Embed Size (px)
Citation preview
Egy szalmabála h�szigetelés� ház
tervezésének energetikai és szerkezeti tapasztalatai
Igaz Titusz, abszolvált Ph.D. hallgató Debreceni Egyetem, Épít�mérnöki Tanszék
Kozmáné Szirtesi Krisztina, Dr. Kovács Imre Debreceni Egyetem, Épít�mérnöki Tanszék
[email protected], [email protected]
����������
About half of the energy used all over the world is generated during constructing and
maintaining buildings. The energy rate of maintaining is much bigger than the energy rate of
constructing in case of the houses of the recent decades. As the energetic features of today’s
buildings increase, the importance of the inbuilt energy increases as well. It is not enough to
be energy conscious, we have to consider the environmental aspects too. An environmentally
friendly house has got small ecological footprint, which can not be reached only by
economical maintaining, low energy level of the production of building materials needed too.
That is why we we should prefer reused, recycled and natural materials. In this paper we will
focus on the last one, especially strawbale houses. Furthermore we will show the energetic
and constructional experiences of a designing process of a residental straw bale house.
Szalmaházak története
Az els� szalmaházakat Nebraskában a 19. század vége felé, a bálázó gépek feltalálása idején építették. A homokos dombokkal jellemezhet� tájban nem találtak építésre alkalmas anyagot. Fát csak a folyók partjain él�k alkalmazhattak. Sok helyen gyeptéglák segítségével építettek kunyhókat, de bizonyos területeken ebb�l sem lehetett megfelel� min�ség�t fellelni, így adódott a telepeseknek az ötlet, hogy a szalmabálákat, mint téglákat egymásra építve készítsenek házat (1.a,b. ábra). El�ször csak ideiglenes jelleggel építették, de id�vel rájöttek, hogy ha bevakolják, akkor nagyon is komfortos és tartós házakat kapnak. Az els� ilyen házak már több mint 100 éve épültek, és közülük sok még ma is épségben áll és lakják (LACINSKI P.ÉS BERGERON M, 2000).
1.a. ábra. Teherhordó típusú szalmaház építés közben 1.b. ábra. Szalmabála falazattal épült templom az USA-ban (1927)
����� �����
Id�vel, a „korszer�” épít�anyagok megjelenésével és a mobilizáció fejl�désével, ezek a házak feledésbe merültek, ám kés�bb, az 1970-es évek energiaválsága idején újra felfedezték �ket. Azóta a világ számos országában készültek és készülnek ilyen házak. Napjaink gazdasági és környezeti válsága idején egyre többen ismerik fel a környezet– és energiatudatos házak létjogosultságát, így a szalmaházak is nagy jöv� elé nézhetnek.
Szalmaházak Európában
Az EU számos országában (Anglia, Franciaország, Németország, Dánia, Spanyolország, Ausztria,…) készültek már szalmaházak különböz� építési technológiákkal. A legtöbb esetben hagyományos, kézi kivitelezés� házak épültek, de több példa található el�re gyártott panelek alkalmazására is. A különböz� építési módok függvényében változik az így létrehozott házak „beépített energia” igénye, ami a kivitelezéshez felhasznált épít�anyagok alapanyagainak kibányászásához, el�állításához és helyszínre szállításához szükséges. Mindegyik építési módra igaz, hogy nagyságrendekkel kevesebb energiát igényel, mint a konvencionális (tégla, beton) házak létrehozása. Egy épület teljes életciklusa alatt felhasznált energia és nyersanyagok mérlegébe beletartozik az épület rendeltetésszer� üzemeltetése során elhasznált javak mennyisége is. Ezek részben a lakók szokásaitól is függenek, de legnagyobb mértékben az épület tulajdonságai határozzák meg. Az épületek energia felhasználásának legnagyobb hányadát a f�tési (MEDGYASSZAY P, OSZTROLUCZKY M, 1999) és (bizonyos helyeken) a h�tési energia teszi ki, így ezek minimalizálása a legfontosabb egy környezet– és energiatudatos épület kapcsán. A manapság egyre divatosabb passzívházak messzemen�kig teljesítik az energiatudatosság követelményét. Viszont nem szabad megfeledkezni arról, hogy az energiatudatos ház nem feltétlenül környezettudatos is, ugyanis az utóbbi esetében nem elég, ha az üzemeltetés során kevés energiát használ fel, hanem lehet�leg az építése során is minél kisebb mértékben terhelheti a környezetét (MEDGYASSZAY P, 2007). Jól szemlélteti a különbséget egy osztrák tanulmány (2.a-d. ábra), amely többek között egy „hagyományos” (beton + polisztirol felhasználásával készül�) és egy szalmabála – vályog kombinációjú passzívház ökológiai lábnyomát veti össze. A vizsgálat tanulsága szerint a „hagyományos” passzívház több mint ötször annyira terheli a környezetét, mint a szalmabálás megoldás (REINBERG G. ÉS MEINGAST R, 2007).
