Nemcsak laikusok, hanem építészek körében is elterjedt az a vélemény, hogy a vékonyvakolatos, polisztirol táblás hőszigetelő (EPS) vakolatrendszerek „lezárják a külső falak szellőzését", ezért kerülendők, egészségtelenek, különösen abban az esetben, ha a falazat eredetileg is nedves volt. Lássuk, mit mutatnak a valóságról az épületfizikai szimulációs eljárások.

Gyakran kiegészül ez a vélemény a szálas hőszigetelés (MW) dicséretével, mondván, hogy „ezek jobban megengedik a falazat szellőzését, kiszáradását". A mérnöki gondolkodás nem állhat meg ezeknél az „ökölszabályoknál", minden esetben meg kell próbálni az állítások valóságtartalmát elfogulatlanul ellenőrizni, adott esetben segítségül hívva az épületfizikai szimulációs eljárásokat (1. ábra).

Először is különösebb számítás nélkül is belátható, hogy egy olyan falazat, amely jelentős légáteresztéssel rendelkezik, és ezáltal fölöslegessé teszi a szellőzést, semmilyen követelménynek nem felelne meg, az épület kifűthetetlen lenne.

A falakon keresztül páradiffúzióval a beltérből a kültérbe távozó nedvesség pedig annyira csekély, hogy általában semmilyen érzékelhető hatással nincs a beltér légállapotára a nedvességfejlődés és a légcsere hatásához képest (egyedül a belső felület néhány milliméteres rétege az, ami nedvességpuffer hatásával érdemi hatást fejt ki a relatív páratartalom ingására). Csak arról beszélhetünk, hogy jelentkezik-e páradiffúziós probléma, kondenzáció a rétegrenden belül. A közismert segédprogramokkal elvégzett számítás azt mutatja, hogy a külső vakolat alatt, a hőszigetelés külső oldalán, a műanyag diszperziós vakolat nagyfokú ellenállása miatt valóban fennáll a kondenzáció veszélye. A probléma a friss építési nedvességterhelés vagy a belső használati páraterhelésből egyaránt származhat (2. ábra).

A páranyomás esés stacioner számítással készült ábráján jól látható, hogy a parciális nyomás görbéje nem a vékonyvakolatnál, hanem annak aljzatát képező, az üvegszövet beágyazására is szolgáló ragasztó-tapaszoló-simító rétegnél közelíti meg leginkább a telítési görbét. Ennek oka a réteg speciális tulajdonságaiban keresendő.

A vakolatrendszerek páradiffúziós ellenállása leginkább azok kötőanyagától függ. A vakolatrendszerek az elmúlt évtizedekben hatalmas fejlődésen mentek keresztül, fejlesztésüket indokolták és a fejlesztés eredményét kihasználják a vékonyvakolatos hőszigetelő vakolatrendszerek is. Addig, amíg egy hagyományos vastagvakolat mechanikai értelemben együtt dolgozott az őt hordozó, viszonylag merev falfelülettel, addig a vékonyvakolat aljzata a hőszigete¬lés. Ez nemcsak mechanikailag probléma, hanem leginkább azért, mert a felületet érő hőtechnikai igénybevételek (hőmérséklet-változás, hőmozgás) nem tudnak tovább adódni a hátszerkezetre, lévén a vakolat aljzata nagy ellenállású réteg. Ráadásul a vakolatnak a súlycsökkentés érdekében vékonynak kell lennie, és ennek a vékonyabb kéregnek kell biztosítani azt a repedésáthidaló hatást, amely a csapóeső behatolását hosszú távon megakadályozza a hőszigetelésbe. A kötőanyagok fejlődése a hagyományos ásványi (mész-cement) alapú rendszerektől a szilikát vagy káli-vízüveg alapú, majd a szerves kötőanyagú (polimer-diszperziós) rendszereken át a szilikongyanta kötőanyagokig terjed. A rendszerek rugalmassága, repedésáthidaló-képessége ebben a sorrendben egyre jobb (3. ábra).

