Faanyagok építészeti alkalmazása

Tartalomjegyzék A világ legrégebbi faépületei A faanyag szerkezeti felépítése A faanyag és más építőanyagok összehasonlítása (szil. Rug. Mod, hőtágulás, anizotrópia, zsug-dag, higr., tartósság-gomba-rovar) Tömörfától a kompozitokig Kitekintés

A világ legidősebb faépülete 1404-éves

Ez nem az! Foto: Németh Róbert

5-emeletes pagoda- buddhista templom (Ikaruga, Nara prefektúra, Japán). A komplexumot isz. 607-ben emelték. Központi tartóoszlopának fáját 594-ben vághatták ki (dendrokronológia). 32,45m magas, alapja 6,1m x 6,1m-es. 1993 UNESCO világörökség része. http://bbs.chinadaily.com.cn/attachments/month_1107/3rd_mubahuuxowq6.jpg

A világ legmodernebb faépületei

http://www.trendir.com/house-design/japanese-wooden-houses-courtyard-multi-level-decksand-a-loft.html designed by Seiichi Kubo, Yoshinobu Kagiyama and Mine Muratsuji of Japanese architecture firm Archivi Architects & Associates.

http://www.trendir.com/house-design/modern-timber-home-cool-wood-addition.html The Trojan House by Australian architects Jackson Clements Burrows is a gorgeous modern timber home design located in Howthorn, Melbourne, Australia.

http://www.trendir.com/ house-design/moderntimber-home-coolwood-addition.html The Trojan House by Australian architects Jackson Clements Burrows is a gorgeous modern timber home design located in Howthorn, Melbourne, Australia.

http://www.trendir.com/house-design/laminated-pinewood-house-by-nordicasa-designconstruction.html Jaak Kangro of Nordicasa Design & Construction, located in the Valdelineares, Spain. From 165 mm laminated pinewood,

http://www.trendir.com/house-design/modern-timber-home-cool-wood-addition.html The Trojan House by Australian architects Jackson Clements Burrows is a gorgeous modern timber home design located in Howthorn, Melbourne, Australia.

http://www.fataj.hu/2010/12/222/201012222_dijnyertespasszivhazak2010.php Svájcban épült a 4 lakóegységet magába foglaló minősített passzívház. Az energetikai számításba bevont terület: 408 m2. Talán nem véletlen, svájci épületről lévén szó, ez az épület is faház.

http://www.fataj.hu/2010/08/181/201008181_passzivhazakcsehorszagban.php A Csehországi Koberovy városkában, mely egy tájvédelmi körzetben, 430 m tengerszint feletti magasságban fekszik, 13 könnyűszerkezetes épület készült passzívházként, 2005-2006 évben.

http://www.faepites.hu/faepites/fadij/entries/2010/9/10_vi._pannon_faepiteszeti_dij.html A 2010. évi Pannon Faépítészeti Díj egyik díjazottja: BEDŐ FA-HÁZ Kft. (kivitelező), Mátis Barna )tervező), Vernyik Roland (ácsmester).

A faanyag és más építőanyagok összehasonlítása

Fa mint szerkezeti anyag: nagy múlttal rendelkező anyag komoly jövő előtt Előnyös tulajdonságok Multifunkcionális építőanyag: Fakorszak következik? Alacsony sűrűség mellett nagy szilárdság Könnyen beszerezhető és megmunkálható Biodiverzitás: a fafajok és ezzel együtt a faanyagok különbözősége az adaptációnak köszönhetően Fakompozitok és mérnöki fatermékek Tűzzel szembeni ellenállóképesség Hátrányos tulajdonságok Méret és alaktartás: higroszkóposság és anizotrópia Tartósság

A fa egy inhomogén anyag / heterogén szerkezettel Magas fokon specializálódott sejtekből épül fel, melyek 3 alapvető funkciót látnak el: 1. Víz és ízben oldott anyagok szállítása 2. Tápanyagok szállítása, tárolása, kiválasztási funkció 3. A fatörzs tartása, szilárdítása

A fa strukturális szintjei Fa (0,1-1m) Szelvényáru 10.100mm Évgyűrűszélesség: 0.5 15mm Sejtfal 1-5µm Tracheidák :20-40μm Molekulák:<1nm Mikrofibrillák: 3 10nm (University of Canterbury, New Zealand)

http://www.grin.com/en/doc/266250/cellulose-fiberdissolution-in-sodium-hydroxide-solution-at-lowtemperature CELLULÓZ: spirálos láncok mikrofibrillák sejtfal izolált láncmolekula húzószilárdsága erősebb mint az acélé! LIGNIN: a faanyagot keményíti Izolált állapotban nyomószilárdsága meghaladja a betonét!

