Épületek hőszigetelése

Az épületek hőszigetelése az 1970–80-as években kapott igazán nagy figyelmet, és terjedt el az egész világon, aminek kiváltó oka az 1973-as olajválság volt. A cél az volt, hogy minél kevesebb anyagi ráfordítással emelkedjék az épület komfortfokozata, és egyben csökkenjen az épület energiafelhasználása.

Az egyre növekedő energiaárak, valamint a föld fosszilis energiahordozó-készletének kimerülése miatt ma már nem kérdés az épületek hőszigetelésének létjogosultsága. Az ügy fontosságát igazolják bizonyos európai uniós irányelvekben szereplő útmutatások, valamint az új építésű házakra vonatkozó hazai jogszabályi előírások is. A ház hőszigetelésével nagy mértékben hozzájárulhatunk környezetünk szennyezésének csökkentéséhez.

A hőszigetelés általános értelemben két eltérő hőmérsékletű tér (például a kültér és az épületbelső) között fellépő hőátadás gátlása, jellemzően nagy hőellenállással rendelkező szerkezettel. Tehát például hazánk klimatikus körülményei között télen a kinti hideg beáramlásának, illetve a beltéri meleg kiáramlásának akadályozása, azaz a fűtött helyiségek hőveszteségének csökkentése.

Mivel a nyugalomban lévő levegő kiváló hőszigetelő anyag, ezért a szerkezetek hőszigetelő tulajdonságát a szerkezeti rétegek által közbezárt levegő is adhatja. A hőszigetelés témáját tárgyalva meg kell különböztetnünk hőszigetelő anyagokat és az olyan hőszigetelő képességgel rendelkező szerkezeteket, amelyek anyagukat tekintve nem rendelkeznek feltétlen hőszigetelő tulajdonsággal, de szerkezeti kialakításuk folytán igen (például a különböző ablakszerkezetek).

Hőveszteség

Megfelelő hőszigetelés hiányában az épület hővesztesége igen magas lehet. Ez azt jelenti, hogy a magasabb hőmérsékletű közegből hő áramlik át az alacsonyabb hőmérsékletű közeg irányába. Az épületek hővesztesége a szigetelés meglététől, illetve állapotától függően meglehetősen eltérő lehet. Az arányok általában a következőképpen alakulnak:

• 30–40% a falakon keresztül
• 20–30% a tetőn keresztül
• 15–25% az ablakokon át
• 10–15% a padlón, födémen keresztül

Bizonyos tényezők nagyban befolyásolhatják ezeket az arányokat. Ha például az épület nagy üvegfelületekkel rendelkezik, a nyílászárók szigetelése pedig nem megfelelő, az ablakokon, ajtókon keresztül távozó hő az összes hőveszteség 40-50 százalékát is kiteheti.

A szigetelés során az egyik leggyakrabban fellépő probléma a hőhidak kialakulása, másrészt a többdimenziós hőáramlás. Hőhíd általában akkor alakulhat ki, ha eltérő hővezető-képességű anyagokat együtt, egy síkba szigetelünk. Többdimenziós hőáramlás keletkezhet, ha az épület geometriája nem megfelelő, ha különböző tulajdonságú építőanyagok kerülnek egymás mellé, ha a szigetelés illesztései hibásak, illetve a nyílászárók szigetelése nem megfelelő (keretek). Ha az épület külső felületének egyes pontjain az összesített, eredő hőátbocsájtási tényező kisebb, és azokon a pontokon a belső felület hőmérséklete eléri a harmatponti hőmérsékletet, akkor bizonyos páratartalom felett lecsapódik a nedvesség, ez pedig több komoly probléma okozója is lehet. Hogy a nedvesség ne hatoljon be a szerkezetbe, a belső felületet párazáró/vízzáró burkolattal/réteggel lehet ellátni, ezzel a veszteséget és a rongálódást csökkentjük, másrészt fokozhatjuk a külső hőszigetelést. Ugyanakkor a nedvesség külső távozását lehetővé kell tenni, pl. páraáteresztő szerkezettel, rétegekkel. Egyébként az állandó nedvesség és az emiatt megjelenő penész károsíthatja a falakat, a lábazatot, a padlót vagy akár a bútorokat is. Élettani problémák is felléphetnek, mivel a penész bekerülhet az épület levegőjébe, ennek belélegzése pedig asztma és allergia kialakulásához vezethet.

