• Ablakok
• felújítás
• panelház

Hogyan újítsunk fel nyílászárólt panelépületnél?

Az épületek külső és belső falainak (és egyéb épületszerkezeteinek) nyílásait kitöltő, lezáró szerkezeteit gyűjtőnéven nyílászáró szerke­zeteknek nevezik.

Ezek közé tartoznak:

• az ablakok,
• az ajtók, kapuk,
• a portálok, üvegfalak,
• a függönyfalak, üvegtetők,
• a télikertek,
• a tetőablakok és a felülvilágító kupolák.

Fejezetünk elsősorban a lakó- és közösségi épületekbe beépíthető nyílászárókkal foglalkozik, ezen belül

• a faablakokkal és ajtókkal,
• a PVC-ablakokkal és ajtókkal,
• az alumíniumablakokkal és ajtókkal,
• a hőszigetelő üvegekkel.

A paneles épületekbe beépített homlokzati ablakok túlnyomó része fa alapanyagú, a bejárati portálok hőhidas fémprofilból készültek. Az ablakok szerkezeti rendszerét tekintve kb. 80 % egyesített szárnyú ablak, kettős üvegezéssel. A múlt század 80-as éveinek közepétől ter­jedt el a hőszigetelő üvegezésű szerkezetek beépítése. Az 1980-as évek végén az épülő panellakások nagy részénél alkalmazták a fa-műanyag kombinációjú ablakokat, hőszigetelő üvegezéssel. Ezekkel igen sok probléma volt, nagy részük tok- és keretszerkezete napja­inkra már tönkrement.

Ma a nyílászáró szerkezetekkel kapcsolatban első benyomásként azt a következtetést lehet levonni – a bőséges választék és az egy­mással versengő gyártó cégek kínálatát ismerve -, hogy az elmúlt néhány évben a minőségük sokat javult, az ablakok és függönyfalak te­rén minden rendben van. Ez azonban nem minden esetben igaz, mert ahhoz, hogy az épületekbe megfelelő minőségű ablakok, ajtók vagy üvegfalak kerüljenek, nem elég a helyes gyártás és a megfelelően el­készített szerkezet.

További feladatok, ellenőrzések elvégzése szük­séges, mint például:

• helyes építészeti tervezés,
• az építészeti döntés figyelembevételével a megfelelő ablakszer­kezet kiválasztása,
• megfelelő minőségű és megfelelően dokumentált gyártás, ga­rancia,
• helyes beépítés és az ehhez kapcsolódó műveletek precíz elvég­zése,
• a használati, kezelési és karbantartási útmutató megfelelő összeállítása és átadása az üzemeltetőnek.

A külső falakba épített ablakok legfontosabb funkciói a követke­zők:

• helyiségek megvilágítása,
• zavartalan kitekintés biztosítása,
• megfelelő légcsere, szellőzés biztosítása,
• a belső tér védelme a szél, a csapadék, a rovarok és a szennye­ződések ellen,
• a kellő hőszigetelés és napvédelem biztosítása,
• a kellő hangszigetelés biztosítása.

Az ajtók feladatai elsősorban:

• a szomszédos terek közötti átjárás biztosítása
• egyes terek elválasztása, szükség esetén elzárása, illetéktelen behatolás megakadályozása

A függönyfalak és üvegfalak legfontosabb feladatai:

• helyiségek megvilágítása,
• terek elválasztása,
• egy- vagy kétirányú átlátás biztosítása,
• a belső tér védelme a szél, a csapadék, a rovarok és a szennye­ződések ellen,
• a kellő hőszigetelés és a napvédelem biztosítása,
• a kellő hangszigetelés biztosítása.

A nyílászáró szerkezetek fő részei, elemei:

• tok, szárny,
• üvegezés (betételem), üvegszorító,
• vasalat, kilincs,
• küszöb (ajtó esetén).

A nyílászáró szerkezetek önhordó szerkezetek. A tok- és a szárny­szerkezetek megválasztásakor fontos

• a szilárdság,
• a kis fajlagos tömeg,
• a jó megmunkálhatóság,
• a jó hőszigetelő képesség,
• az időállóság.

Valamennyi követelményt egyetlen anyaggal szinte lehetetlen tel­jesíteni, ezért a nyílászárókat sokféle anyagból készítik, kihasználva az egyes anyagfajták kedvező tulajdonságait. Más-más anyag bizto­sítja többi között a merevítést, a hőszigetelést, a tömítést és a jó zá­ródást.