Ennek okát jobban megérthetjük, ha szemügyre vesszük a 2.b. ábrát, amely a különböz� épít�anyagok beépített energiaigényét fejezi ki CO2 egyenértékben. Megfigyelhet�, hogy a manapság el�szeretettel használt mesterséges épít�anyagokkal (fémek, m�anyagok, szilikátok) szemben a természetes, növényi eredet� anyagok használata esetén nemhogy CO2–ot juttatunk a légkörbe, hanem éppen ellenkez�leg, a növény által megkötött CO2–ot a leveg�b�l és - az épület élettartamának idejére - a körforgásból kivonva, negatív el�jel� értékeket is kaphatunk (WIHAN J, 2007). Ennek is köszönhet� tehát, hogy a szalmaházak igazán környezetkímél� alternatívát nyújtanak, míg a passzívházaknak csupán az üzemeltetése tekinthet� energiatudatosnak. Egy teljesen közönséges épület esetében pedig, melynek üzemeltetése is rendkívül gazdaságtalan, a környezetterhelés még a passzívházakhoz képest is sokkal nagyobb. A magyarországi épületállomány m�szaki állapotát figyelembe véve megállapíthatjuk, hogy nálunk még lesújtóbb a helyzet.
2.a. és c. ábra. Tattendorfi (Ausztria) passzív szalmaház küls� és bels� képe 2.b. ábra. Épít�anyagok beépített energiája CO2 egyenértékben
2.d. ábra. Tattendorfi (Ausztria) passzív szalmaház építése el�regyártott panelekb�l
Magyarországi helyzet bemutatása
Ugyan hazánkban is egyre többet hallani a passzívházakról és megújuló energiákról, de nagy áttörés még nem történt e téren. Az igazán környezettudatos (és gyakran olcsóbb) természetes megoldások itthoni elterjedését pedig a jogi környezet is hátráltatja.
3.a. ábra. Vakolt szalmabála fal t�ztesztje az ÉMI Szentendrei Laboratóriumában (2008)3.b. ábra. A t�zmentett oldal felületi h�mérsékletnövekedésének alakulása a t�zteszt során
����� �����
�����
�����
���� ����
A jogi akadályok leküzdése érdekében az utóbbi id�ben számos kezdeményezés történt szakmai és civil oldalról is. A Magyar Építész Kamarán belül egy szakmai bizottság is m�ködik a korábban említett jogi visszásságokból ered� problémák leküzdéséért (ERTSEY A.,2009). M�emlékvédelemmel foglalkozók számára is nap, mint nap okoz problémát a jogszabály, így �k is küzdenek ellene. A szalmaházak hazai népszer�sítését célul kit�z�Energia és Környezet Alapítvány pályázati forrásból egy t�ztesztet is megfinanszírozott, amely eredményei tanúsítják, hogy szalmából készíthet�ek megfelel�en t�zálló falak. (ÉMI,2008) A t�zteszthez épített demó fal (3.a,b. ábra) készítésében és a t�zteszten magán is jelen voltam, így tanúja lehettem, hogy a vizsgálati szabályoknak megfelel�en közel 1000 Cº-os h�mérsékletig hevített próbafal t�zmentett oldalán csupán 7 Cº-os átlagos h�mérséklet emelkedés volt megfigyelhet�. Ez jóval alul marad a megengedett 140 Cº-os értékhez képest, továbbá a vizsgálat közben természetesen a próbafal meg�rizte a teherbíró képességét, és sem lángáttörés nem történt, sem gyúlékony gázok nem jutottak át a falon (TAKÁCS L, 2008). Idén júniusban pedig megjelent egy új Magyar El�szabvány (MSZE 3576-2), melynek címe: ’Vályog falazóelemek és szalmabála épít�elemek követelményei - 2. rész: Szalmabála épít�elemek” . Ennek a Szabványnak köszönhet�en jelent�sen könnyebbé vált ezeknek a házaknak az engedélyezhet�sége.