Bár a rendszerek többsége manapság többféle kötőanyag megfelelő arányú együtt-alkalmazásával készül, a polisztirolos rendszerekre ajánlott, általánosan alkalmazott rendszerekben a polimer-diszperziós kötőanyag dominál, és pontosan ez áll a réteg jelentős páratechnikai ellenállásának hátterében. Ugyanakkor vegyük észre, hogy ez a rendszer tette először lehetővé az építészek régi álmát, amikor lábazat és homlokzat nem válik el egymástól, azonos anyagból is készíthető. Megjegyzendő, hogy ennek további feltétele, hogy az alább bemutatott megoldásban ábrázolt bevonatszigeteléssel meg kell akadályozni, hogy a nedvesség hátulról támadja a vakolatot (4. ábra).

Szálas anyagú hőszigeteléssel végzett stacioner számítás esetén megfigyelhetjük, hogy az előzőhöz képest a hőszigetelésnek valóban nincs érdemi páratechnikai ellenállása (a görbének ez a szakasza igen lapos) (5. ábra). Kérdésként merülhet föl, hogy adott esetben ez valóban előny-e, hiszen az előbbi példánál kritikus zónában (a ragasztó-tapaszoló rétegnél) hasonlóképpen kondenzációközeli állapot látható, még akkor is, ha a kőzetgyapotos rendszerekhez gyárilag ajánlott ragasztó-tapaszoló rétegek általában kisebb páradiffúziós ellenállásúak. A hőszigetelésben történő akadálytalan páravándorlás azt eredményezi, hogy a külső síkhoz közeli, fagyveszélyes zónába sokkal gyorsabban, szinte ellenállás nélkül jut el a falszerkezeten már átjutott nedvesség (5. ábra).

Az előbbiek alapján úgy tűnhet, hogy a hőszigetelő rendszerű vakolatok építése mindenképpen kritikus, noha a valóságban ezek a szerkezetek láthatóan mégiscsak működnek, a meghibásodások száma elenyésző, a valóság közel sem ilyen kedvezőtlen. Mi ennek a magyarázata, hogyan lehetséges, hogy a szerkezet láthatólag jobban ismeri a fizikát, mint az ökölszabályaink, mi vezethet a szerkezetek téves megítéléséhez? – a válasz az alkalmazott számítási módszer. A közismert programok többsége úgynevezett stacioner állapotokra végzi a számítást, amely számos korlátozást alkalmaz a valósághoz képest. H. Glaser, akinek a neve fémjelzi a módszert, nem lakó- és középületek külső falainak számítására gondolt a módszert megalapozó cikkében [1].

A stacioner számítás előre diktált, fixált külső és belső légállapotok között állandósult páradiffúziós folyamatot feltételez. A valóságban a külső állapotok folyamatosan változnak (a belső szűkebb határok között), és a valóságban a rétegtervi anyagok kommunikálnak a nedvességgel, felveszik, majd leadják azt. Így a stacioner számítás olyan durva eltéréseket tartalmaz (a biztonság javára és az egyszerű számíthatóság érdekében), ami már szemléletünket is károsan deformálhatja.

A páradiffúziós ellenőrzés stacioner számítással (Glaser-módszer) az alábbi feltételezésekkel, korlátozásokkal dolgozik (6. ábra):

• csak időben állandó folyamat;
• csak időben állandó külső-belső légállapot;
• hőáram csak hővezetéssel;
• nedvességáram csak páradiffúzióval;
• nincs nedvességtárolás (esetleg csak feltöltési idő);
• konstans anyagjellemzők;
• a lecsapódó nedvesség helyben marad.

