Fenntartható építészet útmutató
Ez a dokumentum az EUROPÉER Európai Fejlődésért és Együttműködésért Közhasznú Alapítvány (www.europeer.eu) és a Regionálna rozvojová agentúra Dolný Zemplín (www.rradz.sk) együttműködésében készült. Szerzők: Ertsey Attila DLA, Medgyasszay Péter PhD További információ: sustain.europeerakademia.hu
Fenntartható építészet útmutató
2014.
Tartalomjegyzék
1. Alapelvek..............................................................................................................................9 1.1 Kiknek szól............................................................................................................................9 1.2 Miért kell fenntartható módon építeni?...........................................................................9 1.2.1 A permanens válság.............................................................................................................9 1.2.2 A klímaválság következményei és a lehetséges válaszok............................................11 1.2.3 Fenntartható társadalom felé vezető fejlődés............................................................... 13 1.2.4 Hatékonyságnövelés..........................................................................................................14 1.3 A fenntarthatóság indikátorai, módszerei – az életciklus...........................................18 1.3.1 Életciklus-elemzés (LCA)...................................................................................................20 1.3.2 Életciklus-költségelemzés (LCCA).....................................................................................20 1.3.3 Bölcsőtől a bölcsőig (C2C).................................................................................................. 21 1.3.4 Karbonlábnyom (Whole Life Carbon Profiling)...............................................................22 1.3.5 Ökológiai lábnyom..............................................................................................................24 1.3.6 Fogalmak.............................................................................................................................26 1.4 A kerten túl – kitekintés a tágabb környezetre.............................................................29 1.5 Építésügyi előírások..........................................................................................................30 1.5.1 Fenntartható építészetet formáló legfontosabb nemzetközi szabályozások.............30 1.5.2 Országos építési szabályozás áttekintése.......................................................................32 1.6 Az első lépések..................................................................................................................34 1.7 A megvalósítás lépései.....................................................................................................41 2. Funkciók, tervek, megépült épületek............................................................................43 2.1 Funkciók...............................................................................................................................43 2.2 Tervkoncepciók..................................................................................................................45 2.2.1 Passzívház.......................................................................................................................... 46 2.2.2 Aktívház.............................................................................................................................. 48 2.2.3 Autonómház....................................................................................................................... 49 2.2.4 Reziliens ház....................................................................................................................... 49 2.2.5 Városi lakóépület............................................................................................................... 49 2.2.6 Klímatudatos tervezés.......................................................................................................52 2.2.7 Fenntartható ház.................................................................................................................54 2.2.8 Környezetalakítás...............................................................................................................55 2.3 Napenergia hasznosítása..................................................................................................55 2.3.1 Nap mozgása, benapozás tervezése................................................................................55 2.3.2 Napenergia passzív hasznosítása.....................................................................................57 2.4 Megépült épületek............................................................................................................57 2.4.1 Alacsony energiaigényű ház Magyarkúton.....................................................................57 2.4.2 Passzívház...........................................................................................................................58 2.4.3 Autonómház – egy reziliens épület..................................................................................61 2.5 Felújítás példák.................................................................................................................. 71 2.5.1 Családi házból passzívház.................................................................................................. 71 2.5.2 Vályogház rekonstrukció és bővítés.................................................................................72 2.5.3 Vác, helyi műemlékileg védett épület.............................................................................74 2.5.4 Paneles épület felújítása: Solanova, Dunaújváros......................................................... 79 2.5.5 Passzív társasház, Győr.....................................................................................................82
5
3. Épületszerkezetek..............................................................................................................83 3.1 Épület szerkezet tervezési szempontok.........................................................................83 3.2 Nehéz építési mód, ásványi építőanyagok...................................................................91 3.2.1 Égetett tégla falazatok.......................................................................................................91 3.2.2 Pórusbeton falazatok.........................................................................................................93 3.2.3 Vályogtégla falazatok, vályog a födémszerkezetekben................................................93 3.2.4 Beton falazatok.................................................................................................................100 3.2.5 Tömegfalak, trombe-falak............................................................................................... 102 3.2.6 Kupolák, boltozatok.......................................................................................................... 102 3.3 Könnyűszerkezet.............................................................................................................. 103 3.4 Hőszigetelések.................................................................................................................107 3.4.1 Természetes anyagú hőszigetelések.............................................................................108 3.4.2 Szilikát alapú hőszigetelések.......................................................................................... 114 3.4.3 Kőolaj származékok.......................................................................................................... 119 3.4.4 Újrahasznosított anyagok................................................................................................ 122 3.4.5 Belső oldali hőszigetelések............................................................................................. 125 3.5 Homlokzatképzés............................................................................................................. 125 3.5.1 Vakolatok........................................................................................................................... 125 3.5.2 Könnyű homlokzatburkolat............................................................................................. 127 3.5.3 Nehéz burkolat..................................................................................................................128 3.6 Tető.....................................................................................................................................130 3.6.1 Magastetők.........................................................................................................................131 3.6.2 Alacsonyhajlású tetők...................................................................................................... 132 3.6.3 Lapostetők......................................................................................................................... 133 3.7 Belső terek szerkezetei...................................................................................................136 3.7.1 Válaszfalak.........................................................................................................................136 3.7.2 Padló, fal, és mennyezetburkolatok...............................................................................136 3.7.3 Festékek, lakkok...............................................................................................................138 3.8 Nyílászárók........................................................................................................................139 3.9 Árnyékolás........................................................................................................................144 3.9.1 Árnyékolók szerkezeti kialakítási lehetőségei..............................................................144 4. Épületgépészet és energiaellátás.................................................................................147 4.1 Fűtési rendszerek.............................................................................................................147 4.2 Klíma, szellőzés................................................................................................................165 4.3 Víz, csatorna, szennyvíz, Belső szerelvények.............................................................168 4.3.1 Az épület vízellátása........................................................................................................169 4.3.2 Szennyvíz-kezelés............................................................................................................176 4.4 Elektromos berendezések, hálózat...............................................................................186 4.4.1 Elektromos ellátás............................................................................................................186 5.
Építőiparban használatos fontosabb jelölések, mértékegységek...........................197
6. Irodalomjegyzék..............................................................................................................199
6
7
1. Alapelvek 1.1
Kiknek szól
A könyv építkezőknek, tervezőknek, hatóságoknak és az érdeklődőknek szól, akikből lehet akár későbbi építtető, vagy tudatos lakásvásárló és -használó. A legfrissebb ismereteket foglalja össze a praktikusság igényével, ami egyszerre segít a gyors döntésben és átfogó tájékozódásban, a fenntartható építéssel összefüggő valamennyi kérdésben, a fogalmak tisztázásától az építési folyamat utolsó mozzanatáig. Az építészet és építés teljes területe eleven átalakulás, fejlődés alatt áll. A klímaváltozás az általános gondolkodásban, a környezethez és az élet egészéhez való viszonyt illetően mindannyiunkat az alapoktól való újragondolásra kényszerít. A fejlődés szédítő sebessége az alkalmazott eszközök megfontolt alkalmazását igényli, a technika lényegére vonatkozó alapvető kérdést felvetve: áldás vagy átok? Az építés fejlődését egyfelől a szakma élvonala, a környezeti felelősség által már áthatott kutatás-fejlesztés hajtja előre, jóval az építés kereteit meghatározó jogszabályok előtt járva. A fejlődést lassabban követő jogszabályi környezet követelményeit pedig 5-10 éves késleltetéssel követi az általános gyakorlat. Ez a kiadvány elősegíti az előregondolkodást, mert nem kell feltétlenül a jogszabályi kényszerekre várni, hanem sokkal célszerűbb előretekinteni a jól látható fejlődési perspektívákra és már most olyan házakat építeni, melyek választ adnak a jelenkor kérdéseire és a következő generációkat is hasznosan tudják szolgálni. A kiadvány tehát azoknak szól, akik szinkronban akarnak lenni a kor építéssel összefüggő legfontosabb kérdéseivel.
