• homlokzat

Hő és nedvességvándorlás, páralecsapódás okozta károk, kéthéjú homlokzati burkolat

Az épületek homlokzatfelületeinek épü­letfizikai problémái a hő- és nedvesség­vándorlás jelenségéhez kapcsolódnak, de igen jelentős a meteorológiai ténye­zők, pl. a szél és a csapadék hatása is.

Hő- és nedvesség­vándorlás

A hő vándorlás a hőterjedés azon módja, amikor a hő egyik helyről a másikra hő­vezetés, hőátadás és hősugárzás formá­jában, ill. ezek kombinációjaként jut el. A hővezetés fogalomkörébe tartoznak a falszerkezetek belsejében lejátszódó mindazon jelenségek, amelyek hőmér­séklet-különbséggel, illetve hő kiegyenlítődéssel kapcsolatosak.

A hőszige­telés fogalmán kívül idetartozik:

• a hőelnyelés,
• a hő tehetetlenség,
• a hő csillapítás és
• a hő késleltetés.

Az utóbbiak télen a fűtés egyenlőtlensé­geit, valamint a rövid ideig tartó csúcs­ hidegek hatását, nyáron pedig a napsu­gárzás okozta túlmelegedést csökkentik. A határoló szerkezetek és a levegő között hőátadás jön létre, ami erősen függ a levegő mozgási sebességétől. A szél­nek kitett felületeken télen erősebb a lehűlés, mint a szélvédett részeken. A hősugárzás elleni védekezés az épü­letek hő védelmét tekintve a napsugár­zás elleni védekezést jelenti. Magyar­ország éghajlati viszonyai megkövete­lik, hogy az épületek hőtechnikai terve­zésekor ne csak a téli, hanem a nyári időszakot is figyelembe vegyük.

Meg­felelő határoló szerkezetek kialakításá­val nyáron is kellemes hőérzetet köze­lítő állapot érhető el, ebben a határo­ló szerkezet konstrukcióján kívül nem elhanyagolható jelentőségű az épület homlokzatképzése (színe, érdessége), amely erősen befolyásolja a napsugarak visszaverődését, ill. elnyelését. Igen fontos szerepük van ezenkívül a kü­lönböző árnyékoló szerkezeteknek is. A nedvességvándorlás a határoló szer­kezetekben nedvességvezetés, lassú szét­terjedés (páradiffúzió) és elnyelés (szorpció), valamint e jelenségek társulásával jön létre.

Nedvesség

A nedvességvezetés folyékony halmaz­állapotú nedvességvándorlás, amely akkor lép fel, ha a szerkezet közvetlenül érintkezik vízzel. Előfordulhat talajvíz, csapóeső, páralecsapódás vagy beázás következtében. A talajvíz és beázás el­len megfelelő szigeteléssel kell véde­kezni, a páralecsapódás pedig a hatá­roló szerkezetek belső felületén – a ki­mondottan nedves üzemű helyiségek (fürdők, zuhanyozók stb.) kivételével – megfelelő hőtechnikai méretezéssel kerülhető el.

Csapóeső, eső

A csapóeső a függőleges felületekre nézve aránylag rövid ideig tartó ter­helést jelent, a víz általában nem szívó­dik be mélyen, az eső után a nedvesség ugyanazon az úton távozik a falból, ahogyan bejutott, ezért függőleges fala­kon általában a közönséges vakolat is elegendő védelmet jelent. Erősen nedv­szívó anyagokban azonban nagy károk keletkezhetnek, ezért ilyeneket hom­lokzatképzésekhez nem szabad hasz­nálni. A hézagokat és az illesztéseket úgy kell kiképezni, hogy a szél ne pré­selhesse be az esőt. Látszó hézagok esetén a burkolati réteget úgy kell ki­alakítani, hogy az esetlegesen bejutó csapadék vize tökéletesen kivezethető legyen, mielőtt károsodást, roncsolást okozhatna (3.4. ábra). A páradiffúzió a határoló szerkezet kül­ső és belső oldala mentén, a különböző hőmérsékletű levegő miatti páranyo­más-különbség következtében kialaku­ló lassú nedvességvándorlás.

Páradiffúzió a lakásba

Fűtési idényben a fűtött helyiségek levegő­jének páranyomása mindig nagyobb, mint a külső levegőé, így belülről kifelé irányuló páradiffúzió jön létre. Köz­napi nyelven ezt nevezik a falak léleg­zésének (3.6.-3.7. ábra). Az építőanyagok a környező levegőből páraelnyelés (szorpció) útján nedves­séget vesznek fel abban az esetben, ha nedvességtartalmuk kisebb, mint a kör­nyező levegő nedvességtartalma. El­lenkező esetben száradás megy végbe. Ha a nedvességtartalom éppen meg­felel az egyensúlyi állapotnak, az építő­anyagot légszáraz állapotúnak neve­zik.

