Gazdaságilag optimális szigetelésvastagság

Átírás

1 Passzívház-szigetelés és hőhídmentes szerkezet Megmenteni a megmenthetőt, lehetne a passzívházak energetikai mottója. Minimálisra csökkenteni a transzmissziós és filtrációs hőveszteséget, optimalizálni télen növelni, nyáron csökkenteni a szoláris nyereséget. De milyen mértékű és típusú hőszigetelésre van szükség ahhoz, hogy elérjük a passzívház szabvány követelményeit, illetve milyen szerepük van a hőhidaknak egy passzívház esetében? A passzívház szigetelésének mértéke Milyen mértékben célszerű leszigetelni egy házat? A választ a passzívház-elmélet kidolgozói a következő gondolatmenet alapján keresték: a masszív hőszigetelés nagyon fontos, beleértve a nyílászárókat is, el kell kerülni a hőhidakat, és az épületnek légtömörnek kell lennie. Higiéniai okokból gépi szellőztetést kell alkalmazni a friss levegő megfelelő utánpótlásának biztosításához. Azaz az épületben installálni kell egy légtechnikai rendszert, mely azt teljes egészében átszellőzteti. Ha már egyébként is jelen van ez a szellőztető rendszer, akkor célszerű ezen keresztül hőt is bejuttatni az épületbe, mert akkor meg lehet takarítani egy plusz hőleadó rendszer kiépítését. A kérdés ettől konkrétabbá vált: mekkora hőszükségletet lehet kielégíteni az épületbe higiéniai szempontból bejuttatott friss levegő által? Ez egyszerűen kiszámítható: a DIN 1946 alapján személyenként 30 m3/h friss levegő utánpótlása szükséges; a levegő hőkapacitása 21 C-on 0,33 Wh/(m3K); a levegőt pedig jelentősen 50 C fölé nem melegíthetjük a porbeégés veszélye miatt. A passzívházat 20 C-ra méretezzük, így a hőmérsékletkülönbség 30 K, azaz személyenként 30 m3/h x 0,33 Wh/(m3K) x 30 K = 300 W fűtési teljesítmény vihető be a friss levegős szellőztetés által. Személyenként 30 m2 lakófelületet feltételezve a hőterhelés így 10 W/m2. A számítások és a tapasztalat azt mutatták, hogy ez az érték Közép-Európában évente és négyzetméterenként 15 kwh hőszükségletnek felel meg, ami egyébként 80-90%-kal alacsonyabb, mint a hagyományos épületek esetében. Gazdaságilag optimális szigetelésvastagság

