Amit a hőhidakról tudni érdemes

Egy elképzelt homogén, sík, végtelen falban, amely különböző hőmérsékletű tereket választ el, egydimenziós hőáramok alakulnak ki. Ez azt jelenti, hogy a hő a fal síkjára merőlegesen halad a meleg oldalról a hideg felé. Ha a falba olyan anyagot építünk bele, amelynek hővezetési tulajdonsága jelentősen különbözik a falat alkotó anyagtól, úgy – amennyiben a falat végtelen kiterjedésűnek tekintjük – kétdimenziós, síkbeli lesz. A valóságban természetesen az épülethatároló falak végesek, ezért a hőáramok ilyenkor térbeliek lesznek. Ezt a hőhidat nevezzük anyagváltásból adódó hőhídnak.

Az épületeknek nemcsak falai, hanem élei, sarkai is vannak. Ezeken a helyeken a falvastagságból adódóan a belső és a külső felület nagysága nem egyezik meg. A leggyakrabban előforduló „pozitív”saroknál a meleg felületek lényegesen kisebbek, mint a hideg, külső felületek.

A hőáramokat a meleg oldalról a hideg oldal felé mutató nyilakkal szokták ábrázolni. Homogén fal esetében ezek a vonalak párhuzamosak, és merőlegesek a felületre. Minden olyan helyet, ahol nem párhuzamosak ezek a hőáramok, hőhidaknak nevezzük. Érthető tehát, hogy hőhídmentes épület nem létezhet. A határolószerkezetet alkotó anyagok nem azonosak minden ponton, és a különböző fajta anyagok más-más hővezetési tényezővel rendelkeznek; így a szerkezet az adott keresztmetszeti vonal mentén más hőátbocsátási tényezővel fog rendelkezni, mint máshol. Ezek a helyek az anyagváltásból adódó hőhidak. A hétköznapi szóhasználatban azért nem vagyunk ennyire precízek: hőhídnak nevezzük az épület határolószerkezetének azon részeit, ahol jelentős többletenergia tud távozni, illetve ennek következményeként a belső oldalon a határolószerkezet felülete számottevően hidegebb, mint amit más pontokon mérhetünk. Némi egyszerűsítést jelent a „hőhídmentes szerkezet” is. A kritikus helyeken mindig kialakul a többdimenziós hőáram; más kérdés, hogy ezek káros hatását körültekintő tervezéssel és kivitelezéssel csökkenteni lehet olyan mértékűre, hogy az sem az energiaveszteségben, sem a felületi hőmérséklet csökkenésben ne legyen olyan mértékű, hogy azzal gondot okozzon.

 

Geometriai hőhidak

Az első vizsgálandó csoport a geometriai hőhidak csoportja. Ezek a hőhidak homogén falszerkezetek esetében is jelentkeznek. Az épület sarkainál, az ablakkávák mentén, a külső határolófalak és a válaszfalak csatlakozásánál egyaránt hőhíd tud kialakulni. Balkonok, loggiák, erkélylemezek különösen erős hőhídként tudnak jelentkezni. És elvileg hőhíd tulajdonképpen a negatív falsarok is, hiszen itt ugyanúgy többdimenziós hőáram alakul ki, mint a pozitív sarkoknál, csak itt – mivel a lehűlő felület kisebb, mint a fűtött – nem lesz többlet-energiaveszteség. Ha figyelembe vesszük, hogy a hőhidak többnyire a falvastagságnál kétszer szélesebb sávban fejtik ki hatásukat, és a jelenlegi gyakorlat a 35–45 cm vastag fal, úgy könnyen beláthatjuk, hogy nincs olyan felülete a homlokzatnak, amelyen ne érvényesülne a geometriai hőhíd hatása. Ennek az a következménye, hogy sem az épület energiafogyasztása, sem pedig a falfelület belső felületi hőmérséklete nem fogja elérni a tervezett szintet.

 

Kvázi homogén szerkezetek

A falazott szerkezetek nagy léptékben tekintve homogénnek minősíthetők. Közelebbről nézve azonban látható, hogy ez nem fedi a valóságot. A falazóhabarcsok – különösen a nagyobb szilárdságúak – hővezetési tényezője jelentősen rosszabb, mint a tégláé. Például egy hőszigetelő falazóhabarcs hővezetési tényezője 0,172 W/mK, addig a nem hőszigetelő falazóhabarcs 0,8 W/mK! A téglákra külön hővezetési tényezőt nem adnak meg, de a falazatra – 38 NF tégla esetében – 0,169 W/mK, vagyis jobb, mint a hőszigetelő habarcsé. Ebből egyszerűen következik, hogy a tégla hővezetési tényezője jobb, mint a habarcsé, ami hőhidas szerkezetet eredményez, vagyis a habarcs hőhidat képez a falban. Infravörös fényképezéssel ezt láthatóvá is lehet tenni. További problémát okoz a hibás, törött elemek beépítése. A gyártói előírások ugyan nem javasolják ezek beépítését, a kivitelezői gyakorlatban azonban nem ritkán mégis bekerülnek a falba. Ilyenkor a törött elemek körüli hézagot habarccsal töltik ki, ami lokálisan komoly hőhidat tud képezni nem hőszigetelő habarcs esetében. A túlságosan képlékeny habarcs befolyhat a téglák üregrendszerébe, és a habarcsdugók további rejtett hőhidakat képezhetnek, melyek akár 10-20 százalékkal is ronthatják a fal hőszigetelő képességét!

