A tégla és a téglából épített falszerkezetek jellemzői
A falszerkezetet különböző hatások, terhelések érik, amelyekkel szemben a falszerkezet elemeinek meg kell felelniük. A hatásokból, terhelésekből adódó igénybevételekhez követelmények rendelhetők, amelyeket az építőanyagoknak teljesíteniük kell, annak érdekében, hogy rendeltetésüket betölthessék a falszerkezetben.
Az egyes építőanyagok, illetve szerkezetek különböző módon reagálnak a terhelésekre. Ezért nagy gonddal kell a megfelelő építőanyagot kiválasztani.
A falszerkezetet érő igénybevételek – amelyeket az 1. ábra mutat be – lehetnek:
- statikai;
- hő és páratechnikai;
- nedvességhatás;
- tűzhatás;
- zajterhelés.
Az égetett agyag falazóelemek, a téglák alkalmasak az igénybevételek felvételére, mert:
- jó a nyomószilárdságuk;
- jó hőszigetelők;
- jó hangszigetelők;
- páradiffúziós tulajdonságuk kedvező;
- nem éghetők.
1. ábra. A falszerkezet igénybevétele.
Az égetett agyag falazóelemekből, a téglákból épített falszerkezetek hordozzák, mintegy integrálják az alkotóelemek tulajdonságait
Ebből adódóan a téglából megfelelő módon kialakított épületek:
- kiemelkedően magas szilárdságúak és forma-stabilitásúak;
- hőtakarékosak;
- klímaszabályozó és hangszigetelő képességükkel egészséges környezetet biztosítanak lakóik számára;
- tűzhatással szemben ellenállók;
- kézi erővel megépíthetők;
- a felületképzésre kedvező alapot nyújtanak.
A következőkben összefoglalásra kerülnek azok az ismeretek, amelyek szükségesek annak megértéséhez és elfogadásához, hogy a tégla az égetett kerámia, alapanyagából adódóan a legsokoldalúbb építőanyag, valamennyi tulajdonsága kiemelkedő szintű, amelyek egymás hatását erősítik.
- Téglafalak – Külső falak csinosítása
- Mesterséges falazóanyagok
- Klinkertéglával borított felület tömítése
Ezek a cikkek is érdekelhetnek:
A tégla az ember által előállított természetes építőanyag. Előállításánál nincs szükség semmiféle vegyi adalékra. Gyártását négy őselem – a föld, a víz, a tűz és a levegő határozzák meg.
A tégla tulajdonságai
Statikai tulajdonságok
A téglák alapanyaguk és gyártástechnológiájuk szerint – amelyek meghatározzák mechanikai és egyéb tulajdonságaikat – három csoportba rendszerezhetők: a porózus falazótéglák, mint a falszerkezetek meghatározó építőanyagai; a burkolótéglák és a klinkertéglák, amelyek elsősorban homlokzatok és terek burkolására használhatók, funkcionálisan és esztétikailag különleges építészeti megoldások kialakítására alkalmasak. Az utóbbi két téglafajta felhasználási területe azonos, termékválasztékban, nyomószilárdságban, vízfelvételben és savállóságban van eltérés közöttük.
A nagy sorozatban gyártott porózus falazótéglák 14 N/mm2, 10 N/mm2 és 7 N/mm2 nyomószilárdsággal rendelkeznek.
A burkolótéglák nyomószilárdsága 20 N/mm2 és 14 N/mm2.
A klinkertéglák nyomószilárdsága 60 N/mm2.
Az épületre jutó terhek és hatások figyelembevételével a tervezéskor statikai számításokat kell végezni, amelyek az épület állékonyságát vizsgálják. A falszerkezet statikai méretezését jelenleg az MSZ 15023/87 vagy az Eurocode 6 számú szabvány előírásai szerint kell elvégezni.
A méretezés alapelve: a falazatok készítésére alkalmazott téglákra elvégzett erőtani számítás szerint meghatározott nyomó-határfeszültség feleljen meg az igénybevételnek. A falazati szilárdság meghatározásánál alkalmazott képletben a tégla termékek jellemzői közül a nyomószilárdság, az üregtérfogat és a falazóelem homlokmagassága, mint paraméterek szerepelnek.
Az építőanyagok beépítésük után bekövetkező alakváltozásait az alábbiak szerint jellemezzük:
Rugalmas alakváltozás:
Terhelés hatására bekövetkező alakváltozás. A terhelés megszűnte után az eredeti alak visszaáll.
Kúszás (lassú alakváltozás):
Terhelés hatására az idő függvényében bekövetkező lassú alakváltozás, amely legkorábban 3-4 év után fejeződik be. A terhelés megszűnte után az eredeti alak többé nem áll vissza.
A rugalmas és a lassú alakváltozás többnyire egyszerre lép fel.
Zsugorodás:
A kiszáradáskor bekövetkező méretcsökkenés.
Duzzadás:
A nedvességfelvétel hatására történő méretnövekedés.
Alakváltozás hőmérséklet hatására:
Állandóan ismétlődő mozgás, amely a hőmérsékletváltozás hatására következik be és az építőanyagok meghosszabbodásával illetve megrövidülésével jár. A téglafalazatoknál az alakváltozási értékek csekélyek.
A tervezésnél mégis számolni kell az azokból származó feszültségekkel, különösen akkor, ha a téglafalazat más építőanyagokkal pl. betonnal van összeépítve. A burkolatoknál, amelyek a szerkezetből adódóan magasabb hőmérsékleti igénybevételnek vannak kitéve, a tágulási hézagok elrendezésére különösen ügyelni kell.
A tégla formastabilitása kiemelkedően magas. Ezt mutatja a tégla lassú kúszási tényezője (terhelés alatti alakváltozás), amely a jelenleg ismert építőanyagfajták közül a legkisebb.
A nedvességváltozásra történő mozgás végső értéke gyakorlatilag nulla.
A tégla hőtágulási együtthatója (hő hatására létrejövő tágulása) kicsi és csekély mértékű más építőanyagokhoz viszonyítva. Az ilyen jó formastabilitás azzal magyarázható, hogy a tégla érlelési folyamata a kemencében tűz alatt zajlik.
Más anyagoknál a kúszásból és zsugorodásból származó változások még több évig is eltarthatnak.
Az 1. számú táblázat bemutatja, hogy a téglák mindössze (ϕ= 0,75 kúszási számmal rendelkeznek. Ez az érték csak mintegy harmada, HL fele, mint más építőanyagok esetében. Zsugorodás, duzzadás az égetett téglánál gyakorlatilag nincs. A hőmérsékletváltozás hatása is kisebb a téglánál, mint a kötőanyaggal készült építőelemeknél.
A tégla tehát a repedésmentes fal garanciája.
1. táblázat
Falazóelemek fajtái | Lassú alakváltozási (kúszási) tényező ϕ∞=εk∞/ε | Nedvesség hatására történő mozgás (zsugorodás, kémiai duzzadás) εt mm/m | Hőtágulási együttható αt 10-6/K |
Falazótégla | 0,75 | 0 | 6 |
Homokmészkő Pórusbeton Hidrátkötésű fal | 1,5-2 | -0,2-(-0,4) | 8 |
Beton és könnyűbeton | 1,5-2 | -0,2 (-0,4) | 8-10 |
Hő- és páratechnikai tulajdonságok
A hővédelem alatt a különböző hőmérsékletű terek, ül. a belső és külső terek közötti hőáramlás csökkentésére, ezen túlmenően a kényelmes és egészséges lakóklíma kialakítására tett intézkedéseket értjük.
A fentiekből következik, hogy a hővédelem az ember védelmét szolgáló tevékenység, ugyanakkor a gazdaságosság, az energiatakarékosság érdekében hozott intézkedés.
Több tényező együttes hatása, harmóniája biztosítja a lakásban a kényelem- és komfortérzetet az ember számára.
