építészet : környezet : innováció

Milyen vastag legyen a hőszigetelés?

Ma mindenki úton-útfélen a környezettudatosságról beszél, folyik a népnevelés, az agyak átmosása. Nincs ezzel semmi baj - elvileg. A baj ott kezdődik, ha mindannyian - még a szakértők is - lemondunk arról, hogy alaposabban utána járjunk a részleteknek. Huszti István építész-statikus most egy igen komoly, részletekbe menő tanulmánnyal, mérnök-oknyomozóként járja körül a jelen egyik legfontosabbnak is tekinthető, praktikus szakmai kérdését. Különleges, komplex szemléletű írás ez, nem csak építészeknek, építtetőknek, hanem mindazoknak, akiknek fontos a valóban környezettudatos gondolkodás.

Ma mindenki úton-útfélen a környezettudatosságról beszél, folyik a népnevelés, az agyak átmosása. Nincs ezzel semmi baj - elvileg. A baj ott kezdődik, ha mindannyian - még a szakértők is - lemondunk arról, hogy alaposabban utána járjunk a részleteknek. Márpedig ott bújik meg az ördög, a részletekből derül ki, hogy az üzenetek a különféle speciális érdekek hálózatában hogyan torzulnak. Mert mindenképpen torzulnak: képtelenek vagyunk ennyi információt befogadni, feldolgozni és nem utolsó sorban, továbbgondolni, saját magunk következtetéseket levonni. Felületesek vagyunk, felületességre kényszerülünk. Huszti István építész-statikus - az epiteszforum.hu virtuális kávéházának ismert törzsvendége - most egy igen komoly, részletekbe menő tanulmánnyal, mérnök-oknyomozóként járja körül a jelen egyik legfontosabbnak is tekinthető, praktikus szakmai kérdését, hogy független szakértőként segítsen a döntéshozásban. Különleges, komplex szemléletű írás ez, nem csak építészeknek, építtetőknek, hanem mindazoknak, akiknek fontos a valóban környezettudatos, racionális, mérlegelő, optimalizáló gondolkodás. István olyan érthetően, logikusan és helyenként szórakoztatóan ír, amit bárki - egy kis befektetett idővel és agytornával - képes befogadni, de leginkább maga is továbbgondolni.

Pásztor Erika Katalina


A címbeli kérdéssel a tervezés során bizonyára sokan találkozunk. Ezt a kérdést teszi fel gyakran az építtető,  de találkozunk vele szakmai ajánlásokban, marketing anyagokban is. A tapasztalat az, hogy erre a látszólag egyszerű kérdésre igen eltérő válaszok vannak, és ami furcsa, hogy a magyarázatok a legváltozatosabb palettán mozognak.

Annak, hogy ez a tervezés egyik kulcskérdésévé vált, az az oka, hogy az energiafelhasználás optimalizálása korunk egyik fő feladata. Szándékosan "optimalizálást" írok, mert ez nem feltétlenül azonos a ház energiafelhasználásának minimalizálásával, vagy pl. a költséghatékonysággal. A feladat mindig az optimalizálás, a tényezők pedig a költséghatékonyság, vagy az energiaminimalizálás. Az eredendő kérdésre adott eltérő válaszok oka sok esetben az, hogy valamelyik tényezőt kiemelik és ezt tekintik feladatnak. Persze nem könnyű a dolog, mert általában nagyon sok tényező van, és ezek ráadásul elég gyakran egymásra is hatnak. Így egy egyszerűnek tűnő kérdés is pillanatok alatt bonyolult feladattá válhat. Ilyen egyszerűnek tűnő kérdést próbálok fejtegetni a következőkben egy külső fal hőszigetelésével kapcsolatban.

Induljunk ki abból a helyzetből, mikor a terv leendő megrendelője – n+1 számú hirdetés, reklámanyag, internetes fórum elolvasása után és az összes ismerős tanácsaival felvértezve arra a következtetésre jut, hogy élete legnagyobb eldöntendő kérdése az, hogy leendő háza fala miből épüljön? Utolsó kétségbeesésében – és nem utolsó sorban azért, mert alapvető emberi jogokat sértve a házát csak jogosult tervező tervezheti (ez esetenként nem fedi az építész fogalomkörét) – tervezőhöz fordul problémájával. Mivel tapasztalt sorstársai erre a találkozásra előzetesen kellően felkészítették, eleve gyanakvással fogad minden választ. Az esetek többségében az történik, hogy A tervezőtől kap egy a választ, aztán mivel nem bízik meg benne, elmegy B tervezőhöz, akitől kap egy b választ, ami nagy eséllyel pont ellentétes az a válasszal, és hogy ne legyen egyszerű az élet, C tervezőtől kap egy, az előzőktől teljesen eltérő c választ. Végül is csak annyi történt, hogy az építtető továbbra sem tudja, mi a jó válasz, és a véglegesen kiválasztott tervező feladata kibővült egy pszichológiai tényezővel, miszerint el kell hitesse, hogy az ő megoldása a helyes.

Saját tapasztalatom az, hogy a leghatékonyabb módszer, ha állításainkat számításokkal támasztjuk alá. Ez azért is hasznos és szükséges, mert minden eset különböző és így esetenként a megoldás is más, nincs általános recept. A következőkben néhány ilyen számítást szeretnék bemutatni, remélve azt, hogy másoknak is hasznos lesz. (Aki úgy gondolja, hogy a saját megoldásai az abszulut igazságot adják, ne olvassa tovább a cikket.)

 

Elvi meggondolások

Minden tervezésnél meg kell határozni, hogy mit szeretnénk elérni, és az milyen feltételekhez kötött. A hőszigetelés optimális vastagságának meghatározásának célja az energiafelhasználás optimalizálása. Az alapkérdés így az, hogy az energiafelhasználás optimalizálásával mit szeretnénk elérni?

Az építtető részéről általában három igény jelentkezik: arányos beruházási költségek, minél kisebb fűtési számla és üzemeltetési biztonság (félelem a szolgáltatóknak való kiszolgáltatottságtól). Ha tágabb társadalmi szinten nézzük, akkor az alapkérdések a környezeti terhelések csökkentése és az energia ellátás biztonsága. Az építtető közvetve érdekelt a társadalmi igények teljesülésében, de egyéni céljai az építés "pillanatában" nem feltétlenül egyeznek a társadalmi célokkal. Ennek egyik fő oka, hogy az energetikai megtérülési mutatók nem esnek egybe a pénzügyi megtérülési mutatókkal, vagyis az energiatudatosan építtetőnek mélyebben kell a zsebébe nyúlni.

Még ha valakinek módjában áll is, hogy ezt megtegye, mindig felmerül a kérdés, hogy a keletkezett ipari nyereség a környezettudatos fejlesztésekre lesz-e visszaforgatva – pontosabban a visszaforgatás tendenciája ebbe az irányba mutat-e? Ez igen érdekes kérdés, de egy mérnők tervezőasztalának lehetőségein belül nem megválaszolható, a tervező arra van kárhoztatva, hogy megpróbáljon olyan modellt felállítani, ami a fellelhető adatok (és a legjobb hite szerint) a valóságot közelíti.

A társadalmi szempontokon túl nézzük meg, hogy a tervezési modell felállításához milyen "csupán" mérnöki megfontolásokat kell tisztázni.  Mint minden rendszerben – ne feledjük, a mérnök kötelezően rendszerszemléletű – első lépés a dimenziók számbavétele és a tervezési intervallumok meghatározása. A hőszigeteléssel kapcsolatban megpróbálom ezeket számbavenni.

 

A tervezett élettartam

Ez szerintem a legfontosabb dimenzió. Biztos sokan mondják most, hogy minek erről beszélni, hiszen természetes, nekem az a tapasztalatom, hogy nem. A laikus közönségtől nem várható el, hogy a tervezett élettartam fogalmát mérnöki szempontból ismerje, de azt látom, hogy szakmán belül is gyakran elfelejtik az amúgy iskolában tanultakat. Nem egyszer hallom kollégáktól, hogy valami pl. kétszeresen túlméretezett, sőt építési rendszer marketing anyagában érvelnek azzal, hogy az adott szerkezet teherbírása "ennyiszer" nagyobb, mint egy másiké. Ezek mérnöki szempontból, sőt minden szempontból értelmetlen kijelentések. A tervezés során mindig valószínűségi adatokkal dolgozunk és mindig arra tervezünk, hogy az adott szerkezet az adott hatást milyen valószínűséggel viseli el, ez lényeges különbség, vagyis a teherbírás/teljesítmény értékhez mindig tartozik egy valószínűségi érték. A valószínűség pedig mindig adott időtartamra értelmezhető.  

A hőszigeteléssel kapcsolatban a hatás oldalról a valószínűségi értékek elég kézenfekvőek, mivel a hatás az időjárás, ami csak így írható le. A tervezési előírások erre adnak adatokat, amik átlagban jól használhatók, de nincsenek adatok, ill. egyezményes módszerek az extrém esetek kezelésére. Pontosítani kell persze mit értünk extrém eseten? Például annak a családnak az életében, akiknek a háza levegős hőszivattyúval működik és az elműlt napok tartós hidegében nem tudták kifűteni a lakást a mostani időjárás extrémnek tekinthető (a példa valós eset). A ház a tervezési átlagok alapján egy jó energiamutatójú épület, kérdés az, hogy a tervezésnél figyelembe kellett volna-e venni a közelmúlt hőmérsékleti adatait?

Pontosan nem néztem utána, de a meterológiai jelentésekben hallottam, hogy a mostani hőmérsékletekkel a statisztika alapján 50 évente kell számolni. E szerint arra gondolhatunk, hogy csak akkor kell figyelembe venni a jelenlegi értékeket, ha a tervezett élettartam legalább 50 év, ha ennél kevesebb, nem. A hidegben didergő család nyílván más véleményen van.

Hogyan lehet a tervezés szempontjából korrek módon kezelni a problémát? A tervezett élettartam felvétele 50 évre a ház energetikai rendszerére nem lenne reális. Gondoljunk csak arra, hogy a fűtési rendszer kb. 15 éven belül fizikailag is elavul, de a hőszigetelések élettartamáról sem lehet feltételezni az 50 évet, és reálisan számolni kell azzal, hogy 15 éven belül jobb hőszigetelések, fűtési rendszerek állnak majd rendelkezésünkre, és a szolgáltatott energia megtérülő része is növekedni fog.

Nem lepődnék meg, ha most egy passzívház tervező azt mondaná, hogy tessék passzívházat építeni, és akkor nincs ilyen probléma. Igen, ez igaz, de akkor visszakérdeznék, hogy a passzívház milyen tervezett élettartamra készül, milyen megtérülési mutatók vannak (energetikai és gazdasági), hogyan veszi figyelembe a beépített szerkezetek időbeli avulását, stb.

