Bakonyi, Dániel

Nagy, Balázs

Szagri, Dóra

Repository of the Academy's Library

2  2017. novembermunkaterületPáraáteresztő fólia hatása a beépített ásványgyapot hőszigetelésű padlásfödémek épületfizikai viselkedéséreJelen cikkünkben az előző publikációnkban bemutatott, ásványgyapottal hőszigetelt hajdúnánási családi ház (lásd: 1. ábra) üveggyapot padlásfödém hőszigetelésének egy teljes fűtési idényen ke-resztül tartó monitoring vizsgálati eredményeit elemezzük és mutatjuk be.Bevezetés2013-ban a Knauf Insulation magyaror-szági képviselete – mely hőszigetelések gyártásával és értékesítésével foglalkozik – új kampányt hirdetett „Nálam szigetel-nek” néven [1]. A kampány célja a magán-tulajdonban lévő lakóépületek utólagos hőszigetelésének népszerűsítése volt, mellyel jelentős energiamegtakarítás érhető el. E projekt keretében vizsgáltuk többek között az eltérő rögzítési móddal (pogácsás, illetve pont-perem módszer-rel) kialakított, utólagosan ásványgyapot-tal hőszigetelt homlokzati falazatok hő- és nedvességtechnikai viselkedését [2]. Mint sok más hasonló kialakítású csa-ládi ház esetében, a hajdúnánási csa-ládi ház esetén is a padlástér és lakótér közötti födém hőszigetelése a tetőszer-kezet felújítása nélkül történt, azaz a cserepek alá nem került tetőfólia, ezért a nedvesség és a szél is be tudott jutni a padlástérbe. A padlásfödém utólagos hőszigetelését ezért két féle kialakítással készítettük el, és minkét kialakítást szer-kezeti monitoring rendszerrel láttunk el a kutatás idejére (2. ábra). Természete-sen nem csak a szerkezetekben, valamint a külső és belső felületeken helyeztünk el a hőmérséklet és a relatív páratarta-lom (relatív nedvességtartalom, RH) mérésére alkalmas szenzorokat, hanem az épület minden egyes helyiségében, valamint a padlásfödémben is kialakí-tottunk mérési pontokat. A padlásfö-dém két vizsgált keresztmetszete esetén továbbá hőáramsűrűség-mérő szenzoro-kat is elhelyeztünk a födém belső felüle-tére rögzítve (3. ábra). 2. ábra:  Higrotermikus monitoring rendszer kialakítása a hajdúnánási hőszigetelt családi ház padlásfödémének hőszigetelésében 1. ábra:  Ásványgyapottal hőszigetelt hajdúnánási családi ház  3www.epitesi-hibak.huA padlásszigetelési megoldások egyik változata a gyártó által ajánlott megoldás-sal történt, azaz páraáteresztő alátétfóliát helyeztünk el a hőszigetelésre. Viszont az egyik helyiség fölött elhagytuk a páraát-eresztő fóliát, és így alakítottuk ki a másik vizsgált keresztmetszetet is. A kutatásunk-ban kíváncsiak voltunk, hogy a hőszigete-lésre helyezett páraáteresztő fólia alkalma-zása milyen védelmet jelent a hőszigetelés számára az anélkül kivitelezett változathoz képest, és a fólia hogy befolyásolja a szige-telőréteg hő- és nedvességtechnikai visel-kedését, a beépített ásványgyapot hőszi-getelés épületfizikai teljesítményét. A kutatás során alkalmazott mérési és adatfeldolgozási módszerek Peremfeltételek mérése A padlásfödém keresztmetszetek higro-termikus vizsgálatához, valamint a pil-lanatnyi hőátbocsátási tényezők meg-határozásához - a keresztmetszetekhez csatlakozó helyiségben mért belső hőmérsékletek és relatív páratartalmak ismeretén túl – a padlásfödém légálla-potának ismeretére is szükségünk van. Ezen peremfeltételeket az épület min-den helyiségében és a padlásfödémen is elhelyezett adatgyűjtők 15 percenként rögzítették. Megkértük továbbá az épü-letet használó családot, hogy a családi ház helyiségeiben, kiemelten a padlás-födémekhez kapcsolódó két helyiség-ben azonos fűtési és szellőztetési rutint kövessenek a projekt időtartama alatt. A monitoring rendszerrel