2 ÖKOCELL könnyűbeton lejtést adó réteg újonnan épülő, fordított rétegrendű lapostetőkben ÉPÜLETFIZIKAI ELEMZÉS Megbízó: BauMix Kft. 400 Kaposvár, Kanizsai út 56. Készítették: Horváthné Pintér Judit okl. építészmérnök okl. épületszigetelő szakmérnök építészeti szakértő SZÉSZ2 01-1123/199 épületszerkezet SZÉSZ3 01-1123/199 épületfizika igazságügyi szakértő: 006922 épületszerkezet, épületfizika Dr. Laczkovits Zoltán okl. gépészmérnök okl. épületszigetelő szakmérnök építési szakértő: 01-1956 SZÉS-2-b Szigetelések SZÉS-4 Épületfizika (hő-és páratechnika, akusztika) SZASZ- Hő-, hang-, vízszigetelő anyag gyártása igazságügyi szakértő: 0039 hőszigetelő anyagok, vízszigetelés, épületfizika, hanggátlás PINTÉR & LACZKOVITS Épületszigetelő Szakmérnök Bt. 1139 Budapest, Béke tér. III. 19. Budapest, 2004. szeptember
3 1. ELŐZMÉNYEK 1.1. A lapostetők hőtechnikai követelményei A jelenlegi, általánosan ismert k = 0,40 W/m 2 K lapostetőkre vonatkozó hőtechnikai követelmény az 199-es hőtechnikai szabványban szerepelt először, azaz már 25 éves. Sajnos az építész és épületgépész társadalom nagy része megrekedt ezen a követelményszinten. Az 1991-es úgynevezett új hőtechnikai szabvány (MSZ-04-140-2:1991 Épületek és épülethatároló szerkezetek hőtechnikai számításai. HŐTECHNIKAI MÉRETEZÉS.) már nem tartalmazott a külső térelhatároló épületszerkezetekre így a lapostetőkre sem külön hőtechnikai követelményt, hanem az egész épületet egy energetikai egységként kezelte, így az épület vonatkozásában bevezette az átlagos hőátbocsátási tényező fogalmát. A tervezőkre bízta, hogy az egyes külső térelhatároló szerkezetek esetén milyen hőátbocsátási tényező követelményt határoznak meg. Ezt az Európában is korszerű gondolkodást tervezőink nem fogadták el, hanem továbbra is az 199-es k = 0,40 W/m 2 K hőátbocsátási tényező követelményértéket alkalmazzák a tetők esetében a mai napig is. Tisztelet a kivételnek! Ne csodálkozzunk hát, ha lapostetőink rendkívüli mértékben alulszigeteltek, hőhidasak, borzasztó mértékű rajtuk keresztül az épületek hővesztesége. Hazánkban általános a cm lépésálló hőszigetelés elterjedtsége akkor, amikor a nálunk sokkal gazdagabb országokban keményen spórolnak a fűtési költséggel, ami 20-40 cm hőszigetelési vastagság beépítésében mutatkozik meg. 2004. május elsejétől az EU tagjai vagyunk, így építész és épületgépész társadalmunk is kénytelen lesz tudomásul venni, hogy a lapostetők k = 0,40 W/m 2 K hőátbocsátási követelménye komolytalan, ezzel és az ehhez való ragaszkodással nevetségessé válunk európai szomszédaink előtt. A nyugat-európai fokozott hőtechnikai követelmények pár éven belül hazánkban is érvényesülni fognak, ami azt jelenti, hogy lapostetőink esetén az egész épületet figyelembe véve meg kell céloznunk a k = 0,20 W/m 2 K hőátbocsátási tényező elérését.