1.2
Miért kell fenntartható módon építeni?
1.2.1 A permanens válság Világunk permanens válságállapotba lépett: gazdasági, környezeti, szociális, politikai válságok követik egymást. Ahogy látjuk, a válság nem enyhül, a kibontakozás még nem látszik. Nem véletlen: a megoldás kulcsa bennünk van. A válságot mi, emberek okoztuk. A legmélyebben fekvő okok saját gondolkodásunkban rejlenek. Elvesztettük annak a tudását, hogyan kell a minket körülvevő világgal harmóniában élni. A Föld erőforrásai korlátosak, ezzel szembe kell néznünk, amíg nem késő. Világméretű háború folyik a három stratégiai erőforrás, a termőföld, az energia és az ivóvíz feletti kizárólagos rendelkezésért. A teremtett világ azonban véges, és senki nem formálhat jogot többre, mint amennyi születése jogán jár neki. De hogy ez men�nyi, arra pontos választ kell adnunk. Újra kell gondolnunk egész életünket és életmódunkat, hogy a választ megadhassuk és egy fenntartható életmódra állhassunk át, amit nyugodt szívvel hagyhatunk a következő generációkra.
9
A három fő erőforrás válsága a Római Klub jelentésének1 megfelelően várhatóan a 2030-2050-es időszakban tetőzik. A Meadows-jelentést 2012-ben frissítették (lásd a kiemelt sávot). A pontsorok a prognózist, a vastag vonalak a tényadatokat mutatják.
� erőforrások � népesség � ipari termelés � élelmiszertermelés � hulladéktermelés 1.2.1-1. ábra Meadows jelentés
Ez globális élelmiszer-, ivóvíz- és energiaválságban fog megmutatkozni, melynek első hulláma 5-10 éven belül várható. Bármit teszünk, annak e kihívásokra maradéktalanul megfelelő válaszokat kell adnia. Az idő elfogyott. Mindenki lakik valahol. Ha fenntartható módon akarunk házat építeni, annak olyannak kell lennie, amely az erőforrásokból legfeljebb annyit fogyaszt el, ami a minket jogosan megillető hányad, és amely képes legfeljebb egy életciklus alatt újratermelődni, megújulni. Ez a fenntartható építés. De a fenntartható erőforráshasználat, melyet az ökoépítészet képes megvalósítani, az élhető környezetnek csak szükséges, de nem elégséges feltétele: egészséges környezetet kell megteremtenünk házunkban, ezt a célt a bioépítészet szolgálja. 1
A növekedés határai, 1972
10
1.2.2 A klímaválság következményei és a lehetséges válaszok A klímaválság oka a globális felmelegedés, mely elsősorban a fosszilis tüzelőanyagok elégetése miatt következett be. A teendők egyszerre irányulnak a kiváltó okok megszüntetésére és a következmények elviselésére, az alkalmazkodóképességre2. A CO2 emisszió csökkentése három eszközzel érhető el: –m értékletes fogyasztással, az ökológiai lábnyom korlátain belül maradva –a z energiahatékonyság fokozásával és –a megújuló energiaforrásokra való áttéréssel. A klímaváltozás következményei messzebbre hatnak: – a sivatagosodás Magyarországon is terjed: a folyamszabályozások, lecsapolások óta (cca. 150 éve) tartó kiszáradási folyamat mellett a sivatagi zóna folyamatosan húzódik a Földközi tenger térségéből a Kárpát-medence felé –a z ivóvízkészletek csökkennek, –a termőföld pusztul, – az átlaghőmérséklet nő, a nyári csúcshőmérsékletek rövidesen elérik a 40-45 C-ot – az időjárás kaotikussá válik, hosszú csapadékmentes időszakok váltakoznak pusztító esőzésekkel, miközben az évi csapadék összmennyisége csökken. E hatásokra az épületeknek is megfelelő választ kell adniuk: –e nergiahatékony épületek, megújuló energiákkal működtetve –a lacsony beépített energiatartalom ill. karbon lábnyom –m egfelelő napvédelem és passzív hűtés –a zöldfelületi fedettség fokozása –a termőtalaj védelme és a humusz képződésének elősegítése (komposztálás) – f enntartható vízhasználat, víztakarékosság, vízhatékony épületek. A klímaváltozás az Országos Meteorológiai Szolgálat által végzett előrejelzések szerint várhatóan a következőket fogja eredményezni Magyarországon [Medgyasszay, 2007] 1.2.2.1 Hőmérséklet változása nyáron Az előrejelzésekben prognosztizált változás: 2025-re közel 1,5 – 1,8 °C-os hőmérsékletemelkedés várható, amely tovább fokozódik, és 2085-re eléri a 4,0 – 5,4 °C-os emelkedést. Forró periódusok (amikor legalább 3 egymást követő napon a napi maximumhőmérséklet elérte a 35 Celsius fokot) előfordulásának gyakorisága közel háromszorosára nő, valamint a hőhullámok (amikor legalább 3 egymást követő napon a napi átlaghőmérséklet meghaladta a 25 Celsius fokot) átlagos előfordulása másfélszeresére nő. A hőmérséklet emelkedésével növekszik a hűtési igény, általános építészeti tervezés mellett már nem lehet a nyári megfelelő belső hőkomfortot biztosítani. Megnő a passzív épülettervezés (külső árnyékolás, hőtároló tömeg, éjszakai szellőztetés) szerepe. A megfelelő külső árnyékolás nélküli ill. könnyűszerkezetes (megfelelő hőtároló tömeg nélküli) épületek, épületrészek (pl. tetőtérbeépítés) belső klímája kritikussá válik. 2
reziliencia
11
A hőmérséklet emelkedésével nő az éjszakai hőmérséklet, csökkentve ezzel az éjszakai szellőztetések hatékonyságát. Nagyvárosi környezetben a hősziget-hatás fokozza a felmelegedést (napos idő esetén, ill. éjszaka akár 5-6°C-kal is magasabb lehet a hőmérséklet, mint a környező vidéki területeken), így sok esetben a passzív hűtési eszközrendszer már nem eléggé hatékony és a globális hőmérséklet további emelkedésével, a meleg elviselhetetlenné válása a klímaberendezések elterjedését vonhatja maga után. Vidéki és kisvárosi környezetben a passzív hűtés még megfelelő belső téri klímát biztosíthat. A túlzott felmelegedés miatt fokozottabb figyelmet kell fordítani az épületekben, városokban alkalmazott színekre. A világos színek több sugárzást vernek vissza, ezáltal kevésbé melegszenek fel. A hőmérséklet további emelkedésével ezen hatások fokozódhatnak és egyes területeken kritikussá válnak. 1.2.2.2 Hőmérséklet változása télen Az előrejelzésekben prognosztizált változás: 2025-re közel 1,2 – 1,4 °C-os hőmérsékletemelkedés várható, amely tovább fokozódik és 2085-re eléri a 3,1 – 4,1 °Cos emelkedést. A hőmérséklet emelkedésének hatására télen csökken a fűtési energiaigény. A téli és a nyári hőmérsékletváltozások hatására az energiaigény eltolódik a téli fűtésről a nyári hűtés felé. Az épületszerkezetek szempontjából a jelenlegi hazai klíma egyik legrosszabb tulajdonsága, a sok fagyási ciklus, azaz hogy ami éjszaka megfagy az általában nappal felolvad majd újra megfagy, jelentősen rongálva ezzel a külső hőmérsékletnek és nedvességhatásnak kitett szerkezeteket. Remélhető, hogy a hőmérséklet emelkedésével a fagyási ciklusok száma csökken, ezáltal kevesebb fagykár jelentkezik. 1.2.2.3 Csapadékmennyiség változása nyáron A meteorológiai modellek alapján prognosztizált, hogy 2025-re mintegy 7,5 – 8,9%-os, 2085-re pedig 19,5 – 26,0%-os csapadékmennyiség-csökkenés várható. A nyári csapadékmennyiség-csökkenés hatására megnő az épületek környezetében ill. lapostetőkön kialakított zöld területek, parkok öntözési igénye. A hűsítő nyári záporok elmaradása ill. gyakoriságának csökkenése is tovább fokozza a nyári felmelegedést, mely elsősorban a városi környezetben válik kritikussá. 1.2.2.4 Csapadékmennyiség változása télen A meteorológiai modellek alapján a téli csapadéknak 2025-re mintegy 8,2 – 9,7%os, 2085-re pedig 21,4 – 28,6%-os növekedése várható. A téli csapadékmennyiség növekedésének kapcsán felmerül a kérdés, miszerint a hőmérséklet emelkedéssel a csapadék halmazállapota is megváltozik-e? Azaz hó helyett esőre számítsunk inkább vagy a hó mennyisége növekszik? E két eltérő szcenárió eltérő hatásokat rejt magában: Ha télen több hóra kell számítanunk, akkor szükségessé válhat a statikai számítások felülvizsgálata a hóteher és a biztonsági tényezők tekintetében.