Egy családi ház tervezésének energetikai és szerkezeti tapasztalatai
A dunántúli településen épül� ház fal- és födémszerkezete szalmabálák felhasználásával lett tervezve. Az épület hagyományos alapozással, részben alápincézve készül. A felépítmény tartószerkezete fából épül. A létraváz oszlopok közeit szalmabálákkal töltik ki, amely kívülr�l és belülr�l is levakolásra kerül majd. Egy szokásos kisméret� bála 35x45x90 cm-es. A falba a leghosszabb oldalával párhuzamosan élére állítva vagy lapjára fektetve szokták elhelyezni. El�bbi esetben a bálát alkotó szalmaszálak jellemz�en párhuzamosak a fal síkjával, míg utóbbi esetben a szálirány mer�leges a fal síkjával. A német FASBA (szalmaházépít�szakemberek) mérései alapján megvizsgáltuk, hogy a két különböz� elhelyezési mód esetén milyen h�szigetel� tulajdonságokra számíthatunk. Mivel az élére állított bálák esetén a szálirány nem kedvez a küls� és bels� tér közti h�vándorlásnak, így kisebb h�vezetési tényez� (�=0,044 W/mK) párosul hozzá, mint lapjára fektetett bálák esetén, ahol a szálirány jobban kedvez a h� vezetésének a kültér és a beltér között, így a mérések szerint �=0,067 W/mK h�vezetési tényez� adódott. Ha pedig kiszámoljuk, hogy mekkora h�átbocsátási tényez�t eredményez az élére állított 35 cm vastag szalmabála és a lapjára fektetett 45 cm széles szalmabála, akkor máris lehet mérlegelni a használatukat. Mindkett� esetén 5-5 cm küls� és bels� vályogvakolattal készítettük a számítást. El�bbi esetén U=0,12 W/m2K, utóbbi esetén U=0,14 W/m2K érték adódott. Els�re tehát meglep�nek t�nhetne, hogy a vékonyabb falszerkezet jobb h�szigetelést eredményez, de a szálirányok és a h�vándorlás tulajdonságainak ismeretében érthet� a jelenség. Ezen megfontolások után természetesen úgy döntöttünk, hogy a bálákat élére állítva fogjuk elhelyezni a falszerkezetben, ugyanis mind h�szigetelés, mind helytakarékosság szempontjából ez bizonyult el�nyösebbnek. A bálák vakolhatósága szempontjából jobb ugyan a másik irány, de rabichálóval (csirkeháló) ez a probléma viszonylag könnyen kezelhet�. A végleges falszerkezet U értéke némileg rosszabb lesz, ugyanis a fa vázaknál nem lehet a teljes bálavastagsággal számolni, csak az oszlopok közé befér� 15 cm töméssel. Pontonként pedig, ahol az oszlopokat összeköt� fák vannak, csak a fa h�szigetel� képességére lehet hagyatkozni. El�bbi vonalmenti felületeken körülbelül U=0,25 W/m2K, míg kisebb szakaszokon U=0,34 W/m2K. Az el�bbi rétegrend körülbelül a teljes felület 10 %-án jellemz�, míg utóbbi a felület 3%-án. Így ezekkel a felületekkel súlyozva körülbelül U=0,14 W/m2K-re adódik a falszerkezet h�átbocsátási tényez�je. További h�hidat jelentenek a födémgerendák áthatásai és a fém kapcsolóelemek, de
feltehet�leg ezekkel együtt sem sokkal rosszabb a fal átlagos h�átbocsátási tényez�je U=0,15 W/m2K-nél, ami háromszorosan túltejesíti a falakra elvárt hazai követelményeket, és gyakorlatilag elérheti a passzívházakhoz ajánlott értéket.
