belépés / regisztráció
2020. november 26. csütörtök
Aktuális lapszám

Gondolatok az épületfizikai minõségről

Az építészeti gyakorlatban az épületszerkezeti és gépészeti tervezések, illetve fejlesztések során az épületfizikai, energetikai tulajdonságok általában nem egységesen, nem egyszerre, hanem részletekben jelennek meg.

 

Ez természetes, hiszen egyszerre mindig valamilyen funkció, vagy alrendszer tervezése kerül előtérbe. Ennek következtében előállhat az a helyzet, hogy az egyes résztervezések, illetve fejlesztések során kapott szerkezetek, bár az éppen kitűzött célnak „tökéletesen” megfelelnek, komplexebb megközelítésben azonban az eredmény már nem kifogástalan, sőt, lehet kedvezőtlenebb is. Egyszerű példaként említhető egy olyan szerkezeti, gépészeti fejlesztés, amelynek eredménye a téli hőszükséglet hatékony csökkentése lesz, ugyanakkor a nyári viszonyok során kedvezőtlen hőérzeti viszonyok alakulnak ki.

Ugyanilyen megfontolás tárgyává tehető pl. egy uszoda gépészeti, illetve szerkezeti viszonyainak összhangja, amely abban jut kifejezésre, hogy egy jobb állagvédelmi minőségű uszodában magasabb lehet a relatív páratartalom, ami csökkenti a ködtelenítés energia vonzatát, illetve fordítva: kis teljesítményű hőszigeteléssel rendelkező uszoda nagyobb ködtelenítési energiát fogyaszt.

A tervezések, illetve fejlesztések során nyilván az a törekvés áll a középpontban, hogy az adott feltételrendszer mellett, az elképzelt változatok közül a legjobb valósuljon meg. E törekvésben mind szemléleti, mind technikai vonatkozásban segítséget nyújthat az épületfizikai minőség kérdésének előtérbe helyezése.

Az épületfizikai minőség definíciója

Az épületek, épületszerkezetek minőségével kapcsolatosan számos, esetenként már közhelyszerűnek tűnő megjegyzés, vélemény is előfordul, sőt, esetenként a szakembereken kívüli közegben is élénk vitákat vált ki.

Előzetesen megjegyzendő, hogy az épületfizikai minőséghez nem tartozik minden „minőségi ügy”, habár valamilyen fizikai folyamat minden hibával kapcsolatba hozható.

A következőkben vezessük be a „tapasztalt minőség” fogalmát, amely alatt a szemmel, vagy egyszerű méréssel is ellenőrizhető minőséget értjük.

Legyen a tapasztalt minőségünk kifogásolt, pl. az alábbi esetekben:

  • a parketta rosszul van kifugázva,
  • a vakolat nincs jól elsimítva,
  • a burkolat illesztési hézaga változó stb.

A fentiekben említett kifogások alapvetően nem befolyásolják az épülethez kötődő épületfizikai folyamatokat, ezért ezek nem sorolandók az épületfizikai minőség tárgykörébe.

Legyen a tapasztalt minőségünk kifogástalan pl. az alábbi esetekben:

  • az üvegfalak kiépítése épületszerkezetileg kifogástalan,
  • a fémszerkezetek mm-re pontosak,
  • az új hőszigetelés kiépítése sima belső felületet eredményezett.

A fenti szerkezetek tapasztalt minősége bár nem kifogásolható, azonban a kiépített üvegfalak hőérzeti elégedetlenséget okozhatnak, a fémszerkezetek az energiaforgalomban játszhatnak kedvezőtlen szerepet, a belső oldalra felhordott hőszigetelés bár jól hordja a vakolatot, de a tartószerkezettel érintkező síkban páradiffúziós probléma léphet fel.

A fentiek alapján az alábbiakat állapíthatjuk meg:

  • A kifogástalan minőség még nem garantálja az épületfizikai működés helyességét,
  • ha a minőséggel kapcsolatban kifogás merül fel, még nem biztos, hogy az épületfizikai folyamatok is kedvezőtlenek.

