Az épület (hő)modellje

A sörkollektor üzembe állításával kapcsolatban eléggé megakadtak a munkálatok, ebben persze szerepet játszik az a tény is, hogy nyáron vajmi kevés szükség van erre az eszközre. Ezt az időt is fel lehet használni azonban bizonyos mérések elvégzésére, amelyek később remélhetőleg segíteni fogják az elkészült kollektor hatásainak értékelését. Enélkül igencsak a sötétben tapogatóznánk, hiszen emlékezet alapján nem nagyon lehet objektív képet alkotni arról, hogy egyrészt mennyit változott az adott helység klímája tavaly óta, másrészt pedig az is teljesen esetleges, mit fog érni az eszköz más körülmények között.

Modern szemlélettel és eszközökkel persze ez nem lenne nagy kihívás, de ilyen szemmel nézve az egésszel felesleges lenne foglalkozni. Így aztán vettem a bátorságot, hogy elkezdjek egyszerű módszerekkel kísérletezni. Egyelőre nincs garancia, hogy ezek célra vezetnek majd, de a próbálkozás nem árthat. A megmért hőmérsékletek kiértékelése az egy szobából álló épület egyszerű modelljén alapszik:

Műszaki tudományokban vagy fizikában jártas olvasóknak nincs ebben különösebb újdonság, aki viszont csak a jelöléseket ismeri, az talán zavarba jön. Ez egy áramköri modell, csak U helyett T, I helyett pedig Q szerepel. Mi köze ennek egy épülethez? Nos, ez egy hőáramkör. A hőenergia  sok szempontból hasonlóan áramlik, mint az elektromos töltés, így az áramköri modellezés - mint általános rendszerleíró nyelv - minden további nélkül alkalmazható lehet. Mérnökök is gyakran alkalmazzák, elsősorban a félvezetőkön - tirisztorok, tranzisztorok, vagy akár egy laptop processzora - keletkező hő elvezetésének tervezésekor.

A feszültség helyett persze ilyenkor hőmérsékletet kell érteni, amely szintén egy helyhez kötött fizikai jellemző, az áram helyett pedig hőteljesítményt, amely ezt kiegyenlíteni igyekszik. A hőellenállásunk - a kis téglalap a vezetéken - jelen esetben nem más, mint az épület szigetelését jellemző elem. Az ellenállás tulajdonsága ugyanis, hogy az áthaladó áram hatására feszültség esik rajta, itt pedig azt láthatjuk, hogy az áthaladó hőteljesítmény hatására "hőmérséklet esik", tehát a szigetelés két oldalán különbség keletkezik. Elvégre ezért is építettük be. 

A C-vel jelzett hőkapacitás funkciója sem sokkal bonyolultabb, ez az elem akkor hatásos, ha változás történik a rendszerben. Például jól ismert folyamat, hogy a víz lassabban melegszik fel (és hűl le), mint a levegő, ezért is járunk vízpartra üdülni. A víz hőkapacitása nagyobb, sokkal inkább szereti megtartani a hőmérsékletét (pont ahogy a kondenzátor a feszültségét). Ezzel együtt azért a beltéri levegő sem nulla kapacitású, legalábbis egyelőre nem merek így számolni. A napi csúcshőmérséklet bent valószínűleg időben később jelentkezik, mint odakint, és ha kint hirtelen lehűlés következik be - mondjuk egy zivatar miatt - azt nem érezzük meg rögtön odabent is.

Ez a modell önmagában spártai egyszerűségűnek tűnhet, de a valódi elhanyagolások majd a mérések kiértékelésekor következnek... Az egyenletekkel és ezekkel a részletekkel - no meg a mérés nehézségeivel - később jelentkezem.