Meglévő épületeknél a szigetelési munkálatok megkezdését megelőzően hőkamerás vizsgálatokat szoktak végezni, hogy pontosan kiderítsék, az épület melyik részén mekkora a hőveszteség, hol vannak hőhidak, tehát milyen típusú és vastagságú szigetelésre van szükség.

Hőhidak:

Ilyenek ott fordulnak elő, ahol a szerkezetben szükségszerűen magasabb hővezető képességű anyagokkal szakítják át az egyébként alacsony hővezető képességű külső épületelemet. Nevezhetjük ezeket az anyag által feltételezett hőhidaknak is, általában pont vagy vonal szerűen alakulnak ki.

Példák a hőhidakra:

• Betonfödém megtámasztása
• Nyílászáró csatlakoztatása a szigetelt falhoz
• Szigeteletlen ablak-áthidaló
• Az ablakpárkány
• A külső falazaton áthaladó betontámaszték, vagy betonkoszorú
• Kiugró előtető
• Szigetelést áttörő szerkezeti elemek, pl. fémből készült falkötő kapcsok, kiugró betonerkély.

A geometriailag és szerkezetileg feltételezett hőhidak felléphetnek önállóan, elszigetelten,  de gyakori az is, hogy egy-egy helyen hatásuk összefonódik.

Szakszerűtlen kivitelezésből adódó hőhidak: Ilyenek akkor keletkeznek, ha pl. a tető szigetelése nem tölti ki a szarufák között rendelkezése álló teret, vagy lyukak vannak a szigetelésben,  ha elcsúsznak a szigetelési rétegek, vagy hiányosan történt a légmentesítés, esetleg az elemek illesztése a külső fal és az ablakkeret között nem megfelelő.

Hőszigetelő anyagok

Bizonyos hőszigetelő tulajdonsággal minden anyag rendelkezik. Itt azok az anyagok kerültek részletezésre, amelyek hőszigetelés szempontjából hatékonynak tekinthetőek. A hőszigetelő-képesség mutatására szolgál az ún. hővezetési tényező, jele: λ, származtatott mértékegysége: W/mK. Minél kisebb ennek az értéke, annál jobb hőszigetelőről van szó.

A gyártók sokféle anyaggal kísérletezve rájöttek, hogy a hagyományos anyagok esetében a levegőnél jobb hőszigetelés nincs. A kérdés hogyan lehet „becsomagolni” vele az épületet, azaz hogyan lehet bezárni valamibe a levegőt úgy, hogy a gyártási költségek minimálisak legyenek. Számtalan hőszigetelő anyag létezik, de a leggyakrabban használt típusok a következők:

1. Expandált polisztirol hablemez (EPS)
2. Grafitos polisztirol hablemez (grafitos EPS)
3. Extrudált polisztirol hablemez (XPS)
4. Kőzetgyapot (ásványgyapot)
5. Üveggyapot
6. Poliuretán hab (PUR hab)
7. Fagyapot lemez
8. Magyarországon nem jellemző hőszigetelő anyagok: parafa, gyapot, kókusz, kender, farost, cellulóz alapú anyagok...

Az expandált polisztirol gyártása során az anyag celláiba zárják be a levegőt. Ez a legolcsóbb homlokzati hőszigetelő anyag. A kőzetgyapot és az üveggyapot a rostokon megkötött levegővel hőszigetel. Ez utóbbi szálas hőszigetelő anyagok légáteresztő képessége igen jó, magasan a legjobb hangszigetelő és hőszigetelő tulajdonságuk, és nem utolsósorban a kiváló tűzállóság. A szálas hőszigetelő anyagok között az üveggyapot a legkeresettebb árucikk. Kiváló tulajdonsága, hogy könnyű, kiválóan alakítható, nem terheli a szigetelendő felület. Éppen ezért belső, elsősorban tetőtéri szigeteléskor ez a leggyakrabban használt anyag.