Biodiverzitás: fafajok specializálódása 16.000 fafaj a világon 2.000 fafaj ipari hasznosításban, vagy kereskedelemben 250 fafaj az európai iparban: 200 lombos 50 fenyőfaj

Foto: Prof. Dr. Hose V. Oliver

Alum. Ö. [14] 2014-T6 Aramid (Kevlar vagy Twaron) bambusz Csont (comb) Szénszál Karbon nanocső Szénacél1090 Beton Gyémánt Üveg Nagys. PE (HDPE) Emberi haj Emberi bőr Márvány Nejlon 6/6 Erdeifenyő (II) Polipropilén Szerkezeti acél ASTM A36 MPa Húzószilárdságok összehasonlítása 70000 60000 50000 40000 30000 20000 10000 0

Alum. Ö. [14] 2014- T6 Aramid (Kevlar vagy Twaron) bambusz Csont (comb) Szénszál Szénacél1090 Beton Gyémánt Üveg Nagys. PE (HDPE) Emberi haj Emberi bőr Márvány Nejlon 6/6 Erdeifenyő (II) Polipropilén Szerkezeti acél ASTM A36 MPa Húzószilárdságok összehasonlítása 3000 2500 2000 1500 1000 500 0

Alum. Ö. [14] 2014- T6 bambusz Csont (comb) Szénacél1090 Beton Üveg Nagys. PE (HDPE) Emberi haj Emberi bőr Márvány Nejlon 6/6 Erdeifenyő (II) Polipropilén Szerkezeti acél ASTM A36 MPa Húzószilárdságok összehasonlítása 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0

Alum. Ö. [14] 2014- T6 bambusz Csont (comb) Szénacél1090 Beton Üveg Nagys. PE (HDPE) Nejlon 6/6 Erdeifenyő (II) Polipropilén Szerkezeti acél ASTM A36 Húzószilárdság/Sűrűség, MPa/(g/cm3) Húzószilárdság / Sűrűség viszony 1200,0 1000,0 800,0 600,0 400,0 200,0 0,0

Hátrányok kiküszöbölése

Higroszkóposság http://www.buildingscience.com/do cuments/digests/bsd-138-moistureand-materials

Higroszkóposság, Zsugorodás faanyag esetében http://www.buildingscience.com/do cuments/digests/bsd-138-moistureand-materials

Higroszkóposság Vizet távoltartó konstrukciók alkalmazása Víz gyors eltávozását biztosító konstrukciók alkalmazása (bütük, lejtések) Pangó víz = biztos tönkremenetel Vízzáró réteg felhordása, és/vagy impregnálás Faanyag módosítása, hidrofobizálása (hőkezelés, acetilezés, stb.)

Biológiai tartósság növelése Rezisztencia-osztályok! Teak Akác Tölgy Lucfenyő - Bükk 1 2 3 4 5 Megfelelő fafajt a megfelelő helyre Minden szijács 5-ös, tehát könnyen tönkremenő kategória Veszélyeztetettségi osztályok! 5 4 3 2 1 Favédőszerek alkalmazása (korlátozások szigorodnak!) Faanyagok módosítása (hőkezelés, acetilezés, stb.)

Szilárdsági értékek szórásának Osztályozás csökkentése http://metriguard.com/

Szilárdsági értékek szórásának csökkentése Ültetvényes gazdálkodás, egységes génállomány, kor, méret, évgyűrűszerkezet, sűrűség = kis szil. szórások Aggolemarált lapok Mérnöki fatermékek A faanyag feldarabolása és újraegyesítése: Rétegelt lemez, OSB, PSL, LSL, LVL, RR-tartók

OSB http://www.osb3.com/ http://logout.hu/cikk/fa_asztal_es_pc_haz_keszitese/elmelet.html

PSL LSL http://buildipedia.com/knowledgebase/divi sion-06-wood-plastics-andcomposites/06-10-00-rough-carpentry http://www.structuremag.org /article.aspx?articleid=800

LVL http://xzfrd.e.tradeee.com/product_view/52265204/lvl%20pl ywood.html http://www.peaktoprairie.com/?d=198

RR http://www.kapoh.com.my/v1/ http://www.sbcindustry.com/technical.php http://www.architectmagazine.com/r ecreational-projects/richmond-ovalroof.aspx

