Kattintson a bezáráshoz!

Elméleti tudnivalók a hőszigetelésről.

Nyitott cellás hab

Nyitott cellás habok a gyakorlatban.

ISOPOLY nyitott cellás purhabunkat két komponens szabályozott, gépi összekeveréséből előállítjuk elő, ezáltal egy nyitott cellás purhab hőszigetelő rendszert alkotunk.
A folyékony keverék szórással történő felhordása után pillanatokon belül látványosan önmaga 120-szorosára duzzad; mindezt környezetsemleges módon kizárólag saját víztartalmával, mint hajtóanyaggal éri el. E nagymértékű felfúvódás példátlanul alacsony, 8 kg/m3 körüli beépített sűrűséget eredményez.
A purhab kifejlődés közben hozzáragad az aljzathoz és a határoló szerkezetekhez, légzáró réteget alkotva azokkal együtt. A kész purhab légiesen könnyű,kellemesen bársonyos tapintású hőszigetelő anyag.

Az ISOPOLY nyitott cellás purhab szerkezete miatt csak beltérben használható, csekély sűrűsége és nagyon alacsony nyomószilárdsága folytán nem terhelhető hőszigetelés. Elsőrendűen alkalmas fa- vagy fémvázas könnyűszerkezetes családi házak és egyék épületek tartóváz közötti hőszigetelésére, valamint tetőtér-beépítések szarufák közötti hőszigeteléseként, de alkalmazható szerelt válaszfalak szigetelésére is.

Kiváló légzárási és réskitöltési tulajdonságai könnyűszerkezetes épületek és épületrészek esetében korábban soha nem tapasztalt hatékonyságú hő- és hangszigetelést, égzárást, valamint valamint kívülről behatoló szálló por- és allergén-mentességet eredményeznek. A SEALECTION® 500 -zal ismeretlen az a jelenség, hogy "a szél átfúj a házon", és ezzel együtt a magas fűtésszámláinknak vagy akár hűtési költségeinknek is búcsút inthetünk.

A nyitott cellás ISOPOLY purhab kiváló hangszigetelő tulajdonságokkal rendelkezik, melyet a hab előnyös tulajdonságai, mint a dinamikai merevség, az összenyomhatóság, ill. a réskitöltés és az öntapadás, azaz a kialakuló légzárás biztosítanak.

Nyitott cellás habok a gyakorlatban.

Zárt cellás hab

Zárt cellás habok a gyakorlatban.

Az ISOPOLY ZÁRT PURHAB igazi áttörésnek számít a hőszigetelések között. Számos kivételes tulajdonsága mesésen hasznos, egészen újszerű, már-már mágikus anyaggá teszi.

AZ ISOPOLY ZÁRT PURHAB is kétkomponensű, zárt cellás, merev poliurethan kemény purhab hőszigetelő rendszer. Környezetbarát gyanta-kompons, megújuló, növénytermesztésből származó forrást (szójaolajat), valamint újrahasznosított műanyagot (pillepalackot) tartalmaz, míg a duzzasztás hajtóanyaga az ózonkárosító károsanyag-kibocsátással nem rendelkező HFC 245fa. Kivitelezés közben térfogatának 30-szorosára duzzad, miközben hozzáragad a határoló szerkezetekhez, légzáró réteget alkotva.

A zárt cellás szórt poliurethan hab a világ egyik legjobb légzáró anyaga. 0,00004 l/sm2 "légáteresztési" értéke egy nagyságrenddel kevesebb, mint a párazáró polietilén fóliáé (0,0004 l/sm2)!

Az ISOPOLY ZÁRT PURHAB igazi nehézsúlyú bajnok, 35 kg/m3 körüli beépített sűrűsége és 195 kPa-os (10%-os) nyomószilárdsága kemény habot eredményeznek, mely a szerkezet stabilitásában, merevítésében is komolyan részt vesz. E habbal nem csak a "szélátfúvást" küszöböljük ki, itt már a könnyűszerkezeteket megrázó, megrecsegtető viharos erejű széllökések is tehetetlenné válnak. (Az USA-ban életnagyságú tesztekkel számszerűsítették, hogy a fa- és fémszerkezetek OSB-aljzattal ca. 25%-kal, míg gipszkarton-aljzat esetén akár 200%-kal nagyobb terhelést is elbírnak, ha öntapadó zárt cellás habbal szigetelik ki a falváz-közöket.)

Az ISOPOLY ZÁRT PURHAB egészen egyedülálló tulajdonságai közé tartozik, hogy 3 cm-es vastagságtól párazáróvá válik, ezzel egycsapásra megoldja az örök vitát, hogy szükséges-e párazáró réteg beépítése, és ha igen, melyik oldalra. Az a legjobb, ha egy anyag saját maga párazárója!

Az ISOPOLY ZÁRT PURHAB zárt cellás szerkezete révén gyakorlatilag mindenütt használható, ahol hőszigetelni kell. Alkalmas a legkülönbözőbb szerelt jellegű és hagyományos szerkezetek kül- és beltéri hőszigetelésére. Alkalmazható lábazati hőszigetelésként, aljzatszigetelésként, pinceszigetelésként, szerelt homlokzatok hőszigeteléseként, de felhasználható speciális hőszigetelési feladatokra (pl. tartály- vagy csőszigetelésekre) is.

Alkalmas vakolat alatti hőszigetelésre is, de mindenképpen számolni kell a technológiából adódó felületi egyenetlenséggel, melyet a felragasztott vakolóhálóra felhordott vastagvakolattal (~2 cm) kell kiegyenlíteni. Új építés esetén, amennyiben szakszerűen járunk el, ez a módszer csak minimális többletköltséget okoz, ugyanis egy falazatot a legtöbb esetben (5 mm-nél nagyobb felületi egyenetlenség esetén) le kell(ene) vakolni, mielőtt hőszigetelnénk. Szórt habbal ez az aljzatkiegyenlítés megtakarítható.

A zárt cellás purhab nagy nyomószilárdsága révén alkalmas lapostetők szigetelésére is. Vízhatlanságának köszönhetően a tető már a hab felhordásakor beázásmentessé válik, tehát a víz elleni védelmet nemcsak egy vízszigetelő héj, hanem a hőszigetelés teljes vastagságában biztosítja, 100%-os megoldást nyújtva beázások ellen. Ezután csak a hab UV-védelemről vagy eltakarásáról kell gondoskodni.