2 Elérendő U-érték Passzívháznál nem az egyes szerkezeti elemek fizikai értékére van előírás, hanem az összes szerkezeti elem összjátékából adódó fajlagos hőszükségletre, amely nem lehet több, mint 15 kwh/m2év. Ennek az értéknek a kiszámítására egy külön a passzívházak számára kifejlesztett épületenergetikai program, a PHPP (Passivhaus Projektierungs Paket, magyarul passzívház-tervező csomag) hivatott. Ezért nincs is külön előírás a határoló falak, az aljzat, a tető és az egyéb falfelületek U-értékére. Ettől függetlenül a tapasztalat azt mutatja, hogy az előírt maximális hőszükséglet elérése az összes opak, azaz fényelnyelő felület esetében 0,15 W/m2K alatti U-értéket kíván. Családi házak esetében, mivel itt kedvezőtlenebb a felszín/térfogat arány, nem egyszer megközelíti a 0,10 W/m2K értéket, néha alul is múlja. (Összehasonlításképp a magyar épületenergetikai előírás a külső fal esetében 0,45 W/m2K U-értéket határoz meg maximumként.) A passzívház falszerkezete, szigetelése A passzívház szabványban csak energetikai előírás szerepel, a felhasznált anyagok szempontjából semmiféle megkötés sincs. Lehet nehéz- vagy könnyűszerkezetes, szintetikus vagy természetes, hagyományos vagy modern. A teherhordó szerkezet így lehet tégla, pórusbeton, vasbeton, fa stb. Kizárólag ezen teherhordó szerkezetekkel a passzívház-szintű hőszigetelést általában csak aránytalanul nagy vastagsággal lehetne elérni (tömör fából például durván 1 méter vastag falra lenne szükség a megfelelő U- érték teljesítéséhez), ezért érdemes a teherhordó szerkezet vastagságát a statikai szükség szerint méretezni, és a megfelelő hőszigetelés elérése érdekében kifejezetten hőszigetelő anyaggal kombinálni. A talajjal érintkező épületszerkezetek szigetelése leginkább extrudált polisztirollal (XPS) történik, aminek az alternatívája a hazánkba még kevésbé elterjedt üveghab. XPS-ből durván 25 cm, üveghabból cm rétegvastagság szükséges a passzívház-minőség eléréséhez. A külső falak és a tető hőszigetelésekor az általános szigetelőanyagok esetében, úgymint polisztirol (fehér EPS), ásványgyapot (kőzet- vagy üveggyapot), illetve fújható cellulóz szigetelés mintegy 25 cm rétegvastagság szükséges. Relatíve új a piacon a grafittartalmú polisztirol (szürke EPS) szigetelőanyag, amelyből már durván 20 cm elegendő lehet. A következő szigetelési fokozatot a poliuretán (PU) alapú szigetelések jelentik, melyek kb. 15 cm vastagságban már teljesítik a passzívház-szintű követelményeket. A szigetelés csúcsát a vákuum-panelszigetelések alkotják, melyekből az 5 cm vastag panelek már magukban is 0,16-os U-értékkel rendelkeznek. Rossz adottsággal rossz tájolással, nem kompakt formával, túlzott beárnyékolással, stb. - rendelkező ház esetén a fenti dimenzióknál akár 20%-kal több szigetelésre is szükség lehet. Passzívház épületburkának tipikus U-értékei Épületelem Hőátbocsátási tényező U [W/(m 2 K)] Levegővel határos külső fal 0,08 0,15 Földdel határos külső fal max. 0,15 Tető 0,06 0,15 Tetőfödém hidegtető alatt max. 0,15 Pincefödém, illetve födém nem fűtött tér fölött 0,10 0,15 Nem fűtött térrel határos fal max. 0,15 Ablak max. 0,80 Forrás: RWE Bau-Handbuch

3 A szigetelés gazdaságossága Gazdasági számítások szerint a szigetelés mértéke kezdetben ugrásszerű, egyre növekvő megtérülést mutat. A megtérülés görbéje hagyományos szigeteléssel számolva - a 14 cm-es és 25 cm-es vastagságtartományban ellaposodik, majd utána, ha csekély mértékben is, de hanyatlani kezd. Az optimum 0,17 W/(m2K) értéknél van. Ez mindenkit arra kellene, hogy sarkalljon, hogy 25 cm szigetelést alkalmazzon, hisz az a megtérülés szempontjából nem drágább, mint a 14 cm-es szigetelés, mégis jobb belső komfortot biztosít. Fűtött épületburok és nem fűtött pince termikus elválasztása Passzívház és a hőhidak A passzívházban alapvető fontosságú a hőveszteségek minimalizálása. Erről elsődlegesen a ház fűtött épületrészének külvilággal érintkező felülete, az úgynevezett termikus burok hőszigetelő rétege gondoskodik. A hőszigetelő réteg megfelelő vastagsággal kell, hogy rendelkezzen, összefüggőnek kell lennie, és nem tartalmazhat számottevő hőhidat. A hőhidak helyén, az épületelem belső felületén, a felületi hőmérséklet megváltozik. Ez jellemzően a hideg évszakban okoz problémát, amikor az épületelem hőmérséklete a harmatpont alá kerülhet, ami párakicsapódást és ez által penészképződést vonhat maga után. A hőhidak az épületkárosodás mellett jelentős hőveszteséget is okozhatnak. Több tanulmány is számot adott már arról, hogy a hőhidak okozta hőveszteség nem egyszer eléri a 14 kwh/m2év értéket is. Ez egy hagyományos ház hőszükségletének 5-10%-át tenné ki, egy passzívháznál azonban ez szinte a teljes hőszükségletnek felelne meg. Ez azt feltételezné, hogy más irányú hőveszteség szinte fel sem lép az épületben, ami a gyakorlatban elképzelhetetlen. Ebből is látszik, hogy a hőhídhatás minimalizálása döntő fontosságú egy passzívház építésénél, még fontosabb, mint egy hagyományos ház esetében.