Az emberi test állandó hőkapcsolatban áll a környezetével. A komfortérzet szempontjából meghatározó tényezők:
- határoló épületelemek (fal, födém, padló) felületi hőmérséklete és a térhőmérséklet
- a relatív nedvességtartalom
- a szellőztetés ideje és módja
- az építőelemek hőtároló képessége.
A levegőhőmérséklet és az épületelemek felületi hőmérséklete a komfortérzetet bizonyos határok között kölcsönösen befolyásolják (2. ábra).
Ha pl. a falak felületi hőmérséklete 10 C°, akkor igen magas térhőmérsékletnél sem érhető el kellemes komfortérzet, mert az emberi testből – különösen a falak közelében – sok hő vonódik el.
A teret körülvevő felületek 20 C°-ra emelésével „még komfortos” klímát kapunk, ha a térhőmérsékletet 16 C°-ra csökkentjük. Az utóbbi esetben hőenergia megtakarítást is elérünk.
A tégla magas hőszigetelő- és hőtárolóképessége, valamint hőtehetetlensége eredményeként a 2. ábra figyelembevételével a szükséges komfortérzethez a hőmérsékletarányok gazdaságosan beállíthatók.
2. ábra. A komfortérzet területei a térhőmérséklet és a teret körülvevő felületek hőmérsékletének függvényében.
Az emberi test 40-70 % relatív nedvességtartalmú és kb. 20 C° hőmérsékletű térben érzi a legjobban magát (3. ábra).
3. ábra. A komfortérzet területei a hőmérséklet és a relatív nedvességtartalom függvényében.
A relatív nedvességtartalom a hőmérséklet függvényében változik: a hőmérséklet emelkedésével csökken, csökkenésével növekszik. A tégla a légnedvességet tárolja és később, szárazabb térhőmérséklet esetén a levegőnek újból leadja.
A tégla ezen tulajdonságát – amely egyedülálló kapilláris szerkezetéből adódik – úgy is jellemezhetjük, hogy „lélegzik” a fal, amelynek eredményeként természetes térklimatizálás valósul meg.
A szellőztetés módjával és időtartamával is befolyásolni lehet a komfortérzetet, azaz a friss levegő bevezetésével, ezzel összefüggésben a térhőmérséklet és a relatív nedvességtartalom változtatásával, továbbá a belső légáramoltatással.
A szellőztetéssel biztosítani kell a lakótérben keletkező káros anyagok, szagok, a levegő relatív nedvesség tartalmát megnövelő, ezzel a komfortérzetet kellemetlenné változtató, nedvesség formájában lecsapódásra képes párafelesleg, továbbá a légzés során keletkező és feldúsuló széndioxid (CO2) eltávolítását.
A minimálisan szükséges szellőztetés mértékét a belső levegő páratartalma és széndioxid (CO2) koncentrációja határozzák meg.
A széndioxid (CO2) tartalom 0,1% fölé emelkedése dekoncentráltságot, kellemetlen közérzetet és fejfáját okoz.
A szellőztetés akkor megfelelő, ha a helyiség funkciójától, a benne tartózkodó személyek számától és az évszaktól függően a 0,5-2-szeres óránkénti légcserét biztosítja. Télen, amikor a külső és belső abszolút páratartalom közötti különbség nagyobb, mint nyáron, elegendő a kisebb légcsere.
A szellőztetés során el kell kerülni az ember számára kellemetlen mértékű huzat kialakulását. A hővédelem jó hőszigetelő és jó hőtárolóképességű épületszerkezetekkel biztosítható.
Hőszigetelés
Az anyagok hőszigetelő képességét a hővezetési tényező, a λ (W/mK) mutatja. A hővezetési tényező jelenti az egységnyi keresztmetszetű, egységnyi vastagságú rétegen, egységnyi hőmérséklet-különbség hatására létrejövő hőáramot.
A hővezetési tényező SI-mértékegysége a watt/méter x Kelvin, jele: W/mK; 1 W/mK a hővezetési tényezője az olyan homogén anyagnak, amelynek két, egymással párhuzamos, egymástól 1 m távolságban levő sík rétege között, 1 K hőmérsékletkülönbség esetén, a réteg felületének 1 m2-én 1 s időtartam alatt 1 J termikus energia halad át.
A λ függ az anyag testsűrűségétől is. Az égetett agyag pórusos szerkezete révén jó hőszigetelő képességű anyag.
A szerkezetek hőszigetelő képességét az U hőátbocsátási tényezővel jellemzik. A hőátbocsátási tényező, az U (W/m2K) egy szerkezet hőveszteségének mérőszáma.
A hőátbocsátási tényező, egységnyi felületű rétegen, egy fok hőmérsékletkülönbség esetén létrejövő hőáram.
A hőátbocsátási tényező Sí-egysége a watt/négyzetméter x Kelvin, jele W/m2K; 1 W/m2K a hőátadási együtthatója az olyan 1 m vastag szilárd, sík falnak (rétegnek), amely 1 m2-én egyik oldalról a másikra 1 K hőmérséklet-különbség esetén 1 s időtartam alatt 1 J termikus energiát enged át átadás-vezetés-átadás útján.
Az U értéke függ a falszerkezet rétegeinek λértékeitől és a rétegvastagságoktól. (4. ábra)
4. ábra. Hő átbocsátás a falszerkezeten.
U = 1 / (1/αb + d1/λ1 + d2/λ2 + d3/λ3 + … + 1/αk) (W/m2K)
Az U képletében az alábbi tényezők szerepelnek:
- αbhőátadási tényező, belső felületi (W/m2K)
- αk hőátadási tényező, külső felületi (W/m2K)
- d1, d2, d3, a szerkezet rétegeinek vastagsága (m).
- λ1, λ2, λ3, a szerkezet rétegeinek hővezetési tényezője (W/mK)
Φ hőáram = U AΔT (W)
A = hő átadó felület (m2)
ΔT = Tb-Tk(K)
Tb belső, Tk külső hőmérséklet (K)
A falszerkezet i-edik szerkezeti elemének hőátbocsátási ellenállása (Ri):
Ri = di / λi (m2K/W)
ahol:
- di az i-edik szerkezeti elem vastagsága (m)
- λiaz i-edik szerkezeti elem hővezetési tényezője (W/mK)
A falszerkezet hőátbocsátási tényezőjének (U) általános képlete:
U = 1 / (1/αb + nΣRi + 1/αk)
i=1
ahol:
- αb hőátadási tényező, belső felületi (W/m2K)
- αk hőátadási tényező, külső felületi (W/m2K)
- Ri a falszerkezet i-edik szerkezeti elemének hőátbocsátási ellenállása (m2K/W)
- n a fal szerkezeti elemeinek száma
Az általános képlet szerint a hőátbocsátási tényező fordítottan arányos a hőátbocsátási ellenállással. Minél nagyobb a falszerkezet hőátbocsátási ellenállása, annál kisebb a hőátbocsátási tényezője.
A megfelelő hővédelemhez szükséges követelményeket már a tervezéskor figyelembe kell venni.
A 7/2006 (V.24) TNM rendeletben megjelent új épületenergetikai szabályozás értelmében, az építési engedély kérelemmel 2006. szeptember 1-től a szabályozás követelmény szintjeinek megfelelő, az engedélyezési tervdokumentáció részét képező épületenergetikai számítást kell benyújtani.
Az épületenergetikai szabályozásnak 3 + 1 követelmény szintje van
1. követelmény szint: A különböző épületszerkezetek hőszigetelőképessége, amely az U rétegtervi hőátbocsátási tényezőre, a határoló szerkezet átlagos hőátbocsátási tényezőjére meghatározza a legnagyobb megengedett értéket. A korábbi szabályozásban k tényezőnek nevezett, hőátbocsátási tényező legnagyobb megengedett értéke: k=0,7 (W/m2k) volt. Az új szabályozás szerint a külső falakra vonatkozó követelmény értéke: U=0,45 (W/m2K) (lásd részletesebben az 5. pontban).
