2024. március 29., péntek

UJ HONLAP BANNER 250 100

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.

tablazat1-kicsi

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.

1-kep-kicsiSzintén 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.

2-kep-kicsiMind 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.

tablazat2-kicsi

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.

 

3-kep-kicsi

 

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.

 

1-abra-kicsi

 

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.

tablazat3-kicsi

 

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

 

 

 

 

 

 

Keresés

banner kne 180 240

mehi-banner-media 120x240