12
Ha a téli csapadék a felmelegedés következtében inkább eső lesz, akkor a vízelvezetési rendszereink felülvizsgálata szükséges, mind az épületen (ereszcsatorna, összefolyó), mind az épületek körül, mind a településeken (vízelvezető árkok). 1.2.2.4 Szélsebesség növekedése (OMSZ alapján) 2085-re várható a 12-14 m/s-ot meghaladó maximális szélsebesség relatív gyakoriságának a növekedése (1,5 – 2 szeres gyakoriság-növekedés), mely az épületek külső határoló szerkezeteit érinti elsősorban. Fokozottabb figyelmet kell fordítani a szélnyomás, a szélszívás ill. az örvény-leválás méretezésére. A szél elsősorban a külső határoló szerkezeteket érinti, így a homlokzaton és a tetőn lévő szerkezeteket. A homlokzatokon a szerelt burkolatok és a nyílászárók tekintetében kell problémákra számítani. A tetőn pedig elsősorban a tetőfedő elemek és a vízszigetelő lemezek ill. a villámvédelmi berendezések károsodására kell elsősorban felkészülni. Az épületek környezetében fellépő az erős széllökések károsíthatják az utcai berendezéseket ( jelzőlámpa, villanyoszlop, telefonfülke) és a növényzetet egyaránt. 1.2.3 Fenntartható társadalom felé vezető fejlődés Az erősödő szél hatására várható, hogy az ún. vízküszöb (ami azt takarja, hogy a víz a fellépő szél hatására milyen magasan képes a függőleges felületen „felkapaszkodni”) a jelenlegi 4-5 cm-ről megnő! Ez az összes határoló szerkezet kapcsán, de a tetőt illetően jelentős változásokat okozna (pl. tetőfedési elemek átfedése, vízcseppentők, ereszkialakítások stb.).Válaszok a válságra – autonómia, decentralizáció, hatékonyság A gazdasági válság okait a növekedésorientált, és a profit által mozgatott gazdaságban kell keresnünk. A környezeti és szociális károk, melyek a természet és az emberi képességek pazarlásában nyilvánulnak meg, együtt járnak a tőkekoncentrációval, a monopóliumok erősödésével, valamint a felső és alsó társadalmi osztályok, illetve a fejlett és az ú. n. harmadik világ közti szakadék mélyülésével.3 A válságból való kivezető út más irányban keresendő. Egy fenntartható társadalom felé vezető fejlődés – a paradigmaváltás – legfontosabb irányai: – s zolidáris, kooperatív gazdaság, a profitelv vége, – s zükségletre termelés, növekedés helyett minőségi változás –a föld, a pénz, a munkaerő árujellegének megszüntetése – a föld és a termelőeszközök magántulajdonból használati tulajdonba való átvezetése – az emberi képességek teljes kibontakoztatása, a termelőeszközökhöz való hozzáférés rátermettség alapján – r észvételi demokrácia, –a monopóliumok lebontása, –a természeti erőforrásokhoz való hozzáférés biztosítása a közösség számára, – a természeti javak fenntartható használata, visszatérés az ökológiai lábnyom egyensúlyi értékéhez egyéni és közösségi (globális) szinten- a jóléti szakadék betemetése a középosztály szélesítésével. 3
Észak-Dél konfliktus
13
A fenti képességekkel bíró társadalom autonóm emberekből, autonóm közösségekből épül fel. A megvalósításhoz megfelelő szociális formák alakítandók ki, a fizikai megvalósításhoz a megfelelő módszerek és technológiák rendelkezésre állnak. Ilyenek a decentralizált és helyi, közösségi tulajdonú ellátórendszerek és erőforrások: – a föld a helyben élők rendelkezése alatt áll: egyéni vagy közösségi tulajdonban (szövetkezet, közbirtokosság), nem eladható – fenntartható tájhasználat, élelmiszer-önrendelkezés, közösségi támogatású mezőgazdaság4 – a feldolgozás és kereskedelem az önkéntes szövetkezés elvén alapuló szervezetek kezében van, akik a jövedelmet helyben tartják és a helyi gazdaságba forgatják vissza, – az ivóvíz közösségi tulajdonban van, nem privatizálható – a szennyvízkezelés helyi egyéni vagy közösségi tulajdonban van, – az energiaellátó rendszerek közösségi tulajdonban vannak (pl. fogyasztók által létrehozott szövetkezetek), ez a hatékony működést szolgálja és a profitkivonást kizárja, – kooperatív helyi energiarendszerek, intelligens hálózatok5, melyek a telken belül és a távolabb termelt energia felhasználásával egy kiegyensúlyozott rendszerirányítás révén biztosítják az ellátást. E rendszerek kiépülése biztosítja a fenntartható építés megfelelő kereteit, ahol a fenntarthatóság nem ér véget a kerítésnél, hanem a település és a tágabb környezet egészére kiterjeszthető. Megvalósításához települési-kistérségi fenntartható stratégiákra van szükség, melyek megvalósítása részcélonként különböző, 5-10-20-30 éves időtávlatban reális, vagyis az időben ébredők számára épp a válság várható mélypontjára érhető el a kitűzött cél. 1.2.4 Hatékonyságnövelés Az energiahatékonyság növelése következtében a fejlett országokban a fogyasztás növekedése mellett az energiaigény stagnál. A hatékonyság növelése tehát fontos, de a fogyasztás mai szintje nem fenntartható. Egy mértékletesebb életmódra és a növekedés leállítására van szükség. A nem OECD-országok közül Ázsia az energianövekményének egy részét az OECD-országokból oda kihelyezett ipari termelésnek köszönheti, ami a CO2-emisszió exportját is jelenti. Ez az egyik oka annak, amiért Kína nem hajlandó a riói egyezményt aláírni, mert nem tartja magát felelősnek a növekményért. A hatékonyságnövelés mindazonáltal elsődleges fontosságú. Mennyi megtakarítási potenciál van a hatékonyságnövelésben? A kérdést könyvünk témájának megfelelően a háztartásokra vonatkozóan nézzük meg. Magyar adatok híján nézzünk meg egy friss brit hatékonyságnövelési becslést 2050-ig.6 A lehetőségek közül csak az optimális forgatókönyveket emeltük ki.