Épületfizikái szempontból, vagyis a hő vándorlás és nedvességvándorlás kialakulásának tekintetében igen nagy különbséget jelent, hogy a homlok­zatképzés építéstechnikai szempontból a falszerkezet külső felületével szerves egészet alkot, vagy pedig attól – vé­konyabb-vastagabb légréssel – elválasztva, külön héj szerkezetként készül. Az utóbbi megoldás olyan hatású, mintha a falszerkezet elé a különböző meteorológiai hatásoktól (nap, szél, eső) védő ernyőt helyeznénk. Korszerű és igényes épületek homlokzatképzé­sénél ez a védő (árnyékoló) szerepet betöltő kialakítás igen nagy fontos­ságú.

3.6. ábra. Burkolt kéthéjú falszerkezet, ahol a külső hőszigetelés kiküszöböli a belső elszíneződést és a párakicsapódást 1 burkolati fal; 2 szellőztetett légrés; 3 szálas hőszigetelés; 4 főfal; 5 vasbeton koszorú; 6 belső vakolat; 7 páravándorlás; 8 hő vándor­lás; 9 visszavert napsugárzás; 10 csapóeső-elvezetés.

3.7. ábra. Határoló falak ún. réteg hőmérséklete télen, fűtött helyiség esetén a) hagyományos téglafalazat korszerű ab­lakkal; b) kéthéjú hőszigetelt téglaburko­lattal; c) kéthéjú fémlemez homlokzati burko­lattal.

3.8. ábra. Ablak, fal és homlokzati burkolat légzáró és hőszigetelt csatlakoztatása a) normál ablakbeépítés; b) kávaképzés hom­lokzati burkolattal; (a nyilak a terhelési irányt határozzák meg).

Homlokzati rétegek

A falszerkezet külső felületével szerves egészet alkotó homlokzatképzések a hővándorlás jelenségét annyiban befolyá­solják, hogy különböző színük, érdességük, ill. simaságuk miatt a napsuga­rakat különböző mértékben verik vissza, nyelik el, esetleg bocsátják át, emiatt különböző mértékben melegednek fel. Ettől eltekintve azonban a falszerkezet hőtechnikai viselkedését csak kismér­tékben változtatják meg (az alkalmazott rétegek hőtechnikai jellemzőitől és vas­tagságuktól függően). A nedvességvándorlás szempontjából döntő fontosságú a falszerkezet külső fe­lületének kialakítása. Alapvetően ezen múlik, hogy a falszerkezet kellően védett lesz-e a külső csapadékhatásoktól (csapóesőtől).

A külső csapadék elleni vé­delem elsősorban az illesztések és a hé­zagok megfelelő kialakítását jelenti, pá­radiffúzió szempontjából pedig akkor megfelelő, ha a határoló szerkezet belsejében nem csapódik le nedvesség. A vízgőz nyomása a határoló szerkezet belsejében a kisebb nyomású oldalról (általában kívülről) a nagyobb nyomá­sú oldal felé (általában befelé) haladva fokozatosan emelkedik. Előfordulhat az eset, hogy eközben kialakul az adott hőmérséklethez tartozó telítési nyomás, ilyenkor a szerkezet belsejében a pára lecsapódik. Különösen veszélyesek eb­ből a szempontból az olyan többrétegű szerkezetek, amelyeknek külső oldalán a belsőhöz képest nagy páradiffúziós ellenállású réteg van, mert ebben a ré­tegben a páranyomás erősen megválto­zik (nagy páranyomás-különbséget tart fenn), ugyanakkor a hőmérséklet és az ehhez tartozó telítési nyomás alig kü­lönbözik a réteg két oldalán.

Páralecsapódás okozta károk

A páralecsapódás nagy károkat okoz­hat a falszerkezetekben. A homlokzati rétegek alatti lecsapódás kifagyást, repedezést, leválást okozhat, így ezt fel­tétlenül meg kell akadályozni. A lassú nedvességvándorlás miatt ezek a káros jelenségek esetleg csak több év múlva válnak láthatóvá, ezért különösen fon­tos a megfelelő minőségű munka. A falszerkezetek helyes kialakításának egyik alapelve, hogy a kívülről befelé haladó vízmozgás következtében a fal­ba jutó nedvesség, valamint a belülről kifelé vándorló pára a falon keresztül kifelé haladjon, és elpárologjon, tehát a külső falbevonat vagy burkolat pára­áteresztő legyen.

