Jégakkut csinál a falból az új magyar vakolat

Egy speciális tulajdonságokkal rendelkező építőanyagot dobott piacra a Lasselsberger-Knauf. A magyar cég legújabb fejlesztése egy olyan halmazállapot-váltó vakolat, amelynek segítségével kánikula idején, egyéb eszközök használata nélkül is tartósan alacsonyan lehet tartani az épületek belső hőmérsékletét.

„A fal kezdetben vastag és durva. Az építők csak a fal szilárdságával törődnek, a fal vékonyítására sokáig nem kerül sor, tehát az ezekből származó hő-, hangvédelem gondolata fel sem merül, hiszen a vastag falak ezt az igényt kielégítik. A fal vastagsága az évszázadok alatt fokozatosan csökken.” – ez a rövid történeti áttekintés a magyar építészszakma egyik nagy klasszikusában, a Gábor László professzor által jegyzett Épületszerkezettan tankönyvben olvasható. Az idézett pár sor természetesen durva leegyszerűsítése annak a fejlődési folyamatnak, ami az építészetben a fő szerkezeti elemek terén az elmúlt évezredekben lezajlott, és ami végül ahhoz vezetett, hogy ma már nagyon vékony falakkal is képesek vagyunk nagyon magas épületeket felhúzni.

A modern építőanyagok és építési technikák birtokában annak, hogy mit akarunk megépíteni, a pénz és a racionalitás mellett jóformán csak a fantázia szab határt. Viszont a fejlődés ellenére manapság egy sor olyan problémát kell megoldanunk, amikkel évszázadokkal ezelőtt a vastag kőfalak vagy vályogfalak között élőknek még nem kellett foglalkozniuk.

Mitől jó egy fal?

Tankönyvszerűen fogalmazva: egy falnak sokféle követelménynek kell eleget tennie, ezek közül az egyik legfontosabb a hővédelem, amelynek mértékét a szerkezet hőszigetelő és hőtároló képessége szabja meg. A tárolt hő mennyisége egyenesen arányos a fal felületével és vastagságával, de függ a felhasznált anyagok tulajdonságaitól is. A jó hőtároló képességű fal mérsékli a hőingadozást: télen lassítja az épületből kifelé tartó hőáramlást, nyáron pedig elnyeli a nappali meleget, így késlelteti a belső terek felmelegedését.

Az elmúlt évszázadokban az építészet fejlődésével a falak nem csupán vékonyabbá és könnyebbé váltak, de szerkezeti szerepük is megváltozott. Ennek következtében – az egyre modernebb építőanyagok dacára – hőtároló kapacitásuk és hőszigetelő képességük is jelentősen csökkent. Azért, hogy ezt a funkciójukat visszaadjuk számukra, különböző trükkökhöz kell folyamodnunk, sokszor azonban ez sem elég ahhoz, hogy az épületek hőháztartását megfelelő módon szabályozzuk. Ilyenkor szerelünk fel például klímaberendezést.

A passzívházak 90-es évek eleji megjelenése egy sor olyan, részben elfeledett vagy addig nem használt módszerre hívta fel a figyelmet, amelyek segítségével minimális energiafelhasználással lehet kellemes hőmérsékletet biztosítani a belső helyiségekben. Ennek azért van különös jelentősége, mert energiafogyasztásunk nagy részét, közel felét épületeink fenntartása és üzemeltetése emészti fel, amiből természetesen a fűtés és a hűtés a legnagyobb tétel.

Látens hőtárolás

Egyre nagyobb szerepe lehet az épületek passzív hőszabályozásában és a hőség elleni védekezésben azoknak az úgynevezett látens hőtároló képességű (halmazállapot váltó vagy fázisváltó) anyagoknak, amelyek építészeti felhasználására már a múlt század közepe óta folynak kísérletek. Ezek az anyagok azért érdemelnek figyelmet, mert szilárd és folyékony halmazállapotuk között hatalmas a tárolt, látens energiakülönbség.

A legjobb példa erre maga a víz, amelynél a halmazállapot váltáshoz, vagyis a jég felolvasztásához gyakorlatilag ugyanannyi energiára van szükség, mint az 1 fokos víz 80 fokosra melegítéséhez. A jég az olvadáshoz szükséges jelentős hőmennyiséget a környezetéből veszi fel, a folyamat pedig egészen addig tart, amíg a halmazállapot változása le nem zajlik. A pohárba dobott jégkockák pont ezért tudják olyan alaposan lehűteni az italt, de a hűtőtáskák jégakkui is ezen az elven működnek.

