Megtartandó homlokzatú épületek utólagos hőszigetelésének lehetőségei

Az energiaárak napjainkban tapasztalható növekedése mellett egyre nagyobb hangsúly helyeződik mind a szakmai, mind a köznapi életben is az épületek energiatakarékosságára és energiahatékonyságára. Azonban a meglévő hazai épületállomány túlnyomó része jelen állapotában nem teljesíti már a ma érvényben lévő hőtechnikai követelményeket sem. Energetikai felújításuk során a belső oldali hőszigetelés mellett gyakran sok racionális érv szól, ezért érdemes röviden áttekinteni és csoportosítani ennek elvi lehetőségeit. Nem véletlen azonban, hogy a belső oldali hőszigetelések kérdése megosztja a szakmát, hiszen számos épületfizikai kérdésre kell a tervezés során műszakilag megalapozott választ adni. Cikkünkben e problémákra is szeretnénk röviden rávilágítani.

 

Az alkalmazható rendszerek

A belső oldali hőszigetelésekhez használatos rendszerek és anyagok csoportosítása sok szempont szerint megtehető. A különböző gyártók eltérő anyagainak összehasonlíthatósága miatt a legcélravezetőbb csoportosítás a rendszerek épületfizikai működése alapján történhet, különös tekintettel a kialakítandó szerkezet nedvességháztartására. Ez alapján négy fő csoportot különböztethetünk meg.

 

Az első csoportot a teljesen páratömör hőszigetelő rendszerek alkotják. E csoportban a hőszigetelésen keresztül semmilyen típusú nedvességvándorlás sem játszódik le. A hőszigetelés anyaga habüveg, mely tiszta kötőanyagmentes üveg, több mint kétharmad részben újrahasznosított hulladéküvegből. Pontos beépítési szituációtól (fal, padló, födém) függően eltérő szilárdságú és hővezetési tényezőjű anyag kapható. Teljesen lég- és párazáró tulajdonságának köszönhetően belső oldali hőszigetelésként kiegészítő párazáró réteg nélkül alkalmazható. Így a belső felületképzés (például: vakolat, szárazvakolat, vagy akár csempeburkolat) közvetlenül felhordható a belső oldalára. A hőszigetelés beépítése – egymáshoz szorosan illesztve, ragasztott csatlakozással – ragasztással és mechanikai rögzítéssel történhet, a belül kialakítandó végső felületképzéstől és a hőszigetelendő fal magasságától függően.

1. ábra. Habüveg hőszigetelés vakolt felülettel

1-falazat; 2-kellősítés; 3-habüveg tábla teljes felületű bitumenes hidegragasztóval ragasztva;

4-alapozóréteg erősítő hálóval 5-fedővakolat

 

A második csoportba a külön páratechnikai réteg nélküli, viszonylag páratömör anyagokból és légzárónak feltételezett belső kéreggel készülő bevonati rendszerek tartoznak. Működési elvük, hogy légzáró kialakításmódjuknak köszönhetően nem alakulhatnak ki konvektív páraáramok, és a viszonylag páratömör kialakításmód miatt a páradiffúzióval a szerkezetbe jutó nedvességmennyiség is alacsony marad. A fontos kérdés azonban az: ez a légzáró kialakítás valóban minden esetben megvalósítható-e? Ebbe a csoportba tartoznak részben előregyártott, illetve a külső oldali hőszigetelő rendszerű vakolatokra hasonlító rendszerek is. Az előregyártott rendszerek általában valamilyen építőlemezzel kasírozott hőszigetelő táblákból épülnek fel, és csak ragasztást és fúgázást igényelnek. A konkrét felhasznált anyagokat tekintve sokfélék lehetnek, egyes rendszerek tartalmazhatnak párafékező réteget, azonban ennek felületfolytonosítása nem megoldható.