Gyakran alkalmazott szigetelőanyag az extrudált polisztirol (XPS) is. Az expandált (EPS) változattal ellentétben zárt cellás, így rendkívül csekély a vízfelvétele (0,2–1,0 V%). Ennek megfelelően főleg a víznek kitett helyeken alkalmazzák, lábazaton, fordított rétegrendű lapostetőn, zöldtetőn, stb. A kétféle kialakítású anyag könnyebb megkülönböztetése végett az EPS-t mindig fehér, az XPS-t pedig ettől eltérő (például halványkék) színben gyártják.4

A poliuretán hab két folyékony komponens reakciója révén kialakuló műanyag hab. Széles körben alkalmazzák az építőiparban, például szendvicspanelek hőszigetelő rétegeként, nyílászáró tokok illesztésénél, illetve újabban magában az ablakszárnyban is. Magyarországon napjainkban kezd elterjedni a szórt poliuretán habbal történő szigetelés. A hőszigetelő anyagot folyékony halmazállapotban juttatják ki a szigetelendő felületre, ahol az habot képez és minden üreget kitöltve illesztésmentes hőszigetelő réteget hoz létre. A habot két komponens helyszínen történő összekeverésével állítják elő. Vastagsága 2-3 centimétertől 10-12 centiméterig terjedhet. Kétféle habtípus létezik, a zárt cellás és a nyitott cellás. A kifejlődött zárt cellás hab légzáró és vízzáró, valamint lépésálló, a nyitott cellás ezzel szemben nem.

A grafitos polisztirol lemezek anyaguknak köszönhetően lényegesen alacsonyabb hővezető képességgel rendelkeznek, mint a hagyományos hőszigetelő lemezek. Előnye, hogy átlagosan 0,031-es hőátadású szigetelőképességgel rendelkezik, vagyis a gyakorlatban ugyanolyan hatású szigetelés létrehozásához kisebb vastagság is elég a fehér hagyományos polisztirol szigetelő lapokhoz képest.

A fagyapot lemezek gyártása során faforgács szálakat cementkötéssel kapcsolnak egymáshoz. Hőszigetelő képessége körülbelül fele-harmada az ásványi szálas anyagokénak, ám jól vakolható felületet képez. Emiatt sokszor nem önmagában, hanem polisztirol lapok vértezeteként alkalmazzák.

Hőszigetelő anyagok tulajdonságai

A megfelelő hőszigetelés kiválasztásánál több tényezőt is figyelembe kell venni a lehető legnagyobb energia-megtakarítás érdekében.

Páradiffúziós ellenállás: minél kisebb az ellenállás, azaz minél nagyobb egy anyag páraáteresztő képessége, annál jobb. Ha a szigetelés nem engedi át a párát, az épületen belül a páratartalom megnő, ekkor pedig már kisebb hőhidak kialakulásakor is lecsapódik a nedvesség a hidegebb felületeken.

Vízfelvevő képesség: A szigetelőanyag vízfelvevő képességének a lehető legminimálisabbnak kell lennie, mivel a nedvesség magában az anyagban és a falakban, padlóban is komoly szerkezeti károkat okozhat.

Nyomószilárdság: A szigetelésnek a homlokzat és a lábazat esetében is sokszor nagy és folyamatos terhelésnek kell ellenállnia. Amennyiben a szigetelés nyomószilárdsága nem elég magas, hosszútávon az anyag deformálódhat, mechanikai tulajdonságai romlanak. Ez vezethet ahhoz, hogy az illesztéseknél rések jönnek létre, így hőhidak jelennek meg, de akár komolyabb szerkezeti károkat is előidézhet.

Tűzállóság: Fontos szempont, hogy a szigetelőanyag tűzálló legyen, ellenkező esetben beépítése komoly tűzbiztonsági kockázatot jelenthet. A modern szigetelőanyagok többsége önoltó, azaz amennyiben nincs kitéve folyamatos nyílt lángnak, magától nem ég.

Időtállóság: Fontos, hogy a kiválasztott anyag tulajdonságai hosszú távon se változzanak számottevően. Nem csak az elöregedésnek, de az időjárási tényezőknek is ellen kell ezért állnia, így például a szélsőséges hőmérsékleti ingadozásoknak, illetve a növényi és állati kártevőknek is.

Egészségbarátság: Bizonyos szigetelőanyagok hosszú távon károsak lehetnek az épületben élők egészségére, ezért fontos tudni, hogy milyen anyagokból és milyen módszerrel készítették a szigetelést.