Az előzőeket mérlegelve, illetve összefoglalva megállapíthatjuk, hogy az épületfizikai minőség mélyebb összefüggéseket takar, azokat, amelyek fizikai folyamatokat, illetve azokkal közvetlenül összefüggésbe hozható tényezőket határoznak meg.

Az épületfizikai minőség indikátor komponensei

Ha egy épületben, illetve annak határoló szerkezeteiben valamennyi épületfizikai minőség elemet meghatároznánk, akkor viszonylag sok elemhez jutnánk. Mint általában a nagyszámú elemből álló rendszerek, ez a rendszer is nehezen lenne áttekinthető. Célszerű ezért olyan rendező, indikátor komponenseket meghatározni, amelyeken keresztül az épület egy-egy lényeges tulajdonsága jeleníthető meg, és amelyek egy jól meghatározó céllal integrálják az épületfizikai minőség elemeinek egy-egy csoportját.

Az első indikátor komponensnek célszerű a belső hőkomfortot tekinteni. Lakóépületek esetén a belső tér képzésének egyik célja egy olyan mikroklíma kialakítása, amely az ember számára megfelelő légállapotot biztosít. Tehát ennek kiemelése szorosan kapcsolódik az építés egyik céljához.

A második indikátor abból a megközelítésből vezethető le, hogy az épület egy nagy értékű, évtizedeken keresztül működő objektum, amellyel szemben elvárható egy megfelelő, tartós állagvédelmi igény, ezért ezt az indikátor komponens állagvédelemnek fogjuk nevezni.

A harmadik indikátor abból a megfontolásból határozható meg, hogy napjaink épületeinél az energetikai viszonyok már általánosan elfogadott tényezőként jelennek meg, így ennek indikátorként történő meghatározása nem más, mint ezen igényhez való alkalmazkodás.

Ha kiemelünk egy-egy szerkezeti alrendszert, akkor megállapítható, hogy vannak olyan elemei, amelyek több indikátor komponenssel is összefüggésbe hozhatók.

Az eredő épületfizikai minőség

Elméletileg egy épület vagy egy tér eredő épületfizikai minősége úgy lenne meghatározható, ha az egyes indikátor komponensekre vonatkozóan számszerű értékeléseket végzünk, és ezen számértékeket összesítjük.

Az 1. ábrán három azonos épületfizikai minőséget látunk, amelyeket százalékban jelenítünk meg. (Megjegyzés: lehetne más számszerűsítést is végezni.)

Az első változat esetén látható, hogy az épület energetikai minőség indikátora a legkisebb, a hőérzeti pedig a legnagyobb.

A második esetben hőszigeteléseket végezve, javítottuk az épület energetikai minőségét, azonban az állagvédelmi minőség csökkent a javítás során, így az épület eredő épületfizikai minősége nem változott, pedig a beavatkozás eredményeként könnyen gondolhatjuk, hogy az épület „jobb” lett.

A harmadik változatnál jelentős energetikai növekedést mutat az indikátor, azonban ebben az esetben sem nőtt az épület épületfizikai minősége, mivel a hőérzetben lényeges romlás következett be, pl. azáltal, hogy a nyári viszonyok során a hőérzet romlott.

Abban az esetben, ha az épületfizikai minőség ellenőrzése minden változatnál megtörténik, akkor felszínre kerül, hogy az energetikai beavatkozások esetén az állagvédelmi, illetve a hőérzeti viszonyok romlanak. Amennyiben pedig e romlásokat kompenzálandó beavatkozásokat is elvégeztek volna, az energetikai felújítás szerkezeti, illetve költségtényezői más megítélési helyzetet teremtenének, aminek ismeretében az energetikai fejlesztés megítélése is eltérő lenne. Azonban ebben az esetben az épület eredő épületfizikai minősége biztosan nőtt volna.