 

Inhomogén szerkezetek

Pontszerű hőhidak
Pontszerű hőhidak többnyire a hőszigetelő anyag rögzítésekor lépnek föl. A kis keresztmetszetű hőhidakra többnyire nem fordítanak kellő figyelmet, noha ezek hatása is jelentős lehet, ha a két anyag hővezetési tényezője között nagy különbség tapasztalható. A szerkezet hőátbocsátási tényezője a két anyag térfogatának, hővezetési tényezőjének ismeretében számolható. Például egy 5 cm vastag hőszigetelő anyag hővezetési tényezője akár 40 százalékkal is rosszabb lehet, ha a szigetelőanyagot négyzetméterenként 2 betonvas szúrja át (Épületfizika kézikönyv, szerk. Dr. Fekete Iván, Műszaki Könyvkiadó, 1985).

Vastag hőhidak
A nem pontszerű, nagyobb felületre kiterjedő hőhidak elsősorban a szilikátbázisú szerkezetekre jellemző. A pillérvázas, kitöltő falazatú vagy szendvicspaneles épületek falazataiban gyakran kerülnek egymás mellé jelentősen különböző hővezetési tényezőjű anyagok (például 38 NF tégla és vasbeton). Minél nagyobb a két anyag hővezetési tényezőjében a különbség, annál erősebb lesz a hőhíd. A fenti példában a két anyag hővezetési tényezője egy nagyságrenddel különbözik (falazat: 0,17 W/mK, vasbeton: 1,55 W/mK). Éppen ezért nem megoldás az a korábbi gyakorlat, hogy a kétféle felületet egyaránt vékony, 3-4 cm-es hőszigeteléssel takarják. A belső felületi hőmérséklet minimuma ugyan megemelkedik, de a többlet-energiaveszteség továbbra is elérheti akár a 70 százalékot is!

Kevésbé érzékeny a hőhídra, vagyis remélhetőleg kisebb problémát okoz, ha egy B30-as falazatban (l = 0,64 W/mK) van a fenti vasbeton koszorú. Utóbbi esetben a két hővezetési tényező lényegesen közelebb van egymáshoz. A 70-es években épült házak éppen ezért hőhidasság szempontjából kevésbé voltak problematikusak, mint az új, korszerű falazóanyagból épült falak.

 

Megoldás

A geometriai hőhidakat nem lehet elkerülni: az épületeknek kell, hogy sarkai legyenek. Hatásuk csökkenthető viszonylag vékony falszerkezet alkalmazásával, így kicsi lesz a különbség a belső és a külső felület között. Hőhíd szempontjából jobbak azok a szerkezetek is, melyek a szükséges minimumnál jobb hőszigetelő tulajdonsággal rendelkeznek, hiszen a belső felületi hőmérséklet nem lesz olyan alacsony. Ügyelni kell arra, hogy lehetőleg a geometriai és az anyagváltásból adódó hőhidak ne essenek egybe (pillér a sarkon, sarokablak stb.)!

Az igazi feladat viszont az anyagváltás miatt kialakuló hőhidak kiküszöbölése. Amennyiben mindenképpen kétféle anyagot (például 38 NF tégla és vasbeton pillérváz) kell alkalmaznunk, úgy a rosszabb hőszigetelő képességű anyagot megfelelő vastagságú szigetelőanyaggal kell burkolni. Ez annál vastagabb lesz, minél jobb a téglafal hőszigetelő képessége. Egy B30-as falazat esetében 1,5 cm vastag Expert is elegendő, de a korszerű téglákra akár a 8-10 cm sem túlzás.

1. táblázat: Alkalmazandó hőszigetelési vastagság betonfelületek előtt [cm]
*kétoldalt mészvakolattal, hőszigetelő habarccsal
*kétoldalt mészvakolattal, normál habarccsal

Ezek már jelentős vastagságok. A hőszigetelés helyigénye miatt a falazóblokkokat úgy kell elhelyezni, hogy a külső síkjuk a pillérek külső síkjához képest a szükséges mértékben kijjebb helyezkedjen el. Ráadásul, mivel a hőáramok a szigetelőanyagot meg tudják kerülni, a hőszigetelést a falvastagság kétszeresének mértékében (50-80 cm) mindkét irányban túl kellene nyújtani. Ezeket a lépéseket pedig nemcsak a pilléreknél, hanem a födémeknél, áthidalóknál is el kell végezni. Látható, hogy a jó hőszigetelő képességű falazóanyagokból létesített kitöltőfalazatok hőtechnikailag pontos kivitelezése nem egyszerű. Lényegesen egyszerűbb, ha a két anyag (kitöltőfalazat és a vasbeton váz) hővezetési tényezője között nincs olyan nagy különbség, és az egész homlokzat kap 15 cm vastag Grafit Reflexhőszigetelést. Ezzel a hőhidak gyakorlatilag eltüntethetők.