mért értékek felhasználásával – az adatok ellenőrzését és tisztítását követően – óránkénti ada-tokból álló időjárásfájlokat készítettünk a további számításokhoz és kutatáshoz. Monitoring mérések a padlásfödémben A 4. ábrán láthatóak a kétféle padlásfö-dém-kialakítás rétegrendjei, és megje-löltük a rétegrendben elhelyezett szenzo-rokat is. A padlásfödém belső felületére a hőátbocsátási tényező meghatáro-zásához egy-egy Omega HFS-3 típusú hőáramsűrűségmérőt és a felületi hőmér-sékletek méréséhez egy-egy K típusú ter-moelemet rögzítettünk, 16-bites ana-lóg-digitális átalakító alkalmazásával. A rétegrenden belüli hőmérsékleteket és relatív nedvességtartalmakat Sensirion SHT 75 típusú szenzorokkal mértük. A padlásfödém felőli hőszigetelés felü-leti hőmérsékletét szintén Sensirion SHT 75 típusú szenzorokkal vizsgáltuk. 3. ábra:  Higrotermikus monitoring rendszer kialakítása a hajdúnánási családi ház padlásfödéme alatt a belső térben4. ábra:  A vizsgált padlásfödém szerkezeti kialakítása és elhelyezett szenzorok4  2017. novembermunkaterület Hőmérséklet és relatív nedvességtar-talom adatok kiértékeléseA hőszigetelt padlásfödémek rétegrendje-iben mért hőmérséklet és relatív nedves-ségtartalom értékek eloszlását, illetve a szerkezetek közötti különbségek alaku-lását háromdimenziós felületi térkép lét-rehozásával ábrázoltuk, a szerkezeti vas-tagság (0 pont a födém padlástér felőli részét jelöli), valamint az idő függvé-nyében. A mért pontok közti értékeket Kriging interpoláció segítségével hatá-roztuk meg, mely olyan geostatisztikai módszer, ami azt feltételezi, hogy a min-tavételi pontok közötti távolság és irány térbeli korrelációt tükröz, mely a hőmér-sékletesés és nedvességtartalom-vál-tozás esetén az vizsgált időtartamban fennállt a monitorozott épületszerkeze-tek esetén.  Pillanatnyi hővezetési tényezők meg-határozása Az egyes rétegrendekben szereplő anya-gok hővezetési tényezőjének folyamato-san változó értékei meghatározhatóak voltak a kísérlet során állandóan mért hőmérséklet és nedvességtartalom érté-kek alapján. Az egyes rétegek átlagos hőmérséklete és nedvességtartalma alap-ján a réteghatárokon elhelyezett szen-zorok által mért adatok átlagaként vet-tük figyelembe, míg a hőszigetelőrétegek esetén felhasználtuk a szigetelésben elhelyezett szenzorok adatait is. Minden réteg hővezetési tényezőjét az MSZ EN ISO 10456:2008 szabvány [3] szerint hatá-roztuk meg a mérési értékek alapján, a következő összefüggés segítségével: (1)ahol λ2tervezett környezeti feltételek mellett figyelembe vehető hővezetési tényező, λ1hővezetési tényező deklarált értéke, FT, Fm és Fa a hőmérséklet, ned-vességtartalom és öregedés hatását leíró szorzótényező – az utóbbi esetében 1-et vettünk figyelembe. fT hőmérséklet kon-verziós tényező, T2 és T1 tényleges és deklarált hőmérséklet, fu páratartalom konverziós tényező, U2 és U1 tényleges és deklarált nedvességtartalom. A pára-tartalom konverziós tényező esetében a relatív légnedvességtartalom és az anyag nedvességtartalma közötti kapcsolatot az adott anyagra vonatkozó ismert szorp-ciós izotermák segítségével lehet meg-határozni, melyek megmutatják, hogy adott relatív légnedvességtartalom ese-tén mennyi nedvességet képes felvenni a vizsgált anyag. Ezeket a kiegészítő anyag-tulajdonságokat gyártói adatok hiányá-ban a hatályos MSZ 24140:2015 szabvány [4] alapján vettük fel. Hőátbocsátási tényező számításaÁllandósult körülmények között az U-értéket úgy határozhatjuk meg, hogy mérjük a szerkezeten átmenő hőáramot annak belső felületén, miközben párhu-zamosan mérjük a szerkezet mindkét oldalán a