 

2. ábra. Falazat építőlemezzel társított hőszigeteléssel

1-falazat; 2-ragasztó; 3-hézagerősítő sáv; 4+5 - hőszigetelés építőlemezzel gyárilag összeépítve

 

A harmadik csoportot a szerelt, réteges szerkezetek alkotják. E csoport elemei nem kész termékek, hanem a helyszínen szerelt kialakításban válnak belső oldali hőszigetelő rendszerré. Az elemek a követelmények függvényében a tervezés során változtathatók, így a tervező szabadsága ennél a rendszernél a legnagyobb. A rendszer legfontosabb és legsérülékenyebb eleme a belső oldali lég- és párazáró(fékező) fólia.

3. ábra. Rétegesen szerelt belső oldali hőszigetelés

1-falazat; 2-hőszigetelés; 3-párafékező réteg; 4-bordaváz; 5-építőlemez burkolat

 

A negyedik csoportba az úgynevezett kapilláraktív, diffúziónyitott hőszigetelések tartoznak. E csoporton belül olyan homogén vagy inhomogén termékekről beszélhetünk, melyek a szerkezeten belüli mindenkor meglevő nedvességvándorlást nem akadályozzák. A rendszer működése a dinamikus egyensúly elvén alapul. A diffúziónyitott anyag nem gátolja a páravándorlást, azonban speciális anyagtulajdonságai és a rendszerhez tartozó teljes felületű ragasztóhabarcs segítségével a felgyülemlő nedvességet tárolja, illetve kapilláris vezetéssel a kritikus síkról a felszín közelébe vezeti, ahol az el tud párologni. A kialakuló nedvességtartalmak megfelelő méretezés esetén sehol nem lépik túl a megengedhető szintet.

4. ábra. Kapilláraktív hőszigetelő rendszer

1-falazat; 2-teljes felületű ragasztó; 3-hőszigetelés; 4-erősítő háló vakolatba ágyazva; 5-vakolat

 

Belső oldali hőszigetelések tervezése

Amint láthattuk, többféle épületfizikai elv szerint is hőszigetelhetjük meglévő falszerkezeteinket a belső oldalon. Ha ehhez hozzávesszük a piacon már kapható konkrét termékek nagy számát – melyek közül mindnek megvannak az előnyei és hátrányai –, akkor számtalan választási lehetősége adódik a tervezőnek. Azonban hogy e rendszerek közül egy konkrét esetben melyeket lehet és érdemes használni, már egy igen összetett kérdéssor megválaszolását igényli. Hogy ez mennyire nehéz feladat, azt az jelzi a legjobban, hogy a hazai tervezési gyakorlat ezidáig jórészt vagy a belső oldali hőszigetelések lehetőségének teljes kizárásán, vagy egy-egy kiválasztott rendszer alkalmazásán alapul, ahol a fenn említett kérdéssor megválaszolása nem, vagy a forgalmazóra bízva történik meg.

A legfontosabb kérdések, melyekre minden esetben műszakilag megalapozott válaszokat kell adni: mikor érdemes belső oldali hőszigetelést alkalmazni, milyen rendszert válasszunk az adott feladat megoldásához, hogyan méretezhető valóban kellő biztonsággal egy ilyen szerkezet, valamint hogyan kerülhetőek el a nedvességkárok?

5. ábra. Páradiffúziós vizsgálat, rétegesen szerelt belső oldali hőszigetelés tömör tégla falon

1-telítési páranyomás görbe; 2-a szerkezetben kialakuló parciális páranyomás

 

A külső térelhatároló szerkezetek nedvességtechnikai méretezésére a mai napig is gyakran kizárólag az úgynevezett páradiffúziós vizsgálatot, vagyis a Glaser módszert alkalmazzák [1., 2., 3.] (5. ábra). Azonban ez az eljárás rendkívül leegyszerűsíti a valóságot, és olyan feltételezéseket tesz (konstans anyagtulajdonságok, konstans külső és belső klíma, nedvességvezetés és nedvességterhelés csak páradiffúzió útján), amelyek tömör falszerkezeteknél, és különösen utólagos hőszigeteléseknél, ahol például a csapóeső és a kapilláris nedvességvezetés nagy szerepet kap, nem vezetnek megbízható eredményekhez.