Ezzel ellentétben a részletes hő- és nedvességtechnikai szimuláció (instacioner számítási módszer) nem tartalmaz ilyen korlátozásokat (7. ábra):

• időben változó folyamatok és külső-belső légállapotok, valós klímaadatokkal;
• csapóeső modellezése;
• nedvesség- és hőmérsékletfüggő anyagjellemzők;
• az anyagok szorpciós és kapilláris nedvesség-kapacitása figyelembe van véve;
• 1D, 2D v. 3D, csak számítógéppel végezhető.

A stacioner számítás problémája az, hogy egy valóságban soha elő nem álló állapotot mutat be. Ez a tény jól szemléltethető, ha futtatunk néhány instacioner szimulációt annak vizsgálatára, hogy statikus peremfeltételek mellett mennyi idő alatt alakul ki a Glaser-módszer szerinti egyensúlyi állapot. Ennek érzékeltetésére bemutatunk két szimulációt kétféle változatban, azonos kezdeti nedvességtartalmak (építési nedvesség) mellett. A szimulációkat Bakonyi Dániel készítette EPICAC© elnevezésű saját feljesztésű programjával [2], mely az MSZ EN ISO 15026 szabvány szerint validált [3].

A stacioner peremfeltételek esetén az egyensúlyi állapot két év alatt még nem jött létre, de a kritikus külső zónában már egy év után kondenzáció és emiatt fagyveszélyes állapot látszik. Lassan, de biztosan előáll egy olyan állapot, amely a Glaser-ábrán látható (8. és 9. ábra). Az instacioner szimulációnál jól követhető a kezdeti építési nedvesség évszaktól függően változó száradási iránya, és az EPS hőszigetelés páradiffúziós ellenállásából következő késleltető pufferhatása. Az instacioner számítás alapján a magas kezdeti építési nedvesség ellenére nincs ok aggodalomra, a külső zónában magas páratartalom csak rövid időszakokra alakul ki, a szerkezet megbízhatóan működik (10–11. ábra).

Bazaltgyapot hőszigetelés esetén a gyártók eleve kisebb páratechnikai ellenállású ásványi vakolatot ajánlanak, a stacioner peremfeltételekkel való számítás mégis nagyon hamar (és onnantól kezdve folyamatosan) kondenzációs helyzetet mutat. A vakolat mögött a relatív páratartalom folyamatosan telítés közelében van, a kiszáradás kifelé és befelé is irányul, és a külső vakolatnak gyorsan tönkre kellene mennie (12–13. ábra).

A valós klímaadatokat és az anyagjellemzőket (és azok függését a kialakult állapottól) folyamatosan figyelembe vévő szimulációnál jól látszik, hogy az építési nedvesség gyors leadása után a vakolat mögötti nedvességtartalom az éppen aktuális külső klímától függően erőteljesen változik, mivel a szálas anyag ellenállása és nedvességkapacitása is közel nulla, vagyis a nedvességet mindkét irányban gyorsan átengedi (14–15. ábra). Ezért a télen jelentkező hidegebb periódusok alatt hamarabb eléri a kondenzációt, míg az EPS esetében, annak jelentősebb ellenállása „tompítja" ezt a hatást.

Összegzésül megállapíthatjuk, hogy az EPS hőszigetelésű rendszerek esetén lassabban távozik az építési nedvesség, de ezt követően a rendszer megbízhatóan működik. A kőzetgyapot-rendszerek viszont teljes élettartam alatt ki vannak téve a jelentős nedvességtartalom-ingásnak, gyakran alakul ki rövid idejű kondenzáció, melyet a vakolatnak-ragasztásnak el kell viselnie. Belátható, hogy az ökölszabályok gondolkodás nélküli alkalmazása nem megengedhető az építészmérnöki gyakorlatban sem. A kifinomultabb számítás bebizonyította, hogy a polisztirolos rendszerek legalább olyan jól, bizonyos szempontból biztonságosabban működnek a vékonyvakolatos homlokzatoknál, mint a kőzetgyapotos rendszerek. Remélhető, hogy cikkünk felkeltette az érdeklődést a valóság jobb megismerését lehetővé tévő épületfizikai szimulációs módszerek iránt is.