Milyen vastag legyen a hőszigetelés? (3.)

A cikksorozat első részéből megtudtuk, hogy milyen energetikai követelményeket kellett és kell kielégíteni adott helyen egy hőszigetelő anyag alkalmazásával (jogi, szabályozási körülmények). A második írás a hőszigetelőanyag hővezetési tényezőjét mutatta be, valamint az azt módosító különböző korrekciós tényezők hatását (fizikai, kémiai körülmények). Jelen cikk röviden áttekinti a beépítési helyek épületszerkezeti adottságaiból eredő különböző korrekciós tényezők hatását a vastagság meghatározására (természetes légáramlás, felületi hőátadás, hőhidak – épületszerkezeti körülmények).

Alapvetően megkülönböztethetünk ún. nyitott, valamint zárt szerkezetű hőszigetelő anyagot. Közismerten nyitott szerkezetűek a szálas anyagok (MW, GW – bevonatok, kasírozások nélkül) és zártcellásnak tekintettek a műanyag keményhabok (EPS, XPS, PUR/PIR). A hőszigetelés vastagságának meghatározásához azért fontos ez a körülmény – a beépítés helyével és módjával együtt – mert az áramló levegő hatással van az adott termék hőszigetelési hatékonyságára. Az is közismert, hogy jól a mozdulatlan levegő vagy gázok hőszigetelnek, azaz amelyek olyan módon vannak „anyagba csomagolva” hogy a légáramlás nincs hatással az anyagon belüli hőáramokra, hőmozgásokra. Például ha egy átszellőztetett légréses szerkezetbe nyitott összetételű hőszigetelő kerül – mindennemű bevonat nélkül – akkor az áramló levegő képes a szerkezetben is áramlásokat előidézni, ami akár negyedével is csökkenti a ténylegesen „működő” vastagságot.

A természetes légáramlás hajtóereje a módosított Rayleigh számmal (Ra_m) jellemezhető:

Ra_m= 3×10⁶x (d x k x ΔT / λ)

ahol:

ΔT = a hőszigetelés két oldala közti hőmérsékletkülönbség (K)

d = a hőszigetelés vastagsága (m)

k = a hőszigetelés permeabilitása (áteresztőképessége) (m²)

Elhagyható a természetes konvekció miatti korrekció akkor, ha a módosított Rayleigh szám(Ra_m) nem lépi át az alábbi értékeket:

• vízszintesen Ra_m= 2,5
• felfelé, nyitott felső felület irányában Ra_m= 15
• felfelé, szélvédett (nem légáteresztő) felső felületvédelemmel: Ra_m= 30

Vastagságot befolyásoló tényező, hogy milyen a hőátadás a felületen (hisz a hővezetés mellett a hőátadás is meghatározó körülmény).

Felületi hőátadási ellenállások (R_s) szabványos alapértékei:

Megjegyzések:

• A felületi ellenállások megadott értékei csak levegővel érintkező felületekre igazak. Egyéb anyagokkal (pl. vízzel, talajjal) érintkező felületeken nem kell ellenállás értékkel számolni!
• A táblázatban megadott értékeket ε=0,9 félgömbsugárzási együtthatóval, +20°C belsőhőmérséklettel, +10°C külső hőmérséklettel és v=4 m/s szélsebességgel határozták meg, amiből érzékelhető, hogy a befolyásoló tényezők úgy finomíthatóak, úgy közelítik meg legjobban a valós helyzetet, minél közelebb állunk adott az épület konkrét helyére, figyelemmel az anyagbeépítés módjára és a környezeti viszonyokra is!

A hőhidak hatása

Építészetileg és épületszerkezetileg talán legizgalmasabb körülmény a hőhidak helyzete. Elöljáróban nem árt ismételni a hőhidak jellegét, ami lehet anyagszerkezeti különbségből, vagy alaki kialakításból eredő.