Felületkövetés, réskitöltés és toldások: minél több toldás és rés keletkezik a szigetelt felületen, annál nagyobb az esély újabb hőhidak kialakulására illetve nedvesség bejutására a szigetelőanyagok közé, ami szintén csökkenti a hőszigetelés hatékonyságát. Ebből a szempontból a toldásmentesen felvihető anyagok a legideálisabbak.

A hőszigetelés kedvező hatásai

1. Az épület káros anyag kibocsátásának csökkenése.
2. A belső terek hőingadozásának csökkenése.
3. Az évszakok váltakozásaival és a napi hőingadozással járó, az épületszerkezetre ható hőterhelések csökkenése.
4. Hőhídak megszüntetése, az esetleges páralecsapódások elkerülése (a hőhidak zónájában alkalmazott kiegészítő hőszigeteléssel).
5. Fűtési energia csökkenése.

A költségek megtérülése

Ahhoz, hogy kiszámíthassuk, mennyi idő alatt térülnek meg a hőszigetelés költségei, több tényezőt is figyelembe kell venni.

Ha az éppen esedékes felújítás miatt az épület állványozása, ablakcseréje, fűtőberendezés cseréje is része a felújításnak, akkor a hőszigetelés költségei részben csökkennek, ezek egy részének levonásával. Szemléletes eset, amikor a hőszigetelés vastagságát állapítjuk meg, mennyi többletköltséget jelent az amúgy is állványozásra, bevakolásra kerülő épületnél.

Az első tényező a szigetelés ára. A tető, a homlokzat és a lábazat szigeteléséhez különböző típusú szigetelőanyagok szükségesek, meg kell határozni a megfelelő vastagságot és a szükséges segédanyagok – védőréteg, fólia, ragasztó, dübelek, állványzat, fémprofil stb. – típusát, mennyiségét is. Ezen felül figyelembe kell venni a munkadíjat is.

Tudni kell azt is, pontosan mennyi energiát vesz igénybe az épület fűtése a szigetelést megelőzően. A szigetelést követően a felhasznált energia mennyisége összehasonlítható a korábbi adatokkal, a csökkenés mértékét ismerve pedig meghatározhatjuk, milyen hosszú időn belül hozza be az árát a beruházás.

Általánosságban elmondható, hogy a szakszerű hőszigetelés bizonyos idő elteltével mindenképpen behozza az árát, hiszen csökken a fűtési energiára fordított összeg nagysága. Ugyanakkor a megtérülés ideje a kiviteltől, anyagféléktől függően néhány évtől akár évtizedekig is terjedhet.

A hőszigetelő rendszer tartozékai

1. Ragasztók – polisztirol és kőzetgyapot ragasztót alkalmaznak.
2. Lábazati lapok (XPS)
3. Indítósín
4. Homlokzati polisztirol hablemez
5. Szigeteléstartó dübelek
6. Vakolaterősítő üvegszövet
7. Hálós élvédő
8. Díszvakolat alapozó
9. Homlokzati díszvakolat

A hőszigetelő rendszer magában foglalja az épületek homlokzatának és lábazatának szigeteléséhez szükséges tartozékokat. A hőszigetelő rendszerek alkalmazhatóak új épületek szigetelésénél, illetve utólagos szigeteléshez is.

A hőszigetelő rendszerekben a falak szigeteléséhez általában polisztirol (hungarocell) vagy kőzetgyapot hőszigetelő lapokat használnak. Ezeket ajánlott a falak külső részére rögzíteni, mivel a belső oldali hőszigetelés bizonyos esetekben hőhidak kialakulásához, így penészesedéshez vezethet. A lábazati szigeteléshez a minimális vízfelvevő képességű és nagy nyomószilárdságú XPS lapokat használják.

Belső oldali szigetelés

Bizonyos esetekben viszont csak beltéri szigetelés alkalmazható. Ilyen körülmények lehetnek például:

• Panellakás
• Műemléki, vagy műemlék jellegű épület
• Tagolt, díszített homlokzatú épület

Ilyen épületek esetén alternatív megoldás lehet a belső falak szigetelése. Ennek a megoldásnak a kivitelezhetősége leginkább attól függ, hogy milyen anyagból van a fal. Beltéri szigetelés esetén hidegebb lesz a külső fal, így a fagyhatár az épület szerkezetébe kerül, ami károsodhat, ha az fagyra érzékeny anyagból készült. A beton, tömör tégla, és a kő nem érzékeny erre, a korszerű lyukacsos téglák viszont igen.