4 A hőhidak figyelembevétele Passzívházak energetikai tervezésekor elterjedt eljárásmód a hőhídmentes tervezés elvének a követése. Akkor alkalmazható ez az elv, ha biztosított, hogy a határoló felületek hővesztesége külső méretekkel számolva - nem több, mint a szerkezet összes hővesztesége. Ez esetben nem kell külön figyelembe venni a hőhidak hatását. Ez persze nem azt jelenti, hogy semmiféle hőhíd ne lenne jelen az épületben. Ezen elv figyelembe veszi az ismert, tervezhető hőhidakat, és enged némi ráhagyást a minimális mértékű vonal menti, illetve pontszerű hőhidak számára is. A tervezhető hőhíd-hatás az egyes szerkezeti elemek U-értékénél kerül figyelembevételre. Ez történik például a vákuum-panelszigetelésnél, ahol a beépítéskor óhatatlanul keletkező vonal menti hőhíd miatt a laborban mért 0,005-ös lambda-érték helyett 0,008 W/(mK)-nel kell tervezni. A termikus burok felületének megadása hőhídmentes tervezésnél a külső méretek alapján történik. Ez az eljárásmód az épület éleinél a biztonság javára téved, azaz negatív hőhidakat (úgynevezett geometria hőhidakat, negatív pszi-értékkel) eredményez. Az így képzett tartalék bizonyos szintig képes ellensúlyozni az esetleg jelenlévő vonal menti vagy pontszerű hőhidak hatását. A tapasztalatok azt mutatták, hogy egy átlagos geometriájú épületnél a hőhídmentesség kritériuma még elégségesen teljesül, ha egy vonal menti hőhíd pszi-értéke sem haladja meg a 0,01 W/(mK) értéket. Gyakorlati példa Legideálisabb, mikor a hőszigetelés megszakítás nélkül, anyagfolytonosan körbeveszi az épületet. Ez azonban nem biztosítható minden körülmények között. Jellemző példa erre az esetre egy hagyományos szerkezetű családi ház, nem fűtött pincével. A termikus burok alsó határa a külső tartófalon halad át. Ezen a helyen hagyományos szigetelőanyag nem használható, a pince hideg falát azonban termikusan el kell választani a fűtött épületburok fölötte elhelyezkedő külső falától. A megoldás a kérdéses helyen egy sor pórusbeton alkalmazása. A 20 cm magas pórusbeton U-értéke 0,58 W/(m2K), ami nem vetekszik a termikus burok mellette fekvő 0,15 W/(m2K) alatti értékével, az általa okozott hőhíd pszi-értéke azonban kisebb, mint 0,01 W/(mK), ezért összességében elhanyagolható. Tipikus passzívház erkélykialakítás

5 Egyéb hőhídveszélyes épületrészek A külső falon áthatoló betonfödém, például terasz vagy erkély kialakításakor, mint egy hűtőborda, szívja ki a házból a meleget. Passzívházaknál az erkély legtöbbször lábakon áll, és csak pontszerűen kerül hozzáillesztésre a házhoz. Célszerű lenne felülvizsgálni azt a sok helyütt alkalmazott építésjogi előírást, miszerint a lábakon álló erkély beépített területnek számít. Biztosan lehetne olyatén módon változtatni ezen az előíráson, hogy a kívánt cél megmaradjon, de ne ösztönözze az embereket energiafaló hűtőbordák építésére. Az ablakbeépítést körültekintően kell elvégezni. Az ablakot jellemzően nem a fal síkjába, hanem a falból kilógatva, a szigetelés síkjába kell beépíteni. Ez történhet vaktokhoz történő rögzítéssel vagy ablakrögzítő L- vas felhasználásával. Típustól függően szükség lehet a tok egy részére rászigetelni. A redőnytok beépítése szintén kritikus pont. A kívülről szigetelt redőnytok sok hőt veszít a tok nyílásán át, ennél jobb megoldás a belülről szigetelt tok. Összegzés Az energiaárak emelkedése rákényszerít minket arra, hogy ne 5 cm-es, hanem 25 cm-es szigetelésvastagságban gondolkodjunk. A szigetelőanyag lehetőség szerint megszakítás nélkül, folytonosan körbe kell, hogy vegye épületünket. Az áttörések és az elkerülhetetlen megszakítások számát először is minimalizálni, hatásukat pedig megfelelő tervezéssel tompítani szükséges. Ezért cserébe viszont nemcsak drasztikusan alacsonyabb energiafogyasztást, hanem kevesebb épületkárt hisz a meleg falak egyben száraz falak is - és érezhetően komfortosabb belső teret kapunk. Forrás: Debreczy Zoltán