Épületenergetika, HUHR/1001/2.2.1/0009
ALACSONY ENERGIAFOGYASZTÁSÚ ÉPÜLETEK ÉS KÖLTSÉGOPTIMALIZÁLÁS AZ ÉPÜLETENERGETIKÁBAN Szabó Márta, PhD
2012. július
Épületenergetika, HUHR/1001/2.2.1/0009
ALACSONY ENERGIAFOGYASZTÁSÚ ÉPÜLETEK ÉS KÖLTSÉGOPTIMALIZÁLÁS AZ ÉPÜLETENERGETIKÁBAN Szabó Márta, PhD
2012. július
1
2
1. ÖSSZEFOGLALÁS A jelen tanulmány az épületek alacsony energiafogyasztási lehetőségeiről szól. Először az épületek minimális energiafogyasztását tárgyalja, figyelembe véve az energiaigényt és a megújuló energiaforrásokat. Részletezi az alacsony energiafogyasztású épületek technológiáinak különböző szintjeit, a közel nulla energiaigényű épületektől kezdve a passzívházas technológiákon át a pozitív energiamérlegű épületekig, kezdve a törvényi és jogszabályi keretekkel. Az egyes típusok alapelveinek leírását esettanulmányokkal támasztja alá. Az energiahatékonyságon kívül tárgyalja a költségoptimalizálást is.
3
2. ELŐSZÓ A jelen tanulmány az alacsony energiafogyasztású épületek alapelveiről szól. Különböző háttérrel rendelkező hallgatók számára készült. Ezért a tanulmány nem tárgyal részletesen mérnöki módszereket és műszaki számításokat, hanem csak az alapelveket fekteti le, és esettanulmányokon keresztül példákat mutat be. Az épületeknek, amelyekben élünk, biztonságosnak, egészségesnek, működőképesnek és kényelmesnek kell lenniük, valamint esztétikailag illeszkedniük kell a város szerkezetébe. Ugyanakkor egyre energiahatékonyabbaknak és környezetbarátabbaknak is kell lenniük. Ezek az igények az építőipar mai állapotával teljesen ellentétesek: az építőipar erősen diverzifikált, kritikus mértékben fragmentált és igen lassan reagál a változásokra. Az épületek felelősek a teljes energiafogyasztás 40%-áért és a CO2-kibocsátás 36%-áért Európában. Az energiafogyasztás csökkentése és a megújuló energiaforrások használata az építőiparban ezért fontos feladatok, amelyek elvégzése szükséges az energiafüggőség és az üvegházhatást erősítő gázok kibocsátásának csökkentéséhez. Az épületek kibocsátásának csökkentése különösen fontos, és a szabványos, új épületek üzemi költségeinek akár 80%-a is megtakarítható az integrált tervezési módszerekkel, gyakran csak alacsony extra költségekkel vagy extra költségek nélkül a megoldás élettartama során. A területen a fő jogszabály az EU rendelete, nevezetesen az épületek energiateljesítményéről szóló irányelv (EPBD). Az épületek alacsony energiafogyasztásának elérésében a főbb lépések: • az épületek egészének jobb teljesítménye, • a hatékonyabb épületszolgáltatások és • a megújuló energiaforrások használata. Ezek az intézkedések mind az energiaforrások helyi felhasználásához kapcsolódnak. A főbb alapelvek mindenhol ugyanazok, bár a körülmények eltérőek lehetnek az éghajlati viszonyoktól (például Észak és Dél) kezdve az épületek típusán keresztül a viselkedési/társadalmi/kulturális különbségekig. A jelen dokumentumban bemutatott főbb alapelvek és értelmezésük különböző európai tanulmányokon és intézményeken alapulnak. Az esettanulmányok kiválasztása ezért olyan módon történt, hogy Európát földrajzilag reprezentatív módon lefedjék. Köszönetnyilvánítás A tanulmány a Magyarország-Horvátország IPA Határokon Átnyúló Együttműködési Program (2007-2013) keretében készült.
4
TARTALOMJEGYZÉK 1.
ÖSSZEFOGLALÁS ........................................................................................................... 3
2.
ELŐSZÓ ............................................................................................................................. 4
3.
Terminológia ....................................................................................................................... 8
4.
5.
3.1.
Rövidítések jegyzéke ................................................................................................... 8
3.2.
Mértékegységek és mennyiségek ................................................................................ 8
JOGSZABÁLYI HÁTTÉR ............................................................................................... 10 4.1.
Az épületek energiateljesítményéről szóló 2002/91/EK irányelv ............................. 11
4.2.
2010/31/EU irányelv (az EPBD átdolgozása) ........................................................... 13
4.2.1.
Energiahatékonysági tanúsítványok ................................................................... 14
4.2.2.
Költségoptimalizált módszertani keret ............................................................... 15
ÉPÜLETEK ENERGETIKAI TELJESÍTMÉNYE .......................................................... 17 5.1.
Fogalmak és meghatározások .................................................................................... 18
5.2.
Az energetikai teljesítmény számítása ....................................................................... 20
5.3.
Rendszerhatárok ........................................................................................................ 23
5.3.1.
Részletes rendszerhatár az energiaszámításhoz ................................................. 25
5.3.2.
A megújuló energiahányad számítása ................................................................ 28
5.4.
Számítási példák az energiaáramlásra ....................................................................... 30
5.4.1.
Kis energiafelhasználású családi ház ................................................................. 30
5.4.2.
Közel nulla energiafelhasználású irodaépület .................................................... 31
6.
MEGÚJULÓ ENERGIAFORÁSOK KIS ENERGIAIGÉNYŰ ÉPÜLETEKBEN ......... 34
7.
A KIS ENERGIAIGÉNYŰ ÉPÜLETEK SZINTJEI........................................................ 36
8.
7.1.1.
A kis energiafelhasználású ház ........................................................................... 37
7.1.2.
A passzív ház ...................................................................................................... 38
7.1.3.
Nulla fűtésű házak .............................................................................................. 39
7.1.4.
Energia-önellátó és plusz energia épületek ........................................................ 39
KÖZEL NULLA ENERGIAFELHASZNÁLÁSÚ ÉPÜLETEK (nZEB)......................... 43 8.1.
A közel nulla energiafelhasználású épület elvei ........................................................ 44
8.1.1. Az energiaigény energiaminőségének behatárolása, és küszöb felállítása a megengedett legnagyobb energiaszükséglethez ............................................................... 44 8.1.2. Az épület működtetésével kapcsolatos energiaáramlás behatárolása a megújuló energia részesedésével, és küszöb felállítása a megújuló energiaigény minimális részesedésére .................................................................................................................... 46 8.1.3. Az elsődleges energiaigénnyel és a CO2-kibocsátásokkal kapcsolatos energiaáramlás behatárolása, és küszöb felállítása az elsődleges energiaigényre és a CO2kibocsátásokra .................................................................................................................. 48 8.2.
A közel nulla energiafelhasználású épület energiateljesítménye ............................... 49 5
8.2.1.
Az energiamérleg számítása - követelmények ................................................... 49
8.2.2.
Számítási módszertan kis energiafelhasználású épületekhez ............................. 50
8.2.3.
Átszámítási tényező az elsődleges energiából.................................................... 53
8.2.4.
Az épületekben lévő berendezések energiafelhasználása .................................. 54
8.2.5.
Az épület energiamérlegének számítási időszaka .............................................. 55
8.3.
A közel nulla energia és a közel nulla CO2 viszonya ................................................ 55
8.3.1. 8.4.
Gyakorlati példa, 1. eset, családi ház ................................................................. 56
Esettanulmányok ....................................................................................................... 58
8.4.1.
Az 1. számú referenciaépület: önálló családi ház .............................................. 61
8.4.2.
2. számú referenciaépület: többszintes nem lakáscélú épület ............................ 62
8.4.3.
A referenciaépületek fő paraméterei .................................................................. 65
8.4.4. A közel nulla energiafelhasználású épület elveinek ellenőrzése a referenciaépületben .......................................................................................................... 67 9.
PASSZÍV HÁZAK ............................................................................................................ 84 9.1.
A passzív ház koncepciója, meghatározása és elvei .................................................. 84
9.2.
A passzív ház követelményei ..................................................................................... 86
9.3.
Követelmény: fűtési terhelés a passzív házakban...................................................... 87
9.3.1.
A fűtési terhelés számítása ................................................................................. 88
9.3.2.
A hőterhelés számítási problémái a nagyon jól szigetelt épületekben ............... 89
9.4.
Energiamérlegek a passzív házban ............................................................................ 90
9.4.1.
Az energiamérleg határoló felülete .................................................................... 90
9.4.2.
Hőveszteségek és hőnyereségek......................................................................... 91
9.5.
Vonatkoztatási terület: Kezelt alapterület .................................................................. 92
9.5.1.
A fajlagos igény értéke a passzív házban ........................................................... 94
9.6.
A passzív ház épület-héjszerkezeti elemei................................................................. 94
9.7.
Hőszigetelés ............................................................................................................... 95
9.7.1.
A szigetelés szintje a passzív házakban.............................................................. 95
9.7.2.
A szigetelés U-értékei......................................................................................... 96
9.7.3.
Szigetelőanyagok ............................................................................................... 97
9.7.4.
A passzív háznak megfelelő falrendszerek......................................................... 98
9.8.
Hőhidak ..................................................................................................................... 99
9.9.
Légtömör szerkezet.................................................................................................. 100
9.10.
A passzív ház ablakai ........................................................................................... 102
9.11.
A passzív ház épületgépészete ............................................................................. 103
9.11.1.
Szellőzés ....................................................................................................... 103
9.11.2.
Fűtés és használati melegvízellátás .............................................................. 104
9.11.3.
Kompakt fűtő- és klímaberendezések........................................................... 105 6
9.12.
Tervezés ............................................................................................................... 108
10. KÖLTSÉGOPTIMALITÁS AZ ÉPÜLET-ENERGETIKÁBAN ................................... 109 10.1.
Háttér és cél.......................................................................................................... 109
10.2.
A módszertan követelményei és lépései .............................................................. 110
10.3.
A referenciaépületek meghatározása.................................................................... 111
10.4.
Energiahatékonysági intézkedések, energiahatékonysági csomagok .................. 114
10.4.1.
Intézkedések az épületek energetikai teljesítményének javítására ............... 114
10.4.2.
Csomagok összeállítása ................................................................................ 116
10.5. Energetikai teljesítmény számítása; egy épület vagy épületelem energiafelhasználásának számítása..................................................................................... 116 10.6.
Költség-optimalizálási számítás........................................................................... 119
10.6.1.
Költségkategóriák ......................................................................................... 119
10.6.2.
Gazdasági számítás ....................................................................................... 120
10.7.
A költségoptimum meghatározása ....................................................................... 122
10.8.
Minimális energetikai teljesítmény ...................................................................... 125
10.9.
A módszertan alkalmazási területe....................................................................... 126
10.10.
Esettanulmányok .................................................................................................. 127
10.10.1.
Felújítás ........................................................................................................ 127
10.10.2.
Új épület ....................................................................................................... 128
11. IRODALOMJEGYZÉK ................................................................................................. 130
7
3. TERMINOLÓGIA 3.1. Rövidítések jegyzéke BAT - a legjobb elérhető technológia BPIE - Európai Épülethatékonysági Intézet CDD - hűtési foknapok CHP - kombinált hőteljesítmény COM - Optimális költség-keretrendszer módszertan COP - hatékonysági együttható DH - Távfűtés DHW - Használati melegvíz EIFS - Külső szigetelési és burkolási rendszer EPB - épület energiahatékonysága EPC - Energiahatékonysági tanúsítvány EPBD - Épületek Energiateljesítménye Irányelv GHG - üvegházhatású gázok HDD - fűtési foknapok (heating degree days) HVAC - Fűtés, szellőztetés, légkondicionálás LEB - Alacsony energiafogyasztású épület MEPR - minimum energiahatékonysági követelmények nZEB - közel nulla energiaigényű épület PEB - passzív energiafelhasználású épület; PEI - termelés elsődleges energiafelhasználása PH - passzívház PHPP - Passzívház-tervezési csomag. PV - foto-voltaikus RE - megújuló energia RES - megújuló energiaforrások SEER - szezonális energiahatékonysági arány TFA - kezelt alapterület VIP - vákuumos szigetelőpanel ZEB - nettó nulla energiafogyasztású épület
3.2. Mértékegységek és mennyiségek Anet hasznos alapterület, m2 Ca,i (j) az i évben a j energiához kapcsolódó komponensre vonatkozóan felmerült költség (energiaköltségek, üzemeltetési költségek, rendszeres vagy csereköltségek, karbantartási költségek és hozzáadott költségek) Cg (τ) globális költség (a τ 0 kezdőévre vonatkoztatva) CI kezdeti befektetési költségek Edel,i leadott energia (kWh/a), Edel,i leadott energia (kWh/a) Eel,aux kiegészítő elektromos energia, mint Wp,c + Wp,e + Waux; 8
exportált energia (kWh/a), exportált energia (kWh/a) helyszínen megújítható energia (kWh/a), az épület teljes energiafelhasználása kWh/(a), i - minden energiahordozóra külön számítva; Ex HP hajtóenergia, mint Eel, QT, Efuel; fdel,i primer energiatényező (-) az i leszállított energiahordozóra vonatkozóan; fexp,i primer energiatényező (-) az i exportált energiahordozóra vonatkozóan, kp,,x az x szivattyú által felhasznált energia hőenergia formájában visszanyerhető része NREC a leszállított (importált), nem megújuló energiahordozók összessége, kWh/a; NRECexp az exportált, nem megújuló energiahordozók összessége, kWh/a. Qfg füstgáz miatti energiaveszteség gázhajtású hőszivattyúknál. Qusable a hőszivattyúk által leadott, becsült teljes felhasználható hő Rd (i) az i évre vonatkozó diszkontráta RECexp a helyszínen gyártott és exportált megújuló energiahordozók összessége, kWh/a; RECoff-site a helyszínen kívül gyártott, leszállított (importált) megújuló energiahordozók összessége, kWh/a; RECon-site a helyszínen gyártott megújuló energiahordozók összessége, kWh/a; RER a megújuló energiák aránya, -; SPF hőszivattyúk becsült átlagos szezonális teljesítménytényezője, SPF HP szezonális teljesítménytényező, figyelembe véve a kiegészítő elnyelt energiát is: U teljes hőátadási tényező (korábban k-érték) W/(m²K) Vf, τ (j) a j komponens végső (= maradvány) értéke a számítási időszak végén (a τ 0 kezdőévre vonatkoztatva) Itt vehető figyelembe az ártalmatlanítási költség is. Wp,x x szivattyú által felhasznált elektromos energia (kondenzátor/párologtató oldal) hőszivattyú energiaveszteségei, lost Eexp,i Eexp,i ERE,i Etot,i
9
4. JOGSZABÁLYI HÁTTÉR Az épületek felelősek a teljes energiafogyasztás 40%-áért és a CO2-kibocsátás 36%-áért Európában. Az épületek energiahatékonysága kulcsfontosságú az EU klímával és energiával kapcsolatos céljainak elérésében, nevezetesen az üvegházhatású gázok kibocsátásának 20%kal való csökkentése 2020-ig, illetve az energiafogyasztás 20%-os csökkentése szintén 2020ig. Az épületek energiahatékonyságának növelése költséghatékony módszer a klímaváltozás ellensúlyozására és az energiabiztonság növelésére, egyúttal munkalehetőségek teremtésére, különösen az építőiparban. 2000-ben az energiaellátás biztonságáról szóló Zöld könyv1[2] arra a következtetésre jutott, hogy az Európai Unió hosszú távú energiaellátási és energiabiztonsági stratégiáját úgy kell kialakítani, hogy a polgárainak jóléte biztosítható legyen, miközben tiszteletben tartja a környezetvédelmi célokat, és törekszik a fenntartható fejlődésre” [3]. 2008-ban az Európai Bizottság elfogadta a 2013-2020-as Energia és Klímaváltozási Csomagot2, amely a klímaváltozással foglalkozik és bátorít a megújuló energiaforrások használatára olyan eszközökkel, mint különböző irányelvek a megújuló energiaforrások használatának bátorítására, valamint az energiahatékonyság növelésére irányuló intézkedések az EU-ban; a csomag négy szorosan kapcsolódó EU-rendelkezést tartalmaz az üvegházhatású gázok kibocsátásának csökkentésére és a megújuló energiaforrások használatának előmozdítására. A fő célok és törvények a következők: - illetve az energiafogyasztás 20%-os csökkentése az energiahatékonyság növelésével 2020-ig. - az üvegházhatású gázok (GHG) kibocsátásának csökkentése legalább 20%-kal 2020-ig - amely 30%-ra nő egy jogerős nemzetközi egyezmény elfogadásával (az átdolgozott EU Kibocsátási Kereskedelmi Séma (ETS) irányelv3 szerint) a Közösség és a Kiotói Egyezmény üvegházhatású gázok kibocsátására vonatkozó kedvezményes kereskedelmi sémájának továbbfejlesztése és kiterjesztése érdekében4); - megújuló energiák 20%-os aránya az EU energiafogyasztásában 2020-ra (2005-ben az arány a bruttó végső energiafogyasztásra vonatkoztatva 8,5% volt (2006-ban pedig 9,2%)) a RES irányelv értelmében. Az épületek energiateljesítményéről szóló 2002/91/EK irányelv EU-szinten a fő törvényi eszköz az épületek energiahatékonyságának elősegítésében. Az irányelv értelmében a tagállamoknak kötelessége minimum követelményeket támasztani az új és a meglévő épületek energiahatékonyságára vonatkozóan, biztosítani az energiahatékonyság tanúsítását, és megkövetelni a kazánok és légkondicionáló berendezések rendszeres ellenőrzését az épületekben. 2008-ban a Bizottság javaslatot terjesztett elő az irányelv átdolgozására, az energiahatékonysággal kapcsolatos követelmények szigorítása és bizonyos rendelkezések egyértelműsítése és megvalósítása céljából. 1
„Az energiaellátás biztonságának európai stratégiája felé” Zöld könyv 2013-2020-as Energia és Klímaváltozási Csomag 3 2009/29/EK irányelv (23/04/2009); az Európai Közösség Hivatalos Folyóirata L 140 , 05/06/2009 0063-0087. oldal 4 Kiotói Egyezmény 2
10
A politikai megegyezés az átdolgozott irányelv tartalmáról 2009. november 17-én született meg. [1]
4.1. Az épületek irányelv
energiateljesítményéről
szóló
2002/91/EK
Az irányelv a Közösség klímaváltozással (aKiotói Egyezményben tett vállalások) illetve az ellátás biztosításával (az ellátás biztosításáról szóló Zöld könyv) kapcsolatos kezdeményezéseinek része. Először is egyre erősebb a Közösség külső energiaforrásoktól való függése, másodszor pedig folyamatosan nő az üvegházhatású gázok kibocsátása. A Közösségnek kevés befolyása van az energiaellátás felett, azonban az energiakeresletet befolyásolni képes. A fenti két problémára egy lehetséges megoldás az energiafogyasztás csökkentése az energiahatékonyság növelésével. Az épületekkel kapcsolatos szolgáltatások energiafogyasztása az EU teljes energiafogyasztásának körülbelül egyharmadát teszi ki. A Bizottság úgy véli, hogy ezen a területen megfelelő kezdeményezésekkel jelentős energiamegtakarítás érhető el, segítve ezzel a klímaváltozással és az energiaellátással kapcsolatos célok elérését. Az ilyen közösségi szintű célok eléréséhez közösségi szintű intézkedésekre van szükség. Ez az irányelv a kazánokról (92/42/EEC), építőipari termékekről (89/106/EEC) és az épületekkel kapcsolatos SAVE program intézkedéseinek folyománya. Bár már létezik egy irányelv az épületek energiatanúsításáról (a 2006/23/32/EK irányelv által hatályon kívül helyezette 93/76/EEK irányelv), ez eltérő politikai környezetben született a Kiotói Egyezmény előtt, az energiaellátás bizonytalanságaival együtt az Unióban. A céljai nem egyeznek meg a 2002/91/EK irányelv céljaival. Az utóbbi egy további eszköz, amely konkrét lépéseket javasol a meglévő kiskapuk bezárására. Léteznek még kapcsolódó törvények, például az Európai Parlament és a Tanács 2005. július 6-án elfogadott 2005/32/EK irányelve az energiafelhasználó termékek környezetbarát tervezésére vonatkozó követelmények megállapításának kereteiről, illetve a 92/42/EGK tanácsi, illetve a 96/57/EK és a 2000/55/EK európai parlamenti és tanácsi irányelv módosításáról [OJ L 191, 2005. július 22.], és az Európai Parlament és a Tanács 2006. április 5-én elfogadott 2006/32/EK irányelve az energia-végfelhasználás hatékonyságáról és az energetikai szolgáltatásokról, valamint a 93/76/EGK tanácsi irányelv [OJ L 114, 2006. április 27.] hatályon kívül helyezéséről. Ez az irányelv kijelenti, hogy az épületek energiahatékonyságának tanúsítása egyenértékűnek tekinthető a mikro-, kis- és közepes vállalkozások energiaauditjával. Ezenkívül az ilyen tanúsítás egyenértékű egy energiaaudittal olyan ajánlások tekintetében, amelyek a költséghatékonyság növekedéséhez vezetnek. Az Európai Parlament és a Tanács 2002. december 16-án elfogadott eredeti 2002/91/EK irányelve az épületek energiateljesítményéről (EPBD) a tagállamokban az épületek energiateljesítményének javítását hivatott elősegíteni egy integrált módszertan keretrendszerének megteremtésével. Az EPBD irányelv négy elemet határoz meg, amelyeket integrálni kell a nemzeti jogrendekbe: 11
• • •
•
egy általános módszertan az épületek integrált energiateljesítményének kiszámítására; minimum szintek meghatározása az új, illetve nagyobb felújítás alá eső, már meglévő épületek energiateljesítményére vonatkozóan; a minimum energiahatékonysági követelmények tagállamok által történő meghatározásával; az új és meglévő épületek energiatanúsítási rendszereinek kialakítása (energiateljesítményi tanúsítványok - EPC-k), illetve a középületek esetén a tanúsítvány és más kapcsolódó információk jól látható kihelyezése. A tanúsítványok nem lehetnek öt évnél régebbiek; a kazánok és központi légkondicionáló rendszerek rendszeres ellenőrzése épületekben, valamint olyan fűtésrendszerek értékelése, amelyekben a kazán 15 évnél idősebb.
Az általános számítási módszernek az épületszigetelés minőségén kívül figyelembe kell vennie minden tényezőt, amely hatással van az energiahatékonyságra. Ennek az integrált megközelítésnek figyelembe kell vennie minden tényezőt, például a fűtés- és hűtésrendszereket, a világítást, az épület helyzetét és tájolását, a hővisszanyerést stb. Az épületekre vonatkozó minimum szinteket a fenti módszertan alapján kell kiszámítani. A tagállamok felelősek a minimum követelmények meghatározásáért. Az irányelv a lakossági és a tercier szektorra vonatkozik (irodák, középületek stb.). A tanúsításról szóló rendelkezések hatálya azonban nem vonatkozik egyes épületekre, például műemlékekre, ipari területekre stb. Lefed az épületek energiahatékonyságával kapcsolatos minden területet egy valóban integrált megközelítés megalapozása érdekében. Az irányelv nem határoz meg intézkedéseket a mozgatható berendezésekre, például háztartási berendezésekre vonatkozóan. A címkézéssel és a kötelező minimum hatékonysági követelményekkel kapcsolatos intézkedések már megvalósultak, vagy részei az Energiahatékonysági cselekvési tervnek. Az energiahatékonysági tanúsítványt épületek építésekor, értékesítésekor vagy bérbe adásakor kell rendelkezésre bocsátani. Ezenkívül az irányelv azt is előírja, hogy az épületek lakóinak lehetővé kell tenni, hogy hő- és melegvízfogyasztásukat saját maguk szabályozhassák, feltéve, hogy az ilyen intézkedések költséghatékonyak. A tagállamok felelősek a minimum követelmények meghatározásáért. Azt is biztosítaniuk kell, hogy az épületek tanúsítását és ellenőrzését szakképzett és független személyek végezzék el. A Bizottság egy munkacsoport segítségével a Függeléket a műszaki fejlődésnek megfelelően aktualizálja. A Függelék tartalmazza a keretrendszert az épületek energiateljesítményének kiszámításához, valamint a kazánok és központi légkondicionáló rendszerek ellenőrzésére vonatkozó követelményeket. Az EPBD irányelv megvalósítása igen összetett volt, mivel nehéz egy közös megközelítést alkalmazni az EU szintjén. Az épületek európaszerte különböznek, mivel a kialakításuk és felépítésük a kultúrától, éghajlattól, rendelkezésre álló anyagoktól, eltérő jogi környezettől és gazdasági fejlődéstől függően eltér. az EPBD irányelv megkövetelte a tagállamoktól a rendelkezéseinek átvételét a nemzeti jogi környezetekbe 2006. januárjáig. A 2003 és 2006 közötti előzetes szakaszban nehézségek adódtak. Az irányelv ugyanis integrált megközelítést alkalmazott az épületek energiahasználatának különböző aspektusaira. 12
Ezeket korábban alig néhány tagállam koordinálta. Az irányelv legnagyobb potenciális hatása leginkább a meglévő épületek felújításánál lesz érezhető; a legfőbb eszköz ennek során az a követelmény, hogy minden épület rendelkezzen energiahatékonysági tanúsítvánnyal. Az EPBD irányelv megköveteli az összes új épület általános energiahatékonyságának növelését. Tartalmaz egy követelményt a nagy méretű (1000 négyzetméternél nagyobb alapterülettel rendelkező), meglévő épületek felújítására vonatkozóan is. A teljeskörű végrehajtást több probléma is akadályozta. Az EPBD átdolgozása hivatott megoldani azokat a problémákat, amelyek megakadályozták a teljeskörű végrehajtását. 2008-ban a Bizottság javaslatot terjesztett elő az irányelv átdolgozására, az energiahatékonysággal kapcsolatos követelmények szigorítása és bizonyos rendelkezések egyértelműsítése és megvalósítása céljából. A politikai megegyezés az átdolgozott irányelv tartalmáról 2009. november 17-én született meg.[1]
4.2. 2010/31/EU irányelv (az EPBD átdolgozása) A 2010. május 19-én elfogadott, átdolgozott irányelv (a 2010/31/EU irányelv) több, az eredeti irányelvben szereplő rendelkezést megerősített, bevezetett új követelményeket, és az intézkedések egyértelműbbek és ambíciózusabbak lettek, kiterjesztett hatállyal. Az átdolgozott EPBD két területen határoz meg célokat: • A közel nulla energiaigényű épületekre vonatkozó követelmények megvalósítása 2019-ig (csak az új középületekre vonatkozóan), illetve 2021-ig (az összes új épületre vonatkozóan). • Az energiahatékonysági követelmények költségoptimalizált megvalósításának módszerei (az új és meglévő épületekre vonatkozóan) Az átdolgozott EPBD főbb intézkedései: • Nem határoz meg külön célt a meglévő épületek felújítására vonatkozóan. A tagállamoknak azonban követniük kell az állami szektor példáját, és olyan szabályozást kell kidolgozniuk, illetve olyan intézkedéseket kell meghozniuk (például az energiával kapcsolatos célokra), amelyek elősegítik a felújított épületek átalakítását alacsony energiafogyasztású épületekké. A tagállamoknak értesíteniük kell a Bizottságot az ilyen intézkedésekről a nemzeti terveikben. • A 2002-es EPBD szerint a tagállamoknak biztosítaniuk kell azt, hogy az alternatív rendszerek, például a megújuló energia vagy a kombinált hő- és energiatermelés használatát figyelembe veszik az összes, 1000 m² feletti alapterületű új épületek tervezésénél. Az 1000 m² feletti alapterületű, felújítás alatt lévő meglévő épületek energiateljesítményét javítani kell. • Az 1000 m²-es küszöbérték miatt a kisebb épületek, például az önálló családi házak nem tartoztak ide. A 2002-es EPBD ezért kihagyta az európai épületek jelentős részét, és ezzel az energiamegtakarítási potenciáljukat is. Az átdolgozott változatból törölték az eredeti irányelvben megszabott 1000 m²-es küszöbértéket az új és meglévő épületekre. Ehelyett a küszöbérték akkor lép majd hatályba, ha a nemzeti jogszabályokat harmonizálták és végrehajtották, valószínűleg 2014 elején. Így most az 1000 m² alatti épületeket is figyelembe véve az átdolgozott irányelv szinte minden épületet lefed. • A rendszerösszetevők cseréjéhez és felújításához minimum követelményeket is 13
•
•
• •
•
• •
meghatároz. A főbb felújításoknál a holisztikus számítási módszert részesíti előnyben. Kiegészítésként vagy alternatívaként az összetevőkre vonatkozó követelményeken alapuló teljesítményszámítások is megengedettek. Az irányelv egy új cikket tartalmaz a közel nulla energiaigényű épületekről. A 2. cikk definíciója szerint a közel nulla energiaigényű épület „ az I. melléklettel összhangban meghatározott, igen magas energiahatékonysággal rendelkező épület. A felhasznált közel nulla vagy nagyon alacsony mennyiségű energiának igen jelentős részben megújuló forrásokból kellene származnia, beleértve a helyszínen vagy a közelben előállított megújuló forrásokból származó energiát is.” Az irányelv szerint a tagállamoknak biztosítaniuk kell, hogy o 2020. december 31-ig minden új épület közel nulla energiaigényű épület legyen; o 2018. december 31. után az állami hivatalok által használt és birtokolt új épületeknek közel nulla energiaigényű épületnek kell lennie. A tagállamoknak jogszabályokat meg kell határozniuk és konkrét célokat kell kijelölniük az épületek felújításából keletkező közel nulla energiaigényű épületek számának növeléséhez. a 2002-es EPBD meghatározta azt is, hogyan kell értékelni az épületek energiateljesítményét. Megkövetelte, hogy a tagállamok meghatározzanak egy maximum energiafogyasztási szintet az épület normál használata alapján, de nem tartalmazott útmutatást az energiafogyasztás megkívánt szintjére vonatkozóan. A 2010-es, átdolgozott EPBD most előírja, hogy a tagállamok biztosítsák az épületek minimum energiateljesítményére vonatkozó követelmények meghatározását „a költségoptimalizált szintek elérése céljából”. A költségoptimalizált szintet az összehasonlító módszerrel lehet kiszámítani. Az energiahatékonysági tanúsítványok kiállításának részletesebb és szigorúbb eljárását kell megkövetelni a tagállamokban. Az „energiahatékonysági tanúsítvány” valamely tagállam vagy egy általa kijelölt jogi személy által elismert igazolás, amely jelzi az épületnek vagy önálló rendeltetési egységének az energiahatékonyságát. A tagállamoknak ellenőrző rendszert kell létrehozniuk az energiahatékonysági tanúsítvány érvényességének ellenőrzésére. A tagállamoknak szankciókat is meg kell határozniuk a nem megfelelőség esetére. Meg kell határozniuk az ezen irányelv alapján elfogadott nemzeti rendelkezések megsértése esetén alkalmazandó szankciókra vonatkozó szabályokat, és meg kell hozniuk minden szükséges intézkedést e szabályok végrehajtásának biztosítása érdekében. Az előírt szankcióknak hatékonyaknak, arányosaknak és visszatartó erejűeknek kell lenniük. A tagállamoknak közölniük kell a Bizottsággal e rendelkezéseket.
4.2.1. Energiahatékonysági tanúsítványok Az eredetileg a 2002-es EPBD irányelvben bevezetett energiahatékonysági tanúsítvány megvalósítása a legtöbb tagállamban gyengén sikerült. Az átdolgozott irányelv határozottan törekszik a végrehajtás sikeresebbé tételére.
Az energiahatékonysági tanúsítványnak elsősorban a következőket kell tartalmaznia: • az épület energiahatékonyságára vonatkozó adatokat és olyan referenciaértékeket is, mint például az energiahatékonyságra vonatkozó minimumkövetelmények, annak 14
• •
érdekében, hogy az épület vagy önálló rendeltetési egység tulajdonosai vagy bérlői annak energiahatékonyságát összehasonlíthassák és értékelhessék; ajánlásokat az épület vagy önálló rendeltetési egység energiahatékonyságának költségoptimalizált vagy költséghatékony növelésére; és annak feltüntetését, hogy a tulajdonos vagy a bérlő hol kaphat részletesebb tájékoztatást, többek között az energiahatékonysági tanúsítványban foglalt ajánlások költséghatékonyságával kapcsolatban.
Az átdolgozott irányelv arra ösztönzi a hatóságokat, hogy vegyék figyelembe azt a vezető szerepet, amelyet az épületek energiahatékonyságának terén játszaniuk kellene, többek között a tulajdonukban lévő épületekre vonatkozóan kiállított energiahatékonysági tanúsítványban foglalt ajánlásoknak a tanúsítvány érvényességi ideje alatt történő végrehajtásával. A tagállamok előírják, hogy az épületek értékesítésre vagy bérbeadásra kínálásakor a kereskedelmi médiában megjelenő hirdetésekben szerepeljen az épület energiahatékonysági tanúsítványában feltüntetett energiahatékonyság-mutató. Végül, amennyiben egy energiahatékonysági tanúsítvánnyal rendelkező épületnek legalább 500 m2 hasznos alapterületét hatóságok foglalják el, és azt a nyilvánosság rendszeresen látogatja, az energiahatékonysági tanúsítványt ki kell helyezni a nyilvánosság számára jól látható helyre. A megújuló energiaforrásból előállított energia támogatásáról szóló irányelv (2009/28/EK) előírja, hogy a tagállamoknak 2015-ig meg kell követelniük, ahol ez alkalmazható, a megújuló energiaforrásból előállított energia minimum szintjeinek elérését új épületekben, illetve a nagyobb felújításon áteső, meglévő épületekben.
4.2.2. Költségoptimalizált módszertani keret Az átdolgozott EPBD most előírja, hogy a tagállamok biztosítsák az épületek minimum energiateljesítményére vonatkozó követelmények meghatározását „a költségoptimalizált szintek elérése céljából”. A költségoptimalizált szintet az összehasonlító módszerrel lehet kiszámítani. A Bizottság 2011-ben meghatározott egy összehasonlító módszertani keretrendszert az épületek és az épületelemek (pl. épület teteje) energiahatékonyságára vonatkozó követelmények költségoptimalizált szintjeinek meghatározásához. 2011 júniusáig a Bizottságnak meg kell határoznia egy összehasonlító módszertani keretrendszert az épületek és az épületelemek energiahatékonyságára vonatkozó követelmények költségoptimalizált szintjeinek meghatározásához. Az összehasonlító módszertani keret előírja a tagállamoknak, hogy: • határozzanak meg referenciaépületeket, amelyek funkciójuk és földrajzi elhelyezésük alapján, beleértve a belső és külső klimatikus körülményeket is, reprezentatívak. A referenciaépületek közé lakó- és nem lakáscélú (pl. iroda), új és meglévő épületek is tartoznak; • határozzanak meg a referenciaépületek tekintetében értékelendő energiahatékonysági intézkedéseket. Ezek lehetnek önálló épületek egészére, önálló épületelemekre vagy épületelemek kombinációjára vonatkozó intézkedések, 15
• •
mérjék fel a referenciaépületek végső és primerenergia-szükségletét, a meghatározott energiahatékonysági intézkedések alkalmazásával, A kapcsolódó számításoknak meg kell felelniük a vonatkozó európai szabványoknak. a tagállamoknak az összehasonlító módszertani keret elveinek alkalmazásával ki kell számítaniuk a referenciaépületekre alkalmazott energiahatékonysági intézkedéseknek a várható gazdaságos élettartamra vetített költségeit (azaz a mindenkori nettó értéket), figyelembe véve a befektetési, karbantartási és üzemeltetési költségeket, a termelt energiából származó bevételeket és a hasznosítási költségeket.
A Bizottság egy általános módszertant biztosít, és foglalkozik a közös problémákkal, például az energiaárak becsült hosszú távú alakulásáról szóló információkkal. A módszertan alkalmazásával az egyes tagállamok elemzik a bevitt adatokat (pl. klímaviszonyok és beruházási költségek), majd kiszámítják az eredményeket. A módszertan és a helyi adatok ezután lehetővé teszik a tagállamok számára, hogy megállapítsák a minimum energiateljesítményre vonatkozó követelmények költségoptimalizált szintjét az új és meglévő épületekre. Össze kell hasonlítaniuk a számítások eredményét a mindenkor hatályban lévő, minimum energiateljesítményre vonatkozó követelményekkel. A tagállamoknak jelenteniük kell a számítások eredményeit a Bizottságnak, és mellékelniük kell a bevitt adatokat és a számításokhoz használt feltételezéseket. A tagállamoknak rendszeres időközönként, legfeljebb öt évente kell benyújtaniuk a jelentést a Bizottságnak; az első jelentés benyújtásának időpontja 2012. június. Ha az eredmények tagállami szinten azt mutatják, hogy a minimum energiateljesítményre vonatkozó követelmények jelentősen alacsonyabbak (több mint 15%-kal), mint a meghatározott költségoptimalizált szint, a tagállamnak indokot kell adnia az eltérésre. Abban az esetben, ha az eltérés nem indokolható, az adott tagállamnak tervet kell készítenie, amelyben meghatározza azokat a megfelelő lépéseket, amelyekkel az eltérés csökkenthető lesz az energiateljesítményre vonatkozó követelmények legközelebbi ellenőrzéséig.
16
5. ÉPÜLETEK ENERGETIKAI TELJESÍTMÉNYE Az épület energetikai teljesítménye (EPB) az számított vagy mért energiamennyiség, amely az épület tipikus használatával kapcsolatos energiaigény fedezésére szolgál, beleértve, többek között a fűtésre, hűtésre, szellőzésre, melegvíz-előállításra és világításra használt energiát (esetleges kivétel: berendezések). Az EPBD-nek megfelelően egy épület energetikai teljesítményét a felhasznált elsődleges energia jelzőszámával kell kifejezni az energiahordozó elsődleges energiatényezői alapján, amely a nemzeti vagy regionális súlyozott éves átlagon, vagy a helyszíni termelés fajlagos értékén alapulhat. Az EPBD meghatározását kiegészíti a berendezések (háztartások és fogyasztók) figyelembe vétele is. Egy épület energetikai teljesítményének meghatározásához fontos • a különböző energiaáramlások meghatározása és annak tisztázása, mely energiaáramlásokat kell figyelembe venni • az energetikai rendszerek határainak létrehozása és meghatározása az épületen az összes megújuló energiaforrás figyelembe vételével • az elsődleges energiatényezők figyelembe vétele az elsődleges energia-jelzőszámhoz • az optimális költségkövetelmények alkalmazhatóságának megfontolását a közel nulla energiafelhasználású épület teljesítményszintjén • a „közeli“ műszaki fogalmának tisztázása az átdolgozott EPBD-ben oly módon, hogy az vonatkozhasson a meglévő távfűtésekre vagy hűtőhálózatokra vagy bármely más, épületcsoportokat kiszolgáló műszaki rendszerre Az átdolgozott EPBD energetikai teljesítmény-meghatározása oly módon történt, hogy belefoglalták a berendezéseket (háztartások és fogyasztók) is, vagyis az épületekben használt valamennyi energiát figyelembe vették. A rendszerhatárok meghatározásához az EN 15603:2008 egyik szabványa által módosított általános űrlapot rendszeresítettek. A tagállamok számára a 4. és 5. ábrákon, és a 3. és 4. egyenletben látható rendszerhatárok használatát javasolják az elsődleges energiahányadhoz és a megújuló energiahányadhoz a közel nulla energiafelhasználású épület teljesítményszintjének meghatározásában. A nettó nulla energiakövetelménynek pontosan 0 kWh/(m2 év) elsődleges energiahasználati teljesítményszintje van. A közel nulla energiafelhasználás teljesítményszintje a nemzeti feltételektől és döntésektől függ. Az energetikai teljesítmény számításának a meghatározott energiaszámítási keretre kell vonatkoznia, amely magába foglalja: • az energiafelhasználás, a megújuló energia használata, és a leadott és exportált energia rendszerhatárait (1., 4. és 5. ábra); • a standard energiaszámítási bemenő adatokat (EN 15251:2007); • az energiaszámítások során használandó teszt referenciaévet (ISO 15927-4:2005); • az elsődleges energiatényezőket az energiahordozókhoz (néhány példa az EN 15603:2008-ban és a 3. egyenletben); 17
•
az energiaszámítási szabályokat és módszereket az energia-szükséglethez és a rendszerszámításokhoz, amelyekre a megfelelő EPBD szabványok vonatkoznak; amelyek mind befolyásolják a számított vagy mért elsődleges energia-jelzőszámot. A teljesítményszinteket meg kell határozni minden épülettípusra, legalább az átdolgozott EPBD-ben felsoroltakra.