A látens hőtároló képességű anyagok építészeti jelentősége éppen abban rejlik, hogy olvadásuk során rengeteg hőt vonnak el környezetükből. Vagyis ha sikerülne ilyen anyagokból nagy mennyiséget elhelyezni egy épületen belül, akkor a külső hőmérséklet emelkedésekor a belső helyiségek hőmérséklete egészen addig nem haladná meg az adott anyag olvadáspontját, amíg az olvadás tart.

A megfelelő jelölt

A jelenség hasznosításához több technikai problémát is meg kell oldani. Először is találni kell egy olyan anyagot, amelynek olvadáspontja a megfelelő hőmérsékleti tartományba esik. Ez a belső helyiségek esetén a kellemes közérzet szempontjából nagyjából 23 és 26 fok között található. Másodszor pedig ki kell találni, hogy miként lehetne ebből az anyagból minél nagyobb mennyiséget elhelyezni az épületen belül.

Az első problémára a német vegyipari óriás, a BASF tudja a megoldást. A cég hosszú évekkel ezelőtt különféle paraffinokkal kezdett el kísérletezni, mert ezek nagy hőtároló képességgel rendelkeznek, és olvadáspontjuk széles skálán mozog, ami némi kémiai beavatkozással pontosan belőhető a kívánt értékre. A kutatók a végeredményként kapott anyagot egy különleges eljárás segítségével apró, 5 mikrométeres kapszulákba zárták. A műanyag bevonattal borított, nagy szilárdságú, hermetikusan zárt kapszulák lényegében törhetetlenek, vagyis biztonságosan feldolgozhatók, és építészeti alkalmazásuknak sincs nincs akadálya.

A Micronalra keresztelt adalékanyagban rejlő lehetőségek kihasználására többféle ötlet született. Eddig jellemzően gipszkarton táblákban és álmennyezeti panelekben helyezték el, de folynak kísérletek arra vonatkozóan is, hogy beltéri bútorokba építsék be. Az egyik legjobb megoldással azonban egy magyar cég állt elő.

Beltéri vakolatban a helye

A veszprémi székhelyű Lasselsberger-Knauf 2008 óta kutatja, hogyan lehet halmazállapot váltó anyagot keverni beltéri vakolatokba úgy, hogy a lehető legnagyobb hőtárolási kapacitást érjék el, miközben a termék kellően szilárd marad. Összehasonlító méréseket is végeztek budapesti mintalakásokban; a bevakolt helyiségekben a nyári hónapokban átlagosan több fokkal volt hűvösebb, és a hőmérséklet is csak néhány alkalommal haladta meg rövid időre a 26 fokot.

Sipos Imre, a Lasselsberger-Knauf fejlesztési és marketing igazgatója elmondta, hogy hőtárolás szempontjából a felszíntől számított első 3 centiméter az igazán aktív, vagyis a halmazállapot váltó anyagot ilyen vastagságban érdemes elhelyezni a belső helyiségekben. A Thermo Comfort nevű beltéri vakolatot kétféle változatban, 23 és 26 fokos olvadási küszöbértékre beállítva árulják. A termék egy centiméteres vastagság mellett négyzetméterenként 60-70 Wh hőenergia tárolására képes. Az éjszakai órákban, amikor a levegő hőmérséklete ismét lehűl, egyszerű szellőztetéssel állítható vissza az adalékanyag szilárd halmazállapota, így a folyamat másnap kezdődhet elölről. Mivel a fagyással és olvadással járó térfogatváltozás a kapszulák belsejében zajlik, a vakolatban nem keletkezik belső feszültség, vagyis nincs repedésveszély. A vakolat listaára 1980 forint kilónként, vagyis több százezres tétel ezzel bevakolni egy átlagos lakás belső tereit, ami nem olcsó, de az általa elért kisebb rezsivel megtérülhet.

A halmazállapot-váltó anyagok felhasználásának lehetőségei túlmutatnak az építészet keretein. Az orvostudomány területén már most szélesebb körben alkalmazzák, a szervátültetéseknél használt szállítódobozok és tárolóedények hőmérsékletének biztonságos szabályozása csak az egyik példa erre. A technológia ezen felül a speciális védőruházatok előállításánál, az űrkutatásban vagy az elektronikában is hosszú évek óta fontos szerepet játszik.