Az ISOPOLY ZÁRT PURHAB valóban rendkívüli lég- és párazáró, valamint hőszigetelési képessége a magas nyomó- és tapadószilárdságával együtt egészen újszerű épületszerkezetek kialakítására ad lehetőséget.

Kihasználhatjuk például a vastag, jó hővezető képességű masszív falak hőtároló képességét, ha kívülről valóban, hőhíd- és légmentesen leszigeteljük őket.

Kombinálhatjuk a könnyűszerkezetet egy dekoratív eléfalazással, melyet belülről megszórva és ezáltal a könnyűszerkezettel összeragasztva hőhídmentes, kivételes hőszigetelő képességű falat kapunk.

De ugyanígy elkövethetünk vele egy teljesen szokatlan magastető-hőszigetelést is: az ácsszerkezetre rögtön a tetőlécezés és fedés kerül (fólia és ellenléc nélkül!), majd alulról szórással kitöltjük és összeragasztjuk az egész szerkezetet, miáltal gyakorlatilag hőhídmentes felületet kapunk, csak a tetőlécek által elvett hely marad hőszigeteletlen, ami 90 cm-es szarufatáv és 30 cm léctáv esetén a felület csupán 1,1%-át teszi ki. Egy felújítás során sem mindegy, hogy az esetleg hiányzó tetőfólia miatt nem kell visszabontani az ácsszerkezetig a tetőhéjalást. Az így elkészített fedés héjalása mintha betonba ágyazódna, extrém módon ellenállóvá válik széllel, csapóesővel, porhóval, de akár jégveréssel szemben is.

Az ISOPOLY ZÁRT PURHABBAL viszonylag egyszerűen, a lakóterek érintetlenül hagyásával újíthatjuk fel beépített tetőtereink elöregedett, nem eléggé hatékony hőszigetelését. A felújítás során eltávolításra kerül a (jellemzően cserép jellegű) tetőfedés, a tetőfólia, a meglévő, általában szálas hőszigetelő anyag., valamint a tetőfólia. A tetőlécek között minden további nélkül, egyszerűen és villámgyorsan kívülről felhordható a szórt purhab a lakóteret határoló szerkezeti réteg (gipszkarton, lambéria, OSB-lap vagy egyéb építőlemez) hátoldalára, és megoldható a szinte teljes hőhídmentesség a szarufa oldalára és felső síkjára (a tetőlécek közé) "felrajzolt" néhány centiméter vastagságú habbal. Ezután csak a tetőfedő elemeket kell újra elhelyezni, a kivágott tető- és párafékező fólia funkcióját ellátja a teljes keresztmetszetében vízhatlan, párazáró zárt cellás HEATLOK® SOY.

A bámulatos képességekkel rendelkező ISOPOLY ZÁRT PURHAB-ot mindezeken túl mintha passzív házak kivitelezésére találták volna ki. Hőszigetelési, szilárdsági és más pompás tulajdonságai miatt egyszerűen, vékony (< 25 cm) falakkal alakíthatóak ki hőhídmentes és légtömör szerkezetek, melyek a passzív házak legfontosabb és – egészen mostanáig – a legnehezebben teljesíthető követelményei közé tartoznak.

Az ISOPOLY ZÁRT PURHAB-bal hőszigetelve az építettő valóságos hőpáncélhoz jut, mely összehasonlíthatatlanul hatékonyabb, mint bármely, akár azonos hővezetési tényezőjű táblásított vagy tekercselt hőszigetelő anyag. Ügyes építészeti megoldásokkal lehetővé válik, hogy a hőszigetelést megszakítások és hőhidak nélkül, egy darabban, termikus burokként körbevezessük a házon - az épületet szó szerint hermetikusan elválasztva a külvilágtól. Mindez nagyfokú hangvédelmet is biztosít egyúttal; a zárt cellás szórt purhab elsősorban a mély (basszus) hangokat nyeli el, de a létrejövő légzárás egyébként is gondoskodik a zajvédelemről.

A zárt cellás szórt purhab hab már néhány centiméteren belül eléri hőszigetelőképességének maximumát, miközben 3 cm-nél párazáróvá is válik. 8-10 cm felett további hőszigetelés felhordása értelmetlenné válik, legfeljebb a felületi hőmérséklet tartása miatt lehet szükség nagyobb vastagságra.

Életünk 90%-át belső terekben töltjük, ahol a különböző vegyi anyagok kibocsátása igen komoly láthatatlan kémiai terhelést okozhat.

Nyitott cellás habok a gyakorlatban.

A hőtárolási kapacitás

Hőszigetelő anyagainkkal kapcsolatban az egyik leggyakrabban felmerülő kérdés, hogyan viselkednek a nyári kánikulai napokon, miként védik meg a jellemzően könnyűszerkezetes tetőtereket a túlmelegedéstől.

A témát a cellulóz alapú hőszigetelések gyártói, forgalmazói, kivitelezői hozták be a köztudatba, ugyanis ezen kitöltő jellegű hőszigetelések igen nagy, egy nagyságrenddel magasabb hőtárolási kapacitást tudnak felmutatni, mint a többi szigetelőanyag, ideértve a szórt poliurethan habokat is.

A müncheni Forschungsinstitut für Wärmeschutz e.V. számítógépes modellezést hívott segítségül, hogy tisztázza a kérdést, mekkora szerepe van a hőszigetelő anyagok hőtároló képességének a nyári hőcsillapításban.

Munkájuk eredményét két grafikonon közölték:

Az egyes hőszigetelési módszerek szinte megkülönböztethetetlenül együtt mozognak a belső hőmérséklet alakulását tekintve, legfeljebb 0,6 fokos eltérést produkálva, függetlenül attól, milyen a használt hőszigetelő anyagok hőtárolási képessége. A belső hőmérsékletet tekintve az ablakok (külső) árnyékolása játsza a legfontosabb szerepet.

A kutatók így összegezték a tanulságokat:
A belső hőmérséklet túlzott emelkedésének megakadályozásában a hőszigetelő anyagok

  • - hőtároló képessége,
  • - hőbehatolási tényezője,
  • - hőmérsékletvezetési képessége vagy
  • - fáziseltolódása

elhanyagolható szerepet játszanak.