4 1.2. Az extrudált polisztirolhab a fordított rétegrendű lapostetőkben Lapostetőink egy része egyenes rétegrendű, azaz a csapadékvíz-szigetelés a hőszigetelés felett van, így közvetlenül ki van téve az időjárás viszontagságainak. Lapostetőink másik része fordított rétegrendű, azaz a csapadékvíz-szigetelés a hőszigetelés alatt, tehát védett helyen van. Leterhelés Szűrőréteg XPS hőszigetelés Csapadékvíz-szigetelés Lejtést adó réteg Teherhordó födém A fordított rétegrend esetén kizárólag zártcellás, fagyálló hőszigetelő anyag, az extrudált polisztirolhab (a továbbiakban: XPS) alkalmazható, egy rétegben beépítve. Szakértői tapasztalataink szerint azonban vannak olyan tervek, sőt megvalósult lapostetők is, ahol többrétegű XPS hőszigetelés szerepel egy fordított rétegrendű lapostetőben. Az XPS hőszigetelést több rétegben alkalmazni azonban tilos! Miért? Fordított rétegrend esetén a csapadékvíz-szigetelés feletti hőszigetelést éri a csapadékvíz. Amennyiben két (vagy több) rétegben fektetik a hőszigetelést, az illesztési hézagokon átszivárgó esővíz a két réteg között vízfilmet képez. A vízfilm kialakulása problémákat okoz: A kialakuló vízfilm páradiffúziós ellenállása végtelen, és nincs olyan szigetelőanyag, amely a hőszigetelés alatt párazáró rétegként ezt az ellenállást képes lenne ellensúlyozni. Az alsó réteg XPS állandó páranyomású helyzetbe kerül a felette lévő vízfilm és az alatta lévő csapadékvíz-szigetelés közé zárva. Az állandó páranyomás miatt az XPS zárt cellaszerkezete kezdetben fellazul, majd fokozatosan megbomlik, így évek alatt ugyan, de a hőszigetelés vízfelvétele megnő, fagyállósága romlik. A víz kezdetben csak néhány, majd az évek multával egyre több cellába hatol be, ami a hőszigetelő képesség csökkenéséhez is vezet. Megismételjük tehát a kijelentést: A fordított rétegrendű lapostetőkbe hőszigetelő anyagként az extrudált polisztirolhab kizárólag egy rétegben építhető be!
5 Az XPS gyártása során az elmúlt évtizedekben habosító anyagként alkalmazott freon származékok a Föld ózonpajzsát károsítják, elősegítették, elősegítik az üvegházhatás kialakulását, így a környezetvédelmi követelmények szigorodása miatt a gyártók leálltak ezen habosító gázok alkalmazásáról. A környezetvédelmi szempontból már megfelelő széndioxid habosítószer alkalmazása azonban számtalan gyártási problémát vetett fel és ez főleg a nagyobb vastagságú habok gyártása során került előtérbe. Könnyű belátni, hogy az extruderből melegen, tehát lágyan kikerülő polisztirolhab anyag közepe a jó hőszigetelő képesség miatt borzasztó lassan tud csak kihűlni, tehát minél vastagabb a termék, annál hosszabb idő kell a teljes keresztmetszetű megszilárduláshoz. Összegezve az előzőeket: Az egyre szigorúbb hőtechnikai követelmények egyre vastagabb XPS hőszigetelés beépítését igénylik, egy bizonyos határon túl (16-1 cm felett) azonban már nehézségeket okoz az extrudált polisztirolhab gyártása. Mi lehet tehát a járható út a hőtechnikai követelmények kielégítéséhez, a csapadékvíz-szigetelés védelmét biztosító fordított rétegrend esetén? 2. AZ ÖKOCELL KÖNNYŰBETON LEJTÉST ADÓ RÉTEG A klasszikus fordított rétegrendű tetők felépítését módosítsuk meg a következők szerint: leterhelő réteg pl. kavicsterítés, vízáteresztő-, szűrőréteg, pl. TYPAR műanyagfátyol, XPS hőszigetelés, 1 rétegben fektetve, (műanyagfátyol elválasztó réteg pvc lemez csapadékvíz-szigetelés esetén), csapadékvíz-szigetelés, (alátét-, illetve felület-előkészítő rétegekkel együtt) kavicsbeton helyett ÖKOCELL könnyűbeton lejtést adó réteg, vasbeton teherhordó födém.