Ökológiai szempontból magas értékű építőanyag Korlátlan ideig újratermelhető (ültetvények szerepe). Hozzáértő kezekben és fejekben magas műszaki tartalmú anyag

Fa / Acél / Beton Hivatali épületek életcikluselemzése Teljes enegiafelh. Üvegházhatás Ind. Légsz. Ind. Szilárd hull. Nyersanyaghasználat /Ökológiai hatás Forest Prod. Assoc of Canada / Canadian Wod Council

Fafogyasztás használat serkentése Nicolas Sarkozy 1. ------IND- 2009 0488 F-- EN- ------ 20090916 --- --- PROJET FRENCH REPUBLIC Minister for Ecology, Energy, Sustainable Development and the Sea responsible for green technologies and climate Negotiations NOR : DECREE on the use of wooden materials in certain types of constructions

Fafogyasztás használat visszafogása? Iskolák belső levegőminőségének javítása Továbbképzési program Közép- és Kelet-Európai REGIONÁLIS KÖRNYEZETVÉDELMI KÖZPONT Formaldehid a friss faanyagból is kerül a légtérbe. Régebben csak alaposan szellős helyen kiszárított fát használtak fel építkezéshez, így káros hatása kisebb volt. Kerülni kell tehát az iskolában és otthon az ilyen berendezési tárgyak használatát.

A tudomány jelenlegi állás a természetes faanyagok (tömörfa) illékony szerves anyag (VOC) kibocsátását és annak egészségügyi hatását illetően Összeállította: Dr. habil Németh Róbert, egyetemi docens, NymE, FMK, Faanyagtudományi Intézet Felhasznált irodalom: 1. Holz-Zentralblatt 18. Februar 2011 2. AgBB - Bewertungsschema für VOC aus Bauprodukten; Stand 2010, Teil 1: Einführung 1, Ausschuss zur gesundheitlichen Bewertung von Bauprodukten A faanyagot az ember ősidők óta alkalmazza, mint építőanyagot, ill. készíti belőle használati tárgyainak jelentős részét ma is. A természetes faanyag egyik jellemzője, hogy tartalmaz illékony szerves anyagokat, ún. VOC-kat. A főbb komponensek a monoterpének közé sorolt α- és β-pinén, ill. az olyan aldehidek mint a pentanal vagy a hexanal, továbbá tartalmaz a fa ecetsavat is. Ezek a vegyületek a faanyagból emittálódnak, amit az ember jellegzetes faillatként érzékel. A belső terekben alkalmazott építőanyagok és berendezési tárgyak VOC-kibocsátását illetően manapság diskurzusok folynak, mely vitákat főként a nagyszámban alkalmazott műanyagok váltottak ki. Habár a tudományos szakirodalomban nem található olyan adat, ami a faanyagot a veszélyes anyagok közé sorolná, 2009-ig még az ellenkezőjét sem igazolták tudományos vizsgálatokkal. 2005-2009 között freiburgi és braunschweigi kutatóintézetek, ill. kórházak önkéntes tesztalanyokon végeztek életszerű vizsgálatokat. A tesztekhez frissen szárított erdeifenyőt és OSB lapokat használtak, mely termékek az előzetes vizsgálatok alapján a legnagyobb emissziókat mutatták. A tesztalanyok gyakorlatilag beköltöztek a vizsgálókamrákba és a legkülönbözőbb életfunkcióikat, reakcióikat figyelték, rögzítették a kutatók/orvosok. A vizsgálatok megállapították, hogy az emberi szervezetre nem volt káros, ill. hátrányos hatással a faanyagból kibocsátott illékony szerves anyag. Egyetemünk Faanyagtudományi és Kémiai Intézetének közös vizsgálatai alapján is hasonlóan alacsony emissziós értékeket mértünk erdei fenyő és akác faanyagon egyaránt. Az elvégzett vizsgálataink alapján a vizsgált faanyagok a 2010-ben kiadott német irányelvben megfogalmazott követelményeket is kielégítik (Bewertungsschema für VOC aus Bauprodukten). A tesztek végeredményeként kijelenthető, hogy a faanyag az első olyan építőanyag, amelyre vonatkozóan tudományosan igazolt, hogy szakszerű beépítés esetén nem jelent egészségügyi kockázatot. (Ellentétben tehát a különböző műanyagokkal, melyekre ilyen vizsgálat eddig még nem zajlott le.)

Ki nyer a végén? Fotó: Németh Róbert