5.1. Fogalmak és meghatározások Kiindulásként egy sor meghatározást kell tisztázni: az elsődleges energia megújuló és nem megújuló forrásokból származó energiát jelent, amely nem ment át semmilyen átalakítási folyamaton egy épülethez szükséges elsődleges energia (EN 15603:2008 és Költség-optimalizálási irányelvek) az épületben leadott energia előállítására használt energia. Ezt az energiahordozó leadott és exportált mennyiségeiből van számítva az elsődleges energia-átszámítási tényezők használatával. Az elsődleges energia nem megújuló és megújuló energiát tartalmaz. Ha mindkettőt figyelembe veszik, akkor teljes elsődleges energiának nevezhető. Az elsődleges energiafelhasználás kiértékelésének költség-optimalizálásának és jelzőszámának céljára az elsődleges energia nem megújuló hányada figyelembe van véve. elsődleges energiatényező (EN 15603:2008): Egy adott energiahordozóhoz a nem megújuló elsődleges energia osztva a leadott energiával, ahol a nem megújuló energia a leadott energia egy egységének biztosításához szükséges, figyelembe véve azt a nem megújuló energiát, amely szükséges a kivonáshoz, feldolgozáshoz, tároláshoz, szállításhoz, előállításhoz, átalakításhoz, átvitelhez, elosztáshoz és bármely más olyan művelethez, amely a leadott energiát felhasználó épület ellátásához kell. a leadott energia (EN 15603:2008) az az energiahordozónként kifejezett energia, amelyet az épületgépészeti rendszerekben adnak le a rendszerhatáron keresztül a figyelembe veendő igények kielégítésére (pl. fűtés, hűtés, szellőzés, használati melegvíz, világítás, berendezések stb.) vagy villamos energia előállítására. A leadott energia számítható a meghatározott energia-felhasználáshoz, vagy mérhető. Az EN 15603:2008 kimondja, hogy az aktív szoláris és szélenergia-rendszereknél csak az előállító egységek által leadott energia és a kiegészítő energia vehető figyelembe az energiamérlegben (pl. a szél kinetikus energiája nem). Nemzeti szinten kell eldönteni, hogy ez az energia a leadott energia része-e vagy sem. Ez a nemzeti döntés az EN 15603:2008-ban a leadott energia meghatározásának (3.3.4) 1. megjegyzésében is szerepel. Ez ellentétes az átdolgozott EPBD-vel, ha a helyszínen előállított megújuló energiát leadott energiának tekintik (ami azt jelenti, hogy a helyszíni szoláris villamos energia nem csökkenthető a hálózatról vételezett villamos energiával). Ebben az esetben ellentét mutatkozik az átdolgozott EPBD I. mellékletével, amely szerint az aktív szoláris és egyéb megújuló energiák pozitív befolyását figyelembe kell venni. Ezért a nemzeti döntés innentől nem tűnik mérvadónak és az átdolgozott EPBD az EN 15603:2008 módosítását tette szükségessé, amely most van folyamatban. az exportált energia (EN 15603:2008) az az energiahordozónként kifejezett energia, amelyet az épületgépészeti rendszerek szállítanak a rendszerhatáron keresztül és amelyet a rendszerhatáron kívül használnak fel. Ez meghatározható előállítási típusonként (pl. kogenerációs, fotovoltaikus stb.) a különböző súlyozó tényezők alkalmazása érdekében. 18
Az exportált energia számítható vagy mérhető. Az épület energetikai teljesítménye (EPB) az számított vagy mért energiamennyiség, amely az épület tipikus használatával kapcsolatos energiaigény fedezésére szolgál, beleértve, többek között a fűtésre, hűtésre, szellőzésre, melegvíz-előállításra és világításra használt energiát (esetleges kivétel: berendezések). Az EPBD-nek megfelelően egy épület energetikai teljesítményét a felhasznált elsődleges energia jelzőszámával kell kifejezni az energiahordozó elsődleges energiatényezői alapján, amely a nemzeti vagy regionális súlyozott éves átlagon, vagy a helyszíni termelés fajlagos értékén alapulhat. Az EPBD meghatározását kiegészíti a berendezések (háztartások és fogyasztók) figyelembe vétele is. Nettó nulla energiafogyasztású épület (ZEB): 0 kWh/(m2 év) elsődleges energiafelhasználású épületek. A „nettó“ ebben a meghatározásban az éves mérlegre vonatkozik. Egy nettó nulla energiafogyasztású épület tipikusan hálózatra kapcsolt, nagyon nagy energetikai teljesítményű épület. A nettó nulla energiafogyasztású épület oly módon egyensúlyozza ki elsődleges energia-felhasználását, hogy a villamos vagy más energetikai hálózatba betáplált elsődleges energia megegyezik az energetikai hálózatokból a nettó nulla energiafogyasztású épületben leadott elsődleges energiával. A 0 kWh/(m2 év) elsődleges energia-felhasználási éves mérleg tipikusan olyan helyzetet idéz elő, ahol jelentős mennyiségű helyszínen előállított energia cseréjére kerül sor a hálózattal. Ezért a nettó nulla energiafogyasztású épület energiát termel, amikor a feltételek erre megfelelőek, és máskor leadott energiát használ fel. A közel nulla energiafelhasználású épület (nZEB) olyan épület, ahol a műszakilag ésszerűen elérhető, 0 kWh/(m2 év)-nél nagyobb nemzeti elsődleges energiafelhasználás olyan legjobb energiahatékonysági intézkedésekkel és megújuló energiatechnológiákkal érhető el, amelyek lehetnek költség-optimalizáltak vagy nem. A Bizottság összehasonlító módszertani keretrendszert dolgozott ki a költség-optimalizálási szintek (Költség-optimalizálás) számítására. Nem mindegyik megújuló energiatechnológiának kell költséghatékonynak lennie a közel nulla energiafelhasználású épület esetében, ha a megfelelő pénzügyi ösztönzők nem állnak rendelkezésre. egy energiahordozó (EN 15603:2008) olyan anyag vagy jelenség, amely mechanikai munka vagy hő előállítására, vagy vegyi vagy fizikai folyamatok működtetésére használható. az épület helyszínén előállított megújuló energia (EN 15603:2008) olyan épületgépészeti rendszerek által előállított energia, amelyek közvetlenül kapcsolódnak a megújuló energiaforrásokat használó épülethez. a megújuló energiahordozó (EN 15603:2008) a megújuló energiaforrások által előállított hőés villamos energiahordozó. számított energiamérleg: egy épület fűtési, hűtési, szellőzési, használati melegvíz és világítási célú súlyozott leadott és exportált energiaszámításon alapuló energiamérlege. A háztartások, fogyasztók és a világítás villamos energiájának figyelembe vétele a lakóépületekben a nemzeti döntéstől függ. A nemzeti testületek dönthetik el, hogy a lakók tevékenységéből, pl. főzésből, termelésből, mosodából, számítógépekből stb. adódó egyéb energiahasználatot figyelembe veszik-e vagy sem. Ha igen, standard bemenő adatokra van szükség az épületek és felhasználások különböző típusaihoz. A világítást mindig figyelembe kell venni, kivéve (a nemzeti testületek döntése alapján) a lakóépületek esetében.
19
CO2-kibocsátási együttható (EN 15603:2008): Egy adott energiahordozó esetében a leadott energia egy egységére jutó, légkörbe kibocsátott CO2 mennyisége. A CO2-kibocsátási együttható magába foglalhatja más üvegházhatású gázok (pl. metán) egyenértékű kibocsátásait is. a rendszerhatár (EN 15603:2008) magán belül magába foglalja az épülettel kapcsolatos összes olyan területet (mind az épületen belül, mind azon kívül), ahol energiát használnak vagy előállítanak. Az épülettel kapcsolatos minden terület tipikusan az épület helyszínének lábnyomára vonatkozik.
5.2. Az energetikai teljesítmény számítása A következő rész leírja az energiaszámítási keretrendszert, amely magába foglalja a különböző energiaáramlásokat meghatározó rendszerhatárokat. Az energiaszámítási keretrendszer befolyásolja a közel nulla energiafelhasználású épület meghatározásainak teljesítményszintjeit és egységes módon segíti a közel nulla energiafelhasználású épület meghatározását. A leadott és exportált energia alapszintű energiamérlege és a rendszerhatárok az elsődleges és megújuló energia számításához az 5.1 ábra ábrán láthatók.
Delivered energy
Total energy use of the building
Exported energy
System boundary of building technical systems
Building site = system boundary of delivered and exported energy
5.1 ábra Rendszerhatárok a közel nulla energiafelhasználású épület meghatározásához, egy épület energiahálózatokra csatlakoztatása és a helyszíni megújuló energiaforrások (RE) használata Az épület teljes energiafelhasználása szempontjából ajánlatos az épületekben használt összes energia figyelembe vétele. Az átdolgozott EPBD szerint az energiafelhasználás minden 20
összetevője kötelező, kivéve a berendezés (háztartások és fogyasztók) energiafelhasználását, amelyet figyelembe lehet venni, de nem kötelező. Ezek figyelembe vételével az épületekben felhasznált energia kiterjed a fűtésre, hűtésre, szellőzésre, melegvízre, világításra és a berendezésekre. Az 5.1 ábra ábra szerint minden energiahordozóra vonatkozik:
Etot,i = (Edel,i − Eexp,i ) + ERE,i (5.1) vagy
Edel,i − Eexp,i = Etot ,i − ERE,i Etot,i Edel,i Eexp,i ERE,i
(5.2)
ahol az épület teljes energiafelhasználása (kWh/a), minden i energiahordozóra külön számítva; a leadott energia (kWh/a), minden i energiahordozóra külön számítva; az exportált energia (kWh/a), minden i energiahordozóra külön számítva; a helyszíni megújuló energia (kWh/a), minden i energiahordozóra külön számítva;
A leadott és exportált energiát külön-külön kell számítani minden energiahordozóra. A helyszíni megújuló energia tüzelőanyagok nélkül a napkollektorok, fotovoltaikus rendszerek, szélturbinák vagy hidroturbinák által termelt energiát jelentik és nem a kollektorokra vagy panelekre érkező napsugárzást, vagy a turbinákra érkező kinetikus energiát. A környező hőforrásokból hőszivattyúkkal nyert energia ugyancsak helyszíni megújuló energia és a környező hőcserélőket ugyancsak megújuló energiatermelőknek lehet tekinteni a megújuló energia számításában. A megújuló tüzelőanyagok nem számítanak a helyszíni megújuló energiák közé, de a leadott energia megújuló részét képezik, pl. mint helyszínen kívüli megújuló energia. Az elsődleges energia-jelzőszám (gyakran elsődleges energiamérlegnek is nevezik) egy jelzőszámban összegzi az összes leadott és exportált energiát (villamos energia, távfűtés/hűtés, tüzelőanyagok) a nemzeti elsődleges energiatényezőkkel. Az elsődleges energiajelzőszám a közel nulla energiafelhasználású épület teljesítményszintjének meghatározására használható. Hasonló módon a CO2-kibocsátás jelzőszáma a CO2-kibocsátási együtthatóval számítható. A CO2 jelzőszám további információt ad az energiafelhasználás következményeiről, az energiatermelés során a légkörbe kibocsátott CO2 adataival. A harmadik lehetséges jelzőszám a megújuló energia megosztása az épület energiamérlegében, a megújuló energiahányad. Az elsődleges energia a leadott és exportált energiából az alábbi képlettel számítható:
E=
∑ (E
del , i
f del ,i ) −∑ (E exp,i f exp,i )
i
i
Anet
(5.3)
ahol Edel,i a leadott energia (kWh/a) az i. energiahordozóra; Eexp,i az exportált energia (kWh/a) az i. energiahordozóra; fdel,i az elsődleges energiatényező (-) az i. leadott energiahordozóra; fexp,i az elsődleges energiatényező (-) az i. exportált energiahordozóra, amely megegyezhet a leadott energia tényezőjével vagy nem, a nemzeti döntéstől függően; Anet a hasznos alapterület, m2 21
Az elsődleges energiatényezők az 5.1 ábra meghatározása szerint nem megújuló elsődleges energiatényezők. Nemzeti elsődleges energiatényezőket kell használni az átdolgozott EPBD szerint; a legtöbb tagállamban ezek a tényezők már a nem megújuló elsődleges energiamegfontolásokon alapulnak, de gyakran tartalmaznak energiapolitikai megfontolásokat is. A pontos meghatározás érdekében a közel nulla energiafelhasználású épület elsődleges energia-jelzőszámmal történő meghatározásának a meghatározott energiaszámítási keretrendszerrel kell vonatkoznia, az alábbiakkal együtt: az energiafelhasználás, a megújuló energia használata, és a leadott és exportált energia rendszerhatárai (5.1 ábra, 5.4 ábra, 5.5 ábra • • • • •
5.5 ábra); a standard energiaszámítási bemenő adatokat (EN 15251:2007); az energiaszámítások során használandó teszt referenciaévet (ISO 15927-4:2005); az elsődleges energiatényezőket az energiahordozókhoz (néhány példa az EN 15603:2008-ban); az energiaszámítási szabályokat és módszereket az energia-szükséglethez és a rendszerszámításokhoz, amelyekre a megfelelő EPBD szabványok vonatkoznak; amelyek mind befolyásolják a számított vagy mért elsődleges energia-jelzőszámot.
A nettó nulla energiafogyasztású épület meghatározásának pontosan 0 kWh/(m2 év) elsődleges energiahasználati teljesítményszintje van. A „nettó“ ebben a meghatározásban az éves mérlegre vonatkozik. A „közel“ nulla energiafelhasználási teljesítményszint a nemzeti döntéstől függ, amely az alábbiakat veszi figyelembe: • a műszakilag ésszerűen elérhető elsődleges energiafelhasználási szint • az elsődleges energia hány %-át fedezik a megújuló források • rendelkezésre álló pénzügyi ösztönzők a megújuló energiához vagy az energiahatékonysági intézkedésekhez • költségráhatások és a meghatározás céltudatossági szintje A közel nettó nulla energiafelhasználású épület nemzeti meghatározásához az E-értékek teljesítményszintjét minden épülettípusra meg kell határozni, legalább az átdolgozott EPBDben felsoroltakra: (a) különböző típusú családi házak; (b) társasházak; (c) irodák; (d) oktatási épületek; (e) kórházak; (f) szállodák és értékek; (g) sportlétesítmények; (h) nagy- és kiskereskedelmi szolgáltató épületek; (i) más típusú energiafogyasztó épületek. A standard energiaszámítási bemenő adatok és az energiaszámítási szabályok alkalmazása lehetővé teszik a különböző épületben energetikai teljesítményének objektív összehasonlítását megfelelőségi értékelések céljából a felsorolt épülettípusokon belül. Az aktuális működés során az épületek nagyon különböző módon üzemeltethetők és használhatók ugyanazon épülettípuson belül. De mivel mindezen épületek ugyanazokkal a bemenő adatokkal és 22
számítási szabályokkal vannak számítva, az eredmények megbízhatóak maradnak a megfelelőségi értékeléseknél. A standard energiaszámítási bemenő adatok nem alkalmasak egy adott épület jelenlegi energiafelhasználásának értékelésére. Ha az energetikai teljesítmény tanúsítása magába foglalja az aktuális energiafelhasználás felmérését, az aktuális épületüzemeltetési adatok, akárcsak az aktuális klímaadatok megadása és néhány esetben az épülettípusok részletesebb meghatározása lesz szükséges a nagyobb pontosság érdekében.
5.3. Rendszerhatárok A rendszerhatárok meghatározásai az átdolgozott EPBD elveit és a rendszerhatárok EN 15603:2008-ben megadott leírását követik. Bármely kis vagy nulla energiafelhasználású épület meghatározásához vagy jelzőszámához szükség lesz annak meghatározására, hogy mely energiaáramlásokat kell figyelembe venni a meghatározásban, és melyeket nem. Általában az épületekben használt összes energiát ajánlott figyelembe venni, de az átdolgozott EPBD megengedi a lakók által használt berendezések villamos energiájának kizárását. Ezt a fajta energiaáramlási meghatározást hívjuk rendszerhatárnak és ez kínál általános keretrendszert az energia-jelzőszámokhoz. Az átdolgozott EPBD-ben az energetikai teljesítmény meg van határozva és ez az energetikai teljesítmény-meghatározás segít megérteni az átdolgozott EPBD közel nulla energiafelhasználású épületre (nZEB) vonatkozó meghatározásait is. Az átdolgozott EPBD e meghatározásai szerint a háztartások és fogyasztók villamos energiáját nem kötelező figyelembe venni. Minden más fontos energiaáramlást kötelező figyelembe venni. Az átdolgozott EPBD 9. cikkelye - Közel nulla energiafelhasználású épület, 3. (a) megköveteli az alábbiak figyelembe vételét a nemzeti tervekben: a Tagállamok általi részletes alkalmazást a közel nulla energiafelhasználású épületek, meghatározásának gyakorlatában, nemzeti, regionális vagy helyi feltételeik tekintetében, és beleértve az elsődleges energiafelhasználási jelzőszámot kWh/m2/év-ben kifejezve. Az elsődleges energiafelhasználás meghatározására használt elsődleges energiatényezők a nemzeti vagy regionális átlagértékeken alapulhatnak és figyelembe vehetik a vonatkozó európai szabványokat; Az átdolgozott EPBD I. melléklete közös általános keretrendszert ad az épületek energetikai teljesítményének számításához. Ebben a keretrendszerben szerepel, hogy: Egy épület energetikai teljesítményét átlátható módon kell kifejezni és tartalmaznia kell az energetikai teljesítmény jelzőszámát és felhasznált elsődleges energia jelzőszámát az energiahordozó elsődleges energiatényezői alapján, amely a nemzeti vagy regionális súlyozott éves átlagon, vagy a helyszíni termelés fajlagos értékén alapulhat. Ezért az EPBD azt mondja ki, hogy lehetőség van más jelzőszámok párhuzamos megadására is, de minden tagállam köteles használni az elsődleges energia-jelzőszámot kWh/m2/év-ben. A költség-optimalizálási célú, 2012.03.21.-i keltű, kiegészítő szabályozás a 2010/31/EU irányelvhez előírja a nem megújuló elsődleges energia használatát a költségoptimalizálási értékelésben. Ez arra vonatkozó erőteljes jelzés, hogy a nemzeti energetikai teljesítménykövetelményeknek a jövőben a nem megújuló elsődleges energia-jelzőszámon kell 23
alapulniuk, mivel máskülönben a költségoptimalizálási értékelés nem lesz lehetséges. Az I. mellékletben ugyancsak hivatkozás található a vonatkozó európai szabványok használatára: Az épületek energetikai teljesítmény-számítási módszertanának figyelembe kell vennie az európai szabványokat és igazodniuk kell a vonatkozó uniós törvényhozáshoz, beleértve a 2009/28/EK irányelvet is. Az EN 15603:2008 (jelenleg módosítás alatt) általános keretrendszert ad az épületek energetikai teljesítmény-értékeléséhez, amely sokkal részletesebb az átdolgozott EPBD meghatározásaihoz képest. Ebben a szabványban az energetikai teljesítmény-jelzőszámokat energiamérlegnek hívják, átfogóan meghatározva a súlyozott energiamérleget: • A súlyozott energiamérleg súlyozó tényezőkkel egy mérlegbe összegzi az összes leadott energiát (villamos energia, távfűtés/-hűtés, tüzelőanyagok) • A súlyozott energiamérleg a következőkön alapulhat: elsődleges energia, CO2kibocsátások vagy a nemzeti energiapolitika által meghatározott paraméterek • A költség egy lehetséges paraméterként van feltüntetve Azonban ez a EN 15603:2008 szerinti súlyozott energia ütközik az átdolgozott EPBD-vel, ha nem az elsődleges energiával határozzák meg, mivel az átdolgozott EPBD az energetikai teljesítmény kifejezését az elsődleges energiával írja elő. Az EN 15603:2008 az energiamérlegben figyelembe veendő energiaáramlásokat is tárgyalja, 5.2 ábra. Nemzeti döntéstől függ, hogy figyelembe veszik-e a háztartások és fogyasztók villamos energiáját vagy sem. Others Electricity
Gas
Oil
Measured rating
Ventilation Hot water Cooling
Calculated rating
Lighting
Heating
5.2 ábra A mért energiamérlegekben tipikusan minden energiaáramlást mértként vesznek figyelembe. A számított energiamérlegekben háztartások és fogyasztók villamos energiáját („egyebek“) figyelembe lehet venni, de nem kötelező. Az energiahatárok meghatározásához az útmutató az EN 15603:2008-ban található. Ez főleg általános útmutató és még egyszer, a pontos meghatározás a nemzeti testületek hatásköre. Példa az energiaáramlásokra az 5.3 ábra ábrán látható. A határon belül a rendszerveszteségeket egyértelműen figyelembe kell venni, a határon kívül ezek az átváltási tényezővel (= elsődleges energiatényező) vannak figyelembe véve. A részben az épület burkolófalain kívül elhelyezkedő épületgépészeti rendszereket a rendszerhatáron belülinek kell tekinteni. Az is világosan meg van fogalmazva, hogy az értékelés ugyanazon műszaki 24
rendszer által kiszolgált épületek csoportján is elvégezhető.
5.3 ábra Példa kis energiafelhasználási határral az EN 15603:2008-ból
5.3.1. Részletes rendszerhatár az energiaszámításhoz A részletes rendszerhatár az EN 15603:2008-ból van módosítva és az átdolgozott EPBD a helyszínen előállított megújuló energiát nem tekinti a leadott energia részének, azaz annak pozitív befolyását figyelembe veszi, 5.4 ábra. Az energiafelhasználás rendszerhatára a megújuló energiahányad számítására is vonatkozik, amely magába foglalja a hőszivattyúk és szabad hűtés geo-, aero- és hidrotermikus energiaforrásait. Az energiaszámítás iránya egy épület helyiségeinek energiaszükségletétől a műszaki rendszerek energiafelhasználása felé halad, amelyet a helyszíni megújuló energia előállítása és a leadott energia fedez. A helyszíni megújuló energia és a kogenerációs energiatermelés, amelyek nem szükségesek az épület energiafelhasználásához, exportra kerülnek. Az „épület szükséglete“ doboz az épületen belüli helyiségekre (termikus zónákra) és az energiafelhasználás doboza az épületgépészeti rendszerekre vonatkozik, amelyeknél látszik, hogy ezek részben az épületen kívül helyezhetők el. A külső rendszerhatárvonal az épület helyszínének határaként értelmezhető és a kapcsolódási pontok az energiarendszerekhez a leadott és exportált energiát jelző kettős nyílként láthatók. Az épület szükséglete az épület fűtési, hűtési, szellőzési, használati melegvíz-, világítási és berendezésigényét jelezi (ha a berendezések a rendszerhatáron belül vannak a javaslat szerint). A térfűtés energiaszükségletét a hőveszteségek és a táplevegő felfűtése a frisslevegő hőmérsékletéről a szobahőmérsékletre okozza (azaz a szobahőmérséklet fenntartásához szükséges energia). A térfűtés energiaszükséglete a szoláris és belső hőnyereséggel van 25
számítva, amelyek csökkentik az energiaszükségletet. A térfűtés energiaszükséglete a bármely rendszerveszteség nélkül számított, a beltéri klímafeltételek fenntartásához szükséges hőenergia. A frisslevegő energiaszükséglete a frisslevegő szobahőmérsékletre történő fűtéséhez szükséges hővisszanyeréssel van számítva. Levegőelszívás esetén, vagy ha nincs hővisszanyerés, a fűtőventilátor energiaszükséglete megegyezik a szellőzőlevegő külső hőmérsékletről szobahőmérsékletre való felfűtésének energiaszükségletével. A szellőzőventilátor villamos energiája nem energiaszükséglet, de a szellőzőrendszer energiafelhasználásához tartozik. A használati melegvíz esetében az energiaszükséglet megegyezik a vízcsapból igényelt víz hőenergia-tartalmával. A világítás és a berendezések energiaszükséglete villamos energia.
Solar gains/ loads Heat transmission
Internal heat gains/loads
BUILDING NEEDS Heating Cooling Ventilation DHW Lighting Appliances Energy need SB
ENERGY NEED Heating energy Cooling energy Electricity for lighting Electricity for appliances
Electricity
Cooling en.
RE generators Heating en.
ON SITE RENEWABLE ENERGY W/O FUELS
ENERGY USE BUILDING TECHNICAL SYSTEMS Energy use and production System losses and conversions
DELIVERED ENERGY Electricity District heat District cooling Fuels (renewable and non-renewable)
EXPORTED ENERGY Electricity Heating en. Cooling en.
Energy use SB Building site boundary = system boundary of delivered and exported energy
5.4 ábra Három rendszerhatár (SB) az energiaszükséglethez, az energiafelhasználáshoz és a leadott és exportált energia számításához. Az épületgépészeti rendszerek szállítják a fűtéshez, hűtéshez és villamos rendszerekhez szükséges mennyiségű energiát. Ezen energiaszükséglet kielégítésekor az épületgépészeti rendszereknek tipikusan bizonyos rendszerveszteségei és néhány rendszerben (pl. kazánok, hőszivattyúk, tüzelőanyag-cellák) energia-átalakításai vannak. Az épületgépészeti rendszerek által használt energia számítása e rendszerveszteségek és energia-átalakítások figyelembe vételével történik és ezeket a helyszíni megújuló energiahordozók (tüzelőanyag nélkül) és az épületben leadott energiahordozók fedezik. Az épületben leadott energiahordozók a hálózati villamos áram, a távfűtés és -hűtés, a megújuló és nem megújuló tüzelőanyagok. A helyszíni megújuló energiát tüzelőanyagok 26
nélkül az aktív szoláris és szélerőrendszerek (és vízerőrendszerek, ha van ilyen) termelik. A megújuló tüzelőanyagok nem tartoznak ebbe a fogalomba, mivel ezek a meghatározás szerint a leadott energia, azaz a helyszínen kívüli megújuló energiahordozók közé tartoznak. A hőszivattyúk vagy szabad hűtés (levegőből, talajból vagy vízből kivont) környező forrásaiból nyert energia szintén helyszíni megújuló energia. Lehetnek olyan helyszínen kívüli megújuló energiahordozók is, amelyek a hálózati villamos áram, távfűtés és -hűtés megújuló részei lehetnek és a helyszínen kívüli megújuló energiaforrásokat képviselik. A helyszíni megújuló energiatermelő rendszerek más épületgépészeti rendszereket is kiszolgálhatnak, így csökkentve az épületben leadott energiaszükségletet, vagy exportálhatók az energiahálózatokba. Ez a leadott és exportált energia mérlegében van figyelembe véve. Mind a leadott, mind az exportált energia energiahordozónként van kifejezve és számítva. Az elsődleges energiaszükséglet a leadott és exportált energiából az 5.3 képlettel számítható. A megújuló energiahányad (RER) számításához a hőszivattyúk és szabad hűtés környező hőforrásait az energiafelhasználó rendszer határain belülre fel kell venni. A megújuló energiarendszer határa az 5.5 ábra 5.5 ábra ábrán látható. A RER számításában a hőszivattyúk és a szabad hűtés nincsenek figyelembe véve, csak a leadott energia teljesítmény-együtthatón (COP) alapuló számításával, de a környező hőforrásokból kivont energiánál is. Fontos megjegyezni, hogy a passzív napenergia az energiaszükséglet rendszerhatárába tartozik és nem az energiafelhasználási és megújuló energiafelhasználási rendszerhatárokba. Ezért a passzív napenergia nincs számításba véve a RER számításában (ezt a megújuló energiaforrások (RES) irányelv is kizárja). ON SITE RE SOURCES
Electricity
Cooling en.
Heating en.
RE generators (solar, wind, hydro)
DELIVERED ENERGY (renewable and non-renewable)
Electricity ON SITE RE SOURCES Heating energy RE generators (geo- , aero- and Cooling energy hydrothermal)
RENEWABLE ENERGY USE BUILDING TECHNICAL SYSTEMS Energy use and production
District heat District cooling Fuels EXPORTED ENERGY (renewable and non-renewable)
Electricity Heating en.
System losses and conversions
Cooling en.
RE energy use SB
5.5 ábra Rendszerhatár a megújuló energiahányad RER-számításához. A 4. ábrán látható 27
energiaáramláson túlmenően a környező hőszivattyúkból és szabad hűtésből (hőcserélők) származó megújuló hőenergia is számításba van véve.
5.3.2. A megújuló energiahányad számítása A megújuló energiafelhasználás részesedésének számítására az összes megújuló energiaforrást számításba kell venni. Ezek magukba foglalják a szoláris hőt, a szoláris villamos energiát, a szél- és vízerőből származó villamos energiát, a környező hőforrásokból hőszivattyúkkal és szabad hűtéssel nyert energiát, a megújuló tüzelőanyagot és a helyszínen kívüli megújuló energiát. A megújuló energiahányad (RER) az alábbi módon számítható:
RER =
ahol RER RECon-site RECexp kWh/a; RECoff-site kWh/a; NREC NRECexp
(REC
(REC
on − site
on − site
− REC exp ) + REC off − site
− REC exp ) + REC off − site + (NREC − NREC exp )
(5.4)
a megújuló energiahányad, -; a helyszínen termelt megújuló energiahordozók összessége, kWh/a; a helyszínen termelt és exportált megújuló energiahordozók összessége, a helyszínen kívül termelt (importált) megújuló energiahordozók összessége, a leadott (importált), nem megújuló energiahordozók összessége, kWh/a; az exportált, nem megújuló energiahordozók összessége, kWh/a.
A megújuló energiahányad az épületben leadott összes energiához viszonyítva van az 5.4 egyenlettel számítva. A számítás az adott szolgáltatás viszonylatában is lehetséges, pl. fűtés vagy hűtés vagy használati melegvíz, a nemzeti meghatározások függvényében. A környező hőforrásokból hőszivattyúkkal nyert RECon-site mennyisége (ERES-szel jelölve a megújuló energiaforrások irányelvben) a megújuló energiaforrások irányelvben megadott alábbi módon számítandó: E RES = Qusable ⋅ (1 − 1 SPF ) (5.5) ahol Qusable = a hőszivattyúk által leadott, becsült teljes felhasználható hő SPF = hőszivattyúk becsült átlagos szezonális teljesítménytényezője, Csak olyan hőszivattyúk veendők figyelembe, amelyeknél SPF > 1,15 * 1/η. η az összes bruttó termelt villamos energia és a villamos energiatermelés elsődleges energiafelhasználása közötti hányados és az Eurostat adatain alapuló EU átlaggal számítandó. A 2007-es adatok szerint η értéke 43,8% (Eurostat 2009), a küszöb átlépéséhez szükséges SPF 2,63. Az 5.4 egyenletbe behelyettesítve a felhasználható hő megújuló energiaforrás részesedése legalább 62%. Megjegyzendő, hogy a hőszivattyú üzemeltetéséhez szükséges villamos energia megújuló energiaforrás részesedése nincs figyelembe véve ebben a számításban. 2013. január 1-vel a Bizottság irányelveket fog kibocsátani arra vonatkozóan, hogyan kell a tagállamoknak Qusable és SPF értékeit megbecsülniük a különböző hőszivattyús technológiákhoz és 28
alkalmazásokhoz, figyelembe véve az éghajlati viszonyok különbségeit, különösen a hideg éghajlaton. Az SPF > 1,15 * 1/η feltétel azonban nem kötelező az épületszintű RER jelzőszámhoz. A megújuló energiaforrások irányelv kimondja: „A hőszivattyúkkal nyert aerotermikus, geotermikus és hidrotermikus hőenergiát figyelembe kell venni az 1(b) bekezdés céljaira, amennyiben a végleges energiakibocsátás jelentősen túllépi a hőszivattyúk hajtásához szükséges bemenő elsődleges energiát. A megújuló energiaforrásokból származó energiaként tekintendő hőmennyiséget a jelen Irányelv céljaira a VII. mellékletben lefektetett módszertan szerint kell számítani.“ Az 1(b) bekezdés céljai: A mindegyik tagállamban a megújuló forrásokból származó energia végleges bruttó fogyasztását a …… fűtés és hűtés megújuló forrásaiból származó energia végleges bruttó fogyasztása és a …. összegeként kell számítani; Ezért a VII. mellékletben megadott eljárás nem vonatkozik az épületszintű megújuló energiafelhasználás részesedésének minden lehetséges jelzőszámára, és mivel az SPF > 1.15 * 1/η feltétel idézett része közvetlenül vonatkozik a VII. mellékletre, ez nem kötelező az épületszintű RER jelzőszámhoz. A megújuló környező energiaforrásból hőszivattyúval kivont és az épületben megújuló felhasználható hőként (aero-, geo-, hidrotermikus) leadott energia mennyisége a megújuló energiaforrások irányelv 5.5 egyenletéhez hasonló alábbi egyenlettel adható meg:
1 − α lost Qae / ge / hy,ren ≡ Qc = 1 − ⋅ Qh − k p,c ⋅ Wp,c − k p,e ⋅ Wp,e SPF
(5.6)
ahol: lost
Ex Eel,aux kp,,x Wp,x SPF
hőszivattyú energiaveszteségei, HP hajtóenergia, mint Eel, QT, Efuel; kiegészítő villamos energia, mint Wp,c + Wp,e + Waux; az x szivattyú által felhasznált energia hőenergia formájában visszanyerhető része az x szivattyú által felhasznált villamos energia (kondenzátor/párologtató oldal) HP szezonális teljesítménytényező, figyelembe véve a kiegészítő elnyelt energiát is:
SPF =
Qh Q + E − Qlost Qc Qlost Qc = c = 1+ − = 1+ − α lost E x + Eel ,aux E x + Eel ,aux E x + Eel,aux E x + Eel,aux E x + Eel,aux
(5.7) és α lost =
ahol Qfg
Q fg + (1 − k p,c ) ⋅W p,c + (1 − k p,e ) ⋅W p,e Qlost = E x + Eel ,aux E x + Eel ,aux
(5.8)
füstgáz miatti energiaveszteség gázhajtású hőszivattyúknál.
Hasonló egyenletek adhatók meg minden típusú megújuló energiatermelőhöz. Azonban ha a 29
leadott és exportált energia számítása megtörtént, a RER könnyen számítható ezen eredmények alapján a következő példákban látható módon.
5.4. Számítási példák az energiaáramlásra 5.4.1. Kis energiafelhasználású családi ház Tekintsük ezt a Helsinkiben található 150 m2 nettó alapterületű családi házat, amelynek következő éves energiaszükséglete van: • 7200 kWh (48,0 kWh/(m2 év)) fűtési energiaszükséglet (szellőzéssel és használati melegvízzel) • 1600 kWh (10,7 kWh/(m2 év)) hűtési energiaszükséglet • 1050 kWh (7,0 kWh/(m2 év)) villamos energiaszükséglet a világításhoz • 2400 kWh (16,0 kWh/(m2 év)) villamos energiaszükséglet a berendezésekhez Ebben az épületben a szoláris hőenergia 2100 kWh/a (14,0 kWh/(m2 év)) használati melegvizet szolgáltat. A fűtési igény maradék részét a talaj forrású hőszivattyú-rendszer biztosítja, amelynek 3,2-es szezonális teljesítménytényezője van. System boundary of delivered energy
Solar collector 14.0 kWh/(m2 a) on site solar thermal
Solar and internal heat gains/loads ENERGY NEED BUILDING NEEDS Heating Cooling Ventilation DHW Lighting Appliances
48.0 kWh/(m2 a) heating energy BUILDING TECHNICAL SYSTEMS 10.7 kWh/(m2 a) cooling energy Ground source heat pump 7.0 kWh/(m2 a) electricity for lighting 16.0 kWh/(m2 a) electricity for appliances
Heat transmission through the building envelope
(48.0-14.0)/3.2=10.6 kWh/(m2 a) Free cooling 10.7/6=1.8 kWh/(m2 a) Fans 5.0 kWh/(m2 a) Lighting 7.0 kWh/(m2 a) Appliances 16.0 kWh/(m2 a)
Primary energy: E = 40.4*2.5 = 101 kWh/(m2 a)
30
DELIVERED ENERGY
Electricity 40.4 kWh/(m2 a)
SOLAR ENERGY Solar collector 14.0 kWh/(m2 a) on site solar thermal BUILDING TECHNICAL SYSTEMS
GEOTHERMAL ENERGY Ground source heat pump heat exchanger
34.0–10.6=23.4 kWh/(m2 a) geothermal energy
Ground source heat pump 34.0/3.2=10.6 kWh/(m2 a)
10.7 kWh/(m2 a) geothermal energy
Free cooling 10.7/6=1.8 kWh/(m2 a)
DELIVERED ENERGY
Electricity 40.4 kWh/(m2 a) non-renewable
Fans 5.0 kWh/(m2 a) Lighting 7.0 kWh/(m2 a) Appliances 16.0 kWh/(m2 a)
Renewable energy ratio:
RER =
(14.0 + 23.4 + 10.7 ) = 0,54 (14.0 + 23.4 + 10.7 ) + 40.4
System boundary of renewable energy
5.6 ábra Számítási példa az elsődleges energia és a megújuló energia hányadosára egy családi házban. Az energiaszámítás eredményei az 5.6 ábra 5.6 ábra ábrán láthatók. Először is a 14,0 kWh/(m2 év) helyszíni hőenergia csökkenti a 48,0 kWh/(m2 év) energiaszükségletet. A hőszivattyú így 34,0 kWh/(m2 év) hőenergiát termel 10,6 kWh/(m2 év) villamos energiafelvétellel. A szezonális teljesítménytényező a fűtési rendszer keringető szivattyúit és a talajhurkot tartalmazza. A talajhurok hűtésre való felhasználása is tekintetbe van véve, így a keringető szivattyú működtetése a hűtésre és a fan coil ventilátor energiája 1,8 kWh/(m2 év). A leadott villamos energia 40,4 kWh/(m2 év), amely nem megújulónak tekinthető. Nincs exportált energia. Az elsődleges energia 101 kWh/(m2 év) és a megújuló energiahányad 0,54.
5.4.2. Közel nulla energiafelhasználású irodaépület Tekintsük ezt a Párizsban található irodaépületet, amelynek éves energiaszükségletei a következők (minden érték kWh/(m2 év)-ben kifejezett fajlagos érték): • 3,8 kWh/(m2 év) fűtési energiaszükséglet (szellőzéssel és használati melegvízzel) • 11,9 kWh/(m2 év) hűtési energiaszükséglet • 21,5 kWh/(m2 év) villamos energiaszükséglet a berendezésekhez • 10,0 kWh/(m2 év) villamos energiaszükséglet a világításhoz Az energiaszükséglet lebontása az 5.7 ábra ábrán látható.
31
Az épületnek fűtésre egy 90%-os szezonális hatékonyságú gázkazánja van. Hűtési célra szabad hűtést alkalmaznak fúrólyukakból (kb. a szükséglet 1/3-át) és a maradék igényt mechanikus hűtéssel fedezik. A fúrólyukas hűtésnél a szezonális energiahatékonysági hányad 10 és a mechanikus hűtésé 3,5. Az 1,2 kW/(m3/s) fajlagos ventilátorteljesítményű szellőzőrendszer 5,6 kWh/(m2 év) ventilátorenergiát használ. A felszerelt fotovoltaikus napenergia-rendszer 15,0 kWh/(m2 év) energiát nyújt, amelyből 6,0-t az épület hasznosít és 9,0-et a hálózatba exportálnak. Az energiaszámítás eredményeit az 5.7 ábra mutatja az épületgépészeti rendszer dobozában. A 90%-os hatékonyságú gázkazán 4,2 kWh/(m2 év) tüzelőanyag-energiát eredményez. A hűtőrendszer villamos energiaigénye 10-es, ill. 3,5-ös szezonális energiahatékonysági hányadosokkal van számítva. A szabad hűtés, mechanikus hűtés, szellőzés, világítás és a berendezések villamos energiaigénye 39,8 kWh/(m2 év). Az épületben felhasznált 6,0 kWh/(m2 év) szoláris villamos energia a villamos energiaszükségletet 33,8 kWh/(m2 év)-re csökkenti. A fotovoltaikus villamos energia maradékát, 9,0 kWh/(m2 év)-et exportálják. A leadott tüzelőanyag-energia (a szállított földgáz kalorikus értéke) 4,2 kWh/(m2 év). A leadott és exportált energiaáramlásokból az elsődleges energia 66 kWh/(m2 év) eredménnyel van számítva. Ebben a példában ugyanaz a 2,0-s elsődleges energiatényező van mind a leadott, mind az exportált villamos energiához használva. A megújuló energiahányad számításánál azt vették figyelembe, hogy a hálózati villamos energia 20%-a származik megújuló forrásokból. Ezzel az értékkel a megújuló energiahányad 35%. System boundary of delivered and exported energy
Solar panels 15.0 PV electricity,
Solar and internal heat gains/loads NET ENERGY NEED (47.2 kWh/(m2 a)) Appliances (users') Lighting
10,8
21,5
1,1 0,6 3,2
10
Space heating Heating of air in AHU Cooling in room units Cooling of air in AHU
NET ENERGY NEED BUILDING TECHNICAL (47.2 kWh/(m2 a)) SYSTEMS Boiler DELIVERED ENERGY 3.8 heating 3.8/0.9 = 4.2 Fuel 4.2 Free cooling 11.9 cooling 4.0/10 = 0.4 Compressor cooling Electricity 33.8 21.5 appliances 7.9/3.5 = 2.3 10.0 lighting
Heat transmission through the building envelope
Ventilation 5.6 Appliances 21.5 Lighting 10.0 (Sum of electricity 39.8)
Primary energy: 4.2*1.0 + 33.8*2,0 - 9.0*2.0 = 54 kWh/(m2 a)
32
EXPORTED ENERGY Electricity 9.0
Delivered and exported energy
from which 6.0 is used in the building and 9.0 exported
SOLAR ENERGY Solar panels 15.0 PV electricity, from which 6.0 is used in the building and 9.0 exported
AEROTHERMAL ENERGY Condenser (air cooled liquid chiller)
4.0 aerothermal
BUILDING TECHNICAL SYSTEMS Boiler DELIVERED ENERGY 3.8/0.9 = 4.2 Fuel 4.2 Free cooling 4.0/10 = 0.4 Compressor cooling Electricity 33.8 7.9/3.5 = 2.3 (20% renewable) Ventilation 5.6 Appliances 21.5 EXPORTED ENERGY Lighting 10.0 Electricity 9.0 (Sum of electricity 39.8)
System boundary of renewable energy
Renewable energy ratio:
RER =
(15.0 + 4.0 − 9.0) + 0.2 ⋅ 33.8 = 0,35 (15.0 + 4.0 − 9.0) + 0.2 ⋅ 33.8 + (4.2 + 0.8 ⋅ 33.8)
5.7 ábra Számítási példa az energiaáramlásra közel nulla energiafelhasználású irodaépületben
33
6. MEGÚJULÓ ENERGIAFORÁSOK KIS ENERGIAIGÉNYŰ ÉPÜLETEKBEN A megújuló energiaforrásból előállított energia támogatásáról szóló irányelv (2009/28/EK) előírja, hogy a tagállamoknak 2015-ig meg kell követelniük, ahol ez alkalmazható, a megújuló energiaforrásból előállított energia minimum szintjeinek elérését új épületekben, illetve a nagyobb felújításon áteső, meglévő épületekben. A kis energiafelhasználású épületek nagyon nagy energiahatékonysága miatt több lehetőség van a megújuló forrásokból származó energia megfelelő támogatására. Ez a fejezet nem megy bele a különböző megújuló energia-technológiák részleteibe, csupán le kívánja fedni a kis energiafelhasználású épületekben a megújuló energiaforrások fő szempontjait. Ezek főleg az épület hasznosítására, kezelésére és működtetésére vonatkoznak, azaz mi szükséges a belső kényelem, pl. a levegőminőség és a hőmérséklet megteremtéséhez és fenntartásához (fűtéssel, szellőzéssel, hűtéssel, légkondicionálással) és a használati melegvíz (DHW) biztosításához. A kis energiafelhasználású épület műszaki előfeltételei kiválóak: kis fogyasztás mellett még a minimális teljesítményfelvétel is elegendő; a kisebb energiasűrűség a megújuló energiaforrások egyik fő jellemzője. A hatékonyság javítására nagy lehetőségek vannak és az energiahatékonyságon túlmenően a megújuló energia hozzájárul a jobb energiamérleghez is. •
• •
Egy passzív ház teljes energiafogyasztásának több mint egy harmada fedezhető a napkollektorokkal – mivel egy passzív ház több energiát igényel a melegvíz előállítására, mind a fűtésre. A napkollektorok jelentik a legjobb megoldást a melegvíz biztosítására. A maradék igény olyan kicsi, hogy teljesen költséghatékony módon kielégíthető, pl. részesedés vásárlásával egy szélerőműben - ezt már a gyakorlatban is alkalmazzák. A fotovoltaikus rendszerek ugyancsak jelentős mértékben hozzájárulhatnak a passzív ház energiaellátásához.