Szerintem a helyes megoldás az, hogy felveszünk a szerkezet és a ház jellegének megfelelő reális élettartalmat, és a tartós energetikai rendszereket – hószigetelés, energiaellátás – erre optimalizáljuk, a tervezett élettartamon túli extrém esetekre pedig alkalmi eszközökkel kell felkészülni. A hőszigetelés semmi esetre sem minősíthető alkalmi eszköznek, így annak méretnövelése extrém esetek megoldására nem indokolt.

A tervezett élettartam másik fontos jelentősége, hogy nélküle az optimum fogalma sem értelmezhető. Az építtető szempontjából nem mindegy, hogy a befektetett pénz az üzemeltetési költség függvényében mikor térül meg, a társadalom szempontjából pedig az a kérdés, hogy a befektetett energia az üzemelés során felhasznált energia függvényében mikor térül meg. (Itt meg kell jegyezni azt, hogy nem az energia megtérülés a pontos meghatározás, inkább a környezetterhelési és makrogazdasági szempontok. Véleményem szerint ezek a tervezőasztal mellöl az energiafelhasználással közelíthetők meg a legjobban.) Az optimum az, ha a befektetett pénz/energia a tervezett élettartam alatt megtérül.

Megér egy kis kitérőt az extrudált polisztirolok (XPS) alkalmazása az alapok hőszigetelésekor. Ezek igen jó mechanikai tulajdonságú, korszerű termékek, de vigyázni kell, nehogy túlértékeljük őket.

Azt vettem észre, hogy a mechanikai tulajdonságot jellemző, 10%-os össznyomódáshoz tartózó terhelésértékek sok építtetőben és tervezőben is téves képzetet keltenek. Ezt jól jelzi az a mondat, amit pont egy építésztől hallottam: "Az XPS ágyazat masszívabb, mint a talaj".Hát nem!

Nézzük a számokat!Egy XPS30 jelű hőszigetlő anyag 300kN/m2 terhelésre 10%-ot tömörödik, az ebből adódó összenyomódási modulus 3000 kN/m2, kb. harmada-negyede, mint egy közepes állapotú iszapé, ami egy átlagos talajnak vehető.

Hőre lágyuló műanyagok összenyomódási modulusát redukálni kell az alábbi összefüggés szerint (forrás: MI-04.55-78. Irányelvek műanyag szerkezetek erőtani tervezéséhez; Sebestyén-Garay: Vékony lemezek és szendvicspanelek a könnyűszerkezetes építésben):

E(t)=E*kt, ahol kt az időtartamtól függő tényező;

kt=1/(1+ft), ft értéke 11,4 évre (10000 óra) vonatkoztatva 2

Visszahelyettesítve E(t)=1000 kN/m2 értékre csökken.

Egy ilyen ágyazás már családiház alapjánál is számottevő alapsüllyedés többletet okoz, ami miatt szükséges az alap merevségének növelése.

A kérdés az, hogy a "termikus burok" ideája miatt megéri-e a többletmerevség betervezése, ami többlet vasbeton, nem csak többlet hőszigetelés. Nagyon durván, fejben számolva: ha egy háznál az erősített lemezalap csak 10 m3-el több vasbeton, mint egy jól tervezett sávalapnál, akkor csak a betonra számított beépített primer energia 12.500 kWh.

Tessék ezt összehasonlítani az üzemeltetés során megtakarított energiával, ami ugye töredéke a ház fűtési energiaigényének, mert a legtöbb hő nem a talaj felé  távozik, és mondjuk egy 100 m2-es passzívháznál a teljes fűtési energiaigény max. 1.500 kWh/év

Az idő dimenzió még más szempontból is lényeges, nevezetesen abból az egyszerű okból, hogy az idő során fellépő hatások következtében az anyag fárad, öregszik, a tulajdonságai változnak. Egy példát emelnék ki, a mechanikai szilárdságot. Főleg passzív házaknál találkozunk olyan megoldásokkal, mikor a teherhordó alapok alá műanyag hőszigetelés – általában polisztirol – kerül. (lásd keretes szöveg »») 

 

Anyagjellemzők, adatok és számítások pontossága

Visszatekintve arra az időre, mikor még a 38-as téglafal minden igényt kielégített, és az U érték 1,38 volt, nem igazán volt érdekes, hogy a számított értékek a valóságot mennyire közelítik meg, egyszerűen azért, mert – bár volt méretezési előírás akkor is – nem volt szempont az energiatakarékosság, a fűtést pedig az esetek többségében ökölszabályok alapján határozták meg. 

Manapság viszont a számítások tartománya pl. az U értékre a 0,1-0,4 tartományban mozognak, és sokszor azon megy a polémia, hogy a falat 0,12-re vagy 0,2-re méretezzük, vagyis átléptünk egy nagyságrenddel kisebb tartományba. De a számítások pontosságának szemlélete nem változott, pedig ebben a tartományban már a paraméterek kis változása is lényeges lehet. Csak felsorolnék néhány esetet, amikor a paraméterek változhatnak:

  1. A hővezetési tényező hőfokfüggése.

  2. A felületi hőátadási tényező függése a környezet hőmérsékletétől (sugárzó hőcsere szerepe).

  3. Együttes hő és nedvességtranszport kölcsönhatása.

  4. Filtráció hatása a hőszigetelő képességre.

  5. Nem ismert, pontosabban nem közismertek az anyaggyártási folyamat szórási, eloszlási értékei, karakterisztikus és tervezési értékek helyett általában átlagértékek vannak. Csak szemléltetés céljából mutatok itt egy azonosítás nélkül kivonatot egy mérési jegyzőkönyvből. [1. ábra]

  6. A kivitelezési pontatlanságok hatása.

 

Huszti István: Milyen vastag legyen a hőszigetelés? - 1. ábra
 

 

Biztosan fel lehetne még sorolni más hatásokat is, és azt is hozzá kell tenni, hogy az egyes hatások is függhetnek az adott épület kialakításától. Ahhoz, hogy a pontosabb számítások érdekében ezeket a hatásokat is figyelembe vegyük, nagyon sok dolognak kell teljesülni, nem a teljesség igényével megpróbálom ezeket pontokba szedni.