Community Supported Agriculture (CSA) Smart Grid 6 A metódust követi a Bencsik János által vezetett Nemzeti Alkalmazkodási Központ is. 4 5
14
1.2.4-2. ábra Az energia iránti kereslet alakulása
Világítás és háztartási gépek A háztartási elektronika használata a ’70-es évek óta közel a hatszorosára emelkedett. A világítás és az elektronikai eszközök energiahatékonysága tekintetében azonban jelentős haladás történt. A számítógépek otthoni megjelenése által okozott többletfogyasztást kompenzálta a világítás és egyéb berendezések energiaigényének csökkenése. Az izzólámpák aránya a ’70-es évek óta 90%-ról 50%-ra csökkent a háztartásokban. Angliában a népességnövekedés ellenére a főzésre fordított energia cca. 3%-kal csökkent. Összegezve: noha a háztartásokban 1990-hez képest 45%-kal több a lámpa és a háztartási gép, az e célra elfogyasztott energia csak 2%-kal nőtt, tehát húsz éve nagyjából stagnál. Mégis, van még e területen tartalék.
� főzés � háztartási elektronika, számítógép � hűtő, vizes berendezések � világítás 1.2.4-3. ábra Világítás + háztartási készülékek által fogyasztott energia háztartásonként 1990 óta
15
A világítás és a hűtőgépek rejtik a legnagyobb megtakarítási lehetőséget ebben a szektorban. A használati szokások megváltoztatásában is van némi potenciál, anélkül, hogy életmódunkon lényegesen változtatnánk, az elemzések szerint akár 15% elérhető. A háztartási elektronika és személyi számítógépek jelentik a legnagyobb kihívást. Számuk továbbra is nő, például a televíziók száma várhatóan 2020-ig cca. 21%kal. A technológiai fejlődés azonban mérsékelheti az energiaigény növekedését.7 Lehetséges forgatókönyvek Terjedelmi okokból a következő grafikonokon csak az optimális forgatókönyvet (Level4) ismertetjük. Energiahatékonysággal elérhető összes maximális potenciál Végsősoron az energiaigény megfelezhető lenne, ha a következők szerint járnánk el: – extrém hatékony fényforrásokra váltanánk át (pl. 150 lumen/W-os LED-del) 2050-ig. – 2050-re lecserélhetjük az összes hűtőt extrém hatékony, cca. 80%-kal kevesebbet fogyasztó berendezésekre. – ha lecseréljük elektronikai eszközeinket és számítógépünket, és csak az ajánlott termékeket választjuk 2050-ig. 15%-kal kevesebb energiát fogyaszthatunk gondosabb fogyasztási szokásokkal. A fenti érvek idézetek egy brit tanulmányból. A tényleges megtakarítási potenciál ennél jóval nagyobb. Egy fenntartható életmód a fogyasztást az ökológiai lábnyom méretére csökkenti. A technológiai fejlődés nem eredményez önmagában fogyasztáscsökkenést. Erre Herman Daly mutat rá egy közvéleménykutatás eredményeinek elemzésével, mely a Jevons-paradoxon jelenségét bizonyítja.8 Ha az autók fogyasztását felére csökkentjük, az vajon eredményez-e csökkenést a környezetterhelésben? Ha feleannyit kell költenünk benzinre, hajlamosak vagyunk közel kétszer annyit autózni. Ha feleannyiba kerül az autózás, akkor azok, akik eddig nem engedhették meg maguknak az autót, most vásárolnak egyet. Ezért a környezetterhelés nő. A tényadatok is ezt támasztják alá. Tehát az ökológiai válság önmérséklet nélkül nem fog enyhülni. A kérdés: hol a határ? A környezetterhelés egyik legfőbb tényezője a külső energiával működtetett gépekből ered. Egy háztartásban alkalmazott gépek teljesítményét emberi munkára átszámítva meglepő eredményt kapunk: akár 100 rabszolgának megfelelő energiát használunk fel. Az ehhez tartozó környezetterhelést a Föld erőforrásai nem viselik el, ezért vissza kell térnünk az ökológiai lábnyom egyensúlyi mértékére. Ehhez le http://www.eci.ox.ac.uk/research/energy/downloads/smart-metering-report.pdf http://www.defra.gov.uk/corporate/consult/energy-using-products/index.htm http://www.defra.gov.uk/corporate/consult/energy-using-products/index.htm 8 A Jevons-paradoxon, Jevons-hatás vagy visszapattanó hatás a gazdaságtudományban egy feltételezés, miszerint azok a technológiai fejlesztések, amelyek egy erőforrás kihasználásának hatékonyságát javítják ahelyett hogy csökkentenék az erőforrás használatát, valójában növelik azt. 1865-ben az angol William Stanley Jevons közgazdász figyelte meg, hogy technológiai fejlesztések, amelyek a szén hatékonyabb felhasználását tették lehetővé a szén nagyobb mennyiségű felhasználásához vezettek az ipar több területén. (Wikipédia) 7
16
kell mondani a külső energiával működtetett gépek használatáról, és az elektromosságról, ahol lehetséges. Vissza kell hozzuk a szelíd technológiákat, a mechanikus gépeket, szerszámokat, valamint az emberi és állati erő alkalmazását. A ház hőigénye • Belső hőmérséklet: Ha a háztartások belső átlaghőmérsékletét 16o C-ra csökkentik 2050-re, ez a 2007-es bázisévhez képest 1,5o C csökkenést jelent. A hőkomfort a használó típusától, aktivitásától és öltözékétől függ. Gyerekek, idősek és mozgáskorlátozottak jobban kitettek a hidegnek. A tapasztalat szerint 16o C a biztonságos minimum a sérülékenyebb csoportok számára.9 • Az épületek hőhatékonysága: A brit háztartások átlagos hőveszteségi tényezője 247 W/oC-ről indult 2007-ben és cca. a 120-as értéket éri 2050-re. A meglévő épületállomány ilyen mérvű hatékonyságjavítása közel van a fizikailag lehetséges maximumhoz. Az új építési előírásokat a passzívház követelményeivel azonos szintre kívánják hozni.10 • Használati melegvízigény (HMV): A 2007-es bázisévhez képest 50% csökkenést lehet elérni a melegvízfogyasztásban háztartásonként 2050-ig. Ez az a küszöbérték, amit tudatosabb fogyasztói magatartással és vízhatékonyabb szerelvényekkel lehetséges elérni. • Hűtési igény: A feltételezés szerint a jelenleginél nem használnak több háztartási légkondicionáló készüléket. (meg kell jegyezzük, hogy a lakóházak esetében a megfelelő napvédelem és passzív eszközök alkalmazása a légkondicionálást feleslegessé teszi A szerk.)
