A cikk – mely a víz elleni védelem és az épületenergetika kapcsolatát vizsgálja a hőszigetelő anyagok nedvesség hatására bekövetkező hővezetési tényező változásának tekintetében – fontos hiányosságra hívja fel a figyelmet: a szabványok alapján lehetőség van a hőszigetelő anyagok nedvesség hatására módosuló hővezetési tényezőjének alkalmazására, azonban a jelenleg hozzáférhető adatok, gyártói katalógusok nem adnak erre vonatkozó információkat, ezért a szakmai gyakorlat a legtöbb esetben figyelmen kívül hagyja ezt a tényezőt.
A téma jelentőségét külföldi laboratóriumi mérések eredményei [3, 4, 5] és a továbbiakban hivatkozott szabályozás [6, 7, 8, 9] is igazolja. Az egyes szabványok tartalmaznak az anyagjellemzők kölcsönhatását is figyelembe vevő számítási módszereket, korrekciós tényezőket, amelyeket a valós energetikai tulajdonságok meghatározása érdekében a jelenleg érvényes energetikai számítás menetébe is célszerű lenne beilleszteni. Gyakorlati példaként egy társasház két átellenes lakásának energetikai számítását hasonlítottam össze korrekció nélküli és a nedvesség hatását figyelembe vevő korrigált tervezési érték alkalmazásával.
PROBLÉMAFELVETÉS
A vízszigetelés összetett szerepére vonatkozóan Dr. Gábor László Épületszerkezettan II. című könyvében olvasható rövid összefoglalás: „...mert a nedves épület egészségtelen, szerkezetei kevésbé tartósak (pl. kifagynak), fenntartása (pl. fűtése) költségesebb, mert a vegyileg támadó (pl. savas, lúgos hatású) ún. agresszív nedvességokozó a vele érintkező épületszerkezeteket hamar tönkreteszi, mert a talajba beszivárgott nagy mennyiségű üzemi (használati) víz a talajt átáztatja, ülepíti, tehát végső soron az épület állékonyságát veszélyezteti" [1].
A felsorolásból az energetikai szempontot emelem ki, miszerint a víz elleni védelem hiánya az energiafelhasználás költségeinek növekedéséhez is vezethet, mivel az egyes anyagok, ha különböző mértékben is, de nedvesség hatására veszítenek hőszigetelő képességükből [3, 7, 8]. Jelen írásban a határoló szerkezetek energetikai minőségét alapvetően meghatározó hőszigetelő anyagok néhány példáját ismertetem a nedvesség hatására bekövetkező hővezetési tényező változása és ennek energetikai hatása szempontjából.
NEMZETKÖZI MÉRÉSEK
A külföldi szakirodalomban számos mérési eredmény található ebben a témában. Az Aristotle egyetemen Thesszalonikiben a kőzetgyapot hőszigetelés vízbemerítés utáni hővezetési tényező megváltozására vonatkozóan végeztek méréseket [3]. Az eredményeket táblázatban foglalták össze (1. táblázat), melynek első aláhúzott sorában az 5 centiméter vastagságú 50 kg/m³ (B-050), illetve 175 kg/m³ (B-175) sűrűségű 300 × 300 milliméter nagyságú minták EN 12667-es szabvány szerint meghatározott (0 °C és 20 °C között) hővezetési tényezője látható. Az ezt követő sor a rövid idejű – 24 órás – részleges vízbemerítés után (EN 1609 szabvány szerint) mért értéket mutatja.
A mérést a teljes hosszú idejű – 28 napos – vízbemerítés után (EN 12087 szabvány szerint) is elvégezték, eredménye a harmadik aláhúzott sorban van feltüntetve. Végül hagyták a mintákat kiszáradni, és ismét megmérték a hővezetési tényezőjüket (lásd legalsó sor). A vízbemerítések után átlagosan 22,91 százalékkal, illetve 21,74 százalékkal (maximális esetekben 37,11 százalékkal, illetve 26,26 százalékkal) romlott, azaz nőtt a „λ"-érték. Kiszáradás után a minták visszanyerték közel eredeti minőségüket: nyitott szerkezetű anyag lévén a víz a levegő helyére került, az anyagban lévő kötések nem roncsolódtak [3]. A fenti megállapítást laboratóriumi, pontosan meghatározott feltételek között végrehajtott mérésekkel igazolták. A beépített hőszigetelés valós igénybevételei jelentős mértékben eltérhetnek a laboratóriumi körülményektől [2].