Fontos a szigetelést párazáróan, légmentesen zárni a belső tér felől hogy pára ne juthasson mögé, ami lecsapódva penészedést okozhat. Az EPS lappal ellentétben a zárt cellás XPS csekély vízfelvétele miatt belső szigetelésre hatékony megoldás.

Tetőszigetelés

A tetőszerkesztés tartozékai:

1. Belső takarólemez
2. Fólia
3. Szigetelő anyag
4. Héjszerkezet (cserép, pala, hullámpala stb.)

A tető akár a hőveszteség 30 százalékáért is felelős lehet, így energiatakarékossági szempontból kiemelten fontos a megfelelő szigetelés beépítése. A tetőtérben általában üveggyapotot vagy kőzetgyapotot használnak. A szigetelés vastagsága itt a homlokzati 8-10 centiméternél jóval vastagabb, átlagosan 24 centiméter.

A szigetelés egy részét általában a szarufák között helyezik el, majd ez alá még egy réteget helyeznek el. Ezt a második, alsó réteget célszerű egybefüggően felhelyezni, mivel a szigetelőanyag idővel összezsugorodhat, az illesztéseknél rések keletkezhetnek, ami hőhidak kialakulásához vezet. A szarufák között átlagosan 15, alattuk pedig 8-10 centiméter vastagságú szigetelőanyag kerül felhelyezésre.

Ablakok hőszigetelése

Az ablakok általában az épületek hőveszteségének tekintélyes részéért felelősek, ezért már a legkorábbi időkben igyekeztek növelni a hőszigetelő tulajdonságaikat. A legkezdetlegesebb megoldás a szimpla ablak helyett a kétrétegű, pallótokos és kapcsolt gerébtokos ablak, ahol a két ablakszárny közti levegő biztosítja a hőszigetelést. Az energiaválság után, a '70-es években kezdtek elterjedni a kétrétegű, majd az évtized végén a háromrétegű ablaküvegek. Manapság már nem elsősorban a rétegek számának növelése a cél. A modern hőszigetelő üvegek gyártásánál levegő helyett nemesgázzal vagy vákuummal töltik ki az üvegtáblák közti hézagot, ami nagymértékben, akár 20%-kal is csökkentheti a hőáteresztési képességet.

Az üvegfelületet ezen felül sokszor ellátják egy úgynevezett Low-E (Low-emission) bevonattal, mely a hosszúhullámú infravörös sugarakat visszatükrözi az épületbe. Ez a megoldás a dupla ablakhoz képest kb. felére csökkenti az egyes ablakokon keresztüli hőveszteséget.

Lábazati szigetelés

A lábazaton keresztüli hőveszteség szigetelés hiányában 10–15 százalék is lehet. Utólagos szigetelési munkáknál a lábazat szigetelését sokszor kihagyják, ami nem csak a hőmegtartás hatékonyságát rontja, de szinte kivétel nélkül hőhidak kialakulásához is vezet.

A lábazat szigetelése speciális megközelítést kíván. Mivel bizonyos része a föld alatt helyezkedik el, nagymértékben ki van téve a talajvíznek, így olyan szigetelőanyag használatára van szükség, amelynek vízfelvevő képessége a lehető legkisebb. Ellenkező esetben a szigetelés, azon keresztül pedig a falak, a padló is felvehetik a nedvességet, ami hosszú távon komolyabb szerkezeti károk kialakulásához, illetve penész megjelenéséhez vezethet.

A másik fontos szempont, melyet figyelembe kell venni, hogy a lábazat folyamatos, nagy terhelés alatt áll, így olyan szigetelőanyagra van szükség, amely évtizedekig is képes ellenállni ennek, nyomószilárdsága a lehető legnagyobb.

Éppen ezért a lábazati szigeteléshez zárt cellás extrudált polisztirolt, XPS-t alkalmaznak. Ennek a speciális granulátumból előállított anyagnak a tulajdonságai ehhez éppen ideálisak, mivel vízfelvevő képessége elenyésző (0,2–1,0 V%), nem csak víz-, de fagyálló is. Az XPS hőszigetelés akár három méter mélyen is belemeríthető a talajvízbe anélkül, hogy a szerkezeti, mechanikai tulajdonságok megváltozásával kellene számolni.

