Épületfelújítások passzív energetikai megoldásainak épületszerkezetei

Átírás

1 Épületfelújítások passzív energetikai megoldásainak épületszerkezetei Április 10. dr. Kakasy László okl. építészmérnök, egyetemi adjunktus BME Épületszerkezettani Tanszék Bakonyi Dániel okl. építészmérnök, tanársegéd BME Épületszerkezettani Tanszék

2 Épületenergetikai szabályozás U érték követelmények

3 Épületenergetikai szabályozás fajlagos hőveszteség t. 39/2015.(IX.14.)MvM Rendelet a 7/2006.(V.24.)TNM Rendelet módosítása től átadásra kerülő új épületek közel nulla energia felhaszn. Jelenleg még enyhébb követelmények érvényesek

4 Épületenergetikai szabályozás összesített energetikai m. 39/2015.(IX.14.)MvM Rendelet a 7/2006.(V.24.)TNM Rendelet módosítása től átadásra kerülő új épületek közel nulla energia felhaszn. Közel nulla legalább 25% helyben előállított megújuló energia felhaszn. Jelenleg még enyhébb követelmények érvényesek

5 Épületenergetikai szabályozás meglévő épületek nem jelentős mértékű felújítás (U, ép.gép.) jelentős mértékű felújítás (U,q,E, nyári túlmeleged., ép.gép.) műemléki vagy városképi szempontból védett épületek lényeges felújítására nem terjed ki, ha a rendeletnek megfelelés elfogadhatatlan mértékben megváltoztatná ezen épületek jellegzetességeit, megjelenését (értékleltár!)

6 Külső vagy belső oldali hőszigetelés? Külső hőszig. Belső hőszig. + Nagy lehetséges hőszigetelés vastagságok + Kis hőingás a falazatban + Nedvességtechnikailag ált. nem problémás + A fal nem fagy át + A falazat hőtároló tömege érvényesül + Folyamatos a hőszigetelés a termikus burokban, a hőhidak általában jól megoldhatóak - Hosszú felfűtési idő - Homlokzati tűzterjedés probléma lehet - Csak egy egész épület szigetelhető - Időjárásnak kitett hőszigetelés + Gyorsan felfűthető + Lakásonként kivitelezhető, állványt nem igényel + Homlokzati tűzterjedés szempontjából nem problémás - Nedvességtechnikailag problémás - Általában csak kis hőszigetelés vastagságok lehetségesek - A hőszigetelés nem lehet folyamatos, megoldhatatlan hőhidak - Elvesz a hasznos alapterületből - A falazat hőtároló tömege nem érvényesül - A külső falak nem szerelvényezhetőek, a bútorozás és a rögzítés korlátozott - Tűzvédelmileg kérdéses anyagok beltérben

7 Sík felületű homlokzatok A külső oldali hőszigetelés számára ideális épületek Vakolt homlokzatképzés, festett vagy mosott beton felületképzés

8 Historizáló stílusú épületek átépítése és felújítása Szilikáthab hőszigetelő lapokból kialakított tagozatok, nyíláskeretek Könnyűbeton párkányelemek Nutázott vakolat megformázott szilikát hőszigetelő lapokon Corinthia Grand Hotel Royal

9 Belső oldali hőszigetelések legfontosabb kérdései Épületenergetikai kérdések Milyen minimális U érték érhető el (hőszigetelés maximális vastagsága)? Hol van az energetikai optimum (a hőhidak hatását is figyelembe véve)? Nyári hővédelem kérdése: a hasznos hőtároló tömeg mekkora része vész el? Milyen egyéb energetikai beavatkozásokkal érdemes összekapcsolni a hőszigetelést (ablakfelújítás, szellőzés, gépészet, )? Épületfizikai kérdések Felületi állagvédelem (ált. felület, hőhidak) penészedés Szerkezeten belüli penészesedés, gombásodás (fa szerkezeteknél) Szerkezet hosszú távú nedvességtechnikai működése: - hogyan alakul a fal nedvességtartalma az évek alatt? - dinamikus egyensúly ki tud alakulni, vagy folyamatos nedvesedés lép fel? - mik az esetleges tönkremenetel mechanizmusai és mekkora azok bekövetkezésének valószínűsége? Fennáll-e a fagykár veszélye? Megóvandó külső felület károsodása?

