• hőhíd
• hővezetés

Téglafalak hőszigetelő képességének fokozása , hőhíd

A tapasztalat és az ilyen irányú kísérletek annak felismerésére vezettek, hogy a hőszigetelő képességet a téglatestek porózus, lyukas vagy légcellás kialakításával lehet fokozni. Lássuk, hogy ezt a tényt fizikailag hogyan lehet magyarázni.

Az anyagok térfogatsúlya és hővezetési tényezője között igen fontos, minket érdeklő összefüggés van. A könnyebb tér­fogatsúlyú porózus anyag­szerkezetű építőanyagok hővezető képessége – a bennük finoman elosztott pórusokban elhelyezkedő levegő igen alacsony hő­vezető képessége miatt – számottevően kisebb a tömör anyagszerkezetű, nagyobb térfogatsúlyú anyagokhoz viszonyítva ennek megfelelően a reciprok hőszigetelési értékük (ϱ=1/λ) pedig nagyobb.

Hasonló elven működnek a hőszigetelő vakolatok is, melynek a fentebb említett  két tényezője ( térfogatsúly és hővezetés) nem elhatárolható egymástól.

Azonban egy bizonyos térfogatsúlyból nem lehet egyenesen következtetni az illető anyag hővezető képességére, hanem tekintetbe kell venni azt is, hogy a szilárd alapanyag hővezető képessége is jelentősen befolyásolja a hővezetési tényezőt, mint ahogy azt a alábbi táblázatból leolvashatjuk.

1. táblázat Építőanyagok térfogatsúlya (γ) és hővezetési tényezője (λ) 20 C° hőmérsékletnél

Az építőanyagokban levő, valamint az épület­szerkezetek által közbezárt szűk légtérben lejátszódó fizikai jelenséget érzékelteti a 267. ábra. A közbe­zárt levegő a melegebb felület mentén felmelegszik és ennek következtében felemelkedik, majd a hidegebb felület mentén lehűlve lefelé esik; ennek következtében áramlás indul meg. A levegőkeringés közben a légrészecskék a melegebb oldalon felvett hőt magukkal viszik és átadják a hideg résznek.

267. ábra.

Hővezetés

A hővezetési tényező, illetve a hőszigetelési érték szempontjából nem közömbös a pórusok nagysága. Kisebb pórusok esetében a hővezetési tényező kisebb, nagyobb pórusok esetében na­gyobb. Ennek oka az, hogy a levegőben a hőátszármaztatási folyamat nemcsak hővezetés útján, hanem az előbbi bekezdésben érzékeltetett hőáram­lás, valamint hősugárzás útján megy végbe. Igen finom pórusok esetében gyakorlatilag nincs lég­áramlás, ami hőáramlást idézhetne elő.

A levegő áll (stagnál). Nagyobb pórusok vagy üregek ese­tében az azokban fellépő légáramlás és az azzal együtt járó hőáramlás (hőkonvekció), sőt a hősugár­zás is növeli a levegő egyébként alacsony hőveze­tési tényezőjét. Az áramlásban levő levegő hőveze­tési tényezője lényegesen nagyobb, mint a stagnáló levegőé. Pl. 15 cm vastagságú függőleges légréteg esetében λ = 0,74 kcal/m ó C°. Mindebből az következik, hogy az áramlásban levő levegő rossz hőszigetelő.

Az előbbi megállapításból arra a felismerésre kell jutnunk, hogy azokban az építőanyagokban vagy épületszerkezetekben, amelyeknél fokozott hőszigetelő képességre tartunk igényt, kívánatos az olyan légtér, amelyben a levegő gyakorlatilag nem áramlik (azaz stagnál).

Ebből a szempontból számba jön az építőelem:

1. adalékanyagának természetes pórustartalma,
2. adalékanyagának szemcséi közt mesterséges úton előállított pórusmennyiség,
3. lyukas (légcsatornás) vagy üreges kialakítása.

Az épületszerkezetek szempontjából fontos még a szerkezetileg kialakított (kifalazott) üregek vagy légrétegek levegőtartalma is.

A légréteg hőszigetelő képességére jellemző a 268. ábra, ahol a tömör téglához viszonyított hőszigetelő egyenértékek (lásd a következő bekez­dést) vannak grafikusan és számszerűen feltüntetve.

268. ábra

Az ábra alapján azt a megállapítást tehet­jük, hogy a légréteg leghatásosabb vastagsága 4 cm. A légréteg vastagságának növelése (a fellépő lég­áramlás következtében) nem fokozza az építőanyag, illetőleg az épületszerkezet hőszigetelő képességét. Az ábrán arra is találunk utalást, hogy az egymás után következő, pl. 2×2 cm-es légrétegek, illetőleg légcellák hőszigetelő képessége egyenértékű a 2 X 15 = 80 cm vastag téglafal hőszigetelő képességével.