Utólagos hőszigetelés

Egy már elkészült ház utólagos hőszigetelésének eredményeként, a falfelületek utólagos szigetelése esetén, általánosan 35-50%-os nagyságrendű energia-megtakarítással lehet számolni. Az utólagos hőszigetelés történhet különböző anyagokkal: - mesterséges alapú hőszigetelők (polisztirol habok) - természetes alapú hőszigetelők

Nyári hővédelem

A hőszigetelő anyagok megválasztása során - elsősorban a tetőterek hőszigetelésekor - figyelembe kell venni a nyári hővédelem követelményeit is. Nem biztos, hogy az az anyag, ami télen megfelelő hőszigetelő képességgel rendelkezik az nyáron is az optimális védelmet biztosítja. A nyári hővédelem megfelelőségét az anyag hőkapacitása és tömege határozza meg, ebből következik a szerkezet fáziseltolódása (a külső környezet felmelegedése milyen késleltetéssel jelenik meg a belső térben).

Mesterséges alapú hőszigetelők (EPS és XPS)

Az EPS mesterséges anyagú hőszigetelők anyaga az úgynevezett „sztirolgyöngy” amelyet kőolajból készítenek és az eljárás során hajtógázt és speciális adalékanyagokat adnak hozzá. Használatkor keletkező hátránya ennek az anyagnak hogy tulajdonságaiból fakadóan 2-4 térfogat százaléknyi vizet is felvehetnek ami lerontja a hőszigetelő képességüket, ezért a felhasználásuknál megfelelően körültekintőnek kell lenni és csak olyan helyre ajánlott EPS lapokat rakni ahol nincs páralecsapódás vagy egyáltalán nem éri nedvesség.

AZ XPS alapú hőszigetelő habok speciális granulátumból készülnek rendkívül jól tűrik a nedvességet, ezért ezek a tulajdonságai lehetővé teszik az alkalmazását olyan területeken ahol nagy nedvességhatással kell számolni, ilyen terület például a lábazatok szigetelése vagy a talajban lévő vízszigetelések.

Mind az EPS és mind az XPS alapú szigetelők rendkívül érzékenyek az ultra-ibolya sugárzásra, ezért napfény nem érheti ezeket.

Természetes alapú hőszigetelők

Az üveggyapot, hosszú vékony üvegszálakból készített szálas szigetelőanyag. Alkalmazhatósága kitűnő anyagtulajdonságai miatt rendkívül széles körű. Természetes vagy újrahasznosított anyagokból készül. Az üveggyapot egyik jó tulajdonsága hogy nem éghető anyag valamint alakítható formálható egyszerűen akár kéziszerszámokkal is. Nyáron megvéd a melegtől télen a hidegtől.

A kőzetgyapot hőre keményedő, főleg vulkanikus és üledékes kőzetekből előállított hőszigetelő anyag. A kőzetgyapot alapú szigetelőanyagok nem zsugorodnak, nincs hőmozgásuk, s hőszigetelő képességüket az épület élettartamával megegyező ideig változatlanul megtartják. Nem igényel karbantartást valamint hangszigetelő anyagként is funkcionál, rendkívül tűzálló olvadáspontja magasabb mint 1000°C.

Ablakok utólagos hőszigetelése

Lehetséges az ablakok hőszigetelését utólagosan javítani hőszigetelő ablakfólia felhasználásával. Ezzel a módszerrel kb 20%-os megtakarítás érhető el az ablakon át távozó hővel kapcsolatban.

Jogszabályok

• Az Európai Parlament és a Tanács 2010/31/EU Irányelve, az épületek energiahatékonyságáról
  • A fenti uniós irányelvet átültető magyar jogszabályok
• Az Európai Parlament és a Tanács (EU) 2018/844 irányelve (2018. május 30.) az épületek energiahatékonyságáról szóló 2010/31/EU irányelv (…) módosításáról
  • Nemzeti átültetés határideje: 2020. március 10.

Kapcsolódó szócikkek

• Hővezetés
• Ablakszigetelés
• Épületek energiamérlege
• Energetikiai tanúsítvány