Példaképpen említhető a padlószerkezetben lévő hőszigetelés, amely átnedvesedve összenyomódhat és a továbbiakban már nem tudja visszanyerni eredeti térfogatát. A betonréteg alatti hőszigetelésnek teljes kiszáradásra sincs lehetősége, hiszen a hőszigetelést határoló rétegek, szerkezetek ezt nem teszik lehetővé.
A cikk azon megállapítása, hogy „a vizsgálat alapján tehát a nedves anyag rosszabbul működik, de kiszáradás után visszanyeri eredeti minőségét" csak laboratóriumi körülmények között, egyéb igénybevételeknek nem kitett hőszigetelés esetén igaz fenntartások nélkül.
Szintén a kőzetgyapot nedvesség hatására való viselkedésével foglalkozott Tomas Vrana és Folka Björk Stockholmban. A vizsgálat lényege a megfagyott víz (jég) hatása volt a hőszigetelés nedvességfelvételére, illetve páradiffúziós ellenállási számának megváltozására. Egymást követően különböző sűrűségű (145 kg/m³, 112 kg/m³, 44 kg/m³), 10 centiméter vastag 300 × 300 milliméter nagyságú mintákat helyeztek el 100 óra hosszan a tesztkészülék tetejére, melyben 20 °C-os telített levegőt hoztak létre. A készüléket –20 °C-ra lehűtött klímakamrába helyezték. A minták belső oldalán a nedvesség kondenzálódott, a külső oldalán jégképződés volt megfigyelhető, a nagyobb sűrűségű minták esetében a határvonal élesebben kirajzolódott.
Mind tömegszázalékban, mind kg/m³ arányban a legnagyobb nedvességtartalmat a legkisebb sűrűségű minta esetében mérték. Mindegyik mintára igaz volt, hogy a minták azon részében, ahol a nedvesség kondenzálódott, nagyobb nedvességtartalmat mutattak ki, mint amennyi a szorpciós izoterma alapján várható volt. A páradiffúziós ellenállási számok (μ) 2,5-3-szor nagyobbak lettek, mint az EN 12524-es szabványban foglalt érték [4].
Az egy évvel később megjelent publikációban a hidrofobizált ásványgyapot viselkedését hasonlították össze a hidrofil cellulóz hőszigetelés viselkedésével [5]. Ezúttal a klímakamrában 0 °C, –10 °C, illetve –20 °C-os hőmérsékletet állítottak elő. A 2. táblázat
mutatja, hogy a cellulóz minták számottevően több vizet vettek fel, a különbség 0 °C esetében volt a legnagyobb, ami 4-szer akkora értéket jelentett. A 100 órás mérési idő elteltével nem állt be állandósult állapot, holott a –20 °C-os külső hőmérséklethez tartozó nedvességtartalom a cellulóz minták esetében átlagosan elérte a 10 kg/m³ értéket, ami a cellulóz minták száraz sűrűségének (32 kg/m³) egyharmadát teszi ki.
A fenti publikációk vizsgálati eredményei igazolják, hogy a hőszigetelő anyagok (a közölt példákban a kőzetgyapot) jelentős mértékben átnedvesedhetnek, és ez alapvetően megváltoztatja épületfizikai tulajdonságaikat (testsűrűség, páradiffúziós ellenállás, hővezetési tényező). Az átnedvesedés folyamatát laboratóriumi körülmények között vizsgálták, de a gyakorlat azt mutatja, hogy ez a megépült szerkezetekben is bekövetkezhet.
Jól követhető a nedvesség elleni védelem hiányosságai miatt kialakuló hőszigetelőképesség-romlás hőkamerás felvételeken. Például az ablakkönyöklő hibás beépítése következtében a parapetfalon átnedvesedett hőszigetelés felületén jelentős mértékben megnő a hőveszteség (3. kép).