Az, hogy különböző anyagok eltérő hőszigetelő/hővezetési képességűek, az természetes. Az alaki viszonyok már nem ilyen egyértelműek, pedig az is könnyen belátható, hogy ha egy teljesen homogén anyagú épület (melyben pl. a padló, fal, födém azonos anyagból készülne) különböző részeit vizsgálnánk, eltérő lenne télen a belső „melegedő” és ahhoz tartozó külső „hűlő” felület mérete (nyáron fordítva).

Néhány alaki hőhíd

A hőhidak jellemzően kombináltak (alaki és szerkezeti együtt) és esetenként „többszörösen hátrányos helyzetbe” hozzák az épület érintett részét, például a téglafalban elhelyezkedő vasbeton nyílásáthidaló + vasbeton koszorú + attikafal felső épületsarokban, vagy téglafalak közt vasbeton födém + vasbeton konzolos erkélylemez épületsarkon + vasbeton sarokpillérrel, stb.

Szerkezeti hőhídpéldák

A hőhidak nem csak energetikailag kedvezőtlenek, de az ilyen épületrészeknél magas a hőérzeti (hideg falak, padlók, födémek) illetve az állagvédelmi (párakicsapódási) kockázat is.

A hőhidakat elsődlegesen ún. előtét- vagy kiegészítő (bennmaradó) hőszigetelések beépítésével szokás mérsékelni. Az alábbi ábrákon néhány kockázatos és pár megfelelő kialakítás elvi vázlata látható (a hőszigetelést a hőhídveszélyes szerkezet szélétől minimum a falvastagsággak egyező szélességben túl kell vezetni):

Vasbeton sarokpillér, tégla vázkitöltő falakkal:

Tégla falban vasbeton kiváltó/keresztgerenda:

Téglafal kapcsolata vasbeton zárófödémmel eresznél:

Téglafalban vasbeton födém és nyílásáthidaló:

Vasbeton zárófödém, nyílásáthidaló, attikafal csatlakozás:

A hőhidak általában vonalak mentén húzódnak (sarkok, csatlakozási élek, nyílások kerülete, stb.) A vonalmenti (lineáris) hőátbocsátási tényező (Ψ) (W/mK) azt fejezi ki, hogy egységnyi hőmérsékletkülönbség mellett mekkora hőáram alakul ki a hőhídon. A hőhidak többlet hőveszteségét számíthatjuk a vonalmenti hőátbocsátási tényező (Ψ) és a vonalhossz szorzataként, de egyszerűsített módszerrel a rétegtervi hőátbocsátási tényező megnövelésével, azaz eredő hőátbocsátási tényező számításával ahol a χ érték táblázatból vehető a hőhidasság mértékétől függően.

A χ korrekciós tényező értékei a szerkezet típusa és a határolás tagoltsága függvényében:

1) Besorolás a pozitív falsarkok, a falazatokba beépített acél vagy vasbeton pillérek, a homlokzatsíkból kinyúló falak, a nyílászáró-kerületek, a csatlakozó födémek és belső falak,erkélyek, lodzsák, függőfolyosók hosszának fajlagos mennyisége alapján (a külső falak felületéhez viszonyítva).
2) Besorolás az attikafalak, a mellvédfalak, a fal-, felülvilágító- és felépítményszegélyek hosszának fajlagos mennyisége alapján a (tető felületéhez viszonyítva, a tetőfödém kerülete a külső falaknál figyelembe véve).
3) Besorolás a tetőélek és élszaruk, a felépítményszegélyek, a nyílászáró-kerületek hosszának,valamint a térd- és oromfalak és a tető csatlakozási hosszának fajlagos mennyisége alapján (a födém kerülete a külső falaknál figyelembe véve).
4) A födém kerülete a külső falaknál figyelembe véve.

Már majdnem összeállt a vastagság-meghatározás minden lényeges tényezője, de a sorozat utolsó cikke a gazdaságossági kérdéseket is figyelembe veszi.