A legnyilvánvalóbb és leghasznosabb megoldás az összes helyszíni, közeli és helyszínen kívüli megújuló energiaforrásból történő energiatermelés elfogadása és figyelembe vétele az épület elsődleges energiafelhasználásának számításánál. Mindenen opciók, valamint ezek változatai az alábbiakat foglalhatják magukba: 1. Helyszíni: Azt jelenti, hogy minden megújuló energiát a telken állítanak elő, pl. nap vagy szél vagy a helyszínre szállított és hasznosított biomassza segítségével. 2. Helyszíni és közeli: Mint a fentiek, de beleértve a közeli előállítást is, pl. épületek nagyobb csoportjával együtt épített közös tulajdonú létesítményekkel, mint a megújuló energiaforrásokkal táplált távfűtő erőművek. 3. Helyszíni, közeli és helyszínen kívüli: Idetartozik az összes helyszínen, közelben vagy helyszínen kívül, pl. a hálózaton előállított megújuló energia, de a helyszínen kívüli megújuló energiát megfelelő módon ellenőrizni és tanúsítani kell a csalás és kétszeres számlázás megelőzésére. 34
Szükséges és az EPBD közel nulla energiafelhasználású épületre vonatkozó meghatározásaival is összhangban van a maximális energiaigényre vonatkozó küszöb, akárcsak a megújuló energia minimális százalékos aránya. Ezért a megújuló energia részesedésének csak aktív ellátó rendszereket szabad számításba vennie, pl. napenergiarendszereket, pellet-kazánokat stb. A megújuló energia passzív használata, pl. a passzív napenergia-nyereség a közel nulla energiafelhasználású épületek fontos tervezési eleme a bruttó energiaszükséglet csökkentésére. Az épület maradék közel nulla vagy nagyon kis energiaigényének fedezésére szolgáló megújuló energia minimális részesedése az 50% - 90%-os tartományban választható meg, hogy összhangban legyen az EU energetikai és éghajlati céljaival. Sőt, további két oka van az 50% - 90%-os kötelező tartomány megválasztásának, amely • összhangban van az EPBD közel nulla energiafelhasználású épületre vonatkozó meghatározásaival, amely azt kéri, hogy az épület energiaigényét „nagyon nagy mértékben“ megújuló forrásokból fedezzék, • A javasolt tartomány valószínűleg teljesíti az energiára, illetve az üvegházhatású gázokra vonatkozó átfogó célok elérésének követelményeit. A megújuló energia használata a nagy energiahatékonysággal együtt gazdaságilag ígéretesebb a hagyományos energiaellátáshoz viszonyítva. A költséghatékony telepítés jobban valósul meg: ha az energiafogyasztás nagyon kicsi, a hagyományos energiaellátás egy kilowattórájának ára általában nagyon magas. A kis energiafelhasználású épületekben azonban ez nem számít, hiszen a fogyasztás olyan kicsi, hogy még a magas árak is elfogadhatóak. Ez jelenti a megújuló energia gazdasági lehetőségét: a kilowattóránkénti ára ugyan magas, de a passzív házban a felhasználó ezt jobban elviseli. Minél jobban megvalósulnak a „megújuló energiaforrások és hatékonyság“ céljai, annál jelentősebbek a következő járulékos hatások: • a szociális alapok kisebb terhelése (az érezhetően növekvő foglalkoztatás miatt) • többlet adóbevétel (a hozzáadott érték miatt) • növekvő vásárlóerő (a kisebb energiaköltségek miatt) • a CO2-kibocsátás csökkenése.
35
7. A KIS ENERGIAIGÉNYŰ ÉPÜLETEK SZINTJEI Európa-szerte sokféle koncepció és önkéntes szabvány létezik a nagyon energiahatékony épületekre, vagy akár az éghajlatra érzéketlen épületekre: passzív ház, nulla energia, plusz energia és más olyan projektek, mint a 3 liter, Minergie, Effinergie stb. Ezenkívül ezek a meghatározások különböző területekre vonatkoznak: helyszíni energia, forrás-energia, költség vagy kibocsátások. Sőt, a fenti szabványok követelményeinek további változatai is felmerülnek attól függően, hogy új vagy meglévő, lakó- vagy nem lakóépületet vesznek figyelembe. A hatékony épületeknek: • kevés energiát kell igényelniük (jól szigetelt épület-burkolat, jó bioklimatikus kialakítás); • hatékony épületgépészeti rendszerrel kell rendelkezniük. Ezek főleg az épület hasznosítására, kezelésére és működtetésére vonatkoznak, azaz mi szükséges a belső kényelem, pl. a levegőminőség és a hőmérséklet megteremtéséhez és fenntartásához (fűtéssel, szellőzéssel, hűtéssel, légkondicionálással) és a használati melegvíz (DHW) biztosításához. • a leadott energiát megújuló energiaforrásból (energiahordozóból) kell fedezniük. De a megújuló energiaforrásból (pl. fából) származó energiával is takarékoskodni kell. Az épületgépészeti rendszereknek nagy hatékonyságúaknak kell lenniük akkor is, ha megújuló energiát hasznosítanak (pl. biomassza-kazánok). Erős szemléletbeli különbségek vannak abban, hogyan kell a kis energiafelhasználású épületeket meghatározni, milyen területre kell alapozni és milyen eszközök és technikák lesznek megfelelőek. Ma a tagállamok több mint felének nincs hivatalosan elfogadott meghatározása a kis vagy nulla energiafelhasználású épületekre. Néhány tagállam már felállított hosszútávú stratégiákat és célokat az új házak kis energiaigényének elérésére. A kis energiafelhasználású épület meghatározásában az EU tagállamainak vannak közös megközelítései, de jelentős eltérések is vannak. A meglévő koncepciók egybegyűjtésére és tökéletesítésére van szükség ahhoz, hogy ezek igazodjanak az EPBD-ben és a megújuló energiáról szóló irányelvben jelzett követelményekhez. Jellemzően a kis energiafelhasználású épületek az alábbiakat tartalmazzák: • nagyfokú szigetelés, • nagyon energiahatékony ablakok, • nagyfokú légzárás • és természetes/gépi szellőzés nagyon hatékony hővisszanyeréssel együtt a fűtési/hűtési igény csökkentésére. A nagyon nagyfokú energetikai teljesítmény elérését lehetővé teszi: • a megújuló energia használata, pl. a napenergia gyűjtése télen és a naphő visszaverése nyáron és/vagy az aktív szoláris technológiák integrálása (pl. napkollektorok a használati melegvízhez és térfűtés vagy fotovoltaikus panelek a villamos áram előállítására). E más energia-/erőforrás-megtakarítási intézkedések is tehetők, pl. helyszíni szélkerekek villamos áram előállítására vagy esővízgyűjtő rendszerek.
36
A kis energiafelhasználású épületek alábbi típusai határozhatók meg: • közel nulla energiafelhasználású épület (nZEB): A műszakilag ésszerűen elérhető, 0 kWh/(m2 év)-nél nagyobb elsődleges energiafelhasználás olyan legjobb energiahatékonysági intézkedésekkel és megújuló energiatechnológiákkal érhető el, amelyek lehetnek költség-optimalizáltak vagy nem. • nettó nulla energiafelhasználású épület (ZEB): A 0 kWh/(m2 év) elsődleges energiafelhasználás olyan legjobb energiahatékonysági intézkedésekkel és megújuló energiatechnológiákkal érhető el, amelyek lehetnek költség-optimalizáltak vagy nem. • energia-független (önálló) épületek • A pozitív energiájú épületek olyan épületek, amely több helyszíni megújuló energiát termelnek, mint amennyi az épületek energiaigénye.
7.1.1. A kis energiafelhasználású ház Az 1970-es évek óta néhány építész és tudós megpróbálta elérni a „nulla energiafelhasználású házat“. Egy ház energiafogyasztásának nullára való csökkentése nagyon nehéz feladat és bár a nulla energiafelhasználású ház műszakilag lehetséges, egyelőre a megfizethetetlen kategóriába tartozik. A gyakorlat egy viszonylag szerény célt eredményezett: a kis energiafelhasználású épület költséghatékonyabb és egyszerűbb standardnak bizonyult, amely gyorsan megvalósítható. A kis energiafelhasználású házaknak 70 kWh/(m²év)-nél kisebb éves fűtési igénye van a lakótérre vetítve. Ezek fűtési energiafogyasztása ezért kb. kétharmaddal kevesebb egy meglévő épülethez képest. Svédországban az 1980-as évek elején már számos kis energiafelhasználású házat építettek kísérleti és bemutatási céllal. Ez a standard ott olyan sikeres volt, hogy az építési szabvány túlteljesítéseként főleg kis energiafelhasználású házakat építettek még a 80-as évek közepéig is. A „Nybyggnadsregler“ jogszabály alapján 1991-ben a kis energiafelhasználási szabvány kötelezővé vált. Sok éve már az ország politikai célja lett, hogy függetlenedjen a tüzelőolajtól. Németországban a jelenleg érvényes, 2010. évi energiamegtakarítási rendelet (EnEV) nagyjából megfelel a kis energiafelhasználású házak szabványának. Azonban Németországban is ma az építési standard jobb a kormányzati szabályozás által megköveteltnél. Az alábbi három fő szempontot kell tekintetbe venni, mivel a kis energiafelhasználású épületekre vonatkozó mai meghatározások a közel nulla energiafelhasználású épület meghatározása felé tendálnak: • A legtöbb kis energiafelhasználású épületre vonatkozó meghatározás az európai országokban saját nemzeti épületszabvány szerinti határaik bizonyos maximális százalékos arányát határozza meg a négyzetméterenkénti és éves elsődleges energiafelhasználásra. Azonban az EU-tagállamokban eltérések vannak aszerint, hogyan kell egy épület elsődleges energiafelhasználását számítani és kifejezni (pl. a nettó vagy bruttó alapterületet kell-e figyelembe venni). • A létező, kis energiafelhasználású épületekre vonatkozó meghatározások nem jelzik kifejezetten, mekkora részt kell a megújuló energiának képviselnie az energiaellátásban. Az átdolgozott EPBD kimondja, hogy a szükséges energiát nagy mértékben megújuló forrásokból kell fedezni. Különösen ez a megújuló energia 37
•
részesedésére vonatkozó útmutatás hiánya okoz eltérést a jelenlegi szabályozások vagy meghatározások és az EPBD nulla energiára vonatkozó fent idézett meghatározása között. A meglévő koncepcióknak számos olyan eleme van, amelyek a közel nulla energiafelhasználású épület meghatározásának alakításában felhasználhatók, például az átfogó célokkal való munkavégzés elve a konkrét szempontok egy-egy „küszöbének“ alkalmazásával (pl. a maximális elsődleges energiaigény és további korlátok a fűtési energiaigényre a passzív ház koncepcióján belül).
Az épületek energetikai teljesítményére vonatkozó 2010/31/EU irányelv (átdolgozás) előírja, hogy minden új épületnek közel nulla energiafelhasználású épületnek kell lennie 2020-ig és a tagállamoknak közbenső célokat kell kitűzniük 2015-re. A közel nulla energiafelhasználású épület olyan épület, amelynek • nagyon nagy energetikai teljesítménye van, ami azt jelenti, hogy az épület energiaveszteségei nagyon kicsik, az épület hatékonyan hasznosítja az energianyereséget, az épület védve van az erős nyári hőterheléstől és az épület gépészeti rendszereinek nagyon nagy a hatékonysága és nagyon kicsi pótlólagos energiaigénye van, valamint a kiegészítő energiaigény kicsi • energiaigénye következetesen nulla vagy nagyon kicsi - figyelembe véve az épületgépészeti rendszereket is (fűtés, szellőzés, légkondicionálás, hűtés és használati melegvíz) • az energiaigény nagy részét/meghatározó hányadát megújuló energiaforrásokból kell fedezni (helyileg, a közelből és az országos hálózatról). A megújuló energiaforrásból előállított energia támogatásáról szóló irányelv (2009/28/EK) előírja, hogy a tagállamoknak 2015-ig meg kell követelniük, ahol ez alkalmazható, a megújuló energiaforrásból előállított energia minimum szintjeinek elérését új épületekben, illetve a nagyobb felújításon áteső, meglévő épületekben.
7.1.2. A passzív ház Az éves fűtési igény a passzív házakban csak 15 kWh/(m²év). Ezeket megalapozott módszerekkel kell tervezni és költséghatékonyan kell építeni; a kiváló hőszigetelés, a hőhidak elkerülése, a légzáróság, a háromrétegű energiatakarékos üvegezés és a vezérelt, hővisszanyeréssel kialakított otthoni szellőzés mind nagyon fontosak. Ez lehetővé teszi a különálló fűtőrendszerrel történő hőelosztást. A meglévő szellőzőrendszer felhasználható a hő elosztására, amelyet a melegvízellátó rendszerrel együtt lehet alkalmazni. Az elsődleges energia éves maximális igénye a passzív házban ugyancsak rögzített; ez magába foglalja a szivattyúk, ventilátorok, a világítás és a háztartási berendezések energiaigényét, valamint a hűtéshez és melegvízhez szükséges energiát. Jelenleg a lakóházakra vonatkozó korlát 120 kWh/(m²év). Az innovatív épülettermékek választéka (alacsony U-értékű üvegezés, szigetelt ablakkeretek, előregyártott épületelemek a hőhidak megakadályozására és csökkentésére) megkönnyíti e szabvány gyors megvalósítását. A gyakorlat azt mutatja, hogy a tökéletesített szabványokkal történő energiamegtakarítás egyre komplexebb lesz. • Normál új építésen alapulva (70 kWh/(m²év)) összehasonlíthatóan könnyebb elérni a 38
•
passzív ház 15 kWh/(m²év) értékű szabványát. Azonban az utolsó 15 kWh/(m²év) akkora ráfordítást igényel, hogy a közép-európai éghajlaton ez pénzügyileg nem igazolható: nincs több lehetőség további beruházások fedezésére, mivel a passzív ház már külön fűtőrendszert igényel a hőelosztáshoz.
Mindazonáltal a Darmstadt-Kranichsteinban található passzív ház első alkalommal bizonyította, hogy már ma is megvalósítható a nulla fűtésű ház elfogadható külön költségek vállalásával, további passzív módszerek alkalmazásával. 1994-ben az egyik lakóegységben toló-árnyékolókat építettek be utólag, amelyeket éjszakára be lehetett csukni télen, és így az U-értéket 0,3 W/(m²K) alá lehetett csökkenteni. A hőveszteségek ilyen módon való további csökkentése révén a kiegészítő fűtést teljesen le lehetett kapcsolni, ezért a házat a napenergia passzív használata és a néhány meglévő belső hőforrás „fűtötte“ [FEIST 1995] . A belső hőforrások további csökkentésével, pl. a legújabb generációs LED-ek használata révén elért hatékonyabb világítással ezen opció jelentősége csökken. Mindenesetre a nagyon jó hatásfokú villamos berendezések és világítás használata nagyon lényeges, mivel ezek egész évben használatban vannak, azon időszakokban is, amikor a belső hő külön forrásai nem kívánatosak. A passzív ház folyamatos továbbfejlesztésével egyre egyszerűbb lesz nulla fűtésű házakat építeni a jövőben. Ez a folyamat könnyen hozzátársítható a passzív ház szabványához. Természetesen fel lehet tenni a kérdést, hogy a szinte jelentéktelen 15 kWh/(m²év) további csökkentése „pontosan“ nullára hoz-e gazdasági vagy ökológiai előnyöket. A ház továbbra is igényel villamos csatlakozást - ma senki nem akar meglenni hűtőszekrény, mosógép, mosogatógép, fény és internet nélkül. Érdemes megjegyezni, hogy a passzív házzal elért teljes fogyasztásértékek olyan kicsik, hogy a regeneratív energiaellátás műszakilag lehetséges és gazdaságilag akár el is fogadható a regeneratív módon termelt villamos energia visszatápláló kompenzációjának köszönhetően.
7.1.3. Nulla fűtésű házak További lépések megtételével a passzív ház „nulla fűtésű házzá“ fejleszthető tovább. A nulla fűtésű ház olyan épület, amelynek éves átlagban 0 fűtési igénye van. Még a leghidegebb napon sincs szükség kiegészítő hűtésre az ilyen házban. A nulla fűtésű házak lényegesen nagyobb erőfeszítéseket igényelnek a passzív házakkal összehasonlítva anélkül, hogy a környezet befolyásolása jelentősen csökkenne. A jövőben ezek az erőfeszítések csökkenthetők a folyamatos fejlődés révén, különösen az ablakok esetében.
7.1.4. Energia-önellátó és plusz energia épületek Az energia-önellátás műszakilag lehetséges, de pillanatnyilag még rendkívül drága. Ahol hálózati ellátórendszer létezik, a megújuló energiaforrásokból másutt előállított villamos energia különösebb ráfordítások nélkül juttatható el az épülethez - és az ingatlanon előállított többlet villamos energia visszatáplálható a hálózatba. Ennek sokkal több értelme van a környezet szempontjából, mint az önellátó épületnek.
39
Egy energia-önellátó épület nem igényel energiaellátást az ingatlanon kívülről - eltekintve a természetben előforduló energiaáramlástól (napsugárzás, szél, esetleg talajvíz). Az energiafüggetlenség nem csak a fűtésre vonatkozik, hanem az épületben lévő összes energiafogyasztóra is, ezért a melegvizet, szellőzést és a háztartási villamos energiát is önellátó módon kell biztosítani. Itt nincs csatlakozás a hálózatra, vagy tüzelőanyag-szállítás. Azt, hogy az ilyen épület ma műszakilag lehetséges, a Napenergia-rendszerek FraunhoferIntézete Freiburgban energiafüggetlen napházával bebizonyította. A ház a melegvíz előállításához szükséges maradék energiaigényét napkollektorokkal, és villamos energiáját fotovoltaikus rendszerekkel biztosítja; télen ezt hidrogént elégető tüzelőanyag-cellákkal biztosítja, amelyet nyáron elektrolitikusan állítanak elő és tárolnak. Még akkor is, ha – a bemutatott módon – az energiafüggetlen házak ma már műszakilag megoldhatók, kétséges, hogy ezek belátható időn belül gyakorlati jelentőségre tesznek szert. Bármely módszert is használnak az energiaellátásra a teljesen regeneratív forrásokból, szükség van az energiatermelés túlméretezésére és a szezonális tárolásra. Mindkét esetben ez nem csak gazdaságilag elfogadhatatlan, hanem ökonómiailag kérdéses is, mivel jelentős kezdeti energetikai beruházásra van szükség minden további rendszer esetében. Ez leginkább azt jelenti, hogy az épületet elfogadható ráfordításokkal egy energiahálózatra (pl. villamos hálózatra) kell csatlakoztatni. A hálózat könnyen és költséghatékonyan megbirkózik sok olyan feladattal, amelyek önellátó megoldásokkal csak indokolatlan ráfordításokkal valósíthatók meg: • a hálózat kiegyenlíti az energiaigény ingadozásait a fogyasztók statisztikai eloszlása révén; • a hálózat képes eltárolni a visszatáplált energiát és eljuttatni más fogyasztókhoz, vagy gyakori ciklusokban eltárolni; • a regeneratív villamos generátorok gazdaságilag megalapozott egységeken működtethetők a hálózatban (pl. 1 MW-os szélerő-állomások, biomasszával kombinált hő és erőművek); • egyedi házak esetében a nagy tárolóegységekben történő szezonális tárolás gazdaságosabb, mint kis egységekben. Ezért még a távolabbi jövőben is ésszerűbbnek tűnik, hogy a házak hálózatra legyenek csatlakoztatva és ne önellátóak legyenek, hogy szükség esetén az előállított többletenergia visszatáplálható legyen a hálózatba. Ez a trend erősödni látszik a jövőben; ez az oka, hogy alig épül energia-önálló ház. Ehelyett „plusz energia házakat“ építettek, amelyek energiát állítanak elő az ingatlanon (pl. fotovoltaikus rendszerekkel) és azt visszatáplálják a hálózatba és időnként energiát is vételeznek arról; de éves átlagban több energiát táplálnak a hálózatba, mint amennyit arról vételeznek.
40
7.1 ábra Elsődleges energia különböző kis energiafelhasználású épületekben (forrás: Passzív Ház Intézet) A 7.1 ábra ábrán a kis energiafelhasználású épületek szintjei láthatók a német szabványból vett példaként. Két fontos szakasz azonosítható: • A fűtési energia megtakarításának első szakasza a tipikus régi épülettől a normális új építésű épületig • És a fűtési energia megtakarításának első szakasza a normális új építésű épülettől a passzív házig. Az ábra azt mutatja, hogy a meglévő épületekben főleg a fűtési energia az, amelyik a környezetre hatással van (az elsődleges energiaigény 64%-a). A hővédelmi rendelet és az energiamegtakarítási rendelet ezeket figyelembe vette - az ezek által meghatározott követelmények ésszerű módon elsősorban az épület hővédelmére vonatkoznak. Az energiamegtakarítási rendelet minőségi szabványával a fűtési energiaigény a régi épületek átlagának kevesebb mint felére csökkent. Ma a háztartási elsődleges villamos energiafogyasztás akkora, mint a fűtésé (egyenként 40% fölötti). Az energiamegtakarítási rendelettel a teljes elsődleges energiafelhasználás kb. 40%-kal csökkent a meglévő régi épületekhez képest. A passzív házban a fűtési igény még ennél is jobban csökkent, ez érthető, hiszen ez még mindig a legnagyobb önálló tételt képviseli és a jobb szigetelés gazdaságilag ígéretesebb. Azonban a háztartási villamos energiát is tekintetbe kell venni; jó hatásfokú villamos berendezések használatával, a hatékony szabályozással és energiatakarékos világítással lehetővé vált a villamos fogyasztás több mint 50%-kal való csökkentése a DarmstadtKranichsteinben álló passzív házban anélkül, hogy ez a kényelem rovására menjen. A vízvezetékek szigetelésével és napkollektorok használatával a használati melegvízigény több mint 75%-kal volt csökkenthető a meglévő házakhoz viszonyítva. Mindent figyelembe véve a passzív ház szabvány egy épület teljes elsődleges energiaigényét több mint 70%-kal csökkenti a normál új építésű házakkal szemben. Ez kb. a kétszerese 41
annak, amennyi az energiamegtakarítási rendelet szabványával elérhető a régi épületekhez képest. Ami marad, az az elsődleges energiaigény, amely egy átlagos régi épület igényének egyhatodára (17%) csökkent. Ez a döntő tényező, hiszen az elsődleges energiaigény olyan kicsi, amely tartósan és környezetbarát módon fedezhető a regionálisan rendelkezésre álló megújuló forrásokból.
42
8. KÖZEL NULLA ENERGIAFELHASZNÁLÁSÚ ÉPÜLETEK (NZEB) A jövőbeni közel nulla energiafelhasználású épületek tartópillérei • a drasztikusan csökkenő energiaigény és • a megújuló energiaellátás nagyfokú részesedése, azonban a „közel nulla vagy nagyon kis mennyiségű energia“ és „nagyon nagy mértékben“ (amekkorában az energiaigényt megújuló energiaforrásokból kell fedezni), valamint a „helyszínen vagy közel előállított megújuló energia“ fogalmai további vizsgálatot és meghatározást igényelnek. Tekintve a különféle építési kultúrákat és éghajlatokat az EU területén, nincs egységes megközelítés a közel nulla energiafelhasználású épület alkalmazására és az ugyancsak nem írja le az energiamérleg számítási módszertanát. Specifikusan kialakított nemzeti tervek megalkotására van szükség a közel nulla energiafelhasználású épületek számának növelése érdekében, amelyek kitérnek a nemzeti, regionális és helyi feltételekre. A nemzeti tervek lehetővé teszik a közel nulla energiafelhasználású épület koncepciójának átültetését gyakorlati és alkalmazható intézkedésekbe és meghatározásokba ahhoz, hogy a közel nulla energiafelhasználású épületek elterjedhessenek. Az EPBD közel nulla energiafelhasználású épületre vonatkozó általános meghatározásának rugalmassága mellett számos kérdés merül fel a meghatározás gyakorlatiassága szempontjából: • hogyan tartható a közel nulla energiafelhasználású épület meghatározása megfelelően rugalmasan úgy, hogy a meglévő kis energiaigényű szabványokra támaszkodjon és lehetővé tegye az energia-pozitív épületeket? • hogyan lehet megfelelően meghatározni és rögzíteni és megújuló energia hányadát? • hogyan lehet meghatározni a optimális egyensúlyt az energiahatékonyság és a megújuló energia között? • hogyan kapcsolható a közel nulla energiafelhasználású épület meghatározása a költség-optimalizálási elvekhez az egyeztetés és folyamatosság érdekében? • hogyan köthető a közel nulla energiafelhasználású épület meghatározása az energiamegtakarítás és az üvegházhatású gázok csökkentésének azonos szintjéhez, amelyek hozzájárulhatnak az alacsony széndioxid-kibocsátású gazdasághoz (COM(2011) 112 final, Út a versenyképes alacsony széndioxid-kibocsátású gazdasághoz 2050-re). A költség-optimalizálási módszertan az új épületek energetikai teljesítményének javulásához fog vezetni még a közel nulla energiafelhasználású épület megközelítésének 2021-es alkalmazása előtt. A költség-optimalizálási módszertant az átdolgozott EPBD (2010/31/EU irányelv) 5. cikke („A minimális energetikai teljesítmény követelményei költségoptimalizálási szintjeinek számítása“) megköveteli, ezt a 10. fejezet tárgyalja.
43
8.1. A közel nulla energiafelhasználású épület elvei A közel nulla energiafelhasználású épület meghatározásának elveit ugyanolyan széles kitekintésben kell kijelölni és meg kell fontolni, mi az, ami megvalósítható, szükséges vagy elfogadott az alábbi négy társadalmi szempont mindegyikében és a jelenlegi és jövőbeni kihívások és előnyök kiteljesítésében. A fő szempontok: • Műszaki • Környezeti és társadalmi • Piaci és pénzügyi • Politikai és jogi A fő elvek az alábbiakra vonatkoznak: 1. a közel nulla energiafelhasználású épület energiamérlege 2. megújuló energia 3. az elsődleges energia átalakítási tényezője 4. a minimális energiaigény-küszöb és a megújuló energia minimális arányára vonatkozó követelmény 5. A közel nulla energiafelhasználású épület új épületekre vonatkozó követelményeit ugyancsak bele kell foglalni a kis/nulla szénkibocsátásba Mivel olyan új koncepcióról van szó, amelyik nagy esélyeket birtokol és egy épület számos szempontjával kíván már a kezdetekben komplex módon foglalkozni, nehéz pontos meghatározást találni már az elején. Ezért a közel nulla energiafelhasználású épület nyílt koncepcióként való megközelítésének nem célja olyan holisztikus és abszolút érvényű képlet megfogalmazása, amely a koncepció teljességére vonatkozik, de lefektethet egy sor alapelvet az ilyen épületek peremfeltételeinek meghatározásához. A három fő elv: • az energiaigény energiaminőségének behatárolása, és küszöb felállítása a megengedett legnagyobb energiaszükséglethez • az épület működtetésével kapcsolatos energiaáramlás behatárolása a megújuló energia részesedésével, és küszöb felállítása a megújuló energiaigény minimális részesedésére • az elsődleges energiaigénnyel és a CO2-kibocsátásokkal kapcsolatos energiaáramlás behatárolása, és küszöb felállítása az elsődleges energiaigényre és a CO2kibocsátásokra A közel nulla energiafelhasználású épület alapelveinek lefektetéséhez kiindulási pontként az EPBD meghatározásának kell szolgálnia. Ebből adódóan a közel nulla energiafelhasználású épület meghatározási alapelveinek az épületek energiafogyasztásával kell összefüggésben lennie és ki kell jelölnie az értékelési feltételeket. Ez elvezet az első alapelvhez.
8.1.1. Az energiaigény energiaminőségének behatárolása, és küszöb felállítása a megengedett legnagyobb energiaszükséglethez Az épület működtetésével kapcsolatos energiaáramlás világos behatárolása meghatározza az energiaigény energiaminőségét és világos útmutatást ad a megfelelő értékek megítélésére.
44
Ez a jelzőszámot az épület „energiaszükségletének“ vagy „energiaigényének“ nevezhetjük és azt az energiát határozza meg, amely a felhasználó fűtésre, hűtésre, szellőzésre, használati melegvízre és világításra, valamint az elosztási veszteségekre és tárolásra vonatkozó követelményeinek kielégítéséhez szükséges5. Azonban a világítás az EPBD terjedelmében csak a nem lakáscélú épületek esetében szerepel. Az energiaszükséglet fogalmának „bővített energiaigénnyé“ történő kiszélesítéséhez az alábbiak szerint kell azt meghatározni (lásd még az épületben áramló energia leírását a 8.1 ábra ábrán): az „épületrész“ bővített energiateljesítménye = [3] plusz az elosztási és tárolási veszteségek (a „rendszerveszteségek“ részeként) plusz „más célú villamos energia.“ A hővisszanyerés az EN ISO 13790 szerint van tekintetbe véve, azaz inkább csökkenti a [3]as és nem növeli az [5]-öt, mivel belső hőáramlási ciklusnak tekinthető.
8.1 ábra Számítási vázlat a CEN/TR 156:2008-ban bemutatott módon [1] jelöli a felhasználó fűtésre, hűtésre, világításra stb. vonatkozó követelményeinek kielégítéséhez szükséges energiát a számítási célú szinteknek megfelelően [2] jelöli a kinyert természetes energiát - passzív szoláris fűtés, passzív hűtés, természetes szellőzés, természetes megvilágítás - a belső nyereséggel együtt (lakók, világítás, villamos berendezés stb.) [3] jelöli az épület [1]-ből és [2]-ből adódó energiaszükségletét az épület saját jellemzőivel együtt [4] jelöli a mindegyik energiahordozóra rögzített leadott energiát és kiegészítő energiát, 5
Az elosztás és tárolás ahhoz az infrastruktúrához kötődik, amely eléggé integrálva van az épületbe és nem csak az ellátórendszer járulékos szolgáltatása. Egy épület energiaszükségletének megítéléséhez az ilyen szerkezetek és energiáik az épületek részeinek (és kevésbé az ellátórendszer részeinek) tekinthetők.
45
amelyek a térfűtéshez, hűtéshez, szellőzéshez, használati melegvízhez és a világítási rendszerekhez szükségesek, figyelembe véve a megújuló energiaforrásokat és a kogenerációt. Ez energiaegységekben vagy az energiahordozó egységeiben (kg m , kWh stb.) fejezhető ki. [5] jelöli az épületingatlanon termelt megújuló energiát [6] jelöli az ingatlanon előállított és a piacra exportált energiát, ez tartalmazhatja az [5] egy részét [7] jelöli az épülettel kapcsolatos elsődleges energiafelhasználást vagy CO2-kibocsátást [8] jelöli a helyszíni előállítással kapcsolatos elsődleges energiát vagy CO2-kibocsátást, amelyet a helyszínen használnak fel, ezért nem kell levonni a [7]-ből [9] jelöli a piacra exportált energiával kapcsolatos elsődleges energiát vagy CO2-kibocsátást, amelyet ezért le kell vonni a [7]-ből 3
Van néhány jó ok a villamos energiafelhasználás figyelembe vételének a berendezéseknél (csatlakoztatott terhelés) a szabályozott energiaigényen belül. Nem ajánlatos a berendezések villamos energiafelhasználásának azonnali figyelembe vétele az épület azon energiaigényén belül, amelyet a közel nulla energiafelhasználású épület meghatározása takar. Azonban ahhoz, hogy pontosabb jelzésünk legyen az épület környezetre gyakorolt hatásáról és ugyanakkor az épület villamos fogyasztását tovább integrálhassuk az átdolgozott EPBD jövőbeni terjedelmébe, ajánlatos lehet a berendezések villamos (energiájának) fogyasztásának tájékoztató célú figyelembe vétele. Ez magába foglalhatja a lakóépületek világításának villamos energiáját is. Ez ugyanúgy tehető meg, mint általában a használati melegvíz esetében, azaz olyan állandó értékkel, amely a számításban hozzáadódik a fűtés, hűtés és világítás (amennyiben vannak) energiaszükséglethez, függetlenül az adott felhasználó konkrét és pontos felhasználásától. Ha meghatároztuk a energiaszükségletet vagy igényt az alacsony/közel nulla energiafelhasználású épület számára, követelményt is kell ezzel szemben támasztanunk. Ez szükségessé teszi küszöb felállítását a megengedett legnagyobb energiaszükséglethez. Ilyen küszöb meghatározása során ajánlatos egy bizonyos sávon belül mozgó legnagyobb megengedett energiaszükségletet beállítani, amely az alábbi módon határozható meg: • A sáv felső határa (a legkevésbé igényes legnagyobb megengedett energiaigény): a felső határ azzal az energiaigénnyel határozható meg, amely az átdolgozott EPBD 5. cikke szerinti költség-optimalizálás elvei szerint alakul a különböző épülettípusokra. Ezért a társadalmi szempontokon alapuló számítási eredményeket célszerű alkalmazni. • A sáv alsó határa (legigényesebb): a sáv alsó határát természetes módon jelöli ki az az elérhető legjobb technológia, amely szabadon rendelkezésre áll és jól bevezetett a piacon, mint pl. ma a hármas üvegezésű ablak. Az elérhető legjobb technológia teljesítményszintje rendszeresen megújulhat a technológiák és piacok fejlődését követve. A tagállamok kialakíthatják egyéni helyzetüket ezen a sávon belül saját nemzeti sajátosságaik feltételei szerint.
8.1.2. Az épület működtetésével kapcsolatos energiaáramlás behatárolása a megújuló energia részesedésével, és küszöb felállítása a megújuló energiaigény minimális részesedésére A második alapelv az épület megújuló energiával való ellátására vonatkozik, hasonlóan az 46
energiaigényre megfogalmazott első alapelvhez az alábbiak szerint: Az épület működtetésével kapcsolatos energiaáramlást világosan be kell határolni, ahol a megújuló energia részesedése az ennek értékelését bemutató világos útmutatás mellett számítható vagy mérhető. Ez a közel nulla energiafelhasználású épületre vonatkozó alapelv két alapvető kérdés megválaszolását igényli: • hogyan határozzuk meg a megújuló forrásokból származó energia mértékét vagy hányadát? • mit jelent a „nagyon lényeges“ az EPBD meghatározásának szövegkörnyezetében? Az első kérdés megválaszolásához két pontot kell tisztázni a megújuló energia részesedésének meghatározásában: 1) az épületbe szállítandó energia elégséges mennyiségét 2) a megújuló energia elégséges mennyiségét Ezért a megújuló energiahányadot a megújuló energia mennyiségének és az épületbe szállítandó energia mennyiségének hányadosaként számítjuk. Az épületbe szállítandó energia elégséges mennyisége a 8.1 ábra ábrából adódik és a [3], valamint a „rendszerveszteségek“ összegét jelenti, beleértve a szivattyúk, ventilátorok stb. villamos energiáját is. A „bővített változat“ további esetében ez tartalmazza a berendezésekhez szükséges energiát is. A megújuló energia elégséges mennyisége – a 8.1 ábra ábrán is látható módon – az [5] és a vásárolt energia megújuló hányadának összege. Ez a megközelítés a „plusz energia épületeket“ is lehetővé teszi. Az [5] a helyszínen vagy közelben előállított energiát, pl. a szoláris hőenergiát, fotovoltaikus rendszerekből származó villamos energiát és a hőszivattyúk megújuló hányadát is jelöli. A hőszivattyúk megújuló hányada a megújuló energiaforrásról szóló 2009/28/EK irányelv VII. melléklete szerint számítható. Ez a hőszivattyú által leadott becsült teljes hasznos hő, levonva belőle a működtetéséhez szükséges villamos vagy hőenergiát. Feltételezve a hőszivattyú 3,0ás szezonális energia-hatásfokát (SEER) a megújuló hányad 2/3 lenne. Ezenkívül a hőszivattyúnak (vagy a 8.1 ábra ábrán látható más „rendszerelemeknek“) szállított energia származhat részben megújuló forrásokból. Feltételezve a hőszivattyú ellátásához szükséges villamos energia 50%-os megújuló hányadát ez az előbbi példában szereplő hőszivattyú 5/6-os teljes megújuló hányadát jelentené. Nagyon oda kell figyelnünk arra, nehogy kétszer számoljuk a megújuló energiát, különösen akkor, ha a helyszínen kívül előállított megújuló energiát vesszük figyelembe. Könnyen problémák jelentkezhetnek akkor, ha a vásárolt energia nem kizárólag helyszínen kívüli megújuló forrásokból származó energiából áll (annak veszélye, hogy a „szürke“ villamos energiát „zöldnek“ állítjuk be), de olyan energiából is, amelyet helyszíni/közeli forrásokból tápláltak vissza a hálózatba, pl. fotovoltaikus rendszerek a tetőn vagy kis fotovoltaikus/szélturbinák, amelyek egy lakónegyedet vagy házak egy csoportját látják el (a kétszeres számlálás veszélye). Akárcsak az energiaigénynél, küszöböt kell felállítani a minimális megújuló energiarészesedésre is. A megújuló energiaigény minimális részesedésére vonatkozó küszöb 47
az alábbi módon határozható meg. A megadott példa azt jelzi, hogy a megújuló energia „nagyon jelentős részesedésének“ ésszerű mértéke 50%-os nagyságrendű vagy nagyobb lehet. Szem előtt tartva az „épületrészek“ sokkal hosszabb élettartamát a „rendszerelemekhez“ képest, a következő példa olyan megközelítést vetít előre, amely megfelel az EPBD szándékának. Egy nagyon nagy teljesítményű épületet építenek 2020-ig. Az épület energiaszükségletét meghatározó „épületrész“ nagy felújítására valószínűleg 2050 után kerül sor. De a „rendszerelemek“ fő elemeinek cseréjére nagy valószínűséggel egyszer vagy többször sor kerül 2050-ig. Minden csere lehetőséget ad a megújuló energia hányadának növelésére. Ezért nem tűnik szükségesnek egy kisebb megújuló energiarészesedésre vonatkozó nagyon szigorú követelménnyel indítani 2020-ig, de ezután lépésről lépésre növelni kell a követelményt 2020 és 2050 között. Erre az ésszerű sáv 50% és 90% között lesz az új épületeknél. Az 50% - 90% közötti példa olyan tartományt jelöl, • ami javarészt megfelel az EPBD „lényeges mértéket“ megkívánó szövegezésével, amelyhez a közel nulla vagy nagyon kicsi mértékű szükséges energiát megújuló forrásokból kell fedezni. • ami valószínűleg magába foglalja az elsődleges energiára vagy a CO2-re vonatkozó átfogó cél eléréséhez szükséges aktuális hányadot. Valójában politikai döntéstől fog függeni, hogy mely részarányú megújuló energiát tekintenek majd „nagyon lényegesnek“. Azonban a megújuló energiahányad követelményére vonatkozó igényt az épület energiaigényén belül nem csak az EPBD vagy a megújuló energiáról szóló irányelv követelményei támasztják. E követelmény fő előnyei az építőipart a megújuló energiaforrások gyorsabb felismerésére és jobb alkalmazására késztetik, és ezen túlmenően elősegítik a megújuló energia elterjedését és az ezzel összefüggő piaci árak gyorsabb csökkenését. A megújuló források „nagyon jelentősnek“ tekintendő részarányára is lépésről lépésre történő növelést javasolnak 2020 és 2050 között. A kiinduló pontot a legjobb gyakorlat alapján kell meghatározni, ahol a közel nulla energiafelhasználású épületek szolgálnak arra vonatkozó mérce gyanánt, mit lehet ésszerű életciklus-költségek mellett elérni. Az előző fejezetekben bemutattuk, hogy még az energiaszükségletre és a megújuló energiákra vonatkozó becsvágyó követelmények sem vezetnek el szükségszerűen a kielégítő széndioxidcsökkentéshez. Például egy hőszivattyú jelentős mértékű megújuló energiát képes kínálni, de ugyanakkor nem tud hozzájárulni az épületben az üvegházhatású gázok hasonló csökkentéséhez, ha olyan villamos hajtása van, amit széntüzelésű hőerőműben állítanak elő kogeneráció nélkül (amihez a minden termelt kWh villamos áramhoz tartozó viszonylag nagy CO2-kibocsátás társul). Ezért az üvegházhatású gázok egyidejű és a megújuló energiahányad növekedésével arányos csökkentéséhez alkalmazni kell a harmadik alapelvet, az épület energiaigényére és a megújuló energiahányadára vonatkozó másik kettő mellett.