A födémszerkezetek szigetelése szintén 35 cm vastag szalmabálákkal történik, de ott lapjára fektetve kapjuk a kedvez� értékeket. Mivel a födémben majdnem megszakításmentesen fut a h�szigetelés, csak a falszerkezet és e tet�szerkezet oszlopai hatolnak át rajta helyenként, ezért a falaknál kevésbé romlik le a bálák h�szigetel� képessége, így körülbelül U=0,13 W/m2K értékkel kalkulálhatunk.
4.a. ábra. A tervezett épület lábazatának szerkezeti megoldása 4.b. ábra. A tervezett épület fal-födém kapcsolatának szerkezeti megoldása
Az épület tervezésénél arra törekedtünk, hogy sehol ne legyenek nagy h�hidak, így, ha már a fal és a födém ilyen jó h�szigetelést kap, akkor a lábazatot sem szabad elhanyagolni. Oda nyilvánvalóan nem lehet szalmát helyezni, ezért vízálló extrudált polisztirol habot terveztünk a lábazatra. A fa tartószerkezetet direkt úgy alakítottuk ki, hogy konzolosan el�re nyúljon a bálafal, hogy alatta a vasalt lábazat h�szigetelése folytonosan megoldható legyen. Így végül 15 cm XPS h�szigetelés került betervezésre, amelyb�l 10 cm az alaptest aljáig levezetésre kerül. A lábazatnak így U=0,22 W/m2K lett a h�átbocsátási tényez�je, vagyis nem képez nagyobb h�hidat, mint a fa szerkezet máshol. Mivel az alap alsó síkjáig levezetésre került a h�szigetelés egy része, ezzel a talaj fel�l veszélyeztet� kerül� h�híd problémája is kiküszübölésre került, és a padló téli leh�lését�l sem kell tartani. Ezzel a megoldással a padlószerkezetbe 4-5 cm vastag h�szigetelés alkalmazása optimális ahhoz, hogy télen a padló ne legyen hideg, ugyanakkor nyáron az épület alatt található földtömeg h�tároló és h�t�kapacitását ki lehessen aknázni.
A fent leírt szerkezetek alkalmazása esetén az épület alkalmas „A+” –os energiahatékonysági kategória elérésére különösebb gépészeti megoldások alkalmazása nélkül is. Az épület viszonylag kompaktabb formája, a nyílászárókban alkalmazandó 3 réteg� üvegezés, és a f�tés fatüzelés� tömegkályhával való megoldása szintén a környezet- és energiatudatos megoldásokat kívánja továbber�síteni.
���� ����
5. ábra. A tervezett épület fa tartószerkezetének és vasbeton lábazatának kapcsoló elemei
Irodalom
ERTSEY A. (2009): Betelt a pohár-nyílt levél a Magyar Építész Kamarához és építészeinkhez, Építészfórum.
ÉMI, Építésügyi Min�ségellen�rz� Innovációs Kht. (2008): Vizsgálati jegyz�könyv – a kétoldali agyagvakolattal ellátott szalmabála kitöltés�, nyílás nélküli teherhordó falszerkezet t�zállósági vizsgálatáról.
LACINSKI, P., BERGERON, M. (2000): Serious straw bale, A home construction guide for all climates, Withe River Junction, Vermoount, Chelsea Green Publishing Company.
MEDGYASSZAY P. (2007): A földépítés optimalizált alkalmazási lehet�ségei Magyarországon - különös tekintettel az építésökológia és az energiatudatos épülettervezés szempontjaira, Ph.D. értekezés, Budapest.
MEDGYASSZAY P., OSZTROLUCZKY M. (1999): Energiatudatos építés és felújítás, Budapest, Az épített -környezetért alapítvány.
REINBERG, G., MEINGAST, R. (2007): Working- and living qualities in loam - prefabricated passive house, 11. Passzívház nap (Bregenz).
TAKÁCS L.(2008): T�zvédelmi alapfogalmak, BME Épületszerkezettani Tanszék, Épületek t�zvédelme kurzus jegyzet.
WIHAN, J (2007) : Humidity in straw bale walls and its effect on the decomposition of straw, Ph.D. értekezés,University of East London School of Computing and Technology.
���
