Az építőanyag választás ökologikus szempontrendszere, ”környezetbarát” hőszigetelések

Ökológiai elveknek megfelelő az az épület, melynek kialakítása és működése illeszkedik a természeti körfolyamatokhoz (anyag, energia, víz körfolyamatok) és szerkezeti megoldásai lehetővé teszik a természettel való kommunikációt.

A „fenntarthatatlan" és a "fenntartható" fejlődés
A címben szereplő fogalmak magyarázatot igényelnek, bár a „fenntartható fejlődés" gondolatrendszere korántsem számít újnak. A környezeti válságjelenségek már a ’70-es évek elején riadalmat keltettek. A földi erőforrások kimerülésének és a természet elszennyezésének mértékére és sebességére tekintettel a Római Klub a „Növekedés határai" című, közismert jelentésében az élővilág és benne az ember pusztulásával számolt néhány évtizeden belül. A ma már világszerte működő civilizációs modell kizárólagos céljaként a „haladás"-t jelölték meg, amit a technikai fejlődés és a fogyasztás végtelen növekedésével azonosítottak, anélkül, hogy figyelembe vették volna a természet erőforrásainak és hulladékeltakarító képességének korlátozottságát. (A jelentés könyv formában magyarul is megjelent: Donella Meadows, Jorgen Randers, Dennis Meadows: "A növekedés határai - harminc év múltán" Kossuth Kiadó, 2005. szerk. megjegyzése)

Az írást akkoriban sok kritika érte, de a problémakör súlyosságának fokozatos felismerése egy nemzetközi bizottság létrehozását eredményezte a tényleges helyzet és várható kilátások elemzésére. A bizottság „Közös jövőnk" néven tette közzé jelentését 1987-ben, ami semmivel sem festett megnyugtatóbb képet a civilizáció és a Földi bioszféra állapotáról, mint a Római Klub.
1992-ben Rio de Janeiróban rendezett állam-, illetve kormányfői szintű konferencia „A XXI. század feladatai (AGENDA 21)" címmel kiadott egy „fenntartható fejlődésnek" nevezett átfogó stratégiai dokumentumot. A feladatterv a mennyiségi fejlődés (növekedés) helyett a minőségi növekedésre (fejlődésre) helyezte a hangsúlyt: "Csak az a fejlődés tarható fenn, amely; anélkül elégíti ki a ma élő generációk szükségleteit, hogy veszélyeztetné a jövő generációinak életkilátásait".

Fenntartható építés
A dokumentum az épített környezetre vonatkozóan is döntő jelentőségű problémákat fogalmazott meg, mint a rohamos urbanizálódás, társadalmilag és műszakilag is kezelhetetlen megapoliszokkal, az energiafogyasztás ugrásszerű emelkedése, a víz- és levegőszennyezésnek, valamint a szilárd hulladékok mennyiségének aggasztó mértékű növekedése.

Az ENSZ Emberi Települések Központja (HABIBTAT) HABIBTAT AGENDA című dokumentumában próbálta konkrétabbá tenni a települések „fenntartható fejlődésére" vonatkozó feladatokat.

A nemzetközi Építéskutatási Tanács (CIB) 1994-es konferenciáján a floridai Tampában fogalmazták meg először a „fenntartható építés" definícióját Charles Kibert építész javaslatára: „A fenntartható építés egészséges épített környezet létrehozása és felelős működtetése az erőforrások hatékony felhasználásával ökológiai elvek alapján"

Az ökológia (az élőlények és környezetük kapcsolatrendszerének tudománya) az utóbbi évtizedekben egyre fontosabbá vált, különösen az ökoszisztéma kutatások eredményei látszottak igazolni a kezdeti aggodalmakat.

Az emberi egészség veszélyeztetésének megállítására indult komplex, u.n. Healthy Building (Egészséges épület) kutatások eredményei, pl. az S.B.S. (Beteg épület tünetegyüttes) B.R.I. (Épülethasználathoz köthető betegségek) a közelmúltban váltak ismertté.

Mint tudjuk, a kidolgozott stratégiával kapcsolatban több megállapodás született és vált elfogadottá, amit az egyes országok változó mértékben tartanak be.

A fenntartható (környezettudatos) építés tehát lényegében a fenntartható fejlődés szempontrendszerének érvényesítése épített környezetünk létrehozásában és működtetésében az ökológia-tudomány fogalomkészletének felhasználásával.
Az alább közölt kulcsszavak további segítségül szolgálhatnak.

A fenntarthatatlan fejlődés jellemzői: az innováció (erőltetett technikai fejlődés), az energiaigényesség, a fogyasztói szemlélet és a rövidtávú, maximális haszonra törekvés.

