Hőszigetelés fontossága, rövid története
Számos jelét tapasztaljuk, hogy az építészet a 21. század elején jelentős változásokon megy keresztül. Ennek legfőbb oka, hogy az emberiségnek tudomásul kellett vennie, hogy fosszilis energiahordozó-készleteink (kőolaj, földgáz, szén) fogytán vannak, napról napra egyre kevesebb van belőlük.
Ezek a növényi és állati maradványokból keletkező, levegőtől elzárt bomlás során létrejött energiahordozók napjainkban is keletkeznek, azonban mégsem tekinthetők megújuló energiaforrásnak, ugyanis képződésük rendkívül lassú folyamat, az emberiség pedig sokkal gyorsabban feléli őket. Gondoljunk csak arra, hogy az évmilliók során felhalmozódott készleteket mindössze néhány száz év alatt sikerült felemészteni.
Az is igaz, hogy folyton fedeznek fel új lelőhelyeket és a technológia fejlődésével olyan készletek is hozzáférhetők, amelyek kitermelése évtizedekkel ezelőtt gazdaságtalan, vagy egyenesen lehetetlen lett volna. Ezzel azonban csak kismértékben lehet húzni, halasztani az energiaforrások kimerülését, ugyanis azt is számításba kell venni, hogy emberiség energiafogyasztása az ipari forradalom kezdete óta megállíthatatlanul nő, és a második világháború befejezése óta még intenzívebbé vált. Megállapíthatjuk, hogy exponenciális függvényhez hasonlatos. Leszögezhetjük tehát, hogy mindenképpen egy véges mennyiségről van szó, ami előbb-utóbb el fog fogyni.
Ha az elmúlt évtized németországi statisztikáit alapul véve az energiafelhasználást gazdasági ágazatokra lebontjuk, észrevehető, hogy a háztartások által felhasznált energia a teljes energiafelhasználás legnagyobb hányadát (29%) teszi ki, még az ipar és a közlekedés is valamelyest elmarad tőle. Azt is megfigyelhetjük, hogy egy átlagos háztartás energiafogyasztásának túlnyomó részét (75,8%) a fűtési energia jelenti, a többi (világítás, elektromos berendezések, főzés, meleg víz, informatika és telekommunikáció) ehhez képest elenyésző.
Fenntarthatóság és gazdaságosság szempontjából természetesen minden szektorban kívánatos az energiafelhasználás csökkentése. Háztartások tekintetében ez a kívánalom az építészek számára is számos feladatot jelent, hiszen az építésztervezőnek is fontos szerepe van abban, hogy milyen lesz a leendő épület energiafogyasztása. Az építész számára több eszköz és lehetőség is kínálkozik épületeink energiafogyasztásának csökkentésére, amelyek közül az egyik kézenfekvő megoldás – a megújuló energiaforrások és a természetes építőanyagok (bio építőanyagok) használata mellett – az épületek megfelelő és szakszerű kül- és beltéri hőszigetelése.
Hőveszteségek mértéke
Ugyan egyes források más-más értékeket adnak meg, és nyilvánvalóan nincs két egyforma lakóépület sem, azonban kijelenthető, hogy egy átlagos, hőszigeteletlen lakóépület külső falszerkezetén a teljes hőveszteség 30-40%-a, talajon fekvő padlóján 10-15%-a, a kéményen keresztül 10%-a, tetőszerkezetén 20-25%-a, a nyílászárókon keresztül pedig 20-30%-a jelentkezik. Természetesen ezek az értékek egy idealizált, elméleti esetre értendők, hiszen a földrajzi elhelyezkedés, az alkalmazott anyagminőségek, az építészeti kialakítás, az épület geometriája és tagoltsága, a tájolás, a fűtésmód és az üvegezett felületek mennyisége és aránya jelentősen befolyásolhatják.
Épületeink hőszigetelésével az épülethatároló szerkezeten átáramló hőmennyiség és egyúttal az épület teljes hővesztesége is csökkenthető, miáltal jelentős mennyiségű fűtési energia takarítható meg. Ezért érdemes megfontolni meglévő épületeink utólagos hőszigetelését is. Természetesen komplett rendszert vizsgálva – mely jelen esetben a lakóépületeket jelenti – tovább csökkenthető a hőveszteség a lábazat, a talajon fekvő padló, a beépített padlástér és a zárófödém hőszigetelésével, valamint korszerű nyílászárókkal.
1.1. ábra. A világ primerenergia-felhasználásának alakulása az ipari forradalomtól napjainkig
1.2. ábra. A fosszilis energiahordozók árának alakulása a második világháború óta
1.3. ábra. A gazdasági ágazatok energiafelhasználásának aránya
1.4. ábra. Egy átlagos német háztartás energiafelhasználásának megoszlása
Hőszigetelés célja
Hőszigetelés alkalmazásával nagymértékben csökkenthető a fűtési energiaigény, ami egyrészt az épület fenntartási költségeinek, másrészt a kibocsátott üvegházhatású gázok mennyiségének csökkenését vonja maga után. Megfelelő hőszigeteléssel a légtechnikai berendezések üzemeltetésére fordított energia is csökkenthető, hiszen a jól hőszigetelt épület nyáron nehezebben melegszik fel, ezáltal kevesebb a hűtési energiaigénye is.
A hőszigetelés fontosságát az is indokolja, hogy épületeinknek rendeltetési céljuk szerint számos követelménynek kell megfelelniük. Magyarországon ezeket az országos településrendezési és építési követelményeket megfogalmazó, többször módosított 253/1997. (XII. 20.) Korm.rendelet tartalmazza. Ezek közül a legfontosabbak az állékonyság és a mechanikai szilárdság, a tűzbiztonság, a higiénia, az egészség- és a környezetvédelem, a biztonságos használat és akadálymentesség, a zaj és rezgés elleni védelem, az élet-és vagyonvédelem, valamint az energiatakarékosság és hővédelem, és a természeti erőforrások fenntartható használata.