10 Belső oldali hőszigetelések tervezése Támpontok a tervezéshez? Épületfizikai méretezési szabványok: MSZ Épületek és épülethatároló szerkezetek hőtechnikai számításai - Hőtechnikai méretezés MSZ EN ISO 13788:2001 Épületszerkezetek és épületelemek hő- és nedvességtechnikai viselkedése. A kritikus felületi nedvességet és a szerkezeten belüli páralecsapódást megelőző belső felületi hőmérséklet. Számítási módszerek MSZ EN 15026:2007 Épületszerkezetek és épületelemek hő- és nedvességtechnikai viselkedése. A nedvességvándorlás becslése numerikus szimulációval. Irányelvek: WTA /D Leitfaden für hygrothermische Simulationsberechnungen WTA /D Simulation wärme- und feuchteteschnischer Prozesse WTA /D Rechnerische Prognose des Schimmelpilzwachstumsrisikos WTA /D Innendämmung nach WTA I - Planungsleitfaden Wissenschaftlich-Technische Arbeitsgemeinschaft für Bauwerkserhaltung und Denkmalpflege International Association for Science and Technology of Building Maintenance and Monuments Preservation

11 Belső oldali hőszigetelések tervezése WTA /D Innendämmung nach WTA I Planungsleitfaden WTA /D Belső oldali hőszigetelések tervezése - Tervezési irányelv

12 Belső oldali hőszigetelések tervezése WTA /D Innendämmung nach WTA I Planungsleitfaden WTA /D Belső oldali hőszigetelések tervezése - Tervezési irányelv Falazat anyaga, külső felületképzése és állapota Szintközi födémszerkezetek Záró és pincefödémek Hőhidak, szerkezeti csatlakozások Külső nyílászárók, redőnytokok Külső nedvességforrások Belső nedvességforrások Szerkezeti nedvesség Épületgépészet és szellőztetés Épülethasználat

13 Belső oldali hőszigetelések tervezése WTA /D Innendämmung nach WTA I Planungsleitfaden Épületdiagnosztika fontossága: Nedvességforrások 1. Szerkezet meglévő nedvességtartalma 2. Homlokzati hibák (pl. rossz párkányfedések, sérült vakolat, sérült ejtőcsövek, ereszek ) 3. Csapóeső 4. Felszívódó nedvesség 5. Higroszkópikus sók 6. Újonnan bevitt építési nedvesség 7. Konvektív nedvességáramok

14 Belső oldali hőszigetelések tervezése WTA /D Innendämmung nach WTA I Planungsleitfaden WTA /D Belső oldali hőszigetelések tervezése - Tervezési irányelv Energetikai racionalizálás - korlátozott hőszigetelés vastagságok - elkerülhetetlen hőhidak optimális vastagság kb. 6-8 cm - nyílászárók felújításával, egy új szellőztetési koncepcióval, gépészeti rendszer felújításával együtt ajánlott Épülethigiénia - hőkomfort nővelése - a szerkezet leggyengébb pontjainak, problémás hőhidak javítása

15 3. Belső oldali hőszigetelések tervezése WTA /D Innendämmung nach WTA I Planungsleitfaden WTA /D Belső oldali hőszigetelések tervezése - Tervezési irányelv Homlokzati hibák javítása Homlokzati hidrofóbizálás Falszigetelés Falszárítás A külső falakban futó szerelvények kiváltása

16 Belső oldali hőszigetelések tervezése WTA /D Innendämmung nach WTA I Planungsleitfaden WTA /D Belső oldali hőszigetelések tervezése - Tervezési irányelv Épületfizikai tervezés! Ökölszabály: egy belső oldali hőszigetelés nem katalógusból beterevezhető szerkezet Mindig részletes hő- és nedvességtechnikai szimulációt igényel, legalább rétegrendi szinten Csomópontok, hőhidak legalább hőtechnikai ellenőrzése Fa szerkezeteknél a szerkezet 2 vagy 3D-s hő- és nedvességtechnikai ellenőrzése is szükséges lehet Iteratív folyamat!

