Magyarország első szalma panel házának ának tervezési és kivitelezési tapasztalatai Igaz Titusz, ügyvezető SZALMA-ÖKOBLOKK Kft. igaz.titusz@gmail.com Abstract Hazánkban jelenleg nem túl ismertek a szalmaházak, de néhány éhány tucatnyi már épült belőlük. A SZALMA-ÖKOBLOKK ÖKOBLOKK Kft. egy újszerű újszer technológiát dolgozott ki, amilyet Magyarországon még korábban senki nem alkalmazott. Olyan előre előre gyártott fal és födémelemekbőll álló építési rendszert fejlesztett ki, amely jelentősen ősen megkönnyíti és meggyorsítja a helyszíni építkezést. Az első els prototípus el is készült Debrecenben (4.b. ábra). Pályázati forrásokat is igénybe véve olyan tűzálló, t zálló, tartós, környezetbarát és egészséges innovatív építőelemeket elemeket fejlesztett ki a cég, amelyek természetes ermészetes anyagokból készülnek. A közel 0 energiaigényűű épületben működése m ködése közben tovább vizsgálják, pára és hőmérséklet h mérő szenzorokkal monitorozták be az épületet, amelynek adatai kielemzésre kerülnek majd. Szalmaházak története Az első szalmaházakat Nebraskában a 19. század vége felé, a bálázó gépek feltalálása idején építették. A homokos dombokkal jellemezhető jellemezhet tájban nem találtak építésre alkalmas anyagot. Fát csak a folyók partjain élők él k alkalmazhattak. Sok helyen gyeptéglák segítségével seg építettek kunyhókat, de bizonyos területeken ebből ebb l sem lehetett megfelelő minőségűt min fellelni, így adódott a telepeseknek az ötlet, hogy a szalmabálákat, mint téglákat egymásra építve készítsenek házat (1.a,b. 1.a,b. ábra). ábra Először csak ideiglenes jelleggel építették, de idővel id rájöttek, hogy ha bevakolják, akkor nagyon is komfortos és tartós házakat kapnak. Az első els ilyen házak már több mint 100 éve épültek, és közülük sok még ma is épségben áll és lakják (L ( ACINSKI P. ÉS BERGERON M, 2000). 1.a. 1.b. 1.a. ábra. Teherhordó típusú szalmaház építés közben 1.b. ábra. Szalmabála falazattal épült templom az USA-ban USA ban (1927) Idővel, a korszerű ű építőanyagok építőanyagok megjelenésével és a mobilizáció fejlődésével, fejl ezek a házak feledésbe merültek, ám később, kés az 1970-es es évek energiaválsága idején újra felfedezték őket. ket. Azóta a világ számos országában készültek és készülnek ilyen házak.
Napjaink gazdasági és környezeti válsága idején egyre többen ismerik fel a környezet és energiatudatos épületek létjogosultságát, így a szalmaházak is nagy jövő elé nézhetnek. Szalmaházak Európában Az EU számos országában (Anglia, Franciaország, Németország, Dánia, Hollandia, Spanyolország, Portugália, Szlovákia, Lengyelország, Ausztria, ) készültek már szalmaházak különböző építési technológiákkal. A legtöbb esetben hagyományos, kézi kivitelezésű házak épültek, de több példa található előre gyártott panelek alkalmazására is. A különböző építési módok függvényében változik az így létrehozott házak beépített energia igénye, ami a kivitelezéshez felhasznált építőanyagok alapanyagainak kibányászásához, előállításához és helyszínre szállításához szükséges. Mindegyik építési módra igaz, hogy nagyságrendekkel kevesebb energiát igényel, mint a konvencionális (tégla, beton) házak létrehozása. Egy épület teljes életciklusa alatt felhasznált energia és nyersanyagok mérlegébe beletartozik az épület rendeltetésszerű üzemeltetése során elhasznált javak mennyisége is. Ezek részben a lakók szokásaitól is függenek, de legnagyobb mértékben az épület tulajdonságai határozzák meg. Az épületek energia felhasználásának legnagyobb hányadát a fűtési (MEDGYASSZAY P, OSZTROLUCZKY M, 1999) és (bizonyos helyeken) a hűtési energia teszi ki, így ezek minimalizálása a legfontosabb egy környezet és energiatudatos épület kapcsán. A manapság egyre divatosabb passzívházak messzemenőkig teljesítik az energiatudatosság követelményét. Viszont nem szabad megfeledkezni arról, hogy az energiatudatos ház nem feltétlenül környezettudatos is, ugyanis az utóbbi esetében nem elég, ha az üzemeltetés során kevés energiát használ fel, hanem lehetőleg az építése során is minél kisebb mértékben terhelheti a környezetét (MEDGYASSZAY P, 2007). Jól szemlélteti a különbséget egy osztrák tanulmány (2.a-d. ábra), amely többek között egy hagyományos (beton + polisztirol felhasználásával készülő) és egy szalmabála