Egyenértékű téglafalvastagság

A 269. ábra arra ad felvilágosítást, hogy a falszerkezetek elő­állítására leggyakrabban használt építőanyagok esetén milyen falvastagság mellett lehet elérni a másfél téglányi, 38 cm vastag, tömör téglafal hőszigetelő képességét. Az ábrán feltüntetett érté­keket a tömör téglafalra vonatkoztatott hőszige­telési egyenértékeknek nevezzük.

Az egyenértékű téglafalvastagság betűjele: δ_t; mértékegysége: m. Képlettel kifejezve: δ_t=λ_t/λ*δ,

Ahol:

• λ_t a téglafal hővezetési tényezője (λ = 0,75 kcal/m óra C°),
• δ a vizsgált fal vastagsága (m),
• λ a vizsgált fal hővezetési tényezője.

A hőhíd

A faltestek majdnem minden esetben többféle anyagból, így az építőelemeken kívül a falazó habarcsból, esetleg légcellákból vagy lég­sávokból, sok esetben az utóbbiakat kitöltő szerves vagy szervetlen anyagokból stb. állnak. Az elsorolt anyagok hővezetési tényezője (λ) más és más, a vonatkozó adatokat a 1. táblázat tünteti fel (fentebb).

A jobban hővezető anyag a falazatban hőhidat képez, amelyen a hő könnyebben és gyorsabban halad keresztül, mint a falazat egyéb részein. Ilyen hőhidak lehetnek: a habarcs, az üreges téglák és a falazóblokkok falsíkra merőleges bordái, a légréteges falak átkötő téglái, a bekötővasak stb. A korszerű falazatok szerkesztésénél egyik fontos célkitűzés a hőhidak kiküszöbölése, illetőleg a lehető legnagyobb mértékű csökkentése.

Hővezetési tényező és a nedvességtartalom közötti összefüggés. Az építőanyagok hővezető képessége nagymértékben függ az anyagok ned­vességtartalmától. Átnedvesedett anyagban a víz a pórusokból kiszorítja a levegőt. Ennek követ­keztében emelkedik az anyag hővezetési tényezője. Ugyanis a víz hővezetési tényezője (λ = 0,50 kcal/ m ó C°) 25-ször akkora, mint a nyugalmi állapotban levő levegőé (λ = 0,020 kcal/m ó C°). A fal kiszáradásával párhuzamosan csökken a tér­fogatsúlya, valamint a hővezetési tényezője.

Új épület hőigénye

Az előbbiekből következik, hogy az új épüle­teknek nagyobb a hőszükséglete, mivel a nedves falak fokozottan hőátbocsátók. Tehát az első fűtési idényben fokozott tüzelőanyag-mennyiségre lesz szükség. Ez a körülmény részben igazolja a száraz építési módra – a nedves építési eljárások kiküszöbölésére – irányuló törekvések jogosságát.

Be kell látnunk annak a helyességét is, hogy a hő­szigetelő anyagoknak nem szabad vizet felszívniuk, mert hőszigetelő képességük a nedvességtartalom emelkedése következtében erősen csökkenne. Ebből a meggondolás­ból egyes lemez alakú szigetelőanyagokat víztaszító anyaggal történő átitatás vagy pedig víztaszító kötőanyag alkalmazása révén védik a nedvesség felszívása ellen. Az erősen nedvszívó ömlesztett anyagok (pl. a fűrészpor, tőzegliszt) elvileg nem felelnek meg hőszigetelés céljára.

Nedvességegyensúlyi (száraz) állapot

Az építő­anyagokban az építési nedvesség kiszáradása után is marad még egy bizonyos nedvességtartalom. Ez az ún. nedvességegyensúlyi (száraz) állapot.  Ismeretes az építőanyagoknak az a tulajdon­sága, hogy saját nedvességtartalmuk tekintetében a környezet nedvességéhez igyekeznek alkalmaz­kodni. Ha az építőanyag nedvességtartalma na­gyobb, mint a környező levegőé, akkor a nedvesség leadása útján törekszik a kiegyenlítésre. Ha a levegő nedvesebb, a folyamat ellenkező irányú lesz, és az anyag vesz fel nedvességet.

Az előbbiek szempontjából azok az építőanya­gok minősíthetők jónak, amelyek a nedvességet gyorsan veszik fel, és ugyanolyan gyorsan adják le. Kedvező pórus és hajcsöves szerkezete miatt ilye­nek pl. az égetett agyag és egyes természetes kövek.

Falak légáteresztő képessége

A falazatok léte­sítésére hasznait építő anyagok általában lyuka­csos anyagszerkezetűek, ebből kifolyólag légát­eresztők. A külső és a belső levegő hőmérsékletkülönbségének vagy nyomáskülönbségének hatá­sára a levegő a falazaton áthatol. A falon ke­resztüli légcsere (a fal légzése) azonban csak akkor előnyös, ha a folyamat lassan és egyenletesen bo­nyolódik le. Túlzott légáteresztő képességű építő anyagok (pl. faforgács lemezek, habosított beto­nok stb.) alkalmazása esetében, ezek légáteresztő­ képességét vakolattal vagy más légzáró felületi kezeléssel kell csökkenteni.