Néhány eset az épületfizikai minőség alkalmazására

A teljes alkalmazásról

Amennyiben a fentiekben bemutatottakat általánosítani akarnánk, ki kellene dolgozni azt a rendszert, amellyel mind a három indikátor komponens esetén a minőségre vonatkozó számértékeket lehetne létrehozni.

E vonatkozásában legegyszerűbbnek mutatkozik a hőérzet kérdése, mivel a PMV mutatókon keresztül a belső tér hőérzeti minősége konkrét számmal látható el (1. táblázat).

Az energetikai minősítés szintén egyszerűbbnek mutatkozik, mivel az energetikai viszonyokhoz konkrét számok köthetők, a hazai energetikai rendeletekben lévő minősítések bizonyos támpontot jelentenek, esetleg kisebb korrekciókkal közvetlenül is alkalmazhatók lennének.

Jelenleg a számszerűsítés vonatkozásában a legnagyobb problémát az állagvédelmi kérdések jelentik. Ez a probléma alapvetően két kérdéskörben domborítható ki.

  • A tervezés során nem minden esetben áll rendelkezésre olyan adat, illetve modell, amelynek segítségével a konkrét szerkezet minősítési pontossággal értékelhető lenne. Pl. nincsenek adatok az egyes anyagok nedvességtechnikai megítéléséhez. Nem ismert pl., hogy egy fa főtartóra felragasztott párazáró lemeznek mennyi csatlakozó, ragasztott felülete legyen, hogy a funkciót hosszú időn keresztül biztosítsa. Nincsenek adataink arra, hogy azokban a szerkezetekben, amelyekben télen nedvességdúsulás alakul ki, milyen ennek a dúsulásnak a mértéke. A szellőző légrétegű szerkezeteink számára nincsenek általánosan elterjedt számítási modelljeink, ezért általában nem különböztetik meg a szellőztetés célját, nevezetesen, hogy állagvédelmi, hővédelmi, vagy mindkét céllal történt a szellőztetés.
  • Az állagvédelmi minőség vonatkozásában a másik kérdéskör, amely nehezíti a minőség számszerűsítését, a kivitelezésből adódó bizonytalanság. Az elkészült és tervezett épület esetén a kivitelezés folyamata állagvédelmi különbséget eredményezhet. Ha viszont éppen az állagvédelmi minőség középpontba állításával a kivitelezést célszerűen ellenőrizzük, akkor ez a különbség minimumra csökkenthető. Ebben az esetben is hangsúlyozandó, hogy csak megfelelően betervezett állagvédelmi minőségtől várható megfelelő állagvédelmi minőséggel rendelkező épület, mert a kivitelezés minőségi „hozzáadott értéke” általában kicsi, még gondos kivitelezés mellett is.

A teljes alkalmazással kapcsolatosan megjegyzendő még, hogy esetenként csupán az épületfizikai minőség szemléletének a jelenléte is kedvező lehet, mivel olyan kérdésekre irányíthatja rá a figyelmet, amelyek e nélkül háttérbe szorulnának, vagy a jelentőségük az adott körülmények között elveszne.

A részleges alkalmazásról

A fentiekben láttuk, hogy az épületfizikai minőség komplex, egész épületre történő alkalmazásának legnagyobb problémája jelenleg az eredő épületfizikai minőség számszerűsítésében mutatkozik meg. Ez a tény azonban nem jelenti azt, hogy a szemléletet teljes mértékben, a számszerűsítést pedig részlegesen ne alkalmazhatnánk.

A következőkben röviden áttekintve, ezekre vonatkozóan említenénk néhány példát.

A talajra fektetett padló esete

Egy ipari üzem építése során talajra fektetett padlószerkezet készül, amelynek vastagsága a nedvességszigetelő rétegig 20 cm betonréteg. A betonrétegre készülő burkolat felhordásának feltétele, hogy a betonréteg nedvességtartalma maximálisan 2% legyen. Tekintettel arra, hogy az elkészült betonréteg nedvességtartalma nagyobb 2%-nál, a megfelelő érték száradással fog kialakulni. Ha az építmény kivitelezése során azzal számolunk, hogy a betonréteget 2 hónappal a burkolat felhordása előtt elkészítjük, mert így a szilárdsági viszonyokkal ennyi idő után már nem kell számolni, akkor az alábbiakkal számolhatunk.