A fenntartható fejlődés elveinek kidolgozói, Herman Daly és H. Opschoor közgazdászok a nem megújuló erőforrások takarékos használatát, a megújuló forrásokkal való gazdálkodást és a szennyező kibocsátások korlátozását tekintik a legfontosabb feladatoknak. Szerintük az emberi beavatkozások időtényezőjének egyensúlyban kell lennie a természeti folyamatok időtényezőjével: a megújuló- illetve a nem megújuló erőforrásokat megújulókkal helyettesítők regenerációs ütemével. A megújuló erőforrások regenerálódása (biomassza kívánatos összetételű újratermelődése) adott mennyiségű, biológiailag aktív földterületet feltételez.

A fenntartható fejlődés kulcsszavai az angol R.C.R. (reduce, conserve, recicling) nyomán:

• az önkorlátozás, a takarékosság és a természet terhelésének csökkentése,
• a megőrzés, gazdálkodás a természet erőforrásaival, az elhasznált „termékek" visszaforgatása vagy újra (fel) használása
• és a pénz szerepének visszaszorítása.

A fenntartható építés eszközrendszere
Ökológiai elveknek megfelelő az az épület, melynek kialakítása és működése illeszkedik a természeti körfolyamatokhoz (anyag, energia, víz körfolyamatok) és szerkezeti megoldásai lehetővé teszik a természettel való kommunikációt.

Létrehozásuk érdekében:

• korlátozni kell az ökológiailag aktív földterületek építési célra való használatát,
• minimálisra csökkenteni az anyag-, az ivóvíz- és a fosszilis energia bevitelét,
• el kell érni jó hatásfokú hasznosításukat és
• korlátozni a nem mérgező és visszaforgatható kibocsátást.

Takarékos terület felhasználás
A megújuló források közé tartoznak a természet láthatatlan „szolgáltatásai" is, pl. az oxigéntermelés, a szennyezetlen ivóvíz, a szélsőségektől mentes időjárás, a hulladékok lebontása, stb. A „szolgáltatások" minősége a bioszféra zavartalan működésétől, elsősorban a növénytársulások egészséges összetételétől, természetes sokszínűségétől függ. Településeink nagy része, de épületeink ebből a szempontból mindenképpen „kultúrsivatagoknak" tekinthetők, valamennyien tapasztaljuk az ökológiailag aktív terültek egyre gyorsuló ütemű beépítését, vagy azokon nagytáblás, monokultúrás mezőgazdasági üzemek létrehozását. A természet terhelése csökkentésének elve az ipari és mezőgazdasági rozsda övezetek rehabilitációjával, meglévő településrészek revitalizációjával (barna mezős beruházások) kapcsolja össze az építési tevékenységet. Mezőgazdasági és erdőterületek belterületbe vonását, építési területté nyilvánítását (zöldmezős beruházások), megapoliszok kialakulását nem, vagy csak végső esetben tartja elfogadhatónak.

Környezettudatos épületszerkezetek
A környezettudatos épületszerkezetek kialakítására a „harmadik bőr" elve alapján kerülhet sor. (A biológiai bőrünk és a ruhánk után az épületek külső térelhatároló szerkezetcsoportja lehetne a harmadik bőrünk). Jellemzőit a biológiai bőr funkcióinak megfelelően célszerű meghatározni:

• mechanikai védelem,
• biológiai védelem,
• szabályozás (hideg és meleg elleni szigetelés, párologtatás),
• lélegzés, elnyelés és
• a kapcsolatteremtés funkcióinak való megfelelést jelenti.

A szerkezetek kialakításakor a teherhordás, hőszigetelés, hőtárolás, páragazdálkodás, lég-és vízzárás funkcióit az integrált (többfunkciós rendszerek) szerkezetek elégítik ki a leghatékonyabban. Ez nem mindig lehetséges. Több rétegű szerkezeteknél törekedni kell lehetőleg azonos élettartamú és minőségű szerkezeti rétegek összekapcsolására. A megőrzés (tartósság) elvének (mert megőrizni csak tartós anyagokat lehet) érvényesítése komoly követelmény, az „eldobható házak" bontás után legtöbb esetben a hulladékhegyeket magasítják.

Környezetbarát anyaghasználat
A betervezésre-beépítésre kerülő építőanyagokra vonatkozó kívánalmak röviden, az alacsony beépített energiatartalom, az újra-használhatóság-, hasznosíthatóság, vagy visszaforgathatóság. Fontos, hogy ártalmatlan legyen az emberi egészségre és keveset kelljen szállítani.

