Tudatos épületenergetika – ”A lényeg a részletekben rejlik”
Nem mindegy, milyen szerkezetekkel vesszük körbe a külvilágról lehatárolt belső tereinket. Tudatos épületenergetika cikksorozatunk új részében Beliczay Gábor a hőhidak problematikájára mutat megoldásokat a hazánkban leggyakoribb családi háztípusok, a "Kádár-kockák" és a "mediterrán házak" felújítása során szerzett tapasztalatok alapján.
Az épületenergetika területén is igaz a mondás: "a lényeg a részletekben rejlik". Az épületek energetikai minősítésekor a tulajdonos, beruházó egy hosszú számokkal és görög betűkkel teletűzdelt számítási dokumentációt kap, mely alapján egy A-tól I-ig tartó betűskálán minősítik lakóépületét, és ez az érték hitelfelvétel vagy adásvétel esetén minden felet erősen foglalkoztat.
A minősítés folyamata a közérthetőség kedvéért egyszerűsödött le, hiszen egy egyszerű skálaértéket mindenki ért és össze tud hasonlítani egy másikkal. Ha megvizsgáljuk a mögöttes tartalmat, kiderül, hogy a minősítési besorolást milyen sokféle tényező befolyásolja: funkció, fekvés, tájolás, felület-térfogat arány, gépészeti rendszer, rétegrendek és csomópontok. Ez utóbbi tényezőt bontanám ki részletesebben ebben a cikkben.
"Az építés fő célja – a belső tér"[i], ezért nem mindegy, milyen szerkezetekkel vesszük körbe azt a "belső teret", amit lehatárolunk a külvilágból. Az, hogy a megtermelt fűtési vagy hűtési energia milyen mértékben marad meg a belső terekben, az épülethatároló szerkezet rétegrendjein és azok csomópontjainak kialakításán múlik. Bármilyen energiaforrással hűtünk vagy fűtünk egy épületet, ha nincsen jól leszigetelve a ház, mit sem ér az energiabefektetés. Passzívházaknál – ahol alig kell energiát termelni a komfortszint eléréséhez –, különösen a határoló szerkezeteken múlik az energiahatékonyság. Így az egyes rétegrendek és csomópontok kialakítása a legnagyobb súllyal kerül a számításba a minősítés során.
Az épületek külső határoló felületeivel szemben állított követelmény a passzívházaknál[ii] U = 0,15 W/m2K[iii] hőátbocsájtási tényezőben jelenik meg. Ez az érték egy 38 cm-es vázkerámia falazóblokkból készült határoló falazat plusz 15 cm vastagságú ásványgyapot hőszigeteléssel elérhető. Manapság egy ilyen homlokzati rétegrend kialakítás már nem tűnik a valóságtól elrugaszkodottnak, mondhatni elég gyakran kerül ilyen vastagságú hőszigetelés homlokzati falakra. A jelenleg hatályos jogszabály szerint[iv] a közel nulla energiaigényű épületek ugyanezen homlokzatokra vonatkozó hőátbocsájtási értéke U = 0,24 W/m2K, ami már 6 cm ásványgyapot hőszigeteléssel elérhető egy 38 cm-es vázkerámia falazat esetén. Nyilván ezek az értékek a tiszta nyílásmentes falfelületre értendők, ebbe még nem számítjuk bele a nyílászárók hőátbocsájtási tényezőjét. A nyílászárókra (fa vagy PVC keretszerkezet esetén) Uw = 1,1 W/m2K érték mérvadó a jelenlegi jogszabály szerint, a passzívház-követelmény rendszerében ez az érték Uw = 0,8 W/m2K. Látható, hogy a magyar jogszabályok jelenleg még elég megengedők az igazán korszerű passzív épületekhez képest, valamint az Európai Unió magországaiban elvárt szinthez képest is.