8.1.3. Az elsődleges energiaigénnyel és a CO2-kibocsátásokkal kapcsolatos energiaáramlás behatárolása, és küszöb felállítása az elsődleges energiaigényre és a CO2-kibocsátásokra Az épület működtetésével kapcsolatos energiaáramlást világosan be kell határolni, ahol az 48
átfogó elsődleges energiaigény és a CO2-kibocsátások az ennek értékelését bemutató világos útmutatás mellett számíthatók. Ez az épületbe az aktív ellátórendszerekkel szállított összes energiához kapcsolódó elsődleges energiaigény és CO2-kibocsátások. Azonban világos nemzeti szabályokat kell hozni arra, hogyan lehet elszámolni az épület energiaigényét meghaladó helyszíni vagy közeli megújuló energia exportját egy mérlegidőszakban. Küszöböt lehet felállítani az átfogó elsődleges energiaigényre és CO2-kibocsátásokra. Meg lehet becsülni egy ésszerű határt az épületállományból származó széndioxid-kibocsátásokra vonatkozó hosszútávú európai célok alapján. 2050-re az európai épületállomány feltételezhetően 90%-kal kevesebb széndioxidot fog kibocsátani az 1990-es szinttel összehasonlítva. A teljes alapterületre vonatkozó információ és becslések alapján 2050-re az átlagos „megengedett“ széndioxid-kibocsátás kb. 3 kgCO /(m²év)6 értékkel számítható. A nulla energiafelhasználású épületeknek nyilvánvalóan kevesebb széndioxidot kell kibocsátaniuk, mint az átlagos épületállománynak. 2
Az EPBD szerint az elsődleges energiának vezető tényezőnek kell lennie egy épület energetikai minőségének meghatározásában. Az elsődleges energiát korábban a fosszilis erőforrások kimerülése fő mutatószámaként vezették be. Ezért az elsődleges energiát hozzákapcsolták az energiafelhasználás fosszilis tartalmához, bár ma az elsődleges energiát a megújuló hányadhoz is megadják. Manapság sokkal nagyobb hangsúlyt fektetnek a politikai vitákban a klímaváltozásra, mint az erőforrások kimerülésére. Ezért várható, hogy hosszútávon a széndioxid akár fel is válthatja az elsődleges energiát az épület fő környezeti mutatójának szerepében. A legtöbb esetben a széndioxid és az elsődleges energia mutatószámként való összevetése ugyanarra a következtetésre jut. Csak abban az esetben van értelme a két mutatószám párhuzamos alkalmazásának hosszútávon, ha nincs szoros kapcsolat a széndioxid és az elsődleges energia között, például nukleáris energia bevonása esetén.
8.2. A közel nulla energiateljesítménye
energiafelhasználású
épület
A közel nulla energiafelhasználású épület energiateljesítményének a leadott és exportált energián kell alapulnia az átdolgozott EPBD és az EN 15603:2008 alapján. A leadott és exportált energia alapszintű energiamérlege és a rendszerhatárok az elsődleges és megújuló energia számításához az 5.1 ábra ábrán láthatók.
8.2.1. Az energiamérleg számítása - követelmények A maximális rugalmasság biztosítására, a bezárulási (lock-in) helyzetek veszélyének minimalizálására és a bezárulási hatások7 elkerülésére, valamint annak elősegítésére, hogy a 6
Ha kiindulunk az épületszektor 1990-es körülbelül 1100 millió tCO2 CO2-kibocsátásából (a fűtéshez, használati melegvízhez és hűtéshez szükséges közvetlen és közvetett kibocsátások) és 2050-re 38 milliárd m² hasznos alapterületet tételezünk fel, a 90%-os csökkenés legfeljebb 3 kgCO /(m²év) átlagos CO2-kibocsátást engedélyezne: 1100 millió tCO2 x (100%-90%) / 38 milliárd m² = 2,89 kg/(m²év) Bezárulási hatások akkor jelentkeznek, ha egy intézkedést nehéz megváltoztatni vagy javítani annak 2
7
49
koncepció később kiterjedhessen az energia-pozitív épületek irányába, a közel nulla energiafelhasználású épület energiateljesítményének az alábbiakat kell figyelembe vennie: • Az épületek energiateljesítménye kiértékelésének az éves mérlegen kell alapulnia, de a jövőben a sokkal pontosabb havi mérlegre kell váltania. • A rendszerhatárok nem lehetnek nagyon szorosak, azaz a hálózatról származó megújuló energia figyelembe vételét lehetővé kell tenni bizonyos esetekben, ha helyi/közeli kapacitásokat nem lehet telepíteni a térbeli vagy az épület geometriájából eredő korlátok és/vagy az időjárási feltételek miatt. • Az energiamérlegnek figyelembe kell vennie az energia minőségét és külön kell értékelni a villamos energiát és a fűtést. Ezért az energiatermelés minőségét fontos feltételnek kell tekinteni egy félrevezető közel nulla energiafelhasználású épületkoncepció elkerülésére, ami hatástalan vagy kontraproduktív eredménnyel járhat. A közel nulla energiafelhasználású épület megfelelő energiateljesítményéhez figyelembe kell venni az éghajlatot, az épület geometriáját és használati feltételeit az alábbiak szerint. • Az éghajlati feltételek szempontjából o Az első opció az energiakövetelmények számítása egy átlagos európai éghajlaton elhelyezkedő átlagos európai épület számára az EU 2050-es éghajlati célkitűzése szerint. Ezt az átlagos energiakövetelményt lehet aztán helyesbíteni és hozzáigazítani a nemzeti/regionális szinthez, pl. a nemzeti/regionális és az európai hűtési foknapok (CDD), ill. a fűtési foknapok (HDD) alkalmazásával. o A második opció egy állandó, nulla vagy ahhoz nagyon közeli érték kiszámítása és előírása, és ennek végrehajtás minden országban és Európaszerte. Ez az opció akkor választható, ha az első opció túl bonyolultnak tűnik, vagy szükségessé válik egy abszolút nulla energiamérleg minden európai épületre az éghajlati célkitűzések elérése érdekében. • Az épület geometriája szempontjából: új épületek esetében a geometriai különbségek nem tűnnek az energiakövetelmények különbségei melletti szembetűnő érvnek (pl. kWh/m²év)-ben, és a követelményeknek ezért függetlennek kell lenniük a geometriától. Másrészt viszont a meglévő épületállomány esetében ez különbözőképpen tekinthető és a geometriai szempontokat tovább kell elemezni az épülettulajdonosok méltánytalan többletterhelésének elkerülésére. • A használat szempontjából: Minden lakóépületnek ugyanazokat a követelményeket kell teljesíteniük, mivel tipikusan ugyanaz a használati jellegük. Ezenkívül a lakóépületekhez hasonló használati jellegű nem lakáscélú épületeknek ugyanolyan követelményeik lehetnek, mint a lakóépületeknek. A többi nem lakáscélú épületet a lehető legkevesebb kategóriába kell sorolni (a beltéri hőmérséklet, belső hőnyereség, igényelt szellőzés stb. fő kritériumai szerint) és ezek számára részletes energetikai teljesítmény-követelményeket kell szabni.
8.2.2. Számítási módszertan kis energiafelhasználású épületekhez Azok a tagállamok, amelyeknek van meghatározásuk a kis energiafelhasználású épületre, pl. építési szabályzatokban vagy hasonlókban, jellemzően ugyanazt a számítási módszert élettartama alatt vagy után. Például a légzárósági intézkedéseket nehéz javítani egy későbbi szakaszban, mivel a szerkezet be van zárva és sok esetben semmilyen hozzáférést nem tesz már lehetővé. Ezért kell az ilyen intézkedéseket már a legelején a lehető legjobban végrehajtani.
50
használják a kis energiafelhasználás teljesítmény-követelményeinek bizonyítására. A számítási módszerek szerte Európában (néhány kivétellel) mind összhangban vannak az EPBD-vel és így a vonatkozó CEN szabványokkal is. Azonban a szabványokban leírt módszer nem egységes és konkrét, és számos olyan paraméter van, amely az egyes tagállamok tetszőleges elbírálására van bízva. Ezek a különbségek rendkívül nehézzé teszik az energiakövetelmények és számítási módszerek összehasonlítását az EU országaiban. Európai tanulmányok8 szerint az alábbi paraméterek vannak felsorolva a számítási módszerek (és követelmények) lehetséges eltéréseiként: • A fűtött alapterület belső és külső méreteinek használata. • A belső terhelések változatai. • A nyári kényelem fogalmának eltérő kezelése. • Fűtetlen terek bevonása a számításokba. • Az elsődleges energiafogyasztásban szereplő energiaáramlások. • Eltérő átszámítási tényezők különböző energiahordozókra. • Külső éghajlati feltételek. • Különböző rendszerhatárok/hozzárendelés (pl. a hővisszanyerés energiatakarékossági intézkedésként, ill. hatékony ellátásként történő értelmezése). • Beltéri hőmérséklet9 Egy másik paraméter, amely fontos tényező lehet egy közel nulla energiafelhasználású épület számítási módszertanában: • A megújuló energiaforrások figyelembe vétele. Egy épület területe tipikusan az alábbi három módszer egyikével határozható meg: • belső alapterület (csak a hasznos alapterület vagy figyelembe véve), • belső összalapterület (a belső falak stb. területe is figyelembe van véve) • és külső alapterület (bruttó terület). A nagyon energiahatékony épületeknél ezen értékek különbségei könnyen okozhatnak 10%20%-os eltérést a számított energiafelhasználásban. Erhvervs- og Byggestyrelsen12 ad áttekintést arról, hogyan határozzák meg a területet a számítási módszerekben egy sor európai országban.
8.1 táblázat A megfelelőségi számításokban használt területek (forrás: Erhvervs- og Byggestyrelsen, 2011) Ország Terület AT Bruttó terület BE Nettó terület 8
9
Thomsen és Wittchen: Európai nemzeti stratégiák a kis energiafelhasználású épületek felé való elmozdulásra, SBi 2008-07, 2008. A NorthPass „A helyi kritériumok/szabványok alkalmazása és ezek különbségei a nagyon kis és kis energiafelhasználású házakra a résztvevő országokban” című jelentése (Passivhus.dk, 2010)
51
DK FI FR DE IE NL NO PO CH SE UK
(Flandria) Bruttó terület Bruttó terület Nettó terület Bruttó terület Nettó terület Nettó terület Nettó terület Nettó terület Bruttó terület Nettó terület Nettó terület
A belső hőterhelések szintje rendkívül fontos a fűtéshez szükséges energiához, különösen a nagyon energiahatékony épületek esetében. Az észak-európai országokban ez a 2,5 – 5,0 W/m -es tartományban helyezkedik el. Az alsó érték olyan belső hőnyereségből származik, amely 3000 kWh-val kisebb a felső értéknél. Ezekben az országokban a belső terheléseket használják a számítási eljárásokban az alábbiak szerint. 2
8.2 táblázat A számításokban10 használt belső hőterhelések (berendezések és személyek) (PEB rövidíti a passzív energiafelhasználású épületet, LEB a kis energiafelhasználású épületet és PH a passzív házat) Belső hőterhelés PEB a VTT szerint, Finnország Nincs meghatározva PEB a RIL szerint, Finnország Nincs meghatározva PH a FEBY szerint, Svédország 4,0 W/m PH a norvég szabvány szerint 4,0 W/m 1. osztályú LEB Dániában 5,0 W/m PH a PHI szerint 2,1 W/m 2
2
2
2
A nyári kényelem számos eltérő módon kezelhető (vagy egyáltalán nem), de két elsődleges szempont választja szét a különböző számítási módszereket: 1) az a hőmérséklet, amelyen a hűtést beindítják; 2) a hőtöbblet elvonására használt energia típusa. Néhány módszer nem veszi figyelembe a hűtési igényt, hacsak hűtési rendszer nincs jelen, pl. Finnországban, míg másutt a magas beltéri hőmérsékleteket villamos hűtési igény hozzáadásával szankcionálják még akkor is, ha nincs hűtési rendszer beépítve, pl. Dániában. Az utóbbi módszer biztosítja, hogy az épülettervezők a beltéri klímát figyelembe vegyék a tervezés során. Szerte Európában a különböző módszereknek kis részét alkalmazzák. A fűtetlen helyiségek és a normál beltéri hőmérsékleteknél alacsonyabb hőmérsékletekre fűtött helyiségek kezelésére szolgáló módszerek ugyancsak eltérőek az egyes tagállamokban. Ez a paraméter – bizonyos esetekben – jelentősen befolyásolhatja a teljes energiafogyasztást és a fajlagos (m2-enkénti) fogyasztást. Ezért fontos, hogy a számítási módszerek felismerjék ezen a ponton a tisztázásra irányuló igényt. A külső éghajlati viszonyoknak természetesen óriási befolyása van a kis energiafelhasználású 10
Erhvervs- og Byggestyrelsen: Kortlagning af strategier for lavenergibyggeri i EU Lande, 2011. február.
52
épületek nemzeti meghatározásaira. A külső hőmérséklet és a napfény-eloszlás lesz meghatározó tényező és attól függően, hogy egy épület Észak- vagy Dél-Európában található, a kis energiafelhasználási szabványok teljesítésére irányuló stratégiák teljesen különbözőek lesznek. Ezért minden bizonnyal vagy eltérő meghatározásokra lesz szükség a közel nulla energiafelhasználású épületeknél az egyes éghajlatokra (pl. mint a passzív ház esetében, ahol speciális meghatározást fogalmaztak meg Dél-Európa számára), vagy úgy kell kialakítani a meghatározást, hogy az az éghajlattól független legyen. A különböző éghajlatok megkülönböztetésére szolgáló egyik lehetőség az úgynevezett fűtési foknapok (HDD) és hűtési foknapok (CDD) bevezetése. A beltéri hőmérsékletek az észak-európai számításokban a 20 °C – 22 °C-os tartományban helyezkednek el. Egy tipikus észak-európai országban ez a különbség az átbocsátási és szellőzési hőveszteségek 20%-os vagy ennél nagyobb növekedésében fog megmutatkozni a külső klíma függvényében. 8.3 táblázat A nemzeti számításokban használt beltéri hőmérséklet (forrás: NorthPass jelentés. Beltéri hőmérséklet PEB a VTT szerint, Finnország 21 °C PEB a RIL szerint, Finnország 21 °C PH a FEBY szerint, 22 °C Svédország PH a norvég szabvány szerint 20 °C 1. osztályú LEB Dániában 20 °C PH a PHI szerint 20 °C (PEB rövidíti a passzív energiafelhasználású épületet, LEB a kis energiafelhasználású épületet és PH a passzív házat).
8.2.3. Átszámítási tényező az elsődleges energiából Átszámítási tényezőket lehet használni az energia különböző típusainak, pl. villamosság, gáz, olaj, távfűtés megkülönböztetésére. Ezek a tényezők segítséget nyújtanak a teljes energiafelhasználás mértéke pontosabb meghatározásában a környezeti vagy gazdasági szempontok alapján. Hatalmas különbségek vannak az egyes európai számítási módszerekben aszerint, hogyan alkalmazzák a súlyozó tényezőket, és a „helyes“ tényező országról országra változik attól függően, hogyan állítják elő és osztják szét a különböző energiatípusokat. A 8.4 táblázat foglalja össze a súlyozó tényezők eltéréseit néhány kiválasztott európai országban. Különösen fontos, hogy a végleges és az elsődleges energia közötti átszámítási tényezők a valóságon alapuljanak és ne legyenek kitéve politikai megfontolásoknak vagy pontatlan megközelítéseknek. Ezenkívül az átszámítási tényezőket folyamatosan hozzá kell igazítani az energiarendszer valós helyzetéhez. 8.4 táblázat Elsődleges energiatényezők használata egyes országokban (forrás: Erhvervs- og 53
Villamos energia
Byggestyrelsen, 2011) Távfűtés
Egyéb (minden más tétel, ha nincs egyéb módon meghatározva)
AT
(2,98)
Körülbelül 1,0 a rendszertől függően
BE DK
2,5 2,5
FI
Javaslat: 2,0
FR DE
2,58 2,6
IE NL PT
2,7
UK
2,92
1,0 0,8 (kis energiafelhasználású 1,0 2015-ös épületek) 1,0 (egyéb) Javaslat: 0,7 Javaslat: 1,0 (fosszilis) távhűtés: 0,4.) Javaslat: 0,5 (megújuló) 1,0 (minden más) 0,0-1,3 (0,7 a fosszilis alapú 1,1 – de 1,2 a lignitre, 0,2 a kogenerációra) fára és 0,0 a napenergiára 1,1 Földgáz: 1,0 0,15-1,3 (0,8 a fosszilis alapú 1,1 – de 0,2 a fára és 0,0 a kogenerációra) napenergiára Tüzelőanyagtól függően 1,1 (hulladék és biomassza)
3,0
8.2.4. Az épületekben lévő berendezések energiafelhasználása Az EPBD szerint csak a néhány kiválasztott „épületszolgáltatást“ (fűtés, hűtés, szellőzés és választott) ellátó berendezések energiafelhasználását kell a közel nulla energiafelhasználású épület meghatározásában figyelembe venni. Ettől függetlenül van néhány további olyan berendezés, amely épületszolgáltatásokat nyújt, amelyeket akár a törvény is előírhat a legtöbb tagállamban, amelyek azonban hiányoznak az EPBD-ből és ezért annak részét képezhetnék. Például a felvonók és tűzvédelmi rendszerek nincsenek a EPBD közel nulla energiafelhasználású épületre vonatkozó meghatározásában, de részei az alapvető „épületszolgáltatásoknak“. • A berendezésekhez szükséges villamos energia figyelembe vételét a közel nulla energiafelhasználású épület meghatározásában nem javasolták, mivel az nincs az EPBD jelenlegi terjedelmében. Azonban hosszú távon ajánlatos az EPBD-ben jelenleg tárgyalt energiafelhasználásokat kiegészíteni az épületekben használt összes egyéb energiával. A háztartási vagy a berendezésekhez szükséges villamos energiát a jövőben figyelembe vehetik, pl. egy személyenkénti vagy m2-enkénti adott értékkel (hasonlóan a jelenlegi szabályozás használati melegvíz-szükségletre vonatkozó megközelítéséhez) és így az megjelenhet a közel nulla energiafelhasználású épület meghatározásában is. • A szuboptimalizálás elkerülésére szolgáló megvalósítható átmeneti megoldás lehet az összes energiafelhasználás rendszerezése és az EPBD-ben jelenleg szereplő felhasználások világos kigyűjtése. Az EPBD terjedelmén kívüli energiafelhasználásokat nem kell szükségszerűen belevenni ugyanabba az energetikai teljesítmény-jelzőszámba, de lehet rájuk hivatkozni ugyanazzal az egységgel az EPBD jelzőszámával együttesen az összkép kialakításához. 54
•
A közel nulla energiafelhasználású épület fenntartható meghatározásához fontos lehet egy épület összes energiafelhasználásának számításba vétele az alábbi két fő ok miatt: o A mai nagyon kis energiafelhasználású vagy passzív házakban a háztartási vagy a berendezésekhez szükséges villamos energia mennyisége ugyanakkora nagyságrendű, mint a térfűtéshez/hűtéshez és használati melegvízhez felhasznált energiáé. Ugyanez igaz az épületszolgáltatásokat ellátó műszaki rendszerekre. o Európában az átlagos villamos energiafogyasztás összehasonlíthatóan nagy elsődleges energiafogyasztási és ezzel kapcsolatos széndioxid-kibocsátási mennyiségeket jelent. Ugyanez vonatkozik az építkezések és ellátórendszereik, valamint ezek bontásának energiafelhasználására.
8.2.5. Az épület energiamérlegének számítási időszaka A megújuló energiaellátás időbeli eltérései befolyásolhatják az épület ezzel kapcsolatos üvegházhatású gázkibocsátásait, ha helyszínen kívüli energiát használnak az épület aktuális energiaigényénél kisebb megújuló energiaellátást biztosító időszakok kiegyenlítésére. Ezért fontos az az időszak, amelyre az épület energiamérlegét számítják. A gyakorlati megoldás, amely egyben elfogadható kompromisszumot is jelent, a havi vagy éves mérlegek elfogadása. Ha az éves mérlegeket hagyják jóvá, akkor be kell vezetni egy további ellenőrzési módszertant az energiaellátáshoz kapcsolódó üvegházhatású gázkibocsátások időszakon belüli figyelembe vételére. A havi energiamérlegek elég rövidek ahhoz, hogy megfelelő garanciát nyújtsanak az épület energiaellátásával kapcsolatos kibocsátásokra. A koncepció lehető legegyszerűbb kialakítására előnyösnek és elegendőnek tűnik az éves mérleg használata, de lehetőséget kell biztosítani a pontosabb, egyben szigorúbb havi energiamérleg jövőbeni bevezetésére.
8.3. A közel nulla energia és a közel nulla CO2 viszonya A „közel nulla energiafelhasználású épületek“ és a „közel nulla CO2-kibocsátású épületek“ közötti viszony fontosnak számít. Az EPBD szándéka világosan a (közel) nulla CO2kibocsátás elérése az energiafelhasználás csökkentésével, azaz még ha az energia nem is okozott gondot, a CO2 még okozhat. Ezért fontos annak megalapozása, hogyan fogja a „közel nulla energia“ irányába való elmozdulás a CO2-kibocsátásokat befolyásolni (a nulla energia a szándéktól függetlenül nulla CO2-t fog eredményezni, de a nulla meghatározása jellemzően nem az „ideális és abszolút nulla“, hanem egy időszak alatti nulla (éves átlag), ahol a nulla az energiatermelés és -felhasználás egyenlegét jelenti). Annak szemléltetéséhez, hogyan viszonyulnak egymáshoz a „közel nulla CO2“ és a „közel nulla energia“ koncepciói, egy gyakorlati példán mutatjuk be, hogyan befolyásolja az energiaforrások (olaj, gáz, távfűtés, megújuló energiaforrások és villamos energia) eltérő „keveréke“ mind az energetikai teljesítményt csak az ellátási oldalon (ez nem érinti magának az épületnek a teljesítményét), mind a CO2-kibocsátásokat, ezáltal áttekintést nyerünk a két koncepció határairól. E gyakorlat alapelve egy olyan épület tervezésével történő elindulás, amely eléri a nagyon 55
nagy energetikai teljesítményt és ami megfelelhet a „közel nulla energia“ jövőbeni meghatározásának az energiaforrások tipikus „keverékének“ használata mellett. Az épületben felhasznált energiát aztán átszámítjuk CO2-kibocsátásra, amellyel megkapjuk a példa alapvonalát. Az elemzés egyszerűsítésére úgy döntöttünk, hogy a példát két különböző épülettípusra korlátozzuk, azaz egy családi házra és egy társasházra (a nem lakáscélú épületekkel később foglalkozunk a jelentésben). A gyakorlati példában dániai adatokat használunk kiindulási pontként, azaz dán éghajlatot, számítási módszereket, átszámítási tényezőket, kis energiafelhasználású épület-meghatározást (kis energiafelhasználású épület 2015, a 2010-es nemzeti építési szabályzatok szerint) és építési hagyományokat. Ezen adatok és a kapott eredmények alapján ezt később kiterjesztjük más országokra is, hogy az eredményeket európai kitekintésként általánosíthassuk, azaz a megállapítások egyszerűsített átültethetők legyenek más európai feltételekhez. A közel nulla energiaigényű épület új épületekre vonatkozó követelményeinek tartalmazniuk kell a kb. 3 kgCO2/m2év alatti nulla széndioxid-kibocsátást is. Ha kiindulunk az épületszektor 1990-es körülbelül 1100 millió tCO2 CO2-kibocsátásából (a fűtéshez, használati melegvízhez és hűtéshez szükséges közvetlen és közvetett kibocsátások) és 2050-re 38 milliárd m² hasznos alapterületet tételezünk fel, a 90%-os csökkenés legfeljebb 3 kgCO2 /(m²év) átlagos CO2-kibocsátást engedélyezne: 1100 millió tCO2 x (100%-90%) / 38 milliárd m² = 2,89 kg/(m²év)
8.3.1. Gyakorlati példa, 1. eset, családi ház Ehhez a gyakorlati példához vegyünk egy családi házat. Az épület bruttó alapterülete 121,0 m2. A háznak mechanikus szellőzése van, nyáron a természetes szellőzés lehetőségével (az ablakok kinyitásával), egy forróvíz-tárolója és kondenzációs kazánja; a fürdőben és a WC-ben padlófűtés van, az épület többi részében fűtőtestek. A követelmény11 az alábbi képlettel van meghatározva (elsődleges energia):
+ 1000 kWh/m2 pr. year
ahol A az épület bruttó alapterülete. Erre az adott épületre a követelmény 38,3 kWh/m2-rel számítható évente. E követelményen kívül az épület légzáróságának meg kell felelnie az 1,0 l/s m2 értékű, 50 Pa túlnyomással/vákuummal végzett nyomáspróbával mért légcsereszámnak. Az energiaigény fedezi a térfűtést (átbocsátás + szellőzés – belső hőnyereségek), a használati melegvizet, a mechanikus szellőzőrendszert, a kiegészítő energiát (szivattyúk, vezérlések stb.) és a hűtést. A megfelelőségi számításokhoz12 az elsődleges energiaszámításban a súlyozó tényező 1,0 a gázra és olajra, 0,8 a távfűtésre és 2,5 a villamos energiára. A példában szereplő családi ház számított energiafogyasztása a 8.5 táblázat táblázatban van 11 12
a 2015-ös kis energiafelhasználású épületre vonatkozó dán építési szabályzatokban a dán építési szabályzatok szerint
56
összefoglalva. 8.5 táblázat Az épületben felhasznált energia (kWh); forrás: BPIE Jan Fe Má Áp Má Jún Júl Au Sz Ok No b r r j g e t v Gáz Fűtés Haszn.m.víz (HMV) Gáz összesen Villamos energia Szivattyúk Haszn.m.víz (HMV) Szellőzőrendsz er Gázkazán Vill. össz. Energia össz.
43 0 18 0 61 0
28 0 17 0 45 0
70
0
190 19 0 260 19 0
7 0
7 0
6 0
27
24
27
0
0
De c
Öss z
0
0
0
0
140
200 19 0 200 19 0
20 0 20 0
200
19 0 19 0
20 0 20 0
180
0 0
0 0
0 0
0 0
0 0
0 0
0 0
7 0
7 0
34 0
26
27
26
27
27
26
27
26
27
317
200
320
370 129 0 180 227 0 356 550 0
8 6 6 5 5 5 5 5 5 5 6 8 69 42 37 39 31 32 31 32 32 31 32 39 42 420 65 48 299 22 232 22 23 232 22 23 359 592 398 2 7 1 1 2 1 2 0 A teljes energiafelhasználás (elsődleges energiafelhasználás) a dán számítási módszer alapján a „gáz összesen“ és a „villamos energia összesen“ 2,5-szörös értékével határozható meg, tehát: • . • .
= 38.1 kWh/m year
Az épület megfelel a 2015-ös kis energiafelhasználású épület követelményeinek. Az épület által igényelt energia most átszámítható CO2-kibocsátásokra a különböző energiaformák CO2-kibocsátási középértékei alapján és elsődleges energiafelhasználásra az átlagos tüzelőanyag-tényezők alapján. A számításokra a dániai átlagos CO2-kibocsátásokat és átlagos tüzelőanyag-tényezőket alkalmaztuk. Az értékek a
8.6 táblázatban találhatók.
8.6 táblázat A CO2-kibocsátások és elsődleges energiatényezők középértékei különböző 57
energiaforrásokra; forrás: Dán Energiaügynökség Forrás: Dán Energiaügynökség Energiaforrás CO -kibocsátás [kg/kWh] Elsődleges [kWh/kWh] Gáz 0,205 1,00 Villamos energia 0,567 2,18 Távfűtés 0,177 0,80 Olaj 0,265 1,00 2
energiatényező
A családi ház különböző éghajlatokra - Norvégia (Oslo), Németország (Stuttgart) és Spanyolország (Madrid) - megismételt számításainak eredményei alul láthatók.
8.2 ábra saládi ház CO2-kibocsátása és elsődleges energiafelhasználása annak függvényében, milyen fajta fűtési energiát használnak fel a házban a különböző éghajlatokon; forrás: BPIE
8.4. Esettanulmányok A közel nulla energiafelhasználású épület elvei és megvalósítási megközelítései, valamint a különböző éghajlatú területek energetikai teljesítményei a referenciaépületeken végzett szimulációkkal együtt több esettanulmányban vannak bemutatva. A fő feladat a közel nulla energiafelhasználású épület elvei okozta hatások erőteljes 58
szemléltetése egy sor olyan referenciaépületen való alkalmazással, amelyek eléggé reprezentatívak az épületek széles választékát illetően, miközben figyelembe vesszük a különböző európai éghajlati területek befolyását is. Az európai épületállományon belül a lakóépületek kb. 75%-ot tesznek ki az alapterületet tekintve, míg az önálló családi házak 64%-ot és a többszintes családi házak 36%-ot képviselnek. Ami a nem lakáscélú épületeket illeti, 58%-uk többszintes iroda- és adminisztrációs épület, oktatási épület, kórház és szálloda. Ez világosan jelzi, hogy a legjellemzőbb európai épületek családi házak, többszintes lakóházak és többszintes nem lakáscélú épületek. Ezenkívül valószínű, hogy az új épületek ugyanazt a tipológiát fogják követni, mint a mostani meglévő épületállomány. A fentiek figyelembe vételével két referenciaépületet választottunk ki: • Új önálló családi ház (129 m2 nettó alapterület) • Új többszintes, olyan méretű nem lakáscélú épület (pl. irodaépület), amely képviseli a jellemző társasházat (1600 m2 nettó alapterület) Mindegyik referenciaépületre alapjellemzőket határoztunk meg a geometria, műszaki rendszerek és felhasználási jelleg tekintetében. A közel nulla energiafelhasználású épület elveinek alkalmazását e két reprezentatív épületnél szimuláltuk az alábbi három helyszínt figyelembe véve, amelyek megfelelnek a fő európai éghajlati területeknek: • Koppenhága (Dánia), hideg éghajlat; • Stuttgart (Németország), mérsékelt éghajlat; • Madrid (Spanyolország), meleg éghajlat. A közel nulla energiafelhasználású épület elveinek a különböző éghajlati területeken lévő referenciaépületeken való szimulált alkalmazásán belül a következő paramétereket vettük figyelembe és számítottuk: • Fajlagos elsődleges energiaigény az épületszolgáltatások, pl. fűtés, használati melegvíz, hűtés, napenergiával előállított használati melegvíz, veszteségek szerint részletezve. • Az épület fűtésére, hűtésére és a használati melegvíz előállítására szolgáló különböző technológiák: légforrású hőszivattyú, sóoldatos hőszivattyú, biomassza-kazán, kondenzációs gázkazán, távfűtés, mikro-CHP gáz, mikro-CHP biomassza, multi-split hűtőegységek a lakóházakhoz (COP), központi hűtőrendszer az irodákhoz. • Végleges energiaigények különböző technológiai megfontolásokban és épületszolgáltatásonként (pl. fűtés, használati melegvíz, hűtés, szellőzés és kiegészítő energia) részletezve. • A referenciaépületek elsődleges energiaigényét, megújuló energiahányadát és a hozzátartozó üvegházhatású gázkibocsátásait minden éghajlati területen két helyzetre számítottuk: a berendezések és az EPBD terjedelmén kívüli más épületberendezések villamos energiafogyasztásának figyelembe vételével vagy anélkül. • Megújuló energia: A fent említett alapvető műszaki rendszeren kívül a szimuláció figyelembe vett egy sor kiegészítő opciót is, pl.: o Egy 2 kWp-s helyszíni fotovoltaikus (PV) rendszer o Helyszínen kívüli „100%-os zöld villamos energia“ kiegészítő használata, amelynek feltételezetten 100%-os megújuló energiahányada és 0 kg/kWh CO2kibocsátási tényezője, valamint 0 kWh/kWh elsődleges energiatényezője van. • Fajlagos CO2-kibocsátás és elsődleges energia: A fent említett feltételezéseken túl 59
•
figyelembe vettünk egy 50%-os vagy 90%-os megújuló energiahányadú fotovoltaikus kompenzációt. Az összes elemzett opció jól letömített és szigetelt épülethéjat, nagyon hatékony szellőzőrendszert tételez fel, ami nagyon kis energiaigényt eredményez.
E három helyszín éghajlati adatait óránkénti értékekkel vettük egy tipikus regionális referenciaévből. A három kiválasztott helyszín figyelembe vett éves környezeti hőmérsékletprofilja a 8.3 ábra ábrán látható.
8.3 ábra A három kiválasztott helyszínéves környezeti hőmérsékletprofilja; forrás: BPIE
60
8.4.1. Az 1. számú referenciaépület: önálló családi ház Bár, különösen a déli és keleti régiókban a társasházak a legáltalánosabb lakóépület-típusok, egy különálló bungalót választottunk referenciaépületként a lakóépület kategóriában. Ezt az épülettípust tekintik a leginkább kritikusnak az előre meghatározott elvek betartása szempontjából a burkolófelületek térfogathoz viszonyított nagy aránya miatt. Ezért a közel nulla energiafelhasználású épület elvei hatékonynak bizonyulnak ennél az épülettípusnál, feltételezhetően a következtetések átültethetők lesznek az összes többi családi háztípusra. E referenciaépület jellemzőit a8.7 táblázat-es táblázat és a8.4 ábra-es ábra vázlata mutatja be. 8.7 táblázat Az 1. számú referenciaépület (különálló családi ház, bungaló); forrás: BPIE Az épület leírása Az épületben egy nappali szoba, egy családi szoba, 4 hálószoba, egy konyha, egy éléskamra és két fürdőszoba található Az épület Külső méretek 18,77 m x 7,97 m geometriája Bruttó terület 149,6 m2 Nettó alapterület 129 m2 Szobamagasság 2,7 m Épületszerkezetek Déli homlokzat Külső falak felülete 36,2 m2 Ablak-/ajtófelület 14,5 m2 Északi homlokzat Külső falak felülete 39,1 m2 Ablak-/ajtófelület 11,6 m2 Keleti homlokzat Külső falak felülete 17,2 m2 Ablak-/ajtófelület 4,3 m2 Nyugati homlokzat Külső falak felülete 18,9 m2 Ablak-/ajtófelület 2,6 m2 Összesen Külső falak felülete 111,4 m2 Ablak-/ajtófelület 33,0 m2 Fűtés Fűtési rendszer, fűtőtestek használatával A beállítási hőmérsékletek: minimum 20 °C (éjszakai visszaállítás 23 és 06 óra között: 18 °C) és maximum 27 °C. Szellőzés A szimuláció során figyelembe vett különböző rendszerek Belső hőnyereség Az embereknél 1,5 W/m2 (éves átlagok) A berendezéseknél (világítással együtt) 3,5 W/m2 A szimulációkhoz óránkénti részletes profilokat vettünk figyelembe mindegyik zónára. Melegvíz Melegvíz250 l/m2/fő/év 55 °C-on felhasználás Víztároló 155 l, hőveszteség 2,2 W/K, a víztároló és a csövek fűtött helyen vannak elhelyezve Hőtermelő 3 m2, vákuumcsöves, épületbe integrált, déli napkollektor tájolású, 20°-os dőlésszögű, teljes kitettségű (nincs árnyékolás) Az árnyékolás határszögének 15°-ot veszünk13. 13
Az árnyékolás határszöge az üveg függőleges központjából induló vízszintes vonal és az ablak előtti potenciális árnyékoló tárgy közötti szög
61
8.4 ábra A referencia lakóház vázlatai; forrás: BPIE
8.4.2. 2. számú referenciaépület: többszintes nem lakáscélú épület Az európai nem lakáscélú szektoron belül nagyon sokféle épülettípus létezik: irodák, egészségügyi és oktatási épületek, ipari épületek, üzletek, szállodák stb. Ezért nehéz feladatot jelent az összes különböző típus egy referenciaépülettel való lefedése. Döntésünk alapján így egy többszintes irodaépületet választottunk referenciaként a közel nulla energiafelhasználású épület elvei betartásának ellenőrzésére. Ez az épülettípus emellett hasonló a többszintes társasházakhoz és viszonylag hasonló lehet más olyan nem lakáscélú épületek tipológiájához, mint a szállodák, iskolák, kórházak. A 2. számú referenciaépület fő jellemzőit a
8.8 táblázat-as táblázat és a8.5 ábra mutatja. 62
8.8 táblázat A 2. számú referenciaépület fő jellemzői: többszintes épület (iroda, társasház); forrás: BPIE Az épület Az épületnek 4 szintje és egy fűtetlen alagsora van. Az épületben két nyitott leírása iroda (Z3x és Z4x zónák) és egy központi tárgyaló (Z2x zónák a következő ábrán) helyezkedik el mindegyik szinten. Az irodaépületben 96 munkahely (szintenként 24) található. Épület Külső méretek 25,2 m x 16,4 m geometriája Bruttó terület 1653 m2 Nettó alapterület Irodahelyiségek magassága 2,8 m Tárgyaló magassága (álmennyezet) Szintmagasság 2,5 m (helybiztosítás a szellőzőcsatornák részére) Épület Déli homlokzat Külső falak felülete 178 m2 szerkezetei Ablak-/ajtófelület 182 m2 Északi homlokzat Külső falak felülete 178 m Ablak-/ajtófelület 182 m Keleti homlokzat Külső falak felülete 230 m Ablak-/ajtófelület 0m Nyugati homlokzat Külső falak felülete 0 m* Ablak-/ajtófelület 0 m* Összesen Külső falak felülete 586 m Ablak-/ajtófelület 364 m Ablakok csak az északi és déli homlokzaton találhatók és automatikus külső napárnyékolóval vannak ellátva (0,20-as árnyékolási tényező). *Megjegyzés: az épület egy másikhoz csatlakozik. Fűtés Központi ellátórendszerrel és fűtőtestekkel fűtve. A beállítási hőmérsékletek: minimum 20 °C és maximum 26 °C 06 és 20 óra között (éjszakai visszaállítás: 18 °C) Hővisszanyerés A hőcserélő nyáron megkerülővel van kiiktatva, ha a belső hőmérséklet meghaladja a 23 °C-ot. 2
2
2
2
2
2
2
2
63
Szellőzés
Állandó légáramlás 06 és 20 óra között. A forró nyári napokon a természetes éjszakai szellőzés működésbe lép, ha a külső hőmérséklet alacsonyabb a belső hőmérsékletnél és ha a belső hőmérséklet 23 °C fölött van. A légcsereszám 1,2 l/s/m2 az irodákban és a tárgyalóban. A beszűrődés 0,07 l/s/m fűtött terület. Ez jó érték, bár nem olyan jó, mint a passzív ház követelményei. Belső hőAz embereknél 100 W/munkahely nyereség (éves A berendezéseknél (PC-k stb.) 150 W/munkahely napközben átlag) 1,0 W/m éjszaka Az átlagos jelenléti és használati tényező a 9 órás munkanap alatt 0,75. Valós eloszlású modellezést tételezünk fel kisebb használattal a kora reggeli és késő esti órákban és déli szünettel. Melegvíz A használati melegvízfogyasztást nagyon kicsinek számoljuk (kb. 2 kWh/m2/év), ezért decentralizált villamos átfolyó vízmelegítőket tételezünk fel. Az árnyékolás határszögének 27°-ot veszünk. 2
2
8.5 ábra A nem lakáscélú referenciaépület modellje; forrás: BPIE 64
8.4.3. A referenciaépületek fő paraméterei Az épületszerkezetek termikus teljesítményét és a referenciaépületekben lévő épületgépészeti rendszerek hatékonyságát az alábbiak szerint határoztuk meg minden helyszínre. Ezen értékek fő kritériumainak lényegesen jobbaknak kellettek lenniük, mint az aktuális helyi minimális építési szabványok, de ugyanakkor a legjobb elérhető technológia fölött kellet állniuk és elég közel a gazdaságos megvalósíthatósághoz. Más szóval szándékunk az volt, hogy alkalmazzuk a tanulmány megállapításait és hogy a referenciaépületek energetikai teljesítményét a költségoptimalizálási szint alá (az EPBD által megkövetelt módon), de a legjobb elérhető technológia fölé helyezzük. Ahhoz, hogy az EPBD követelményeivel összhangban legyünk, az energiaigény tartalmazza a világítást a nem lakáscélú épület (2. számú referenciaépület) és kihagyja a családi ház (1. számú referenciaépület) esetében. 8.9 táblázat 1. számú referenciaépület - családi ház; Az épületszerkezetek Koppenhága Stuttgart Madrid jellemzői U-ablakok (átlag) 0,8 0,8 0,8 [W/(m²K)] SHCG (naphőnyereségi 0,51 0,51 0,51 együttható) üvegezés U-falak [W/(m²K)] 0,12 0,12 0,23 U-padló [W/(m²K)] 0,08 0,08 0,15 Légcsereszám (átlag)* 0,43 0,43 0,43 [1/óra] Hővisszanyerés 85 0,85 85 hőmérsékletegyütthatója [%] Fajlagos ventilátor- 0,25 0,25 0,25 teljesítmény [W/m ] Fűtőrendszer 4,7 3,8 4,1 csúcsteljesítménye [kW] 3
* A modellben valósághűen elosztva zónahasználati típusonként (gyermekek és nappali szoba frisslevegő-zónákként, konyha és fürdőszobák kibocsátó légzónákként)
8.10 táblázat 2. számú referenciaépület: többszintes nem lakáscélú épület; forrás: BPIE Az épületszerkezetek Koppenhága Stuttgart Madrid jellemzői U-ablakok (átlag) 0,74 0,81 1,1 [W/(m²K)] SHCG (naphő- 0,51 0,51 0,33 nyereségi együttható) üvegezés U-falak (átlag) 0,17 0,2 0,24 U-padló 0,28 0,34 0,42 Fajlagos ventilátor- 0,43 0,43 0,43 65
teljesítmény Hővisszanyerés hőmérsékletegyütthatója Világító irodák* Fűtőrendszer csúcsteljesítménye
85
80
80
7,5 60
7,5 51
7,5 47
* Általános világítás (független 2 sor) jelenléttel és napfény-vezérléssel (cél: 200 lx), valamint egyedi munkahelyi világítás adódik hozzá az alapigényhez
Mind a hat különböző referenciaépülethez a következő fűtési, szellőzési és légkondicionáló rendszereket és hozzátartozó hatékonyságokat vettük figyelembe:
8.11 táblázat A figyelembe vett fűtési és hűtési rendszerek áttekintése; forrás: BPIE Fűtés/hűtés hatékonysága Melegvíz hatékonysága (éves súlyozott átlag) (éves súlyozott átlag) Légforrású hőszivattyú (SEER) 3,5 - 4,1* 3,6– 4,3* Sóoldat forrású hőszivattyú 4,6 - 5,4* 3,6– 4,2* (SEER) Biomassza-kazán 0,9 0,9 Kondenzációs gázkazán 1 0,9 Távfűtés 0,95 0,95 (Mikro-) kogenerációs gáz 0,63/0,32** 0,63/0,32** (Mikro-) kogenerációs 0,63/0,32** 0,63/0,32** biomassza (Multi-)Split hűtőegységek 3,5 3,5 lakóépületekhez (COP) Központi hűtőrendszerek az 5,0 5,0 irodákhoz * Egyedileg számítva, főleg a külső hőmérsékletektől függ, feltételezve a piacon kapható legjobb termékeket ** fűtési/villamos energiatermelés A különböző szállítási opcióknak az épület összes energiájára és a CO2-mérlegre való hatásának számításához a következő általános feltételezésekből lehet kiindulni:
CO -tényező** [kg/kWh] Megújuló 2
8.12 táblázat Általános feltételezések; forrás: BPIE Helyszíne Helyszínen Földgáz Biomass Távfűté n kívüli, kívüli, hálózati za s hálózati „zöld villamos “villamos energia energia 0,252 0,0 0,202 0,0 0,107 35
100
0,0 66
100
54
Helyszíni villamos energia*
0,0 100
energiahányad* ** [%] Elsődleges 2,0 0,0 1,1 0,2 0,61 0,0 energiatényező* ** [-] * Az esettanulmányhoz fotovoltaikus (PV) és mikro-CHP (CHP=kombinált hő és erőmű, kogeneráció) energiát vettünk figyelembe. Feltételeztük, hogy a kogeneráció (független) fűtőkazánként üzemel, amely 100% „zöld“ villamos energiát termel és a megújuló energia, CO2-kibocsátások és az elsődleges energia kompenzációjára használható. ** Nagy országonkénti különbségek vannak a villamos energia és a távfűtés CO2-kibocsátási tényezői között az energiaellátás tüzelőanyag-keverékének összetétele szerint. Egyszerűsítés gyanánt az EU-27-es átlagot alkalmaztuk. A villamos energia és távfűtés CO2-kibocsátási tényezőihez a 2011 - 2040-es évek átlagértékeit vettük alapul, figyelembe véve egy állandó csökkenést a 2050-es -90%-os szintig (az erőművi szektor csökkentési céljainak megfelelően). *** A megújuló energia részesedését és az elsődleges energiatényezőt a villamos energiára „2011 - 2040“-es átlagértékekként számítottuk, az Európai Környezetvédelmi Ügynökség és az ECN megújuló energiára vonatkozó, EU27-es előrejelzései alapján. A maradék elsődleges energiatényezőket a Németországra vonatkozó aktuális EPBD számítási módszerekből vettük. A fotovoltaikus rendszerek helyi fajlagos energiatermelése kWp-enként14 a kiválasztott helyszínekre a következő: Koppenhága 820 kWh/kWp Stuttgart 890 kWh/kWp Madrid 1360 kWh/kWp
8.4.4. A közel nulla energiafelhasználású épület elveinek ellenőrzése a referenciaépületben E fejezetben a referenciaépületek szimulációs eredményei láthatók. Minden fajlagos érték 129 m2-es nettó alapterületre vonatkozik a családi házaknál és 1600 m2-es belső alapterületre az irodaépületeknél. A következő grafikonsorozat mindegyik éghajlatra és épülettípusra az alapváltozat eredményeit mutatja, helyszíni fotovoltaikus villamos energiatermelés és helyszínen kívüli zöld villamos energia használata nélkül, továbbá a változatokra két javítási opciót vesz figyelembe: 1. Fent: A megújuló forrásokból származó energiahányad (a piros vonalak a grafikonon az 50%-os és 100%-os határt jelölik). A részesedéseket egyenlően számítottuk, azaz függetlenül az energia típusától (pl. a megújuló hő ugyanannyinak számít, mint a megújuló villamos energia).