17 Az épületfizikai méretezés eszközei U érték λd = 0,04 [W/mK]

18 Az épületfizikai méretezés eszközei felületi állagvédelem Ψ Θ si,min Hőhidak: Energetikai probléma: vonalmenti és pontszerű hőveszteségek Hőkomfort probléma: alacsony felületi hőmérsékletek Épületszerkezettani probléma: állagvédelmi probléma (páralecsapódás, kapilláris kondenzáció, penészképződés)

19 Az épületfizikai méretezés eszközei felületi állagvédelem Θ i Θ si,1 f Rsi = ( Θsi -Θe ) ( Θ Θ ) i e Θ e,1 Θ e,2 Θ si,1 f Rsi ahol: f Rsi Θ si Θ e Θ i - a saját léptékben mért hőmérséklet - a belső felületi hmérséklet (K) - a külső léghőmérséklet (K) - a belső léghőmérséklet (K) Tetszőleges eltérő külső ill. belső hőmérséklet értékekhez tartozó felületi hőmérséklet számítása: si Rsi ( Θi Θe ) Θe Θ = f +

20 Problémás részletek - erkély Ψi = 0.78 [W/mK] frsi = [-] Ψi = 0.69 [W/mK] frsi = 0.74 [-] Ψi = 0.41 [W/mK] frsi = 0.83 [-] Ψi = 0.70 [W/mK] frsi = 0.70 [-] Bakonyi Dániel, Kakasy László: Vasbeton erkélylemezek utólagos hőszigetelése, Magyar Építéstechnika, 2012, 50(12), pp

21 Az épületfizikai méretezés eszközei felületi állagvédelem

22 Az épületfizikai méretezés eszközei hőhídkatalógus

25 Belső hőszigetelés hőmérséklet a hőszigetelés mögött

26 Az épületfizikai méretezés eszközei - HAM Páradiffúziós ellenőrzés ( Glaser módszer) Részletes hő- és nedvességtechnikai szimuláció Csak stacioner állapot Hőáram csak hővezetéssel Nedvességáram csak páradiffúzióval Az anyagok nedvességtárolása nem modellezett (ill. felöltődési idő becslés) Konstans anyagjellemzők (λ, µ állandó) A lecsapódó nedvesség helyben marad Irreális peremfeltételek Dinamikus szimuláció valós klímaadatokkal Hővezetés és entalpiaáram a nedvességgel Páradiffúzió, kapilláris nedvességvezetés, konvektív nedvességáramok Csapóeső modellezése Nedvesség és hőmérséklet függő anyagjellemzők Az anyagok szorpciós és kapilláris nedvességkapacitása figyelembe van véve 1, 2 v. 3D

27 Az épületfizikai méretezés eszközei Részletes hő- és nedvességtechnikai szimuláció Nyugat-Európában és Észak-Amerikában lassan a térelhatároló szerkezete higrotermikus méretezésének alapvető módszerévé válik dw ϕ D ϕ x px p ϕ sat D ϕ ϕ δ ϕ y δ py p ϕ = sat + M dϕ t x x x y y y dh ϑ ϑ ϑ x y hv px p ϕ λ λ δ sat hv δ py p ϕ = sat dϑ t x x y y x x y y WUFI Künzel, H.: Verfahren zur ein- und zweidimensionalen Berechnung des gekoppelten Wärme- und Feuchtetransports in Bauteilen mit einfachen Kennwerten; Doct. Dissertation: Lehrstuhl für Bauphysik, Universität Stuttgart, Grunewald, J.: Diffusiver und konvektiver Stoff- und Energietransport in kapillarporösen Baustoffen; Doct. Dissertation: Institut für Bauklimatik Dresden, Technische Universität Dresden, HAM3D VIE Hamlab Bednar, T.: Beurteilung des feuchte- und wärmetechnischen Verhaltens von Bauteilen und Gebäuden - Weiterentwicklung der Meß- und Rechenverfahren; Doct. Dissertation: Forschungsbereich für Bauphysik, Vienna University of Technology, van Schijndel, J.: Integrated Heat Air and Moisture Modelling and Simulation; Doct. Dissertation: Unit Building Physics & Services (BPS), Technische Universiteit Eindhoven, Eindhoven University Press, 2007., ISBN:

28 Belső oldali hőszigetelés rendszerek csoportosítása Szerelt előtétfal + párazár/fékező fólia Építőlemezzel társított, légzáró rendszerű hőszigetelés Anyagában pára- és légzáró hőszigetelés Páraáteresztő (kapilláraktív) hőszigetelés