Fontosak ellentétben a következők (sorrendben):

  • - napsugárzás/éghajlat;
  • - ablaknagyság, -hajlásszög, -tájolás, üvegezés;
  • - árnyékolástechnika;
  • - építési mód (könnyű, nehéz)
  • - a szerkezet hőszigetelése (de nem a hőszigetelés hőtárolási képessége);
  • - falak/födémek/belső szerkezetek/bútorok hőtárolóképessége;
  • - szellőzés (elsősorban éjszaka);
  • - leárnyékolás (fák, épületek által).

A hőszigetelésnek nyáron ugyanaz a szerep jut, mint télen: lassítja a külső levegőhőmérséklet átjutását a szerkezeten keresztül a belső helyiségekbe.
Még a mai szemmel nézve viszonylag rosszul hőszigetelt épületek esetén is az ablakok szoláris energianyeresége jóval magasabb, mint a külső és belső opak felületek közötti dinamikus hővezetési hatások.

Továbbra is döntő fontosságú, különösen könnyűszerkezetek esetén, hogy hőszigetelésünk légzáró legyen, elkerülendő a filtrációs hőveszteséget, vagy éppen a nem kívánt nyári hőnyereséget. A hagyományos módon, lágy hőszigetelő filcekkel hőszigetelt szerkezetek gyakran azért mondanak csődöt, mert ezt az egyszerű elvet figyelmen kívül hagyják. A gyapotok anyagukban is légáteresztők; ha a tetőfólia és a párazáró fólia nem légzáró kivitelben készül, a szabadon mozgó levegő (huzathatás) gyakorlatilag hasztalanná teszi a hőszigetelést.

A cellulóz alapú hőszigeteléseket szintén védeni kell a huzathatástól, bár légáteresztésük jóval kisebb mértékű a szálas anyagokénál. Hőszigetelő képességüket is inkább ennek köszönhetik, és nem a hőtárolásnak.

A szórt habok ezzel szemben teljes légzárást biztosítanak; a nyitott cellás SEALECTION 500 ugyan továbbra is védeni kell a megfelelő fóliarétegekkel, de már csak és kizárólag a páradiffúzió és a nedvességbehatolás ellen. A zárt cellás, ezért vízhatlan és párazáró HEATLOK SOY ellenben semmilyen további réteget nem igényel, önmagában alkot teljesértékű hőszigetelő rendszert.

Hőtároló képesség: A hőtároló képesség a fajhő, a testsűrűség és a rétegvastagság szorzata, mértékegysége J/m2K. A fajhő az az energiamennyiség (J), mely az adott anyag egy kg-jának 1 K-nel történő felmelegítéséhez szükséges. Néhány anyag hőtároló képessége:

  • 24 cm mészhomokkő tégla: 432
  • 16 cm vasbeton: 384
  • A hővezetési tényező (lambda) arányában a következő összehasonlítást tehetjük:
  • 16 cm cellulóz: 38
  • 10,5 cm kemény PUR-hab: 5

Mint az látható, a PUR-hab hőtárolási képessége igen csekély, viszont a cellulózé ugyanígy eltörpül a masszív épületszerkezetek mellett.

Hőbehatolási tényező: Egy adott anyag azon képessége, milyen gyorsan veszi fel és továbbítja a hőt. A jó hőszigetelő anyagokat melegnek érezzük; kezünk hőmérséklete csak nagyon lassan jut az anyag belsejébe, emiatt a felület gyorsan felmelegszik. Fémek esetén éppen ellenkezőleg történik: testünk hőmérséklete gyorsan elvezetődik, ezért érezzük hidegnek. A hőbehatolási tényező elsősorban a helyiségek felfűtése szempontjából fontos.

Hőmérsékletvezetési képesség: Megmutatja, hogy egy adott anyagban a hőmérsékletváltozás mekkora sebességgel terjed szét.

Fáziseltolódás: A kánikulai intenzív napsugárzás esetén a külső hőmérséklet 24-órás ritmusban ingadozik, a belső helyiségek felé igyekvő hőhullámot okozva. E hullámmozgás határoló szerkezeteken történő keresztüljutásának időbeli késleltetését nevezzük fáziseltolódásnak.

Konvekciós körforgás

Tegyük fel, hogy minden nehézség ellenére kialakítottuk a légzáró rétegünket. Sikerült a port, a nedvességet megszüntetve megfelelő ragasztófelületeket képeznünk, a felületi egyenetlenségeket elkerülnünk, maradéktalanul kitömtünk (de nem összenyomva a hőszigetelést!) minden rést és zugot. Ha légáteresztő anyagú hőszigetelést, azaz kőzet- vagy üveggyapotot, ill. cellulóz alapú hőszigetelő anyagot használtunk, mindennek ellenére továbbra is hőveszteséget tapasztalnánk. Ez a konvekciós levegő-körforgás jelensége.

Egyszerű fizikai magyarázata van: a légáteresztő hőszigetelést levegő tölti ki, mely szabadon mozog a hőszigetelésen belül. Tehát ha bezárjuk egy szerkezetbe, van benne levegő, még ha – erősen elméletileg feltételezve – nem is érintkezik sem a kül-, sem a belvilággal. A belső oldali meleg levegő felfelé száll, a külső hideg pedig lefelé igyekszik; e törekvés körforgást indít el a légáteresztő hőszigetelő anyagokon belül. A konvekciós levegő-körforgás mindig ellentétes hatású a mindenkori emberi hőszigetelési szándékkal: nyáron fűti, télen hűti a szerkezetet, hőveszteséget okozva ezzel; a hőszigetelés hővezetési ellenállásának akár 50%-os romlása is kimutatható.

Ha ez a jelenség tökéletlen légzárással párosul, a hőveszteség mellé kapunk egy kis párakicsapódást is, melynek víztartalma hőhidakat képez, szintén hőveszteséget okozva. Ezek egymást erősítő folyamatok; hőszigetelésünk nemsokára nem lesz képes megfelelni feladatának.

A SEALECTION® 500 és HEATLOK® SOY poliurethan habokon belül nem alakul ki konvekciós körforgás, mivel anyagukban légzáróak.

A HŐVEZETÉSI TÉNYEZŐRŐL

Egyetlen számmal semmit nem lehet jellemezni, úgyhogy ne is próbáljuk meg ezt egy olyan fontos dologgal, mint egy hőszigetelő anyag hővezetési képessége.