14
Forrás: http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/apps3/pvest.php 67
2. Középen: Fajlagos CO2-kibocsátások (a pontvonal a 3 kg/(m²év) értéket jelöli, amely a 2050-ben elérendő cél – lásd még az 5. fejezetet). 3. Lent: Fajlagos elsődleges energiaigények. Megjegyzések: Mivel a fotovoltaikus és kogenerációs rendszerekkel előállított villamos energiát negatív hozzájárulásként számítottuk, feltételezve a hagyományos hálózati villamos energia CO2-kibocsátási és elsődleges energiatényezőit, negatív értékek a CO2-kibocsátásokra és elsődleges energiára ezeknél a változatoknál lehetségesek. Abban az esetben, ha a helyszíni megújuló energiatermelő rendszerek (fotovoltaikus és biogáz-kogeneráció) több energiát termelnek az éves szükségletnél (plusz energia épületek), a megújuló energia 100% fölötti részesedése is lehetséges. .5.4.1 Szimulációs eredmények: lakóház Koppenhágában Az alábbi táblázat mutatja a számított energiaigényeket, veszteségeket és a szoláris nyereséget a koppenhágai referencia-lakóépületben. 8.13 táblázat Energiaigények, használati melegvíz hőveszteségei és szoláris nyereségek; forrás: BPIE Fajlagos fűtési igény 26,9 kWh/(m²év) Fajlagos használati melegvízigény 14,1 kWh/(m²év) Fajlagos használati melegvíz-veszteségek 7,1 kWh/(m²év) Fajlagos használati melegvíz termikus -6,7 kWh/(m²év)37 napenergiával fedezve Fajlagos hűtési igény 0,2 kWh/(m²év) Berendezések fajlagos igénye 30,0 kWh/(m²év) Fajlagos hőigények összege veszteségekkel 51,7 kWh/(m²év) együtt + kieg. igény (szellőzés és szivattyúk) Előbbi összeg + berendezések fajlagos 81,7 kWh/(m²év) energiaigénye A 8.14 táblázat mutatja a különböző fűtési rendszerek végleges energiaigényét, amely a referenciaépület energiaszükségletének fedezéséhez szükséges, ez függ a különböző rendszerek hatékonyságától. 8.14 táblázat Végleges energiaigények a különböző fűtési ellátórendszerekhez; forrás: BPIE kWh/(m2év Légforr Sóoldatos Biomass Gázka Távfűté MikroMikro) ású hőszivatty za-kazán zán s CHP* CHP* hőszivat ú (gáz) (biomassz tyú a) Fűtés 7,5 5,8 29,9 26,9 28,3 42,7 42,7 Használati 4,0 4,0 16,1 16,1 15,3 23,0 23,0 melegvíz Hűtés 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 Szellőzés 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 Kiegészítő 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 energia * Kogenerációt tételeztünk fel ezekben a megoldásokban egyedüli fűtőrendszerként csúcsterhelési kazán nélkül 68
A koppenhágai éghajlat alatti referencia-lakóépület fenti feltételek szerinti szimulációs eredményei a 8.6 ábra ábrán láthatók. A megújuló energiahányad és a CO2-kibocsátások hatása a közel nulla energiafelhasználású épület elvei szerint javasolt küszöbökhöz (a megújuló energiahányad 50% - 90% között, és a kibocsátások 3kgCO /m év alatt) viszonyítva van bemutatva. 2
69
2
8.6 ábra A koppenhágai éghajlat alatti referencia-lakóépület szimulációs eredményei; forrás: BPIE
Szimulációs eredmények: lakóház Stuttgartban Az alábbi táblázat mutatja a számított energiaigényeket, veszteségeket és a szoláris nyereséget a stuttgarti referencia-lakóépületben. 8.15 táblázat Energiaigények, használati melegvíz hőveszteségei és szoláris nyereségek; forrás: BPIE Fajlagos fűtési igény 22,0 kWh/(m²év) Fajlagos használati melegvízigény 13,5 kWh/(m²év) Fajlagos használati melegvíz-veszteségek 7,1 kWh/(m²év) Fajlagos használati melegvíz termikus -7,2 kWh/(m²év)40 napenergiával fedezve Fajlagos hűtési igény 0,3 kWh/(m²év) Berendezések fajlagos igénye 30,0 kWh/(m²év) Fajlagos hőigények összege veszteségekkel 46,3 kWh/(m²év) együtt + kieg. igény (szellőzés és szivattyúk) Előbbi összeg + berendezések fajlagos 76,3 kWh/(m²év) energiaigénye 8.16 táblázat Végleges energiaigények a különböző fűtési ellátórendszerekhez; forrás: BPIE kWh/(m2év Légforr Sóoldatos Biomass Gázka Távfűté MikroMikro) ású hőszivatty za-kazán zán s CHP* CHP* hőszivat ú (gáz) (biomassz tyú a) Fűtés 6,3 4,4 24,5 22,0 23,2 35,0 35,0 Használati 3,6 3,5 14,8 14,8 14,1 21,2 21,2 melegvíz Hűtés 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 Szellőzés 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 Kiegészítő 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 energia * Kogenerációt tételeztünk fel ezekben a megoldásokban egyedüli fűtőrendszerként csúcsterhelési kazán nélkül A stuttgarti éghajlat alatti referencia-lakóépület fenti feltételek szerinti szimulációs eredményei a 8.7 ábra ábrán láthatók. A megújuló energiahányad és a CO2-kibocsátások hatása a közel nulla energiafelhasználású épület elvei szerint javasolt küszöbökhöz (a megújuló energiahányad 50% - 90% között, és a kibocsátások 3kgCO /m2év alatt) viszonyítva van bemutatva. 2
70
8.7 ábra A stuttgarti éghajlat alatti referencia-lakóépület szimulációs eredményei; forrás: BPIE
71
Szimulációs eredmények: lakóház Madridban Az alábbi táblázat mutatja a számított energiaigényeket, veszteségeket és a szoláris nyereséget a madridi referencia-lakóépületben. 8.17 táblázat Energiaigények, használati melegvíz hőveszteségei és szoláris nyereségek; forrás: BPIE Fajlagos fűtési igény 6,0 kWh/(m²év) Fajlagos használati melegvízigény 12,3 kWh/(m²év) Fajlagos használati melegvíz-veszteségek 7,1 kWh/(m²év) Fajlagos használati melegvíz termikus -11,9 kWh/(m²év)39 napenergiával fedezve Fajlagos hűtési igény 9,2 kWh/(m²év) Berendezések fajlagos igénye 30,0 kWh/(m²év) Fajlagos hőigények összege veszteségekkel 38,0 kWh/(m²év) együtt + kieg. igény (szellőzés és szivattyúk) Előbbi összeg + berendezések 68,1 kWh/(m²év) 8.18 táblázat Végleges energiaigények a különböző fűtési ellátórendszerekhez; forrás: BPIE kWh/(m2év Légforr Sóoldatos Biomass Gázka Távfűté MikroMikrohőszivatty za-kazán ) ású zán s CHP* CHP* hőszivat ú (gáz) (biomassz tyú a) Fűtés 1,6 1,1 6,7 6,0 6,3 9,6 9,6 Használati 1,7 1,8 8,3 8,3 7,9 11,9 11,9 melegvíz Hűtés 2,6 2,6 2,6 2,6 2,6 2,6 2,6 Szellőzés 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 Kiegészítő 1,6 1,6 1,6 1,6 1,6 1,6 1,6 energia * Kogenerációt tételeztünk fel ezekben a megoldásokban egyedüli fűtőrendszerként csúcsterhelési kazán nélkül A madridi éghajlat alatti referencia-lakóépület fenti feltételek szerinti szimulációs eredményei a 8.8 ábra ábrán láthatók. A megújuló energiahányad és a CO2-kibocsátások hatása a közel nulla energiafelhasználású épület elvei szerint javasolt küszöbökhöz (a megújuló energiahányad 50% - 90% között, és a kibocsátások 3kgCO /m év alatt) viszonyítva van bemutatva. 2
72
2
8.8 ábra A madridi éghajlat alatti referencia-lakóépület szimulációs eredményei; forrás: BPIE
73
Szimulációs eredmények: nem lakáscélú épület Koppenhágában Az alábbi táblázat mutatja a számított energiaigényeket, veszteségeket és a szoláris nyereséget a koppenhágai nem lakáscélú referenciaépületben. 8.19 táblázat Energiaigények, használati melegvíz hőveszteségei és szoláris nyereségek; forrás: BPIE Fajlagos fűtési igény 11,7 kWh/(m²év) Fajlagos használati melegvízigény 2,1 kWh/(m²év) Fajlagos világítás 8,2 kWh/(m²év) Fajlagos hűtési igény 0,3 kWh/(m²év) Berendezések fajlagos igénye 20,9 kWh/(m²év) Fajlagos hőigények összege veszteségekkel 29,7 kWh/(m²év) együtt + kieg. igény (szellőzés és szivattyúk) Előbbi összeg + berendezések 50,6 kWh/(m²év) 8.20 táblázat Végleges energiaigények a különböző fűtési ellátórendszerekhez; forrás: BPIE MikrokWh/(m2év Légforr Sóoldatos Biomass Gázka Távfűté Mikro) ású hőszivatty za-kazán zán s CHP* CHP* hőszivat ú (gáz) (biomassz a) tyú Fűtés 3,3 2,5 13,0 11,7 12,3 18,6 18,6 Használati 2,1 2,1 2,1 2,1 2,1 2,1 2,1 melegvíz Hűtés 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 Szellőzés 6,8 6,8 6,8 6,8 6,8 6,8 6,8 Világítás 8,2 8,2 8,2 8,2 8,2 8,2 8,2 Kiegészítő 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 energia * Kogenerációt tételeztünk fel ezekben a megoldásokban egyedüli fűtőrendszerként csúcsterhelési kazán nélkül A koppenhágai éghajlat alatti referencia-irodaépület fenti feltételek szerinti szimulációs eredményei a 8.9 ábra ábrán láthatók. A megújuló energiahányad és a CO2-kibocsátások hatása a közel nulla energiafelhasználású épület elvei szerint javasolt küszöbökhöz (a megújuló energiahányad 50% - 90% között, és a kibocsátások 3kgCO /m év alatt) viszonyítva van bemutatva. 2
74
2
8.9 ábra A koppenhágai éghajlat alatti referencia-irodaépület szimulációs eredményei; forrás: BPIE
75
Szimulációs eredmények: nem lakáscélú épület Stuttgartban Az alábbi táblázat mutatja a számított energiaigényeket, veszteségeket és a szoláris nyereséget a stuttgarti nem lakáscélú referenciaépületben. 8.21 táblázat Energiaigények, használati melegvíz hőveszteségei és szoláris nyereségek; forrás: BPIE Fajlagos fűtési igény 9,7 kWh/(m²év) Fajlagos használati melegvízigény 2,0 kWh/(m²év) Fajlagos világítás 7,3 kWh/(m²év) Fajlagos hűtési igény 1,2 kWh/(m²év) Berendezések fajlagos igénye 20,9 kWh/(m²év) Fajlagos hőigények összege veszteségekkel 27,6 kWh/(m²év) együtt + kieg. igény (szellőzés és szivattyúk) Előbbi összeg + berendezések 48,5 kWh/(m²év) 8.22 táblázat Végleges energiaigények a különböző fűtési ellátórendszerekhez; forrás: BPIE MikrokWh/(m2év Légforr Sóoldatos Biomass Gázka Távfűté Mikro) ású hőszivatty za-kazán zán s CHP* CHP* hőszivat ú (gáz) (biomassz a) tyú Fűtés 2,7 2,0 10,8 9,7 10,2 15,4 15,4 Használati 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 melegvíz Hűtés 1,6 1,6 1,6 1,6 1,6 1,6 1,6 Szellőzés 6,8 6,8 6,8 6,8 6,8 6,8 6,8 Világítás 7,3 7,3 7,3 7,3 7,3 7,3 7,3 Kiegészítő 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 energia * Kogenerációt tételeztünk fel ezekben a megoldásokban egyedüli fűtőrendszerként csúcsterhelési kazán nélkül
A stuttgarti éghajlat alatti referencia-irodaépület fenti feltételek szerinti szimulációs eredményei a 8.10 ábra ábrán láthatók. A megújuló energiahányad és a CO2-kibocsátások hatása a közel nulla energiafelhasználású épület elvei szerint javasolt küszöbökhöz (a megújuló energiahányad 50% - 90% között, és a kibocsátások 3kgCO /m év alatt) viszonyítva van bemutatva. 2
76
2
8.10 ábra A stuttgarti éghajlat alatti referencia-irodaépület szimulációs eredményei; forrás: BPIE 77
Szimulációs eredmények: nem lakáscélú épület Madridban Az alábbi táblázat mutatja a számított energiaigényeket, veszteségeket és a szoláris nyereséget a madridi nem lakáscélú referenciaépületben.
8.23 táblázat Energiaigények, használati melegvíz hőveszteségei és szoláris nyereségek; forrás: BPIE Fajlagos fűtési igény 5,0 kWh/(m²év) Fajlagos használati melegvízigény 1,8 kWh/(m²év) Fajlagos világítás 6,3 kWh/(m²év) Fajlagos hűtési igény 6,0 kWh/(m²év) Berendezések fajlagos igénye 20,9 kWh/(m²év) Fajlagos hőigények összege veszteségekkel 23,5 kWh/(m²év) együtt + kieg. igény (szellőzés és szivattyúk) Előbbi összeg + berendezések 44,5 kWh/(m²év) 8.24 táblázat Végleges energiaigények a különböző fűtési ellátórendszerekhez; forrás: BPIE kWh/(m2év Légforr Sóoldatos Biomass Gázka Távfűté MikroMikro) ású hőszivatty za-kazán zán s CHP* CHP* hőszivat ú (gáz) (biomassz tyú a) Fűtés 1,2 1,0 5,6 5,0 5,3 7,9 7,9 Használati 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 melegvíz Hűtés 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 Szellőzés 6,8 6,8 6,8 6,8 6,8 6,8 6,8 Világítás 6,3 6,3 6,3 6,3 6,3 6,3 6,3 Kiegészítő 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 energia * Kogenerációt tételeztünk fel ezekben a megoldásokban egyedüli fűtőrendszerként csúcsterhelési kazán nélkül A madridi éghajlat alatti referencia-irodaépület fenti feltételek szerinti szimulációs eredményei a 8.11 ábra ábrán láthatók. A megújuló energiahányad és a CO2-kibocsátások hatása a közel nulla energiafelhasználású épület elvei szerint javasolt küszöbökhöz (a megújuló energiahányad 50% - 90% között, és a kibocsátások 3kgCO /m év alatt) viszonyítva van bemutatva. 2
78
2
8.11 ábra A madridi éghajlat alatti referencia-irodaépület szimulációs eredményei; forrás: BPIE 79
A megújuló energia részesedése ebben a tanulmányban a megújuló forrásokból termelt energia és az épület teljes energiaigénye hányadosaként van (függetlenül a végleges energia típusától) meghatározva. Erre az ésszerű sáv 50% és 90% (vagy 100%) között lesz. 1. számú referenciaépület: Családi ház (tipikusan méretezett termikus napenergia-rendszerrel a használati melegvízhez), Fő következtetések a szimuláció után: • A fosszilis tüzelésű opciók (gázkazán, gáztüzelésű mikro-CHP) vagy nem érik el, vagy meg sem kísérlik elérni a javasolt 50%-os megújuló energiahányadot az épület energiafogyasztásában. A hagyományos gázkazános rendszer egyedül soha nem fogja elérni a megújuló energiahányad minimális részesedését. A gázos mikro-CHP rendszer enyhén alatta van az 50%-os küszöbnek és teljesítheti a követelményt helyszínen kívüli hálózati villamos energia további importjával, vagy ha kiegészítik egy 2 kWp-s fotovoltaikus rendszerrel. A fosszilis tüzelésű opciók nem fogják elérni az 50%-os energiafogyasztási küszöböt a figyelembe vett energiaigénynél, akár beleszámítják a berendezéseket, akár nem. • A hideg és meleg éghajlati területeken a távfűtéses opciók teljesítik a legalább 50%-os megújuló energiahányad követelményeit az épület energiafogyasztásában. Azonban a mérsékelt égövi területeken a távfűtéses opciók kudarcot vallanak röviddel a küszöb előtt. A minimális követelmény elérése érdekében a távfűtésnek a mérsékelt éghajlaton a CO2-kibocsátásoknak az ehhez a szimulációhoz feltételezett érték alatt kellett volna lennie, ekkor a megújuló energiahányadnak ennek megfelelően növekednie kellett volna. Az 50%-os megújuló energiahányad teljesítésének másik opciója a távfűtéses ellátás kiegészítése egy helyszíni 2 kWp-s fotovoltaikus rendszerrel. • Minden más elemzett helyszíni megújuló energiaopció (levegős hőszivattyú, sóoldatos hőszivattyú, biomassza-kazán, biomassza-tüzelésű mikro-CHP) túllépi a javasolt 50%os megújuló energiahányadot akkor is, ha figyelembe veszik a berendezések energiafogyasztását a megfigyelt energiaigényben. • A 100%-os helyszínen kívüli zöld villamos energia iránti igény csak néhány kivételes esetben merül fel, pl. a madridi helyszínen végzett szimuláció eredményeiben, ahol nagy a hűtés villamos energiaigénye, amelyet nem fedez a helyszíni gázkazán. A helyszínen kívüli zöld villamos energia további importja a helyszíni gázkazánnal együtt meghaladja az 50%-os határt. Azonban a helyszíni 2 kWp-s fotovoltaikus rendszer telepítésével elkerülhető a zöld villamos energia importja. • A megújuló forrásokból származó 90%-os energiahányad (a berendezések nélkül) további támogató intézkedések nélkül gond nélkül elérhető a biomassza-tüzelésű mikro-CHP-vel és éppen elérhető a biomassza-kazánnal. A zöld villamos energia 100%-os használata további támogató intézkedésként javítja az összes helyszíni opciót és segít a hőszivattyús megoldásoknak is a 90%-os cél elérésében. • Ha a távfűtéses rendszereknek csak fele táplálkozik megújuló forrásokból (ahogy feltételeztük ebben a szimulációban), akkor a távfűtéses megoldás egyik helyszínen sem fogja elérni a 90%-os célt. A megújuló energia nagy részesedésének eléréséhez sokkal több távfűtést kell „kizöldíteni“. • Nagy napenergia-potenciálú régiókban (pl. Madrid és hasonlók) a 2 kWp-s fotovoltaikus rendszer hozzáadása minden helyszíni opciót hozzásegít a 90%-os részesedés átlépéséhez. Ennél kisebb napbesugárzású régiókban (pl. Stuttgart, Koppenhága és hasonlók) még ez az intézkedés sem teszi lehetővé a fosszilis tüzelésű ellátási opciók számára a 90%-os megújuló energiahányad elérését. Csak a biomasszakazán és a biomassza-tüzelésű mikro-CHP érheti el a 90%-os megújuló 80
•
energiahányadot a kiegészítő fotovoltaikus rendszer támogatásával. A távfűtéses opció egy további 2 kWp-s fotovoltaikus rendszerrel kiegészítve éppen eléri a 90%-os megújuló energiaküszöböt a nagyon jó napbesugárzású régiókban (pl. Madrid). A jelen szemléltetés egyik becsvágyó célja annak bizonyítása, hogy a 90%-os megújuló energiahányad az épület energiamérlegében, ha beszámítjuk a berendezéseket is. Nyilvánvaló, hogy a helyszínen kívüli zöld villamos energia 100%os használata segít e cél elérésében. Az egyetlen olyan helyzet, amikor még ez az intézkedés sem elegendő a 90%-os részesedés eléréséhez, éppen a fosszilis tüzelésű opció (pl. gázkazán, gáztüzelésű mikro-CHP és távfűtés elégtelen megújuló energiahányaddal) választása.
Általános következtetések az 1. számú referenciaépületre (családi ház) • Még a családi házak esetében is, ahol a hőnek nagyon nagy a részesedése az épület teljes energiamérlegében, elérhető a 90%-os megújuló energiahányad csupán a biomassza-tüzelésű rendszerekből (kazán, kogeneráció) származó hőellátás 100%-os használatával. • A hőszivattyús megoldások könnyedén elérik az 50%-os megújuló energiahányadot. További helyszínen kívüli zöld villamos energia vagy egy helyszíni 2 kWp-s fotovoltaikus rendszer használatával a hőszivattyús opció akár 100%-os megújuló energiahányadot is képes biztosítani. • A távfűtés befolyása erősen függ annak megújuló energiahányadától. Az 50%-os megújuló távfűtéses rendszer néhány helyen nem elegendő. • A fosszilis tüzelésű megoldások már az 50%-os megújuló energiahányaddal is küzdenek. A fosszilis tüzelésű rendszerek nem jelentenek opciót, ha figyelembe vesszük a berendezések energiafogyasztását az energiaigényben és előírjuk a megújuló energia nagyon nagy hányadának (90%) követelményét. A 90%-os megújuló energiahányad elérhető további helyszínen kívüli zöld villamos energia használatával, vagy csak a nagyon jó napbesugárzású régiókban egy további 2 kWp-s fotovoltaikus rendszer telepítésével. 2. számú referenciaépület: többszintes irodaépület • Csak a biomassza-kazán és a biomassza-tüzelésű mikro-CHP változatok lépik túl könnyedén az 50%-os részesedést. A hőszivattyús megoldások közel kerülnek az 50%os részesedéshez. • A villamos energia viszonylag nagyobb hányada miatt az irodaépületben (világítás!) a 100%-os zöld villamos energia további figyelembe vétel az összes változatot hozzásegíti az 50%-os hányad átlépéséhez. Ugyanez vonatkozik egy további 2 kWp-s fotovoltaikus rendszer hozzáadására. • Ha a berendezéseket belevesszük az elemzésbe, csak a biomassza-tüzelésű mikro-CHP éri el az 50%-os részesedést minden helyszínen. Hideg telekkel járó helyszíneken, a fűtési energia viszonylag nagyobb hányada miatt a biomasszás kazánváltozat ugyancsak eléri az 50%-os hányadot. A távfűtésnek lényegesen nagyobb megújuló energiahányadra lenne szüksége az 50%-os részesedés elérésére, mint amekkorát feltételeztünk ebben a tanulmányban (54%). • A megújuló forrásokból származó 90%-os energiahányadot (a berendezések nélkül) további támogató intézkedések nélkül egyik változat sem éri el. A 100%-os zöld villamos energia további figyelembe vétele az összes változatot, kivéve a gázkazánt, gáztüzelésű mikro-CHP-t és a távfűtéses megoldást, hozzásegíti a 90%-os hányad eléréséhez vagy átlépéséhez. Egy tökéletesített távfűtéses megoldás szintén elérheti a 90%-os megújuló energiahányadot. A maximális számú napelem elhelyezése a tetőkön 81
•
hatásosabb a nagyon napos régiókban, mint a kevésbé naposakban. Ezért Madridban az összes változat eléri a 90%-os részesedést. A megújuló forrásokból származó 90%-os energiahányadot (a berendezésekkel együtt) további támogató intézkedések nélkül egyik változat sem éri el. A helyszínen kívüli zöld villamos energia további figyelembe vétele az összes változatot, kivéve a gázkazánt, gáztüzelésű mikro-CHP-t és a távfűtéses megoldást, hozzásegíti a 90%-os hányad átlépéséhez. Egy tökéletesített távfűtéses megoldás szintén elérheti a 90%-os megújuló energiahányadot.
A helykorlátozások miatt a maximális számú napelem elhelyezése a tetőn kevésbé hatékony. Egyik változat sem éri el a 90%-os részesedést. Általános következtetések a 2. számú referenciaépületre (többszintes irodaépület) • Az irodaépületekben a biomasszás és hőszivattyús megoldások elérik az 50%-os megújuló energiahányadot. • Az irodaépületeknek nagyobb a viszonylagos villamos energiahányada, mint a lakóépületeknek. Ezért a zöld villamos energia nagyon előnyös az összes változatnál – kivéve a fosszilis tüzelésű változatokat – a 90%-os részesedés elérésében, általában a berendezések figyelembe vétele esetén is. A szokásos helykorlátozások miatt napelemek hozzáadása kevésbe hatásos.
Annak érdekében, hogy az épületek teljesítsék a klímacélokat, a közel nulla energiafelhasználású épület legnagyobb megengedett CO2-kibocsátásainak a lehető legkisebbnek kell lenniük (3 kgCO /(m²év) alatt). 1. számú referenciaépület: családi ház • Az alapváltozatoknál (kivéve a berendezéseket, zöld villamos energiát és fotovoltaikus rendszereket) az összes fosszilis tüzelésű megoldás (gázkazán, mikro-CHP és távfűtés kis megújuló energiahányaddal) egyértelműen a 3 kg/(m2év) határ felett van. A hőszivattyús megoldások megközelítik és a biomegoldások (biomassza-kazán, bio mikro-CHP) egyértelműen e határ alatt vannak. • A helyszínen kívüli zöld villamos energia használata jelentősen csökkenti a CO2kibocsátást. A fosszilis tüzelésű megoldások egyelőre nem teljesítik a célt, kivéve a nagyon ki fűtés- és használati melegvíz-igényű helyeken (Madrid). A berendezések figyelembe vétele nem változtat a fenti következtetésen. • Helyszíni fotovoltaikus rendszer hozzáadása javít a helyzeten. A fosszilis megoldások még a 3 kg/(m2év) határ alatt vannak, ha egy kis (a 90%-os részesedés eléréséhez alkalmazott) fotovoltaikus megújuló hányadot veszünk figyelembe. • Ha a berendezések villamos energiaigényét beszámítjuk, a helyszíni fotovoltaikus villamos energiatermelés csak akkor lesz a határ alatt, ha azt maximális kiépítettségben képzeljük el egy biomasszás mikro-CHP-vel kombinálva. Könnyebb megoldás a zöld villamos energia felhasználása, bár ez önmagában nem elegendő a fosszilis hőtermelő megoldásokhoz. 2
2. számú referenciaépület: többszintes irodaépület • Az alapváltozatoknál (kivéve a berendezéseket, zöld villamos energiát és fotovoltaikus rendszereket) az összes megoldás, kivéve a biomasszás mikro-CHP-t a 3 kg/(m2év) határ felett van. • A helyszínen kívüli zöld villamos energia használata jelentősen csökkenti a CO2kibocsátást. A villamos energia viszonylag nagy hányada miatt az irodaépületekben az 82
•
összes vonatkozó változat 3 kg/(m2év) alatt marad. A berendezések villamos energiaigényének beszámítása alapvetően nem változtatja meg ezt az eredményt. A napelemek hozzáadása kevésbé hatásos, mit a családi ház esetében. A 3 kg/(m2év) alatti fajlagos kibocsátások elérhetők, de csak a berendezések nélkül, feltételezve a megfelelő mennyiségű további helyszíni fotovoltaikus rendszert. Néhány esetben (különösen fosszilis fűtési rendszereknél kevésbé napos helyeken) még ez sem lesz lehetséges.
83
9. PASSZÍV HÁZAK A tipikus fűtési rendszerek Közép-Európában, ahol a passzív ház szabványát először kifejlesztették és alkalmazták, melegvizes központi fűtési rendszerek, amelyek fűtőtestekből, csövekből és központi olaj- vagy gázkazánokból állnak. A standard épületek átlagos fűtési terhelése ezen a területen körülbelül 100 W/m² (kb. 10 kW egy 100 m²-es lakásnál).
9.1. A passzív ház koncepciója, meghatározása és elvei A passzív ház koncepciója a hőveszteségek abszolút minimumra történő csökkentésének célján alapulnak, ami a nagy fűtési rendszerek létesítését szükségtelenné teszi. Az egy négyzetméter lakóterületre jutó 10 W-nál kisebb fűtési csúcsterheléssel a kis maradék hőigény kielégíthető a frisslevegővel, egy utánfűtő tekercs segítségével. Az olyan épületet, amely a levegős utánfűtésen kívül nem igényel semmilyen fűtési rendszert, passzív háznak hívjuk, mivel semmilyen aktív fűtési (vagy hűtési) rendszerre nincs szükség. A passzív ház nem energiaszabvány, hanem a legmagasabb fokú kényelmet biztosító integrált koncepció. Pontos meghatározása az alábbi: „A passzív ház olyan épület, amellyel a hőkomfort (ISO 7730) csupán a friss levegőtömeg utánfűtésével vagy utánhűtésével elérhető a megfelelő beltéri levegőminőség feltételeinek elérése érdekében – anélkül, hogy a levegő további recirkulációjára szükség lenne.” Ez mindössze egy funkcionális meghatározás, amely nem tartalmaz semmilyen számszerű értéket és minden éghajlatra érvényes. A meghatározásból látszik, hogy a passzív ház inkább koncepció és nem szabvány. A passzív házat senki nem „találta fel“ – valójában a passzív házat felfedezték. Vitatkozni lehet rajta, hogy a passzív ház“ fogalma pontosan leírja-e a koncepciót – nos, jobb fogalmat nem találtak rá. A hőkomfort leginkább passzív intézkedésekkel érhető el (szigetelés, hővisszanyerés, a napenergia passzív használata és belső hőforrások). A következő meggondolások segítenek fényt deríteni erre a koncepcióra: • Minden légtömör épület (minden kis energiafelhasználású épületnek légtömörnek kell lennie) hatékony szellőzőrendszer használatát követeli meg. A passzív házakban ez a rendszer fűtési célokra is használható anélkül, hogy további vezetékekre, műszaki csatolófelületekre, kiegészítő ventilátorokra stb. lenne szükség. • Ez a koncepció lehetővé teszi a nagyon hatékony hővisszanyerő rendszerekkel felszerelt házak nagyon kedvező árú építését. Ez rendszering elég nehéz, mivel a szellőzőrendszerek legalább annyiba kerülnek, mint a fűtési rendszerek – a dupla befektetés aligha kifizetődő. A követendő út a két rendszer valamelyikének visszafejlesztése lesz: vagy a szellőzőrendszeré, pl. csak elszívórendszer telepítésével, ebben az esetben az épület kis energiafelhasználású ház lesz; vagy a fűtési rendszeré úgy, hogy a szellőzőrendszert fűtésre is használjuk – ebben az esetben az épület passzív ház lesz. Ez a fűtési koncepció rendkívül kis energiafogyasztást ígér. Mindezek után a friss szellőzőlevegő fűtési célú használata további fűtési rendszer nélkül csak minimális nettó veszteségű épületekben lesz működőképes. Ez az épület külső burkolatának kiváló 84
szigetelését követeli meg – különösen a hideg éghajlatokon – a kívánt meleg épületen belül tartása, meleg éghajlatokon pedig a nem kívánt hő kizárása érdekében. Az energiamérleg segít a szükséges szigetelési szint meghatározásában az adott épület és éghajlat esetén. A passzív ház alapelve: A szellőzőrendszer legalább a jó beltéri levegőminőséghez szükséges mennyiségű friss levegőt szállítja. Bár a passzív házak konkrét kialakítása meglehetősen eltérő lehet különböző körülmények között, a vezérelv mindig ugyanaz lesz. Ez az elv Amory Lovins azon beruházás-csökkentő ötletéből származik, miszerint az energiahatékonyabb kialakítások alkalmazásával addig kell eljutni, hogy bizonyos áttörés legyen tapasztalható a radikálisan egyszerűsített technológia felé. A fűtés vagy hűtés esetében ez a csúcsterhelés drasztikus csökkentését jelenti a szigetelés, hővisszanyerés, kiválóan szigetelő ablakok, passzív napenergia-berendezések alkalmazásával és más lépések megtételével. Ha a fűtési csúcsterhelés az éghajlattól függetlenül eléri a 10 W/m² értéket, a szellőzőrendszer könnyen használható fűtésre. Ekkor semmi más hőellátó rendszerre nem lesz többé szükség, csupán a kiváló beltéri levegőminőséghez szállított levegőre. Ezért a passzív ház meghatározása alapvetően a fűtési csúcsterhelés 10 W/m²-re korlátozásából áll. Néhány éghajlaton ezt könnyen el lehet érni; más, hidegebb éghajlatokon ez nehezebb lehet. És ugyanez vonatkozik a hűtésre: Passzív intézkedéseket kell választani a hűtési csúcsterhelés csökkentésére: az ablakok megfelelő mérete és minősége, árnyékolás és a belső hőterhelések csökkentése nagyon energiahatékony berendezések használatával. Az esetleg még szükséges kis mennyiségű maradék hűtési energia itt ugyancsak fedezhető a jó beltéri levegőminőséghez szállított friss levegővel. A passzív ház olyan épületszerkezeti koncepció, amely energiahatékony, kényelmes és ugyanakkor kedvező árú és bárhol, bármikor alkalmazható. Így majdnem önellátó épületnek számít. A passzív házak akár 90%-os megtakarítást is lehetővé tesznek a tipikus közép-európai épületállománnyal összehasonlítva és 70%-os megtakarítást az átlagos új épületekhez képest. A passzív házak 1,5 l olajnál vagy 1,5 m3 gáznál kevesebbet használnak fel egy négyzetméternyi lakótér fűtésére egy évben – lényegesen kevesebbet, mint a közönséges „kis energiafelhasználású“ épületek. Rengeteg energiamegtakarítást lehetett bemutatni a meleg éghajlatokon, ahol a tipikus épületek aktív hűtést is igényelnek. A passzív ház koncepciója és célja ugyanaz minden éghajlaton és országban, mivel a mögötte álló elvek és a fizika (a fizikai egyenletek) ugyanazok – csak a peremfeltételek változnak. Ezért a megoldási módszer jól alkalmazható függetlenül a körülményektől a passzív ház kialakításához megfelelő módszer megtalálásában egy adott országban és éghajlaton; a részleteket kell hozzáigazítani a konkrét éghajlathoz. Így egy a passzív ház követelményeinek megfelelő ház egész másképp fog kinézni Alaszkában, mint Zimbabwében. A közép-európai éghajlaton számos gyakorlati tapasztalat van arról, hogyan kell passzív házat építeni. Azonban a passzív ház fajlagos megoldásait hozzá kell igazítani az országhoz és az éghajlathoz különösen a szigetelésre, ablakokra és szellőzésre vonatkozó részletek figyelembe vételével, majd ezeket át kell vinni más teljesen eltérő helyzetek közé, mivel 85
• •
speciális építési hagyományok vannak minden országban és speciális éghajlati peremfeltételek vannak minden régióban.
9.2. A passzív ház követelményei A passzív ház az energiahatékony építésben alkalmazott koncepció: Egy passzív ház a tipikus közép-európai ház által felhasznált energia csupán 10%-át igényli – ami akár 90%-os energiamegtakarítást jelent. A passzív házak tulajdonosait alig érdeklik a növekvő energiaköltségek. • • • • •
A passzív házak 15 kWh/(m²év)-nél kevesebbet igényelnek fűtésre vagy hűtésre (a lakótérre vonatkoztatva). A fűtési/hűtési terhelés maximum 10 W/m2-re korlátozódik. Az elsődleges energiafelhasználás alatta maradhat a 120 kWh/(m²év) értéknek. A passzív házaknak légtömöreknek kell lenniük, ahol a légcsereszám n50 = 0,6/órára korlátozódik. Meleg éghajlatokon és/vagy a nyári hónapokban a túlzott hőmérsékletek az idő 10%át meghaladó mértékben nem fordulhatnak elő.