6. ábra. Az előző ábrán látott falszerkezet szimulált relatív páratartalom profilja. Budapesti klíma, a csapóeső hatását is figyelembe véve

 

A számítástechnika fejlődésével a ’90-es évek elejétől elterjedtek a sokkal részletesebb modellekre épülő úgynevezett instacioner higrotermikus épületrész szimulációs programok [pl.: 4. 5.]. Ezekkel a – mérési eredményekkel is verifikált – programokkal nagy pontossággal számolhatók az egyes határoló szerkezetekben az évek során kialakuló hőmérséklet- és nedvességtartalom-profilok (6. ábra). Az előző ábrával összevetve jól látható, mennyivel árnyaltabb képet kapunk a szerkezet működéséről. Vizsgálhatóvá válnak olyan kérdések is, mint a fagyveszély, a csapóeső hatása a falazatra, a kiszáradási potenciál, vagy éppen a konvektív páraáramok. Gyors terjedésük miatt ezek a módszerek már helyet kaptak az Európai és Amerikai szabályozásban is [6., 7.].

A fentiek alapján egyértelműen látható, hogy a belső oldali hőszigetelések tervezése más utólagos hőszigetelésekhez képest nagyságrendileg nagyobb felkészültséget igényel a tervező részéről. A BME Épületszerkezettani Tanszékén a kutatóegyetemi pályázat keretében kutatást végzünk a Megtartandó homlokzatú épületek utólagos hőszigetelése témakörében, ahol az energetikai felvetések mellett a belső oldali hőszigetelések épületfizikai működése az egyik legfontosabb kérdés.

 

Bakonyi Dániel, okl. építészmérnök

Kuntner Ferenc, okl. építészmérnök, okl. épületszigetelő szakmérnök

BME Épületszerkezettani Tanszék

 

A munka szakmai tartalma kapcsolódik a „Minőségorientált, összehangolt oktatási és K+F+I stratégia, valamint működési modell kidolgozása a Műegyetemen” című projekt szakmai célkitűzéseinek megvalósításához. A projekt megvalósítását az Új Széchenyi Terv TÁMOP-4.2.1/B-09/1/KMR-2010-0002 programja támogatja.

---

Irodalomjegyzék:

[1] Glaser, H.: Vereinfachte Berechnung der Dampfdiffusion durch gesichtete

Wände bei Ausscheidung von Wasser und Eis, Kältetechnik 10: 358-386 (1958)

[2] Glaser, H. Graphisches Verfahren zur Untersuchung von Diffusionsvorglinge, Kaltetechnik 11: 345-349. (1959)

[3] MSZ-04-140-2: Épületek és épülethatároló szerkezetek hőtechnikai számításai. Hőtechnikai méretezés, M.3.5., pp 40-43 (1991)

[4] Grunewald, J., Häupl, P.: Gekoppelter Feuchte-, Luft-, Salz- und Wärmetransport in porösen Baustoffen, In Bauphysikkalender 2003, Ernst, Wilhelm & Sohn, pp 377-434 (2003)

[5] Künzel, H. M.: Verfahren zur ein- und zweidimensionalen Berechnung des gekoppelten Wärme- und Feuchtetransports in Bauteilen mit einfachen Kennwerten, doktori disszertáció, Universität Stuttgart (1994)

[6] MSZ –EN 15026: Épületszerkezetek és épületelemek hő- és nedvességtechnikai viselkedése. A nedvességvándorlás becslése numerikus szimulációval.

[7] ASHRAE 160-2009: Criteria for Moisture-Control Design Analysis in Buildings

---

 

Több pénz befektetésével kisebb energia-megtakarítás?