A hővezetési képességet laboratóriumban állapítják meg, tökéletes körülmények között, tökéletes mintadarabokon. A laboratóriumi körülményeket, ha mást nem is, de magunk elé tudjuk képzelni: abszolút légmozgás- és légnedvesség-mentes környezet, anyagok akkurátus, precíz, óvatos, gyártók által megálmodott kezelése. Ezzel szemben egy építkezés meglehetősen más képet mutat: poros, nagy nedvességtartalmú körülmények, ide-oda dobált, sérült, repedt, elázott hőszigetelőanyagok, melyeket gyakran felhasználnak ideiglenes állványként, bútorként, figyelmen kívül hagyva, hogy a nem megfelelő tárolás és kezelés (az összenyomódás és nedvesedés különösen a lágy ásványi gyapotok nagy ellensége) következtében még beépítés előtt az anyagok hőszigetelési képességük akár felét is elveszíthetik. De akár egy építőanyag-kereskedésben is történhet egysmás, aminek talán nem kellene kitenni a hőszigetelésre szánt anyagokat...

Úgy tűnik, ezzel azért szabványaink megalkotói is tisztában voltak, vannak ugyanis módosító tényezőket tartalmazó táblázatok.

Vegyünk például egy hagyományos táblás polisztirolhab hőszigetelést, melyet a homlokzatra (függőleges helyzetbe) szánunk, ezért le is kell vakolnunk. Az EPS-hab hővezetési tényezője 0,040 W/mK. Az összes vonatkozó módosítő tényezőt figyelembevéve 0,04 * (1+0,42+0,2+0,15) = 0,071 W/mK adódik!

Megjegyzendő mindazonáltal, hogy a zárt cellás HEATLOK® SOY termékünkre nem vonatkoznak e módosítók, míg a nyitott cellás SEALECTION® 500 hab nem építhető be olyan körülmények között, melyeket a táblázatok nevesítenek.

Hogy a fenti módosító tényezők mennyire valóságosak, és szükséges figyelembevételük, egy egyszerű összehasonlítás is nagyon jól megmutatja:

Egy plexidoboz alsó részében izzók segítségével hőt termelünk, melynek elszökését az izzók felett elhelyezett minták igyekeznek megakadályozni. A meleg levegő átpréselését egy ventillátor is segíti. Az eredmény magáért beszél: a bal oldalon 10 cm szálas anyag jóval több hőt veszít, mint a jobb oldali 6 cm SEALECTION® 500 nyitott cellás lágy hab, annak ellenére, hogy hővezetési tényezőjük közel azonos.

Két további képet mutatunk a berendezésről. Mindkettő ca. 5 órás működés után készült, bár a felületi hőmérsékletek nagyjából egy óra után állandósulnak.

A berendezés bal oldalán 2x5 cm 0,039 W/mK hővezetési tényezőjű lágy kőzetgyapotot helyeztünk el, tökéletesen beszabva a helyére. Így olyan kevés az átjutó levegő, hogy már nem tartja fent a pingpong-labdát, behelyezés után az szépen lassan lesüllyed. Ennek ellenére ~16 fokos hőmérsékletkülönbség mutatkozik a jobb oldali 6 cm SEALECTION® 500 nyitott cellás lágy habhoz képest, melynek 0,036 W/mK a hővezetési tényezője.

A következő elrendezésben 2x3 cm lépésálló kőzetgyapot (0,036 W/mK) próbál helytállni a jobb oldali 6 cm SEALECTION® 500 -zal szemben. A légáteresztése olyan csekély, hogy a labda egyszerűen beesik a csőbe - ahogyan a hab felett is. Ebben a felállásban minden ugyanaz: hővezetési tényező, vastagság, légáteresztés, kivéve egyvalamit: a felületi hőmérsékletet, a kőzetgyapot ugyanis 66%-kal több meleget enged át!

A lambda érték

A λ-mese; a hőszigetelési értékek mítosza

A hővezetési tényező egy modern tündérmese. Mégpedig egy olyan tündérmese, melyet úgy adtak elő az amerikai ügyfeleknek, hogy mostanra kőbe vésetett. A mese legszomorúbb része, hogy a hővezetési tényező önmagában egy értéktelen szám.

Egy hőszigetelés meghatározása egyetlen számmal lehetetlen.

Hogy mégis így tegyünk, ahhoz többet kell tudnunk. Akkor mégis miért engedjük, hogy a λ-mese állandósuljon? Amit tudunk, az az, hogy a λ-mese nyilvánvalóan kedveli a szálas hőszigeteléseket. Nézzük meg egy hőszigetelés hővezetési tényezőjét, miután vízbe merítettük, vagy 30 km/h-s szél fúj át rajta. Bármely esetben a szálas hőszigetelések hővezetési tényezője mérhetetlenül megnő, miközben a szilárd hőszigeteléseké alig változik. Ezért gondolom azt, hogy a hővezetési tényező félrevezető, értelmezhetetlen szám, hacsak nem ismerünk más jellemzőket is.

Minden valószínűség szerint senki nem vásárolna meg semmi olyasmit, melynek csak egyetlen értékét ismeri. Tegyük fel, valaki felajánl Önöknek egy ingatlant 10.000 dollárért, és azt mondja, hogy az hét. Azonnal megkérdeznék, hogy mi az a hét? Hét hektár? Hét négyzetkilométer? Mégis mi? Az ingatlan helyét is tudni szeretnénk: netán egy mocsár volna? Vagy egy hegy? Dallas belvárosa? Más szóval, egyetlen szám nem határoz meg semmit, és ebbe beletartozik a hőszigetelések hővezetési tényezője is.

Mindazonáltal vannak λ-tervezési értékeink: 0,030, 0,035, 0,040 W/mK stb. De ha beteszünk egy 0,040-es gyapotot egy tömítetlen házba, akkor azon úgy átfúj a szél, mintha ott sem volna. A λ-érték pontos is lehet akár, ha egy laboratóriumban határozták meg. De a laborkörnyezet még távolról sem adja vissza a való világ körülményeit.

Ebből következően további dimenziókat kell kérnünk a hőszigeteléseinkről. Tudnunk kell a légellenállását és a páravezetési képességét. A való világ körülményeinek kitett anyagok λ-értékeit kell kikövetelnünk.