29 Belső oldali hőszigetelés szerelt előtétfal + Száraz technológia + Könnyű kivitelezés + Nagy tervezői szabadság - Működése a pára ás légzárás kivitelezési működésétől függ - A fóliát nem lehet mindig légzáró szerkezethet csatlakoztatni (pl: téglaboltozatos föédem feltöltéssel, fa zárófödémek) - Párazáró fólia esetén (sd>10m) erősen gátolja a szerkezet kiszáradását, és a nyári évszakban vezethet nedvességkárokhoz. - A fólia utólag is könnyen megsérülhet

30 Belső oldali hőszigetelés szerelt előtétfal

31 Belső oldali hőszigetelés szerelt előtétfal A párafékező réteg folytonossága!!!

32 Belső oldali hőszigetelés szerelt előtétfal

33 Belső oldali hőszigetelés szerelt előtétfal Lég- és párafékező réteg tervezése befelé irányuló páravándorlást is figyelembe kell venni! magas sd értékű fólia a kiszáradást is gátolja célszerűen sd = 2-5 [m] változó ellenállású fólia használata A légtömörség és a páravédelmi réteg folytonossága elemi fontosságú!

34 Belső oldali hőszigetelés építőlemezzel társított, légz. + Száraz technológia + Könnyű, gyors kivitelezés - Párafékező/párazáró fólia nincs, ill. ha van akkor nem folytonosítható - A pára és légzárást pusztán a viszonylag tömör hőszigetelés és a gipszkarton réteg biztosítja - Csatlakozásoknál az egyenértékű jó légzárás kialakítása kérdéses - Jelentős légrés a falazat és a hőszigetelés között - Az általában éghető anyagú hőszigetelés tűzvédelmi probléma lehet * forrás:

35 Belső oldali hőszigetelés építőlemezzel társított, légz.

36 Belső oldali hőszigetelés építőlemezzel társított

37 Belső oldali hőszigetelés építőlemezzel társított, légz. Kényes részletek Kuntner F. szakdolg.

38 Belső oldali hőszigetelés anyagában párazáró Anyagában pára- és légzáró hőszigetelés + A belső tér felé lég és páratechnikailag teljesen zárt + Teljes felületen ragasztott, fúgázott, nincsenek bezárt légrések + A csatlakozásoknál sem juthat a hőszigetelés mögé extra nedvesség + Utólagosan sem lehet megsérteni a pára és légzárását (pl. mechanikai rögzítésekkel) + Szinte tetszőleges belső burkolat - Relatív magas anyagár - A falazat befele egyáltalán nem képes nevdességet leadni, ami folyamatos lassú feltöltődéshez vezethet ha a külső felület nem elegendő a teljes nedvességterhelés folyamatos leadásához - Csak kellően száraz, és igen jó külső nedvességvédelmű szerkezeteknél javasolt. * forrás:

39 Belső oldali hőszigetelés anyagában párazáró forrás: forrás:

40 Belső oldali hőszigetelés anyagában párazáró Nem éghető anyagú (A1), tökéletesen páraés légzáró anyag 66%-ban újra hasznosított üvegből. A hőszigetelő lapok hézagait teljes keresztmetszetben töltse ki a bitumenes ragasztó anyag. A csatlakozásoknál se jusson levegő, vagy pára a hőszigetelés mögé. A falba kívülről bejutó csapadék, vagy felszívódó talajnedvesség csak kifelé tud eltávozni. Javasolt a homlokzat egyidejű javítása, hidrofóbizálása. Csak megfelelően vízszigetelt fal esetén használható. 2,5 m magasságig elég a ragasztás, ha vakolt. Nagyobb magasságnál, illetve burkolt felületnél 2 db/m2 mechanikai rögzítés is kell.