1.2.4-4. ábra Összes háztartási hőigény négy változási forgatókönyv szerint
epartment for Communities and Local Government (2008) Review of Health and Safety Risk Drivers, D page 30. 10 http://www.passivhaus.org.uk/ 19
17
1.2.4-5. ábra Összes háztartási hűtési igény négy változási forgatókönyv szerint
1.3
A fenntarthatóság indikátorai, módszerei – az életciklus
A természetben körforgás, körfolyamatok zajlanak. Az életfolyamatok része a felépülés és lebomlás, az élet és halál egyensúlya és ritmusa. Ennek mi, emberek is éppúgy alá vagyunk vetve, mint az általunk létrehozott épített környezet. Egy épületnek is van születése, élettartama, majd halála, s a lebontásával anyagai visszaforognak a természetbe, illetve újra hasznosulnak. Elsődleges cél, hogy e körfolyamat a környezet egyensúlyát ne borítsa föl, azon belül valósuljon meg. A fenntartható építés megvalósításához ezért az épület teljes életciklusát figyelembe kell venni. Az életciklus hossza épülettípustól függően változó, de mivel könyvünk a lakóházakat tárgyalja, azok optimális életciklusa 80-100 évre tehető. Ha ennél is hosszabb, az a környezet szempontjából előnyt is jelenthet. Építőanyagok kiválasztásának fenntarthatósági követelményei: • erőforrás-felhasználás optimalizálása (energia, víz, építőanyag) • közel Zéró CO2-emisszió az építőanyagok gyártása és beépítése során • hosszú élettartam, jól üzemeltethető, felújítható épület • építési és használati biztonság, egészségmegőrzés, jó közérzet • megújuló és helyi építőanyagok előnyben részesítése • nehezen lebomló anyagok mellőzése (lehetőség szerint) • bontott épületelemek újrafelhasználása, reciklált anyagok alkalmazása • építési hulladék újrahasznosítása • igények tisztázása; szükségletek csökkentése Építőanyagok értékelése, indikátorok (a környezetre és egészségre vonatkozó hatások számszerűsítése egységnyi építőanyag mennyiségre) – beépített primer energiatartalom11 (nem megújuló; EEC, PET) és karbon lábnyom – élettartam alatti üzemelési energiafelhasználás és karbon lábnyom 11
Embodied Energy Content; Primer Energia Tartalom
18
– helyi anyag, kitermeléshez, szállítási igényhez köthető egyenértékű CO2 emis�szió – anyaggyártáshoz köthető egyenértékű CO2 emisszió –a nyaggyártáshoz köthető egyenértékű SO2 emisszió –k árosanyag-kibocsátás – gyártás, építés, használat, égetés – épületfizikai jellemzők – hőszigetelés, hőtárolás, hangszigetelés, páraforgalom, stb. – r adioaktív sugárzás –ú jrahasznosíthatóság: bontott anyag alapanyagként történő újrafeldolgozása –b ontási/ártalmatlanítási energiaigényhez köthető egyenértékű CO2 emisszió –b ontás utáni károsanyag-kibocsátás Értékelés ↓ anyagok termékpálya-elemzése ↓↓ gyártási folyamat – anyagok optimalizálása – összehasonlítása ↓ adatbázis Vizsgálat a környezet minőségét meghatározó tényezők, indikátorok szerint (DIN EN ISO 14042) Főbb környezeti indikátorok –n em megújuló, kumulatív energiaigény – üvegházhatás, klímaváltozáshoz való hozzájárulás (Global Warming Potential, GWP) – s ztratoszférikus ózonréteg károsítása (Ozone Depletion Potential, ODP) – s avasodás (Acidification Potential, AP) – eutrofizáció (Eutrophical Potencial, EP, Überdüngung, Nutrification Potential, NP) – f ototoxicitás (Photochemical Ozone Creation Potential, POCP), – humántoxicitás – ökotoxicitás – talajterhelés –a lacsony beépített energiatartalom, alacsony CO2-emisszió (karbon lábnyom) – komposztálhatóság –e gészségre ártalmatlan Energiaszükséglet szerinti osztályozás nagyon alacsony = 0-100 kWh/m3 alacsony = 100-400 kWh/m3 közepes = 400-1 000 kWh/m3 magas = 1 000-10 000 kWh/m3 nagyon magas = 10 000-200 000 kWh/m3 Építőanyagok gyártási primerenergia felhasználása Fémek: alumínium 100 000-200 000 kWh/m3 betonacél 20 000 kWh/m3
19
Műanyagok: PVC poliuretán Üveg Égetett agyag. tömör tégla blokktégla vázkerámia Hőérlelt falazóelem: mészhomoktégla pórusbeton tufablokk Hőszigetelő anyagok: poliuretánhab polisztirolhab ásványgyapot cellulóz
12 000-20 000 kWh/m3 18 000 kWh/m3 15 000 kWh/m3 1 700 kWh/m3 900 kWh/m3 600 kWh/m3 200-400 kWh/m3 300-400 kWh/m3 200 kWh/m3 800-1 400 kWh/m3 500-1 000 kWh/m3 100-400 kWh/m3 30-80 kWh/m3
1.3.1 Életciklus-elemzés (LCA)12 A fenntartható, egyensúlyi állapot ismeretéhez szükséges az életciklus-elemzés, mely a beépített anyagok, termékek életpályáját, azok teljes életciklusán át megvalósuló környezetterhelését követi nyomon. 1.3.2 Életciklus-költségelemzés (LCCA)13 Az ökológia mellett alapvető az ökonómia, a gazdaságosság is. E célt szolgálja az EU költséghatékonysági direktívája14 is. Az életciklus-költségelemzés áttekinti az épület életciklusa alatt felmerülő ös�szes költséget: az építést, a működtetést, a ciklikus felújítást és a bontást. A teljes életciklus-költség ismeretében azt az élettartam éveinek számával visszaosztva megkapjuk az épületre fordítandó éves költséghányadot, az annuitást. Ebből az összegből – még a beruházás megkezdése előtt – megállapítható, hogy az építtető-használó képes-e a szükséges éves ráfordítást teljesíteni. Ha nem, akkor az épület gazdaságilag nem fenntartható. Az éves költséghányad megmutatja azt is, hogy az energiahatékonyságra, a megújuló energiákra és egyéb, megtakarítást eredményező intézkedésekre fordított források mennyi idő alatt térülnek meg, és mennyivel mérséklik az életciklusköltségeket. Ha a ráfordítás nem térül meg az életciklusnál valamivel rövidebb idő alatt, akkor felesleges, haszontalan. Sokszor azonban a többletráfordítás megtérülését követően még évtizedeket működik takarékosan az épület, és a ráfordítást többszörösen visszatermeli – legjobb példa erre a passzívház.
Life Cycle Assessment Life Cycle Cost Analyses 14 2010/31/EU irányelv és 244/2012/EU rendelet 12 13
20
1.3.2-1. ábra: életciklus-költségelemzés
1.3.3 Bölcsőtől a bölcsőig (C2C)15 Az alkalmazott termékek esetében célszerű azok gyártása, használata során a „Bölcsőtől a bölcsőig” elvét alkalmazni, mely előrelátó tervezéssel lehetővé teszi a termékek esetleges másodlagos hasznosítását, visszaforgatását. Meg kell említeni a tartósság kérdését, melynek követelményét a ’80-as években a német Zöldek vetették fel. Véget kell vetni a termékekbe betervezett elhasználódás gyakorlatának, mely folytonos fogyasztásra késztet. Az életciklus-elemzések feltárják az externális költségeket, ezzel rávilágítanak több, nem fenntartható folyamatra: – az atomerőművek externális költségei közt a hulladéktárolás, a bontás és helyreállítás környezeti hatásaira és költségeire, – a jelenlegi uralkodó közgazdasági paradigma azon tételének tarthatatlanságára, mely a természeti hozamot (a növények, mezőgazdasági termények növekedését, a növények által termelt oxigént, a termőtalajt, az ivóvizet, stb.) állandónak és adottnak tekinti. E javak folyamatosan áramolnak a gazdaságba, nélkülük a gazdaság működése leáll. Nemcsak a természeti hozam ismerete szükséges, hanem e hozam pusztulásának, kimerülésének megállítása: a vízkészletek, a növénytakaró, a humusz védelme, újratermelődésének elősegítése.