Ahogy ma használjuk, a λ-érték egy anyag hővezetési képességét jelzi. [...]

A λ-érték meghatározása [...] A kísérletet úgy tervezte meg egy bizottság, hogy olyan értékeket adjon eredményül, melyek – reményeik szerint – értelmesek lesznek. Sajnos a kísérlet eleve hibás vagy elfogult. Jelen állapotában előnyben részesíti a szálas hőszigetelő anyagokat, mint az üveg- és a kőzetgyapotot. Ugyanígy történik a szilárd hőszigetelések (üveghab, parafa, expandált polisztirolhab, uretánhab) tesztje is.A teszt nem veszi figyelembe sem a levegőmozgást (szél), sem bármely nedvességtartalmat (vízpára). Más szóval, a λ-érték meghatározására irányuló kísérlet nem a valóságnak megfelelő körülmények között zajlik. Például az üveggyapotok λ-értéke 0,040 W/mK körül mozog. Ezt azonban csak akkor éri el, ha a teszt abszolút légmozgás- és légnedvesség-mentes környezetben történik. A légmozgás- és légnedvesség-mentesség azonban nem tükrözik a valóságot. A házainkba levegő szivárog, minden épületünkbe levegő szivárog, és gyakran víz is. A légkörből, a zuhanyzóból, főzéskor, lélegzéskor stb. keletkező vízpára folyamatosan mozog a falakon és a mennyezeten keresztül. Ha a padlástér nincs kiszellőztetve, a ház belsejéből érkező vízpára nagyon gyorsan átitatja a mennyezet feletti hőszigetelést. Még kis mennyiségű nedvesség is drámain – akár 50%-kal vagy annál is többel – leronthatja a szálas szigetelések λ-értékét.

Párazáró rétegek

Úgy mondják, jó okkal, hogy párazáró réteg a hőszigetelés meleg oldalán helyezkedjen el. Melyik is egy házfal meleg oldala? Nyilvánvalóan változik télen-nyáron – még éjjel-nappal is. Télies -7 oC-on a lakott ház belső oldala, viszont a napsütéses nyári hónapok alatt a külső oldal a meleg.
Néha megtörténik, hogy a zöldfülű házépítő mindkét oldalra párazáró réteget épít be. Ez az elhelyezés azonban általában végzetesnek bizonyul. Úgy tűnik, hogy a párazár megállítja a nedvességet, de nem mindet. Kis mennyiségű nedvesség átjut a szálas anyagba és ott csapdába esik. A nedvesség összegyűlik, ahogy a hőmérséklet ide-oda ingadozik. Ez az összegyűlt nedvesség hatalmas problémát okoz. Egész vödörnyi vizek itathatják át a szálas hőszigetelést. [...] A szálas hőszigeteléseket egyik oldalukon ki kell szellőztetni; éppen ezért, a párazáró réteg arra az oldalra kerüljön, ahol a leghasznosabb.

A laza-kitöltő hőszigetelések áramlási veszteségei

A legtöbb ember tudja, hogy a levegő bejut a szerkezetekbe. Ha a szél átfúj a házon, az ott lakók bizony megérzik. De a legtöbb ember, sőt, még a legtöbb mérnök sem tudja, hogy nagyon komoly áramlási körforgások alakulnak ki a szálas szigeteléseken belül. Ezen áramlások óriási mennyiségű levegőt forgatnak, de annyira lassúak, hogy nem érezhetők, mérni is csak a legérzékenyebb műszerek képesek. Mindazonáltal a levegő folyamatosan szállítja a hőt a szigetelés aljáról a tetejére, ahol az elszökik. Ha elzárjuk a levegő útját, akkor bezárjuk a vízpárát. Ez a többletvíz gyakran kicsapódik és olyan nedvesség-forrássá válik, mely előbb-utóbb kikezdi a szerkezetet. A víz, legyen az pára vagy lecsapódás, súlyosan károsítja a hőszigetelési képességet – megnöveli a λ-értéket. Az egyetlen járható út kiszellőztetni a szálas hőszigetelést. De a szellőztetés mozgó levegőt jelent, ami viszont megint csak megnöveli a λ-értéket.

Levegőszivárgás

A különböző tűzhelyek, kemencék, kohók szűrőbetétje legtöbbször kőzetgyapot – ugyanaz a szálas anyag, mint a hőszigetelések esetén. Azért használják szűrőnek, mert csekély légellenállása van és olcsó. Más szóval, a levegő nagyon készségesen áthalad a szűrőbetéten. Szép és jó egy szűrőbetét esetén – de valóban hatékony ugyanaz az anyag épületek hőszigetelésére is? El tudják képzelni, hogy hőszigetelés gyanánt kemencék szűrőbetétjeit zsúfolják a házuk falaiba?
Félelmetes légáramlatok mozognak a tipikus szerelt házak falaiban. Ön is kipróbálhatja, ha egy gyertyát tart a dugalj elé. A láng remeg, de ki is aludhat erős szél esetén. Egy átlagos lakásba becsukott nyílászárók mellett annyi levegő szivárog, mintha nyitva lenne egy ajtó. Még ha tökéletes munkát végezve nullára csökkentjük a szálas anyagunk légszivárgását, még mindig nem akadályoztuk meg a hőszigetelésen belül létrejövő függőleges irányú légáramlást, falakban, mennyezeten egyaránt.

Szilárd hőszigetelések

A legjobban ismert szilárd hőszigetelés az expandált polisztirolhab (eps, fehér hab). Léteznek még parafa, üveghab, extrudált polisztirolhab, poliizocianát vagy poliizocianurát táblák. Ez utóbbi kettő variáció az uretán habra. Ezek mindegyike ideálisan használható sokféle feladatra. [...] Bármelyikük sokkal jobb hőszigetelő, mint a szálas anyagok, ha szél és nedvesség is szerephez jut.

A legtöbb szilárd hőszigetelés lemezek vagy táblák formájában érkezik, és legtöbbjük egy nagyon közönséges problémától szenved. Általában nem illeszkednek olyan szorosan, hogy megakadályozzák a légszivárgást. És ha egyszer a szél mögéjük kerül, mindegy, milyen vastagságban építették be őket. Ez gyakran megfigyelhető kőműves szerkezeteknél: [...] ha a táblák fizikailag nincsenek légmentesen ráragasztva a tartófalra, a levegő beszivárog mögéjük. Ha ez megtörténik, a táblás hőszigetelés gyakorlatilag értelmetlenné válik, mivel a mozgó külső levegő közömbösíti a hatását. Szilárd hőszigetelések beépítésénél nagy műgonddal kell eljárni. [...]