1. A tervezői munkahely szemléletét és technikai felkészültségét meg kell változtatni.

Szakítani kell a hagyományokon alapuló tervezési módszeren (leveszem a polcról a már bevált csomópontot, aztán mehet futószalagon); át kell térni a konstruktőri szemléletre. Ez jóval több munka és még részletmegoldásoknál is szükséges a team munka, a tervező egymaga nem tudja teljesítani. Hatékony adatkezelési és számítási eszközöket kell alkalmazni, amiknek a beruházási és fenntartási  költsége meghaladhatja az adott házra vonatkozó manapság elfogadott teljes tervezési költséget. Mivel a közeljövőben nem várható, hogy a tervezési díjak ennek arányában emelkedjenek, meggondolandó ezen eszközök szervezett formában történő használata.

2. A minősitési rendszerek és az adatszolgáltatás megváltoztatása, pontos adathasználat.

A minősítési rendszereknél az egyik kérdés az, hogy a megadott anyagjellemző adott alakja a számítási modellben mennyire közelíti a valós állapotokat. Erre igen kevés használható adat van -a használható adat alatt nem azt az adatot értem, ami esetleg egy laborban, kutatóhelyen megtalálható, hanem azt, ami a tervezőasztalon hivatalból elérhető. Ez a megjegyzés azért fontos, mert – és így kapcsolható az adatszolgáltatás kérdése is – nagyon sok mérési adat van különböző helyeken a tervezők számára rendezetlenül és nehezen hozzáférhetően. Nem az a probléma, hogy nincsenek megfelelő szintű tudás helyek, hanem az, hogy az ismeretek nincsenek publikusan rendezve. Csak feltételezem, hogy ennek az az egyik oka, hogy az ilyen helyeken dolgozók egzisztenciálisan másban érdekeltek. Egy tervező tervezési díjra szorítkozott költségvetése nem bírja ki pl. kutatóhelyek bevonását, de az sem járható út, ha ez áthárítható lenne az építtetőkre.


Meggyőződésem, hogy a pontos számítások adják az energia és környezettudatos építés alapját, nem az ötletszerű akciók, lobby érdekeket kiszolgáló pályázatok, stb. Közhely, hogy a legjobb takarékosság a pontos tervezés, ez közérdek, ezért központi forrásokból kellene finaszírozni az adatok feldolgozását, közzétételét, ezzel erősödnének a kutató helyek, ami további hasznot jelentene. Igaz, most még ott tartunk, hogy a kötelező szabványok magyarul elérhetők legyenek, de a nagy hibaszázalékkal számolt épületekbe sokkal több felesleges pénzt építünk be, mint a pontosan számoltnál, a többletet pedig az építtető fizeti.

Huszti István: Milyen vastag legyen a hőszigetelés? - 2. ábra
Huszti István: Milyen vastag legyen a hőszigetelés? - 3. ábra
Huszti István: Milyen vastag legyen a hőszigetelés? - 4. ábra

Az adatkezelés tervezői oldalról is kérdéses. Erre egy példát mutatnék be. Nézzük a 2. ábrát és a 3. ábrát [fent], ami egy fal és egy talajon fekvő rétegrend adatait mutatja. A hőszigetelés lambda értéke a falnál 0,04. A vonatkozó szabvány (MSZ 04-140 -2 M1.1. melléklet) szerint a lamda értékét módosítani kell az alábbi összefüggés és a 4-es ábra táblázata alapján.

lbe=l(1+k)    

Ez alapján a falban a lambda értékét 0,0568-al, míg a padlóban 0,0497 értékkel kellene figyelembe venni, hacsak ezekre a megoldásokra nem vonatkoznak a hazai szabványok.

A talajon fekvő padlónál az már nem is meglepő, hogy a hőátbocsájtási tényező nem azonos a rétegrendi tényezővel. Ennek számítása az MSZ EN ISO 13370 8. pontja szerint határozható meg, ahol az U érték egy természetes alapú logaritmikus függvény szerint számítható, és a számítási tényezők függnek az adott épület geometriai adataitól és a talajviszonyoktól.

 

Úgy gondolom, hogy legalább azt el kellene érni, hogy a számításokat azonos módon készítsük, és ugye az MSZ azért nem véletlenül van. Ha meg valaki eltér tőle, illene az eltérés okát igazolni - vagy a marketing szempont fontosabb a műszaki korrektségnél?

A teljes képhez hozzátartozik az is, hogy az MSZ-04-140-2 szabványt visszavonták, és tudtommal helyette magyar nyelvű új szabályozás nem jelent meg (az energetikai rendelet  más dolog). Érdemes megnézni a vonatkozó szabványjegyzéket »»

3. A számítási modell.

Nem egyszer hallom, hogy az energetikai rendelet szerinti számítási modell nem pontos. Ilyen megállapításokra több dolgot is vissza lehet kérdezni. Hogyan ellenőrizték a pontosságot, részleteiben dokumentálták a kivitelezés minőségét, rögzítették a meterológiai adatokat, a fogyasztást? És folytathatnánk... A kritikusok részéről ilyen kontrollal még nem találkoztam, de olyanokat azonban ismerek, akik több házukba telepítettek folyamatosan adatolat szolgáltató felügyeleti rendszert, és az adatok elég jól összhangban vannak a számításaikkal. Vajon nem arról van szó, hogy a számítási eljárást nem megfelelően használják? Csak visszautalnék az előző fejezet példájára.

