• épületfizika
• páradiffúzió
• víz

Épületfizikai alapismeretek, páradiffúzió és felületi vízfelvétel

Az épületfizika alapfogalmainak ismerete a festő szakmunkás számára elengedhe­tetlen feltétele a helyes anyagkiválasztásnak, különösen a homlokzati munkák terüle­tén. Minden jól képzett festőnek ismernie kell a páradiffúzió fogalmát, a felületi víz­felvétel, a CO₂-áteresztő képesség jelentőségét, valamint a külső hőmérséklet változá­sainak hatását az épített szerkezetekre. Sokszor hallani a szakmában azt a helytelen megfogalmazást, hogy „lélegző” festéket kíván a megrendelő, és igazán ő sem tudja, hogy mit is kell érteni ezen.

Páradiffúzió

A diffúziós jelenségekkel a fizika, ezen belül pedig a termodinamika foglalkozik. A páradiffúzió megértéséhez azonban nincs szükségünk mélyreható termodinami­kai magyarázatra: a folyamat lényegében nagyon egyszerűen vázolható. A vízgőz, azaz a vízpára koncentrációja a szabad térben és az épületen belül, a lakóhelységek­ben nem azonos. A diffúzió általános törvényei értelmében a koncentrációkülönb­ség a két hely között igyekszik kiegyenlítődni, azaz a teljes épületszerkezeten ke­resztül, amely többnyire porózus anyagból készül, a pára „elindul” a magasabb kon­centrációjú térből az alacsonyabb koncentrációjú tér felé.

Ez azt jelenti, hogy az épület falán, a falakon lévő bevonatokon keresztül, vízgőzáramlás indul el a kon­centrációkiegyenlítődés érdekében. Ez a folyamat általában a belső helységekből a szabad tér felé intenzív, mivel a lakóterekben szinte minden esetben nagyobb a víz­gőz-koncentrációja, mint a szabad térben. Ahhoz, hogy ezt az áramlást ne akadályoz­zuk meg, minden építőanyagnak megfelelő mértékben kell a pára áteresztésében részt venni. Amennyiben valamelyik réteg akadályozza a vízpára áramlását, diffúzió­ját, annak a szerkezetnek a határoló felületén meg fog nőni a vízgőz parciális nyomá­sa, ami azzal jár, hogy a vízgőz állapota megváltozik: kondenzálódik, azaz folyadék­állapotú vízzé alakul.

Ez a már folyadék állapotú víz „átnedvesíti” az építőanyagot, ezáltal lehetővé teszi a téli időszakban a fagyáskárok létrejöttét a homlokzati olda­lon, de a nem megfelelő páradiffúziójú rétegek határfelületein a megnövekedett parciális nyomás miatt tapadási problémák is felléphetnek: a rossz páradiffúziós tulaj­donságokkal rendelkező réteg a kialakult nagy gőznyomás hatására leválik. Ez külö­nösen tapasztalható abban az esetben, ha az épület vízszintes szigetelése meghibá­sodik, a szerkezet a talajból vesz fel a normálisnál lényegesen több vizet, ami a bel­ső vagy a külső oldalon az alkalmazott bevonatokon keresztül már nem tud a légtér felé elpárologtatni.

Egy bevonat páradiffúzióját a gyártók a páradiffúziós ellenállással, a páradiffú­ziós ellenállási számmal vagy az egyenértékű légréteg vastagsággal jellemeznek. A bevonatok páradiffúzióját szabványosított mérési technikával lehet több-kevesebb pontossággal meghatározni. A mérés pontossága nagymértékben függ az alkalma­zott eljárástól.