A helyszínen szórt poliuretán az egyetlen szilárd hőszigetelés, mely teljesen megvédi magát a légszivárgástól. Ha két gerenda között, falra szórva, vagy bárhová szakszerűen építik be, a szórt anyag ragadása és duzzadása teljes tömítést hoz létre. Szinte lehetetlen túlbecsülni e teljes tömítés jelentőségét. Véleményem szerint a falak hővesztesége sokkal inkább a tömítetlenségre, mint a hőszigeteletlenségre vezethető vissza. A hővezetés közel sem olyan jelentős vízszintesen, mint függőleges irányban. Éppen ezért, ha egy ház falában nincs hőszigetelés, de tökéletesen légzáró, nem lenne túl nagy különbség a hőveszteségben. De ha a mennyezetről hiányozna a hőszigetelés, nem mondhatnánk el ugyanezt. A helyszínen szórt poliuretán a leghatékonyabban állja útját a légszivárgásnak. Ez az egyetlen anyag, mely szakszerűen kivitelezve kitölti a sarkokat, kettős gerendák közét, alsó és felső lemezeket stb. Egy anyag λ-értéke érdektelen, ha a levegő mögé kerülhet.

Esettanulmányok

Az 1970-es évek közepén az idaho-i Snake River Valley-ben a cégem egy sor új családi ház falát hőszigetelte 3,5 cm (1,25”) vastag helyszínen szórt poliuretán habbal. [...] Ez természetesen jóval elmaradt a szálas anyagokkal hőszigetelt házak számított hőátbocsátási tényezőjétől. [...] De a valóságban az ügyfeleink mindig megköszönték, hogy alacsonyan tarthatták a fűtésszámláikat. Sokan elmesélték, hogy fele annyit fizetnek, mint a szomszédaik. Úgy érezték, a poliuretán hab ára egy, legfeljebb két év alatt megterül nekik. Legtöbbjük hozzáértő ember volt. Nem fizettek volna több pénzt az uretán hőszigetelésért, ha az nem lett volna ténylegesen jobb. Mindazonáltal, amit én esettanulmányoknak nevezek, néhány ember „anekdotikus bizonyítéknak” tekinthet. Ez rendben is van. Az anekdotikus bizonyítékok nagyon is imponálóak és valóságosak a mi világunkban. Igazából sokkal valóságosabbak, mint a laboratóriumi körülmények.

λ-érték a hőmérséklet ellenében 1975 közepe táján felhívott az egyik nagy üveggyapot-gyártó cég területi igazgatója. „Úgy értesültem, hogy ön szórt poliuretán habbal szigeteli a házak falait.” - kezdte. Mondtam, hogy ez így van. Azért hívott, mert az üveggyapot-eladásokban komolyan megjelent a tevékenységünk. Megkérdezte, hogyan csináljuk.
Tudtam, hogy hogy érti. Azt akarta tudni, hogyan tudok az emberek szemébe nézni, miután eladom nekik a drága poliuretánt az olcsó üveggyapot helyett. Mindenesetre azt válaszoltam, hogy szórófejjel. Természetesen nem ezt a választ akarta hallani. Azt akarta tudni, miért nem érzem magam bűnösnek. Elmeséltem neki két egymás mellett álló ház hőszigetelését. Az egyiket 3,5 cm uretánnal szigeteltük. Az ikerház másik oldalát egy elismert kivitelező hőszigetelte teljes vastagságban üveggyapottal. Nemcsak hogy 3,5 cm volt összesen a falszigetelés, de még a hőszigetelt homlokzatburkolatot is megspóroltuk az építtetőnek. Az első tél végén az uretán-szigetelésű ház fűtésszámlája fele volt a szomszédjának. Az ilyen bizonyíték természetesen nem túl tudományos, de nagyon is valóságos. Nem tudom, hogy meggyőztem-e az igazgatót, de megjegyzendő: a következő évben az a cég belépett az uretán habok piacára is.

Három és fél centiméter poliuretán hab szakszerűen a ház falára szórva több hőveszteséget akadályoz meg, mint a szálas anyaggal teletömött falszerkezet – akár 20 cm-es vastagság esetén is. És nem elég, hogy jobb hőszigetelő, de jelentős többletszilárdságot is ad a háznak. Brent egy korai ügyfelem volt, akinek több burgonyatárolót is szigeteltünk. Tudta, mire képes a helyszínen szórt poliuretán hőszigetelés. Amikor elhatározta új, nagyon nagy, nagyon különleges házának felépítését, engem kért fel a hőszigetelésre. A fővállalkozója makacskodott. Ő nem akar hallani helyszínen szórt poliuretánról az általa épített házakban. Az ő házai jók, és az üveggyapot ugyanolyan jó. Brent elmondta neki, hogy pontosan tudja ki fogja hőszigetelni a házát, de az még nem biztos, hogy ki építi meg. „Magáé a döntés. Vagy uretán hőszigetelés lesz a házban és maga építi meg, vagy uretán hőszigetelés lesz benne, és más építi meg.” Nem tartott sokáig, hogy ő is az uretán hőszigetelést akarja.

A λ-érték táblázatok tényleg tündérmesék. Szilárd és szálas hőszigeteléseket sorolnak egymás mellé, mintha azok összevethetőek volnának. Tény: a beépítési körülmények figyelembevétele nélkül az összehasonlítás értelmetlen. A szálas anyagokat meg kell védeni széltől és nedvességtől. A táblázatokat ki kell egészíteni egy második táblázattal, melyek a beépítési körülményeket tartalmazzák.

További esettanulmányok:

A Meadow Gold, egy tejtermékeket gyártó vállalat, hűtőraktárat épített Idaho Falls-ban, Idaho-ban. Chet, a Meadow Gold gyárigazgatója, jó barátja volt a helyi Butler- kereskedőnek, aki viszont az én jó barátom volt. Egy Butler-csarnok expandált polisztirollal hőszigetelve nem elég hatékony. Mi hárman tudtuk ezt, így leültünk és átterveztük, hogy megfeleljen a Meadow Gold igényeinek, de azért Butler-csarnok és megfelelően hőszigetelt legyen. Mindez az első évben történt, amikor elkezdtem szórt habokkal foglalkozni, hittem a szakirodalomnak és tudtam, hogy amit csinálunk, az helyes és jó.

