Természetes anyagú hőszigetelések dr. Bozsaky Dávid egyetemi adjunktus Széchenyi István Egyetem Építészeti és Épületszerkezettani Tanszék
Tartalom 1. Bevezetés 2. Hőszigetelő anyagok piacának alakulása 3. Természetes hőszigetelő anyagok ismertetése 1. Cellulózszigetelés 2. Farostlemez 3. Fagyapot 4. Kenderszál és lenszövet 5. Gyapjú 6. Egyéb anyagok (szalmabála, parafa, nádlemez, pamut, kukoricablokk) 4. Összefoglalás
Bevezetés növekvő energiafogyasztás növekvő energiaárak
Primer energiafogyasztás megoszlása (2005, Németország) Tercier szektor; 15% Háztartások; 29% Főzés; 4,20% Elektromos készülékek; 5,40% Melegvíz; 11,40% Informatika, kommunikáció; 1,80% Világítás; 1,40% Közelekdés; 28% Fűtés; 75,80% Ipar; 28%
Fontosabb hazai és külföldi intézkedések 7/2006 (V.24.) TNM rendelet 176/2008 (VI.30) Kormányrendelet 20-20-20 integrált energia-klíma stratégia (2008) 20%-kal növelni kell az energiahatékonyságot 20%-ra kell növelni a megújuló energiaforrások arányát 1990-es szinthez képest 2020-ra 20%-kal kell csökkenteni a károsanyag-kibocsátást Nemzeti Éghajlat-változási Stratégia (NÉS, 2008) NÉS-2 (2013) Hazai Dekarbonizációs Útiterv (2050)
Korszakváltás Környezettudatos építészeti gondolkodás Bio-építőanyagok megjelenése Megújuló energiaforrások Nap-, víz-, szélenergia Geotermikus energia Biomassza (!?)
Hőszigetelő anyagok piaca (1989-2010, 2020)* Ásványgyapotok EPS XPS PUR Egyéb Term. anyagok 1989 59 % 32 % 3 % 5 % - 1 % 1994 60 % 31 % 3 % 4 % - 1 % 1999 58 % 28 % 4 % 4 % 1 % 5 % 2004 54 % 28 % 6 % 5 % 1 % 6 % 2010 53 % 27 % 6 % 5 % 1 % 8 % 2020** 46-50 % 22-24% 5-6 % 4-5 % ~1 % 15-20 % *: Németország **: becsült adatok
Hőszigetelő anyagok piaca (1989-2004) Ásványgyapotok EPS XPS PUR Egyéb Term. anyagok 1989 59 % 32 % 3 % 5 % - 1 % 1994 60 % 31 % 3 % 4 % - 1 % 1999 58 % 28 % 4 % 4 % 1 % 5 % 2004 54 % 28 % 6 % 5 % 1 % 6 %
Természetes hőszigetelő anyagok
Cellulózszigetelés Alapanyag: újrahasznosított újságpapír, faipari melléktermék Gyártási folyamat lépései nyersanyag tisztítása, aprítás (durva és finom őrlés), adalékanyag hozzáadása (bórax, magnézium-szulfát), csomagolás Előnyös tulajdonságok: Nem kell darabolni Nincs hulladék Rés- és hézagmentes Újrahasznosítható Környezetbarát Jó páraáteresztő Kivitelezése időtakarékos Ellenáll a kártevőknek Alacsony ár Tulajdonság Jel Mértékegység Érték Testsűrűség ϱ kg/m 3 30-80 Nyomószilárdság ϭ nyomó kpa 2,5 Húzószilárdság ϭ húzó kpa - Vízfelvétel W kg/m 2 15-30 Hővezetési tényező λ W/mK 0,040-0,045 Dinamikai merevség S MN/m 3 3-7
Farostlemez Alapanyag: faapríték (fűrészipari hulladék) Gyártási folyamat lépései hulladék faanyag aprítása, rostokra bontás (termo-mechanikus eljárás), farostpép formába öntése, kötőanyag hozzáadás (saját gyantatartalom + kötőanyag), kezelés hidrofód anyaggal (paraffin, latex, bitumen), préselés, szárítás, Előnyös tulajdonságok: Jó páraáteresztő Nagy szilárdság Nehezen éghető Újra felhasználható Jó hőtároló képesség Tulajdonság Jel Mértékegység Érték Testsűrűség ϱ kg/m 3 30-270 Nyomószilárdság ϭ nyomó kpa 40-200 Húzószilárdság ϭ húzó kpa 2,5-50 Vízfelvétel W kg/m 2 1-2 Hővezetési tényező λ W/mK 0,040-0,090 Dinamikai merevség S MN/m 3 4-8
