Természetes anyagú hőszigetelések
dr. Bozsaky Dávid egyetemi adjunktus Széchenyi István Egyetem Építészeti és Épületszerkezettani Tanszék
Tartalom Bevezetés Hőszigetelő anyagok piacának alakulása Természetes hőszigetelő anyagok ismertetése
1. 2.
3. 1. 2. 3. 4. 5. 6.
4.
Cellulózszigetelés Farostlemez Fagyapot Kenderszál és lenszövet Gyapjú Egyéb anyagok (szalmabála, parafa, nádlemez, pamut, kukoricablokk)
Összefoglalás
Bevezetés növekvő energiafogyasztás növekvő energiaárak
Primer energiafogyasztás megoszlása (2005, Németország) Informatika, kommunikáció; Melegvíz; 1,80% 11,40%
Tercier szektor; 15% Háztartások; 29%
Főzés; 4,20% Elektromos készülékek; 5,40%
Világítás; 1,40%
Közelekdés; 28% Fűtés; 75,80%
Ipar; 28%
Fontosabb hazai és külföldi intézkedések 7/2006 (V.24.) TNM rendelet 176/2008 (VI.30) Kormányrendelet 20-20-20 integrált energia-klíma stratégia (2008)
20%-kal növelni kell az energiahatékonyságot 20%-ra kell növelni a megújuló energiaforrások arányát 1990-es szinthez képest 2020-ra 20%-kal kell csökkenteni a károsanyag-kibocsátást
Nemzeti Éghajlat-változási Stratégia (NÉS, 2008) NÉS-2 (2013)
Hazai Dekarbonizációs Útiterv (2050)
Korszakváltás Környezettudatos
építészeti
gondolkodás Bio-építőanyagok megjelenése Megújuló energiaforrások Nap-, víz-, szélenergia Geotermikus energia Biomassza (!?)
Hőszigetelő anyagok piaca (1989-2010, 2020)* Ásványgyapotok
EPS
XPS
PUR
Egyéb
Term. anyagok
1989
59 %
32 %
3%
5%
-
1%
1994
60 %
31 %
3%
4%
-
1%
1999
58 %
28 %
4%
4%
1%
5%
2004
54 %
28 %
6%
5%
1%
6%
2010
53 %
27 %
6%
5%
1%
8%
2020**
46-50 %
22-24%
5-6 %
4-5 %
~1 %
15-20 %
*: Németország **: becsült adatok
Hőszigetelő anyagok piaca (1989-2004) Ásványgyapotok
EPS
XPS
PUR
Egyéb
Term. anyagok
1989
59 %
32 %
3%
5%
-
1%
1994
60 %
31 %
3%
4%
-
1%
1999
58 %
28 %
4%
4%
1%
5%
2004
54 %
28 %
6%
5%
1%
6%
Természetes hőszigetelő anyagok
Cellulózszigetelés
Alapanyag: újrahasznosított újságpapír, faipari melléktermék Gyártási folyamat lépései nyersanyag tisztítása, aprítás (durva és finom őrlés), adalékanyag hozzáadása (bórax, magnézium-szulfát), csomagolás
Előnyös tulajdonságok: Nem kell darabolni Nincs hulladék Rés- és hézagmentes Újrahasznosítható Környezetbarát Jó páraáteresztő Kivitelezése időtakarékos Ellenáll a kártevőknek Alacsony ár
Tulajdonság
Jel
Mértékegység
Érték
Testsűrűség
ϱ
kg/m3
30-80
Nyomószilárdság
ϭnyomó
kPa
2,5
Húzószilárdság
ϭhúzó
kPa
-
Vízfelvétel
W
kg/m2
15-30
Hővezetési tényező
λ
W/mK
0,040-0,045
Dinamikai merevség
S’
MN/m3
3-7
Farostlemez
Alapanyag: faapríték (fűrészipari hulladék) Gyártási folyamat lépései hulladék faanyag aprítása, rostokra bontás (termo-mechanikus eljárás), farostpép formába öntése, kötőanyag hozzáadás (saját gyantatartalom + kötőanyag), kezelés hidrofód anyaggal (paraffin, latex, bitumen), préselés, szárítás, Előnyös tulajdonságok: Jó páraáteresztő Nagy szilárdság Nehezen éghető Újra felhasználható Jó hőtároló képesség
Tulajdonság
Jel
Mértékegység
Érték
Testsűrűség
ϱ
kg/m3
30-270
Nyomószilárdság
ϭnyomó
kPa
40-200
Húzószilárdság
ϭhúzó
kPa