41 Belső oldali hőszigetelés páraáteresztő (kapilláraktív) + Teljes felületen ragasztott és fúgázott, nincsen bezárt légrés a szerkezetben + Nem gátolja a szerkezet száradását a belső tér felé + A legkevésbé érzékeny a nagy meglévő nedvességtartalomra és a külső nedvességforrásokra + Aktívan hozzájárul a belső nedvességterhelés csúcsok kiegyenlítéséhez (kellemes belső klíma) - Általában relatív rosszabb hővezetési tényező - Nedves technológia, vakolási munkák - Csak igen kis páradiffúziós ellenállású belső felületképzéssel működik * forrás:

42 Belső oldali hőszigetelés páraáteresztő (kapilláraktív) forrás: forrás:

43 Az épületfizikai méretezés eszközei szabvál. tárgyak!

44 Tanulságok A belső oldali hőszigetelés nem cél, de egy lehetséges műszaki kompromisszum. Minden esetben részletes épületdiagnosztikai vizsgálatokon alapuló épületfizikai számítások kell megelőzzék a konkrét kiviteli tervet. Az egyszerűsített számítások alkalmazása félrevezető eredményekhez vezethet. A szerkezetben lejátszódó fizikai folyamatok modellezése számítógépes programok segítségével, számos műszaki adat ismeretében lehetséges. Hőhídkatalógus és higrotermikus katalógus egyszerűsítheti a munkát analógiák bemutatásával, de az épületek kiinduló állapotának megismerésétől nem mentesíthet. Az elérhető energia megtakarítás az állagvédelem oldaláról korlátozott mértékű. Az épületek energetikai besorolása jelentősen javítható (cca. H-ból C-be, geometria és gépészet függvényében)

45 Ajánlott irodalom Épületszigetelési Kézikönyv. Verlag Dashöfer Kisenergiájú házak. Ingo Gabriel és Heinz Ladener: Cser Kiadó Bdapest, Az új épületenergetikai szabályozás. Zöld András. Bausoft Pécsvárad, 2006.

46 Köszönöm a figyelmet! A kutatással és az előadással kapcsolatban született tanszéki publikációk: Bakonyi Dániel, Becker Gábor: A gerébtokos ablakok cseréjének épületfizikai következményei. MAGYAR ÉPÍTŐIPAR LX.:(6) pp (2010) Bakonyi Dániel, Becker Gábor: Kapcsolt gerébtokos ablakok hőátbocsátási tényezője a beépítés és a határoló szerkezetek figyelembevételével. In: Horváth S, Pataky R (szerk.) II. Épületszerkezettani konferencia: Épület- és szerkezetfelújítás. Budapest, Magyarország, BME Épületszerkezettani Tanszék, pp Paper 3. (ISBN: ) Kakasy László: Megtartandó homlokzatú lakóépületek energiaracionalizálása In: Horváth S., Pataky R. (szerk.) II. Épületszerkezettani konferencia: Épület- és szerkezetfelújítás. Budapest, Magyarország, BME Épületszerkezettani Tanszék, pp Paper 3. (ISBN: ) Kuntner Ferenc: Lehetőségek és korlátok a belső oldali hőszigetelésben. MAGYAR ÉPÍTÉSTECHNIKA 49:(11-12) pp (2011) Kakasy László: A századforduló megtartandó homlokzatú lakóépületeinek energiaracionalizálása MAGYAR ÉPÍTŐIPAR LXII.:(2) pp (2012.) Bakonyi Dániel, KuntnerFerenc: Belső oldali hőszigetelések tervezése I.: Történeti áttekintés és problématérkép. MAGYAR ÉPÍTŐIPAR LXII:(1) pp (2012) Bakonyi Dániel, KuntnerFerenc: Megtartandó homlokzatú épületek utólagos hőszigetelésének lehetőségei. ÉPÍTÉSI MEGOLDÁSOK 3:(1) pp (2012) KakasyLászló, Bakonyi Dániel: Belső oldali hőszigetelések-lehetőségek és korlátok. MAGYAR ÉPÍTÉSTECHNIKA 2-3: pp (2012) Folyóiratcikk/Szakcikk/Tudományos Bakonyi Dániel, Kakasy László: Vasbeton erkélylemezek utólagos hőszigetelése. MAGYAR ÉPÍTÉSTECHNIKA 50:(12) pp (2012) Kuntner Ferenc: Möglichkeiten und Grenzen der Innendämmung im Altbausubstanz. Defectsand Renovationof Building Envelopekonferencia Podbanske, Szlovákia, pp (ISBN ) konferencia kiadványcikk, nyelv: német Kuntner Ferenc: Wärmetechnische Beziehungen der Innendämmungen. Solution of Green Roof Structures in V4 Countries. Podbanske, Szlovákia, pp (ISBN ) konferencia kiadványcikk, nyelv: német