Fagyapot 1842 (Herr von Pannewick), 1908 (Heraklith) Alapanyag: fa (fenyőfa, nyárfa), cement, víz, sóoldat Gyártási folyamat lépései farönk darabolása, aprítás, szárítás, sóoldatba merítés (Na 2 SiO 3, MgCl 2 ), keverés, kötőanyag (cement, magnezit) hozzáadás, formába öntés, préselés, darabolás Előnyös tulajdonságok: Jó hangelnyelő Jó páraáteresztő Nehezen éghető Jó hőtároló képesség Jól vakolható Nagy szilárdság Ellenáll a kártevőknek Tulajdonság Jel Mértékegység Érték Testsűrűség ϱ kg/m 3 350-600 Nyomószilárdság ϭ nyomó kpa 150-200 Húzószilárdság ϭ húzó kpa 2,5-50 Vízfelvétel W kg/m 2 5 Hővezetési tényező λ W/mK 0,050-0,090 Dinamikai merevség S MN/m 3 10-40
Kenderszál Alapanyag: kenderszál (rugalmas, erős természetes rost), rovarok, rágcsálók nem károsítják Gyártási folyamat lépései növényi rost nyalábokba gyűjtése, pörkölés, adalékanyagok (bórax, bórsav) és ragasztó (burgonyakeményítő) hozzáadása, táblákba préselés Előnyös tulajdonságok: Megújuló alapanyag Jól hangszigetel Jó páraáteresztő Rugalmas Könnyű megmunkálás Egészségre ártalmatlan Hulladék felhasználható Kártevőknek ellenáll Penészedéstől mentes Tulajdonság Jel Mértékegység Érték Testsűrűség ϱ kg/m 3 20-68 Nyomószilárdság ϭ nyomó kpa - Húzószilárdság ϭ húzó kpa 180 Vízfelvétel W kg/m 2 4,2 Hővezetési tényező λ W/mK 0,040-0,050 Dinamikai merevség S MN/m 3 -
Lenszövet Történet: 1910-es évek (USA) Flaxlinum, Fibroleft néven Alapanyag: lenrost (esetleg textilipari hulladék) Gyártási folyamat lépései növényi rost összegyűjtése, pörkölés, adalékanyagok (bórax, bórsav) és ragasztó (burgonyakeményítő) hozzáadása, táblákba préselés Előnyös tulajdonságok: Megújuló alapanyag Alacsony energiaigény Jól hangszigetel Jó páraáteresztő Rugalmas Könnyű megmunkálás Egészségre ártalmatlan Tulajdonság Jel Mértékegység Érték Testsűrűség ϱ kg/m 3 20-80 Nyomószilárdság ϭ nyomó kpa - Húzószilárdság ϭ húzó kpa - Vízfelvétel W kg/m 2 4,2 Hővezetési tényező λ W/mK 0,037-0,045 Dinamikai merevség S MN/m 3 -
Gyapjú Alapanyag: birkagyapjú (állati szőrme) Gyártás: alapanyag tisztítása (mosás), szárítás, szálerősítés (poliészter), kezelés adalékszerrel (bórax) tűzállóság, rovarok, gombák elleni védelem miatt Előnyös tulajdonságok: Megújuló alapanyag Alacsony energiaigény Jól hangszigetel Jó páraáteresztő Erős, rugalmas szálak Könnyű megmunkálás Újrahasznosítható Korhadás mentes Nehezen gyullad Tulajdonság Jel Mértékegység Érték Testsűrűség ϱ kg/m 3 25-30 Nyomószilárdság ϭ nyomó kpa - Húzószilárdság ϭ húzó kpa - Vízfelvétel W kg/m 2 12 Hővezetési tényező λ W/mK 0,040-0,045 Dinamikai merevség S MN/m 3 -
Parafa Alapanyag: paratölgy kérge (25 éves, 9 évenként) 1 cm 3 parafa = 40 millió sejtecske (légbuborék) Gyártás: őrlés, hevítés (expandálás) Nincs hozzáadott adalékanyag (ragasztás: saját gyantatartalom) Előnyös tulajdonságok: Hosszú élettartam Nehezen éghető Lépésálló Jó páraáteresztő Vízálló, víztaszító Jól szabható, alakítható Jó hangelnyelő Lépésálló Rezgéscsillapító hatás Penész-, baktérium- és korhadás álló Tulajdonság Jel Mértékegység Érték Testsűrűség ϱ kg/m 3 100-220 Nyomószilárdság ϭ nyomó kpa 100-200 Húzószilárdság ϭ húzó kpa 30-50 Vízfelvétel W kg/m 2 0,5 Hővezetési tényező λ W/mK 0,037-0,070 Dinamikai merevség S MN/m 3 50-120