2. követelmény szint: Az épület egészének hővesztesége, amelyet kifejező q-val jelölt fajlagos hőveszteségtényező nem lehet nagyobb az épületre a rendeletben megadott módon kiszámolt, W/m2K mértékegységű határértéknél. Ez a követelményszint összefüggésben van a különböző épületszerkezetekkel, az épület jellemzőivel, kialakításával. A követelményérték az épület felület/térfogat arányától függ: minél kisebb lehűlő felülete van az adott belső térfogatnak – minél kompaktabb az épület – annál könnyebben megfelel a követelményeknek.
3. követelmény szint: Az épület energiafogyasztása, amely az épület hőveszteségein és a napsugárzásból származó hőnyereségen kívül tartalmazza a fűtés, a világítás és a melegvíz fogyasztás energiaigényét is. Az épület által ténylegesen elfogyasztott, vagy a rendeltetésszerű használathoz kiszámolt energiát primer – energiára kell átszámolni.
Az épület energiafogyasztására vonatkozó követelményszint előírása szerint, az épület összesített energetikai jellemzője nem lehet nagyobb a rendeletben meghatározott módon kiszámolt határértéknél. Az összesített energetikai jellemző értéke az épület rendeltetésétől és a felület/térfogat aránytól függ.
+ 1 követelményszint: meghatározza a nyári túlmelegedés kockázatának határértékét az épületekre. A nyári túlmelegedés ellen elsősorban nagy tömegű, vastag falak építésével védekezhetünk. Nagy tömegű és jó hőszigetelő képességű építőanyag, mint a tégla alkalmazása egyszerre biztosítja a nyári és a téli hővédelmet.
A Magyarországon gyártott külső teherhordó falak építésére alkalmas téglák hőátbocsátási tényezője 0,3 ≥ U ≤ 0,55 W/m2K értékek között van a falszerkezetben a peremfeltételek (falvastagság, habarcsminőség) függvényében.
A 38 és 44 cm-es optimális tömegű üregszerkezetű és üregsorú, egyrétegű falakhoz alkalmazható korszerű falazóblokkokból épült falszerkezet hőátbocsátási tényezője, az U<0,45 W/m2K, megfelel az új épületenergetikai szabályozásnak. Hőszigetelő falazóhabarcs és két oldalt 1,5 cm javított mészvakolat alkalmazásával a 38 HS falazóblokkból épült egyrétegű falszerkezet U tényezője 0,35 W/m2K, a 44 HS falazóblokkból épült egyrétegű falszerkezet U tényezője 0,3 W/m2K.
Az MSZ EN 771-1: 2005 szabvány előírása szerint az égetett agyag falazóelemek hőtechnikai tulajdonságaira vonatkozó adatokat az EN 1745 szabványra hivatkozással táblázat, számítás vagy hőtechnikai vizsgálat alapján kell megadni.
A hőszigetelés a hatásos hővédelem fontos tényezője. Csökkentésének korlátai vannak, az optimum elérését követően a további hőszigetelés gazdaságtalan.
A továbbiakban az előző állítás néhány összefüggése kerül bemutatásra. A hőszigetelés mértéke annál nagyobb, minél kisebb az U hőátbocsátási tényező értéke.
Egy épületrész pótlólagos hőszigetelésével a hőátbocsátási ellenállása növekszik meg. A hőveszteség szempontjából mértékadó U érték azonban nem lineárisan változik az R hőátbocsátási ellenállással. Ez azt jelenti, hogy nem érhető el az U értéknél ugyanolyan mértékű javulás, mint az R értéknél. Az 5. ábrából látható, hogy pl. 0,6 W/m2K relatívan kedvező U értéknél egy pótlólagos hőszigetelés az U értékének csak kismértékű csökkenéséhez vezet.
Ez egyben azt is jelenti, hogy egyre nagyobb mértékű kiegészítő hőszigeteléssel egyre kisebb fűtési megtakarítás érhető el.
A hőszigetelő képesség egyik a sok fontos tulajdonság közül, azonban jelentősége nem kizárólagos. A túlzott hőszigetelés bár energiatakarékos, ugyanakkor „dunsztba” zárja a házat, ami a normál lakóklíma megváltoztatásával jelentősen rontja a lakóérzetet.
Káros hatásai a páratartalom növekedése, az épületszerkezetek belső felületeinek penészedése a fokozott mértékű szellőztetéssel megelőzhetők, azonban számolni kell a szellőzési veszteségek megnövekedésével.
A családiház energiamérlegét bemutató 9. ábrán a hőveszteség arányait vizsgálva az egyes épületszerkezeteknél, belátható a fal hőszigetelésének fontossága, de csökkentésének korlátozott mértéke is, tekintettel a többi határoló oldal hőveszteségeire.
A falazat hőszigetelő képességének javítása egy bizonyos határon túl jelentős költséggel, minimális energiamegtakarítást eredményez, ezért nem hatékony. Ezt szemléltetik az 5. ábrához kapcsolt ismeretek és a hőszigetelő képesség hatékonyságát bemutató 6. ábra.
A pótlólagos hőszigetelések gazdaságosságát vizsgáló osztrák kutatások kimutatták, hogy egy 120 m2 külső falfelületű családi háznál a hőátbocsátási tényező U=0,5 W/m2K értékről U=0,4 W/m2Kértékre, azaz 0,1 W/m2K értékkel csökkentése megfelel 3,2 kWh/24 h primer energiafogyasztásnak, amiből csupán 40 W elektromos teljesítmény nyerhető. Ez csupán egy gyengén világító villanyégő működését biztosítja.
5. ábra. A külső fal U értékének változása a hőátbocsátási ellenállás „R” függvényében.
6. ábra. A hőszigetelő képesség hatékonysága.
Hőtárolás
A falak jó hőszigetelő képessége önmagában még nem biztosítja az épületek gazdaságos hővédelmét. A téli hővédelem fontos összetevője a tégla falak hőtároló képessége és hosszú kihűlési ideje. Ez teszi lehetővé az állandó szobahőmérséklet megtartását – például fűtéskimaradáskor vagy szellőztetés alkalmával, illetve szakaszos fűtésnél az épület rövid idő alatti felfűtését.
Nyári hővédelem egyrészt az épületszerkezet hőtároló képességével, másrészt a nyílászárók árnyékolásával, vagy az épület megfelelő tájolásával biztosítható.
A nyári hővédelemmel a kellemes komfortérzet elérése a cél. A belső tér túlzott felmelegedését kell megakadályozni.
A ház lakóinak akkor kellemes a közérzete, ha a masszív külső falak a nappal melegében az éjszaka hűvösséget még sokáig megtartják, a nap melegét viszont az est alacsonyabb hőmérséklete mellett sokáig megőrzik.
A 7. ábra grafikonjai bemutatják a fal belső felületi hőmérsékletének napi ingadozását nyári viszonyok között téglafal és könnyűszerkezetű fal esetén. Látható a különbség. A téglafalak nagy hőtehetetlenségük következtében nagyon lassan melegszenek fel, késleltetik a kinti meleg hatását és lecsökkentik a napi hőingadozás mértékét. A téglából épült ház a nyári melegben mesterséges légkondicionálás nélkül is kellemes hőmérsékletű marad.
7. ábra. A fal belső felületi hőmérsékletének napi ingadozása, nyáron.
8. ábra. A hatásos hővédelem tényezői.
A hőtehetetlenség elsősorban az építőanyag tömegétől és fajlagos hőkapacitásától (fajhőjétől) függ. A nagyságrendeket érzékeltető példaként szolgál néhány építőanyag hőtehetetlenségét jellemző hőkapacitás értéke:
Hőkapacitás kJ/m3K | |
Kisméretű tömör égetett tégla | 1315,41 |
Porotherm 38N+F | 690,40 |
Ytong P 2 | 555,75 |
Könnyűszerkezet | 65,00 |
A táblázat alapján látható, hogy az ún. „könnyűszerkezetek” hőtehetetlensége nagyon kicsi így a kinti, nyári meleg gyorsan megjelenhet a belső térben. Az ilyen típusú házakban a légkondicionáló berendezés felszerelése építési költség.