A rezsiköltségek csökkentése kapcsán mindennapi beszélgetéseink során leggyakrabban a homlokzati falak hőszigetelésének vastagsága kerül elő. Önmagában a hőszigetelés rétegvastagsága nem mutatja meg, hogy mennyire hatékony az épületet körülvevő termikus burok. Ha magasabb energetikai elvárást támasztunk az épület felé, nagyon fontos a megfelelő pára- és légzárás biztosítása is. Az épület hőszigetelő rendszere csak akkor tud megfelelően működni, ha annak folytonossága minden irányban hibátlan, tehát az épületet körülölelő hőszigetelésben nem találhatók hőhidak.
Családi házak esetén hőhídproblémák három területen alakulhatnak ki leggyakrabban: a lábazatnál, ahol az épület a talaj felszínével találkozik; az ereszcsomópontban, ahol a tetőszerkezet csatlakozik a függőleges tartófalakhoz; és a nyílászáróknál, ahol a falszerkezet határos a nyílászáróval.
Ezeket a gócpontokat járom végig a múltban épült, legfőképpen az ún. "Kádár-kocka", és a jelenleg népszerű "mediterrán házakkal" szerzett tapasztalataim alapján. Ezen két típus adja hazánk családi ház-állományának jelentős részét, így országos szinten lehetnek relevánsak az itt felvetett energetikai kérdések, és megválaszolásuk hozzájárulhat az egyén és a közösség létbiztonságának növeléséhez.
A lábazati csomópont:
A lábazati csomópont – ahol az épülethatároló falak elmetszik a természetes talajszintet – igen kritikus pontja a családi háznak, hiszen itt egy helyen fut össze több nagyon fontos réteg. A vízszigetelés itt ér véget, a hőszigetelés pedig itt vált át vízálló zártcellásról a homlokzaton használt nem vízálló típusra. Attól függően, hogy az épület alápincézett vagy nem, a talajon fekvő padló- vagy pincefödém hőszigetelése is itt csatlakozik a homlokzati hőszigeteléssel. A csomópont alapvető hibaforrása abból adódhat, hogy a tartófalas szerkezeti rendszerű épületeknél – amilyen a családi házak túlnyomó többsége – a homlokzati határoló falak teherbíró szereppel is rendelkeznek, így a hőszigetelést meg kell szakítani, hogy a terheket az alapozásra le lehessen vinni. A meglévő családi házak esetén – és az újépítésű épületekben is sajnos még sokszor –, a hőhidat nem tudják megnyugtatóan orvosolni.
Alápincézetlen épület esetében további nagy gond lehet a talaj felőli hőszigetelés nem elégséges vastagsága. Sokszor a földszinti padló csak annyi hőszigetelést kap, ami a lépés- és hangszigeteléshez elégséges (5-8 cm), holott a jogszabályok szerinti követelményhez legalább 16 cm vastag polisztirol réteg lenne szükséges, a passzívház-követelmény teljesítéséhez pedig 20 cm-nél több hőszigetelést kell beépíteni.
Visszatérve a tartófalak lábazati hőhíd problémájára: a legmegnyugtatóbb megoldást az első kezdő téglasor helyén elhelyezendő hőhídmegszakító elemek adják, amelyek lehetnek kellő teherbírással és nagyon jó hőszigetelőképességgel rendelkező kemény polimerhab vagy habüveg elemek. Ezek beépítésének köszönhetően a padló-hőszigetelés és a homlokzati szigetelés közti tartófal okozta hőhíd megszüntethető.
Meglévő épületek esetében a homlokzati szigetelés zártcellásan folytatódik a talajszint alatt egészen a fagyhatárig (80 cm), ami így egy "fagykötényt" képez az épület körül, így megakadályozható, hogy a külső hideg az épület alá tudjon hatolni és a padlón keresztül lehűtse a belső teret. Természetesen a legjobb megoldás a hőhídmegszakító elem és fagykötény együttes használata lenne, így nagy biztonsággal megoldható a tökéletesen megszakításmentes termikus burok a lakóházak lábazatánál.
Alápincézett épület esetén gyakori hiba a hideg pincetér és a meleg földszinti lakótér közötti nem megfelelő hőszigetelés kialakítása. A pince feletti födém alsó síkját szokás leszigetelni, viszont ilyen esetben a külső lábazati falon keresztül az épület a falazaton keresztül kihűl a pincetér felé. Ennek elkerülése érdekében a pincefalat kívül-belül fagyhatárig hőszigeteléssel kell burkolni, azonban ez gondot okozhat a pince hasznosításában, ha a falak belső oldalán elhelyezett hőszigetelés miatt a további rétegek és gépészeti elemek kialakítása nehézségbe ütközik. Hatékony megoldásként a pincefalat kívülről-belülről teljes felületén hőszigeteléssel kell burkolni, így a hőáramnak a teljes pincefal magasságában végig kell hatolnia a falszerkezet teljes magasságán. Ez majdnem tökéletes, viszont költségesebb megoldás. Hőhídmentes csomópontokat eredményez itt is a fentebb már említett hőhídmegszakító elem használata: ilyenkor a padló rétegrendjében lévő hőszigetelést kell megfelelő vastagságúra hizlalni a pincefödém alsó síkjának hőszigetelése helyett.
Nyílászárók csatlakozása falszerkezetekhez:
Nyílászárókra nagyobb hőátbocsájtási határértéket ír elő a jogszabály, ez nyilván a technológiai lehetőségekből adódik. 4 rétegű üvegezés esetén az üvegfelület hőátbocsájtási értéke Ug = 0.33 W/m2K[v] alá nem csökkenthető, és a további üvegrétegek beépítése csak aránytalanul kis javulást eredményez. A nyílászárók esetén nagyon fontos még a keretek hőátbocsájtási tényezőjének értéke, ami rendre nagyobb az üvegénél. Az üvegezés és a keret területarányosan súlyozott átlagos hőátbocsájtási tényezője a teljes ablakra megadott érték (Uw). Kimondható, hogy az ablakok hőszigetelő képessége három-négyszer rosszabb a tiszta falfelületekhez képest. Mivel télen naplemente után több energia távozik az épületből az ablakokon, mint amennyi a szoláris nyereségből nyerhető, ezért az üvegfelületek növelése nem folytatható a végtelenségig, az ablakok méretének és a hőtároló falfelületek nagyságának van egy optimuma[vi]. Ugyanez igaz nyáron a túlmelegedés kapcsán: a túl sok üvegfelület következtében árnyékolás nélkül a hűtési energiafelhasználás megnő.
Az ablakkeretek rosszabb hővezető képessége még rontható, ha az ablakok beépítési módja nem elég magas színvonalú és rossz koncepción alapszik. Sok most épülő családi ház esetén előfordul – de felújításoknál általános –, hogy az ablakszerkezetet a tartófal külső és belső síkja közé helyezik el. Ebben az esetben az ablak külső síkja és a fal külső síkja közötti úgynevezett "káva" hőszigetelésének vastagsága nem lépheti túl az ablak szerkezet-vastagságát, mivel akkor már a nyílást takarná ki. Így körülbelül 5 cm szigetelésnél több nehezen helyezhető el, ezért a belső tér felé a káva mentén egy hőhíd alakul ki. Megoldást jelenthet erre a problémára az ablakoknak a fal külső síkjára vagy azon túlra történő kihelyezése. A falsíkon túli beépítés esetén az ablaknyílás köré kemény hőszigetelő habból egy keretet építenek, ami az ablak által leadódó terheket viselni képes. Így a homlokzati hőszigetelés közvetlenül tud az ablakkerethez csatlakozni, és nem képződik egy átmeneti köztes övezet, ahol a hőszigetelés rosszabb minőségű, mint a fal nyílás nélküli részein.
A Magyarországon nagyon népszerű – sokaknak az árnyékolás egyetlen ismert módját jelentő –, redőnyök is komoly hőhidat okozhatnak. A redőnytároló tok egy – külvilág felé nyitott – üreget képez az ablak szemöldökénél. Redőny esetén sajnos nem megoldható, hogy a homlokzati hőszigetelés-vastagság csökkenés nélkül végigfusson, ugyanis az ablakszerkezet előtt közvetlenül futnak a redőny lamellái, és összetekert állapotban is ebben a mélységben kell a redőnynek elhelyezkednie. Léteznek hőszigetelt redőnytokok, amelyeket sokszor az ablak feletti térben helyeznek el – hogy a homlokzati síkján ne lógjanak ki, és a homlokzati szigetelés végig tudjon futni előtte–, de a redőnytok még így is egy kifelé nyitott üreget képez a falszerkezetben, és rontja a hőszigetelés folytonosságát. Ha a redőnyt a homlokzati hőszigetelés síkján kívül lehet elhelyezni, akkor a hőhíd megszűnik, de építészeti szempontból ez nem preferált megoldási lehetőség. Redőny helyett a különböző kihajtható vagy eltolható külső sötétítő spaletták jelenthetnek megoldást, ezek ugyanúgy automatizálhatók igény szerint, és talán esztétikusabb építészeti megoldásokat tudnak nyújtani az épület árnyékolására, mint egy műanyag redőny.
Korszerű alacsony energiaigényű épület nem képzelhető el légtömörség nélkül: a belső térből nem távozhat levegő kontrollálatlanul. Ehhez a nyílászárókat úgynevezett "RAL beépítéssel"[vii] kell légzáró módon beépíteni. Ez egy külső légzáró és párafékező szalagot jelent, ami a homlokzati fal párafékező fóliarétegével és az ablakkerettel teremt légtömör kapcsolatot. Az ablakkeret és falnyílás széle közötti tömítést olyan magas minőségű polimerhabbal kell elvégezni, ami hosszú ideig képes rugalmasan elviselni a hőingadozás okozta – különböző anyagokban eltérő – hőtágulás mértékét.
A rugalmas és fárasztó hatásoknak jól ellenálló habok magukba tudják zárni a légnedvességet, ezért még szükséges egy lakótér felőli párazáró fóliaszalag beépítése, ami megakadályozza a belső pára kitöltő habba szivárgását, és ezzel annak hőszigetelő képessége hosszútávú drasztikus csökkenését. Sajnos hazánkban ez még nem elterjedt módja az ablakok beépítésének, csak markáns felár ellenében szokták a kivitelezők ezt a módot választani.
Eresz csomópont:
A tető és a függőleges határoló falak csatlakozása nagyon kritikus a teljes épület hőszigetelése szempontjából. Nagyon hasonló akadályok lépnek föl a tetőtér-beépítés és hőszigeteletlen padlástér esetében. A tető faszerkezetének letámasztásánál a talpszelemen és a szarufák kapcsolatának hőhídmentes kivitelezése szinte kivitelezhetetlen. A homlokzat függőleges hőszigetelése nem tud megszakításmentesen a zárófödémre vagy a ferde tetősíkra tovább futni, mivel az eresznél túllógatott szarufák megszakítják a folytonos hőszigetelést. A kemény PIR hab-hőszigetelés[viii] szarufák fölötti elhelyezése esetén minimalizálható az eresznél található hőhíd mértéke, de így sem küszöbölhetők ki az eresz túllógását biztosító tartószerkezeti elemek sokkal jobb hővezető képességének pontszerű hatásai. A szarufaközben elhelyezett hőszigetelés vastagságát szükséges hizlalni: vagy a belső tér kárára, vagy a szarufák felső síkja irányában plusz szelemen sor és másodlagos szaruzat beépítésével. Ilyenkor a szarufák és szelemenek találkozási pontjainál pontszerű hőhidak alakulnak ki, aminek kiküszöbölésére tökéletes megoldás nem létezik. Amennyiben adott a megfelelő hőszigetelés-vastagság, a tetőrétegrend hőhidak hatásával korrigált hőátbocsájtási tényező kielégíti az előírt követelményt.
Az energiahatékonyság kulcskérdése az épület hőszigetelésének megfelelő kialakítása. Előbbiekben sorra vettem – a jelenleg hazánkban leggyakrabban előforduló családi házak ("Kádár-kocka", új építésű "mediterrán jellegű" ház) jellemző csomópontjainak vizsgálatával – a határoló felületek iránt támasztott hőszigetelési elvárásokat, és azok leggyakoribb hibáit, nehézségeit, valamint kísérletet tettem a korszerű feltételeknek megfelelő megoldások bemutatására.
A hőszigetelés folytonossága esetén sem növelhető az épület energiahatékonysága a végtelenségig, ugyanis nagyon fontos még a beltéri pára kezelése és a különböző nyílásokon történő légcserék ellenőrzötté tétele, azaz a légzárás.
Következő cikkemben ezt a témát járom körbe, hogy ezzel teljes képet kapjunk az épületek határoló szerkezeteivel szemben felállított energiahatékonysági követelményekről.
Beliczay Gábor
[i] Jankovics Gergő DLA disszertáció – "Az építészeti tér vizsgálata; az alkotás: társasház Münchenben az alkotás: társasház Münchenben az alkotás: társasház Münchenben az alkotás: társasház München" - Breuer Marcell Doktori Iskola Pécs, 2014 február
https://pea.lib.pte.hu/bitstream/handle/pea/5401/Jankovics%20Gergo%20DISSZERTACIO.pdf?sequence=1
[ii]. A passzívház egy olyan épület, amely kimagaslóan jó hatékonysággal, és jelentős gépészeti közreműködés nélkül (passzívan) hasznosítja a környezetében rendelkezésre álló hőenergiát. (Általánosságban elmondható, hogy a passzívház fűtési energiaigényének 1/3-át a nyílászárókon át érkező napenergia, 1/3-át a bent tartózkodó személyek és a használt berendezések hőleadása, 1/3-át pedig a fűtési rendszer – valamilyen hőtermelő – biztosítja.) Forrás: Passzívház Magyarország Egyesület, www.phm.hu/
[iii]. https://passivehouse.com/02_informations/02_passive-house-requirements/02_passive-house-requirements.htm
[iv]. 9/2023. (V. 25.) ÉKM rendelet; https://njt.hu/jogszabaly/2023-9-20-8X
[v]. Triple or Quadruple Glazing?; Ivan Chmúrny; Technical University, Radlinského 11, Bratislava, Slovakia [2015];
https://www.researchgate.net/publication/289686436_Triple_or_Quadruple_Glazing
[vi]. Looks aren’t everything; Hugh Byrd, Eva Nash, School of Architecture and Planning, The University of Auckland [2012]; https://www.researchgate.net/publication/303939628_LOOKS_AREN´T_EVERYTHING
[vii]. https://www.window.de/fileadmin/redaktion_window/vff/Shop_pdfs/Guideline_for_Installation_windows_main_doors_Content_EN.pdf
[viii]. PIR hab rövidítés a "Polyisocyanurate" (poliizocianurát) szóból ered. A PIR hab is polimer-alapú szigetelőanyag, de a kémiai szerkezete és összetétele kissé eltér a PUR habszerkezetétől. A PIR hab erősebb tűzálló tulajdonságokkal rendelkezik, mivel a poliuretánhoz képest a poliizocianurát molekuláris szerkezete tűzállóságot eredményez.; https://apurhab.hu/blog/mi-az-a-pir-hab
Szerk.: Hulesch Máté