A leggyakoribb mérési technika az, hogy a réteget ismert páradiffú­ziós tulajdonságú hordozóra, pl. szűrőpapírra hordják fel, a szűrőpapírt légmente­sen egy pohárra ragasztják, a pohár alján szilikagélt helyeznek el, amely biztosítja azt, hogy a szilikagél és a szűrőpapír bevonatlan oldala között a relatív légned­vesség 0 % legyen. A poharat 20 °C-os telített vízgőzt tartalmazó térbe helyezik, és folyamatosan mérik a tömegének növekedését. A tömegnövekedés abból adódik, hogy a bevonattal ellátott szűrőpapíron vízgőz diffundál át, amit a szilikagél meg­köt.

1. sz. ábra

Egyensúlyi állapot alakul ki, amely után számítható a páradiffúziós ellenállás, a pá­radiffúziós ellenállási szám vagy az egyenértékű légrétegvastagság. A páradiffúziós ellenállás megadja, hogy időegység alatt a mérési körülmények ál­tal meghatározott nyomáson, adott rétegvastagságú bevonat egységnyi felületén men­nyi vízpára képes áthaladni. Dimenziója: kg/m².h Pa. Ez az érték sajnos minden eset­ben függ a méréskor alkalmazott rétegvastagságtól, így a páradiffúziós tulajdonságok összehasonlítására csak akkor alkalmas, ha ismerjük a mért réteg vastagságát, és át­számoljuk a különböző mért értékeket azonos rétegvastagságra.

Jobban összehasonlítható adatot kapunk, ha a páradiffúziós ellenállási számmal jellemezzük bevonatainkat. A páradiffúziós ellenállási szám azt mutatja meg, hogy egy adott bevonat mennyivel nagyobb ellenállást jelent a vízpára számára, mint az azonos rétegvastagságú levegő ellenállása. Ez az érték természetéből adódóan dimenzió nél­küli szám, és anyagi jellemző. Alkalmas különböző termékek páradiffúziós tulajdon­ságainak megfelelő összehasonlítására, sőt páratechnikai és hőtechnikai méretezésre is. Jele: μ

Az egyenértékű légréteg vastagság azt mutatja meg, hogy az adott anyag pára­diffúziós ellenállása milyen vastagságú levegőréteg páradiffúziós ellenállásával azo­nos nagyságú. Ez a szám szintén anyagi jellemző, és jó tájékozódási alapot nyújt a különböző termékek páradiffúziós tulajdonságainak összehasonlításához. Jele: s_d, dimenziója: m.

Felületi vízfelvétel

Az építőanyagokat nem csak a szerkezeten keresztüldiffundáló és esetleg konden­zálódó vízpára fenyegeti, hanem a homlokzatokat károsíthatja az időjárási hatásokra (eső, hó, köd) a felületre lecsapódó és a bevonatokon keresztül a felületbe jutó folya­dékállapotú víz is. Még a műanyag rétegek – a diszperziós festékek – is rendelkeznek mérhető felületi vízfelvétellel. Ez a víz képes az ásványi hordozószerkezetek pórusai­ba jutva megfagyni, és mivel a jégkristályok térfogata jelentősen nagyobb, mint a fo­lyadékállapotú vízé, ott a térfogat-növekedésből adódóan károsítja a bevonatot hor­dozó felületeket, pl. vakolatok, betonfelületek.

Felületi vízfelvétel minden homlokzati bevonat anyagának – és ezzel összefüggés­ben a kivitelezésnek – fontos mérőszáma. Nemcsak anyagi jellemző, hanem nagymér­tékben függ a kivitelezés minőségétől, azaz attól, hogy az adott termékből milyen foly­tonos réteget hordtunk fel a felületre. Minél víztaszítóbb anyagú (hidrofób) a bevonat és minél összefüggőbb a felhor­dott réteg annál kisebb lesz a felületi vízfelvétel, annál kevésbé károsítja az eső, a hó vagy a páralecsapódás a homlokzati felületet.