A légkondicionáló berendezés üzemeltetésének költsége – mivel energiát igényel – egy nyári szezonban a nyári-téli hőmérsékleti értékek függvényében megközelítheti, elérheti a téli fűtési költségeket, továbbá számítani kell a mesterséges légkondicionálás lehetséges egészségügyi kockázataira is.
A komfortérzet szempontjából döntő jelentőségű a falak hőtároló képessége.
Összefoglalva:
Az emberek jó közérzetét a lakásban alapvetően a helyiségek klímája határozza meg. Kellemes a klíma, ha a hő, pára-, és légtechnikai paraméterek egy bizonyos tartományon belül mozognak. Különösen a hőmérséklet és a páratartalom befolyásolják a közérzet állapotát.
A téglalakásokban megvalósítható a komfort- és közérzetet befolyásoló tényezők optimális összhangja, ezáltal a tégla kiegyensúlyozott helyiségklímát garantál.
A kellemes komfortérzet kialakítását biztosító nagyon fontos tényező még a zajvédelem. A hatásos hővédelem csak a következő három tényező kombinációjával biztosítható:
A tégla-falszerkezetek hőtároló képessége biztosítja a nappal-éjszaka váltások, valamint a különféle okok miatti (pl. rövid idejű viharok) lehűlések hőkiegyenlítését. A felesleges hőt a téglafalak tárolják és csak akkor adják le ismét, ha a levegő hőmérséklete a fal hőmérséklete alá süllyed.
A téglafalak felfogják – mint a cserépkályha tárolják – a „passzív” besugárzási nyereséget, a nappali napsütésből származó energiát is. A hőtároló képesség elsősorban az építőanyag tömegétől és fajlagos hőkapacitásától (fajhőjétől) függ.
A téglafalak előnye a hőszigetelés szempontjából
A téglafalak előnye, hogy falszerkezeti tömegük következtében nagy hőtároló képességgel és hőtehetetlenséggel rendelkeznek. Hőfizikai szempontból a hőszigetelés és a hőtároló képesség egyenrangú fontosságúak.
A korszerű falazóelemekből épített téglafal kimagasló hőtároló képessége, hőtehetetlensége és igen jó hőszigetelő tulajdonságai következtében gyakorlatilag természetes légkondicionálóként működik.
Vannak a téglánál jobb hőszigetelő építőanyagok, de kicsi, vagy kisebb tömegük miatt hőtároló képességük kicsi, vagy kisebb, mint a téglából épített falszerkezeteké.
A hőszigetelési tulajdonságokban kiváló, de alacsony hőtároló képességű könnyűszerkezetes házakban a nyári meleg hatása csak légkondicionáló berendezéssel szabályozható a megfelelő komfortérzetet biztosító szintre.
A falazat hőtároló képessége a gazdaságosság és a komfortérzet szempontjából az építőanyagok egyik legfontosabb tulajdonsága.
Páratechnikai tulajdonságok
A falszerkezetet úgy kell megválasztani ill. kialakítani, hogy sem a belső felületén, sem a belsejében káros páralecsapódás ne keletkezzék.
Az épület külső falának belső felületén páralecsapódás jön létre, ha a fal hőátbocsátási tényezője az U nem megfelelő, a felületi hőmérséklet alacsony és a belső tér relatív nedvességtartalma a ϕ magas.
A 9. ábra mutatja, hogy a szellőzési veszteség jelentős tétel a családi ház energiamérlegében.
9. ábra. A családi ház energiamérlege:
- fűtési rendszer 12-25 %
- tüzelőanyag
- ablak 15-25 %
- napsugárzás
- padlófelület 6-10%
- tető 10-15%
- szellőztetés 20-40%
- hőhidak
- külső falazat 15-25%.
A vizsgálatok szerint a jó hőszigetelésű épületeknél (U ≤ 0,45 W/m2K) olyan mértékben lecsökkent a falazat hővesztesége, hogy a szellőzési veszteség lényegesen nagyobb mértékű a falazat hőveszteségénél.
Ez azt jelenti, hogy a szellőzési veszteség csökkentése helyett a további hőszigetelési munkák gazdaságilag nem hatékonyak, megtérülési idejüket tekintve gazdaságtalanok. Külföldi tapasztalatok szerint U ≤ 0,45 W/m2K értéknél az utólagos hőszigetelés megtérülési ideje négyszer hosszabb, mint az utólagos szigetelés várható élettartama.
Az új építkezéseknél, a külső falak céljára a leggazdaságosabb a hőszigetelés nélkül, 0,3 ≥ U ≤0,45 W/m2K hőátbocsátási tényezőjű falszerkezetet eredményező téglát alkalmazni. Ezzel a döntéssel felépülő lakásukban a kiváló hőszigetelésen kívül birtokosai lesznek a tégla kerámiaanyaga által, optimális arányban hordozott valamennyi kedvező tulajdonságnak.
A falazat utólagosan, hőszigeteléssel végzett ún. hőtechnikai felújítása csak akkor gazdaságos, ha a fal eredeti U értéke nagyon rossz volt.
Az építőanyagok páratechnikai jellemzői:
- δ (10-9kg/msPa) páradiffúziós tényező
- μ (dimenzió nélküli) páradiffúziós ellenállási szám
Az anyagok páravezető képességét páradiffúziós tényezője, a δ(10-9kg/msPa) mutatja. Értéke függ az anyag testsűrűségétől, pórusosságától.
Az égetett agyag falazóelemek pórusosságuk révén jó páravezető képességűek, az ezt kifejező páradiffúziós tényező értéke a falazóanyagok közül a téglánál a legnagyobb.
A nedvesség szállítását a kapillárisok, vagyis az égetés folyamatánál keletkezett nagyon finom hajszálcsövecskék végzik. Ezek dinamikája sokkal gyorsabban tudja átszállítani a falon a nedvességet, mint a más anyagoknál jellemzően fellépő diffúzió.
A házban keletkező, normál mértéket is meghaladó nedvességet a téglából álló falazat felveszi és a belső páratartalom csökkenésekor, újra leadja a helyiségek levegőjébe illetve a fal külső párolgási felületére szállítja. A téglából készült fal: ‘lélegzik’.
A falazóanyag kapillaritása és ebből adódó gőzáteresztő képessége rendkívül fontos a helyiségek klímája szempontjából. A jó gőzáteresztő képesség megakadályozza a kondenzvíz képződését a falban.
A pórusos és üreges falazó és válaszfaltéglák páradiffúziós tényezője:
δ=0,033*10-9(kg/msPa) – 0,053*10-9(kg/msPa)
A tömör tégla páradiffúziós tényezője:
δ=0,019*10-9(kg/msPa)
A páradiffúziós ellenállási szám:
μ = δlevegő / δ (-)
A μ dimenzió nélküli szám megadja, hogy az építőanyag a levegőhöz viszonyítva (μlevegő=1) mennyire páravezető. Minél nagyobb a μ értéke, annál sűrűbb az anyag a pára számára, ebből eredően – annál rosszabb páravezető képessége. Tájékoztatásul néhány építőanyag μ páradiffúziós ellenállási száma:
építőanyag | μ |
pórusos és üreges tégla | 3-6 |
tömör tégla | 10 |
beton | 150 |
ásványgyapot szigetelő anyagok | 1-2 |
hőszigetelés kasírozó anyagok | 50-75 |
polisztirol szigetelő anyagok | 40-100 |
A falszerkezet páradiffúziós képességét páradiffúziós ellenállásával Rv(10-9m2sPa/kg) jelzik.
Az Rv függ a szerkezet vastagságától d(m) és a páradiffúziós tényezőtől δ (10-9kg/msPa): Rv = d/δ (10-9m2sPa/kg).