A tok és szárnyszerkezetek leggyakoribb anyaga lehet

• fa,
• fa + műanyag,
• fa + alumínium,
• műanyag,
• műanyag (fémmerevítéssel),
• műanyag + alumínium,
• üvegszálas műgyanta,
• alumínium,
• acél.

Most elsősorban a fa-, a műanyag (PVC) és az alumíniumszerke­zetekkel foglalkozunk. Az ablakokra, ajtókra és függönyfalakra vonatkozó szabványok jelenleg változnak. Rövidesen el fognak tűnni a hazánkban jól is­mert, a teljesítmény fokozatokra vonatkozó jelölések, és helyüket az európai szabványokban bevezetett jelölések veszik át. Az európai szabványok (EN) átvételével nemcsak a jelölésekben következnek be lényeges változások, hanem a mérési módszerekben és a mért adatok kiértékelésekben is (1. táblázat).

1. táblázat: Nyílászárók vizsgálatai

1. ábra: Az MSZ EN 12207:2001 szerinti teljesítményfokozatok

Példák a szabványok alkalmazására:

1. Az ablakok és az ajtók esetén a légáteresztési fokozatokat az 1. ábra diagramja alapján kell majd meghatározni.
2. A 2. táblázat a jelenleg érvényes magyar, német és az új európai szabványok vízzárásra vonatkozó teljesítmény fokozatait hasonlítja össze a nyomáskülönbségek és átfedések figyelembevételével.
3. Az MSZ EN ISO 10077-1:2001 szerint az ablakok és ajtók hőát­bocsátási tényezőjét (k -> U) az alábbiak alapján lehet kiszámítani:

U_W = (A_g x U_g + A_f x U_f + I_g x Ψ_g) / (A_g + A_f)

Az MSZ EN ISO 10077-1:2001 szerinti számítás elmélete: Az ablakszerkezetek transzmissziós hőátbocsátási tulajdonságait elsősorban a következő tényezők határozzák meg:

• az ablakkeret- és tokszerkezetek hőátbocsátási tényezője,
• az üvegszerkezet hőátbocsátási tényezője,
• ezen elemek felületaránya.

Azoknál az anyagoknál, amelyek homogénnek tekinthetők (fa ke­retszerkezet), az energiatranszport vezetéssel megy végbe. Az olyan szerkezeteknél, ahol két lemez között légréteg van (kamrás műanyag és alumínium keretszerkezet), a transzmisszió sugárzással, vezetés­sel és konvekcióval történik.

A keretszerkezet a nyílászáró szerkezet teljes felületének kb. 20-30%-a és anyagának hőátbocsátási tényezője általában eltér a sugárzást átbocsátó üvegszerkezet hőátbocsátási tényezőjétől, lehet annál kisebb, de nagyobb is. Fa- vagy műanyag keretezés esetén ha­gyományos hőszigetelő üvegezés alkalmazása mellett a keretszerke­zet felületarányának növelésével az ablakszerkezet hőátbocsátási té­nyezője csökken, míg a fém keretszerkezetek esetében nő.

2. táblázat: A vízzárási teljesítményfokozatok összehasonlítása

A fa anyagú tok- és keretszerkezetek általában megfelelnek a hőtechnikai elvárásoknak és követelményeknek. A jelenleg döntő mennyiségben gyártott profilok vastagsága 62-68 mm közé esik, és éppen ebben a vastagsági tartományban a vastagság csekély növelé­sének is döntő szerepe lehet a keretszerkezetek hőátbocsátási ténye­zőjének javításában (3. ábra).

3. ábra: Faprofilok jellemző U értékei

A PVC-profilok esetében a mai gyakorlat leginkább az ún. három­kamrás rendszereket alkalmazza, amelyeknek a profilvastagsága ál­talában 58-60 mm. Örvendetes tény azonban, hogy az ún. kétkamrás rendszerek a nyílászárók piacáról kiszorulnak, és egyre inkább jelen­nek meg a négy- és ötkamrás rendszerek. Ezeknek a profiloknak – amelyeknek vastagsága eléri a 68-70 mm-t – az U értéke megközelí­ti a vastagabb faprofiloknál jellemző hőátbocsátási tényező értéket (4. ábra).

4. ábra: PVC profilok jellemző U értékei

A kétkamrás rendszerek U_w értékét elsősorban a profilok vastagsá­ga és merevítőacél elhelyezése határozza meg. Jellemző vastagság: 50-60 mm. Jellemző hőátbocsátás: U_w = 1,8-2,2 W/(m²K) (kedvezőbb eset is lehet a merevítéssel kialakított harmadik kamra esetén: 1,7 W/(m²K)) (5. ábra).