6 2.1. Az ÖKOCELL könnyűbeton A fordított rétegrendű lapostető rétegfelépítésében az újdonság az ÖKOCELL könnyűbeton. Mi is ez az ÖKOCELL könnyűbeton? A BauMix Építőipari és Kereskedelmi Kft. ercsi Ipartelepén 1999 óta folyamatosan gyűjtik a Magyarországon óriási mennyiségben keletkező expandált polisztirolhab csomagolóanyag hulladékok, amelyből többek között az ÖKOCELL könnyűbeton alapanyagát az ÖKOCELL Drazsírt, illetve az ÖKOCELL Mix szárazkeveréket gyártják. Műszaki jellemzők ÖKOCELL Drazsír finomszemcsés durvaszemcsés ÖKOCELL Mix Szemcseméret (mm) max. 4 max. 12 max. 4 Halmazsűrűség (kg/m 3 ) 65 0 63 6 400 450 Kiszerelés (zsák) 200 liter = 0,2 m 3 500 liter=0,05 m 3 1 zsák tömege (kg) 13 14 12 13 20 23 Az ÖKOCELL Drazsír alapanyagot víz, cement, illetve szükség esetén homok hozzáadásával, az ÖKOCELL Mix szárazkeveréket pedig víz hozzáadásával kell kényszerkeverőben (min. 3 perc), vagy ejtődobos (min. 5 perc) betonkeverőben megkeverni. Az ÖKOCELL Drazsír könnyűbeton keverése során először a vizet és a cementet kell összekeverni, majd ezt követően kell a cementpéphez hozzáadagolni az ÖKOCELL Drazsír alapanyagot, illetve szükség esetén a homokot. A termékekből készített ÖKOCELL könnyűbeton műszaki jellemzőit a táblázat tartalmazza. Műszaki jellemzők ÖKOCELL könnyűbeton Drazsírból Mixből Testsűrűség (kg/m 3 ) 400 ± 50 00 ± 50 500 ± 50 1 m 3 könnyűbeton keverési aránya alapanyag, szárazkeverék 1 m 3 = 5 zsák 1 m 3 =20 zsák cement (kg( 250 - víz (liter) 155 200 homok (kg) - 340 - Műszaki jellemzők ÖKOCELL könnyűbeton
Bedolgozási idő a keverés után Drazsírból max. 1 óra Mixből Minimális rétegvastagság (cm) 4 2 2 napos nyomószilárdság (kpa) 00 1500 00 Éghetőség nem éghető Hővezetési tényező (W/mK) 0,09 0,16 0,11 Páradiffúziós ellenállási szám (-) 13,1 20, 16,3 Páradiffúziós tényező ( -6 g/mspa) 0,013 0,00 0,04 Hőelnyelési tényező (W/m 2 K) 2,1 3, 2, 2.2. Az ÖKOCELL könnyűbeton előnyei Az ÖKOCELL könnyűbeton lejtést adó réteg fordított rétegrendben történő alkalmazásának előnyei a követezőkben foglalhatók össze. Mind a 400 kg/m 3, mind a 00 kg/m 3 testsűrűségű ÖKOCELL könnyűbeton a polisztirolgyöngy tartalmából adódóan ha különböző mértékben is, de hőszigetelő képességű. Ennek következtében alkalmazásával XPS hőszigetelő anyag vastagság takarítható meg. Az XPS hőszigetelő anyag hővezetési tényezőjének értéke függ a termék vastagságságától. Az ÖKOCELL könnyűbetonnal történő összehasonlítás esetén az XPS átlagos hővezetési tényezőjeként λ = 0,036 W/mK vehető figyelembe. Ez alapján a következő állapítható meg: 1 cm XPS hőszigetelést 2,5 cm 400 kg/m 3 testsűrűségű ÖKOCELL könnyűbeton, vagy 4,5 cm 00 kg/m 3 testsűrűségű ÖKOCELL könnyűbeton helyettesíthet. A könnyűbeton kötéséhez, szilárdulásához víz szükséges, tehát beépítésekor az esetlegesen nedves vasbeton födémszerkezet nedvességtartalmát csökkenti. A könnyűbeton felülete már a készítéskor lejtésben síkba húzható, így rajta a csapadékvíz-szigetelés közvetlenül külön simító réteg nélkül elhelyezhető. Gyorsan szilárdul, azaz megfelelő külső körülmények (15-25 o C léghőmérséklet, 50-65 % átlagos relatív páratartalom) esetén már két nap múlva lépésálló. Páradiffúziós ellenállási száma (µ) a testsűrűségtől függően 13,1 20,. Ez az alacsony érték azt jelenti, hogy a páraáteresztő képessége jelentős, azaz anyagszerkezetében lehetővé válik a páravezetés, így páragazdálkodó rétegként is funkcionál.