Hagyományos egyrétegű, viszonylag nagy vastagságú falak esetén a páradif­fúzió azért nem probléma, mert a pára a falban egyrészt lecsapódás nélkül szét­terjedhet, és maga a faltömeg – a nagyobb belmagasság és a nagyobb helyi­ségméretek miatt – képes addig tárolni a párát, amíg a megváltozott páravi­szonyok következtében a nedvesség távozhat (3.9. ábra).

3.9. ábra. Kettőzött rétegű homlokzati burkolat szorosan elhelyezett közbenső hőszigetelő réteggel; 1 burkolat; 2 hőszigetelés; 3 főfal; 4 koszorú; 5 légrés; 6 légjárat; 7 cserépfedés; 8 süllyesztett ereszdeszkázat; 9 szaruzat.

Nagy páradiffúziós ellenállású homlok­zatburkolatokat (kő, kerámia, műanyag stb.) vagy párazáró burkolórétegeket (üveg, fém stb.) feltétlenül ki kell szel­lőztetni. A kiszellőztetésnek köszön­hetően a páranyomás-különbség a bur­kolat két oldala közt erőteljesen csökken (a burkolat mögött a külső páranyo­másnál csak valamivel nagyobb páranyomás alakul ki), és a burkolat mögötti nedvesség lecsapódás veszélye gyakor­latilag megszűnik (3.10.-3.11. ábra).

3.10. ábra. Egyrétegűtől a kéthéjú falszer­kezetig (a szaggatott nyíl az épületet ter­helő meteorológiai hatásokat jelöli) a) téglafal külső vakolattal; b) vegyes fal külső kőfelülettel; c) nyerstégla tömör fal; d) kettőzött és helyenként téglával átkötött; e) kettőzött (kéthéjú) téglafal huzalos átkötéssel; f) kő­burkolat szerelőkonzol-kapcsolással; g) kiselemes burkolat favázzal; h) fémvázra szerelt vékony homlokzati burkolatokkal.

3.11. ábra. Energiatakarékos épület kettőzött határoló falakkal, ahol a falak közbenső lég­rétegei zárt áramkörön belül szellőznek (elmé­leti modell). E megoldással télen és nyáron is szabályozott klíma hozható létre.

Homlokzati burkolat mint kéthéjú homlokzat

A falszerkezet külső felületétől lég­réssel elválasztott homlokzatképzések, ül. burkolatok mind a hő vándorlás, mind a nedvességvándorlás szempontjából előnyösek a falszerkezet hőtechnikai tulajdonságainak szempontjából (3.12-3.13. ábra).

3.12. ábra. Az épület falának héjburkolata mint klimatikus fal 1 légrés; 2 burkolat; 3 burkolathordozó váz; 4 hőszigetelés; 5 határoló fal; 6 levegő bevezető szabad nyílás; 7 szellőzőrés-kitorkollás; 8 zá­ró fedés (eresz); 9 szellőzőlevegő útja; 10 talaj-tömörségű kavics; 11 biológiai hűtő (növény­zet), v: légrés, 2-4 cm; h: hatékony szellőzési.

3.13. ábra. Homlokzati burkolat kéthéjú falszerkezetnél 1 burkolat; 2 hordozó lécváz; 3 hőszigetelés; 4 biológiai és (vagy) hűtött lábazati rész; 5 hű­tő- és szellőző légjárat.

A légréssel elválasztott homlokzatfelü­let megvédi a falszerkezetet a napsu­gárzástól, és erősen csökkenti a nyári hő terhelést. Ennek köszönhetően a fal­szerkezet hő csillapítása jobb lehet, mint egy hagyományos, egyrétegű falé. Az árnyékolt homlokzatok télen is kedve­zőek a falszerkezetre nézve, mert csök­kentik a szél hűtő hatását. A hőtech­nikai méretezésnél a jelenség a külső hőátadási tényező számértékének csök­kenésében jelentkezik (3.14. ábra). További előny, hogy miután az árnyé­kolás a csapóesőtől is megvédi a fal­szerkezetet, így a szárazabb külső felü­let miatt hőtechnikai jellemzői is ked­vezőbbek, ami a hőátbocsátási tényező (k) értékének 2-5%-os javulását jelenti (3.15. ábra).