Nehéz ebben tisztán látni, mert itt sincsenek rendezett adatok. Ennek pedig legfőbb "bűnöse" a szabályozás. Egyrészt azért, mert a szabályozás kesze-kusza. Van rendeletünk, vannak szabványaink, amik szinte egymástól függetlenül változnak, igen nehéz egységesen kezelni őket. Másrészt azért, mert nálunk minőség tanúsítás van, nem pedig tervezett minőségellenőrzés.

Ha most esetleg egy szabályalkotó is olvassa e sorokat, és megkérdezi, akkor hogyan kellene ezt csináln, javaslom nézze meg a passzívházakra vonatkozó minősítési protokollt. Lehet a passzívházzal egyetérteni, vagy nem (én személy szerint nem értek vele egyet), de vitathatatlan, hogy az egységes és követhető tervezési eljárástól a kész ház minőségi követelményéig felállított rendszerrel egyértelmű és jól kezelhető szabályozást ad, ami kimutathatóan jobb építési minőséget eredményez.

 

Egy kis történelem

Manapság nem is tudom, hogy bosszantó, vagy vicces olvasni az energiatudatosság nevében megjelenő olyan kommentárokat, amikben feltalálják a helyes tájolást, a hőszigetelést, a komfortérzetet és még sok mindent. Mondanám, hogy az építészet alapelveit felelevenítendő kommentelők esetleg olvassanak Vitruviust, de nem mennék ilyen messzire vissza, csak mondjuk 1929-ig, ahonnan idéznék dr. Möller Károly a Magyar Mérnök- és Építész Egylet Közlönyében megjelent írásából [5. ábra]. (Az egész szöveg megtalálható itt, igen hasznos a szemlélet és a tárgyalási mód is.)

 

Huszti István: Milyen vastag legyen a hőszigetelés? - 5. ábra
 

 

Túl azon, hogy Möller megfogalmazása a mai napig korszerű - és sokkal általánosabb, mint pl. a passziívház elv, vagy az, hogy alkalmazzunk megújuló energiát, stb. - utal arra is, hogy a magyar mérnöknek elsősorban az ország iránt van kötelessége. Nyilván ezt a szempontot mindenki a saját értékrendjében oda teszi, ahová akarja, de felmerül, hogy a mérnök kötelességtudatának az elmúlt időkben mennyi teret adtak? Gyanítom, ha ezt a teret tágabbra szabták volna az ezért felelősek, akkor jóval előrébb tartanánk, és az,  hogy nem vagyunk ennél is rosszabb helyzetben az annak is köszönhető, hogy a magyar mérnökökben azért munkál ez a fajta kötelességtudat.

Tanulságos röviden áttekinteni, hogy az elmúlt évtizedekben a hőtechnikai számítások szabályozása hogyan alakult. Az áttekinthetőség kedvéért megpróbálom mindezt pontokba és időrendbe szedni, valamint kiemelni egy-két főbb jellemzőt.

1. A háború után az első szabványt -

MSZ 15908-57, Épületek hővédelme (hőszigetelése) - 1957 decemberében tették közzé. Egyik fő jellemzője, hogy az egyenértékű hővezetési tényező és téglafalvastagság fogalmát használja. Ez lényegében arra vonatkozik, hogy a szerkezeteket úgy hasonlítja össze, hogy milyen egyenértékű tömör téglafallal azonos a hőszigetelő képesség. Azért van ennek elvi jelentősége, mert itt látszik, hogy az építőipari szabályozás eredendően hagyományelvű, azaz a már bevált, megtapasztalt szerkezetekhez hasonlítja a tervezettet.

Ez a szemlélet jelentősen az 1970-es évek végén változik meg, kimondottan a teljesítmény elvű szabályozás lett a cél. A teljesítmény elv már egy konstruktőri épületszerkezeti gondolkodás megindulását jelzi, de véleményem szerint az építészek – főleg az oktatás szemlélete miatt – hagyomány elven tervezik a szerkezeteket. A hagyomány elvnek megvan a maga haszna és értelme, de a tervezéssel szembeni elvárások egyre inkább a konstruktőri szemléletet teszik szükségessé.

A korabeli ajánlás hővedelmi követelményekre négy fő tényezőt emel ki:

  • hőszigetelő érték,

  • hőtároló képesség,

  • felületi hőfok,

  • légáteresztő képesség,

  • valamint az állagvédelem szempontjából foglakozik a páraviszonyokkal. Mindegyik tényezőhöz számítási módot és követelmény értéket rendel. Külön fejezet van "A hővédelem biztosítása az épülettervezésnél" címmel [6. ábra]. Manapság – mint előzőleg korábban már megjegyeztem - bizonyos propaganda anyagokban "öko-fenntartható-bio-passzív" stb. címszavakkal újból feltalálják az építészeti tervezés alapelveit. Érdemes elolvasni az alábbiakat (ne feledjük 1957-et írunk!).

 

Huszti István: Milyen vastag legyen a hőszigetelés? - 6. ábra
 

 


2. Az MSZ-04-140/2 szabványok, hol így, hol úgy.

Az építészek fejében és a köztudatban az 1979-es kiadás rögzült a legjobban, a már szinte hirhedt K=0,7 értékkel, ami a falra vonatkozó hőátbocsátás határtéke volt. Egy engedélyezési tevbe egy hosszú emeletes tört után elég volt odaírni, hogy 0,7 és máris rákerült a pecsét, hogy megfelelő. A kutya sem ellenőrizte, ezáltal kiszolgálta a tervezők lustaságát, a szabvány részleteit pedig általában senki nem olvasta el, mint ahogy az napjainkban is tapasztalható (tisztelet a kivételnek).