A falszerkezet belsejében páralecsapódás nem megengedett. A nedves fal hőszigetelése és szilárdsága csökken. Ha a kiszáradás lassú, megindulhat a fal penészesedése. A penészes, dohos fal egészségtelen klímát eredményez. A pára a meleg, párás belső térből a fal hideg oldala felé vándorol. Ezért a falszerkezetet úgy kell kialakítani, hogy az egyes rétegek páradiffúziós ellenállása belülről kifelé csökkenjen.
A szerkezeten belüli páralecsapódásra különösen érzékeny a többrétegű fal.
Téglákból kialakíthatók egyrétegű és többrétegű falak úgy, hogy a szerkezet belsejében páralecsapódás nem jön létre.
A tégla μ=3-10 érték közötti páradiffúziós ellenállási száma igen csekély, ezért még 44 cm vastagságú külső falazatok sem gátolják a páradiffúziót. A téglafalazatoknál kondenzációs vízképződés a falazaton belül nem következhet be, mivel a hőmérsékleti és vízgőznyomási értékek lineárisan csökkennek.
A tégla hő- és páratechnikai tulajdonságai komplex, többszörösen előnyös, egymást erősítő tulajdonságok. A kiemelt jelentőségű, tervezhető hőátbocsátási képességen túlmenően, a téglafal tárolja a hőt és a nedvességet és azt szükség szerint ismét leadja. Ezáltal klimatizáló képessége van. Ugyanakkor a téglafalak kiegyenlítik a maximális, és minimális hőmérsékleti értékeket (amplitúdócsillapítás) úgy, hogy csillapítják és időben eltolják a külső falazatok belső oldalához érkező értékeket.
Nedvességterheléssel és a kiszáradással kapcsolatos tulajdonságok
A nedves fal egészségtelen és épületfizikai tulajdonságai romlanak. Nem közömbös, hogy az egyes falazatok milyen mértékben és mennyi idő adják le nedvességüket. A különböző falazó anyagokból épült falak egyensúlyi nedvességtartalma, külföldi mérési eredmények szerint, egész évben lakott épületeknél: 2. táblázat.
A fal anyaga | Egyensúlyi nedvességtartalom trf%-ban |
tégla | 0,7 |
pórus beton | 3-5 |
szemcsehézagos könnyűbeton, pórusos adalékanyagokkal (duzzasztott agyagkavics, habosított salak) | 5 |
beton, nem pórusos adalékanyaggal | 5 |
faforgács-adalékos beton | 11* |
2. táblázat. *tömegre vonatkoztatott nedvességtartalom
A szorpciós izoterma (10. ábra) a környezeti levegő relatív páratartalma függvényében ábrázolja az egyensúlyi nedvességtartalom értékeinek változását.
10. ábra. Szorpciós izoterma.
A szorpciós izoterma görbéjéből leolvasott értékek:
Porotherm kézi falazóblokk:
% | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | 70 | 80 | 90 | 100 |
m% | 0,22 | 0,31 | 0,4 | 0,5 | 0,56 | 0,62 | 0,7 | 0,8 | 0,96 | 1,42 |
A szorpciós izotermából látható, hogy a környezeti levegő éves relatív páratartalom 25-97% szélsőértékei mellett az egyensúlyi nedvességtartalom változása ≈ 1,0 %.
Ez a téglafal esetén gyakorlatilag állandó érték a megbízható hőszigetelés garanciája.
A kiszáradás alapján az építőanyagokat kis kapilláris vezetőképességű, hézagpórusos (pl. pórusbeton) és nagy kapilláris vezető képességű, kapilláris anyagokra osztjuk.
Nagy kapilláris vezetőképességű (11. I. jelű ábra), kapilláris anyag az égetett kerámia, gyakorlati formájában a tégla és a kerámiacserép. A kapillárisok, a finom hajszálcsövecskék a tégla anyagának kiégetésekor keletkeznek.
A hézagpórusos építőanyagoknál a száradás mindenekelőtt diffúzióval megy végbe. Ilyenkor először a felszínhez közeli rétegek száradnak ki, a fal belsejében még sokáig megmarad az ún. magnedvesség. (11. II. jelű ábra).
11. ábra. Falak száradás közbeni nedvességeloszlása.
Nagy (I.) és kis (II.) kapilláris vezetőképességű építőanyag:
1 = kiindulási nedvességeloszlás;
2,3,4= nedvességeloszlás a száradás folyamán.
Az égetett agyag falazóelemek, a téglák egyensúlyi nedvességtartalma alacsony, ezáltal hőszigetelő képességük, szilárdságuk meghízható.
A falazatok kiszáradását Cadiegnes szabálya szerint becsüljük:
t=sd2
- t=a kiszáradási idő (nap)
- d=a falvastagság (cm)
- s=építőanyag jellemző
Példák az s értékeire:
- mészhabarcs 0,25
- vázkerámia falazótégla 0,28
- mészkő 1,2
- könnyűbeton 1,4
- kavicsbeton 1,6
- cementhabarcs 2,5
Ez a nyers épület száradása. A száradás lakott épületnél fűtéssel és szellőztetéssel gyorsul. Az égetett tégla falazatoknál a legnagyobb nedvességétől az állandósult nedvességtartalom eléréséig, a kiszáradásig viszonylag rövid az időtartam.
A kapillaritás dinamikája ugyanis különlegesen rövid kiszáradási időt biztosít a téglafalazatoknál; a nedvességtartalomnak a fal belsejéből a párolgási felületre áramoltatásával. A gyors kiszáradás, az alacsony egyensúlyi nedvességtartalom következtében, a hővédelem – amely erősen függ a külső fal nedvességtartalmától – igen hamar és megbízhatóan ki tudja fejteni hatását.
Általában az építkezés befejezéséig a tégla falazat természetes úton kiszárad.
Tűzvédelmi tulajdonságok
A tégla olyan égetett kerámia anyag, amely gyártása során már átment egyszer a tűzön, így tűzállóságát nem kell külön bizonyítani.
A tégla égetése 850-1000 C°-on történik a téglaégető kemencékben. Az anyagokat tűzzel szembeni viselkedésük alapján éghetőségi csoportokba soroljuk.
A tégla „nem éghető” építőanyag és a belőle készült, szokásos vastagságú falak kielégítik a tűzvédelemre vonatkozó előírásokat. A tégla fontos tulajdonsága, hogy tűz esetén nem bocsát ki káros gázokat. A téglafalazatok magas tűzterhelési hatásnak is ellenállnak, miközben nem vesztik el teherhordó képességüket.
Az épületszerkezeteknek tűzterhelés hatására meghatározott ideig kell ellátniuk funkciójukat. Ezt az időtartamot korábban az MSZ 595 számú szabvány rögzítette, mint az épületszerkezetekkel szemben támasztott tűzállósági határérték Th követelményértékét.
A teherhordó falak építésére alkalmas falazótéglák tűzállósági határértéke Th ≥ 3 óra.
A tűzfal a tűzszakaszok lehatárolására szolgál az épületben. Olyan építőanyagokból építhető, amelyek teljes mértékben nem éghető építőanyagokból állnak és legalább 4 óra tűzállósági határértékkel rendelkeznek.
Az MSZ EN 771-1:2005 Égetett agyag falazóelemek szabvány előírása szerint a falazóelemek, vizsgálat nélkül A1, nem éghető tűzveszélyességi osztályba sorolhatók, ha egyenletes eloszlású szervesanyag tartalmuk ≤ 1,0 tömegszázaléknál vagy térfogatszázaléknál (ahol a nagyobb érték a mértékadó).
A 850-100°C hőmérsékleten égetett falazóelemek, a téglák az A1, nem éghető tűzveszélyességi osztályba sorolhatók, mert ezen a hőmérsékleten a szervesanyag tartalom teljesen megsemmisül.
A tűzveszélyességi osztályokat, a besorolás módját és követelményeit az EN 13501-1 szabvány tartalmazza.
Zajvédelemi tulajdonságok
A kellemes komfortérzet kialakításának fontos tényezője a zajvédelem. Ezalatt a helyiségek külső zajok elleni védelmét, valamint az épületen belüli lég-, test- és lépéshang zajszintjének csökkentését értjük.