léghőmérsékletet. Mivel állan-dósult állapot a gyakorlatban soha nem fordul elő hosszabb ideig, ezért többféle módszer áll rendelkezésünkre, hogy ezt a nehézséget kiküszöböljük. Ebben az esetben azt feltételeztük, hogy a hőáram illetve a hőmérsékletek hosszabb távú időintervallumban mért átlaga ad egy becslést az állandósult állapotra, azaz a mért hőátbocsátási tényezők meghatá-rozott feltételeket teljesítő értékeit átla-goltuk az ISO 9869-1:2014 nemzetközi szabvány szerint [5]. A módszer feltéte-lezi, hogy az U-érték meghatározható a hőáramsűrűség és a hőmérsékletkülönb-ség hányadosaként: (2)ahol q a hőáramsűrűség, Ti belső lég-hőmérséklete, és Te a külső léghőmér-séklete. A módszer előnye, hogy a köz-vetlen hőárammérés végett nem kell megbecsülnünk a belső oldali hőátadási tényezőt, mivel a hőáramsűrűség szen-zor közvetlenül W/m2-ben ad eredményt számunkra, a mért érték tartalmazza a vizsgált felületen jelentkező felületi ellen-állás (mind a hőátadást, mind pedig a hősugárzást) hatását. A monitoring mérés eredményeinek értékelése A helyiségek és padlástér légállapotaA belső mérések azt mutatják, hogy a fűtési időszak alatt a hálószobában kis mértékben magasabb hőmérséklet és alacsonyabb relatív páratartalom volt, mint a gyermekszobában (lásd 5. ábra). A külső levegő és padláshőmérséklete közel azonosan alakult, viszont a relatív páratartalom a viszonylag zárt padlástér-ben általában magasabbnak bizonyult, mint a külső tér páratartalma. Meg kell említenünk továbbá, hogy a padlástér-ben a relatív páratartalom a külső térhez képest jelentősen megemelkedett feb-ruár elején, és tartósan magas maradt. Ezt a jelenséget az akkor volt intenzív eső-zésekkel, valamint a padlástérbe tartósan beszoruló magas páratartalmú levegővel magyarázhatjuk, melyek a hőszigetelés épületfizikai teljesítményére is jelentős befolyással lesznek. Hőmérséklet és relatív nedvességtartalom a rétegrendekbenA 6. ábra a)–d)-ig mutatja a mért adatok alapján a Krigelés segítségével létrehozott háromdimenziós ábrákat,  a hőmérséklet és relatív páratartalom eloszlását a pad-lásfödémek keresztmetszetében. Az e) és f) ábrán pedig láthatóak a hőmérséklet és relatív páratartalmak különbségei a szer-kezetek között.A padlásfödém páraáteresztő alá tét-fó liá val takart üveg gyapot hő szi ge te lő-ré te gének átlagos hőmérséklete a tel-jes monitorozott, október 12. és május 20. közötti időszakban 16,11 °C-ra adó-dott, míg a relatív nedvességtartalom a hőszigetelésen belül átlagosan 56,89%-os volt. A legalacsonyabb hőmérséklet és RH 7,62 °C és 29,24%, míg a csúcsértékek 5. ábra:  Belső légállapot (hőmérséklet és RH) a hálószobában és a gyerekszobában; Külső és padlástéri légállapot (hőmérséklet és RH)  5www.epitesi-hibak.hu27,59 °C és 94,76% voltak. A páraáteresztő fólia nélküli keresztmetszetben ezzel szemben a hőszigetelés átlagos hőmér-séklete 13,47 °C volt, a relatív páratarta-lom a hőszigetelésen belül 60,58% volt. A legalacsonyabb hőmérséklet 0,27 °C, a legalacsonyabb relatív páratartalom pedig 26,66%-ra adódott. A legmagasabb hőmérséklet 32,18 °C, míg a relatív pára-tartalom csúcsértéke 88,5% volt a vizsgált időszakban. A monitorozott időinter-vallumban nem várt értékeket kaptunk, ezért megvizsgáltuk még részletesebben a hőszigetelőréteg szerkezeti monitoring eredményeit. A 7. ábrán a hőszigetelés-ben elhelyezett szenzor értékeit láthat-juk. Megfigyelhető, hogy a páraáteresztő fóliával ellátott hőszigetelés relatív pára-tartalma esetén február elejéig a fólia nél-küli szerkezetnél kisebb értékeket mér-hettünk, majd február hónap elején hirtelen mindkét rétegrend