2,5-50
Vízfelvétel
W
kg/m2
1-2
Hővezetési tényező
λ
W/mK
0,040-0,090
Dinamikai merevség
S’
MN/m3
4-8
Fagyapot
1842 (Herr von Pannewick), 1908 (Heraklith) Alapanyag: fa (fenyőfa, nyárfa), cement, víz, sóoldat Gyártási folyamat lépései farönk darabolása, aprítás, szárítás, sóoldatba merítés (Na2SiO3, MgCl2), keverés, kötőanyag (cement, magnezit) hozzáadás, formába öntés, préselés, darabolás
Előnyös tulajdonságok: Jó hangelnyelő Jó páraáteresztő Nehezen éghető Jó hőtároló képesség Jól vakolható Nagy szilárdság Ellenáll a kártevőknek
Tulajdonság
Jel
Mértékegység
Érték
Testsűrűség
ϱ
kg/m3
350-600
Nyomószilárdság
ϭnyomó
kPa
150-200
Húzószilárdság
ϭhúzó
kPa
2,5-50
Vízfelvétel
W
kg/m2
5
Hővezetési tényező
λ
W/mK
0,050-0,090
Dinamikai merevség
S’
MN/m3
10-40
Kenderszál
Alapanyag: kenderszál (rugalmas, erős természetes rost), rovarok, rágcsálók nem károsítják Gyártási folyamat lépései növényi rost nyalábokba gyűjtése, pörkölés, adalékanyagok (bórax, bórsav) és ragasztó (burgonyakeményítő) hozzáadása, táblákba préselés Előnyös tulajdonságok: Megújuló alapanyag Jól hangszigetel Jó páraáteresztő Rugalmas Könnyű megmunkálás Egészségre ártalmatlan Hulladék felhasználható Kártevőknek ellenáll Penészedéstől mentes
Tulajdonság
Jel
Mértékegység
Érték
Testsűrűség
ϱ
kg/m3
20-68
Nyomószilárdság
ϭnyomó
kPa
-
Húzószilárdság
ϭhúzó
kPa
180
Vízfelvétel
W
kg/m2
4,2
Hővezetési tényező
λ
W/mK
0,040-0,050
Dinamikai merevség
S’
MN/m3
-
Lenszövet
Történet: 1910-es évek (USA) Flaxlinum, Fibroleft néven Alapanyag: lenrost (esetleg textilipari hulladék) Gyártási folyamat lépései növényi rost összegyűjtése, pörkölés, adalékanyagok (bórax, bórsav) és ragasztó (burgonyakeményítő) hozzáadása, táblákba préselés Előnyös tulajdonságok: Megújuló alapanyag Alacsony energiaigény Jól hangszigetel Jó páraáteresztő Rugalmas Könnyű megmunkálás Egészségre ártalmatlan
Tulajdonság
Jel
Mértékegység
Érték
Testsűrűség
ϱ
kg/m3
20-80
Nyomószilárdság
ϭnyomó
kPa
-
Húzószilárdság
ϭhúzó
kPa
-
Vízfelvétel
W
kg/m2
4,2
Hővezetési tényező
λ
W/mK
0,037-0,045
Dinamikai merevség
S’
MN/m3
-
Gyapjú
Alapanyag: birkagyapjú (állati szőrme) Gyártás: alapanyag tisztítása (mosás), szárítás, szálerősítés (poliészter), kezelés adalékszerrel (bórax) tűzállóság, rovarok, gombák elleni védelem miatt Előnyös tulajdonságok: Megújuló alapanyag Alacsony energiaigény Jól hangszigetel Jó páraáteresztő Erős, rugalmas szálak Könnyű megmunkálás Újrahasznosítható Korhadás mentes Nehezen gyullad
Tulajdonság
Jel
Mértékegység
Érték
Testsűrűség
ϱ
kg/m3
25-30
Nyomószilárdság
ϭnyomó
kPa
-
Húzószilárdság
ϭhúzó
kPa
-
Vízfelvétel
W
kg/m2
12
Hővezetési tényező
λ
W/mK
0,040-0,045
Dinamikai merevség
S’
MN/m3
-
Parafa
Alapanyag: paratölgy kérge (25 éves, 9 évenként) 1 cm3 parafa = 40 millió sejtecske (légbuborék) Gyártás: őrlés, hevítés (expandálás) Nincs hozzáadott adalékanyag (ragasztás: saját gyantatartalom)
Tulajdonság