A téglából való építés akusztikai védettséget is garantál; alkalmazásával, továbbá átgondolt alaprajz-megoldásokkal és helyiségtervezéssel minimálisra csökkenthető az épületekben a zajszint.
A téglából készült egy- és kétrétegű falak egyszerre nyújtanak védelmet a belső- és külső zajokkal szemben, amelyet a fal hanggátlását tömege és szerkezeti kiképzése határoz meg.
A különleges hanggátlást igénylő lakáselválasztó falak építéséhez a speciális üregelrendezésű, nagy tömegű ún. hanggátló téglák a legalkalmasabbak. Az ilyen hanggátló tégla súlyozott léghanggátlási száma eléri az Rw=59 dB értéket.
A hangot a hangforrás rezgései keltik, majd a közvetítő közegben haladó hullámok alakjában terjed.
A mértékadó zajvédelmi tartomány az épületrészek zajvédelménél a 100-3150 Hz közötti érték; ennél a frekvenciánál a legérzékenyebb az emberi fül és ebbe a tartományba esik a fal mögötti szokásos zajok hangerősségének a zöme.
A hangnyomásszint L (dB) a hang energiájának mértéke. A hangnyomásszint különbség a D az L1 adó térben és az L2 vevőtérben mért hangnyomásszint különbsége.
D=L1-L2 (dB)
A léghanggátlási szám (R):
R=D + 10 lg (dB)
ahol D= hangnyomásszint-különbség
S= a két helyiséget elválasztó fal felülete (m2)
A= a fogadó tér elnyelési felülete (m2).
A léghanggátlási szám mérése laboratóriumi körülmények között történik.
Az épületszerkezetek léghangvédelmének egyetlen számértékkel történő értékelésére szolgál a laboratóriumban mért Rw súlyozott léghanggátlási szám, ül. az R’w helyszíni súlyozott léghanggátlási szám.
A léghanggátlási szám attól válik súlyozottá, hogy a mérésnél az alacsony és magas frekvenciák egy részét kiszűrik, így a mért érték jobban megfelel a fiziológiai értékelésnek. Minél magasabb az Rw értéke, annál jobb a hangvédelem.
A teherhordó falak súlyozott léghanggátlási száma Rw =42-49 dB a falvastagság, ezzel a felületi tömeg függvényében.
A hanggátlás szempontjából az akusztikában megkülönböztetünk
- egyrétegű épületszerkezeteket;
- nem egyrétegű épületszerkezeteket;
- többrétegű épületszerkezeteket.
Az akusztikai szempontból egyrétegű épületszerkezetek léghanggátlási számát az épületrész tömegéből (felületegységre vonatkoztatott tömeg) vezetjük le: 12. ábra.
12. ábra. Az egyrétegű, tömör falak és födémek súlyozott léghanggátlási száma.
A felületegységre vonatkoztatott tömegen (m’) az egy négyzetméter épületrész felületére eső építőanyag-tömeget értjük.
A 100 kg/m2 és 700 kg/m2 felületegységre vonatkoztatott tömeg értékek között az alábbi matematikai képlet alkalmazható:
Rw=32,4 lg m’-26 (dB)
A vakolt téglafalazatok – a nagy hőszigetelő képességű üreges téglákból készült külső falazatok kivételével – egyrétegűként viselkednek. Ide tartoznak a nővédelmi követelmények nélküli válasz- és köztes falak is.
Az akusztikailag egyrétegűként viselkedő téglafalazatok súlyozott léghanggátlási számának és felületre vonatkoztatott tömegének irányértékeit a 3. táblázat tartalmazza.
Az akusztikailag nem egyrétegűként viselkedő épületszerkezetnél rezonancia hatások jöhetnek létre, amelyek a hanggátlást jelentősen befolyásolják.
Ezért a léghanggátlási számot csak laboratóriumi mérésekkel lehet meghatározni.
Akusztikailag nem egyrétegűként viselkednek a kiegészítő szigetelés nélküli külső falak építésére alkalmas nagy hőszigetelő képességű téglák.
Ha a tervezési fázisban mérési eredmény nem áll rendelkezésre, a függőleges üregű külső téglafalazatoknál a súlyozott léghanggátlási számot 300 kg/m2 felületi tömegnél (m’> 300 kg/m2) német szakirodalom alapján Rw=49 dB értékre lehet felvenni.
A téglafal hanggátló tömege és szerkezeti kialakítása (egy-vagy kétrétegű) biztosítja a hang átterjedésének magakadályozását, legalábbis csökkentését az épületszerkezeteken. A hangterjedést a szilárd testekben meggátolhatjuk a hangterjedés útjának megszakításával.
A szigetelőanyagok hangszigetelő képességét az s’ (MN/m2) dinamikai merevség jellemzi. Minél kisebb az s’, annál jobb az anyag hangszigetelő tulajdonsága a nagyobb akusztikai rúgóhatás következtében. Az épületszerkezetek ugyanis tömeg-rúgó rendszerként modellezhetők, ahol a szigetelőanyag az akusztikai rugó.
A hangszigetelésre a kis dinamikai merevségű, lágy rugózású kőzetgyapot szigetelőanyagok a legalkalmasabbak, míg a polisztiroltáblás homlokzati hőszigetelés – merevsége miatt 2-3 dB értékkel rontja a szerkezet hangszigetelését.
Az átszellőztetett légréses, téglaburkolattal és tégla teherhordó fallal épített, hőszigetelt falszerkezet – költséges és kiemelten szakszerű tervezést igénylő megoldásként – kiváló hő- és hangszigetelő tulajdonságokkal rendelkezik.
Száraz vakolatú falak vagy hőszigetelő rétegekkel tetszőlegesen lefedett falak léghanggátlási számát mérésekkel kell meghatározni. Födémelemeknél mérésekkel kell bizonyítani, hogy a 100-3150 Hz frekvenciatartományban rezonanciahatás nem lép fel.
A különböző habarcsfajták felületi tömeg (kg/m2) értékeit a vakolatvastagság függvényében a 4. táblázat tartalmazza.
Az akusztikai ismeretek ennél részletesebb tárgyalása meghaladja a cikksorozat kereteit.
Az akusztikailag többrétegű épületszerkezetek és az eddig ismertetett szerkezetcsoportok elmélyültebb tanulmányozására jelentős szakirodalom található.
A kielégítő zajvédelem szempontjából az építőanyag helyes kiválasztása mellett nagy jelentősége van a gondos kivitelezésnek. A nem megfelelő habarcsvastagságok a falazatok hangvédelmét – a kedvező laboratóriumi mérések ellenére – lecsökkentik.
3. táblázat: Falazóhabarcs: mész-cement habarcs. Vakolóhabarcs: 2×1,5 cm-es gipszhabarcs; más vakolóanyag esetén német szakirodalom alapján a 4. táblázat adatait kell figyelembe venni.
Falvastagság vakolat nélkül (cm) | tégla térfogati tömege (kg/m3) | felületre vonatkoztatott tömeg vakolat nélkül m’ (kg/m3) | súlyozott léghanggátlási szám Rw (dB) vakolat nélkül | felületre vonatkoztatott tömeg vakolattal m’ (kg/m3) | súlyozott léghanggátlási szám Rw (dB) vakolattal |
6,5 | 700 | 0 | 29 | 104 | 39 |
10 | 700 | 75 | 35 | 129 | 42 |
10 | 1000 | 100 | 39 | 154 | 45 |
12 | 700 | 90 | 37 | 144 | 44 |
12 | 1000 | 125 | 42 | 179 | 47 |
12 | 1400 | 170 | 46 | 224 | 50 |
17 | 1000 | 180 | 47 | 234 | 51 |
25 | 1000 | 260 | 52 | 314 | 55 |
25 | 1400 | 350 | 56 | 404 | 58 |
25 | 1600 | 400 | 58 | 454 | 60 |
30 | 1000 | 320 | 55 | 374 | 57 |
30 | 1400 | 420 | 59 | 474 | 61 |
30 | 1600 | 480 | 61 | 534 | 62 |
4. táblázat.
a vakolat vastagsága (cm) | mész-cement vakolat (kg/m2) | mész-gipsz vakolat (kg/m2) | hőszigetelő vakolat (kg/m2) |
1 | 20 | 18 | 6 |
1,5 | 30 | 27 | 9 |
2 | 40 | 36 | 12 |
2,5 | 50 | 45 | 15 |
Gazdasági és ökológiai megfontolások a tégláról
A szövegrész eddigi pontjaiban bizonyításra került, hogy a tégla valamennyi tulajdonsága kiemelkedő szintű és ezek a tulajdonságok egymást erősítik.
