamint csatlakozó épületszerkezetek és típusépületek elsősorban numerikus modellezésen alapuló hőtechnikai, illetve nedvességtechnikai-állagvédelmi vizsgálata által. A kutatás célja továbbá, hogy a numerikus számítások igazolására helyszíni vagy laboratóriumban elvégezhető termográfián alapuló módszertant dolgozzon ki. A kutatás további célja az ipari gyakorlatban is hasznosítható, a numerikus modellezés eredményeinek elemzésén alapuló egyszerűsített számítási eljárások kidolgozása, és gyártófüggetlen tervezést támogató javaslatok és hőhídkatalógus összeállítása. 

 

Kutatási célok és feladatok:

- Parametrikus modellek alkotása pontmegfogásos üveghomlokzatokról különböző gyártói katalógusok alapján és hőtechnikai numerikus végeselemes számítások végzése a pontbeli és vonalmenti hőátbocsátási tényezők meghatározására. Az eredmények elemzése és tervezést támogató hőhídkatalógusok összeállításával, valamint egyszerűsített számítási eljárás kidolgozásával.

- Helyszíni vagy laboratóriumi termográfiás, illetve épületfizikai méréseken alapuló vizsgálatok kidolgozása és végzése a numerikus modellezés és eredményeinek igazolása céljából.

- Az üveghomlokzatok és további épületszerkezetek csatlakozásának (pl. fal-, padló-, tetőszerkezet) épületfizikai, elsősorban hőtechnikai teljesítőképesség és kritikus felületi nedvesség vizsgálata és elemzése, javaslattétel az épületszerkezetileg megfelelő csomóponti kialakításokra.

- Különböző üveghomlokzatokkal rendelkező típusépületek dinamikus szimuláción alapuló energetikai modellezése az üveghomlokzatok összehasonlítása és épületüzemeltetésre gyakorolt hatásuk, energiahatékonyságuk, valamint nedvességtechnikai-állagvédelmi szempontú elemzésük céljából.

 

***

Nowadays, curtain walls and glass facades are becoming increasingly popular for new and modern buildings. Two possible designs for glass curtain walls are line bracing and point fixing, which are aesthetically pleasing solutions. Point-fixed curtain walls appeared around the 1970s. This type of facade differs from traditional curtain walls in that it does not use continuous support along the edge of the glass, allowing greater facade transparency. Point-fixed glass facades are aesthetically pleasing solutions that create a transparent, continuous, almost weightless surface between solid structures. Today's building physics and energy performance requirements also impose strict values on glass facades and curtain walls. However, there is currently no standardized thermal calculation procedure for point fixings and their heat loss compared to line supports. Therefore, these point thermal bridging structures need to be investigated through three-dimensional numerical thermal modelling and tools and methods to support the design of building physics in order to determine their impact on the building from both thermal and moisture performance aspects. It should be carried out independently of manufacturers, using parametric modelling of currently available fixing systems, so that the impact of individual components (e.g., insulating glazing, cavity formation, subconstructions) and structural designs (e.g., bolted, clamped, or concealed fixings) can be quantified and analysed. The results of numerical modelling should be verified by field or laboratory (e.g., thermographic) tests, and the models should be calibrated where necessary. In addition, the research should compare point-fixed glass facades with structural glazing facades from an energy point of view to determine each design's relative performance and the building's energy performance during operation. 

The aim of the PhD research is to investigate the comprehensive building physics of point-confinement glass façades and to identify new scientific results by investigating the components, elements, and designs of the structures, as well as the thermal and moisture performance with typical adjoining building structures and buildings, mainly based on numerical modelling. The research will also aim to develop a thermographic methodology, based on field or laboratory thermography, to verify numerical calculations. Furthermore, the research objective is to develop simplified calculation procedures based on the analysis of numerical modelling results, which can be used in industrial practice, and to develop recommendations and a thermal bridge catalogue to support manufacturer-independent design. 

 

Research aims and tasks:

- Create parametric models of point-fixed glass facades based on different manufacturers' catalogues and perform thermal numerical finite element modelling to determine the point and linear thermal transmittances. Analyse the results and compile thermal bridge catalogues to support design and develop a simplified calculation procedure.

- Develop and perform on-site or laboratory thermographic and building physics measurements and studies to validate numerical modelling and results.

- Examination and analysis of the building physics, in particular thermal performance and critical surface moisture of the connections between glass facades and other building structures (e.g. walls, floors, roofs), and proposal of structurally appropriate building construction designs.

- Dynamic simulation-based energy performance modelling of typical buildings with different glass façades to compare various types of glass façades and analyse their impact on building operation, energy efficiency and on moisture condensation and durability.