A betonréteg nedvességtartalma jó közelítéssel a 2. ábrán látható görbe szerint változik az építés során fennálló viszonyok között.

A görbe alapján megállapítható, hogy az elkészítést követő 2. hónapban a betonréteg nedvességtartalma 5% közelében van, de 18 hét után sem éri még el a kívánatos 2%-ot. Ez azt jelenti, hogy a tervezett 2 hónap után a padló burkolórétegét biztosan nem lehet felhordani. Amennyiben nem kerülnek megfelelő szakmai megvilágításba a betonszerkezet nedvességviszonyai, akkor rövid, néhány hetes száradási idő után ismételten előtérbe kerül a betonréteg nedvességtartalma azzal a reménnyel, hogy addigra már megfelelő értéket mutat. A 2. ábra pedig azt mutatja, hogy néhány hetes várakozás sem eredményezheti a megfelelő nedvességtartalmi minőséget.

A fentiek miatt adódó „csúszás” nem tervezett beavatkozást eredményez, a betonréteget műgyantával vonják be, amely fölöslegesen növeli a szerkezet költségeit.

Amennyiben a tervezés során az épületfizikai minőség szemlélete, illetve ebből adódóan a megfelelő minőségű padló nedvességviszonyai érvényesültek volna, akkor mind időben, mind költségben kedvezőbb helyzetet mutatna az építkezés.

Az ablakcsere esete

A régi ablakok cseréje során többször is szembetalálkozunk azzal a ténnyel, hogy penészesedés alakul ki, vagy a korszerűsítés nem eredményezi az elvárt energiamegtakarítást.

Az épületfizikai minőség szemléletével az alábbiak szerint magyarázhatók az ilyen esetek.

Amikor a penészesedés megjelenik: az új ablakszerkezeten kialakuló filtrációs levegőforgalom gyakorlatilag zérus. A lakó úgy szellőztet, ahogy eddig az évek során, reggel és esete egy-egy negyed órát. A helyiségben lévő hőhidak a lakó szellőztetési teljesítményénél nyilván nagyobb levegőforgalmat igényelnének, mivel ez a szellőzési levegő hiányzik, a penészesedés tőrvényszerűen megjelenik.

Amikor az energiamegtakarítás „eltűnik”: az új ablakszerkezeten kialakuló filtrációs levegőforgalom gyakorlatilag zérus. A lakónak felhívják a figyelmét, hogy a penészesedés csak intenzív szellőztetéssel kerülhető el. Tételezzük fel, hogy a lakónak módjában áll intenzíven szellőztetni, és azt meg is teszi! A fűtési idény végén azonban azt tapasztalja, hogy az ablakcsere nem eredményezett energiamegtakarítást. Egyetlen átlagos ablak esetén a megtakarítás kb. egy 70-80 m3/h intenzitással teljes mértékben „elszellőzethető”.

Ha az épületfizikai minőség szemléletén keresztül vizsgáljuk az ablakcserét, akkor az alábbi egyszerű megoldáshoz juthatunk el:

  • Az ablakcsere növeli az épület energetikai minőségét, mert az ablakszerkezet hőátbocsátási tényezője kisebb lesz, az ablakszerkezethez kötődő filtrációs levegőforgalom megszűnik.
  • Az ablakcsere csökkenti a belső tér állagvédelmi minőségét, mivel a filtrációs levegőforgalom megszüntetésével a belső tér páratartalma megnő.
  • Az energetikai minőség akkor biztosítható, ha csak annyi szellőző levegőforgalmat hozunk létre, amely a penészesedés megszüntetéséhez szükséges. Ez csak az ablakcserével együtt kiépített szellőző rendszerrel valósítható meg. Az ablakcsere projekthez az alábbi kérdések tehetők fel:
  1. Ki lesz az, aki az ablakcsere projektbe beépíti a szellőzési rendszer szükségességét, illetve (ha van) annak felülvizsgálatát?
  2. Ki lesz az, aki a projektben szereplő esetekhez egy optimális szellőzést fog tervezni?
  3. Ki lesz az, aki az ablakcseréhez járó szellőzést ki fogja fizetni, illetve a projektbe pénzügyileg beemelni, ami várhatóan más megvilágításba helyezi a megtérüléssel kapcsolatos kérdéseket?