hőszigetelé-sében megnövekszik a nedvességtarta-lom. Ez a növekedés hamarabb indul be a fólia nélküli szigetelés esetén. Viszont a fóliával ellátott szigetelésnél lényege-sen meredekebb a nedvességfelvétel, és rövid idő alatt közel 95%-os relatív pára-tartalom alakul ki a hőszigetelés belsejé-ben. Ezután mindkét szigetelés száradni kezd, és március hónaptól kezdve a fólia nélküli szigetelésben a fóliával ellátott-hoz képest kicsit magasabbakat, illetve lényegesen alacsonyabb relatív páratar-talmakat is mérhettünk. A két vizsgált födémszerkezet keresztmetszet hőmér-séklete között is megfigyelhető eltérés. A fólia nélküli keresztmetszet hőszige-telő rétegének hőmérséklete a február elején bekövetkezett eseményig általá-ban alacsonyabb, mint a fóliával ellátott szigetelésé. Azonban az esemény után a fóliatakarással el nem látott hőszigetelés hőmérséklete magasabb és alacsonyabb értékeket is felvett, mint a páraáteresztő fóliával takart szigetelés.A 7. ábrán tehát megfigyelhető, hogy a relatív nedvességtartalom alacsonyabb február 5-ig abban az esetben, ha pára-áteresztő fóliát alkalmazunk a szerke-zetben. Ahogy korábban említettük, abban az időszakban intenzív esőzések voltak. Mivel a tetőszerkezet tetőfólia nélkül készült, így valószínű ez okozta, hogy a födém hőszigetelésébe nedvesség jutott, a padlástérben beázás történhe-tett. A páraáteresztő fólia a padlástérbe került csapadékvizet, illetve magas pára-tartalmú levegőt áteresztette. Az esőzé-sek elmúltával azonban a fólia bizonyos mértékben gátolta a hőszigetelés teljes kiszáradását.Padlásfödém hőszige te lé sé­nek hővezetési tényezője A 8. ábrán látható hővezetési tényezők megmutatják, hogy a szerkezetben lévő nagyobb nedvességtartalom magasabb hővezetési tényezőt okozott. Február 5. előtt a páraáteresztő fóliával készült szerkezetnek volt alacsonyabb a hőve-zetési tényezője, mivel a szerkezetben alacsonyabb relatív páratartalmat mér-tünk, így a nedvességtartalma is alacso-nyabb volt. Az esőzések után a hőszige-telő réteg viszonylag gyorsan felvette a nedvességet, és mivel páraáteresztő fólia volt rajta, ezért nem tudott megfelelően kiszáradni a mérések végéig. A másik vizs-gált szerkezet, páraáteresztő fólia nélkül, szintén gyorsan felvette a nedvességet, de hatékonyabban ki tudott száradni, így 7. ábra:  Hőmérséklet és relatív páratartalom a szigetelés közepén6. ábra:  Hőmérsékleteloszlás a szerkezetben a) páraáteresztő fóliával, b) páraáteresztő fólia nélkül; RH­eloszlás c) páraáteresztő fóliával, d) páraáteresztő fóliával;  e) hőmérséklet és f) RH különbség a szerkezetek között6  2017. novembermunkaterületSzagri Dóra építőmérnök BSc,  BME Építőanyagok és Magasépítés TanszékNagy Balázs szerkezet-építőmérnök MSc,  épületenergetikai szakmérnök,  BME Építőanyagok és Magasépítés TanszékDr. Bakonyi Dániel építészmérnök PhD,  BME Épületszerkezettani Tanszékalacsonyabb hővezetési tényezőt érve el a nagy esőzésket és beázást követő idő-szakban. A két vizsgált keresztmetszet beázás előtti és utáni relatív páratartalom és hővezetési tényező értékeit, azok kap-csolatát a 9. ábrán mutatjuk be, melyen jól látható az előbbiekben leírt jelenség. Látható, hogy az üveggyapot hővezetési tényezője annak hőmérséklete és ned-vességtartalma alapján 0,041 W/mK és 0,051 W/mK közötti értékeket vett fel, míg deklarált, gyártó által katalógus-ban megadott értéke 0,039 W/mK volt. Az alkalmazott hőszigetelés hőmérséklet hatását leíró FT szorzótényező átlagosan 1,0217-re, a nedvességtartalom miatti Fm szorzótényező átlagosan 1,1152-re adó-dott páraáteresztő fólia alkalmazásával, míg fólia nélkül