A kismértékű felületi vízfelvétel nem feltétlenül jelent nagyobb páradiffúziós el­lenállást, hiszen a vízfelvétel a folyadék állapotú víz behatolásával van összefüggés­ben, a páradiffúziós ellenállás pedig a gáz állapotú, azaz légnemű vízgőzzel kapcsola­tos fizikai jelenség. A felületi vízfelvétel egyszerűen mérhető: a mérő eszköz lehet egy adott felületű ml-es osztással ellátott mérőpipa.

2. sz. ábra.

Szén-dioxid (CO₂)-áteresztő képesség

A bevonatoknál, különösen, ha vakolt felületre kell felhordani azokat – fontos, hogy a levegőben lévő CO₂ gázt átengedjék. Erre az anyagra a mész és a mészcement kötőanyagú vakolatok esetében a vakolat megkötéséhez feltétlenül szükség van. Amennyiben a szén-dioxid-áteresztő képesség nem megfelelő, a vakolat csak igen las­san tud megkötni, szélsőséges esetben meg sem köt. Emiatt fontos, hogy frissen va­kolt felületeket csak 2-3 héttel a vakolás után vonjunk be, és addig szabadon álljanak. Ettől csak a jó CO₂-áteresztő képességű bevonatok esetében lehet eltérni, de minden esetben vegyük figyelembe a gyártó előírásait.

Betonfelületek bevonásánál azokat az anyagokat tudjuk megfelelő minőségben al­kalmazni, amelyek kifejezetten záró tulajdonságúak a CO₂-dal szemben. Ennek az az oka, hogy a betonkő erősen lúgos tulajdonságú, és ez a tulajdonsága teszi lehetővé azt, hogy a betonvas ne tudjon korrodálni a vasbeton készítése után. Amennyiben ezt a lúgos kémhatást a levegő szén-dioxidja, amely vizes közegben gyengén savas tulaj­donságú, lerontja és egy határérték alá csökkenti megszűnik a védőhatás és a beton­vas korrodálódni kezd.

A korróziós termék, a rozsda, a térfogat-növekedés hatására a beton felületét megrepeszti, felületi leválásokat, meghibásodást okoz. Tehát vakolt felületek esetében a CO₂ áteresztés a bevonatok előnyös tulajdonsá­ga, vasbeton szerkezet esetén ez kifejezetten hátrány.

Hőtechnika

Az emberek az ősidők óta építenek házakat abból a célból, hogy az időjárás viszon­tagságaitól megvédjék magukat. A téli hideg időben mindenki a meleg otthonokba hú­zódik. A külvilág zord időjárásától az épület falai védik meg a bent tartózkodókat, a belső tér melegét. A hő az épületek falain keresztül főképpen hővezetéssel áramlik a melegebb belső tér felől a hideg oldal felé. (3. sz. ábra)

Az ábrán a hőmérséklet változása követhető egy falszerkezeten belül utólagos hő­szigetelés nélkül és utólagos hőszigetelés után. A világoskékre színezett rétegek a fal szerkezetén lévő bevonatok. A belső tér hőmérséklete általában 20 °C-ra méretezett, a külső tér hőmérséklete a téli időben a magyar szabvány szerint -2 °C-ra méretezett. Általánosságban kijelenthető, hogy egy falszerkezet akkor van jól méretezve hőtechnikai szempontból, ha a hőmérsékleti görbe és a páradiffúziós görbe nem metszi egy­mást a szerkezeten belül. A görbék metszéspontján a vízpára lecsapódik, és átnedve­síthetni a szerkezetet. Tehát a páradiffúziós adatok alapvető fontosságúak a hőtechnikai méretezés szempontjából.

3. sz. ábra

Egy épületszerkezet hőtechnikai tulajdonságait nemcsak utólagos hőszigeteléssel, hanem megfelelő vastagságú és hőtechnikai tulajdonságú épületszerkezeti elemekkel, pl. jó minőségű és korszerű téglaszerkezettel is lehet javítani. Az épületek hőtechni­kai méretezése az épületfizikusok ill. az épületgépészek feladata. A pontos számításo­kat számítógépes programok segítik.