Komfortérzet
Jogszabályi szinten is előírás tehát, hogy épületeinkben biztosítsuk a benne tartózkodó és abban valamilyen tevékenységet végző emberek számára a megfelelő komfortérzetet. Ehhez a komfortérzethez hozzátartozik a kellemes hőérzet is, amit egyaránt befolyásol a levegő hőmérséklete és páratartalma.
1.5. ábra. Egy átlagos lakóépület hőveszteségeinek megoszlása
Komfortérzet szempontjából magyarországi klimatikus viszonyok között alapvetően két időszak különböztethető meg, a téli és a nyári. Az épülethatároló szerkezetek feladata mindkét időszakban ugyanaz, vagyis a külső és belső tér közti hőmérséklet-különbséget fenntartsák minél kevesebb energiával. Ez téli állapotban a belső tér túlzott lehűlésének, nyári állapotban a túlzott felmelegedésének megakadályozását jelenti.
Az épülethatároló szerkezetek anyagi tulajdonságaiktól függően különböző mértékben akadályozzák a szerkezeten keresztüli hőáramlást. A legtöbb épülethatároló szerkezet egyúttal tartószerkezeti funkciót is ellát, így ezek általában nagy szilárdságú, tömör anyagok, melyeknek általában viszonylag rossz a hőszigetelő képessége, és csak túlzott vastagságban képesek megfelelni napjaink hőtechnikai előírásainak.
Mindebből az következik, hogy a tartószerkezeti funkciót is ellátó tömör épülethatároló szerkezeteik önmagukban nem tudnak eleget tenni a hőszigetelési elvárásoknak, így a szükséges hővédelem megoldása érdekében olyan épületszerkezeti réteg kialakítására van szükség, amellyel megoldható az épülethatároló szerkezet megfelelő hőszigetelő képessége.
Erre a feladatra kiválóan alkalmas a teherhordó falak külső oldalára készülő homlokzati hőszigetelő rendszer, könnyűszerkezetes épületeknél a falváz közé helyezett hőszigetelés, alulról vagy felülről hűlő födémek (pincefödém, padlásfödém) rétegrendjébe integrált hőszigetelő réteg, valamint magastetők esetében a szarufák között, fölött vagy alatt elhelyezett hőszigetelés.
Épületek energetikai jellemzői, törvényi szabályozás
Az építészetben lezajló változások egyik legfontosabb eredménye, hogy számos nyugat-európai országhoz hasonlóan Magyarországon is megszületett az épületek energetikai jellemzőinek meghatározásáról szóló, többször módosított 7/2006. TNM rendelet. Lényeges változás, hogy az egyes épülethatároló szerkezetek hőátbocsátási tényezőinek követelmény értékeit a korábbiakhoz képest szigorította, a későbbi módosítások során pedig fokozatosan szigorította (pl. külső falak esetében 2006-ban még 0,45 W/m2x K-ben határozta meg, 2015-től már 0,24 W/ m2x K van érvényben).
Viszont azonkívül, hogy az egyes határoló szerkezeteknek ki kell elégíteniük az alacsonyabb hő átbocsátási tényező értékeket, az ezek alapján számított teljes épület fajlagos hőveszteség tényezője sem haladhat meg egy előírt értéket. Mindezeken túl az épület teljes energetikai mérlegét is el kell készíteni, s az ebből számított összesített energetikai jellemzőnek is egy adott határértéken belül kell maradnia.
A rendelet legfontosabb eredménye viszont nemcsak a betartandó hőátbocsátási tényezőre, fajlagos hőveszteség-tényezőre és összesített energetikai jellemzőre vonatkozó határértékek előírása, ill. szigorítása, hanem jogszabály létrejötte, hiszen a korábbi előírásokat csupán nemzeti szabványok tartalmazták, amelyek köztudottan csak ajánlás jellegűek voltak.
Klímaváltozás
Nemzetközi téren 2008-ban fontos megállapodás született. A klímaváltozás elleni küzdelem jegyében az Európai Unió egy átfogó klíma- és energiacsomagot hagyott jóvá (20-20-20 integrált energia-klíma stratégia), amely konkrét célokat tűzött ki: 2020-ig 20%-kal növelni kell az energiahatékonyságot, teljes energiafogyasztásunkban 20%-ra kell növelni a megújuló energiaforrások arányát, továbbá az 1990-es szinthez képest 2020-ra 20%-kal kell csökkenteni a károsanyag-kibocsátást.
Azonban nem csak jogi szabályozások és gazdaságossági megfontolások késztetnek minket épületeink energiafogyasztásának csökkentésére. A pusztán anyagi megközelítésen túlmenően gondolnunk kell környezeti értékeinkre is, ami jelen esetben lakhelyünket, a Földet is érinti. Az energiafogyasztás környezetszennyezéssel jár, ugyanis a felhasznált energia jelentős részét fosszilis energiahordozók (szén, kőolaj, földgáz) elégetéséből nyerjük, amelynek következtében üvegházhatású gázok (főleg C02) kerülnek a légkörbe.
Összegzésképpen megállapíthatjuk, hogy mind gazdaságossági, mind környezetvédelmi szempontból különösen fontos feladat épületeink külső határoló felületeinek hőszigetelése, hiszen ezeken a felületeken keresztül realizálódik épületeink hőveszteségének jelentős hányada.