a hőszigetelés FT szor-zótényezője átlagosan 1,0057-re, az Fm szorzótényezője pedig átlagosan 1,1335 volt. A mért értékek alapján a beépített hőszigetelések hővezetési tényezője tehát átlagosan 0,044 W/mK volt, ami 14%-kal magasabb az gyártó által katalógusban megadott deklarált értéknél. Hőátbocsátási tényezőA 2-es egyenlet segítségével a födémszer-kezetek hőátbocsátási tényezője kiszámít-ható, ezek az értékek pedig figyelembe veszik a változó peremfeltételeket, a réte-gek hőmérsékletét, relatív nedvességtar-talmának változását is. A padlásfödémre kapott átlagos hőátbocsátási tényező 0,19 W/m2K, ezzel szemben a tervezett födém-szerkezet „költségoptimalizált” követel-ményértéknek megfelelő 0,17 W/m2K volt.ÖsszegzésA cikkben egy utólagosan hőszigetelt csa-ládi ház kétféle kialakítású üveggyapot-tal hőszigetelt padlásfödémének hő- és nedvességtechnikai mérési adatait ele-meztük. Megvizsgáltuk a hőmérséklet és relatív nedvességtartalom eloszlá-sát a páraáteresztő alátétfóliával ellátott és a fólia nélküli keresztmetszeteknek. Továbbá meghatároztuk a beépített hőszigetelőréteg hővezetési tényezőjét és hőmérséklet- illetve nedvességtarta-lom miatti szorzótényezőit, valamint a hőátbocsátási tényezőket két különböző szerkezeti kialakítás esetében. Az ered-mények alapján kijelenthető, hogy a páraáteresztő fólia hatása látható mind a hőmérséklet, mind pedig a relatív pára-tartalom értékeket vizsgálva. A páraát-eresztő fólia alkalmazása a födémen a hőszigetelés tetején épületfizikailag mindaddig hasznos, és kedvező a hőszi-getelés teljesítményére nézve, amíg a letakart szigetelést nem éri víz vagy túl magas relatív páratartalom a padlástér-ben. A fólia utóbbi esetekben átereszti a nedvességet a hőszigetelés felé, valamint a későbbiekben lassítja a nedves hőszige-telés kiszáradását. Emiatt pedig a fóliával takart hőszigetelésnek magasabb hőve-zetési tényezőt eredményez, azaz kedve-zőtlenebb hatást gyakorol, mintha nem készült volna fóliaborítás.  A publikáció az Emberi Erőforrások Minisztériuma ÚNKP-17-3-III kód-számú Új Nemzeti Kiválóság Program-jának támogatásával készült. Köszönjük továbbá a Knauf Insulation Kft.-nek az együttműködést.IRoDAlomjegyzéK[1] http://www.nalamszigetelnek.hu [2] Nagy B. – Szagri D. – Bakonyi D.: Családi ház ásványgyapot hőszige-telésű homlokzati falszerkezetének helyszíni monitoringon alapuló hő- és nedvességtechnikai elemzése, Építési Hibák IV. évf. VIII. szám (2017) 2-7.[3] MSZ EN ISO 10456:2008 Építési anya-gok és termékek. Hő- és nedvesség-technikai tulajdonságok. Táblázatos tervezési értékek, eljárások a minősí-tési és a tervezési hőtechnikai értékek meghatározására (ISO 10456:2007) [4] MSZ 24140:2015 Épületek és épület-határoló szerkezetek hőtechnikai szá-mításai[5] ISO 9869-1:2014 Thermal insulation – Building elements – In-situ measurement of thermal resistance and thermal transmittance – Part 1: Heat flow meter method8. ábra:  Hővezetési tényező, illetve a hővezetési tényező a relatív páratartalom függvényében a tetőszerkezet esetén9. ábra:  Hővezetési tényező, illetve a hővezetési tényező a relatív páratartalom függvényében a tetőszerkezet esetén

Páraáteresztő fólia hatása a beépített ásványgyapot hőszigetelésű padlásfödémek épületfizikai viselkedésére

http://real.mtak.hu/153310/1/201711_EH_Paraateresztofoliahatasaabeepitettasvanygyapothoszigetelesupadlasfodemekepuletfizikaiviselkedesere.pdf

Páraáteresztő fólia hatása a beépített ásványgyapot hőszigetelésű padlásfödémek épületfizikai viselkedésére

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Repository of the Academy's Library