A nedvességvándorlás szempontjából a légréssel elválasztott homlokzatképzés azért előnyös, mert a fal külső felületét nem kell az eső ellen külön védeni, vagy vízzáró bevonattal ellátni. A pára­diffúzió igen kedvező körülmények közt megy végbe, mert a fal a légrésen ke­resztül szabadon lélegzik kifelé (3.16-3.17. ábra).

3.14. ábra. A homlokzatburkolat légréssel és tökéletes légcseré­vel minőségi épületklímát biz­tosít.

3.15. ábra. Kéthéjú mellvédfal szalagabla­kos épületnél a) – b) fix építésű mellvéd burkolattal, minimális kiegészítő árnyékvetővel; c) – d) mellvédfal­burkolat csuklós és teleszkópos (mobil) árnyékvetővel kiegészítve; 1 homlokzati héjburkolat; 2 légrés; 3 fix árnyékvető; 4 csuklós árnyékoló; 5 teleszkópos ár­nyékoló berendezés (benapozási szög a nyári átlag és csúcs.

3.16.ábra. Kettőzött (kéthéjú) homlokzati fal, ahol a hőtechnikai igényt a határoló fal egyedül képes teljesíteni 1 nyerstégla burkolat; 2 beszellőző nyílás; 3 kiszellőzőnyílás; 4 légrés; 5 YTONG-fal; 6 ablak könyöklő; 7 vízorr; 8 ablak; 9 lábazat; 10 víz­szigetelés.

3.17.ábra. Kéthéjú és hőszigetelő réteggel kiegészített homlokzati fal részlete a be­járati ajtónál. Az ajtótok fölött vízterelő szigetelőlemezt helyeztek el.

A légréteg szélessége gyakorlatilag a burkolati fal szélességének 50-90%-ával legyen azonos, vastagsága (v) pedig legalább 2-3 cm legyen (egy- és kétszintes épületeknél). A légrés vas­tagsági méretének, valamint egybefüg­gő magassági méretének növekedése fokozott szellőzést tesz lehetővé. Gya­korlatilag tökéletes megoldást jelent, ha a szellőzőlevegőt pincéből vagy bioló­giailag hűtött tér felől, például az épü­letet körülvevő, zöld bokrokkal árnyé­kolt térből biztosítjuk. Érdemes tudni, hogy a napsugárzás több mint 2/3 ré­szét a növények kötik le, így a hűvös le­vegő utánpótlása a legnagyobb nyári melegben is megoldható. Tájékoztató adatként jegyezzük meg, hogy 10 m² bur­kolati falhoz 1,5-2 m² biológiailag tömör árnyékot adó növényzet szükséges.

A légrések beszellőzési keresztmetsze­te akkor megfelelő, ha az sávszerű, el­lenállásmentes, és a szellőző kereszt­metszettel közel azonos. Pontonkénti és sávszerű, tehát szűkített beszellőzés esetén a légrés mérete homlokzati vetü­leti méterenként legalább 50 m² legyen (3.18.-3.22. ábra).

A szellőztetés intenzitásának növelése a nedvességvándorlás, ill. a felület szá­razon tartásának szempontjából min­denképpen kedvező, hiszen a szellőzte­tés megakadályozza a belülről kifelé terjedő pára lecsapódását a burkolat belső oldalán. Bizonyos mértékű lég­mozgás nélkül viszont a pára a bur­kolat hideg felületén lecsapódik. A hő-vándorlás szempontjából azonban nem ilyen egyértelmű a helyzet, mert az erős légmozgás télen túlságosan sok hőt szállít magával a falfelületről, nyáron pedig – bizonyos esetekben – feles­legesen juttat hőt a homlokzat mögé, ha nincs meg a biológiai (hűtött-) le­vegő-utánpótlás.

3.18. ábra. Kiselemes burkolatú „szellőztetett” homlokzati fal.

3.19. ábra. Tömör felületű elemes homlokzati burkolat vázszerkezete közötti légrés kialakítása a) fúrt és fogazott hézagú hevederrel; b) kiemelt tartóvázzal (leggyakoribb megoldás); c) álló helyzetű hevederek közötti légjárattal szellőztetve.

3.20. ábra. Kiselemes és szerelt homlokzati héjfelület légréseinek lábazati indítása a) normál; b) lábazati peremes; c) zsalus bur­kolat esetén.

3.21. ábra. Kiselemes és szerelt homlok­zati burkolat alátét-hevederezése a sza­bad szellőzés biztosításához a) függőleges; b) fogazott réskialakítással.

3.22. ábra. Szerelt homlokzati burkolat lég­járatának felső vízmentes kitorkollása a) közvetlen; b) bukójárattal; c) szórt kitorkollással.