9.1 ábra A passzív ház koncepciója. Forrás: Passzív Ház Intézet A passzív ház olyan fenntartható építési koncepció, amely az elérhető árú, kiváló minőségű épületekről, valamint a kellemes, egészséges életfeltételekről gondoskodik. •
Mivel az újabb épületek egyre inkább légtömörek, az illesztéseken és repedéseken keresztüli szellőzés már nem elégséges a friss beltéri levegő biztosítására. Az ablakok ajánlott kinyitása sem oldja meg a problémát. A friss levegő nem csupán a kényelem kérdése, hanem az egészséges élet feltétele is. A szellőzőrendszerek ezért 86
•
•
•
kulcsfontosságú technológiának számítanak a jövőbeni lakóépületekben és felújítások során. Bár a szellőzőrendszerek valóban külön kezdeti beruházást igényelnek, ezek jelentős energiaköltség-megtakarítást eredményeznek, ha ezek tényleg nagyon hatékony rendszerek. A passzív ház minőségű szellőzőrendszerek csökkenteni fogják bármely épület működési költségeit. A passzív ház koncepciója itt jut szerephez: Mivel amúgy is nagy mennyiségű friss külső levegőt kell az épületbe bejuttatni, miért is ne hasznosítsuk ezt fűtésre? - A levegő bármely további mennyisége, bármely keringetése és bármely kellemetlen zaj vagy léghuzat nélkül? Ily módon a szellőzőrendszer kétszeresen kifizetődik. Ez a „frisslevegő-fűtési“ koncepció csak a rendkívül jól szigetelt épületekben működik – ez a passzív ház. Szakmailag: Az átbocsátási fűtési terhelésnek kisebbnek kell lennie 10 W/m²-nél annak érdekében, hogy a szükséges hő a frisslevegővel fedezhető legyen.
A passzív házak hatékonyan hasznosítják a napenergiát, a belső hőforrásokat és a hővisszanyerést, így még a leghidegebb teleken is feleslegessé teszik a hagyományos fűtést. A melegebb hónapokban a passzív házak olyan passzív hűtési technikát használnak a hűvös otthonok biztosítására, mint pl. a stratégiai árnyékolás. A belső felületi hőmérsékletek kevéssé változnak a beltéri levegő-hőmérsékletek következtében, még rendkívülii külső hőmérsékletek esetén sem. A speciális ablakok és a kiválóan szigetelt tetőből és padlóból, valamint külső falakból álló épülethéjazat a kívánt meleget a házban tartja – vagy a nem kívántat kívül. A szellőzőrendszer észrevétlenül szállítja a friss levegőt és a kiváló levegőminőséget kellemetlen huzat nélkül biztosítja. A nagyon hatékony hővisszanyerő egység lehetővé teszi az elszívott levegőben lévő hő újrahasznosítását.
9.3. Követelmény: fűtési terhelés a passzív házakban Mivel a passzív házak rendkívül energiahatékonyak, a fűtési igény (jellemzően legfeljebb 15 kWh/(m²év)) elhanyagolható – csak a hagyományos épületek által használt energia kb. 10%a. Ez újra és újra bebizonyosodott a terepi mérések során: a passzív ház koncepciója szerinti házakban jelenleg a hagyományos épületekhez képest akár 90%-os energiamegtakarítás is elérhető. Egy konkrét ház pontos fűtési igénye, amely minden esetben garantáltan kicsi, valóban másodlagos a passzív ház működésének biztosítása szempontjából. Ilyenkor a fűtési terhelés a döntő tényező: a fűtés bizonyos mennyisége nagyon kis ráfordítással biztosítható a passzív ház szellőzőrendszeréből érkező frisslevegő segítségével. A szellőzőrendszer ezért kettős szerepet lát el (friss levegő és fűtés) és a hőellátáshoz szükséges beruházást minimálisra csökkenti. Ezeket a megtakarított költségeket így újra be lehet fektetni energiahatékonysági intézkedésekbe, akár magába a szellőzőrendszerbe is. Azonban a friss levegővel ellátható hőmennyiség további költségek nélkül korlátozott. Olyan házban, ahol átlagosan egy személlyel számolunk 30 m2 lakótérben, a rendelkezésre álló kapacitás 10 W/m² - függetlenül az éghajlattól. A fűtés és az energia fajlagos (kilowattórában (kWh) mért) értékei nem azonosak, ezek kikerülhetetlen számok. 87
A következő számítás szemlélteti a fűtési terhelés passzív házra vonatkozó követelményét: A jó beltéri levegőminőség biztosítására az egy személy számára szükséges minimális frisslevegő-térfogatáram 30 m³/h (a DIN 1946 szerint – egészségügyi kritérium). 21 °C-on és normál nyomáson a levegő hőkapacitása 0,33 Wh/(m³K). A friss levegő legfeljebb csak 30 Knel (51 °C-ra) fűthető fel a por karbonizációjának, vagy a levegőben lévő kis porrészecskék égésének elkerülésére. Ez az alábbi személyenként szükséges kapacitást eredményezi: Pszemély = 30 m³/óra/személy * 0,33 Wh/(m³K) * 30 K = 300 W/személy Ez mutatja, hogy a frisslevegő fűtése biztosítani tudja a személyenkénti 300 W-ot. Személyenkénti 30 m² lakóteret véve ez 10 W-ot eredményezne a lakótér minden m²-ére, függetlenül az éghajlattól. Ez kimeneti egység, tehát az értékek a legnagyobb szükséges hőteljesítményű (hőterhelésű) napon alapulnak. E kritérium teljesítése érdekében a passzív ház különböző fokú szigetelést igényel, az adott éghajlattól függően: több szigetelést extrém éghajlatokon, kevesebb szigetelést az enyhébbeken (többet Stockholmban, kevesebbet Rómában). A passzív ház 15 kWh/(m²év) fűtési célú energiaküszöbe 10 W/m²-nek felel meg a tipikus közép-európai éghajlatokon, azonban ez csak durva mércének szolgál, amely változhat a különböző éghajlati feltételek között: Stockholmban egy 10 W/m²-es fűtési terhelés inkább 20 kWh/(m²év)-et fog használni; Rómában ez akár 10 kWh/(m²év)-re is csökkenhet. A passzív ház kritériuma lehetővé teszi, hogy az épületek bármelyik kritériumot megkerüljék - a 15 kWh/(m²év) hőigényt, VAGY a 10 W/m² fűtési terhelést.
9.3.1. A fűtési terhelés számítása Az, hogy a leírt működési egyszerűsítés valóban megvalósítható-e egy adott projektben, erősen függ a szükséges maximális hőteljesítményektől (pl. a hőterheléstől) a konkrét esetben. Ezért fontos, hogy megbízhatóan előre határozzuk meg a fűtési terheléseket. Ma a passzív házak tulajdonosai hasonló helyzetben találják magukat, mint a háztulajdonosok épp az olajválság előtt: a fűtési rendszert még akkor is pontosan kell méretezni, ha az eredő éves igény mégoly kis költségekkel is jár (akkor a olaj alacsony ára miatt a válság előtt, vagy most a passzív ház kis energiafelhasználása miatt). Ezért olyan fontos a fűtési terhelés meghatározásának megbízható módszere. A következő követelmények vonatkoznak erre a módszerre: • A fűtési terheléseket konzervatív módon kell számítani, azaz azoknak biztosítaniuk kell a fűtés kellemes szintjét a tervezett épületek számára. • A számított fűtési terhelések viszont ne tartalmazzanak túlzott biztonsági tartalékokat, mivel ezek indokolatlan szerkezeti és biztonsági követelményeket támasztanának, és a nagyon kis fűtési terhelésű épületek fajlagos előnyei már nem lennének olyan nyilvánvalóak. • A módszer a lehető legegyszerűbb legyen. • A konkrét kialakításokhoz szükséges peremfeltételek legyenek könnyen elérhetők. Ezért helyesnek tűnik a térfűtési terhelés meghatározására vonatkozó meglévő 88
•
•
•
•
szabványok alkalmazása [EN 12831]. Azonban hamar világossá vált, hogy ezek a szabványos módszerek rendkívüli túlméretezéshez vezettek a nagyon hatékony épületek, így a passzív házak esetében. Ennek okai (a ritkán választott további feltételekre, de nem magára a módszerre vonatkozó, könnyen módosítható „speciális jellemzők“ mellett, mint pl. az U-értékek, amelyeket mindig a minimális 0,3 W/(m²K)-re kell beállítani) a következők: A különösen a nagyon alacsony külső hőmérsékletek esetén jelentős belső hőforrásokat és szoláris nyereségeket az EN 12831 nem veszi eléggé figyelembe. Azonban még a kialakítás esetében is ezek a szabad hőnyereségek nagyon fontos szerepet játszanak, különösen a nagyon kis hőterhelésű épületeknél. A „nincs belső terhelés“ csak akkor igaz, ha nincsenek felhasználók jelen, ami viszont nagyon minimális követelményekhez vezet. Ha nagyfokú kényelmet igénylő felhasználók vannak jelen, rendszeresen vannak belső nyereségek; lehet, hogy nagyon kis mennyiségben, de ezek nullánál nagyobbak. Ez a döntő különbség, elsősorban a jól szigetelt épületeknél. A nagyon kis hőterhelésű épületeknek gyakran nagyon nagy időállandóik vannak (valahol 5 - 30 nap között, vagy afölött). Ezért a rendkívüli időjárási feltételeknek nincs hatásuk a passzív házra (ezeket az épület gyakorlatilag figyelmen kívül hagyja) és a tervezési paraméterek elsősorban hosszabb időszakokra vonatkoznak. Ez a tény a régebbi szabványok (pl. DIN 4701) kibocsátói előtt is ismert volt, de ez nem terjedt ki a nagyon hosszú időállandójú épületekre és végezetül ezeket az újabb szabványok figyelmen kívül hagyták. A fűtési terhelés helyiségenkénti meghatározása nagyfokú bizonytalansággal jár még a hagyományos épületekben is, ami abból adódik, hogy a helyiségek közötti viszonylag kis hőmérséklet-különbségek okozta belső hőáramlásoknál sokkal nagyobbak lehetnek a kifelé irányuló hőveszteségek. Ez a hatás még jelentősebb a passzív házban. Ezért fűtési terhelés helyiségenkénti meghatározásának általában nincs értelme a passzív házban; a minden lakásra vagy épületre elvégzett egyedi számítások megbízhatóbbak és általában elégségesek. A fűtési terhelés számításai általában a belső méretek alapján számított alapterületeken alapulnak, amelyek figyelmen hagyják a hőhíd-hatásokat és elhagyják az egész további tervezési eljárást, amely helyett a külső méretek alkalmazása terjedt el.
Az az épület, amelynek maximális hőterhelése nem lépi túl a frisslevegő-rendszer rendelkezésre álló kapacitását, nem fog egyéb hőellátó csöveket és hősugárzó rendszereket igényelni a szellőzőrendszeren kívül (kivéve talán a fürdőszoba kis szükségfűtő rendszerét). Ez viszont egyszerűbb épületgépészeti rendszert tesz lehetővé, így a gépészeti rendszerek összráfordítása a passzív házban nem feltétlenül lesz magasabb a hagyományos épület költségeinél. Mindenesetre ezek jellemzően valamivel magasabbak, mivel a hővisszanyerős, hatékonyabb hőelőállító és szellőrendszerek általában drágábbak, mint a hagyományos épületgépészeti rendszerek.
9.3.2. A hőterhelés számítási problémái a nagyon jól szigetelt épületekben A fűtési terhelés számításakor bemutattuk, hogy a hőteljesítmény a jelenleg tudományosan megfigyelt, nagyon jól szigetelt épületekben sokkal kisebb volt a teljesítmény felső határa, mint a [DIN 4701] szabvány szerinti tervezési teljesítmény, még a rendkívül alacsony külső hőmérsékleteken is. Ezt először a Darmstadt-Kranichsteinben lévő passzív házban mért napi 89
hőfogyasztás alapján publikálták. Ezért szükségessé vált egy jobb algoritmus kifejlesztése a hőterhelés számításához a létrehozott módszerhez viszonyítva. Az épület hőjellemzőinek instacioner szimulációja mindig módszertanilag megalapozott. Nem csak a fűtési terhelések, hanem az éves igények is megbízhatóan számíthatók e módon, azonban az épületek instacioner hőszimulációja használatának fő hátránya az alapul szolgáló modellek nagyfokú komplexitása. A szimulációs modellben használt paraméterek száma nagyon nagy és ezért a lehetséges hibaforrások is növekednek a modellek létrehozása során. Ezért kívánatos volt egy másik egyszerű módszer létrehozása a fűtési terhelés biztosítására hasonlóan az éves fűtési és hűtési igény ISO 13790 szerinti meghatározásának meglévő havonkénti módszeréhez. Ezen eredmények szerint kapcsolat van a mért napi átlagos fűtési terhelés vízszintes görbéjében kb. 0 °C alatt. Ez a korrelációt [Feist/Werner 1993] helyesen magyarázta el a hidegebb időjárási időszakok napenergia-nyereségeivel és [Feist 2005] részletesebben tárgyalta. A pontosabb fűtési terhelési eredmények egyszerűen nem vezethetők le a szoláris nyereségek figyelembe vétele nélkül, különösen a nagyon jól szigetelt épületekben. Ezért szükségessé vált egy jobb algoritmus kifejlesztése a hőterhelés számításához a létrehozott módszerhez viszonyítva. Az épület hőjellemzőinek instacioner szimulációja mindig módszertanilag megalapozott. Nem csak a fűtési terhelések, hanem az éves igények is megbízhatóan számíthatók e módon. Az ilyen instacioner számítási modellek érvényessége mért értékekkel való összehasonlítással ellenőrizhető, a beltéri, felületi és épületszerkezeti hőmérsékletek időbeli folyamatai alapján. A vizsgálatok azt mutatták, hogy nagyon jó korreláció volt a mért és szimulált eredmények között. Ezért megengedhető az alapszintű vizsgálatok végrehajtása az épületek hőszimulációjának segítségével. Természetesen az eredményeket kísérletekkel igazolni kell, különösen ha azok eltérnek a hagyományos szemlélettől.
9.4. Energiamérlegek a passzív házban Minden passzív ház projektet energiamérleg alapján kell tervezni.
9.4.1. Az energiamérleg határoló felülete Energiamérlegek csak világosan meghatározott határokkal meghatározott, korlátozott térbeli zónákra hozhatók létre. E határokat hívjukhatároló felületnek. Fűtés vagy hűtés esetén az érintett terület a „fűtött vagy hűtött tér“, vagy még pontosabban: magába foglalja mindazon területeket egy épületben, ahol kellemes hőviszonyoknak kell uralkodniuk. Általában kényelmes megoldás az összes „passzívan fűtött“ terület figyelembe vétele a mérlegben, ha a mérleg határoló felülete így egyszerűsíthető. Általában a mérleg határoló felületének választása elsősorban gyakorlatias szempontú: egy épület esetében különösen kényelmes a mérleg határait a hőszigetelt külső épületszerkezeteken kívül megválasztani. (9.2 ábra)
A fűtés vagy hűtés célja a hőmérséklet kellemes szinten, pl. állandó értéken tartása a tekintetbe vett épületen belül. 90
9.2 ábra Egy passzív ház határoló felülete, forrás: Passzív Ház Intézet
9.4.2. Hőveszteségek és hőnyereségek Vessünk pillantást egy olyan hőáramlásra, amely kifelé halad a mérlegterületről a határoló felületen keresztül, pl. az ablakon kiszökő meleg levegő. Először is az ilyen hőveszteség csökkenti a mérlegterületen belüli energiát; ez azt jelentené, hogy a hőmérséklet az épületben csökken. Azonban pontosan ez az, amit el kell kerülni az otthonok kényelmének fenntartására. Ezért a kiáramló energiát pótolni kell, egy másik hőáramlásnak kell kívülről befelé áramolnia a hőmérséklet állandó értéken tartására. (9.3 ábra).
9.3 ábra Egy passzív ház hőveszteségei és hőnyereségei, forrás: Passzív Ház Intézet
A hőbevitel szükségessége egyedül a hőveszteségek miatt merül fel. Az energiamegmaradás miatt a ház maga meleg marad - ameddig nem veszít semmilyen hőt. Sajnos azok a jelenségek, amikor a magasabb hőmérsékletű rendszerek hőt visznek át egy hűvösebb környezetbe, változatosak és nagyon hatásosak. Ha a melegebb rendszer nincs tudatosan szigetelve („hőszigetelve“), sok hő vész el automatikusan hővezetés, hőáramlás és hősugárzás formájában a hidegebb környezet felé. A „fűtés“ ezért csak e hőveszteség pótlása és ezért a kívánt módon csökkenthető a veszteségek hatékonyabb elkerülésével. Szerencsére léteznek a „hőnyereségek“ szabad áramlásai is: pl. az ablakon át belépő napsugárzás (úgynevezett passzív napenergia), és az áramszolgáltatással a házba belépő 91
energia, amely az úgynevezett belső hőforrásokká van átalakítva. Ez tartalmazza a házban jelenlévő személyek testhőjét is. Energia akkor is áramolhat a határoló felületek keresztül a házba, ha személyek lépnek be az épületbe vagy ételt hoznak a házba. Könnyű létrehozni az energiamérleget az itt leírt egyszerűsített feltételek alapján: A hőveszteségek összege megegyezik a hőnyereségek összegével. Mivel a hőveszteségek könnyen és viszonylag pontosan számíthatók (ezek jelentős mértékben függnek a szigeteléstől), és a belső hőforrások, akárcsak a passzívan hasznosított napenergia elég jól becsülhető, ki lehet számítani a szükséges maradék hőleadást (a fűtési igényt) az energiamérleg használatával. Van itt egy kis probléma: a felesleges szoláris nyereség mennyisége: ez a szabad hő azon hányada, amely nem hasznosítható és amelyet pontosan meg kell határozni. Egy kis erőfeszítéssel ez a probléma megoldható olyan szimulációs programok használatával, amelyek rövid időszakokra meg tudják határozni az energiamérleget. Szerencsére van néhány jól bevált egyszerűsített képlet erre ma, amelyek megtalálhatók pl. az EN 832 európai szabványban (ma nemzetközileg ISO13790 számon vagy osztályozva).
9.5. Vonatkoztatási terület: Kezelt alapterület Fajlagos értékek megadása esetén (kWh/(m²év)-ben mérve) jelezni kell, ezek milyen vonatkoztatási területre vonatkoznak. Minden mást értéket óvatosan kell kezelni – és kétség esetén a lehető legnagyobb vonatkoztatási területet kell az értékelésre figyelembe venni. Az energiamérleg az alapja minden információnak. Az energiamérleg előkészítése független a (később) kiválasztott kezelt területtől. Az energiamérleg eredménye abszolút éves energiamérleg (számított) vagy a mérés útján megszerzett abszolút éves fogyasztás, mindkettő évenkénti energiaegységben van megadva (rendszerint kWh/év). Ha kétségek merülnek fel a fajlagos értékek tekintetében, gyakran egyszerűbb meghatározni az abszolút éves energiaszükségletet, vagy az éves energiafogyasztást. Nincsenek „helyes“ vonatkoztatási értékek, csak többé-kevésbé „megfelelő“ értékek. • Borsch-Laaks és mások javasolták a házban élő lakosok számának vonatkoztatási mennyiségként való használatát (kWh/fő/év). Ez nem használható az épület minőségi mérőszámaként. És hasznos az épület minőségére egy mérőszámot alkalmazni. • Mások (pl. a Német Mérnökök Egyesülete) előnyben részesítik a V bruttó térfogat vonatkoztatási értékként való használatát (kWh/m³). Kritikusok azt állítják, hogy a szigetelés vastagságának növelésével a fűtési igény csökkenne csupán a megnőtt vonatkoztatási térfogat miatt. Ez természetesen képtelenség - bár más holt térfogatok szintén növelhetik a fajlagos energiaértéket. Ez hamis optimalizáláshoz vezet: a szükségesnél nagyobb térfogatok épülnek és ezért ezeknek jobb fajlagos értékeik is vannak. Ez nem igaz. . • A német Energiatakarékossági Rendelet (EnEV) szerint az AN „hasznos“ terület egyszerűen az a bruttó térfogat, amely lineárisan vagy éppen egy területre átalakítva: •
AN = 0,32 m-1 V Ez a „terület“ nem értékelhető valódi területként – ez csupán egy matematikai érték – és ez is növekszik a szigetelés fokával és minden fajta holt térfogattal, ép ezért ez sem 92
megfelelő. Az ABGF bruttó alapterület a padlókat tartalmazó befejezetlen épület területe. Ezt nagyon könnyű meghatározni – de ezt tartalmazza az összes nem használható területet, mint a belső és külső falak keresztmetszete, ajtók stb. Az ABGF az itt tárgyalt területek közül a legnagyobb. Ez gyakran használják Svájcban (pl. a MINERGIE® révén). • Az AWF lakótér az aktuálisan elérhető és berendezett területekkel van meghatározva, amennyiben ezek nem csak tárolóhelyek. Ennek az a hátránya, hogy a lakótér nem ugyanaz mindenütt a világon, mivel ezt a nemzeti szabványok (különböző módon) határozzák meg és ez az illetékes ingatlantulajdonosi és bérlői szövetségek tárgyalásainak eredménye. Alapvetően a külső területeket is belefoglalják a lakótérbe, azonban ezeket csak részben adják hozzá (pl. 50%-ban). • Az AbehWF fűtött lakótér azt a lakóteret jelenti, amely a termikus héjszerkezeten belül van. Ezt a terület jó mérőszáma a fűtés révén adott „használhatóságnak“. Ennek is ugyanaz a hátránya: ezt is nemzeti szabályozások határozzák meg. • A lakótér vonatkoztatási értékként való használata előnyeinek fenntartásához és egyúttal a nemzeti különbségek kiküszöböléséhez a CEPHEUS pilotprojekt bevezette a TFA „kezelt alapterületet“. Az ATFA, a TFA kezelt alapterületet nem sokban különbözik a fűtött lakótértől. A számítási szabályt néhány ponton egyszerűsítették és hozzáigazították az energiamérleg követelményeihez. Figyelembe vették a fűtött mellékhelyiségeket ebben az eljárásban. o A kezelt alapterület számításához először a termikus héjszerkezetet kell meghatározni. Ezt a külső szigetelt épületszerkezetek külső felületei alkotják. A termikus héjszerkezet tartalmazza az összes fűtött teret. Ez képezi az energiamérleg határait is. Csak a termikus héjszerkezeten belüli területek vannak a kezelt alapterületben. o Egy lakás vagy ház kezelt alapterülete a hozzátartozó lakóterek kezelt alapterületeinek összessége. Mindazon területek egy elhelyezési egységen belül, amelyek vagy föld fölött vannak, vagy legalább az alapterület legalább 10%-ának megfelelő ablakokkal rendelkeznek, lakótérnek számítanak. A háromnál több fokú lépcsőházak, lépcsőfordulók és felvonók nem számítanak lakótérnek. o A termikus héjszerkezeten belüli azon területek 60%-a, amelyek nem lakóterek, pl. a pincék, háztartási helyiségek stb., szintén figyelembe vannak véve. o Az alapterület számítása: Egy helyiség alapterülete a befejezetlen állapot méreteivel van meghatározva. Nincs levonás a vakolásra stb. A befejezetlen állapot méreteit kell meghatározni a falak közötti szabad szélességként, figyelmen kívül hagyva a falkialakítást, falburkolatot, lábazatot, kályhákat, fűtőberendezéseket stb. 2 o A 0,1 m -nél kisebb alapterületű kémények, oszlopok, pillérek stb. nincsenek levonva a kezelt alapterületből. o Az ajtó- és ablakfülkék nincsenek figyelembe véve. o Ferde tetők: A legalább 2 m szabad magasságú helyiségek területe teljes mértékben figyelembe van véve. A legalább 1 m és 2 m-nél kevesebb szabad magasságú helyiségek területének csak a fele van figyelembe véve. Azonban a lényeges eredmények egyáltalán nem változnak. Ugyanakkora energia van felhasználva, függetlenül a kiválasztott vonatkoztatási területtől; az eredmény jobban néz ki, •
93
ha a vonatkoztatási terület nagyobb. A különbség akár 30% is lehet (a lenti példában 26%). 9.1 táblázat Fajlagos értékek különböző vonatkoztatási területeken; forrás: Passzív Ház Intézet érték alapján 1753 kWh/év fajlagos % kWh/(m²év) Bruttó alapterület 8,3 74% AN terület 8,5 75% Lakótér külső területekkel 9,6 85% Fűtött lakótér 11,2 100% Kezelt alapterület 11,2 100%
9.5.1. A fajlagos igény értéke a passzív házban Ha egy fajlagos érték a passzív háznak megfelelő módon (15 kWh/(m²év)) van beállítva, akkor a fajlagos értékek természetesen csak a kezelt alapterületre vonatkoztatva számíthatók, amelyiken az igény is alapul. Ezért a tisztán formális probléma alapvető fontosságú kérdéssé válik: Ha egy épületnek 15 kWh/(m²év)-nél kisebb igénye van, amely csak a bruttó alapterületen alapul, akkor az nem passzív ház, mivel a passzív ház határértéke a kezelt alapterületen alapul. És ez valóban problematikus lehet: a 15 kWh/(m²{lakótér}) igényérték meghatározása oly módon történt, hogy egy ilyen szigetelési fokú passzív ház tényleg passzív házként fog működni. Ha egy épületnek valóban 20 kWh/(m²év) lakótéren alapuló igénye van, akkor előfordulhat, hogy a passzív ház tervezett fűtési rendszere elégtelen lesz. A legrosszabb esetében a „még nem passzív ház“ hideg marad. Ezért fontos, hogy a területeken alapuló minden információ azon területekre vonatkozzon, amelyen az igényadatok is alapulnak. A passzív házban ez a terület a fűtött lakótér – jó okkal, hiszen egy erkély éppoly kevéssé lényeges a fűtés szempontjából, mint a lépcsőház vagy a belső falak keresztmetszete, vagy néhány nem használt tér. Az építési munka része, hogy ezek a nem idetartozó területek ne kerüljenek ki az ellenőrzés alól, különben az építkezés drágább és nem hatékony lesz. Ha a fajlagos értékeket csupán a vonatkoztatási terület növelésével „javítjuk“, ez sem az éghajlat védelmének céljait, sem az energiamegtakarítási törekvéseket nem fogja szolgálni és a CO2-kibocsátások csökkentéséhez sem járul hozzá.
9.6. A passzív ház épület-héjszerkezeti elemei A passzív ház koncepciója főleg az épület hőveszteségeinek csökkentésére támaszkodik. A szabad hőnyereségek ekkor majdnem elegendőek a hőmérséklet kellemes szinten történő tartására. A hőveszteségek csökkentése először is és legelsősorban: • jó szigetelést, • passzív házhoz alkalmas ablakokat és • az elszívott levegőből nagyon hatékonyan visszanyert hőt jelent. 94
A jó szigetelés és légtömör szerkezet rendkívül hatékonynak bizonyult a passzív házakban. Egy másik fontos elv a „hőhídmentes kialakítás”: a szigetelés „gyenge pontok“ nélkül van elhelyezve az egész épület körül a hideg sarkok, valamint a túlzott hőveszteségek elkerülésére. Ez a módszer egy másik fontos elv a kiváló minőség és kényelem biztosítására a passzív házban a nedvesség okozta károk megelőzésével együtt. Az épület héjszerkezetének ugyancsak légtömör szerkezetnek kell lennie. Ebben a fejezetben az épület héjszerkezeti elemeit tárgyaljuk és mutatjuk be.
9.7. Hőszigetelés A kis energiafelhasználású épületekben az egész épület-héjszerkezet kiválóan szigetelve van. Az épület héjszerkezete mindazon épületelemekből áll, amelyek a belteret elválasztják a kültértől. Fő célja a kellemes beltéri klíma biztosítása –függetlenül a külső klímától, amelyet az időjárás határoz meg. A hideg évszakokban (jellemzően október közepétől április végéig Közép-Európában) az épület héjszerkezetén belüli hőmérséklet rendszerint magasabb, mint a külső. Ennek eredményeképpen hőveszteség keletkezik a héjszerkezeten keresztül és ha ez a hő nincs pótolva, az épület belseje lehűl, alkalmazkodva a külső hőmérséklethez. Ennek fordítottja történik a meleg éghajlaton vagy a meleg évszakokban), amikor a nagyobb hő behatol az épületbe annak héjszerkezetén át. Ezért érdemes a hőáramlást korlátozni minden épületben, függetlenül az éghajlattól. • Jó hővédelem érhető el minden építési módszernél és ezt már sikeresen alkalmazták az tömör szerkezetekben, faszerkezetekben, előregyártott épületelemekben, zsaluelemes technológiában, acélszerkezetekben és minden fajta vegyes szerkezetben. • Nagyfokú szigetelés alkalmazható a meglévő épületeknél is bármikor. Valójában ez hőszigetelés és hőtárolás, amit fontos tudni. A nagyfokú szigetelés mindig hatékonynak bizonyult. A külső falakon és a tetőn át távozó hőveszteségek a meglévő háza teljes hőveszteségének több mint 70%-áért felelnek. Ezért a hőszigetelés javítása az energiamegtakarítás leghatásosabb módja. Ugyanakkor segít fokozni a hőkomfortot és megelőzi a szerkezeti károsodást. A sok országban jelenleg elérhető alacsony kamatozású pénzügyi támogatás csökkenti a javított hőszigetelés kezdeti ráfordításait; ilyen ösztönzés nélkül a beruházás csak hosszú távon kifizetődő.
9.7.1. A szigetelés szintje a passzív házakban A passzív házak külső falainak, padlóinak és tetőszerkezetének U-értéke (hőáteresztése) a 0,10 - 0,15 W/(m²K) tartományba esik (a közép-európai éghajlaton; ezek az értékek valamivel kisebbek vagy nagyobbak lehetnek az éghajlattól függően). Ezek az értékek nem csak az összes építési módszer elé állítanak mércét, hanem a legtöbb megtakarítást adó értékek a mai energiaárak mellett.
95
A hőveszteségek a hideg évszakokban ezért elhanyagolhatóan kicsik, és a belső felületek hőmérséklete közel ugyanaz, mint a levegő hőmérsékletéé, tekintet nélkül a használt fűtés típusára. Ez nagyon kellemes hőérzetet az és megbízhatóan védi az épületet a lecsapódó nedvesség okozta károsodástól. Melegebb éghajlatokon és a nyári hónapokban a jó szigetelés a hőség ellen is véd. Az ablakok hatékony árnyékolása és a megfelelő szellőzés ugyancsak fontos a maximális komfort biztosítására a meleg évszakokban. A jó szigetelés és légtömör szerkezet rendkívül hatékonynak bizonyult a passzív házakban. Egy másik fontos elv a „hőhídmentes kialakítás”: a szigetelés „gyenge pontok“ nélkül van elhelyezve az egész épület körül a hideg sarkok, valamint a túlzott hőveszteségek elkerülésére. Ez a módszer egy másik fontos elv a kiváló minőség és kényelem biztosítására a passzív házban a nedvesség okozta károk megelőzésével együtt.
9.7.2. A szigetelés U-értékei A szokásos épületszerkezeteken, pl. külső falon, padlón, emeleti födémen vagy a tetőn át távozó hőveszteségeket az U-érték vagy teljes hőátadási tényező (a korábbi k-érték) határozza meg. Ez az érték jelöli az adott szerkezeten vagy felületen átmenő hő mértékét, ha a hőmérséklet-különbség pontosan egy fok (1 Kelvin). Az U-érték mértékegysége ezért „W/(m²K)“. Minél kisebb az U-érték, annál jobb a szigetelés foka A faló átjutó hőveszteség számításához az U-értéket meg kell szorozni a felülettel és a hőmérséklet-különbséggel. Közép-Európában az igazi téli időszakban mért átlaghőmérséklet –12 °C kívül és 21 °C belül. Az éves hőveszteségek számítására meg kell szorozni az U-értéket az átlagos hőmérsékletkülönbséggel a fűtési időszakban és a fűtési időszak időtartamával – amely 78.000 fokóra az átlagos közép-európai éghajlaton. Egy 100 m² külső falfelületű kis családi ház példáján a következő értékek számíthatók a különböző U-értékekre: 9.2 táblázat 100 m² külső falfelületű kis családi ház U-értékeinek példái; forrás: Passzív Ház Intézet éves költségek 3), hőveszteség U-érték éves hőveszteségek mértéke csak külső falak W/m²K kWh/év W €/év 1,00 3 300 7 800 515,00 0,80 2 640 6 200 409,00 0,60 1 980 4 700 310,00 0,40 1 320 3 100 205,00 0,20 660 1 600 106,00 0,15 495 1 200 79,00 ,10 330 800 53,00 Egy tipikus passzív ház kompakt fűtési rendszere kb. 1000 W fűtési teljesítményt tud termelni (ami egy hajszárító szokásos teljesítménye). A passzív ház falának U-értékének rendkívül kicsinek kell lennie; ellenkező esetben e teljesítmény jelentős részét a külső fal használná fel. 96
A tipikus közép-európai épületeknél a passzív ház falainak U-értéke 0,10 and 0,15 W/(m²K) között mozog; az éghajlattól függően ezek a számok valamivel kisebbek vagy nagyobbak is lehetnek.
9.7.3. Szigetelőanyagok Ilyen alacsony U-értékek csak nagyon jól szigetelő anyagokkal érhetők el. Az alábbi táblázat mutatja, milyen vastagnak kell lennie egy csak a megadott anyagból álló épületelemnek a passzív ház tipikus 0,13 W/(m²K)-es U-értékének eléréséhez. 9.3 táblázat Külső épületelemek vastagsága passzív házaknál; forrás: Passzív Ház Intézet U=0,13 W/(m²K)-hez hővezetési tényező anyag szükséges vastagság W/mK m vasbeton 2,3 17,30 tömör tégla 0,80 6,02 üreges tégla 0,40 3,01 puhafa 0,13 0,98 porózus tégla, porózus beton 0,11 0,83 szalma tipikus szigetelőanyag kiváló minőségű hagyományos szigetelőanyag nanoporózus, szuperszigetelő anyag normál nyomáson vákuum-szigetelőanyag (szilika) vákuum-szigetelőanyag (erős vákuum)
0,055 0,040
0,41 0,30
0,025
0,19
0,015
0,11
0,008
0,06
0,002
0,015
A táblázat grafikusan szemlélteti, hogy: • Ésszerű szerkezeti vastagságú épület-héjszerkezet csak akkor lehetséges, ha a szigetelő hatást leginkább a jó szigetelőanyaggal érik el. • A táblázat alsó részében található minden felsorolt anyag ideális erre. Más építőanyagokkal kombinált szerkezetek lehetségesek és néhány esetben szükségesek: pl. külső felületén szigetelt betonfal, vagy porózus betonból és habosított ásványi szigetelőpanelekből álló monolit fal. Minél kisebb a használt szigetelőanyag hővezetési tényezője, annál vékonyabb lesz a burkolószerkezet. • Még egy 50 cm-es vagy vastagabb szalmabála és alkalmas volna a passzív házhoz. • A tipikus hagyományos szigetelőanyagok (ásványgyapot, polisztirén, cellulóz) kb. 30 cm-es réteget igényelnek. • A vastagság akár 20 cm-re is csökkenthető közönséges poliuretán szigetelőhabbal. • A modern vákuumos szigetelőanyagok nagyon karcsú, mégis kiválóan szigetelő épületelemeket tesznek lehetővé. 97
•
A „félig áteresztő héjszerkezetek“ egy másfajta, részben eltérő megközelítést jelentenek, amelyek ugyancsak bizonyítottan jól szigetelik az épületeket. Ezek a teljes sugárzás bizonyos részét a szigetelt szerkezet belsejébe irányítják, így csökkentve a hőmérséklet-különbséget és adnak kisebb egyenértékű U-értéket.
9.4 ábra Példák a passzív házakhoz alkalmas szuper-szigetelő külső falburkolatokra; forrás: Passzív Ház Intézet
9.7.4. A passzív háznak megfelelő falrendszerek A passzív ház szabványa, mivel minőségi szabvány, nem ír elő konkrét építési módszereket. Legyen szó tömör szerkezetről, fáról vagy kompozitról – az építészek a passzív házakat saját elképzeléseik szerint tervezhetik. Még az előregyártott házakhoz is kínálnak passzív háznak megfelelő kialakításokat. A kiválasztásnál döntőek a felelős projektvezető/tervező megelőző ismeretei, amelyek fontosak a kiváló minőségű alkalmazáshoz, valamint a vevő követelményei. Néhány esetben további paraméterek is fontosak: Ha a telekárak rendkívül drágák, pl. a belvárosokban, előnyben részesülnek a karcsúbb felépítmények, pl. a könnyűszerkezetek, és ezeket legalább a külső falszerkezetekben alkalmazzák. A különösen nagy fűtési terhelésű épületekben a tömör építőanyagokat előnyben részesítik a helyiségek túl gyors felmelegedésének elkerülésére a napi hőingadozásoknál. A tömör szerkezetekben nem szigetelő falazatot (például meszes homokkő) vagy vasbetont és polisztirén külső szigetelést és fedőrendszert (EIFS) (hővezetési tényező: 0,032 - 0,04 W/(mK)), vagy ásványgyapotot (hővezetési tényező: 0,04 W/(mK)) használnak Néha a falazat is szigetelő kőzetből (pl. porózus betonból) áll. Az EIFS szigetelő vastagsága általában 200 és 300 m között van, de rétegben 400 mm-ig is ragasztható. A porózus betonból vagy téglából álló monolit rendszerek mostanában jelentek meg a piacon, de ezek pillanatnyilag csak a passzív ház U-értékeinek felső határtartományában alkalmazhatók. A faszerkezetekben gyakran használnak rétegelt lemez I-gerendákat, így a fa révén létrejövő hőhíd aránya csökkenthető. A tömör faszerkezeteket azonban azért is használják, mert ezeket a mesteremberek szélesebb köre tudja használni. Gyakran használnak keresztbe fektetett 98
rétegeket vagy EIFS-kombinációkat a hőhidak csökkentésére. A teljes szigetelési vastagság leginkább 300 és 400 mm között van. Legalább ilyen elterjedt a vegyes szerkezet tömör tartószerkezettel (vasbeton-részek vagy vasbeton vázszerkezet) fa panelszerkezetekkel a külső falakon. Mindkettő modulrendszerbe foglalható a rövidebb építési idők lehetővé tételére. A családi házaknál a legelterjedtebbek a beton falazóblokkok polisztirénnel vagy polisztirollal és duzzasztott agyagkaviccsal. A vákuumos szigetelőpaneles rendszereket egyre gyakrabban használják fóliákkal és acéllemezekkel, de ezek a technológia és a szükséges minőségellenőrzés miatt nagyon drágák. A passzív háznak megfelelő megoldások még a klasszikus acélszerkezetekből is elkészíthetők.
*VIP = vákuumos szigetelőpanel 9.5 ábra A passzív háznak megfelelő falrendszerek áttekintése; forrás Passzív Ház Intézet
9.8. Hőhidak A hő utat talál magának a fűtött térből kifelé. Ilyenkor a legkisebb ellenállás mentén halad. A hőhíd az épület héjszerkezetének olyan behatárolt helye, ahol a hőáramlás eltérő (általában nagyobb) a környező felületekhez képest (ha hőmérséklet-különbség van a belső és külső tér között). A hőhíd hatásai: • Eltérő, általában megnövekedett felületi hőmérsékletek; legrosszabb esetben nedvesség hatolhat be az épületszerkezetekbe és ez penészedést okozhat. 99
•
Eltérő, általában megnövekedett hőveszteségek.
Mindkét hatás elkerülhető a passzívházakban: a belső felületi hőmérsékletek olyan magasak ilyenkor mindenütt, hogy a kritikus mértékű nedvesség már nem tud behatolni – és a további hőveszteség jelentéktelenné válik. Ha a hőhíd-veszteségek kisebbek, mint a határérték (0,01 W/(mK)-en beállítva), ez a részlet megfelel a „hőhídmentes kialakítás“ kritériumának. A hőhídmentes kialakítás lényegesen jobb részleteket eredményez; a szerkezet tartóssága megnő és fűtési energia takarítható meg.
9.9. Légtömör szerkezet A beltéri levegőnek nagyobb a vízpáratartalma (abszolút páratartalom), mint a kinti levegőnek - ha nincs szárítva. A hideg éghajlaton a beltéri levegő belülről kifelé áramolva lehűl. A hidegebb levegő nem képes a nagy páratartalom felvételére – az a szerkezet bizonyos pontjain kicsapódik. Ez súlyos károsodást okozhat. Az itt leírt folyamat a fő oka annak, miért kell a külső épületszerkezetet légtömören építeni.
9.6 ábra A légtömörség hatása; forrás: Passzív Ház Intézet
100
9.7 ábra A légtömör épület-héjszerkezet elve; forrás: Passzív Ház Intézet
A légtömör épület létrehozásának kulcsa a „folytonos, légtömör épület-héjszerkezet elve“. Egy épület légtömör tervezésének fő elve a „folytonos, légtömör épület-héjszerkezet elve“, amely a „piros ceruzás módszerrel“ körvonalazható (lásd 9.7 ábra). Az épület egész héjszerkezetét egy ceruzával megszakítás nélkül körbe kell tudni rajzolni minden keresztmetszeti rajzon. Részleteiben kell világossá tenni, hogyan valósul meg a légtömör összeköttetés. Ez világossá teszi, hogy a légtömörség elsősorban tervezési feladat. Ezt a mesteremberek légtömör módon csak akkor tudják kivitelezni, ha ez világosan meg van tervezve. Minden külső épületszerkezet esetében azt az elemet, amely a légtömör réteget fogja alkotni, meg kell határozni (pl. az OSB tábla vagy burkolás a tetőszerkezeten, a téglafal belső vakolata, a betonfödém a pince és a földszint között stb.). E légtömör réteg helyzetét piros vonallal kell jelölni a metszeti vagy alaprajzon. A fűtött teret a légtömör réteggel teljesen körbe kell zárni. Második lépésként meg kell határozni, hogyan lesznek a légtömör elemek végei tartósan és légtömören egymáshoz erősítve. Figyelem: nem elég az ablakkeretet „hozzákötni“ a téglafalhoz például (mivel a fal szintje nem légtömör!). Ehelyett az ablakkeretet kell tartósan a külső fal légtömör rétegével összeerősíteni, ami általában a belső vakolat például. Ebben a példában vakolat alatti szalag vagy vakolócsík lenne megfelelő. Harmadszor minden szükséges áttörést meg kell tervezni: a pincefödémen átvitt villamos kábelek és csövek, dugaszoló aljzatok (!) a külső falakban stb. Ma megfelelő tesztelt és bevizsgált megoldások és anyagok kaphatók e célra. Azonban a megelőzés elvét kell először alkalmazni: ellenőrizni kell, hogy az áttörés tényleg szükséges-e. Például az elszívó ventilátorok átvezetései elkerülhetők tető alatti ventilátorok használatával. Ugyancsak törekedni kell az összes szükséges átvezetés minél kevesebb helyen történő megoldására.