Fenntartható épülethasználat
Korszerűnek mondott épületeink lineáris modell szerint működnek, gyakorlatilag hatalmas energiaráfordítással előállított vegyszerkeverékeknek tekinthetők. Rendszerint un. defenzív stratégiával tervezett, elzárkózó házak, nem kommunikálnak a környezettel. A belső terek kívánt kondícióit mesterséges eszközökkel állítják elő és tartják fenn.

A környezettudatos épületek ökologikus modell alapján „dolgoznak", felerősítik és használják a környezeti erőforrásokat. Nemcsak a „veszteségeket" korlátozzák, hanem a nyereségeket is hasznosítják (pl. megújuló energiaforrások, növényzet, vízfelületek, helyi légáramlatok), kommunikatív és „egészséges" rendszerek. A belső téri kondíciókat természetes, gyakran csak épületszerkezeti, anyaghasználati eszközökkel, minimális gépészeti beavatkozással biztosítják. Az energia és vízfogyasztás, a szennyvíz természetes kezelése, valamint a hulladék termelés korlátozása az épületek teljes élettartama alatt, része a fenntarthatóság követelményrendszerének.


Az indikátorrendszer meghatározása
Annak megítéléséhez, hogy valamely szerkezeti megoldás megfelel-e a fent részletezett követelményeknek, indikátorokra, azaz fenntarthatósági mérőeszközökre van szükség. Hazai, fenntartható építésre vonatkozó minősítő rendszer pillanatnyilag még nem áll rendelkezésre, ismertek viszont német és svájci módszerek, de az adatbázisok Magyarországon csak korlátozottan értelmezhetők.
Kidolgozásukhoz többek között szükség van életciklus elemzésekre (LCA), termékút vizsgálatokra (a termék sem a kitermelés, sem a gyártás, sem a beépítés, sem a használat során nem károsítja a környezetet és emberi egészséget). Szükséges a használat közbeni és a bontás utáni káros anyagemittálások számszerűsítése, környezeti és egészségügyi hatáselemzés elvégzése, követelmények felállítása, illetve kielégítésük mérhetősége, azaz egy ökologikus szemléletű értékelési és reprezentálási módszertan hazai kifejlesztésére, és/vagy a külföldiek honosítására.

Az ökológiai lábnyom
A bioszféra terhelésének mérőszámaként javasolható az ökológia lábnyom (ÖL) kiszámítása, ebben az esetben is a fenti megjegyzésekkel kiegészítve.

Az ökológiai lábnyom kormányközi statisztikai adatokra támaszkodó számítási eszköz, mutatószám, amely egy meghatározott népesség-gazdaság erőforrás-fogyasztási és hulladéklebontási-elnyelési szükséglete termékeny földterületben mérve.

A területegység az egyhektárnyi világátlag termelékenységű biológiailag aktív földterület. Az egy évre vonatkoztatott produkciót, azaz a termelt biomassza mennyiségét veszik figyelembe a számításoknál, pl. termőföld, legelő, erdő, halászterület, stb. Az épített környezet létrehozásának-működtetésének lábnyoma jelenleg csak az energiafogyasztás szempontjait képes figyelembe venni a CO₂ kibocsátáson keresztül. A CO₂ légkörbe kerülésének kiszámítható hatása van, a légköri halmozódás (az üvegházhatás) következtében a felmelegedés mértéke meghatározható. Az primer energiatartalomhoz, az élettartam alatti fűtési-hűtési energiaszükséglethez, a késztermék szállításához szükséges energia előállítás CO₂ kibocsátása éves bontásban meghatározható. A CO₂ mennyiség elnyeléséhez szükséges biomassza mennyiségét előállító földterület nagysága is meghatározható.
Az egyéb (elsősorban kémiai) szennyező anyagok hatása az ivóvíz-, talaj- és levegőszennyezés még nem mérhető megbízhatóan.

Az épületszerkezetek értékelési szempontjai
Konkrét szerkezetek teljes rétegrendje valamennyi rétegének jellemzőit szükséges értékelni, figyelemmel a vizsgált szerkezet teljes élettartamára. Az itt nem részletezett általános épületszerkezeti, technológiai adatok mellett az egyes szerkezeti rétegek környezetre illetve az emberi egészségre vonatkoztatható hatását kell számszerűsíteni, adatok hiányában becsléssel megállapítani felületegységre (m²) vetítve. Az elemzés közel azonos jelentőségűnek tekinthető elemei a teljesség igénye nélkül az alábbiak:

• beépített primer (fosszilis) tartalom (PET, PEI),
• élettartam alatti energia használat (fosszilis illetve megújuló),
• alapanyag (megújuló, nem megújuló),
• lokális, belföldi előállíthatóság,
• a szerkezet előállításához rendelhető CO₂eq tartalom,
• a szerkezet előállításához rendelhető SO₂eq tartalom,
• a beépítés, használat illetve az égés során a káros anyag kibocsátás (elnyelés) mértéke, minősége,
• a használati komfortérzet jellemzői (páradiffúzió, hőszigetelés, hőtárolás-csillapítás, stb.
• elektrosztatikus feltöltődés mértéke, sebessége,
• elektromágneses sugárzás elnyelés,
• radioaktív sugárzás mértéke,
• az újrahasznosíthatóság mértéke, komposztálhatóság,
• a bontás, újrahasznosíthatóság energiaigénye,
• a bontást követő káros anyagkibocsátás mértéke, minősége.

Az értékelés elvégzése nem egyszerű feladat, elsősorban a megbízható adatok hozzá nem férhetősége miatt. A fent említett adatbázisok konkrét értékei a bázist kidolgozó ország gazdasági, kulturális és ökológiai állapotát tükrözik, melyek hazai viszonyainktól jelentős eltérést mutatnak.

További kutatások szükségesek az egészségügyi károkozások területén.

Környezetbarát építőanyagok és jellemzőik
A betervezésre-beépítésre kerülő építőanyagokra vonatkozó követelmények egy kicsit bővebben a következők:

• alacsony legyen a beépített primer energiatartalom (nyersanyag kitermelés, szállítás és gyártás energiatartalma),
• újra-használható/ hasznosítható, visszaforgatható és/vagy komposztálható és
• az emberi egészségre ártalmatlan-,
• az előállítás célszerűen az építés helyszínének közelében legyen.

A beépített energiatartalom a nyersanyag kitermelés, a gyártó helyre szállítás és az előállítás/gyártás energiaigényét összegzi. Példáuk: az alumínium félkész termékek kb. 350 kWh/m³ , a helyben kitermelt, csak darabolással előállított fa fűrészárúk kb. 5 kWh/m³ primer energiát tartalmaznak (a „primer energia" kifejezés a fosszilis energiahordozókból előállított, elsődleges energiát takarja).
A hulladékképződés korlátozása megkívánja, hogy a bontásra került anyagok, vagy szabási hulladékok darabolási, őrlési, olvasztásos, stb. technikákkal újra hasznosíthatók, feldolgozás nélkül újrahasználhatók vagy komposztálhatók legyenek.

Egészségügyi és természetvédelmi követelmény egyaránt, az anyagok káros anyag tartalmának, kibocsátásának határérték alatti volta. Az un. káros anyagok egy része bizonyítottan összefüggésbe hozható különböző betegségek kialakulásával, más részük, súlyos környezetszennyezést okoz, például a formaldehid (HCHO), egyes halogénezett és a klórozott szénhidrogének (PCP, PVC, PCB, TCDD, stb.) melyek számos építőanyagban pl. festékekben, lakkokban, favédő, égéskésleltető, fertőtlenítő anyagokban, oldószerekben és rengeteg gyártási segédanyagban megtalálhatók. (1. sz. ábra).

A felsorolt mérgező anyagokat csak kis mennyiségben tartalmazzák a különböző termékek (nem léphetik túl a megengedett értékeket). De köszönhetően a szigorodó energetikai előírások komolyan vételének (lásd filtrációs energiaveszteség korlátozása a kitűnő légzárású ablakokkal) a zárt belső terekben a különböző anyagok kipárolgásai feldúsulnak és a légtérbe került vegyszerkeveréknek egy mérhetetlen, ellenőrizhetetlen összetételű koncentrációja alakulhat ki. Az emberi szervezetet érő, halmozódó, összeadódó (additív) hatások mérésére egyelőre nincsenek megbízható módszerek.

Az anyagok kiválasztása
Környezetkímélő, egészséges anyagok kiválasztása a hatalmas kínálatból nem egyszerű feladat. A termékleírások gyakran hiányosak, a hétköznapi vásárló, de gyakran a gyakorló építész számára sem szolgálnak egyértelmű adatszolgáltatással. A termékinformáció a felsorolt szempontok nem mindegyikét tartalmazza, ha bár sok közülük már megjelenik a minősítésekben. Nehéz megbízható információt szerezni pl. a beépített- és különösen a szállítási energiatartalomról (gyakran a világ túlsó végéről származó termékeket használunk fel), a konkrét anyagösszetételről, beleértve a gyártáskor felhasznált segédanyagokat is.
A termékút elemzések (2. és 3 sz. ábra) nem hozzáférhetők, vagy ha mégis, nehezen értelmezhetők a laikus vásárlók számára, mert a hatáselemzések eredményeit illetően a szakemberek között sincs egyetértés.