Előnyös tulajdonságok: Testsűrűség Hosszú élettartam Nehezen éghető Nyomószilárdság Lépésálló Húzószilárdság Jó páraáteresztő Vízfelvétel Vízálló, víztaszító Hővezetési tényező Jól szabható, alakítható Dinamikai merevség Jó hangelnyelő Lépésálló Rezgéscsillapító hatás Penész-, baktérium- és korhadás álló
Jel
Mértékegység
Érték
ϱ
kg/m3
100-220
ϭnyomó
kPa
100-200
ϭhúzó
kPa
30-50
W
kg/m2
0,5
λ
W/mK
0,037-0,070
S’
MN/m3
50-120
Szalmabála
Történet: 1880-as évek Nebraska (USA) Alapanyag: gabonaszár (búza, tönkölybúza, árpa, rozs) Gyártási folyamat lépései nyersanyag bálázása (kéthuzalos), bálaméret: 32-40 x 50 x 50-120 cm legelterjedtebb méret: 40 x 50 x 80 cm, tömeg: 15 - 30 kg
Előnyös tulajdonságok: Megújuló alapanyag Jól hangszigetel Jó páraáteresztő Újrahasznosítható Környezetbarát Lebomló hulladék Kevés energiával előállítható Alacsony ár
Tulajdonság
Jel
Mértékegység
Érték
Testsűrűség
ϱ
kg/m3
80-120
Nyomószilárdság
ϭnyomó
kPa
-
Húzószilárdság
ϭhúzó
kPa
-
Vízfelvétel
W
kg/m2
4,3
Hővezetési tényező
λ
W/mK
0,038-0,072
Dinamikai merevség
S’
MN/m3
-
Nádlemez
Történet: 19. sz. vége óta, 1920 (Celotex, USA) Alapanyag: nád Gyártási folyamat lépései drótpárok közé préselés, drót kapoccsal való összekötés (nincs kötőanyag) Előnyös tulajdonságok: Megújuló alapanyag Jól hangszigetel Jó páraáteresztő Újrahasznosítható Környezetbarát Vegyszermentes Jó vakolattartás Könnyű megmunkálás
Tulajdonság
Jel
Mértékegység
Érték
Testsűrűség
ϱ
kg/m3
120-225
Nyomószilárdság
ϭnyomó
kPa
-
Húzószilárdság
ϭhúzó
kPa
-
Vízfelvétel
W
kg/m2
4,2
Hővezetési tényező
λ
W/mK
0,055-0,090
Dinamikai merevség
S’
MN/m3
-
Pamut
Alapanyag: pamutszál (70-80% textilipari hulladék) Gyártás: Pamutszál feldolgozás, adalékszerrel (bórax, bórsav) való kezelés, préselés, formázás Előnyös tulajdonságok: Megújuló alapanyag Hulladék újrahasznosítás Alacsony energiaigény Jól hangszigetel Jó páraáteresztő Rugalmas Könnyű megmunkálás Egészségre ártalmatlan
Tulajdonság
Jel
Mértékegység
Érték
Testsűrűség
ϱ
kg/m3
20-60
Nyomószilárdság
ϭnyomó
kPa
-
Húzószilárdság
ϭhúzó
kPa
-
Vízfelvétel
W
kg/m2
12-13
Hővezetési tényező
λ
W/mK
0,040
Dinamikai merevség
S’
MN/m3
-
Kukoricablokk
2008: szabadalom Alapanyag: kukoricaszár (mezőgazdasági hulladék) Gyártás: alapanyag aprítása, keverés, kötőanyag hozzáadás (MEKOL faragasztó), formázás, préselés, szárítás Előnyös tulajdonságok: Megújuló alapanyag Hulladék hasznosítás Alacsony energiaigény Jól hangszigetel Jó páraáteresztő Újrahasznosítható Környezetbarát
Tulajdonság
Jel
Mértékegység
Érték
Testsűrűség
ϱ
kg/m3
120-240
Nyomószilárdság
ϭnyomó
kPa
20-200
Húzószilárdság
ϭhúzó
kPa
2,5-300
Vízfelvétel
W
kg/m2
4,8
Hővezetési tényező
λ
W/mK
0,045-0,055
Dinamikai merevség
S’
MN/m3
4-17
Összefoglalás Számos előnyös tulajdonság
Megújuló alapanyag Kedvező ár Jó hő- és hangszigetelő képesség Jó páraáteresztő képesség Hulladékhasznosítási alternatíva Alacsony előállítási energiaigény Könnyű megmunkálhatóság, alakíthatóság
Hátrányos tulajdonságok
Tartósság Vízzel szembeni érzékenység Tűzállóság Kártevőkkel (gombák, rovarok, rágcsálók) szembeni ellenállás Bizalmatlanság Szabványok, előírások, szakirodalom hiányossága
Köszönöm a megtisztelő figyelmet!