101
A szigetelőanyagok általában nem légtömörek (kivétel: habüveg panelek), ezért a légzáró héjszerkezetet külön kell tervezni és építeni. Faszerkezeteknél legtöbbször fa-kompozit táblákat használnak (az illesztéseknél szalaggal lezárva); tömör szerkezeteknél a folytonos belső vakolás elegendő. Fontos, hogy a légtömör héjszerkezetet folytonosan, bármely megszakítás nélkül építsék be. Ezt gondosan kell tervezni és kivitelezni, különösen a csatlakozásoknál. A „légtömörség szintje“ nagy és kis nyomás épületen belüli létrehozásával határozható meg. A légnyomásteszt, vagy az n50-érték méri a teljes szivárgást az épület héjszerkezetén keresztül. Az n50-érték (1/órában) a légcsereszámot adja meg 50 Pa nyomáskülönbség esetén. 50 Pa nyomáskülönbséget (ez megfelel 5 mm vízoszlopnak) kell létrehozni az épület belseje és külseje között, amely blower door teszttel mérhető. A blower door egy nyílásba (pl. ajtóba) épített kompresszorból áll, amely vákuumot hoz létre a lakás belsejében a szivárgások megállapítására. A konkrét teszt egy sor vákuum- és túlnyomás-mérésből áll a szivárgás mértékének meghatározására 50 Pa nyomáskülönbségen az épület teljes térfogatához viszonyítva. A légnyomásteszt nagyon fontos a passzív házban. A nyomásos teszt fajlagos értékei (n50-értékek) nem haladhatják meg a 3/órát szellőzés nélküli, és az 1,5/órát a szellőztetett otthonokban. A kis energiafelhasználású és passzív házakkal végzett kísérletek azt mutatták, hogy jobb értékeket (pl. kisebb n50 értéket) kell megcélozni és megvalósítani. A jelenlegi EnEV rendelet által megkövetelt értékek változatlanok maradnak. Sokkal jobb értékeket lehet gyakran elérni a passzív házaknál: az n50 szivárgási értékek nem lehetnek nagyobbak 0,6/óránál a passzív házakban. Valójában 0,2 és 0,6/óra közötti értékeket lehetett elérni a megépített passzív házakkal. A légtömörség minden energiahatékony épület fontos követelménye, azonban nem a legfontosabb (ahogy néha a népszerű publikációkban állítják – a legfontosabb követelmény a jó hőszigetelés). Példa: A blower door teszt teljesítése a működőképes passzív ház szükséges előfeltétele; azonban ez még nem elegendő. Példa: egy hagyományos repülőgép burkolata légtömör (sokkal légtömörebb, mind amennyire a passzív háznak kell lennie), de nincs passzív ház minőségben szigetelve. A repülőgépen bőséges hő kell a fülke fűtésére.
9.10. A passzív ház ablakai A passzív ház szabvány követelményeinek teljesítésére az ablakokat rendkívül nagy Rértékekkel gyártják (kis U-értékek, jellemzően 0,85 - 0,70 W/(m²K) a teljes ablakra a kerettel együtt). Ezek általában a háromrétegű szigetelt üvegezést (jó szoláris hőnyereségi együtthatóval, kis kibocsátású bevonattal, tömített argon- vagy kriptongázzal töltött belső térrel és „meleg sarkú“ szigetelő üveg távtartókkal) a légszigeteléssel és speciális fejlesztésű, termikusan leválasztott ablakkeretekkel kombinálják. Közép-Európában és az Egyesült Államok legnagyobb részén a passzív házak nem árnyékolt déli fekvésű ablakainál a napfényből származó hőnyereség átlagban még a tél közepén is nagyobb a hőveszteségnél.
102
9.9 ábra Passzív ház tipikus ablaka; forrás: Passzív Ház Intézet
9.11. A passzív ház épületgépészete A passzív ház koncepciója az épületgépészet segítségével érhető el, különösen a hővisszanyeréses szellőzéssel és innovatív gépészeti rendszerekkel. E fejezetben a • szellőzést, • fűtést és használati melegvízellátást és a • kompakt fűtő- és klímaberendezéseket tárgyaljuk.
9.11.1.
Szellőzés
Mivel az épület lényegében légtömör, a légcsereszám óránkénti 0,4 légcserével optimalizálható és gondosan ellenőrizhető. Minden szellőzővezeték szigetelt és szivárgás ellen zárt. Közép-Európában a passzív házak csak nagyon hatékony hővisszanyerő rendszerek mellett működnek. Ez az elszívott levegőből visszanyeri a hőt és hőcserélő segítségével visszajuttatja a frisslevegőbe a légáramok keverése nélkül. A mai modern szellőzési technológia 75 és 90% közötti hővisszanyerési hányadot tesz lehetővé. Ez ellenáramú hővisszanyerőkkel és különösen energiahatékony ventilátorokkal lehetséges (az úgynevezett, különösen hatékony EC motorokkal) úgy, hogy a visszanyert hő a felhasznált villamos energia 8 -15-szöröse.
9.8 ábra A hővisszanyerés elve; forrás: Passzív Ház Intézet 103
Az irányított légáram elve alapján a friss levegő optimálisan hasznosítható: kiváló minőségű levegőt juttat a lakótérbe, eltávolítja az elhasznált levegőt a szellőztetett légzónákból (pl. a ruhák szagát), és végül szárítja a nedves területeket. A frisslevegő és elszívott levegő vezetékei lehetővé teszik a hő visszanyerését az elszívott elhasznált levegőből. A szellőzés hővesztesége hővisszanyerés nélkül 20 és 30 kWh/(m²év) között van a megfelelően szellőztetett lakásokban. Ez nagyon nagy a jól szigetelt passzív házban áramló összes egyéb hőhöz képest. Ezt a nagyon hatékony hővisszanyerő rendszert kifejezetten a passzív házban való használatra fejlesztették. A készülékek biztosítják a távozó és frisslevegő különválasztását, nem fogyasztanak sok villamos energiát és nagyon csendesek. Ilyen hővisszanyerő rendszerrel a maradék szellőzési hőveszteségek jelentéktelenek: ezek csupán 2 és 7 kWh/(m²év) között vannak, amely a működő passzív ház jó előfeltétele. Ezért a hővisszanyerésnek köszönhetően a frisslevegő hőmérséklete közel szobahőmérsékletre nő, ezért a szobába bejutó levegő már egyáltalán nem „hideg“. Az épület héjszerkezetének és ablakainak nagyon jó szigetelésével együtt nagyon kis fűtési teljesítménnyel ki lehet jönni és a szigetelési ráfordításokat is csökkenteni lehet. A passzív ház kizárólagos előnye, hogy a fűtés a frisslevegő használatával lehetséges. Mivel a friss levegő mindig a nappaliba, hálószobákba és dolgozószobába jut, ez a levegő meleg biztosítására is felhasználható. Ez friss levegő (nem visszakeringetett levegő), ezért e friss levegő mennyisége korlátozott (mivel különben a levegő túl száraz lesz), és mivel hőmérséklete nem növelhető túlságosan, a frisslevegő-fűtési módszer csak nagyon kis hőigényű házakban működik – azaz a passzív házakban. Ezért lehetőség van nagyon elegáns és helytakarékos épületgépészeti rendszerek létesítésére, mint pl. a kompakt szellőzőegység.
9.11.2.
Fűtés és használati melegvízellátás
A fűtési célú fenntartható energiaellátás alapvető feltétele a passzív ház nagyfokú energiahatékonysága a hagyományos új épületekkel összehasonlítva. A nagyfokú hatékonyság a passzív házban különösen a fűtés tekintetében az éves terhelési tartamgörbe egységességét eredményezi, mivel az egész éves melegvízellátás szükségessége a fűtésre maradt energiával arányosan növekszik. Az alábbi peremfeltételeket kell beállítani a hőtermelő egység számára a passzív házban: • Fűtés: o Fűtési igény ≤15 kWh/(m²év) o Fűtési terhelés kb. 10 W/m² • Használati melegvíz: o A melegvízellátó rendszer hőigénye 12 - 35 kWh/(m²év) (a lakók számától és az elosztási veszteségtől függően) A hőnyereség helyének és idejének már semmi jelentősége a passzív házban az épület nagy időállandója miatt és azért, mert különösen kis hővezetési együttható van belülről kifelé az épület egyes területei közötti vezetőképességhez viszonyítva. Ha gázt (földgázt vagy cseppfolyós gázt) használnak hő előállítására, akkor az főzésre is 104
használható. Ilyenkor kb. 380 kWh/év végleges energiaigényt lehet háztartásokként feltételezni, amely gazdaságosabban teljesíthető közvetlen villamos energiával, vagy elsődleges energiával, pl. gázzal. A passzív ház fűtési rendszereivel végzett sokéves kísérletek azt mutatják, hogy a kompakt egységeknek jelentős előnyeik vannak. A szinergikus hatású gazdasági előnyök mellett a pozitív szempontok közé tartozik az a tény, hogy kevesebb idő szükséges a szereléshez és indításhoz (és ezért kevesebb hibaforrás is van), akárcsak a kisebb szerelési helyszükséglet a helyiségben. A fűtési rendszerek végleges energia szempontjából történő osztályozásakor különbséget kell tenni a villamos energiát, fosszilis tüzelőanyagokat, megújuló energiát használó változatok és a különböző kogenerációs típusok között a táv-/helyi fűtés lehetséges figyelembe vételével. 9.4 táblázat A passzív házakban hőtermelésre használható végleges fő energiaforrások Végleges energiaforrás / -rendszer Átszámítás / hőtermelő egység Kompakt hőszivattyú-egység Levegő/talaj/víz alapú hőszivattyú Villamos energia Közvetlen villamos energia (Joule-féle fűtés) Gáz: alacsony hőmérsékletű / kondenzációs fűtési technológia (földgáz, cseppfolyós gáz) Fosszilis tüzelőanyag Olaj: alacsony hőmérsékletű / kondenzációs fűtési technológia, távfűtés/helyszíni fűtés Kis CHP Kombinált hő- és erőmű Tüzelőanyag-cella (kogeneráció, CHP) Távfűtés/helyi fűtés kogenerációval vagy anélkül Biomassza-fűtés/kogeneráció Termikus napenergia-rendszer /fotovoltaikus Megújuló energiaforrások tűzifa, faforgács, pellet Cseppfolyós és gáznemű bio-tüzelőanyagok Az energiaforrás előfordulási gyakorisága is jelentősen különbözik a passzív házban az átlagos használati gyakoriságtól sok Németországhoz hasonló országban. Ennek oka a kisebb teljesítményekhez szükséges adott energiaforrás fenntarthatóságában, a megfelelő hőtermelő egységek rendelkezésre állásában és a hálózati alapú rendszerek költségeiben rejlik. Ebben a szakaszban ezért a kifejezetten a passzív házban való használatra kialakított rendszereket tárgyaljuk részletesen. Ezenkívül alapvetően a hagyományos ellátó technológiák teljes köre alkalmazható a passzív házban.
9.11.3.
Kompakt fűtő- és klímaberendezések
Itt néhány fűtő- és klímaberendezést írunk le röviden. Légfűtés – a higiéniához szükséges friss levegő használata Minden emberek által lakott ház igényel friss levegőt. • Ha a friss levegő minőségét a szerencsére bízzuk, ne csodálkozzunk, ha rossz lesz a 105
•
beltéri levegő minősége. Ha a hőt nem nyerjük vissza az elhasznált levegőből, nagy szellőzési hőveszteségek keletkeznek – ez nem a megfelelő módszer a jó belső levegőjű, energiahatékony épület megvalósítására.
A hővisszanyerőből jövő frisslevegő szintén szállíthat kis mennyiségű hőt. A higiéniai célú friss levegőből csupán 10 W/m² nélkülözhető, ez a helyiségek frisslevegőjéhez felhasználható (lásd a frisslevegő hőkapacitását). A passzív házban a hőteljesítmény-igény rendkívül kicsi – olyan kicsi, hogy az a frisslevegőt fűtő rendszer által biztosított 10 W/m²-rel kielégíthető. Ezzel meggyőzően egyszerű épületgépészeti rendszereket lehet fejleszteni a passzív házak számra: „fűtés a szellőzőrendszerekkel“, külön vagy hosszabb csövek nélkül. Ha a frisslevegő-fűtés és a melegvízellátás ugyanabba a szellőzőegységbe van integrálva, kompakt szellőzőegységet kapunk: a fűtés, szellőzés és melegvízellátás egyet jelent. Különböző megoldások lehetségesek a hő előállítására: • egy kis hőszivattyú használatával (kompakt hőszivattyú-egység) • egy kis kondenzációs kazán használatával (kompakt kompenzációs egység) • egy biomassza-tüzelőanyag, pl. szalmapellet alapú kis hőtermelő egység használata
Légfűtés – az elszívott levegőből származó maradékhő használata: kompakt hőszivattyúegység A maradékhő mennyisége a házi szellőzőegység elszívott levegőjében, amit „entalpiának“ is ismerünk, nem kifejezetten nagy és nagy mennyiségben tartalmaz kondenzáló nedvességet. Azonban a passzív házban a hőigény olyan kicsi, hogy ez majdnem teljesen fedezhető az elszívott levegő e maradék entalpiájával.
9.9 ábra Kompakt fűtő- és klímarendszer a passzív házban; forrás: Passzív Ház Intézet 106
Fűtés biomassza használatával: a kompakt pelletkemence-egység Természetesen nem csak a passzív házak fűthetők biomasszával. Azonban a fenntarthatóan kitermelt tüzelőanyag korlátozottan áll rendelkezésre. Rossz hatékonyság esetén csak az európai (és a világ többi részén lévő) házak töredéke látható el fenntarthatóan biomasszával. Ha azonban a hatékonyság magasfokú, mint például a passzív házban, akkor a fenntartható mező- és erdőgazdaságból származó tüzelőanyag mennyisége elegendő az energiaigény jelentős hányadának fedezésére. A nagyfokú hatékonyságból a felhasználónak is előnye származik. Ha a szükséges fűtési teljesítmény csak egy és két kilowatt között van, ezt ki tudja elégíteni a biomasszafűtőberendezés, egy olyan kis doboz, amely nem igényel nagy helyet, de befűti az egész házat. Ennek számos előnye van: A biomassza-fűtés teljesen automatikusan működik, akárcsak a modern fűtőrendszerek. Csak néhány kilogramm pellet szükséges tüzelőanyagként naponta. Ennek tárolására sincs sok helyre szükség – a kis tüzelőanyag-mennyiség akár a heti bevásárlás során beszerezhető. A szükséges égési levegőt a kompakt egység a friss levegőből veszi. A nagyon kis térfogatáramú távozó levegőt a kompakt egység hővisszanyerő rendszere szívja el; nincs szükség külön kéményre vagy füstgázcsőre. Ennek eredménye olyan egyszerű épületgépészeti koncepció a passzív házban, amely teljes mértékben megújuló energiaforrásokon alapul és amelyet most fejlesztenek és sajnos egyelőre nem kapható a piacon. Fűtés kondenzációs kazán használatával: gázalapú kompakt egység Mindenki, aki gáztűzhelyt használ, tudja, hogy még kis teljesítmény mellet is lehetséges gázzal hőt előállítani. Ennek ellenére hosszú időbe telt, amíg ez a technológia alkalmazhatóvá vált a passzív ház kompakt egységeinek utánfűtésére. Az előnyök nyilvánvalóak: • A kondenzációs kazán nagyon kis égési levegőt igényel. A minden kompakt egység központi részegységét képező szellőzőrendszer könnyen biztosítja ez égési levegőnek ezt a mennyiségét a friss levegővel együtt, ezért égési levegő külön bevezetésére nincs szükség. • A kondenzvíz a kondenzáló kazánban gyűlik össze, amelyet kondenzvíz-csövön át kell elvezetni. A keresztáramlású hőcserélővel ellátott szellőegységet szintén el kell látni kondenzvíz-elvezetéssel. A kompakt egységben ez a két részegység költséghatékonyan kombinálható. • A szellőzőegység elszívó levegővezetéke már jelen van és el tudja szállítani a kondenzációs kazán füstgázait, így a külön elszívócső megtakarítható; azonban ez csak akkor lehetséges, ha a teljesítmény nagyon kicsi és a képződő füstgáz is nagyon kevés. A kompakt szellőzőegység nem jelenti a passzív házak egyetlen épületgépészeti rendszerét: a földgázon alapuló koncepciók éppoly ígéretesek, mint a fapelletes kemencék vagy az innovatív villamos rendszerek. Különösen a termikus napkollektorokkal kombinált rendszerek nagyon hatékonyak. A hatékony technológia és a megújuló energia ideálisan egészíti ki egymást: a passzív ház kis fogyasztásával a legtöbb követelmény a napenergiával lehetővé válik. 107
9.12. Tervezés Minden passzív ház projektet energiamérleg alapján kell tervezni. A Passzív Ház Intézet passzív ház tervezőcsomagja (PHPP) átfogó eszköz az épületek energiamérlegének meghatározására, amely már 1997-es első kiadásában azonosította a teljes elsődleges energiaigényt. Mindazon részleteket támogatja, amelyeket a passzív ház tervezésekor figyelembe kell venni: szigetelés, légtömörség, hőhídmentes kialakítás, passzív házhoz alkalmas ablakok, szellőzés, fűtési terhelések, fűtés, nyári komfort stb.
108
10. KÖLTSÉGOPTIMALITÁS AZ ÉPÜLET-ENERGETIKÁBAN Az átdolgozott EPBD előírja a jelenlegi nemzeti minimális követelmények költségoptimalitásának 2013. márciusig történő kiértékelését a „az épületek és épületelemek energiahatékonyságára vonatkozó minimumkövetelmények költségoptimalizált szintjeinek kiszámítására szolgáló összehasonlító módszertani keret“ nevű módszertannal, ami részletesen a 2012. márciusi keltű „kiegészítő szabályozás a 2010/31/EU irányelvhez“ 5. cikkében és III. mellékletében található. Az átdolgozott EPBD alapján az épületek minimális energetikai teljesítmény-követelményeit legalább műszaki, gazdasági és környezetvédelmi szinten meg kell határozni. Az „összehasonlító“ fogalmat az országok saját követelményeinek és a nemzeti szövegkörnyezetben megadott gazdasági optimum összevetéseként kell értelmezni.
10.1. Háttér és cél A költség-optimalizált teljesítményszint az energetikai teljesítményt jelenti oly módon, hogy az elsődleges energia minimális életciklusköltséget eredményez. Az átdolgozott EPBD által elindított költség-optimalizálási politika arra utasítja a tagállamokat, hogy követelményeiket a költség-optimalizált energetikai teljesítményszinthez igazítsák. Ajánlott ugyanazt a rendszerhatárt és energiaszámítási keretrendszert használni mind a költség-optimalizált, mind a közel nulla energiafelhasználású épület energetikai számításaihoz. A költség-optimalizálási politika nem azt mondja, hogy a közel nulla energiafelhasználású épületnek költségoptimalizáltnak kell lennie, mivel a közel nulla energiafelhasználású épület az EBD által kitűzött másik, következő politikai cél. a jelenlegi értelmezés szerint a közel nulla energiafelhasználású épület még nem költség-optimalizált, azonban ez az elérhető ösztönzőktől függhet. Ezért e két követelményt (költség-optimalizálás és közel nulla energiafelhasználású épület) egymáshoz kell igazítani, hogy a sima átmenet a költségoptimalizált követelményekből a közel nulla energiafelhasználású épületbe garantálható legyen a közeljövőben. Jelenleg a közel nulla energiafelhasználású épület teljesítményszintjének meghatározását inkább az ésszerű elérhető műszaki megoldások alapján javasolják, ami a jövőben lehetséges helyzet lesz. A költség-optimalizált számítások egyszerűek a jól megalapozott költségekkel jellemezhető megoldásoknál, amelyek nem vonatkoznak a megújuló technológiákra; a várható gyors fejlődés az ilyen számításokat bizonytalanná teszi. E kiértékelések eredmény több lehetséges költséghatékony megoldás, ezek között van olyan költség-optimalizált energetikai teljesítményszint, amelyik a legnagyobb nettó megtakarításokat vagy a legkisebb életciklusköltséget képviseli. E számítások célja nem az, hogy egy konkrét egyedi épületre, hanem inkább reprezentatív referenciaépületekre adjon költség-optimalizált szinteket azért, hogy lehetővé tegye a megfelelő energetikai teljesítmény-követelmények rögzítését az építési jogszabályokban. E referenciaépületeknek egy bizonyos épületkategóriára kell reprezentatívnak lenniük a funkcionalitás és méret (lásd az átdolgozott EPBD I(5) és III. mellékletét), valamint koruk tekintetében. Ezeket a tagállamoknak kell meghatározniuk és szerepeltetniük a Bizottságnak írt jelentésben. 109
A módszertan az energetikai teljesítmény-követelményeket pénzügyi célokhoz köti. Ez a költségcsökkentés általános céljait támogatja egy épület életciklusa során, miközben társadalmi/környezeti előnyöket nyújt. Az emelkedő energiaárak még több teret biztosítanak a jelenlegi szabályozás javítására, mivel a kisebb energiafelhasználás révén elért költségmegtakarítások nagyobbak és igazolják a nyilvánvalóan nagyobb beruházást. A módszertan kombinálja az egységes számítási szabályokat a konkrét nemzeti adatokkal a tagállamok egyedi és méltányos kezelése érdekében. A pénzügyi számítások támogatják a nyílt versenyt is; semlegesek a technológiák tekintetében és nem jelentik bizonyos termékek másokkal szembeni elsőbbségét. Azonban a módszertan és annak bevezetés néhány kihívást is jelent: • a költségek vizsgálata nem jelenti a jövőbeni környezetvédelmi célok figyelmen kívül hagyását. E célokat tekintetbe kell venni egy a pénzügyi és környezeti előnyöket biztosító módszertanban; • az összes többi peremfeltételt, pl. műszaki követelményt (pl. az épület nedvesedésének elkerülésére) és a kényelmi szempontokat is figyelembe kell venni.
10.2. A módszertan követelményei és lépései A legfontosabb lépések egy épület vagy épületelem energetikai teljesítmény-követelményei költség-optimalizált meghatározásához és e számítás végrehajtásához: • Egy referenciaépület meghatározása: olyan reprezentatív épületek meghatározása és kiválasztása, amelyeket funkcionalitásuk és regionális feltételeik jellemeznek, beleértve a belső és külső klímafeltételeket, geometriákat stb. E reprezentatív épületeket hívjuk „referenciaépületeknek“. A referenciaépületnek az ország épületállományát kell képviselnie. A referenciaépületek közé lakó- és nem lakáscélú (pl. iroda), új és meglévő épületek is tartoznak; • Energiaellátási csomagok meghatározása: az egymáshoz illeszthető energiahatékonysági és energiaellátási intézkedések azon kombinációinak meghatározása, amelyeket a referenciaépületekre alkalmazni lehet („intézkedési csomagok“). Ezek az egész épületre, épületelemekre vagy azok kombinációira vonatkozó intézkedések lehetnek; • Egy épület vagy épületelem energiafelhasználásának számítása: a kiválasztott (referencia-)épület leadott energiájának14 és elsődleges energiájának15 felmérése. A számításokat a vonatkozó európai szabványoknak megfelelően kell végezni; • Költségszámítás a nettó jelenérték szerint; o A költségszámítás bemenő paramétereinek meghatározása: az idetartozó, energiával kapcsolatos beruházási költségek és egyéb folyó költségek, valamint az ártalmatlanítási költségek konszolidálása (ha alkalmazható, például a veszélyes anyagok ártalmatlanítása közben keletkező költségek) a kiválasztott referenciaépületekre alkalmazott adott csomagok esetében; o A számítási időszak meghatározása; o Globális költségszámítás: a referenciaépületek várható gazdaságos életciklusa során végrehajtott energiahatékonysági intézkedések költségeinek számítása. Figyelembe veendők a beruházási költségek, karbantartási és működési 110
•
költségek, a termelt energia bevételei és ártalmatlanítási költségek (ha alkalmazható). Költséggörbék létrehozása és optimum meghatározása.
A számítás után az épület költség-optimalizált energetikai teljesítményét össze kell hasonlítani a minimális energetikai teljesítménnyel és a különbséget ki kell értékelni. A jelenlegi követelmények és a költségoptimum helyzete közötti viszonyt meg kell küldeni a Bizottságnak jelentési időszakonként és alkalomadtán fel kell használni a követelmények frissítésére.
10.3. A referenciaépületek meghatározása A referenciaépületek és technológiai csomagok meghatározása a folyamat döntő része. E meghatározások képezik a felmérés terjedelmét és ezért meg kell bizonyosodnunk arról, hogy a referenciaépületek és csomagok minden közös, megfelelő és ígéretes kombinációját figyelembe vettük-e. Az európai épületállomány országról országra más és más. Az épületek az alábbiakban különböznek: • kor; • állapot (felújítás előtt vagy után); • típus (családi vagy társasház, irodaépület, üzlet stb.); • méret; • éghajlati viszonyok;. • a kívánt beltéri klímaviszonyok (lásd EN15251); • nemzeti/helyi építési szokások (geometria, anyagok stb.); • helyszín (időjárásnak kitettség, tájolás); • felhasználói szokások. A 10.1 ábra ábrán látható példák benyomást adnak az EU-ban található épületek sokféleségéről. Ennek ellenére az épületek országonként különböző csoportokba sorolhatók közös vagy hasonló tulajdonságaik alapján (pl. bizonyos korcsoportú családi házak)15.16 E csoportok mindegyikének képviseletére referenciaépületeket lehet meghatározni. Sok esetben létezik már nemzeti vagy regionális épület-tipológia. Ezek szükség esetén felhasználhatók vagy kiterjeszthetők. A reprezentatív referenciaépületek meghatározása azért fontos lépés, mert hatással van az épületenkénti vagy piaci szegmensenkénti gazdasági optimumra. A különböző referenciaépületek kiválasztása és felmérése több görbét is eredményez. Attól függően, egy adott helyzetben milyen típusú referenciaépületet választottunk, ez különböző követelményeket támaszthat. A vizsgálandó referenciaépületek „standard” választékának meghatározására irányuló közös 15
Lásd még a TABULA Intelligens energia európai projektet, egy nemrég publikált tanulmányt, amely az európai országok energia-szempontú épület-tipológiáját vizsgálja. http://www.building-typology.eu/
111
EU-szintű erőfeszítések hasznosak lehetnek, meg alapvető útmutatást adnak a tagállamok számára a referenciaépületek kiválasztásában és összeállításában. A tagállamok ettől még ösztönözhetők a referenciaépület-gyűjtemény honosítására és kiterjesztésére, specifikus igényeik és körülményeik legjobb megközelítés érdekében.
10.1 ábraReferenciaépületek típusai; forrás: BPIE 112
A referenciaépületeknek képviselniük kell az új építésű és meglévő épületek tipikus kategóriáját, funkcionalitásukat és geometriájukat egy adott országban és ezeket mind a meglévő, mint az új épületekre meg kell határozni. A meglévő nemzeti és regionális tipológiák e célból felhasználhatók, ha lefedik az alábbiakat: A referenciaépületek tipikus gyűjteménye legalább az alábbi típusú referenciaépületeket tartalmazza: 1. különböző típusú családi házak (különálló, ikerház, sorház) és 2. (különböző méretű) társasházak és 3. irodák és 4. oktatási épületek és 5. kórházak és 6. szállodák és éttermek és 7. sportlétesítmények és 8. nagy- és kiskereskedelmi szolgáltató épületek és 9. energiafogyasztó épületek más típusai. A tipikus vegyes használatú épületeket (a fenti kategóriákból) szintén megfelelően kell megjeleníteni a referenciaépületeknél. A fent felsorolt referenciaépületek tovább osztályozhatók méretkategóriáik (pl. kis, közepes, nagy) szerint, legalább a b) - h) kategóriáknál, és korcsoportjuk szerint (pl. 1945 előtt, 1946 és 1960 között, 1961 és 19xx között épült stb.) a meglévők esetében. Ugyanis az építési technológia és a költség-optimalizált energetikai teljesítmény-követelmények kezdési pontjai általában lényegesen változtak az idők során. A referenciaépületeket a számítások végzéséhez szükséges összes paraméterük alapján meg kell határozni. Ide tartoznak többek között a geometria, az áttetsző és átlátszó épületelemek hányada és felülete, a hasznos alapterület, tájolás, az épületelemek U-érték, a passzív szoláris nyereség számításához szükséges paraméterek, a tipikus belső hőnyereségek, a légtömörség és a tipikusan beszerelt épületgépészeti rendszerek. Ha egy országon belül különböző éghajlatú területek vannak, a referenciaépületnek ezeket képviselnie kell. Az épület geometriájától és az ablakfelület méretétől és eloszlásától függően az épület tájolásának és az árnyékolásnak (közeli épületek, fák) jelentős befolyása lehet az épület energiaigényére. A referenciaépület(ek) átlagos helyzetét vissza kell tükrözni a tájolás, szoláris nyereség, árnyékolás, mesterséges világítási igény hatásaival. A padlóba, tetőbe és épület-héjszerkezetbe épített termékek hozzájárulnak az épületelem termikus teljesítményéhez és befolyásuk van az épület energiaigényére. Az épület nagy tömege például csökkentheti a hűtési energiaigényt nyáron. Ezért a választott referenciaépületnek vissza kell tükröznie az épülettípus átlagos jellemzőit. Valószínűleg különbséget kell tenni a különféle épületfajták között a referenciaépületek meghatározásakor (pl. masszív épületek és könnyűszerkezetes épületek), ha számottevő részesedéseik vannak egy adott országban.
113
10.4. Energiahatékonysági intézkedések, energiahatékonysági csomagok A módszertan következő lépése a megvalósítható és modern hatékonysági és megújuló energetikai intézkedések meghatározása mindegyik referenciaépület egy alapváltozatára a számításokban. Az új épületek referenciaépületének alapváltozata éppen megfelel az aktuális energetikai teljesítmény-követelményeknek egy tipikus változatban, vagy a meglévő épületeknél ezek átlagos standardjának. Az alkalmazott intézkedéseknek egy vagy több intézkedésből kell állniuk és e technikákból megfelelő csomagokat kell alkotniuk. A referenciaépületekre alkalmazott energia vonatkozású technikákat a tagállamoknak kell meghatározniuk és ezek az egyes referenciaépülettől függően különbözhetnek. Az intézkedéseknek széles körben kell tartalmazniuk technikákat mind az épület héjszerkezetére, mint az épületgépészeti rendszerre. Minél nagyobb terjedelemben vizsgálják a tagállamok az intézkedéseket vagy intézkedéscsomagokat, annál pontosabb lesz a költség-optimalizált eredmény. Az intézkedéseknek mindazon rendelkezésre álló technikákat magukba kell foglalniuk, amelyek energia-, ill. CO2megtakarítást eredményeznek minden referenciaépület alapváltozatával összehasonlítva. Minden költséghatékony megoldást figyelembe kell venni akkor is, ha azt még nem használják elterjedten egy adott piacon. A vizsgált intézkedések (csomagok) kombinációi nem tartalmazhatnak vegyesen költséghatékony és nem költséghatékony elemeket, mivel ezek kölcsönösen gyengíthetik egymást és ezért nem eredményezik az átfogó energetikai teljesítmény-követelmények meghatározandó holisztikus optimumát. Azonban, feltéve, hogy a megújuló energiaforrások irányelv a megújuló energiaforrások 2015-ös minimális szintjét előírja az épületekre, és az EPBCD előírja ezek lényeges részesedését a közel nulla energiafelhasználású épületekben, kivételt kell tenni ebben a szabályozásban, amelyet akkor is figyelembe kell venni, ha az még (egyelőre) nem költséghatékony. Az elfogadott alternatívák nem csökkenthetik az épület összteljesítményét: Ezeknek biztosítaniuk kell a komfortot, megbízhatónak, szervizelhetőnek, felhasználóbarátnak, biztonságosnak és semlegesnek kell lenniük a lakók tevékenység és a kialakítási esztétika szempontjából. A technológiailag lehetséges alternatíváknak van néhány korlátjuk. Konkrétan ezeknek a közel nulla energiafelhasználású épületek vagy jobbak megvalósításához szükséges intézkedéseket és a közeli vagy helyszíni megújuló energiaellátás különböző opcióit is tartalmazniuk kell.
10.4.1. Intézkedések javítására
az
épületek
energetikai
teljesítményének
Intézkedéscsomagok összeállításakor az alábbi csoportú technológiákat kell figyelembe venni.
114
Épület-héjszerkezet Az intézkedések elsősorban a hőátbocsátás csökkentésével és az építési-héjszerkezet jobb légzáróságával foglalkoznak az átbocsátási veszteségek és a (túl nagy) légcsere miatti veszteségek csökkentése érdekében. Ezek az alábbiakat foglalják magukba: • termékek hőszigetelése (pl. a falak vagy a tető szigetelése); • kis hőátbocsátású építőanyagok (pl. a falakhoz); • intézkedések a légzáróság biztosítására (pl. tömítőanyagok); • intézkedések a hőhidak hatásainak csökkentésére (speciális szerkezeti megoldások a homlokzaton és tetőn belüli összeköttetésekre); • nagy hatékonyságú üvegezés (pl. háromrétegű üvegezés), kis energiafelhasználású ablakkeretek és ajtók (szigetelőanyagok, speciális tömítőanyagok stb.). Térfűtés Általában aktív rendszer szükséges a fűtési igény kielégítésére. Ez az igény hatékony és/vagy megújuló energiarendszerekkel elégíthető ki (pl. kondenzációs kazánok, hőszivattyúk vagy fapelletes kazánok) a megfelelő tároló- és elosztórendszerekkel együtt. Használati melegvíz A használati melegvizet gyakran a térfűtésre használt rendszerrel állítják elő, de ezt kombinált rendszerek is szállíthatják (pl. ha napenergia-rendszereket integrálnak), vagy különálló rendszerekkel. A nagy hatékonyságú tároló- és elosztórendszerek döntő fontosságúak a hőveszteség csökkentésében. Szellőzőrendszerek A mechanikus szellőzőrendszerek segítenek a szükséges légcsereszámok elérésében és a hővisszanyerő rendszerek okozta légcseréből származó veszteségeket is korlátozni tudják. Hűtés A passzív hűtőrendszerek, pl. árnyékoló eszközök segítenek a hűtési terhelések csökkentésében vagy elkerülésében. Az aktív rendszerek képesek kielégíteni a fűtési igényt. Ezek főleg villamos rendszerek, de megújuló rendszerek szintén kaphatók (pl. szoláris hűtés). Világítás Ezek közé tartoznak a napfény használatát növelő alkalmazások (pl. csövek vagy tükrök) és az aktív rendszerű mesterséges megvilágítás (pl. kis energiafogyasztású izzók). Épület-automatizálás és vezérlés A többi ilyen intézkedés közé tartozik az irányítástechnikai rendszerek beépítése, amelyek az épület felügyeletét/vezérlését teszik lehetővé. Az épület hőteljesítményét befolyásoló egyéb intézkedések Ide tartoznak például a külső árnyékoló eszközök és a többi csoportba nem tartozó egyéb 115
aktív vagy passzív rendszerek.
10.4.2.
Csomagok összeállítása
Intézkedési csomagok képezik a reprezentatív költséggörbék alapját. E csomagokat számítani kell mind az új épületekre, mind a felújítási tevékenységekre, lakóépületekre és nem lakáscélú épületekre és ezeket a tagállamoknak egymással össze kell vetniük. Először meg kell vizsgálni az intézkedés-csomagokat, hogy megfelelnek-e a hatályos minimális teljesítmény-követelményeknek. A létrehozott költséggörbén ezek a csomagok szemléltetik az aktuális környezeti szintet, amely összehasonlítható a költségoptimum helyzetével. A második lépés az aktuális minimális követelményeken túlmenő környezeti szintre összpontosít, egészen a közel nulla energiafelhasználású épületekig. Az innovatív megoldások széles köre áll rendelkezésre. Az energiamegtakarítási intézkedések kombinálhatók a hatékony vagy megújuló energiaellátással. Fontos rámutatni arra a tényre, hogy az intézkedések intelligens kombinációi erős szinergiát képesek alkotni és az egyenkénti intézkedések összegénél jobb eredményt adnak. A többi tagállamból származó innovatív megoldások és példák (pl. a passzív ház koncepciója) egészíthetik ki a lehetséges kombinációkat. Minél több ilyen csomag (vagy az elemzett csomag intézkedéseinek változatai) van, annál pontosabb lesz a számított gazdaságos optimum. A csomagoknak lehetőleg meg kell akadályozniuk a bezárulási hatásokat, ha később komplexebb követelményeket vezetnek be az épületállományra. A karbantartási intézkedésekkel egybekötött felújítási tevékenységekben fontos, hogy ne hasonlítsuk össze az elért energiamegtakarítást a felújítási intézkedések összköltségével. A döntésnek csak a további energia-vonatkozású beruházások költségein kell alapulnia. E hatás kimutatására energiahatékonyság-javítások nélküli karbantartási intézkedéseken (pl. ablakcsere azok energetikai teljesítményének javítása nélkül) áteső épületek összköltségét lehet vizsgálni a referenciaépületekre alkalmazott csomagként. Ez lenne aztán a felújítási csomagok összehasonlításának alapja.
10.5. Energetikai teljesítmény számítása; egy épület vagy épületelem energiafelhasználásának számítása A referenciaépületek és az ezen épületekre alkalmazott intézkedés-csomagok meghatározása és a referenciaépületek különböző intézkedés-csomagokkal való kombinálása után a számítás két részre oszlik: a referenciaépületek és csomagok különböző kombinációi energetikai teljesítményének és pénzügyi teljesítményének számítása. Először az épületek és épületelemek energetikai teljesítményének számítását kell a referenciaépületek és csomagok kiválasztott kombinációira elvégezni a 31 CEN szabvány segítségével.
116
Ezek a szabványok kimondottan figyelembe veszik az éghajlati viszonyokat16 és figyelembe veszik az összes fajta épületszerkezete, azért alkalmasak a különböző építési szokások és a tagállamokban használt építési termékek visszatükrözésére. További információt és részleteket ad a CEN/TR 15615:2008 (átfogó dokumentum) 17, amely áttekintést ad az összes EPBD-vel kapcsolatos szabványról, bennük a közös meghatározásokról. A tagállamok által végzett számításoknak lehetőleg teljes összhangban kell lenniük a CEN szabványokkal. Azonban a nemzeti számítási módszerek eltérhetnek ettől. E módszertan optimális teljesítményszint meghatározására irányuló célján belül elfogadható csak a nemzeti számítási módszer használata, ha az EPBD által megfogalmazott összes energiaáramlás figyelembe van véve18. Az épület energetikai teljesítménye - az átdolgozott EPB 2. cikkében rögzített módon – az számított vagy mért energiamennyiség, amely az épület tipikus használatával kapcsolatos energiaigény fedezésére szolgál, beleértve, többek között a fűtésre, hűtésre, szellőzésre, melegvíz-előállításra és világításra használt energiát. Ezért mindezen energiafelhasználásokat az energetikai teljesítmény épületszintű, valamint rendszerszintű számításával is fedezni kell, ha a vizsgált energia-vonatkozású technika nem csak az energiafelhasználást befolyásolja (pl. eltérő típusú külön melegvizes kazán, amely le van választva a fűtőrendszerről), hanem több energiafelhasználást is (pl. különböző típusú ablakok, amelyek hatással lehetnek a fűtési, hűtési és világítási igényre). Az energiaigényt, a leadott energiát (az épületbe szállított energiahordozókat) és az eredő elsődleges energiát és CO2-kibocsátásokat az EPBD-re vonatkozó CEN szabványoknak megfelelően kell a következő szinteken számítani. • Az épület fűtési és hűtési energiaigényének számítása • Az épületben leadott energia számítása20 fűtésre és hűtésre, szellőzésre, használati melegvízre és világításra a kiegészítő energiával együtt. Leadott energia: az épületbe szállított energia (pl. földgáz a hálózatról). Az épület által előállított és a piacra visszajuttatott energiát le kell vonni. • Az épület által előállított energia (pl. fotovoltaikus rendszer vagy kombinált hő- és erőmű); • A teljes elsődleges energiafelhasználás számítása teljesítmény-mutatókkal (elsődleges energia, CO2-kibocsátások). Elsődleges energia: megújuló és nem megújuló forrásokból származó energia, amely nem ment át semmilyen átalakítási folyamaton A számítási sorrend az alábbi: • Először a fűtési és hűtési energiaszükségletet kell kiszámítani. A számításnak ez a rész figyelembe veszi az épület tulajdonságait és eredményül az ellátórendszerek által szállítandó energiát adja, amellyel a kívánt belső hőmérséklet fenntartható. Az EN ISO 13790 vonatkozik a fűtésre és hűtésre. E számításhoz olyan adatokat kell figyelembe venni, amelyek a belső klímaviszonyokra, a belső hőnyereségre, az épület tulajdonságaira és a külső éghajlati viszonyokra vonatkoznak. Tekintetbe véve, hogy a 16
17
18
(A szabványos éghajlati adatok bemenő paraméterként vannak használva a számításokban, lásd az EN ISO 13790:2008 szabványt) CEN/TR 15615:2008 „Különböző európai szabványok és az épületek energetikai teljesítményéről szóló irányelv (EPBD) általános viszonya - Átfogó dokumentum.” Ha a számításokat a CEN szabványokkal teljes összhangban végezték, a kiválasztott referenciaépület energetikai teljesítményét még külön lehet számítani az (esetleg eltérő) jelenlegi számítási módszer szerint azért, hogy azt kiegészítő információként és a nemzeti követelményekhez kapcsolásként hozzák létre.