A Háromkamrás rendszerek U_w értékét is elsősorban a profilok vastagsága és merevítőacél elhelyezése határozza meg. Jellemző vastagság: 58-60 (70) mm. Jellemző hőátbocsátás: U_w = 1,6-1,8 (1,5) W/(m²K) (kedvezőbb eset is lehet a merevítéssel kialakított negyedik kamra, vagy nagyobb profilvastagság esetén: 1,5 W/(m²K)). A háromkamrás rendszerek U_w értékének vizsgálatakor megálla­pítható, hogy a középtömítéses rendszerek kb. 0,1 értékkel kedve­zőbbek (5. ábra).

5. ábra: Háromkamrás rendszer

A négy- és ötkamrás rendszerek U_w értékét elsősorban a profilok geometriai kialakítása határozza meg. A merevítőacél elhelyezése ezen rendszerek esetében nem játszik jelentős szerepet, elhagyása is csak 0,l-es javulást okoz. Hasonló eredmény születik, ha az acélmerevítés helyett termikus merevítőt használnak, és azt az üreget, ahol a merevítés elhelyezkedik, PUR-habbal töltik ki. Jellemző vastagság: 70-75 (60) mm. Jellemző hőátbocsátás: U_w = 1,2-1,4 (1,5) W/(m²K) (kedvezőbb eset is lehet a merevítéssel kialakított plusz kamra és termikus mere­vítés, ill. PUR-hab kitöltés alkalmazása esetén: 1,1 W/(m²K)). Ezen rendszerek U_w értékének vizsgálatakor megállapítható, hogy a középtömítéses rendszerek eddigi kedvezőbb értékei már nem je­lentkeznek (6., 7. ábra).

6. ábra: Ötkamrás, peremtömítéses rendszer

7. ábra: Ötkamrás, középtömítéses rendszer

A hatkamrás rendszerek U_w értékét elsősorban a profilok geomet­riai kialakítása határozza meg. A merevítőacél elhelyezése ezen rend­szerek esetében sem játszik jelentős szerepet, elhagyása szinte nem okoz javulást. Hasonló eredmény születik, ha az acélmerevítés he­lyett termikus merevítőt használnak, és azt az üreget ahol a mereví­tés elhelyezkedik PUR-habbal töltik ki (8. ábra). Jellemző vastagság: 80 mm. Jellemző hőátbocsátás: U_w = 1,1-1,2 W/(m²K).

8. ábra: Hatkamrás, speciális rendszer

A kamrák számának növelésével és a szerkezeti vastagság ezen ér­tékei mellett a hőátbocsátási tényező értéke tovább jelentősen nem csökkenthető. Ahhoz, hogy U_w értékét 1,0 W/(m²K) alá csökkentsük, a javító intézkedések mellett egyéb speciális megoldások együttes al­kalmazására van szükség.

Ilyenek lehetnek pl.:

• szerkezeti vastagság jelentős növelése,
• a hőszigetelő anyagok alkalmazása,
• a kamraszám növelése és termikus merevítés alkalmazása,
• a sugárzás-visszaverő rétegek alkalmazása.

Az alumíniumprofilok felépítése az utóbbi időben jelentősen megváltozott, fűtött épületeknél ma már kizárólag csak hőhíd-megszakításos profilokat alkalmaznak. Hőtechnikai tulajdonságaik tekintetében azonban még jelentős javulást kell elérni, hogy megkö­zelítsék a fa- és a műanyag profilok U értékeit (9. ábra).

9. ábra: PVC-profilok jellemző U értékei

Az ablakok hőátbocsátási tényezője javításának a legnagyobb le­hetősége az üvegezésben rejlik. Ez elsősorban a speciális gáztöltések és az alacsony emissziós bevonatok alkalmazásának széles körű elterjedésével érhető el. Ilyen üvegezésekkel a hőveszteséget akár 50-70%-kal is csökkenteni lehet.

A speciális bevonattal ellátott hőszige­telő üvegezések szerkezeti felépítése olyan kettős rétegű üvegszerke­zet, ahol a belső oldali üveg „légrés” felőli oldala egy alacsony emisszió képességű réteggel van bevonva. Az U érték tovább csök­kenthető, ha az üvegek közti rés speciális gáz töltésű. Az üvegezések esetében az energiaátvitel vezetéssel, konvekcióval és sugárzással jön létre.

A hagyományos „hőszigetelő üvegezés” ese­tén a három összetevő aránya az alábbi:

• vezetés: 32%,
• konvekció: 5%,
• sugárzás: 63%.