Kiderült, hogy még annál is sokkal jobb. Az akkori λ-érték táblázatok szerint 1 cm uretán hab 2,5 cm expandált polisztirol hőszigeteléssel volt egyenértékű. Javasoltam tehát, hogy a Meadow Gold által használt 25 cm polisztirol helyett alkalmazzunk 10 cm uretánt. Végül a falakba és a padló alá 10 cm került, a tetőre alulról pedig 12,5 cm – 2,5 cm volt a bizonytalansági tényező.
A kivitelezés alatt Chet aggódni kezdett. Végül is, a nyakát tette rá egy nem hagyományos hőszigetelésű nem hagyományos szerkezetre. Az építkezés mindenesetre határidő szerint haladt, viszont kiderült, a hűtőberendezés nem fog időben megérkezni. Nyárra csak a két fagyasztókompresszor egyike érkezett meg, pedig a 25 cm polisztirolra méretezett hűtőraktár hatékony hűtéséhez a Meadow Gold mérnökeinek számításai szerint kettőre lett volna szükség. [...]

Chet bizonygatta, hogy amint bekapcsolja a hűtést, tudni fogja, működik-e az épület. Kérdésemre elmondta, hogy normális esetben 5 nap alatt hűl le az épület a jégkrémekhez szükséges -24 oC-ra. Chet be is kapcsolta az egykompresszoros fagyasztót. A második reggelen -28 oC-ra esett a hőmérséklet! Működött tehát a hűtés. Egész nyáron át egyetlen kompresszorral üzemelt.
Néhány héttel később egy chicago-i Meadow Gold-mérnök látogatott meg. Pontosan tudni szerette volna, mivel szigeteltük a hűtőraktárat, egy kompresszorral ugyanis nem lett volna képes tartani a hőmérsékletet. Elmagyaráztam neki, pontosan mit csináltunk. Elégedettnek tűnt és elment. Néhány hét múlva viszont visszatért – ezúttal a főnökével együtt. Elmentünk a gyárba, és egy csákány segítségével ellenőriztük a hab vastagságát.
Tényleg 10 cm volt a falakban és 12,5 cm a tető alatt. Mégis, mindkét mérnök kitartott amellett, hogy az épületnek nem volna szabad így működnie. Nem értették, hogyan lehetséges, hogy kisebb hőszigetelési vastagság mellett még mindig csak feleakkora kompresszor-teljesítményre volt szükség. Képzelhetik, hogy felbátorodtam ezek után, és felhasználva ezen információkat, még több hűtőraktárat szigeteltem.
Egy 5600 m2-es fagyasztóraktár a utah-i Clearfield-ben az egyik legnagyobb hűtőraktár- projektünk lett. Meggyőztem Bob barátomat, az új, csupa beton fagyasztóraktár generál kivitelezőjét, hogy helyszínen szórt poliuretán habbal hőszigeteljünk. Ez az épület már a tizenkettedik volt a sorban. Bob saját felelősségére a 25 cm polisztirol helyett 10 cm uretánhab mellett döntött a falak belső felületére, míg a tetőre 12,5 cm került.
[...] A falakra felszórtunk még 2 cm vakolatot, tűzgátló réteg gyanánt. A feszített beton tetőpanelekre felkerült a 12,5 cm uretán hab, majd a gyártó utasításai szerint forró kátránnyal vontuk be, és kavicsolással takartuk. Az utolsó munkanapunkon feltűnt a tulajdonos. 25 cm polisztirolra számított – nem 10 cm uretánra. Mondtam neki, szeretni fogja a 10 cm uretán habot, mert tapasztalataim szerint az messze jobb hőszigetelés.
Azt felelte, elég rosszul érzi most magát – és olyan nincs, hogy ez igaz legyen. De már túl késő volt, hogy bármit is csináljon. Ha tehette volna, azonnal módosította volna a szerződést, de nem tehette – ezért rosszul érezte magát. Tizenegy másik hasonló méretű fagyasztója volt, mindegyiket expandált polisztirollal szigetelték. Három nagy kompresszorral üzemeltek, nyáron kettő hűtötte az épületet, egy pedig készenlétben állt, ha valami gond lenne a másik kettővel.

Egy évvel később hívott az egyik igazgató. Kérdezte, ráérnénk-e egy másik 5600 m2-es clearfield-i fagyasztó hőszigetelésére. Biztosítottam róla, hogy természetesen időnk és hajlandóságunk is van, izgatottan várjuk a feladatot, de elmondtam neki, hogyan vélekedett a tulajdonos az uretán habról. Az igazgató szerint azonban a clearfield-i fagyasztó amellett, hogy jobban üzemelt, kevesebb mint fele annyit fogyasztott, mint a többi. Így építhettek még egy 5600 m2-es fagyasztót további kompresszor-teljesítmény nélkül. [...] Most két épületet működtetnek két kompresszorral, és még így is spórolnak.

Ez természetesen ismét csak anekdotikus bizonyíték, de biztosíthatok mindenkit, hogy minden esetben ugyanez az eredmény születne. Nagyon sok épületet szigeteltem, és tudom milyen eredmények várhatók. Nem lehet összevetni a szálas anyagok és a habszigetelések hővezetési tényezőjét. Szintén nem lehet összehasonlítani a táblás habszigetelések és a helyszínen szórt habszigetelések hővezetési tényezőjét. A helyszínen szórt poliuretán legalább háromszor-tízszer hatékonyabb, mint bármely más napjainkban forgalmazott hőszigetelő anyag.