A laboratóriumi vizsgálatok eredményei szerint a hőszigetelés hővezetési tényezője kiszáradás után megegyezik az eredeti értékkel. Ez a következtetés azonban nem veszi figyelembe a gyakorlati beépítési körülményeket, amelyek során például hazánkban az ősszel elázott anyag csak tavasszal (inkább nyáron) száradhat ki teljesen, azaz a teljes fűtési idényben a kedvezőtlenebb hőszigetelő képességet kellene figyelembe venni. A fentebb említett két publikáció továbbá felhívta figyelmemet az átnedvesedés káros hatásán túl a jégképződés fontosságára is. Hazai körülmények között szintén előfordulhat a téli hónapokban tartósan fagypont alatti hőmérséklet [10], átnedvesedett hőszigetelésben a jég megjelenése nem zárható ki.
SZABVÁNYOK
A tervezés során általában nincs lehetőség laboratóriumi vizsgálatok elvégzésére. A szabványok tartalmaznak számítási módszereket, melyek segítségével számszerűen megbecsülhető a „nedvesség" hatása a hőszigetelés hőszigetelő képességére.
Az MSZ-04-140-2 szabvány közöl két táblázatot, melyekben különböző beépítési feltételekhez tartoznak korrekciós tényezők (к), ilyen például a rábetonozás, rávakolás, két fal közé beépítés esete (nedves technológiával közvetlenül érintkezik a hőszigetelés). A korrekciós tényezők a hőszigetelés hővezetési tényezőjének értékét módosítják:
λbe = λ(1 + к1 + к2) [7].
A szabvány a korrekciós tényezők meghatározásánál különbséget tesz anyagminőségek szerint is, azonban ez a jelenlegi anyagválasztékra nem alkalmazható teljes körűen, hiszen a több évtizeddel ezelőtti anyagválaszték jelentős mértékben eltért a maitól. Célszerű lenne, ha a gyártók az egyes korrekciós tényezőket az alkalmazási kézikönyvekben megadnák a javasolt felhasználási területeknek megfelelően.
Az MSZ EN ISO 10456-os szabvány a különböző környezeti feltétekre ad átszámítási módszert. A bemenő adatokat viszont csak a klímaviszonyok, illetve a belső hő és páraterhelések ismeretében lehet a képletbe behelyettesíteni, amelyeknek időbeli változását nem követi a számítás.
A szabványok alapján lehetőség van a hőszigetelő anyagok nedvesség hatására módosuló hővezetési tényezőjének alkalmazására, azonban a jelenleg hozzáférhető adatok, gyártói katalógusok nem adnak erre vonatkozó információkat, ezért a szakmai gyakorlat a legtöbb esetben figyelmen kívül hagyja ezt a tényezőt.
SZABVÁNYOK ALKALMAZÁSA A 7/2006-OS TNM RENDELET SZERINT
Példaként egy pályázatra beadott társasház két átellenes lakásának energetikai számítását végeztem el a jelenleg érvényben lévő 7/2006-os TNM rendelet szerint [6]. A külső fal hőátbocsátási tényezője (általános felületre számítva, a hőhidak korrekciós tényezője nélkül)
Ufal = 0,21 W/m²K-re
adódott (két oldalról vakolt 30 cm vastagságú PTH falazóblokk + 10 cm AT-H80 expandált polisztirolhab hőszigetelés + külső vékonyvakolat), amely az MSZ-04-140-2 szabványban szereplő korrekciós tényező figyelembevételével
Ufal = 0,24 W/m²K-re változik. (A vakolt homlokzati hőszigetelés csak rendszerként építhető be. A gyártó, illetve a minősítő okirat garantálja a komplex szerkezet alkalmasságát. A számítás során a páratechnikai és hőszigetelési jellemzők értelmezését azonban rétegenként kell figyelembe vennünk a rendszerelemek tulajdonságainak megfelelően.)
A homlokzattal megegyező értelmezéssel a lapostető hőátbocsátási tényezője
Ulapostető = 0,15 W/m²K
(20 cm vastagságú vasbeton födém + lejtést adó aljzatbeton + vízszigetelés + 20 cm extrudált polisztirolhab hőszigetelés + 8 cm kavicsterítés), a korrekciós tényező figyelembevételével pedig
Ulapostető = 0,18 W/m²K.
Két egyforma alaprajzi elrendezésű, szimmetrikusan elhelyezkedő, egy-egy eltérő tájolású (déli, illetve északi) homlokzattal rendelkező lakásra készült el a számítás (1. ábra).
Amennyiben a sugárzási nyereségeket elhanyagoljuk (egyszerűsített számítás) a lakások a „B követelménynél jobb" besorolásba kerülnek a nedvességkorrekciós tényezők alkalmazásával és anélkül is. Amennyiben a sugárzási nyereségek hatását is figyelembe vesszük (részletes számítás), a két lakáshoz két különböző végeredmény tartozik. Az északi lakás esetében a szabványokban rögzített nedvesség miatti átszámítási módok alkalmazása kategóriaváltáshoz vezetett, a kedvezőbb „A Ener giatakarékos" besorolásból a gyengébb „B követelménynél jobb" besorolásba került át a lakás. Az energetikai besorolás a déli lakás esetében viszont nem változott, mindkétszer az „A Energiatakarékos" kategóriába került (3. táblázat), az eltérés csupán 3,53% lett.
Irodalomjegyzék [1] Dr. Gábor László: Épületszerkezettan. II., Budapest, 1998 [1964], Nemzeti Tankönyvkiadó Rt., ISBN 963 19 1870 X [2] Dr. Fülöp Zsuzsanna: Épületszerkezetek teljesítmény elvű holisztikus szemléletű tervezése, Budapest, 2007. PhD. fokozat elnyeréséhez benyújtott értekezés [3] Spyros Karamanos – S. Hadiarakou – Agis Papadopoulos: The impact of temperature and moisture on the thermal performance of stonewool. Energy and Buildings 40 (2008), pp. 1402–1411. [4] Tomas Vrana – Folke Björk: Frost formation and condensation in stone-wool insulations. Construction and Building Materials, 23 (2009), pp. 1151–1157. [5] Tomas Vrana – Kjartan Gudmundsson: Comparison of fi brous insulations – Cellulose and stone wool in terms on moisture properties resulting from condensation and ice formation. Construction and Building Materials, 24 (2010), pp. 1775–1787. [6] 7/2006 (V.24.) TNM rendelet az épületek energetikai követelményeinek meghatározásáról. Magyar Hivatalos Közlönykiadó Kft., 2006. [7] MSZ-04-140-2 Épületek és épülethatároló szerkezetek hőtechnikai számításai. Magyar Szabványügyi Testület, 1991. [8] MSZ EN ISO 6946 Épületszerkezetek és épületelemek. Hővezetési ellenállás és hőátbocsátás. Számítási módszer. Magyar Szabványügyi Testület, 2008. [9] MSZ EN ISO 10456 Építési anyagok és termékek. Hő- és nedvességtechnikai tulajdonságok. Táblázatos tervezési értékek, eljárások a minősítési és a tervezési hőtechnikai értékek meghatározására. Magyar Szabványügyi Testület, 2008. [10] http://www.met.hu/eghajlat, megtekintve: 2013. 10. 24. [11] http://www.epitesihibak.hu/hokamera, megtekintve: 2013. 10. 24. |
Ez az eredmény is igazolja, hogy az épületek energetikai minőségét számos tényező befolyásolja, és a különböző tényezők figyelembevétele, figyelmen kívül hagyása különböző kombinációkban más-más végeredményhez vezet. A nedvességhatás miatti változás pontos mértékének megállapítása, az alkalmazható korrekciós tényezők valós helyzetet modellező meghatározása további kutatást igényel.
ÖSSZEGZÉS
A laboratóriumi vizsgálatok igazolják, hogy a nedvesség jelenléte a hőszigetelésben mérhetően rontja a hővezetési tényező szabványos laboratóriumi körülmények között meghatározott értékét. A Magyar Szabványügyi Testület által kiadott szabványok szintén foglalkoznak a kérdéssel egy-egy konkrét esetre leszűkítve. Ezen korrekciók alkalmazása a jelenleg érvényes energetikai számítás szerint (7/2006-os TNM rendelet) energetikai kategóriaváltáshoz is vezethet. A szakirodalmi adatok, a gyakorlati tapasztalatok és a példaként bemutatott számítás is azt igazolja, hogy a hőszigetelő anyagok nedvesség elleni védelmének szakszerű kialakítása, a fokozott kockázatú helyeken a nedvességhatásra kevésbé érzékeny anyagok alkalmazása, illetve, ha ez nem lehetséges, akkor a nedvességhatás okozta hőszigetelő képesség romlását figyelembe vevő korrekciós tényezők alkalmazása energetikai szempontból is meghatározó jelentőségű lehet.
Keresztessy Éva
okl. építészmérnök doktorandusz hallgató
BME Épületszerkezettani Tanszék