Szalmabála Történet: 1880-as évek Nebraska (USA) Alapanyag: gabonaszár (búza, tönkölybúza, árpa, rozs) Gyártási folyamat lépései nyersanyag bálázása (kéthuzalos), bálaméret: 32-40 x 50 x 50-120 cm legelterjedtebb méret: 40 x 50 x 80 cm, tömeg: 15-30 kg Előnyös tulajdonságok: Megújuló alapanyag Jól hangszigetel Jó páraáteresztő Újrahasznosítható Környezetbarát Lebomló hulladék Kevés energiával előállítható Alacsony ár Tulajdonság Jel Mértékegység Érték Testsűrűség ϱ kg/m 3 80-120 Nyomószilárdság ϭ nyomó kpa - Húzószilárdság ϭ húzó kpa - Vízfelvétel W kg/m 2 4,3 Hővezetési tényező λ W/mK 0,038-0,072 Dinamikai merevség S MN/m 3 -
Nádlemez Történet: 19. sz. vége óta, 1920 (Celotex, USA) Alapanyag: nád Gyártási folyamat lépései drótpárok közé préselés, drót kapoccsal való összekötés (nincs kötőanyag) Előnyös tulajdonságok: Megújuló alapanyag Jól hangszigetel Jó páraáteresztő Újrahasznosítható Környezetbarát Vegyszermentes Jó vakolattartás Könnyű megmunkálás Tulajdonság Jel Mértékegység Érték Testsűrűség ϱ kg/m 3 120-225 Nyomószilárdság ϭ nyomó kpa - Húzószilárdság ϭ húzó kpa - Vízfelvétel W kg/m 2 4,2 Hővezetési tényező λ W/mK 0,055-0,090 Dinamikai merevség S MN/m 3 -
Pamut Alapanyag: pamutszál (70-80% textilipari hulladék) Gyártás: Pamutszál feldolgozás, adalékszerrel (bórax, bórsav) való kezelés, préselés, formázás Előnyös tulajdonságok: Megújuló alapanyag Hulladék újrahasznosítás Alacsony energiaigény Jól hangszigetel Jó páraáteresztő Rugalmas Könnyű megmunkálás Egészségre ártalmatlan Tulajdonság Jel Mértékegység Érték Testsűrűség ϱ kg/m 3 20-60 Nyomószilárdság ϭ nyomó kpa - Húzószilárdság ϭ húzó kpa - Vízfelvétel W kg/m 2 12-13 Hővezetési tényező λ W/mK 0,040 Dinamikai merevség S MN/m 3 -
Kukoricablokk 2008: szabadalom Alapanyag: kukoricaszár (mezőgazdasági hulladék) Gyártás: alapanyag aprítása, keverés, kötőanyag hozzáadás (MEKOL faragasztó), formázás, préselés, szárítás Előnyös tulajdonságok: Megújuló alapanyag Hulladék hasznosítás Alacsony energiaigény Jól hangszigetel Jó páraáteresztő Újrahasznosítható Környezetbarát Tulajdonság Jel Mértékegység Érték Testsűrűség ϱ kg/m 3 120-240 Nyomószilárdság ϭ nyomó kpa 20-200 Húzószilárdság ϭ húzó kpa 2,5-300 Vízfelvétel W kg/m 2 4,8 Hővezetési tényező λ W/mK 0,045-0,055 Dinamikai merevség S MN/m 3 4-17
Összefoglalás Számos előnyös tulajdonság Megújuló alapanyag Kedvező ár Jó hő- és hangszigetelő képesség Jó páraáteresztő képesség Hulladékhasznosítási alternatíva Alacsony előállítási energiaigény Könnyű megmunkálhatóság, alakíthatóság Hátrányos tulajdonságok Tartósság Vízzel szembeni érzékenység Tűzállóság Kártevőkkel (gombák, rovarok, rágcsálók) szembeni ellenállás Bizalmatlanság Szabványok, előírások, szakirodalom hiányossága
Köszönöm a megtisztelő figyelmet!