Az ÖKOCELL könnyűbeton testsűrűsége a klasszikus kavicsbeton lejtést adó réteg 2200 kg/m 3 testsűrűségénél 5,5 3,1-szer kisebb, így a födémszerkezet terhelése is csekélyebb. 2.3. Az ÖKOCELL könnyűbeton lejtést adó réteg maximális vastagsága 2% max. vastagság A fordított rétegrendű lapostetők elvi rétegrendje épületfizikai szempontból a következő: Rétegek Páradiffúziós ellenállás Hőszigetelő képesség Kavicsleterhelés - - XPS + +++ Csapadékvíz-szigetelés, egyben párazáró réteg +++ - Lejtést adó réteg?? Vasbeton födém + - A klasszikus kavicsbeton lejtést adó réteg elhanyagolható hőszigetelő képességéből adódóan a párazáró rétegként is működő csapadékvíz-szigetelés alatt normál belső légállapot (t i = +20 o C, ϕ i = 65 %) esetén nem várható páradiffúzióból eredő páralecsapódás a hőtechnikai szabvány szerinti stacioner állapotot figyelembe vevő számítási metódus szerint. Kavicsbeton lejtést adó réteg esetén, különböző k hőátbocsátási tényező követelményérték eléréséhez a fordított rétegrendű tetőkben a táblázat szerinti vastagságú XPS hőszigetelés beépítésére van szükség: k (W/m 2 K) XPS (cm) 15 12
9 A gyakorlatban azonban sajnálatos módon gyakran előfordul, hogy a vasbeton födémen lejtést adó rétegként jó hőszigetelő képességű lépésálló expandált polisztirolhabot vagy kőzetgyapotot alkalmaznak, általában abból a célból, hogy a költségesebb extrudált polisztirolhabból kisebb vastagság beépítése is elegendő legyen, így az építési költségekből megtakarítást érjenek el. Ez rendkívül veszélyes út, mert a csapadékvíz-szigetelés alatti magas hővezetési ellenállás (jó hőszigetelő képesség) páradiffúzióból eredő páralecsapódást eredményez a vízszigetelés alatt, ami beázáshoz hasonló nedvesedésként jelentkezik a mennyezeten. A lépésálló expandált polisztirolhab vagy kőzetgyapot lejtésképzés esetén a csapadékvíz-szigetelés páradiffúziós ellenállásától és a hőátbocsátási tényező követelményértékétől függően, ahhoz, hogy a csapadékvíz-szigetelés alatt ne legyen páralecsapódás, a lejtést adó réteg maximális vastagsága 2 és 5 cm között változhat a következő táblázat szerint. A csapadékvíz-szigetelés R v páradiffúziós ellenállása ( 6 m 2 spa/g) PVC lemez R v = 140-260 EPDM lemez R v = 20-400 Bitumeneslemez R v > 00 k (W/m 2 K) XPS 11 9 12 9 A lejtést adó réteg maximális 5 4 3 4 3 2 3 3 2 Ennél nagyobb lejtésvastagságnál a csapadékvíz-szigetelés alatt páradiffúzióból eredő páralecsapódás várható! Megállapítható tehát, hogy az XPS hőszigetelés vastagságának csökkentése érdekében a hőszigetelő anyagból képzett lejtés nem megfelelő, mert a lejtésképzés és a födémszerkezet nedvesedéséhez vezet. A fordított rétegrendű tetők lejtésképzéséhez olyan köztes megoldás szükséges tehát, amely nem túl jó hőszigetelő képességű, de mégis csökkenthető a szükséges XPS vastagság, valamint a kavicsbetonnál könnyebb, így a födémterhelés is csökkenthető, továbbá a csapadékvíz-szigetelésnek megfelelő szilárd aljzatot biztosít. Az elvárásoknak az ÖKOCELL könnyűbeton megfelel. Elvégeztük a szabvány szerinti stacioner állapotra vonatkozó hő- és páratechnikai számításokat mind a 400 kg/m 3, mind a 00 kg/m 3 testsűrűségű ÖKOCELL könnyűbeton lejtést adó réteg alkalmazásával kapcsolatban.