A csupán a követelményértékre öszpontosító és tervezett ellenőrzés nélküli szabály meghozta az eredményét, Möllerhez képest visszasüllyedtünk az őskorba, meg merem kockáztatni, hogy ebben az időszakban épültek a hazai építéstörténet legpocsékabb épületei. A másik gond még az volt, hogy teljesítve a szerkezetekre vonatkozó előírásokat (beleértve az átlagos hőtbocsájtási tényezőre vonatkozót is), lehetett szabályosan is rossz energetikájú házat tervezni – hiszen többek között nem volt definiálva az elvárt filtráció és a felület-térfogat arány kérdése.

Az 1979-es kiadás sikerével szemben szinte teljesen feledésbe merült, és a gyakorlatban a szakma tudomást sem vett az 1985-ös kiadásról. Ez idő tájt került szembe a világ az olajválsággal, és így került fókuszba a takarékosság. Ezt egyértelműen nem a környezet kímélésének szempontjából, hanem gazdasági kérdésként kezelték. A hőszigetelés terén ennek két fő iránya jelent meg, az egyik a megtérülési idő kérdése, a másik a beépített primer energia meghatározása. Az utóbbival kezdeném.

A beépített energia számításra az Országos Műszaki Fejlesztési Bizottság (OMFB) és az Építésügyi- és Városfejlesztési Minisztérium (akkor még volt ilyen!) megbízásából a Szilikátipari Központi Kutató- és Tervező Intézet (SZIKKTI) készített tanulmányt azzal a céllal, hogy e területen segítsék a gyakorló szakemberek munkáját. Valahogyan ez az anyag nem került a tervezők között elterjesztésre, csak szűk körben és szinte véletlenül lehetett hozzájutni. Pedig igen alapos, hasznos munka volt, figyelemmel elolvasva néhány mai szakmai írást, látható, hogy jelenleg is használják. Szemléltetésként bemásoltam ide a tanulmány egy lapját [7. ábra]. Érdemes megnézni, hogy az energiatartalomba beszámítják a fuvarozás és a helyszíni anyagmozgatás energiaigényét, ami jellemzően 10% körül mozog.

 

Huszti István: Milyen vastag legyen a hőszigetelés? - 7. ábra
 

 

A megtérülési idő fogalma már nem csak tanulmány szinten jelenik meg, hanem a szabványban és a műszaki irányelvben is, aztán a mai napig nyoma veszett. Mostanában ismét foglalkozunk vele, mert el nem ítélhető módon az építtetőket kezdi érdekelni, a szakma egy része pedig saját pozícióit védve, a közelgő világvége lehetőségére hivatkozva megkérdőjelezi értelmét. A szabvány gazdasági megközelítéssel a hőszigetelés optimális vastagságának meghatározására ad egyszerűsített számítást. [8. ábra]

 

 
Huszti István: Milyen vastag legyen a hőszigetelés? - 8. ábra

 

Ezt megelőzően adták ki az MI-04.165-81, "Irányelvek az épületek hővédelmének utólagos fokozására" című műszaki irányelvet, ami meglévő épületek hőszigetelése megtérülési idejének számítását határozta meg, jelezve a rekonstrukcók jelentőségét.

Az 1985-ös szabvány más érdemekkel is rendelkezik, nevezetesen azzal, hogy megpróbálta előtérbe helyezni a konstruktivista szemléletet, és hogy analitikus számítási eljárásokat adott meg a hőcsillapítás számítására és a hőhidak méretezésére.

Már a szélesebb közvéleményt is megcélzó hírveréssel jelent meg az MSZ 140-es sorozat 1991-es kiadása. Ez új elemmel jött elő, nem a határolószerkezetek hőszigetelésére adott követelményértéket, hanem az épület egységnyi térfogatának az energiaveszteségét korlátozta. Kimaradtak viszont a konstrukciós segédletek, talán előre detektálva azt a tendenciát, hogy az építész feladja az épületszerkezeti tervezési szerepét, és rátér egyfajta dizájner útra, elfogadva a gyártók és a különböző intézmények kész megoldásainak adaptálását. Ezzel kényelmesebb helyzetbe kerül, de elveszti az építészeti alkotás egyik jelentős eszközét. Mint látjuk, ezzel a szemlélettel nemzetközi szinten is igen sikeresek lehetünk, kérdés az, hogy mennyire értékesek?

3. Ezzel el is jutottunk napjaink energia rendeletéhez,

amiről sok újat nem lehet mondani, jelentős előrelépése, hogy az energiamérleget kiterjesztette a gépészeti és az elektromos berendezések bevonásával, határértékeket adott az összetett energetikai mutatóra, valamint ismét követelményértékeket vezetett be a határolószerkezetekre.

A konstrukciós kérdéseket a szabványokra bízza, ezzel - amint volt róla szó - kissé zavaros állapotot előidézve. A rendelet kapcsán talán a legtöbb kritika a követelményértékekkel szemben fogalmazódott meg. Sokan a határértékeket nem tartják elég szigorúnak. Nehéz igazságot találni, hiszen bizonyára csak véletlen, hogy pl. a falakra vonatkozó értékek szinte pontosan akkorák, mint amit a hazai legnagyobb falazóanyag forgalmazók falazati kiegészítő szigetelés nélkül teljesíteni tudnak.