vályog kombinációjú passzívház ökológiai lábnyomát veti össze. A vizsgálat tanulsága szerint a hagyományos passzívház több mint ötször annyira terheli a környezetét, mint a szalmabálás megoldás (REINBERG G. ÉS MEINGAST R, 2007). Ennek okát jobban megérthetjük, ha szemügyre vesszük a 2.b. ábrát, amely a különböző építőanyagok beépített energiaigényét fejezi ki CO 2 egyenértékben. Megfigyelhető, hogy a manapság előszeretettel használt mesterséges építőanyagokkal (fémek, műanyagok, szilikátok) szemben a természetes, növényi eredetű anyagok használata esetén nemhogy CO 2 ot juttatunk a légkörbe, hanem éppen ellenkezőleg, a növény által megkötött CO 2 ot a levegőből és - az épület élettartamának idejére - a körforgásból kivonva, negatív előjelű értékeket is kaphatunk (WIHAN J, 2007). Ennek is köszönhető tehát, hogy a szalmaházak igazán környezetkímélő alternatívát nyújtanak, míg a passzívházaknak csupán az üzemeltetése tekinthető energiatudatosnak. Egy teljesen közönséges épület esetében pedig, melynek üzemeltetése is rendkívül gazdaságtalan, a környezetterhelés még a passzívházakhoz képest is sokkal nagyobb. A magyarországi épületállomány műszaki állapotát figyelembe véve megállapíthatjuk, hogy nálunk még lesújtóbb a helyzet. 2.a. 2.b.
2.c. 2.d. 2.a. és c. ábra. Tattendorfi (Ausztria) passzív szalmaház külső és belső képe 2.b. ábra. Építőanyagok beépített energiája CO 2 egyenértékben 2.d. ábra. Tattendorfi (Ausztria) passzív szalmaház építése előregyártott panelekből Magyarországi tapasztalatok Ugyan hazánkban is egyre többet hallani a passzívházakról és megújuló energiákról, de nagy áttörés még nem történt e téren. Az igazán környezettudatos (és gyakran olcsóbb) természetes megoldások itthoni elterjedését a bizalmatlanság az építőanyag ismeretlensége hátráltatja. 3.a. 3.b. 3.a. ábra. Vakolt szalmabála fal tűztesztje az ÉMI Szentendrei Laboratóriumában (2008) 3.b. ábra. A tűzmentett oldal felületi hőmérsékletnövekedésének alakulása a tűzteszt során A szalmaházak hazai népszerűsítését célul kitűző Energia és Környezet Alapítvány pályázati forrásból egy tűztesztet megfinanszírozott, amely eredményei tanúsítják, hogy szalmából készíthetőek megfelelően tűzálló falak. (ÉMI, 2008) A tűzteszthez épített demó fal (3.a,b. ábra) készítésében és a tűzteszten magán is jelen voltunk, így tanúi lehettünk, hogy a vizsgálati szabályoknak megfelelően közel 1000 Cº-os hőmérsékletig hevített próbafal tűzmentett oldalán csupán 7 Cº-os átlagos hőmérséklet emelkedés volt megfigyelhető. Ez jóval alul marad a megengedett 140 Cº-os értékhez képest, továbbá a vizsgálat közben természetesen a próbafal megőrizte a teherbíró képességét, és sem lángáttörés nem történt, sem gyúlékony gázok nem jutottak át a falon (TAKÁCS L, 2008). 2012. júniusában pedig
megjelent egy új Magyar Előszabvány (MSZE 3576-2), melynek címe: Vályog falazóelemek és szalmabála építőelemek követelményei - 2. rész: Szalmabála építőelemek. Ennek a Szabványnak köszönhetően jelentősen könnyebbé vált ezeknek a házaknak a minőségbiztosítása, engedélyezhetősége. Magyarország első szalma panel házának tervezési és kivitelezési tapasztalatai Már évek óta terveztem, hogy kifejlesztek egy hazai előre gyártott elemekből álló szalmaépítészeti rendszert. A külföldi és hazai tervezési és kivitelezési tapasztalatok alapján olyan szerkezet kidolgozásába kezdtem, amely a hazai építési hagyományokhoz közel áll és az itteni klimatikus viszonyokhoz igazodik, vagyis a hideg téli és a meleg nyári hónapokban is jól vizsgázik, továbbá a különböző csapadékformák ellen is megfelelően védhető. A megvalósításhoz óriási segítséget nyújtott, hogy Európai Uniós pályázati forrást sikerült találnom az elképzeléshez, így az ÉAOP-1.1.3-12-2012-0009 sz. projekt keretein belül készülhetett el a demóépület. 