117
•
módszertannak az épület energetikai teljesítmény-követelményei költséghatékonyságának általános felmérésére kell irányulnia, az egyszerűsített havi/évszakos számítási elvet kell alkalmazni erre a módszertanra. A CEN szabványok azonban komplexebb és részletes számítási módszereket is kínálnak. Második lépésben a térfűtés, hűtés, szellőzés, használati melegvíz és világítási rendszerek jellemzőit kell figyelembe venni a vezérléssel és épület-automatizálással a leadott energia számítására. A különböző célú és különböző tüzelőanyagból származó energiát külön-külön kell rögzíteni. A számítások figyelembe veszik a hőkibocsátást, elosztást, tárolást és előállítást, beleértve a szükséges kiegészítő energiát (pl. a ventilátorokhoz vagy szivattyúkhoz). A leadott energiából számítható az elsődleges energia (átszámítási tényezők használatával) és a CO2-kibocsátás.
A lépések részletesen a 8.1.1 fejezetben vannak bemutatva és a 8.1 ábra ábrán láthatók. Az épületgépészeti rendszerek jellemzői az alábbi szabványok segítségével vannak tekintetbe véve: • Fűtési rendszerek: EN 15316-1: 2007 „Épületek fűtési rendszerei – A rendszer energetikai követelményei és a rendszer-hatékonyság számítási módszerei – 1. rész: Általános követelmények“ és EN 15316-4: 2007/2008 „Épületek fűtési rendszerei – A rendszer energetikai követelményei és a rendszer-hatékonyság számítási módszerei” (6 rész, tárgyalja a kazánokat, hőszivattyúkat, termikus napenergia-rendszereket, kogenerációt, távfűtést és fotovoltaikus rendszereket) és szabványhivatkozásai. • Használati melegvíz: EN 15316-3: 2007/2008 „Épületek fűtési rendszerei – A rendszer energetikai követelményei és a rendszer-hatékonyság számítási módszerei” (3 rész, tárgyalja a kitermelési követelményeket, elosztást és a használati melegvíz előállítását) és szabványhivatkozásai. • Szellőzés: EN 15241:2007 „Nem lakóépületek szellőztetése. Épületek szivárgás és szellőztetés általi energiaveszteségének számítási módszerei” és szabványhivatkozásai. • Hűtés: EN 15243: 2007 „Épületek szellőztetése - Helyiségek hőmérsékletének, terhelésének és energiájának számítása helyiség-kondicionáló rendszerekkel ellátott épületekben” és szabványhivatkozásai. • Világítás: EN 15193: 2007 „Épületek energetikai teljesítménye - Energetikai követelmények világításhoz” és szabványhivatkozásai. • Épület-automatizálás: EN 15232: 2007 „Épületek energetikai teljesítménye - Az épület-automatizálás, vezérlés és épület-menedzsment hatása“ és szabványhivatkozásai. E rendszerek rendszerhatárait egyértelműen le kell írni és következetesen kell alkalmazni. A részletek a megfelelő CEN szabványokban találhatók. Minden energetikai teljesítmény-eredményét a hasznos alapterület m2-ére, ill. a referenciaépület lakóterének m2-ére kell vonatkoztatni és a végleges energiafelhasználást kWh/(m²év)-ben kell kifejezni, ha az energia-vonatkozású technikákat vizsgálják a költségoptimalizált teljesítményszint meghatározásához. Ez nem zárja ki a költség-optimalizált teljesítményszint más egységekben történő rögzítését ezt követően az építési jogszabályokban, pl. ha különböző szigetelési szinteket vizsgálnak. Így az energetikai teljesítmény-követelményeket általában U-értékben (W/(m² K)) vagy különböző épületgépészeti rendszereket az éves átlagos energiahatékonyság különböző százalékos arányaival fejezik ki. 118
Az energetikai teljesítmény-követelmények, ill. szintek általában eltérő módon vannak kifejezve attól függően, hogy holisztikus épületszinten (főleg az új épületeknél) vagy épületelem-szinten (főleg a meglévő épületek felújítási tevékenységeinél) vannak-e meghatározva. Ezeket gyakran fejezik ki az épületenkénti energiafelhasználás kWh/(m²év) értékével, az épületgépészeti rendszer %-os energiahatékonysági arányában vagy az épületelemenkénti U-értékkel (W/(m² K)). A teljes teljesítménymutató számításakor általában szükség van a minimális teljesítménykövetelmények meghatározására az épületelemekhez, pl. tető-, fal- vagy padlószigetelés, valamint az ablakokhoz. A kazánok és más telepített berendezések teljesítménykövetelményeinek meghatározása az Eco-design irányelv keretében történik. Amint ezek rendelkezésre állnak, csatolni fogják ezeket ezen irányelv mellékleteihez. Megjelenésükig a tagállamok kötelesek jegyzékeket összeállítani a rendelkezésre álló technológiák minimális életciklusköltség-elemzésén alapuló ajánlásokról.
10.6. Költség-optimalizálási számítás A választott kombinációk pénzügyi teljesítményének felmérésére az EN 15459 európai szabvány (Épületek energetikai teljesítménye – gazdasági kiértékelési eljárás az épületek energetikai rendszereihez) használható. Ez a módszer a meghatározott számítás során jelentkező költség csökkentett értékét eredményezi. Az energiaköltségek számítását így az energetikai teljesítmény-számítások eredményei fedezik. A számítások bemenő adatai a beruházási költségek, kamatlábak, tüzelőanyag-költségek stb.
10.6.1.
Költségkategóriák
A tagállamoknak három költségkategóriát kell létrehozniuk és leírniuk: kezdeti beruházási költségek, folyó költségek és energiaköltségek; alaphivatkozásként az EN 15459 CEN szabványt kell használni, benne a bemenetek, kimenetek és fő számítóképletek meghatározásaival. Kezdeti beruházási költség: Az EN 15459 meghatározásával és az alábbiak tartalmazásával: rendszerek és komponensek tervezése, beszerzése, az ellátáshoz kapcsolása, megfelelő szellőzési szükséglet, építés, szerelés, ellenőrzés és üzembe helyezés. Ez tartalmazza az időszakos cserék költségeit is. A módszertan figyelembe veszi azokat a beruházási költségeket, amelyek közvetlenül az energiahatékonysági intézkedésekhez vagy egy épület energiaellátásához kapcsolódnak. Ez tartalmazza a szigetelés, ablakok, energiaellátó rendszerek, hővisszanyerős szellőzés stb. beruházásait. Ez azt jelenti, hogy a szőnyegek, belső ajtók, tetőcserepek stb., általában építési termékek, teherviselő szerkezetek és komponensek, amelyeknek nincs nagy hatásuk az energetikai teljesítményre, nem szerepelnek a költségszámításban. A kettős funkciójú komponenseket (pl. a külső fal anyaga, amely lényegesen hozzájárul a fal hőállóságához a referenciaépület helyzetével összevetve) tekintetbe kell venni a energia-vonatkozású többletköltségekkel együtt a referenciaépület standard anyagaival összehasonlítva. A jövőbeni árcsökkenések hatását (a tömegtermelési hatás, termékinnováció stb. miatt) nem kell tervezni, de figyelembe kell venni a számítás következő aktualizálásakor az összehasonlító módszertanban.
119
A módszertan figyelembe veszi azon intézkedések beruházási költségeit, amelyek az épület energetikai teljesítményéhez kapcsolódnak. Ezek az alábbiakat tartalmazzák: • az épület-héjszerkezet hatékonyságával kapcsolatos beruházások: az épületelemek hőáteresztésének csökkentésére szolgáló intézkedések, kis energiafelhasználású ablakok és ajtók, a légzárósággal kapcsolatos intézkedések; • a térfűtés és használati melegvíz energiaellátó rendszereinek beruházásai: fosszilis vagy megújuló energiaellátó rendszerek, tárolással és elosztással; • szellőzés/légkondicionálás: szellőzőrendszerek hővisszanyeréssel vagy • anélkül, aktív hűtőrendszerek; • világítási rendszerek beruházásai; • más energia-vonatkozású beruházások, pl. külső árnyékoló eszközök, épületautomatizálás, intelligens épületek; • rendszerek és komponensek szerelési költségei. Folyó költség: a prEN 15459 meghatározása szerint, ezért tartalmazza: karbantartás költség, éves működési költség, éves energiaköltség és más kiegészítő költségek). A komponensek élettartamára vonatkozó csere-beruházásokat szintén figyelembe kell venni. Ezek tartalmazzák a karbantartási és javítási költségeket (lásd az információt az EN15459 A1 mellékletében). A lehetséges további költségek közé tartoznak a biztosítási költségek vagy az értékesített, pl. a hálózatba visszatáplált termelt energia költségei. Táplálás - a díjszabásban rögzített árú periódusa van termelt kWh-nként (pl. 20 évre). Ezen időkeret után a termelt energia a feltételezés szerint kiváltja az hálózati energiaellátást (és kapcsolódó költségeket). Az éves költség tartalmazza a térfűtés és hűtés, szellőzés, használati melegvíz és világítás, valamint a kiegészítő energia igényének fedezésére szolgáló energiahordozók költségeit. Ezek magukba foglalják a működési, karbantartási és időszakos csereköltségeket is. A termelt energia bevételei (pl. a fotovoltaikus rendszerekből vagy kogenerációból) levonható az energiahordozók költségeiből. Az intézkedések élettartamát (szolgáltatási tartamát) az európai szabványokban (pl. EN15459) megadott információ alapján kell meghatározni. Az energiaáraknak hatása van a módszertan végeredményeire. Az átdolgozott EPBD meghatározza, hogy a Bizottságnak információt és útmutatást kell adnia a hosszútávú energiaáralakulásról. Ennek lehetséges forrásai a Nemzetközi Energiaügynökség (IEA) által számított árelőrejelzések. A reálkamatok (a kamatláb és az inflációs ráta) megválasztása fontos bemenő adat e számításhoz. A feltételezett kamatok különbözni fognak a kitekintéstől függően (magán- vagy társadalmi).
10.6.2.
Gazdasági számítás
Ez a keret-módszertan az irányelv III. mellékletében röviden bemutatott módon egy megközelítést ír le, amely összhangban van a teljes életciklusköltség-koncepciókkal19 oly 19 Lásd: Teljes életciklusköltség (LCC) adatlap, az ICLEI által az Európai Bizottság részére fejlesztett eszköztár. Európai Bizottság, zöld közbeszerzési oktatási eszköztár, 2008
120
módon, hogy fedezi a szerelési, használati, karbantartási és ártalmatlanítási költségeket. A költség-optimalizált minimális energetikai teljesítményszint számítása az épületeknél kombinálja az energia-vonatkozású szempontokat az energiahatékony megoldások körülbelüli költség-információjával. A teljes életciklus-költség különösen alkalmas az épülettervezési alternatívák kiértékelésére. A teljes életciklusköltség egyik nagy előnye, hogy ebben a technológia semleges, nem részesíti előnyben az egyik technológiát a másikkal szemben, de összehasonlítja viszonylagos teljesítményüket. Másrészről felveti azt a nehézséget, hogy több feltételezést kell tenni e számítások elvégzéséhez és a teljes költség-optimalizált teljesítményszint meghatározásához Ezek között szerepelnek: • az állandó energiaárak, • az átlagos inflációs ráták és leszámítolási ráták, • a referenciaépületekre vonatkozó műszaki intézkedések életciklusai, • a számítások időhorizontja, valamint a • vizsgált beruházás élőerő- és termékköltségei. Tekintve, hogy az épület teljes életciklusköltségeinek kb. 30%-át igazából a folyó költségek határozzák meg, az ilyen megközelítés jobb értékelést ad a hosszútávú hatékonyságról, mint a nyilvánvaló beruházási költségekre való összpontosítás. Ez ebből a szempontból összetettebb, mint az egyszerű törlesztés módszer, és a visszafizetés utáni költségeket és előnyöket is figyelembe veszi. A teljes életciklusköltséget módosítja (diszkontálja) a pénz időbeli értéke. Ezért a teljes életciklusköltség a nettó jelenértéket használja a pénzforgalom közös időbeli pontra való diszkontálásával. Sok gazdasági értékelő módszer van egy befektetési érték meghatározására, de amint már feljebb is jeleztük, nem mindegyik veszi figyelembe egy befektetés teljes élettartamát, és diszkontálja a pénzforgalmat a pénz időbeli értékének számítására. A fenti feltételeket kielégítő három módszer, az annuitási módszer, a nettó jelenérték és a belső megtérülési módszer közül az átdolgozott EPBD III. melléklete a nettó jelenértékes módszert írta elő. A globális költségszámítási módszer egy meghatározott számítási időszak (pl. 30 év) alatt felmerülő összes költség nettó jelenértékét adja meg, figyelembe véve a hosszabb élettartamú berendezések maradványértékeit. Az energiaköltségek és kamatok tervezése a számítási időszakra korlátozható. A bejövő és kimenő pénzforgalom idősorozatának nettó jelenértéke (NPV) az egyes pénzforgalma fajlagos diszkontálási rátájával és a befektetés életciklusával együtt vett jelenértékeinek (PV-k) összegeként van meghatározva. Egyszerűen megfogalmazva: A nulla nettó jelenérték azt jelenti, hogy a befektetés pontosan annyit hoz, mintha a pénzt egy adott kamatra betennénk a bankba (amellyel diszkontálnunk kell a befektetést); ha nagyobb 0-nál, a befektetés nyereségesebb, mint a banki alternatíva. Amikor meghatározzuk egy intézkedés globális költségét, a követező nettó jelenértékszámítást kell alkalmazni. A globális költségeket az alábbiak határozzák meg: • a kezdeti befektetési költségek az intézkedés kezdetén; • hozzájön a folyó költségek (pl. tüzelőanyag-költségek) összegének jelenértéke a számítási időszak alatt; • lejön belőle a komponensek záróértékének nettó jelenértéke a számítási időszak végén; 121
A nettó jelenérték szokásos módszert a hosszútávú projektek pénzügyi értékelésére. Úgy méri a pénzforgalom többleteit vagy hiányait, hogy azoknak a projekt kezdetére diszkontált értékeit veszi. Ez a nettó jelenérték-számítás az EN 15459-ben leírt globális költségszámítási módszerrel végezhető: (Épületek energetikai teljesítménye – gazdasági kiértékelési eljárás épületek energetikai rendszereihez). A megfelelő számítás az alábbi képlettel írható le: τ C g (τ ) = C I + ∑ ∑ (C a,i ( j ) × Rd (i )) − V f,τ ( j ) j i=1
10.1
ahol Cg (τ) globális költség (a τ 0 kezdőévre vonatkoztatva) CI kezdeti befektetési költségek Ca,i (j) az i évben a j energiához kapcsolódó komponensre vonatkozóan felmerült költség (energiaköltségek, üzemeltetési költségek, rendszeres vagy csereköltségek, karbantartási költségek és hozzáadott költségek) Rd (i) az i évre vonatkozó diszkontráta Vf, τ (j) a j komponens végleges (= maradvány) értéke a számítási időszak végén (a τ 0 kezdőévre vonatkoztatva) Itt vehető figyelembe az ártalmatlanítási költség is. Az EN 15459 nem írja elő konkrét számítási időszak használatát. A számítási módszer beállítható 30 évre, mivel ezen időkeret a legtöbb értékelt intézkedés életciklusát lefedi. Ennél hosszabb számítási időszakok nem ajánlottak, mivel 30 éven túl a kamatokra és az energiaárakra vonatkozó előrejelzések nehézzé válnak (ezeket meg kell határozni a számítási időszakra). Tekintve, hogy csak egy számítási időszak határozható meg a teljes épület értékelésére, a választott számítás idő rövidebb vagy hosszabb is lehet, mint egy adott komponens vagy rendszer élettartama. A energetikai teljesítmény-követelmények költségei tekintetében az átdolgozott EPBD előírja, hogy a teljes életciklust kell figyelembe venni. A különböző intézkedés-csomagok költséghatékonysága (egymáshoz illeszthető energiahatékonysági és energiaellátási intézkedések kombinációja) felmérhető az energia-vonatkozású élettartamköltségek számításával és összehasonlításával. Az életciklus-perspektíva biztosítására a maradványértékeket figyelembe kell venni azon komponensekre, amelyek élettartama hosszabb a választott számítási időszaknál. Olyan komponenseknél, amelyek élettartama rövidebb a választott számítási időszaknál, a komponensek cseréjét kell megfontolni. Az életciklus-megközelítés azért fontos, mert nem korlátozza az értékelést részleges vagy rövidtávú optimalizálásokra. A fogalmak, meghatározások, szimbólumok és egység leírása az EN15459:2007-ben található.
10.7. A költségoptimum meghatározása Átfogó áttekintés létrehozásához a közösen használt és közzétett13 intézkedéseket kell értékelni a költséggörbén. Az intézkedés-csomagok a jelen szabályozásoknak és legjobb 122
gyakorlatoknak való megfeleléstől olyan kombinációkig terjed, amelyek közel nulla energiafelhasználású épületeket valósítanak meg. A csomagok tartalmaznak különböző opciókat is a helyszíni megújuló energiatermelésre. A csomagoknak illeszkedniük kell a nemzeti körülményekhez (pl. éghajlat), de a több tagállamból származó tapasztalatok és megoldások nyilván segítenek a kép teljesség tételében. Mindig egy paraméter (pl. szigetelési szint) változtatásával és a többi változatlanul hagyásával különböző komponensek optimalizálhatók. A költséggörbe mutatja az energetikai teljesítmény (x-tengely) és pénzügyi teljesítmény (ytengely) értékelt kombinációit. Ily módon gazdaságos optimum érthető el. Az eredmény egy diagramban ábrázolható, ahol a függőleges tengely a globális költség EUR/m2-ben és a vízszintes tengely az energiafogyasztás kWh/m2-ben. A referenciaépületre alkalmazott különböző intézkedés-csomagok11 eredményei láthatók a 10.2 ábra ábrán. Az ábra a csomagok árát a használt elsődleges energiához viszonyított globális költségként ábrázolja.
10.2 ábra Különböző csomagok költségszámítása
Az értékelt csomagok egy sor eredményt adnak, amelyek egy görbét alkotnak. A görbe legalsó rész jelöli a csomagok kombinációinak gazdasági optimumát. A különböző energiahatékony intézkedésekre és megújuló energiaforrásokon alapuló épületekre intézkedésekre számított globális költségeredmények (meglévő referenciaépületenként, új épületekre épületkategóriánként) a számított elsődleges energiaigény eredményeivel együtt egy diagramban kombinálhatók, amint az alábbi példán is látható:
123
globális költség 0
50
100
150
200
250
számított elsődleges energia kWh/m2év
10.3 ábra A globális költséggörbe
Teljes életciklusköltség
A megoldások változatai nem egy görbét adnak, ezek inkább pontfelhőt ábrázolnak, amelyből egy átlaggörbe számítható. Az intézkedés-csomagok a jelen szabályozásoknak és legjobb gyakorlatoknak való megfeleléstől olyan kombinációkig terjed, amelyek közel nulla energiafelhasználású épületeket valósítanak meg.
x xx x x x x x x x x x x x x x x x x x x Elsődleges energiafelhasználás 100%
x x x
x
x
10.4 ábra A gazdasági megoldások „felhője“
A görbe legalsó része jelöli a gazdasági optimumot csomagok egy kombinációjához. 124
10.5 ábra Görbe kialakítása a költségoptimum helyével; forrás: BPIE
10.6 ábra Előnyös területek a költségoptimumhoz viszonyítva; forrás: BPIE
10.8. Minimális energetikai teljesítmény A minimális energetikai teljesítmény-követelményeket a görbének az a területe jelöli, amely a legkisebb költséget adja a végfelhasználó és/vagy a társaság vagy társadalom számára. Potenciálisan ezek a követelmények hatékonyabbnak bizonyulhatnak a jelenlegi nemzeti követelményeknél, kisebb vagy azonos költség mellett. A görbének a gazdasági optimumtól jobbra eső része azt a megoldást jelöli, amelyik alulteljesíti mindkét (környezeti és pénzügyi) szempontot. Magasabb energetikai vagy környezetvédelmi célok kitűzéséhez (pl. 2020-ra) néhány tagállam még szigorúbb követelményeket támaszthat a gazdasági optimumnál (a görbe bal oldala. A 10.6 ábra ábrán az új épületekre kitűzött 2021-es „közel nulla energiafelhasználású épületek” cél látható. Ha csomagok nagyon hasonló költségeket hoznak létre, az alacsonyabb energiájú csomagot kell rendes módon választani. Ez a csomag nagyobb környezetvédelmi előnyökhöz vezet és ugyanakkor csökkenti a tüzelőanyag-függőséget. Valószínűleg nyereségesebb lesz egy új intézkedést most megtenni, mint később, ha becsvágyóbb jövőbeni teljesítményt kívánunk. 125
10.9. A módszertan alkalmazási területe A minimális energetikai teljesítmény-követelmények optimális szintjének számítási módszere mind az új, mind a meglévő épületekre és épületelemekre érvényes; az épületelemek szintjén mind a héjszerkezetre, mint az épületgépészeti rendszerekre a meghatározásnak megfelelően. Az épületgépészeti rendszerek kölcsönhatásban lehetnek az energetikai teljesítmény szempontjából, tehát a térfűtési rendszert figyelembe kell venni a szigetelés értékelésekor. Ezért alternatív rendszerek kiértékelésekor az épület teljes energiafelhasználását kell számítani minden kombinációban. Két fő opció van a költség-optimalizálás szempontjából: Makrogazdasági perspektíva (társadalmi perspektíva) az egyéni, mikroszintű perspektívával összevetve (azaz tulajdonos/befektető). A két módszertan különbsége a következő paraméterekben van: A külső hatások, pl. üvegházi gázkibocsátás csökkentése, egyé környezeti előnyök és szélesebb gazdasági hatások, pl. munkahelyteremtés, az energetikai biztonság növelése és alternatív infrastruktúra elmaradó szükségessége vehetők figyelembe társadalmi szempontból, de nem fontosak az egyén számára. A két megközelítés akkor is eltér, ha a diszkontrátákat nézzük (ahol a társadalom alapvetőn elfogadja a kisebb megtérülést, mind az egyén) és a támogatásokat (költség-megtakarítás az egyéni szinten, de költség a társadalmi szinten). A tagállamoktól függ, melyik perspektíván kívánják használni számításaikban. A költség-semlegesség egy intézkedés-csomag globális költségeinek összehasonlításából vezethető le a választott referenciához viszonyítva. A költség-semlegesség szempontjából nehéznek tűnik olyan célt megfogalmazni, amely pénzügyileg a nem energia-megtakarító intézkedésekkel egyenértékű. De ésszerű lehet elfogadni azokat a helyzeteket is, amelyek a görbe optimumán túl helyezkednek el, de megfelelnek a jelenlegi standardnak. Azonban ebben az esetben ígéretesebbnek tűnik a gazdasági optimum abba az irányba való „eltolása“. Ez például pénzügyi ösztönzőkkel, pl. kedvező kamatozású hitelekkel érhető el.
10.7 ábra Globális költséggörbe - gazdasági optimum és költség-semlegesség (csak példa); forrás: BPIE A marginális költségek azokat annak az utolsó csomagnak a költségeit és megtakarításait írják le, amely a csomag lépésről lépésre történő létrehozásakor mérvadó. A költséggörbe optimumában a marginális költség nulla. E azt jelenti, hogy a marginális költségek 126
megegyeznek a marginális megtakarítások összegével. Ha a globális költséggörbe ugrásokat mutat, pl. ha teljesen új koncepciókat (passzív ház1420) vezetünk be, a marginális költség számítása félrevezető lehet. Ezekben az esetekben csak a globális csomagköltségek adnak pontos képet.
10.10.
Esettanulmányok
Az alábbiakban bemutatunk pár számítási példát a referenciaépületek környezeti hatásairól. A példák jelzésértékűek. Ezek nem képviselik referenciaépületek és intézkedési csomagok országonkénti teljeskörű felmérésével alátámasztott kigyűjtését. A példák során 3000 Kelvin-nap átlagos értéket tételezünk fel évente a mérsékelt európai éghajlaton; és az alábbi adatokat használjuk az energiaárakhoz: 10.1 táblázat 30 éves időszakra számított, feltételezett energiaárak24 (adókkal együtt) Átlag 2010 – 2039 (infláció nélkül) Földgáz 12 eurócent/kWh Villamos 21 eurócent/kWh energia A globális költségek számításának életciklus-periódusa 30 év. Maradványértékeket határoztunk meg állandó értékcsökkenéssel a hosszabb élettartamú komponenseknél, illetve a csere után megmaradó élettartamnál. 4%-os kamatlábat vettünk (infláció nélkül).
10.10.1.
Felújítás
Az alábbi példában két különböző intézkedési csomagot alkalmaztunk a referenciaépülethez (társasház, 707 m2 lakótér).
Szigetelés Ablakok Energiaellátás Számított energiaszükséglet
Szigetelés Ablakok Energiaellátás Energiaigény
20
10.2 táblázat 1. felújítási csomag Padló, homlokzat és tető szigetelése (5 cm/8 cm/12 cm) Az ablakok U-értéke 1,6 W/m²K Gázkazán 66 kWh/m²év (térfűtés) 12,5 kWh/m²év (használati melegvíz)
10.3 táblázat 2. felújítási csomag Padló, homlokzat és tető szigetelése (15 cm/20 cm/25 cm) Az ablakok U-értéke 0,8 W/m²K Talajvíz hőszivattyú (villamos) 30 kWh/m²év (térfűtés) 12,5 kWh/m²év (használati melegvíz)
A Passzív Ház Intézet szerinti épület-koncepció, amely nagyon kis fűtési követelménnyel írható le (kevesebb mint 15 kWh/(m²év)), ahol a kombinált energiafogyasztás a fűtésre, melegvízre és háztartási villamos energiára nem lépheti túl a 120 kWh/(m²év)-et.
127
Összehasonlításként olyan helyzetet vettünk figyelembe, ahol csak karbantartási munkálatokra van szükség (a fűtőrendszer cseréje technológiaváltás nélkül, a homlokzat felújítása szigetelés nélkül, az ablakok mindenféle elvárás nélküli cseréje). 10.4 táblázat Csak karbantartási intézkedések Szigetelés Nincs szigetelés, csak a homlokzat felújítása (vakolat) Ablakok Az ablakok U-értéke 1,8 W/m²K Energiaellátás Gázkazán Energiaigény 209 kWh/m²év (térfűtés) 12,5 kWh/m²év (használati melegvíz) Az elsődleges energiafelhasználás és az energiához köthető költségek 30 éves időszak alatti összege az alábbi diagramon láthatók. A különböző épülettípusok jobb összehasonlításához az eredmények a temperált padlóterület négyzetméteréhez köthetők.
10.8 ábra Különböző felújítási csomagok költségének összehasonlítása egy társasháznál forrás: BPIE 440 EUR/m² összköltséggel az 1. csomagnak magasabb életciklusköltsége van, mint a másodiknak (386 EUR/m²). Azonban az elsődleges energiafelhasználás 108 (1. csomag) kWh/m²év-ről 41 kWh/m²év-re csökken a második csomagnál. A „csak karbantartás“ csomag adja a legrosszabb gazdasági és környezetvédelmi eredményeket 280 kWh/m²év elsődleges energiafelhasználással és 720 EUR/m2 életciklus-költséggel.
10.10.2.
Új épület
Ebben a szituációban egy új épületet tekintünk át. Két különböző csomagot alkalmazunk a referencia családi házra (116 m2 lakótér).
Szigetelés Ablakok Energiaellátás Energiaigény
10.5 táblázat Új épület, 1. csomag Padló, homlokzat és tető szigetelése (10 cm/10 cm/15 cm) Az ablakok U-értéke 1,4 W/m²K Gázkazán 50 kWh/m²év (térfűtés) 12,5 kWh/m²év (használati melegvíz) 128
10.6 táblázat Új épület, 2. csomag Szigetelés Padló, homlokzat és tető szigetelése (15 cm/20 cm/25 cm) Ablakok Az ablakok U-értéke 0,8 W/m²K Energiaellátás Talajvíz hőszivattyú (villamos) Számított 27 kWh/m²év (térfűtés) energiaszükséglet 12,5 kWh/m²év (használati melegvíz) Az elsődleges energiafelhasználás és az energiához köthető költségek 30 éves időszak alatti összege az alábbi diagramon láthatók.
10.9 ábra Költség-összehasonlítás: két csomag egy új családi házra. A 480 EUR/m² (1. csomag) és 475 EUR/m² (2. csomag) összköltséggel a két megoldás hasonló költségszintet mutat, de az 1. csomag 92 kWh/m²év elsődleges energiafelhasználása lecsökken 45 kWh/m²év-re a 2. csomagnál.
129
11. IRODALOMJEGYZÉK 1. (COM(2011) 112 végleges, Út a versenyképes alacsony széndioxid-kibocsátású gazdasághoz 2050-re) 2. [AkkP 25] Lakások hőmérséklet-különbsége, Költséghatékony passzív házak kutatócsoport, III. fázis, 25. sz. jegyzőkönyv-kötet, Passzív Ház Intézet, Darmstadt 2004 3. [AkkP 28] Átbocsátási és elosztási hőveszteségek, Költséghatékony passzív házak kutatócsoport, III. fázis, 28. sz. jegyzőkönyv-kötet, Passzív Ház Intézet, Darmstadt 2004 4. [DIN 4701] Német Szabványosítási Intézet: DIN 4701: Épületek hőigényének számítási szabályzata; Beuth Kiadó; Berlin 1995 5. [DIN EN 12831] Fűtési rendszerek épületekben - a tervezési fűtési terhelés számítási módszere, EN 12831; Beuth Kiadó; Berlin 6. „A megújuló energia-statisztikai munkacsoport megbeszélési emlékeztetője“, 2009. október 23., Eurostat 2009, 7. Bisanz, C.: A fűtési terhelés méretezése kis energiafelhasználású házakban és passzív házakban, 1. kiadás, Darmstadt, 1999. január (Heizlastauslegung im Niedrigenergieund Passivhaus) 8. CEN/TC 113 - Hőszivattyúk és légkondicionáló egységek. 9. CEN/TC 156 - Épületek szellőzése 10. CEN/TC 169 - Fény és világítás EN15251 11. CEN/TC 228 - Épületek fűtőrendszerei és CEN/TC 57 - Központi fűtőkazánok 12. CEN/TC 228 - Épületek fűtőrendszerei és CEN/TC 57 - Központi fűtőkazánok és CEN/TC 48 - Házi gáztüzelésű vízmelegítők 13. CEN/TC 247 Épület-automatizálás, vezérlés és épület-menedzsment 14. CEN/TC 33 - Ajtók, ablakok, redőnyök, épületszerelvények és függönyfalak 15. CEN/TC 88 - Hőszigetelő anyagok és termékek 16. CEN/TC 89 – Épületek és épületszerkezetek fűtési teljesítménye. 17. CEN/TR 15615:2008: Különböző európai szabványok és az épületek energetikai teljesítményéről szóló irányelv (EPBD) általános viszonya - Átfogó dokumentum 18. COM 2002/91/EC: Épületek energetikai teljesítményéről szóló irányelv; weboldal: ec.europa.eu/energy/efficiency/buildings/buildings_en.htm 19. Költség-optimalizálási irányelvek: Útmutató a Bizottság 244/2012/EU felhatalmazáson alapuló rendeletéhez ((2012. január 16.) az épületek energiahatékonyságáról szóló 2010/31/EU európai parlamenti és tanácsi irányelvnek az épületek és épületelemek energiahatékonyságára vonatkozó minimumkövetelmények költségoptimalizált szintjeinek kiszámítására szolgáló összehasonlító módszertani keret meghatározásával történő kiegészítéséről) 20. Költség-optimalizálás: A BIZOTTSÁG 244/2012/EU FELHATALMAZÁSON ALAPULÓ RENDELETE (2012. január 16.) az épületek energiahatékonyságáról szóló 2010/31/EU európai parlamenti és tanácsi irányelvnek az épületek és épületelemek energiahatékonyságára vonatkozó minimumkövetelmények költségoptimalizált szintjeinek kiszámítására szolgáló összehasonlító módszertani keret meghatározásával történő kiegészítéséről. 21. Költségoptimalitás, tárgyalási módszertan és feladatok az épületek energetikai teljesítményéről szóló, átdolgozott irányelvben BPIE tanulmány 22. 92/42/EGK tanácsi irányelv 130
23. 93/76/EGK tanácsi irányelv [OJ L 114 (2006.04.27)] 24. Az Európai Parlament és a Tanács 2005/32/EK irányelve (2005. július 6.) az energiafelhasználó termékek környezetbarát tervezésére vonatkozó követelmények megállapításának kereteiről, valamint a 92/42/EGK tanácsi, illetve a 96/57/EK és a 2000/55/EK európai parlamenti és tanácsi irányelv módosításáról [OJ L 191 (2005.07.22)] 25. Az Európai Parlament és a Tanács 2006/32/EK irányelve (2006. április 5.) az energiavégfelhasználás hatékonyságáról és az energetikai szolgáltatásokról, valamint a 93/76/ EGK tanácsi irányelv hatályon kívül helyezéséről [OJ L 114 (2006.04.27)]. 26. Az Európai Parlament és a Tanács 2009/28/EK irányelve a megújuló energiaforrásból előállított energia támogatásáról 27. Az Európai Parlament és a Tanács 2010/31/EK irányelve (2010. május 19.) az épületek energiateljesítményéről (átdolgozás) 28. 89/106/EGK irányelv az építési termékekről 29. 92/42/EGK irányelv a kazánokon végzendő intézkedésekről 30. 93/76/EGK irányelv 31. Az Európai Parlament és a Tanács 96/57/EK és 2000/55/EK irányelvei [OJ L 191 (2005.07.22)] 32. Elmroth, A.; Levin, P.: Levegő-beszűrődés ellenőrzése házakban - Útmutató a nemzetközi gyakorlathoz; Svéd Épületkutatási Tanács, Stockholm D2:1983 33. EN 15251: 2007 Épületek energia-teljesítőképességének tervezésére és becslésére, levegőminőségére, hőmérsékletére, fény- és akusztikai viszonyaira vonatkozó beltéri bemeneti paraméterei. 34. EN 15316-1: 2007 Épületek fűtési rendszerei – A rendszer energetikai követelményei és a rendszer-hatékonyság számítási módszerei – 1. rész: Általános követelmények 35. EN 15603: 2008 Épületek energetikai teljesítőképessége – A teljes energiaigény és az energetikai minőség meghatározása. 36. Erhvervs- og Byggestyrelsen: Kortlagning af strategier for lavenergibyggeri i EU Lande, 2011. február. 37. Feist, W. és Loga, T.: Mérések és szimulációk összehasonlítása (Vergleich von Messung und Simulation ) Költséghatékony passzív házak kutatócsoport, III. fázis, 5. sz. jegyzőkönyv-kötet, Passzív Ház Intézet, Darmstadt 1997 38. Feist, W. és Werner, J: Első mérési eredmények a Darmstadt Kranichsteinban lévő passzív házból (Erste Messergebnisse aus dem Passivhaus Darmstadt Kranichstein); gi 114 (1993), 5. kiadás, 240. oldaltól 39. Feist, W.: Fűtési terhelés passzív házakban – Méréssel történő igazolás. Zárójelentés. IEA SHC, 28. FELADAT / ECBCS, 38. MELLÉKLET. Passzív Ház Intézet, Darmstadt 2005 40. Feist, W.: Heizlast in Passivhäusern – Validierung durch Messungen. Endbericht. IEA SHC, 28. FELADAT / ECBCS, 38. MELLÉKLET. Passivhaus Institut, Darmstadt 2005 41. Feist, W.; Baffia, E. és Schnieders, J.: Passzív ház tervezési csomag 1999; Passzív ház Intézet, Darmstadt, 1999. január 42. Feist, Wolfgang (Hg.): Das Niedrigenergiehaus; Karlsruhe, 4. Auflage 1996b (A kis energiafelhasználású épület; Karlsruhe, 4. kiadás 1996b) 43. Feist, Wolfgang: Erfahrungen mit Häusern ohne aktives Heizsystem; in: IBK, Jubiläumstagung 200, „Stahlbeton“ ohne Stahl? Wärmedämmung „statt“ Heizung?; Darmstadt 1995. (Tapasztalatok aktív fűtőrendszer nélküli házakkal; itt: IBK, 200. jubileumi konferencia, „vasbeton“ acél nélkül? Hőszigetelés fűtés „helyett“? Darmstadt 1995) 131
44. Feist, Wolfgang: Forschungs- und Demonstrationsgebäude Niedrigenergiehaus Schrecksbach; Institut Wohnen und Umwelt, 1988. (Kutatási és bemutatóépületek – Kis energiafelhasználású ház Schrecksbachban; Otthon és Környezet Intézet, 1988) 45. Feist, Wolfgang: Forschungsprojekt Passive Häuser; Institut Wohnen und Umwelt, 1. Auflage 1989, 2. Auflage 1994. (Passzív ház kutatási projekt; Otthon és Környezet Intézet, 1. kiadás 1989, 2. kiadás 1994) 46. Feist, Wolfgang: Grundlagen der Gestaltung von Passivhäusern; Verlag Das Beispiel, Darmstadt,1996a(Passzív házak kialakításának alapjai; kiadó: Das Beispiel, Darmstadt, 1996a) 47. Feist, Wolfgang: Messergebnisse zur Nutzerstreuung des Energieverbrauchs bei ausgewählten Bauprojekten; in: Protokollband Nr. 9 des Arbeitskreis kostengünstige Passivhäuser, Darmstadt, PHI, 1. Auflage, November 1997 (Az energiafogyasztás felhasználói eloszlásának mérési eredményei kiválasztott építési projektekben; a Költséghatékony passzív házak kutatócsoport 9. sz. jegyzőkönyv-kötetében, Darmstadt, PHI, 1. kiadás, 1997. november) 48. Feist, Wolfgang; Adamson, Bo: Kis energiafogyasztású házak kialakítása a Német Szövetségi Köztársaságban; Lundi Egyetem, BKL jelentés 1989:3(E) 49. Feist, Wolfgang; WERNER, Johannes: Gesamtenergiekennwert < 32 kWh/(m²a); Baubl, Februar 1994, S.106-110 (Teljes energiaigény < 32 kWh/(m²év); Baublatt, 1994. február, 106-110. oldal) 50. A létező kis energiafelhasználású koncepcióktól az EPBD közel nulla energiafelhasználású épületre vonatkozó követelményeiig; BPIE tanulmány 51. Zöld Papír az ellátás biztonságáról 52. http://ec.europa.eu/energy/efficiency/buildings/buildings_en.htm 53. http://eur-lex.europa.eu/JOHtml.do?uri=OJ:L:2010:153:SOM:EN:HTML 54. http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/apps3/pvest.php 55. http://www.passipedia.org/passipedia_en/_detail/picopen/passive_house_section 56. http://www.passiv.de/ 57. http://www.passivehouse.com 58. ISO 15927-4: 2005 Épületek hő- és nedvességtechnikai viselkedése – Éghajlati adatok kiszámítása és bemutatása – 4. rész: Óránkénti adatok az éves fűtési és hűtési energiaigény becsléséhez. 59. Kaufmann, B. és Feist, W.: Mérések és szimulációk összehasonlítása a HannoverKronsbergben lévő passzív ház példáján. CEPHEUS projektinformáció, 21. sz., Passzív Ház Intézet, enercity, Hannover 2001 60. Kiotói Egyezmény 61. Teljes életciklusköltség (LCC) adatlap, az ICLEI által az Európai Bizottság részére fejlesztett eszköztár. Európai Bizottság, zöld közbeszerzési oktatási eszköztár, 2008 62. Közel nulla energiafelhasználású épület (nZEB) meghatározásai és rendszerhatárai – REHVA meghatározások az átdolgozott EPBD egységesített nemzeti bevezetéséhez 63. Schnieders, Jürgen: Passzív házak Délnyugat-Európában – Néhány passzív és aktív térkondicionálási technika mennyiségi vizsgálata a nagyon energiahatékony lakásokhoz a délnyugat-európai régióban. 2. kiadás, Passzív Ház Intézet, Darmstadt 2009 64. Seppänen O, Goeders G. Épületek energiahatékonyságának minősítési szabályai. Összefoglaló. Fűtési, Szellőzési és Légkondicionálási Egyesületek Európai Szövetsége – REHVA, 2010. május 5. 65. A NorthPass „A helyi kritériumok/szabványok alkalmazása és ezek különbségei a nagyon kis és kis energiafelhasználású házakra a résztvevő országokban” című jelentése (Passivhus.dk, 2010) 132
66. Thomas Boermans, Andreas Hermelink, Sven Schimschar, Jan Graezinger, Markus Offermann, Kirsten Engelund Thomsen, Juergen Rose, Soren O. Aggerholm; A közel nulla energiafelhasználású épületek elvei. Megjelentette 2011. novemberben az Európai Épülethatékonysági Intézet (BPIE); ISBN: 9789491143021 67. Thomsen és Wittchen: Európai nemzeti stratégiák a kis energiafelhasználású épületek felé való elmozdulásra, SBi 2008-07, 2008. 68. W. Feist: Gestaltungsgrundlagen Passivhäuser. Darmstadt 2001 = Passzív házak kialakítási alapelvei, PHI Darmstadt 2010. 69. W. Feist: Acél teherhordó szerkezetű lakóépületek mint kis energiafelhasználású vagy passzív házak – az épület héjszerkezetével szembeni követelmények, Észak-RajnaVesztfáliai Acélszerkezeti Kongresszus, 2006
133