A történeti részt általam igen tisztelt kollégám, Koós Miklós írásából vett idézettel zárnám, amit a passzívházakkal kapcsolatos írásából vettem (forrás »»): "A különféle konferenciák, ankétok hallgatói elképedve hallgathatták azt, hogy Németországban nemcsak, hogy 20 éve épülnek ilyen épületek [...]"

Kedves Miklós! Talán nem a németekhez képest vagyunk elmaradva 20 évvel, hanem saját magunkhoz képest még többel.

 

Néhány egyszerű, remélhetőleg hasznos számítás

Megpróbálok bemutatni olyan számításokat, amelyek hatékonynak bizonyultak az építtetők tájékoztatásánál, és támpontot adott a döntéshez. Ehhez most három falszerkezetet hasonlítanék össze, egy 30 cm vastag vázkerámiát, egy 20 cm vastag mészhomoktéglát és egy 15 cm vastag vasbeton falat.

Azt vizsgálom, hogy ezeken a szerkezeteken a különböző vastagságú szigetelések energetikailag hogyan viselkednek. A hőszigetelésre 0,035 lambda értékű EPS-t vettem fel, a lambdára 0,42 módosító tényezőt alkalmazok, a rétegrendi U értékre 15% korrekciót számolok.

A jobb kezelhetőség miatt az U értéket az U=1/(A+0.01x/l) alakban használom, ami a lambda korrigált értékének behelyettesítésével az U=1/(A+0.2x) alakot veszi fel, ahol

x – a hőszigetelés vastagsága centiméterben

A – a hőszigetelés nélküli falszerkezet hőellenállása a felületi hőátadási tényezők     figyelembevételével.

A30 - a vázkerámia fal értéke, ami 1,49,

A20 - a mészhomok fal értéke, ami 0,4,

A15 - a vasbeton fal értéke, ami 0,24 m2K/W.

A beépített anyagok primer energiatartalmát a következők szerint vettem fel:

1,5 cm vakolat 5,86,

30 cm vázkerámia 271,

ragasztó 1,41,

20 cm mészhomok fal 60,

15 cm vasbeton 187,

1 cm EPS 7,3 kWh/m2,

amikre 10% szállítási energiát tettem még rá.

A hőszigetlés hatékonysága

Csak emlékeztetőül teszem be az alábbi diagrammot [9. ábra], amin jól látható, hogy a hőszigetelés hatékonysága fordított arányban van a szigetelés vastagságával, és minél rosszabb hőszigetelő a fogadó szerkezet, a kiegészítő szigetelés annál hatékonyabb.

 

Huszti István: Milyen vastag legyen a hőszigetelés? - 9. ábra
 

 

Az ábra egyértelműen sugallja, hogy nem érdemes a szigetelés vastagságát bizonyos határon túl növelni. Kérdés, hogy milyen módszerrel lehet megtalálni a kívánatos mértéket. Egyik lehetőség a hatékonyság számszerűsítése. Igazából ebből még nem vehető fel az optimális érték, de nagyon jól érzékelteti – főleg laikus építtetőknek –, hogy milyen értékekről beszélünk.

A következő [10. ábra] ábrán azt szemléltetem, hogy a beton falra tett első 1 cm vastagságú hőszigeteléshez viszonyítva a többi feltett minden centiméter plusz szigetelés milyen hatékonysággal csökkenti az U értéket. Azért a vasbeton fal első szigetelését érdemes viszonyítási alapnak felvenni, mert ennél a leghatékonyabb a működés, mivel a kiinduló U érték itt a legnagyobb.

 

Huszti István: Milyen vastag legyen a hőszigetelés? - 10. ábra
 

 

Látszik, hogy a jó hőszigetelő vázkerámián a hatékonyság eleve 10% alatt van.

Tapasztalom, hogy mikor építtetők nézik ezt az ábrát és látják, hogy a szigetelés hatásfoka már 8-13 cm körül 1% alá csökken, megkérdezik - akkor minek reklámozzák a 25-40 cm hőszigetelést? A kérdés jogos, bár elismerem, hogy ennek az ábrának inkább pszichikai jelentősége van, mint műszaki, de emlékezzünk arra, amit a bevezetőben írtam - a tervező feladatához ez is hozzátartozik.

Annak ellenére, hogy a hatékonyság ilyen alacsony, még lehet indok 8-10 cm szigeteklésnél vastagabb alkalmazására. Bár van épületfizikai tanulság is, hasznos olyan alapfalat választani, ami jó hővezető, és ez általában nagyobb tömeget is jelent. Ezt ugye szeretjük a hőtárolás miatt, és az alapfal vastagságát nem kell a hőszigetelés miatt növelni, így lehet hasznos alapterületet is nyerni, és az akusztikusok is örülnek neki.

Ahhoz, hogy dönteni tudjunk, ki kell tűzni a célokat

Ezek szerintem a következők:

  • az épület a tervezett élettartamra a legkevesebb energiát használja – beleszámítva a beépített és a felhasznált energiát,

  • adjon  lehetőséget, hogy minél nagyobb arányban lehessen  megújulő energiákat alkalmazni – akár későbbi korszerűsítés  révén is,

  • az építtető anyagi forrásait optimálisan használja fel.  

A feladatt többváltozós, most a hőszigetlés metszetét nézzük.

Ennek elég jól bevált módszere a megtérülés számítása. Külön kihangsúlyozom, most nem a gazdasági megtérülésre gondolok, hanem az energetikaira, vagyis nézzük meg, hogy a hőszigetelés beépített energiája mikor lesz azonos a hőveszteséggel elvesztett energiával. Mielőtt azonban számolunk, azért egy-két kérdést tisztáznunk kell.