15
Cradle to Cradle
21
1.3.3-2. ábra Bölcsőtől a bölcsőig
1.3.4 Karbonlábnyom (Whole Life Carbon Profiling) Az épületek esetében elvégzett Karbonlábnyom számítás ad teljeskörű választ az épület klímaváltozással kapcsolatos környezetterhelésére. A részletes vizsgálat a következő tevékenységek CO2 -emisszióját számolja ki: • építőanyaggyártás fázisa: nyersanyag-kitermelés; szállítás; gyártás • kivitelezési fázis: szállítás; helyszíni munkák • üzemelési fázis üzemeltetés; karbantartás; javítás; csere; felújítás; üzemelési energiahasználat; üzemelési vízhasználat • életciklus végső fázisa bontás; szállítás; hulladékfeldolgozás (újrahasznosítás); lerakás A vizsgálatból a következő megállapítások adódnak: – a működtetési emissziót megfelelő ráfordítással akár le is nullázhatjuk (csak megújuló energiaforrással működtetett, zéró emissziós épület esetén), – ha a beépítendő anyagokat alacsony beépített energiatartalmú, illetve alacsony vagy nulla emissziós termékekből választjuk (helyi, vagy újrahasznosított építőanyag), cca. fele akkora ráfordítással érhető el ugyanaz az emisszió-csökkentés, mint a működtetési emisszió lenullázása esetén. Ez a piaci igény ösztönzi az építőipart is alacsony emissziójú termékek gyártására.
22
1.3.4-3. ábra karbonlábnyom Beépített emisszió: építés + működtetés + felújítás Működtetési emisszió: hűtés + fűtés + elektromos fogyasztás
1.3.4-4. ábra csak működtetési emisszió költségei / m2
1.3.4-5. ábra teljes életciklus emisszió költségei /m2 (forrás: Sturgis Carbon Profiling)
23
1.3.5 Ökológiai lábnyom Az ökológiai lábnyom módszer lényege, hogy sorra veszi az emberi lét fenntartásához szükséges főbb tevékenységeket és megbecsüli azok előállításához szükséges terület igényét. Egy adott népesség ökológiai lábnyoma az összes lakos által fogyasztott összes termék előállításához szükséges területtel egyenlő. A vizsgálat utolsó eleme, hogy összeveti a vizsgált népesség ökológiai lábnyomát a ténylegesen rendelkezésre álló területtel, természeti erőforrásokkal. (1.3.5-1. ábra) A módszer erősen alábecsli a valós környezetterhelést, mivel csak 5 fogyasztási osztályt vizsgál (élelmiszer, lakás, közlekedés-szállítás, fogyasztási javak, szolgáltatások) és azzal a feltételezéssel él, hogy a vizsgált technológiák hosszú távon fenntarthatók.
1.3.5-1. ábra: Az ökológiai lábnyom illusztrációja Mathis Wackernagel és William E. Rees könyvéből [Wackernagel,2001]
Az egyes ember által használt területek összegzésével, illetve egy ország által körülhatárolt terület összehasonlításával meghatározható az ország, valamint a Föld egészének ökológiai egyensúlyi mutatója. (1.3.5-1. táblázat) 1.3.5-1. táblázat: Egyes területi egységeken élő népesség környezethasználata az adott terület eltartó képességének arányában [Wackernagel,2001] Területi egység
környezethasználat/ környezeti kapacitás 130% 210% 215% 190% 155% 165%
Föld Fejlett államok (OECD) EU USA Közép-kelet Európa Magyarország
A módszer tanulsága, ami sok egyéb fenntarthatósági számítás eredményével is egybevág, hogy a földi népesség jelenleg a Föld újratermelődő biológiai produktivitását meghaladva, a Föld tartalékait felélve éli hétköznapjait. További megdöbbentő állítások, hogy amennyiben a Föld jelenlegi népessége az USA-beli átlagos
24
életszínvonalon élne, további 2 Földre lenne szükség, illetve hogy a Brundtland Bizottság által jósolt gazdasági fejlődést és népességnövekedést feltételezve, a jelenlegi technológiákat használva az XXI. sz közepe táján állandósuló népességű emberiségnek további 5-11 Földre lenne szüksége. (1.3.5-3. ábra)
1.3.5-3. ábra: Amennyiben a mai népesség úgy élne, mint az USA átlag állampolgára további két bolygóra lenne szükség. [Wackernagel,2001]
1.3.5-4. ábra: Jelenleg cca. 1,5 földnyi az ökológiai lábnyomunk. Egy fenntartható pályára való áttérés esetén 2050-re visszatérhetünk az egy földgolyónak megfelelő fogyasztásra. A „Business as usual” gyakorlat folytatásával 2050-re cca. 2 ¼ földnyi erőforrást fogunk fogyasztani.
25
1.3.6 Fogalmak A fenntartható építés témakörében számos fogalom van forgalomban, melyek jelentését fontosnak tartjuk könyvünk elején tisztázni. • fenntartható fejlődés (Sustainable Development): A Római Klub által 1972-ben írt jelentés, „A növekedés határai” hívta fel a figyelmet a Föld erőforrásainak korlátaira. Ez késztette a fejlett világ vezetőit arra, hogy a gazdasági növekedést a környezeti erőforrások korlátaira figyelemmel tervezzék. A kapitalista piacgazdaság azonban profitorientált és a fejlődést csak a gazdasági növekedésben látja. A fenntartható fejlődés kísérletet tett arra, hogy a mennyiségi növekedést a minőségi változás váltsa fel. • fenntartható környezet (Sustainable Environment): A fenntartható fejlődés kísérlete elégtelennek bizonyult. A nemzetközi egyezmények és az államok törekvései, a paradigmaváltás elmaradása miatt a környezeti állapotok romlása nem állt meg, csupán a sebessége mérséklődött. Kiderült, hogy az emberi tevékenység pusztító hatása akkora, hogy a természet már nem képes önmaga erejéből regenerálni magát, az embernek be kell avatkoznia. Ezért a fenntartható fejlődés növekedéspárti törekvése mellett megjelent a gróf Nádasdy Ferenc által bevezetett fogalom, a fenntartható környezet. Jelentése: erőfeszítést kell tennünk, hogy a környezet megmaradjon. • fenntartható visszavonulás (Sustainable Retreat): A fenntartható fejlődés kísérlete kudarcot vallott, az Ökológiai Lábnyomot túlléptük, a tartalékok felélése végéhez közeleg, az erőforrások felélése folytatódik: túl vagyunk a kőolaj kitermelési csúcson16, közeleg a födgáz, szén és uránérc kitermelési csúcsa, rohamosan csökken a termőföld, nő a sivatag, csökken a zöldfelület és a biodiverzitás, olvad a sarki jégtakaró. Egy globális környezeti katasztrófa közeleg. Ennek elkerülésére, vagy a bekövetkezés fékezésére a növekedés helyett a gazdaságnak vissza kell vonulnia. • fenntartható építészet (Sustainable Environmental Design – SED): olyan építészeti és környezettervezés, mely az épület teljes életciklusát tekintetbe véve fenntartható keretek közé szorítja az épület teljes erőforrás-használatát, beleértve az építést, az építőanyagok beépített energiatartalmát, az épületműködtetést, energetikát, vízhasználatot, emissziókat, felújítást, bontást és újrahasznosítást. A SED holisztikus megközelítéssel tervez, tekintetbe véve a kulturális-társadalmi közeget, az építészeti tradíciókat. Az épületet teljes környezeti összefüggésében tekinti és tervezi, hogy az a környezetbe kulturálisan és ökológiai szempontból is harmonikusan illeszkedjen. • fenntartható építés (Sustainable Construction): A fenntartható építészet elvei alapján tervezett épülethez tartozó megvalósítás technikai eszközei és módszerei. • Alkalmazkodóképesség (Resilience): a változásra való alkalmazkodóképesség (pl. klímaváltozás), pl. Alkalmazkodóképes épület (Resilient Building): olyan autonóm épület, mely alapműködését minden körülmények közt fönntartja, a kör-