A tégla védelmet és biztonságot kínál az alábbi tulajdonságok harmonikus összhangjával:
- jó hőszigetelő képesség;
- kiváló hőtároló-képesség nyáron és télen;
- hatásos zajvédelem;
- nagy nyomószilárdság és formastabilitás;
- optimális tűzvédelem.
Egyedülálló a téglának, mint természetes nyersanyagnak az égető tűzben történő átalakulása, amelynek során az agyag minden ásványi komponense szilárd fázisú reakcióban, oldhatatlanul egyesül egymással. Ezáltal válik a tégla – a finom pórusokban és a szerteágazó kapillárisokban megkötött levegővel együtt -a legszilárdabb kerámia építőanyaggá.
Ez az egyedülálló struktúra hordozza a fenti tulajdonságokat, azok harmonikus összhangját és biztosítja a kellemes lakóklímát. Ez teszi a téglát optimális lakóértékű építőanyaggá.
Az építőanyagok gazdaságosságának vizsgálatánál legtöbbször csak a hőszigetelő képességet és az árat veszik figyelembe. Lényeges azonban az építőanyag összes tulajdonságainak ismerete és azok együttes hatása, amint az a téglánál a cikksorozat eddigi részében bemutatásra, ezen pontban összefoglalásra került.
A tervezési fázisban befolyásolhatók leginkább a költségek. Ezt az állítást szemlélteti a 13. ábra, amely felhívja a figyelmet az építőanyag választás fontosságára és a döntés jelentőségére.
13. ábra. A tervezési fázisban befolyásolhatók leginkább a költségek.
Az épületszerkezetek gazdaságossági és ökológiai értékelésénél a szerkezet teljes élettartamát figyelembe kell venni:
- nyersanyag kitermelés
- az építőanyagok gyártása
- az épületszerkezet létesítése
- hasznosítási fázis
- fenntartás és felújítás
- lebontás
- szétválasztás és újrahasznosítás
- gondoskodás a maradék anyagról.
Ebben a struktúrában vizsgálandó a tégla életének körfolyamata is.
Az egyes anyagokból épült falszerkezetek használhatósági élettartama osztrák szakirodalom alapján:
építőanyag | használhatósági élettartam (év) |
téglafalszerkezet | > 100 |
falak külső szigetelése | 30-50 |
fa-állványszerkezet | |
burkolt | 0-60 |
impregnált | 20-40 |
fa-gerendafal | > 40 |
A német, osztrák és a svájci téglás szövetségek megbízásából Dr. Ármin Ohler német professzor összehasonlító kutatásokat végzett a téglaszerkezetes és a könnyű faszerkezetes építési módok összehasonlítására.
A fenti országokra kiterjedt kutatási területen a vizsgálat időpontjában a két építési mód létesítési költsége közel azonos volt.
A téglaszerkezetes illetve könnyű faszerkezetes kész ház összehasonlításban 250 m2-es lakóterületű ikerházakat vizsgált, amelyek pincét, földszintet, emeletet és beépített tetőteret tartalmaztak.
A vizsgálatoknál Dr. Ohler az alábbi tényezőket vette figyelembe:
- A könnyű faszerkezetes épületek használati időtartama 60-80 év, a téglaházak esetében ez az idő meghaladja a 100 évet.
- A ház öregedése következtében a használati időtartam alatt lineáris értékvesztéssel számolt; továbbá a 20. évtől az öregedés miatti piaci értékvesztést 5% /év; a 60. évtől 15%/év értékkel növelte meg.
A fentiek figyelembevételével a kutatási eredmények az alábbiakban foglalhatók össze:
kor (év) | a téglaházak többletértéke (%) |
0 | 0 |
10 | 6 |
20 | 16 |
30 | 25 |
40 | 33 |
50 | 42 |
60 | 50 |
A táblázatból látható, hogy 60 év után a téglából épült ház 50%-kal magasabb értéket képvisel, mint a könnyű faszerkezetes ház. Emellett a bontásig visszamaradó használati idő a téglaházaknál legalább 40 év, míg a faszerkezetes házaknál csak átlagosan 10 év.
A lakáshirdetésekben megjelenő „tégla építésű” jelző, nemcsak az eddig részletesen bemutatott, ebben a szövegrészben összefoglalt tégla tulajdonságokra utal, hanem kifejezi a téglaépület más anyagú épületszerkezetekhez viszonyított értékállóságát is.
Az épületszerkezetek üzemgazdaságossági értékelésénél a szerkezet teljes életciklusa során felmerülő költségeket kell figyelembe venni, tehát a beruházási, fenntartási és fűtési költségeket, valamint a lebontási és a bontott anyag elhelyezési költségeit.
Az egyes költségelemek egyenkénti értékelésével – mint pl. csak a beruházási költségek, vagy csak a fűtési költségek – nem kapunk reális adatot az optimális élettartam-költségre.
Az épületszerkezetek teljes élettartamát figyelembe vevő üzemgazdaságossági számításoknál a 38 cm-es téglafalazatok, valamint a köztes szigetelésű (magszigeteléses) kétrétegű téglafalazatok mutatták a legkedvezőbb értéket, mivel ezeknél alacsony a fenntartási ill. felújítási költség és a tégla – környezetbarát módon – újrahasznosítható.
A téglaépületek valós gazdaságossága a hosszú élettartamot is figyelembe véve a legkedvezőbb.
Az építőanyagok sem a nyersanyag kitermelés, sem gyártásuk, kivitelezésük és feldolgozásuk során, sem a használatukkor fellépő különleges behatás pl. tűzeset során, sem az élettartamuk végén történő lebontáskor, hulladéktárolóba történő lerakásuk vagy újrafeldolgozásuk során nem veszélyeztethetik az egészséget és a környezetet. A tégla teljesíti mindezen követelményeket, mert egy természetes anyag.
A tégla szilárd váza gyakorlatilag 100%-ban kerámiai anyag. Nem tartalmaz káros anyagokat, allergéneket. A tégla ellenáll a kártevőknek és a kémiai hatásoknak.
A téglából épült évszázados épületek bizonyítják, hogy a tégla ellenáll minden külső hatásnak. Ha egyszer a téglából épült házat le kell bontani, nem kerül mérgező anyag a hulladéklerakóba, a téglából nem oldódnak ki olyan méreganyagok, amelyek a talajt és a talajvizet szennyezhetnék.
A tégla, mint nem mérgező újrafelhasználható anyag csökkenti az építési hulladék egyre növekvő tömegét és egyúttal az új nyersanyagok felhasználását is. A tégla ellenáll a környezet minden káros hatásának, de nem terheli meg azt.
A téglából épített falszerkezetek jellemzői és tulajdonságai
A tégla szilárdsági, hőtechnikai, zajvédelmi, tűzállósági jellemzői függvényében felhasználható:
- külső teherhordó, ül. vázkitöltő falak építésére;
- egyrétegű kialakításban, vagy
- kétrétegű kialakításban;
- belső teherhordó, térelhatároló ill. vázkitöltő egyrétegű falak építésére.
A külső falak feladata a saját és a használati terheknek az épület alapjára való biztos levezetése mellett a hő-, nedvesség-, hang- és tűzvédelem.