„Az uretán megőrzi az energiát”

„Ahol a körülmények megkívánják, vékonyabb falakat és tetőszerkezeteket építhetünk vékonyabb hőszigeteléssel, anélkül, hogy a hőveszteséget megnövelnénk. De ugyanígy megnövelhető a hővezetési ellenállás anélkül, hogy a szerkezetvastagságot növelnénk.” [...] (in: Mobay Chemical Corp „Urethane Foam as an Energy Conserver,” How to Conserve Energy: in commercial, institutional and industrial construction, Pittsburgh, PA, 1975, 3) [...] Az Edison Commonwealth lakóközösség aranyérmes jóváhagyást adott minden olyan falazott szerkezetű házra, melyet 7 mm (!!!) helyszínen szórt poliuretán hőszigeteléssel láttak el. A korai hetvenes években nagyon sok könnyűszerkezetes ház készült el 3,5 cm-es uretán falszigeteléssel, mely még a külső homlokzati hőszigetelést is helyettesítette. Az épületek jobbak és jobban szigeteltek voltak 3,5 cm uretán habbal. Két okból hőszigetelünk: hőveszteséget csökkentünk és felületi hőmérsékletet tartunk meg

I. Hőveszteség

A következőkben a hőszigetelések olyan szempontjait ismerteti, melyekről a legtöbb embernek fogalma sincs, vagy nem tud róluk eleget. Alapvető különbség van a felületi hőmérséklet megtartási miatti hőszigetelés és a hőveszteség elleni hőszigetelés között. A grafikon a helyszínen szórt uretán hab hőveszteség-csökkentő tulajdonságát mutatja. Minden hőszigetelésről hasonló készíthető, csak nagyobb vastagságokkal. E grafikon rámutat arra, hogy több hőszigetelés nem szükségszerűen költséghatékony. A hőveszteség szempontjából van egy pont, amikor több hőszigetelés beépítése értelmetlenné válik.

A grafikon szerint a hővezetésből származó hőveszteség 70%-át megállítja az első 2,5 cm helyszínen szórt poliuretán hab. 3,5 cm hab megfogja a légszivárgásból származó hőveszteség majdnem 100%-át. 5 cm hab a hőveszteség 90%-át, míg 7,5 cm a 95%-át állítja meg, és így tovább.

Hődiffúzió és hőtárolók

Itt kell megjegyeznünk, ha az uretán habot egy hőtároló szerkezet külső oldalán alkalmazzuk, mint pl. a beton, az aktuális hatásos hővezetési ellenállás gyakorlatilag megduplázódik. [...] A hőtároló bármely olyan anyag, mely képes nagy mennyiségű hő tárolására. Általában betonra, tömör téglára, vízre, vályogra és földre gondoljunk. A hőtároló hőszigetelési tulajdonságát hődiffúziónak nevezzük.

Egyszerű magyarázat, hogyan is működik: ahogy a légköri hőmérséklet melegről hűvösre, hűvösről melegre váltakozik, a hőtároló hőt nyel el vagy bocsát ki. De mivel nagy mennyiségű hő tárolására képes, soha nem érinti a teljes ciklus. A hőtároló hőmérséklete ezért egy átlaghoz közelít. Nagy hőtárolók hőmérséklete átlagolódik sok napot, hetet vagy hónapot tekintve.

Egy vályogház a maga 60-180 cm vastag falaival jól mutatja, mi történik. Mire a vályogfal a nappali hőt elkezdené elraktározni, éjszaka lesz, és ugyanaz a hő kiszökik a hűvösebb éjszakába. A hőmérséklet átlagolódik. A vályog nagy tömege miatt a hőmérséklet hónapok alatt átlagolódik. A vályog így hőszigetelésként viselkedik, miközben magas a hővezetési tényezője (0,22 W/mK).

A grafikon szerint uretán habból készített 10 vagy 12,5 cm-nél vastagabb hőszigetelés értelmetlen. 7,5 cm-t használunk a legtöbb helyen. 5 cm már nagyon jó eredményt hoz. Sok fémszerkezetet hőszigeteltünk 2,5 cm vastag habbal, a hőveszteség drámai csökkenését tapasztalva. Az első hét mm megakadályozza a szélátfúvást a réseken. (Általában 2,5 cm kell, hogy minden repedést biztosan kitöltsön.) Az egyenletes 2,5 cm adja a hővédelmet.

II. Felületi hőmérséklet

A felületi hőmérséklet megtartása a második hőszigetelési indok. Sok esetben a fontosabb indok. Akkor figyeltem fel a jelenségre, amikor burgonyatárolókat szigeteltünk.
Különböző ügyfeleknek dolgoztunk, 5-12,5 cm közötti vastagságú uretánnal. Amit 5 cm-rel hőszigeteltünk, ugyanolyan jól megtartotta a burgonya hőmérsékletét, mint amit 12,5 cm -es. A különbség a páralecsapódásban jelentkezett. A burgonyatárolók nagyon magas relatív páratartalmon üzemelnek. Az 5 cm-rel hőszigetelt épületek sokkal erősebb páralecsapódást produkáltak, mint a 12,5 cm-esek.

Egy mérnök magyarázta el nekem a jelenséget. Megerősítette, hogy a vastag hőszigetelés óriási jelentőségű a magasabb beltéri felületi hőmérséklet megtartásában. 4 cm uretán hab alkalmas a hőveszteség megakadályozására, de legalább 7,5 cm kell a beltéri felületi hőmérséklet megtartásához. 10 cm még jobb. 12,5 cm esetén a különbség elhanyagolható. Az egyetlen alkalmazás, ahol 12,5 cm vastagságot használtunk, a mélyhűtő-raktárak voltak.

Földalatti épületrészek: felületi hőmérséklet vagy hőveszteség

A legtöbb földalatti épületszerkezet a penésztől szenved. Az ok: nincs elegendő hőszigetelés a felületi hőmérséklet megtartásához. Ritkán gond a teljes hőveszteség. A vízpára kicsapódik a hideg felületen, ahol megtelepedik a penész. A penész betegségeket okozhat. Az egyetlen megoldás nagy vastagságú hőszigetelés használata a felületi hőmérséklet miatt. A hőveszteség elhanyagolható, mert nem szempont.

A tapasztalat megmutatta, hogy a hővezetési tényező (λ-érték) inkább indikátornak tekintendő. Módosító tényezőkkel kell valósághoz igazítani őket. Ráhagyással kell számolni. Egyenértékűségeket kell felmutatni, melyek jelzik, hogy általános szerkezetben 2,5 cm szórt uretán megfelel 10 cm szálas anyagnak. Lábjegyzetek a táblázatok alatt határozzák meg a hőszigetelések romlását a valóságos körülmények között. Csak ekkor válhat a λ-mese igazi sikertörténetté.