Környezetbarát hőszigetelő anyagok
A fenntartható építés szempontrendszerének láthatólag csak egy része az energiaracionalizálás, az energetikai szabályozási rendszer csak egy (igaz nagyon jelentős) a betartandó kritériumok közül.

A jelenleg felhasznált energiamennyiség döntő többségét nem megújuló energiahordozókból állítják elő. A megújuló energiaforrások használata mintegy 6%-ra tehető, de ismert EU elvárás, hogy 2010-ig ez 12%-ra növekedjék.
A kereskedelmi forgalomban lévő hőszigetelő anyagoknak csak egy része tekinthető környezetbarátnak. A fenti kritériumok valamelyike legtöbbjük esetében nem teljesül.

A tervező építész számára a hőszigetelés anyagának megválasztása az általa tervezett új, vagy rehabilitálandó épület funkciójából adódó- és a szerkezetek kiválasztásához szükséges követelményrendszer ismeretében lehetséges. A szakemberek számára ismeretes, hogy az épületszerkezetek hőszigetelő értéke a szerkezetek vastagsági méretének növelésével, a szerkezet anyagösszetételének befolyásolásával és/vagy hőszigetelő réteg hozzáépítésével növelhető. Az új energetikai szabvány követelményértékei igen szigorúak, a napjainkban használt szerkezetek legnagyobb része, az extrém vastagsági méretek gazdaságtalansága miatt, külön hőszigetelő réteg nélkül nem felelhet meg a követelményértékeknek.
A felsorolt kritériumoknak mindenben megfelelő hőszigetelő anyagok ma már itthon is hozzáférhetők. Ezek többnyire természetes-, elsősorban növényi anyagúak, gyakran társított, méretre szabott, minimális energia ráfordítással előállított termékek.

A környezetbarát szerkezetekre és/vagy építőanyagokra a tanult szakmai szabályok mindenben érvényesek, csak kiegészülnek a fenntarthatóság követelményeivel. Értelmezésük azonban eltérő lehet az építés helyétől (pl. öko-falvak), az épület funkciójától, felhasznált szerkezeti anyagaitól (pl. vályogházak) és a feladat jellegétől (rekonstrukció vagy új épület) függően. A leggyakoribb problémát a tűzvédelmi jellemzők jelentik, legtöbbször az épületmagasságtól függ alkalmazhatóságuk.
De ez már egy másik írás tárgya.

Végezetül egy (tudomásom szerint) itthon még nem kapható, fa alapanyagú hőszigetelő anyag termékjellemzői kerülnek bemutatásra.

Műszaki adatok - HOMATHERM® HP fa alapanyagú hőszigetelő tábla
Alapanyag - farostok vágási és fűrészelési hulladékból
Kötőanyagok - ligninszulfonát és fa-gyanta (Tallharz), a cellulóz előállí­tásából, gumi alapú ragasztó (damár)
Tűzvédelmi anyagok - borax
Felhasználás - hőszigetelő táblák
Engedély/Szabvány - DIN 18165 - PflP - WD - 045 - B2
Vastagságok - 80 mm, 100 mm, 120 mm
Tábla méretek - 1000 x 625 mm
Hővezetési tényező - XR=0,045 W/mK
Páravezetési tényező - m≤ 5
Nyomószilárdság - 60 KN/m²
Alkalmazási terület - WD (hőszigetelés), a DIN 18165-1 alapján
Specifikus hőkapacitás (fajhő) - ca. 2000 J/(kgK)
Sűrűség - 120 kg/m³
Tűzvédelmi osztály - B2, a DIN 4102 szabvány 2. része alapján (közepesen éghető)
Éghetőségi adatok - égés közbeni lecsöpögés/lehullás nem lép fel a B2 tűzvédelmi osztály feltételeinek megfelelően nem táplálja az égést, kis mértékben füstgáz termelődik (látható)

Különleges tulajdonsága (mint más növényi anyagú hőszigetelésnek is), a kitűnő páraáteresztő képesség, sőt a párával való gazdálkodás, a természetes alap- és segédanyagok használata és komposztálhatóság.

Tudnunk kell azonban, ha egy épületben csak a hőszigetelés „ökologikus" a teljes épület környezetszennyezésének csökkenése gyakorlatilag nem mutatható ki.

dr Lányi Erzsébet írása "Hogyan mérhető az építés „fenntarthatósága"? Építőanyag választás ökologikusan" címen az Építőmester 2006/szeptember-októberi számában jelent meg