16
Peak Oil
26
nyezeti körülmények szélsőséges változása esetén is (pl. áramszünet, extrém meleg illetve száraz időjárás) • ökoépítészet A környezettel egyensúlyban működő épület. Építőanyagai, a felhasznált víz, energia, az épület teljes környezetterhelése nem bontja meg az egyensúlyt, illeszkedik a természeti körforgásokba. • bioépítészet Anyagai az emberi egészségre nem károsak, túlnyomó részt természetes építőanyagokból épül, vegyszerektől mentes oldószereket és felületkezelő anyagokat használ (pl. víz, alkohol). A ház nem gyűjt be káros környezeti hatásokat (pl. lehetőleg kevés acélt, vasbetont használ, illetve vasbeton szerkezetek esetén leföldeli azok vasalatát). Agyagvakolattal illetve vályogfallal mérsékli a környezet elektromágneses hatásait (magasfeszültségű kábelek, hullámok), nem telepít az épületre mikrohullámú antennát. • bioklimatikus építészet A bioklimatikus építészet a természetes energia optimális ki- és felhasználására összpontosít, ezért figyelembe veszi elsősorban a Nap járását, az uralkodó szélirányt, a domborzati viszonyokat, az épület mellett helyet kapó egyéb létesítmények (pl. medence) adottságait is. • passzívház (lásd „Tervkoncepciók” fejezet) • aktívház (lásd „Tervkoncepciók” fejezet) • Alacsony Energiafelhasználású Ház (lásd „Tervkoncepciók” fejezet) • Autonóm Ház (lásd „Tervkoncepciók” fejezet) • zéró emissziós épület (Zero CO2): működtetéséhez nem használ fel fosszilis energiahordozókat, pozitív energiamérlegű biomasszával, vagy más eszközökkel – lásd aktívház – fűt-hűt. • Közel Nulla Energiaigényű Épület Az EU épületenergetikai direktívája (EPBD) szerint 2020-tól újépítés esetén már csak „Közel Nulla” energiaigényű épületek építhetőek. A nemzeti definíción most dolgoznak a tagállamok. • A direktíva alapkövetelménye: A közel nulla energiaigényű épület egy nagyon energiahatékony épület. A közel nulla, vagy nagyon alacsony energiaigényét nagyon jelentős mértékben megújuló energiaforrásokból, telken belül (on site), vagy a közelben (nearby) állítja elő.17 Ez a decentralizáltan termelődő, megújuló energiaforrásokra utal. Ez azt jelenti, hogy az épületenergetikai követelmények közé be kell emelni az épület elektromos fogyasztását és berendezéseinek teljesítményét is. • autonóm település Olyan település, mely saját közösségi tulajdonú energia- és közműrendszerrel rendelkezik, környezetével nem alárendelt, hanem partneri, kooperatív viszonyban van. A külső források elzárása esetén alapműködését a helyi megújuló erőforrásokból biztonságosan képes ellátni. Energetikailag önálló, vagy önellátó. Kifejlett állapotban az élelmiszer-önrendelkezést is megvalósítja, fenntartható tájhasználat mellett.
17
lásd a 33. oldali definíciót.
27
• autonóm kistérség A települések kooperációjával azok komparatív előnyeit kihasználva együttesen valósítja meg az autonómiát. Optimális esetben a kistérség ökológiai egységet, kistájat képez (pl. egy vízgyűjtő) • energiaönállóság Az önellátás megvalósítása gazdaságtalan többletberuházásokat, tárolókapacitásokat igényel, ezért amilyen energiafajtából többletet termel, annak értékesítéséből fedezi hiányzó kapacitásait. Jellemzően ez hálózattal együttműködő rendszert jelent. • energetikai önellátás Szigetüzem, hálózattól független. Akkor célszerű, ha a hálózatok túl távol vannak, csatlakozásuk kiépítése gazdaságtalan. • High Tech A legfejlettebb technológiák alkalmazása, abban a reményben, hogy a fejlett technika képes megoldani a környezeti problémákat is. A technológiai fejlődést azonban nem tudta követni az emberiség tudati fejlődése, a gépek áttekinthetetlenné váltak, és átvették az ember feletti uralmat. A technológiai rendszer sérülékenysége – elektronikai vezérlések meghibásodása – az épületek váratlan működésképtelenségét eredményezheti. • Low Tech – szelíd technológiák Kísérlet az ember technika feletti uralmának visszaszerzésére. Egyszerű, áttekinthető technológiák, alacsony környezetterheléssel. A Low Tech eszközeinek alkalmazásával a hibalehetőség kisebb, a helyreállításhoz nincs szükség speciális szakértelemre. A szelíd technológiák lehetővé teszik az épület alapvető működésének minden körülmények közötti biztosítását, az autonóm megoldásokkal ötvözve ez a maximális ellátásbiz6tonságot nyújtja. Példák: növényi szennyvíztisztítók, komposztáló toalett, mechanikai eszközök elektronika nélkül, passzív szellőzés, etc. • élelmiszer-önrendelkezés18 Hatósugara kiterjedhet egy önellátó gazdaságra, kistérségre, megyére vagy országra. Elve: a helyi közösség ne függjön távoli területektől az élelmiszer-ellátás terén, képes legyen megtermelni a saját élelmét, méghozzá környezetkímélő módszerekkel; továbbá az élelmiszer előállítóit övezze megbecsülés munkájukért. Célja lehetőleg teljeskörű önellátás elérése és az ezen felül termelt termékek exportja. Élelmiszer-import csak akkor lehetséges, ha az adott élelmiszer-fajtából már a saját készletek kimerültek, vagy a termény objektív okok miatt az adott területen nem termelhető. A törekvés célja a helyi gazdaság támogatása és az élelmiszer szállítási távolságok minimalizálása. • Fair Trade – Tisztességes kereskedelem A méltányos vagy becsületes kereskedelem (angolul fair trade) olyan irányított kereskedelem, amely hangsúlyt helyez arra, hogy a harmadik világbeli termelő megkapja az őt megillető pénzt a terményéért.
18
fogalom az 1990-es években a Kereskedelmi Világszervezet (WTO) mezőgazdasági tárgyalásai A elleni civil tiltakozás kapcsán született
28
„A méltányos kereskedelem a nemzetközi árucsere szokásos felfogásától eltérő megközelítés. Kereskedelmi partnerséget jelent, amely a hátrányos helyzetű termelők számára hivatott a fenntartható fejlődést előmozdítani elsősorban jobb kereskedelmi feltételek biztosításával, valamint a fejlett országokban folyó szemléletformáló kampányokkal.”19 A fair trade áruk ára ezért az átlagos piaci áraknál magasabb.