A hőérzeti és energetikai minőség összefüggésének esete

A 3. ábrán egy tetőtéri környezet vizuális, a 4. ábrán pedig a termovíziós képe látható. A tetőtéri környezetben kedvezőtlen hőérzet tapasztalható, amit az ablakszerkezet „húzásával” hoznak összefüggésbe. Az ablakszerkezetnek (a beépítésnek sem) ilyen jellegű meghibásodása nincs. Kérdésként fogalmazható meg, hogy mitől vannak hőérzeti panaszok, miért kifogásolható a tér hőérzeti minősége.

A termovíziós felvételen jól látható, hogy a ferde tetőtéri szakaszon falfűtés van kialakítva. Ennek következtében ennek a falnak hőmérséklete kb. 35 °C. Az ablaküveg felületi hőmérséklete lényegesen alacsonyabb. A különbség lehet 20 K is, amelynek következtében az ott tartózkodó személyt aszimmetrikus sugárzás éri, ez pedig kellemetlen hőérzetet eredményez.

Az épületfizikai minőség rendszerén vizsgálva megállapítható, hogy a vizsgált térben a megfelelő hőérzeti minőség csak akkor tartható fenn, ha az üvegszerkezet hőszigetelési teljesítményét fokozzuk, azaz egy alacsony hőátbocsátási tényezővel rendelkező üvegszerkezetet építünk be. Ezzel a belső tér energetikai minőségét is javítjuk, és a megfelelő hőérzeti minőséghez is hozzájárulunk.

Összefoglalás

A fentiekben említett egyszerű esetek is bizonyítják, hogy az épületfizikai minőség rendszerén keresztül általánosabb fizikai képet kaphatunk egy szerkezetről, illetve egy belső térről, amely segítheti mind a tervezésben, mind a kivitelezésben dolgozó szakembereket, és egyes esetekben az üzemeltetésben felmerülő kérdésekre is megadhatja a választ. Bár az épületfizikai minőség komplex, valamennyi indikátora esetében számszerűsítést eredményező rendszerének kidolgozásához még további vizsgálatok szükségesek, azonban esetenként az épületfizikai minőség szemléletének egyszerű megjelenítése is segítheti az eredményességet.

***

1. táblázat. A PMV értékei
1. ábra. Az eredő épületfizikai minőség megjelenítése
2. ábra. A betonréteg nedvességtartalmának alakulása az időben
3. ábra. Egy tetőtéri környezet vizuális képe
4. ábra. Egy tetőtéri környezet termovíziós képe

Dr. Várfalvi János PhD
BME, Épületenergetikai és Épületgépészeti Tanszék

A szerzõ egyéb cikkei:

  Szimulációk az optimális szerkezetépítés tükrében
  Depóniahő közvetlen hasznosítása II.
  Depóniahő közvetlen hasznosítása I.
  Fűtött üvegszerkezetek szerepe a belső tér hőérzeti és energetikai viszonyainak alakításában

Eseménynaptár

Hirdetés
Kiadja a Média az épületgépészetért Kft.
Szerkesztőség és kiadóhivatal:
H-1112 Budapest, Oltvány u. 43. I/2.
Telefon: +36 (1) 614 5688
E-mail: kiado@magyarinstallateur.hu

 
Előfizetésben terjeszti a Magyar Posta Zrt. Hírlap Igazg.
Előfizetés és reklamáció: +36 (1) 767-8262
E-mail: hirlapelofizetes@posta.hu
 
 
elfelejtettem a jelszavam