A cikk által felvetett témáról – illetve az ehhez kapcsolódó egyetemi kutatási programról – Kakasy László, a BME Épületszerkezettani Tanszékének oktatója is beszélt egy interjúban, amely az Épületszigetelők, Tetőfedők és Bádogosok Magyarországi Szövetségének kiadványában, az ÉMSZ Hírekben jelent meg 2011 őszén. Ebből közlünk alább egy részletet:

– Sok szó esik manapság az energiahatékony építésről, felújításról, és mindebből egyszer talán érdemi állami támogatási programok is lesznek. Az ön helyzetében érezhető ebből valami?

– Az állami programokról nem tudok, ezekre nincs rálátásom. Viszont van egy TÁMOP-kutatásunk az egyetemen, ami ehhez a témakörhöz kapcsolódik; a legegyszerűbben úgy tudom megfogalmazni a témáját, hogy „a megtartandó homlokzatú épületek energiaracionalizásának” lehetőségeivel foglalkozunk. Az iparosított technológiával épült lakótelepek, vagy a családi házak esetében viszonylag egyszerű feladat a külső hőszigetelés. A XIX. és XX. század fordulója környéki tömeges lakásépítések keretében viszont jellemzően olyan lakóházak épültek, amelyek értékes, szép homlokzattal rendelkeznek, és ezeket nem lehet eltakarni. A kutatás keretében ilyen épületekkel foglalkozunk. Jövő tavaszra összeállítjuk azokat a javaslatokat, amelyek alapján a gazdasági döntéshozók esetleg ilyen épületek energiaracionalizálását célzó pályázatokat is kiírhatnak.

– Lényegében tehát a belső oldali hőszigetelés lehetőségeit vizsgálják?

– Igen, részben ezt, továbbá a nyílászárók korszerűsítésének, valamint az épületgépészeti rendszerek felújításának lehetőségeit. Kérdés, hogy akik ilyen épületekben laknak, milyen önrésszel tudnak majd beszállni ilyen felújításokba. Az ugyanis látszik, hogy ezek a megoldások drágábbak, mint a külső hőszigetelés. A belső hőszigetelés esetén ugyanis hozzá kell nyúlni a padlókhoz is, és ki kell szedni a falakból a szigetelés mögött húzódó vezetékeket is. Ez tehát egy komlett belső felújítással jár. Úgy látom, elsősorban a nagy értékű, kiemelt helyen álló – mondjuk például az Andrássy úti – épületeknél fognak ilyen beavatkozások megvalósulni.

– A kutatás a gazdaságossági kérdésekre is kiterjed?

– Egyelőre a műszaki résznél tartunk, azaz azt vizsgáljuk, hogy a különböző beavatkozásokkal milyen mértékben csökkenthető az épület energiafelhasználása. Azt is látjuk, hogy itt nehezebb olyan erőteljes csökkenést elérni, mint egy panelépület külső hőszigetelésével.

– Azaz több pénz befektetésével kevesebb energiát lehet megtakarítani? Ez nem hangzik túl biztatóan… Igaz, némelyik száz éves épület talán jobb állapotban van, mint némelyik ötven éves panelház.

– Szerkezetében talán igen, viszont az épületgépészeti rendszerek több évtizedes elmaradásban vannak. Ötven százalékos energiamegtakarítást egyébként viszonylag könnyen el lehet érni a megtartandó homlokzatú épületeknél is, de a támogatás feltétele más esetekben a 70 százalékos energiafelhasználás-csökkenés. Látni kell a belső hőszigetelés nagy előnyét is: ezt lakásonként is el lehet végezni, azaz egyszerűbb a döntés, nem kell az egész társasház egyetértése hozzá. Ugyanakkor páratechnikailag, nedvességtechnikailag kényesebb kérdéseket kell megoldani, azaz körültekintőbb tervezést igényel.