4.a. 4.b. 4.a. ábra. Előre elkészített falelemek kézi erővel történő mozgatása a helyszínen 4.b. ábra. Az elkészült első hazai szalma panel ház látképe Az előre gyártott elemek kifejlesztésénél fontos szempontnak tartottam, hogy az elemek mérete és súlya ne tegye feltétlen szükségessé gépi emelő szerkezetek használatát a kivitelezés során. Ezért a falelemek jellemzően 1 m szélességben, 1 szint magas formában, vakolatlanul készültek. A fal vastagságát a bála mérete az alább részletezendő megfontolásokból befolyásolta. Az így elkészült falelemeket 2-4 ember kézi erővel gépi segítség nélkül is a helyére tudja mozgatni. (4.a. ábra) Az előre elkészített elemekből ily módon a falszerkezet akár 1 nap alatt is összeállítható (5.a. ábra), aminek utána már csak a felületképzését kell elkészíteni (5.b. ábra). A falelemek tartószerkezetét viszonylag karcsú fa fűrészáru alkotja, melyek erős oszlopokként működnek az összeállítás után az egymás mellé kerülő elemek együtt dolgozása révén. A szerkezetbe előre bekerülő kisméretű bála jellemzően 35x45x90 cm-es. A falba a leghosszabb oldalával párhuzamosan élére állítva vagy lapjára lehet elhelyezni. Előbbi esetben a bálát alkotó szalmaszálak jellemzően párhuzamosak a fal síkjával, míg utóbbi esetben a szálirány merőleges a fal síkjával. A német FASBA (szalmaházépítő szakemberek) mérései alapján megvizsgáltuk, hogy a két különböző elhelyezési mód esetén milyen hőszigetelő tulajdonságokra számíthatunk. Mivel az élére állított bálák esetén a szálirány nem kedvez a külső és belső tér közti hővándorlásnak, így kisebb hővezetési tényező (λ=0,044 W/mK) párosul hozzá, mint lapjára fektetett bálák esetén, ahol a szálirány jobban kedvez a hő vezetésének a kültér és a beltér között, így a mérések szerint λ=0,067 W/mK hővezetési
tényező adódott. Ha pedig kiszámoljuk, hogy mekkora hőátbocsátási tényezőt eredményez az élére állított 35 cm vastag szalmabála és a lapjára fektetett 45 cm széles szalmabála, akkor máris lehet mérlegelni a használatukat. Mindkettő esetén 5-5 cm külső és belső vályogvakolattal készítettük a számítást. Előbbi esetén U=0,12 W/m 2 K, utóbbi esetén U=0,14 W/m 2 K érték adódott. Elsőre tehát meglepőnek tűnhetne, hogy a vékonyabb falszerkezet jobb hőszigetelést eredményez, de a szálirányok és a hővándorlás tulajdonságainak ismeretében érthető a jelenség. Ezen megfontolások után természetesen úgy döntöttünk, hogy a bálákat élére állítva fogjuk elhelyezni a falelemekben, ugyanis mind hőszigetelés, mind helytakarékosság szempontjából ez bizonyult előnyösebbnek. A bálák vakolhatósága szempontjából jobb ugyan a másik irány, de rabichálóval (csirkeháló) ez a probléma viszonylag könnyen kezelhető. A végleges falszerkezet U értéke némileg rosszabb lesz, ugyanis a fa vázszerkezetnél nem lehet a teljes bálavastagsággal számolni, csak az oszlopok elé kerülő 15 cm töméssel. Ezen vonalmenti felületeken körülbelül U=0,25 W/m 2 K a hőátbocsátási tényező. Az előbbi rétegrend körülbelül a teljes felület 10 %-án jellemző. Így ezekkel a felületekkel súlyozva körülbelül U=0,13 W/m 2 K-re adódik a falszerkezet hőátbocsátási tényezője. További hőhidat jelentenek a födémgerendák áthatásai, de feltehetőleg ezekkel együtt is eléri a fal átlagos hőátbocsátási tényezője U=0,15 W/m 2 K-t, ami háromszorosan túltejesíti a falakra elvárt hazai követelményeket, és gyakorlatilag elérheti a passzívházakhoz ajánlott értéket. 5.a. 5.b. 5.a. ábra. Előre elkészített falelemek összeszerelése a helyszínen 5.b. ábra. A felállított szalmafalak helyszíni vakolása A födémelemek némileg más szerkezet és koncepció alapján készültek. Szerkezeti és kivitelezési megfontolások miatt itt praktikusabbnak ígérkezett a teljes felületképzést (vakolás-tapasztás) is előre elvégezni. Ennek természetesen az is velejárója volt, hogy a födémelemek súlya miatt a beépítéshez darura volt szükség (6.b. ábra). Óriási előnyként jelentkezett viszont, hogy az elhelyezés és lerögzítés után a felületkezelési munkálatok mértéke minimális volt, csupán a csatlakozási vonalak mentén jelentkezett minimális tennivaló, és gyakorlatilag azonnal lehetett a héjazat elkészítésével folytatni a munkálatokat, ami az időjárási kitettségét minimalizálta az épületnek. A födémelemek tartó szerkezete szintén egyedi méretezés alapján készült. Fa fűrészáru és OSB lapok segítségével olyan elemek készültek, amelyek összeépítése után együtt dolgozó I tartók hidalták át a fesztávot. A magas tartó elhanyagolható méretű lehajlással rendelkezik és a szerkezet vastagságában a belső felületképzés, a szalmabálás hőszigetelés (és az azzal járó tűzvédelmet biztosító kéreg), továbbá egy kiszellőztetett légréteg is kényelmesen helyet kaphatott, sőt a héjazat fogadását is egyben biztosítani tudta (6.a. ábra).