A belső teherhordó falakkal szemben főként szilárdsági és hanggátlási, a vázkitöltő belső falakkal szemben elsősorban hanggátlási követelmények támaszthatók.
Az egyrétegű téglafalak esetében (14. ábra) az összes hőfizikai követelményt (eltekintve a vakolattól és a habarcstól) egyetlen téglaréteg biztosítja.
14. ábra Egyrétegű téglafal.
A tégla kapilláris szerkezete eredményezi, hogy a szükség szerinti nedvességvándorlás gyorsan végbemenjen, a hőszigetelés hatékonysága tartósan állandó maradjon.
Az egyrétegű téglafalak építése egyszerű és a legkedvezőbb költségszintű megoldás.
Az egyrétegű fal legfőbb előnye, hogy nem tartalmaz páratechnikai és nedvességvédelmi szempontból is problematikus szigetelőanyag réteget.
A fentiek miatt az egyrétegű téglafalazatot ajánlott előnyben részesíteni.
A kétrétegű téglafal (15. ábra) egy külső burkolati héjból és a teherhordó falazati rétegből áll, amelyek között tiszta légréteget képeznek ki, vagy a légréteget részben ill. egészen hőszigetelő anyaggal kitöltik.
15. ábra. Kétrétegű téglafal.
A kétrétegű téglafal alkalmazása viharveszélyes helyeken (erős csapóeső), különleges hőtechnikai és esztétikai igények esetén ajánlott.
A teljesség érdekében a következőkben bemutatásra kerülnek a réteges falszerkezetek alaptípusai.
Ezt a szerkezetkialakítást (16. ábra) az ún. magszigetelés jellemzi. A páranyomás kiegyenlítését, a pára elvezetését a hőszigetelő réteg végzi, ezért megfelelő páravezető képességű – szálas – szigetelőanyagot kell alkalmazni. Csak nagyon alapos épületfizikai számítások alapján alkalmazható. Lehetőség szerint kerülni kell ezt a megoldást.
16. ábra. Réteges falszerkezet hőszigeteléssel, légrés nélkül.
Ezt a megoldást (17. ábra) akkor célszerű alkalmazni, ha a hátfal jó hőszigetelő képessége biztosítja a hőszigetelés tervezett értékét. A páranyomás kiegyenlítésére és a pára elvezetésére a légrés szolgál.
17. ábra Réteges falszerkezet átszellőztetett légréssel, hőszigetelés nélkül.
Ez a szerkezetkialakítás (18. ábra) a legkorszerűbb és a leginkább ajánlott megoldás. Árnyékolja és hűti a belső falszerkezetet és kitűnő hőszigetelő képessége van.
18. ábra Réteges falszerkezet átszellőztetett légréssel, hőszigeteléssel.
A csapóeső és a nedvességbehatolás elleni védelmet a homlokzati téglából álló burkolati fal; a páranyomás kiegyenlítését, a pára elvezetését a légrés; a hőszigetelést a hőszigetelő réteg biztosítja.
A külső falak rétegfelépítésük alapján az alábbiak szerint csoportosíthatók:
A. Egyrétegű falak (19. ábra). Azon falazóelemek, amelyekből készült külső-belső vakolattal ellátott falazatok U tényező értéke teljesíti a téli hőveszteség korlátozása érdekében a 2006 szeptembertől érvényes épületenergetikai szabályozásban rögzített U ≤ 0,45 (W/m2K) követelményértéket, alkalmasak egyrétegű, kiegészítő hőszigetelés nélküli falazatok építésére.
19. ábra: 1. külső vakolat; 2. falazat; 3. belső vakolat.
Az egyrétegű, kiegészítő hőszigetelés nélküli falak építése a legjobb megoldás, mind a legkedvezőbb költségszint, mind a hőtechnikai megbízhatóság szempontjából.
B. Kétrétegű falak (20. ábra) közbenső hőszigetelő réteggel és légréssel
- 12 cm vastag tégla falazatból (vakolva, ill. burkoló téglából készítve)
- vagy szerelt homlokzatburkolattal kialakított külső oldali előtéthéj mögötti átszellőztetett légréteggel készült falak.
A tiszta téglaszerkezetnek az az előnye, hogy egyanyagúak, azaz kerámiai anyagokból állnak, amelyeknek hőmérsékleti ingadozások és terhelés esetén azonosak a méretváltozási tulajdonságai, így repedésmentes szerkezet garantálható.
20. ábra:
- külső előtéthéj (falazott vagy szerelt)
- átszellőztetett légréteg
- hőszigetelés
- kiegyenlítő réteg (esetlegesen)
- falazat
- belső vakolat.
A kétrétegű falszerkezet a belső teherhordó részből – amely hőszigetelő falazóblokk – valamint a külső téglaburkolatból – falburkoló tégla – áll. A kettő között légrés van, ül. a szükség szerinti hőszigetelés.
A hővédelmet a nagy hőszigetelő képességű téglából álló hátfalazat, és/vagy a két falazati héj közötti hőszigetelő réteg garantálja. Utóbbi esetben hátfalazatként kisebb hőszigetelő képességű tégla is használható.
Kitűnő hőszigetelő képessége mellett ez a szerkezet nyáron is biztosítja a kellemes lakókörnyezetet, mivel a külső burkolótégla falazat árnyékolja a falszerkezet belsejét, valamint a légrésben áramló levegő folyamatosan hűti a belső falszerkezetet.
A kéthéjú falszerkezetben a külső héj feladata – a fenti kedvező hatásokon túl – az eső és viharvédelem, fontos szempont a megoldással elérhető esztétikai hatás is. A külső héj a hátfalazatra felhordott hőszigetelő anyagtól egy légréteggel van elválasztva. Ezen légréteg vastagsága 40 mm-nél kisebb nem lehet.
Ez a falazat ellenáll a legnagyobb időjárási igénybevételeknek. Biztos védelmet nyújt a legerősebb csapóeső terhelésnél is, mert a légréteg biztosítja a burkolati héj fugáin át esetlegesen behatoló nedvesség biztos elvezetését, megakadályozza a hőszigetelésbe ül. a hátfalba vándorlását.
A kéthéjú, réteges falszerkezetben a rétegtávolság 60 mm-nél kisebb és 150 mm-nél nagyobb nem lehet. A külső héj legkisebb vastagsága 90 mm.
Fokozott hőszigetelési igény esetén a hőszigetelés mértéke a légrétegben elhelyezett hőszigetelő réteg vastagságával megnövelhető. A légrétegvastagságra vonatkozó előírások betartása esetén lehetőség van mintegy 10 cm vastagságú hőszigetelőanyag beépítésére, amely a hátfalazat hőszigetelésével együtt lehetővé teszi a U=0,20 W/m2K hőátbocsátási tényező elérését.
Kétrétegű szerkezetnél úgy kell a fal építőanyagait megválasztani és elrendezni, hogy az maximálisan megakadályozza a hő áramlását és optimálisan elősegítse a nedvesség szabadba történő távozását. Ez azt jelenti, hogy az egyes rétegeknek kifelé csökkenő páradiffúziós ellenállással kell rendelkezniük.
Az átszellőztetett légréteg nélküli kéthéjú, közbenső hőszigetelő réteges falszerkezetek (magszigetelésű) páratechnikai HL nedvességvédelmi szempontból problematikusak, így alkalmazásuk nem javasolható.
A kéthéjú, közbenső hőszigetelő réteges falszerkezet kialakítások csak olyan falazóelemekből készülő teherhordó falazatok esetében javasolhatók, amelyeknél az igényelt falszilárdság biztosíthatósága mellett:
- 12 cm vastag téglából falazott előtéthéj esetén, annak a teherhordó falazatba történő bekötése az egy síkba eső habarcshézagokon keresztül megoldható, ill.
- szerelt homlokzatburkolatok esetén, annak tartó vázszerkezete a teherhordó falazatra biztonságosan felerősíthető.