A 2,8-3,0 W/(m²K) hőátbocsátási tényező érték jelentős csökken­tése csak – a fenti arányokat figyelembe vevő – kiegészítő eljárá­sokkal lehetséges.

Melyek:

• az üvegszerkezetbe olyan gázt töltünk, amelynek nagyobb a hő­vezetési ellenállása, mint a levegőnek,
• az üvegezés belső felületét olyan bevonattal látjuk el, amely megváltoztatja a sugárzási tulajdonságokat, így csökkenti a két üveg között létrejövő sugárzó hőcserét.

Az üvegek közötti térbe juttatott gáznak hőtechnikai szempontból két fő tulajdonsággal kell rendelkeznie:

• alacsony hővezetési tényezője legyen, a vezetéses hőcsere csök­kentése miatt, valamint
• kis sűrűséggel és nagy viszkozitással, a kisebb konvekció érde­kében.

A töltőgázzal szemben azonban nemcsak hőtechnikai követelmé­nyeket kell támasztani, annak a következő tulajdonságokkal is ren­delkeznie kell.

Ezek:

• környezetbarát legyen,
• ne lépjen kémiai reakcióba a hőszigetelő üveg gyártása során al­kalmazott anyagokkal,
• UV- és hőmérsékletálló legyen,
• lehetőleg olcsó és könnyen hozzáférhető legyen.

Mindezen jellemzők együttes vizsgálata, valamint a mérési ered­mények azt mutatják, hogy a legalkalmasabb két gáz az argon és a xenon. Ha csak a hőtechnikai paramétereket nézzük, akkor az utóbbi nemesgáz a kedvezőbb, de elterjedése magas ára miatt jelenleg még kétséges. A ma már egyre gyakrabban alkalmazott argon jó kompromisszumnak tekinthető a viszonylag kedvező hőtechnikai tu­lajdonságai és ára miatt.

A hőátbocsátási tényező csökkentésének másik eszköze a belső üveg külső felületén elhelyezett, alacsony emissziós tényezőjű (infrareflexiós) bevonat. A bevonatos hőszigetelő üvegszerkezeteket a 70-es évek elején, az első energiaválság után fejlesztették ki. Ezen szerkezeteket mára továbbfejlesztették, és széles körű elterjedésük jelenleg még inkább időszerű.

Az alacsony emisszió képességű bevonattal szemben támasztott követelmények az alábbiak:

• alacsony emisszió képesség: 0,1 (0,04),
• magas és semleges fényátbocsátás,
• alacsony és semleges fényvisszaverés,
• nagymértékű napenergia-átbocsátás,
• alacsony előállítási költség.

A fenti követelmények figyelembevételével a ma alkalmazott ala­csony emissziós bevonatok legnagyobb része egy ezüst-, ill. arany­alapú rétegrendszer, amely vákuumban végzett katódporlasztással ke­rül az üveg felületére.

A bevonat összvastagsága 0,1 m, és három fő rétegből áll:

• egy fém-oxid- réteg, amely a tapadást biztosítja a funkciós réteg és az üvegfelület között,
• funkciós réteg, ami rendszerint ezüst és 0,010-0,012 m vastag­ságú,
• védőréteg, ami szintén fém-oxid, és elsődleges feladata a funk­ciós réteg védelme a kémiai hatásoktól.

A funkciós réteg szűrőhatása szelektív, a napsugárzást (300-2500 nm), de különösen a látható tartományú sugárzást (380-780 nm) szinte teljes egészében átengedi, míg az infratartományú, hosszú hul­lámú hősugárzást (3000-50000 nm) nagymértékben visszaveri. Ez azt jelenti, hogy a napenergia viszonylag könnyen jut az épület bel­sejébe, de az alacsony hőmérsékletű hősugárzás – a két üvegréteg közötti sugárzó hőcsere csökkenése miatt – nehezen távozik.

A hőszigetelő üvegezés tehát a tévhittel ellentétben csak abban az esetben nevezhető „hőszigetelőnek”, ha a következőket együttesen alkalmazzuk.

Ezek:

• megfelelő bevonattal csökkentjük az üveg emissziós képességét az infravörös tartományban és
• két üveg közé levegő helyett argon- vagy xenongázt juttatunk.

Különböző kétrétegű üvegezések U értékei a 10. ábrán láthatók.

A fenti megoldások együttes figyelembevételével mára az üveg­gyártóknak kétrétegű üvegezés esetében U= 0,9-1,1 W/(m²K), há­romrétegű üvegezés esetében U = 0,4 W/(m²K) transzmissziós hőátbocsátási tényező értéket sikerült elérniük.