6.a. 6.b. 6.a. ábra. Az előre gyártott födémelemek készítés közben 6.b. ábra.. Az előre gyártott födémelemek beemelése daru segítségével Az épület egészének tervezésénél arra törekedtünk, hogy sehol ne legyenek jelentős hőhidak, így, ha már a fal és a födém ilyen jó hőszigetelést kap, akkor a lábazatot sem szabad elhanyagolni. Oda nyilvánvalóan nem lehet szalmát helyezni, ezért vízálló extrudált polisztirol habot terveztünk a lábazatra. A fa tartószerkezetet direkt úgy alakítottuk ki, hogy konzolosan előre nyúljon a bálafal, hogy alatta a vasalt lábazat hőszigetelése folytonosan megoldható legyen. Így végül 15 cm XPS hőszigetelés került betervezésre, amelyből 10 cm az alaptest aljáig levezetésre kerül. A lábazatnak így U=0,22 W/m 2 K lett a hőátbocsátási tényezője, vagyis nem képez nagyobb hőhidat, mint a fa szerkezet máshol. Mivel az alap alsó síkjáig levezetésre került a hőszigetelés egy része, ezzel a talaj felől veszélyeztető kerülő hőhíd problémája is kiküszübölésre került, és a padló téli lehűlésétől sem kell tartani. Ezzel a megoldással a padlószerkezetbe 4-5 cm vastag hőszigetelés alkalmazása optimális ahhoz, hogy télen a padló ne legyen hideg, ugyanakkor nyáron az épület alatt található földtömeg hőtároló és hűtő kapacitását ki lehessen aknázni. A fent leírt szerkezetek alkalmazása esetén az épület alkalmas A+ os energiahatékonysági kategória elérésére különösebb gépészeti megoldások alkalmazása nélkül is. Az épület viszonylag kompaktabb formája, a szoláris tervezési elvek betartása, és a fűtés, illetve a HMV fatüzelésű tömegkályhával való megoldása szintén a környezet- és energiatudatos megoldásokat kívánja továbberősíteni. Irodalom ERTSEY A. (2009): Betelt a pohár-nyílt levél a Magyar Építész Kamarához és építészeinkhez, Építészfórum. ÉMI, Építésügyi Minőségellenőrző Innovációs Kht. (2008): Vizsgálati jegyzőkönyv a kétoldali agyagvakolattal ellátott szalmabála kitöltésű, nyílás nélküli teherhordó falszerkezet tűzállósági vizsgálatáról. LACINSKI, P., BERGERON, M. (2000): Serious straw bale, A home construction guide for all climates, Withe River Junction, Vermoount, Chelsea Green Publishing Company.
MEDGYASSZAY P. (2007): A földépítés optimalizált alkalmazási lehetőségei Magyarországon - különös tekintettel az építésökológia és az energiatudatos épülettervezés szempontjaira, Ph.D. értekezés, Budapest. MEDGYASSZAY P., OSZTROLUCZKY M. (1999): Energiatudatos építés és felújítás, Budapest, Az épített - környezetért alapítvány. REINBERG, G., MEINGAST, R. (2007): Working- and living qualities in loam - prefabricated passive house, 11. Passzívház nap (Bregenz). TAKÁCS L.(2008): Tűzvédelmi alapfogalmak, BME Épületszerkezettani Tanszék, Épületek tűzvédelme kurzus jegyzet. WIHAN, J (2007) : Humidity in straw bale walls and its effect on the decomposition of straw, Ph.D. értekezés, University of East London School of Computing and Technology.