400 kg/m 3 testsűrűségű ÖKOCELL könnyűbeton lejtést adó réteg beépítésével A csapadékvíz-szigetelés R v páradiffúziós ellenállása ( 6 m 2 spa/g) PVC lemez R v = 140-260 EPDM lemez és bitumeneslemez R v > 20 k (W/m 2 K) XPS 11 9 A lejtést adó réteg maximális 9 6 A 400 kg/m 3 testsűrűségű ÖKOCELL könnyűbeton lejtést adó réteg alkalmazása esetén a páradiffúzióból eredő páralecsapódás a k hőátbocsátási tényező követelményértékének, valamint a csapadékvíz-szigetelés R v páradiffúziós ellenállásának függvényében akkor nem következik be, ha a lejtést adó réteg vastagsága a táblázat szerint 6 és cm között változik. A lejtést adó réteg kezdő vastagsága az összefolyónál 4 cm, így a vízszintestől való magassági eltérés 2, illetve 6 cm. Ez az érték a tetők szempontjából kedvezőtlenül alacsony, hiszen 2%* lejtéskialakítás esetén a vízelvezető sík mély- és magaspontja között 1 m, illetve 3 m lehet a távolság, ebből adódóan például két összefolyó közötti távolság 2 m, illetve 6 m lehet. *Az Épületszigetelők, Tetőfedők és Bádogosok Magyarországi Szövetsége által kiadott Tetőszigetelések tervezési és kivitelezési irányelvei szerint A tető tervezésekor a lehajlások figyelembe vétele mellett általános felületen legalább 2%, vápában legalább 1% lejtést kell biztosítani. 00 kg/m 3 testsűrűségű ÖKOCELL könnyűbeton lejtést adó réteg beépítésével A csapadékvíz-szigetelés R v páradiffúziós ellenállása ( 6 m 2 spa/g) PVC lemez R v = 140-260 EPDM lemez és bitumeneslemez R v > 20 k (W/m 2 K) XPS 11 9 A lejtést adó réteg maximális 1 16 14 16 12
11 Kedvezőbb a helyzet a 00 kg/m 3 testsűrűségű ÖKOCELL könnyűbeton lejtést adó réteg alkalmazásakor. A kevésbé hőszigetelő lejtést adó réteg maximális vastagsága a táblázat szerint és 1 cm között változik. Ebből az anyagból az indulási vastagság a vízelvezetés helyén 2 cm, tehát a tényleges lejtésképzés, illetve 16 cm magasságban valósítható meg. Az ebből adódó lejtéshosszak a táblázat szerint alakulnak: A csapadékvíz-szigetelés R v páradiffúziós ellenállása ( 6 m 2 spa/g) PVC lemez R v = 140-260 EPDM lemez és bitumeneslemez R v > 20 k (W/m 2 K) ÖKOCELL 00 kg/m 3 lejtést adó réteg maximális 1 16 14 16 12 Lejtéshossz 2% lejtés esetén (m) 6 5 4 4,00,00 4,00,00,00 16,00 3. Összefoglalás Az ÖKOCELL könnyűbeton lejtést adó réteg fordított rétegrendű lapostetőkben történő alkalmazása számos előnnyel jár: A csapadékvíz-szigetelés aljzata A csapadékvíz-szigetelés számára szilárd, összefüggő aljzatot biztosít, így az ÉMSZ Irányelv szerint általános felületen elegendő a 2 % lejtés kialakítása. (Az Irányelv táblás hőszigetelés aljzat esetén 2,5 %, míg deszkaaljzat esetén 4 % lejtést ír elő.) Monolit jellegéből adódóan eltérően a hőszigetelő anyagból vágott lejtésképzésektől a lejtés kialakításánál a vasbeton födém egyenetlenségei, vízszintes síktól való eltérései kiegyenlíthetők, eltűntethetők.
12 Hőszigetelő képesség Hőszigetelő képessége révén a kívánt hőátbocsátási tényező eléréséhez az XPS hőszigetelésből elegendő vékonyabb termék beépítése is. Az XPS hőszigetelés vastagságának növekedése függvényében ugyanis a hővezetési tényező értéke nő, azaz romlik a hőszigetelő képesség, tehát előnyös a vékonyabb, kisebb hővezetésű tényezőjű XPS beépítése. Kedvező térfogatsúly A klasszikus kavicsbeton (térfogatsúly: 2200 kg/m 3 ) lejtésképzéshez képest az ÖKOCELL könnyűbeton (térfogatsúly: 400 00 kg/m 3 ) beépítésével jelentős födémterhelés takarítható meg. A könnyűbeton beépítésével megtakarított súly lehetővé teszi, hogy a födém megerősítése nélkül minőségileg magasabb szintű fordított rétegrendű lapostetőt, zöldtetőt létesítsünk a kavics-, vagy beton járólap leterhelésű tető helyett.