Sokan megkérdőjelezik a megtérülési idő számítását azzal, hogy már a 24. órában járunk és áldoznunk kell arra, hogy a környezeti terhelést csökkentsük. Tartok tőle, hogy ez így van, de nem tudok elképzelni olyan konstrukciót, ahol a tervezett élettartamra vetítve az optimálisnál több energiát használunk fel. Márpedig ha nem vesszük számba a beépített energiákat, akkor ezt tesszük.

Különösen azt nem tartom elfogadhatónak, hogy a beépítéskor az energiát nagyon gyorsan használjuk fel, hivatkozva arra, hogy később a fogyasztás alacsonny lesz. Nem azzal érvelek, hogy előre fizetjük ki a villanyszmlát, bár ebben is van igazság, hanem arra gondolok, hogy az intenzív környezeti terhelés károsabb lehet, mint a hosszan elhúzott. Emellett azzal is számolni kell, hogy idővel a megújuló energiák nagyobb arányban bevonhatók lesznek. Nem az a jó megoldás, ha egy követelményrendszer teljesítésének érdekében minden áron egy adott szint alá csökkentjük a fogyasztást, a probláma tágabb értelemben van jelen. Nem tagadom, ezt - többek között - a passzívházak kritikájáként is írom. Pontosabban nem a passzívház célja ellen – azt maximálisan elfogadom -, hanem pont annak érdekében, de a gépies epigon alkalmazás ellen.  

Másik ellenérv a megtérüléssel szemben a függetlenség. Sokan mondják, mindent megér az energiafüggetlenség, és ezért a fogyasztást mindenáron csökkenteni kell. Hát igen, legfeljebb már jóval azelőtt megfulladunk a CO2-ben, mielőtt élvezhetnénk a fogyasztás csökkenésének hatást. De nem ez a legfontosabb, Möller 1929-ben már leírta, hogy az energiafogyasztás nyeresége nem minket gazdagít, a beépített energia nyeresége sem, és ha a tervezett élettartam során nem a minimális fogyasztásra törekszünk, akkor biztos vesztünk rajta.

A pontosság kedvéért szót kell ejteni egy technikai kérdésről is. Az energiaszükségletet az évi hőfokhíd alapján kell számolni, amit az egyensúlyi hőmérséklet különbséggel lehet meghatározni. Ez épületenként változó, itt egy átlagértékkel, 12 fokkal számoltam, tudva azt, hogy ez a pontatlanság a következtetéseket lényegében nem befolyásolja.

A teljes falszerkezetekre vonatkozó megtérüléseket a 11. ábra mutatja.

 

Huszti István: Milyen vastag legyen a hőszigetelés? - 11. ábra
 

 

A primer energia bevonása átrendezi a sorrendeket. Hiába a vasbeton a jobb hővezető, gyártási energiatartalma jóval nagyobb, mint a mészhomoké. Ugye azt szerettük volna, hogy minél több hőzigetelést tegyünk fel, úgy, hogy a megtérülés azonos maradjon.

Az sem érdektelen, hogy a 15 cm-es vasbetonon a 35 cm hőszigetelés megtérülési ideje 50 év! Mit is jelent ez mondjuk az építtetőnek? Magyarázatot ad a 12. ábra.

 

Huszti István: Milyen vastag legyen a hőszigetelés? - 12. ábra
 

 

Felhívnám a figyelmet arra, hogy a vasbeton falon lévő 35 cm szigetelés (minősített passzívház rétegrend) 39 év alatt fogyaszt annyi energiát, mint a nem passzív mészhomoktéglás fal, ám többe is kerül! - éljen az energiatakarékosság elvének nagyobb dicsőségére. De ezt ne vegye senki komolyan, csupán mellékes tény, az építtetőnek nem ez az érdekes. Az  építtetőnek az lehet érdekes, hogy 15 éves ciklusra – ami után szinte biztos lecseréli a fűtési rendszerét, felújítja a szigeteléseket és lehet, hogy sokkal korszerűbben megtermelt energiát fog használni – a passzívházas megoldás 138 kWh-val több energiát fog felhasználni m2-ént (ami mondjuk 200 m2 falra vetítve, átlagos lakóház esetében 27.600 kWh), mint a nem passzív mészhomokos.

Ha veszünk egy 120 m2-es passzív lakóházat, akkor ez 27.600/(15*120)=15,3 évi fűtési energia. Ehhez mondjuk – hogy pénzről is beszéljünk – hozzávesszük a plusz 15 cm hőszigetelés értékét, meg azt, hogy az épület más szerkezetein a hőszigetelés hatékonysága még kérdésesebb (pl. talajon fekvő padló), egy átlagos lakóháznál össze lehet hozni annyi megtakarítást, ami már jó alap lehet mondjuk egy napenergiás megújuló energiaszolgáltatásra, és akkor tényleg szóbajöhet a függetlenség, és nem is kerül talán többe.

Most kellene következzék az összefoglalás és a komoly filozófiai eszmefuttatás, hivatkozva mondjuk az axiómatikus rendszerek sántaságára Gődel alapján, és hasonló okosságok Ám ezt meghagyom ezeket másnoknak. Csupán csak annyit kérdeznék a fenntiek tudatában, hogy akkor – milyen vastag legyen a hőszigetelés?


Budapest, 2012. február

Ez úton is megköszönöm Pákozdi Imrének a hasznos korrektúrát és javaslatokat.


Huszti István
építész-statikus

 


 

26 vélemény | vélemény írásához jelentkezzen be »