1.4
A kerten túl – kitekintés a tágabb környezetre
A fenntartható épület az általa felhasznált erőforrásokat a környezetéből szívja el. Minél közelebb a forrás, annál kisebb a környezetterhelés. • energia: a felhasznált energiát lehetőleg a telken belül, vagy a közelben állítsa elő (lásd Közel Nulla Energiaigényű Épület20 követelményei). Ez kooperatív helyi energiarendszerbe kapcsolódást jelent. Ilyen a hazai Mikrovirka, a Bükk-Mak Leader csoport helyi intelligens hálózat21 projektje, melyben a hőenergia és elektromos energia előállítása helyi, közösségi tulajdonú rendszerben történik. Hasonlók az osztrák bioszolár falufűtőművek, ahol a fűtőmű a fogyasztói szövetkezet tulajdonában van, helyi erdőből és napenergiából termeli meg a távhőt. A rendszer biogáz alapú kapcsolt energiatermelést is folytathat (távhő és elektromos áram). A helyi intelligens hálózat bekapcsolódik az európai energiarendszerbe, és az intelligens rendszerszabályozás lehetővé teszi a fosszilis csúcserőművek, az atomerőművek és a szivattyús tározók lassú kiiktatását a rendszerből. • fenntartható közlekedés, elektromos autók, V2G, V2H A helyi intelligens hálózat része a telken belüli saját elektromos autó töltési lehetőség, és a közösségi töltőállomás. Az elektromos autók és a ház elektromos rendszerének kapcsolatáról lásd: 4.4 fejezet, Elektromos berendezések, hálózat • ivóvíz: a telken belül felfogható esővizet használjuk föl. Ha a telek alatt van talajvíz, a kútvíz ivóvízként vagy használati vízként hasznosítható. Ha nincs telken belül hozzáférhető ivóvíz-forrás, azt a közelből kell beszerezni. Ezért a nZEB követelménnyel analóg módon időszerű a Közel Nulla Vízigényű Épület követelményét is megfogalmazni. A Közel Nulla Vízigényű Épület definíciója (nearly Zero Water Building, nZeWaB) A közel nulla vízigényű épület vízfelhasználása nagyon magas hatékonyságú. A közel nulla, vagy nagyon alacsony szükséges vízigény nagyon szignifikáns módon megújuló forrásból, illetve újrahasznosításból kell származzon, telken belül vagy a közelben előállítva.
A természetes, megújuló vízforrások a források, kutak, az esővízgyűjtés. Amit telken belül nem tudunk előállítani, azt helyi vízműből kell beszereznünk. FINE Az Alternatív Kereskedelem Nemzetközi Szövetsége, 1999. áprilisi közgyűlés nearly Zero Energy Building (nZEB) 21 Smart Grid 19
20
29
• természetközeli szennyvíztisztítás A fenntartható vízhasználat része a szennyvízemisszió minimalizálása és a szen�nyvíz megfelelő tisztítása után környezetterhelés nélküli visszajuttatása a természetes vízkörforgásba. Ezért a nZEB követelménnyel analóg módon időszerű a Közel Nulla Szennyvízemissziójú Épület követelményét is megfogalmazni. A Közel Nulla Szennyvízemissziójú Épület definíciója (nearly Zero Wastewater Emission Building, nZeWaWB) A közel nulla szennyvízemissziójú épület szennyvízkezelése nagyon magas hatékonyságú. A közel nulla, vagy nagyon alacsony szennyvízemisszió eléréséhez szükséges technológia nagyon szignifikáns módon megújuló energiaforrást, illetve újrahasznosítást kell alkalmazzon, telken belül vagy a közelben végrehajtva.
A magas hatékonyságú szennyvízkezelés alacsony, vagy nulla öblítővíz-felhasználást és hatékony tisztítási, visszaforgatási technológiákat jelent. Ilyen a szürkevíz-visszaforgatás, a száraztoalettek, továbbá a természetközeli szennyvíztisztítási technológiák (gyökértéri tisztítás). Lásd: 4.3 Víz, csatorna, szennyvíz fejezet. • természetes építőanyagok A természetes építőanyagok alkalmazása esetén optimális a saját telken belül rendelkezésre álló nyersanyagok. Ez azonban legfeljebb földtégla készítésére alkalmas anyagot, esetleg némi követ jelent. A többit – szalma, nád, fa, kő, stb. – a lehető legközelebbi forrásból célszerű beszerezni, így tudjuk a beépített energiatartalmat és a karbon lábnyomot a legkisebbre szorítani. Amennyiben a fenti erőforrások nem állnak telken belül rendelkezésre, a közösségi tulajdonú, kooperatív rendszerek felé kell fordulnunk: helyi energiarendszer, szennyvíztisztító-telep, vízmű, vályog-lelőhely, stb.
1.5
Építésügyi előírások
Bár az építtetők és olykor az építészek is sokszor szeretnék az építés folyamatát leegyszerűsíteni, számos jogszabály orientálja és szabályozza az építési tevékenységet és előkészítését. 1.5.1
Fenntartható építészetet formáló legfontosabb nemzetközi szabályozások
Az Európai Unió nemzetközi szinten elkötelezett az erőforrás-használat csökkentése, a globális klímaváltozást okozó hatások mérséklése terén. Ezen politika mentén számos irányelvet vagy rendeletet hozott, amelyek tagországai nemzeti politikáit is befolyásolják. Ezen rendeletek kiemelt területei az energiagazdálkodás és a vízgazdálkodás. Energetikai téren 2002-ben jelent meg a 2002/91/EK irányelv, amely iránymutatást adott a tagországoknak, hogy miként csökkentsék épületállományuk energiafogyasztását. Ezen rendelet hatására született meg a hazai szabályozásban az épületekre vonatkozó új követelményrendszer (7/2006 TNM) illetve az épületek energetikai tanúsítását szabályozó Kormányrendelet (176/2008 Korm.). A 2002-ben megjelent rendelet átdolgozásra került és 2010-ben jelent meg a 2010/31/EU rendelet. Ez számos új fogalmat, követelményt is megfogalmazott.
30
A hazai gyakorlatba történő illesztés során módosult az energetikai követelményrendszer (40/2012 BM), illetve a tanúsításról szóló rendelet (105/2012 Korm.). Lényeges új vizsgálatokat végeztek el az Államigazgatás által megbízott szakmai szervezetek. 2012-ben készült el az Energiaklubban a hazai épületenergetikai követelményre vonatkozó költséghatékonyság vizsgálat. A tanulmány kimutatta, hogy érdemes a jelenlegi követelménynél alacsonyabb energiafogyasztású épületeket építeni, mert ezek létesítési, üzemeltetési és karbantartási költségei a vizsgált 30 éves élettartamot vizsgálva alacsonyabbak, mint a követelményeket éppen teljesítő épületeké. Egy másik szakmai szervezet, a Debreceni Egyetem Műszaki Kara végezte el a „közel nulla” energiafogyasztású épületekre vonatkozó első szakértői vizsgálatokat. Az EU rendelete előírta, hogy minden tagországnak magának lehet/kell ezt a tágan értelmezhető követelményt megfogalmazza, de 2020 után csak a követelményt kielégítő épületeket lehet majd építeni. A tanulmány 2012-ben publikált változata lakóépületek esetén a szintszám függvényében 50 – 87 kWh/m2a követelményértéket javasol. Ez jelentős szigorítást jelent a jelenleg érvényes követelményértékhez képest, ami 110 – 230 kWh/m2a követelményértéket ír elő lakóépületekre a belső térfogat és külső felület függvényében. A jövőbe mutatóan két dokumentumot publikált az EU, amely várhatóan hatással lesz a hazai jogalkotásra és építőipari gyakorlatra. A 2012 októberében publikált 2012/27/EU Irányelv módosítja többek között a 2010/31/EU irányelvet is, és a következőket fogalmazza meg: Az Európai Unió energiafüggőségének csökkentése, az éghajlat változás mértékének csökkentése és a gazdaság fellendítése érdekében a tagországoknak nemzeti célkitűzéseket és az eléréshez mutató reformprogramokat kell meghatározzanak 2013. 12. 05-ig. Ezen program mentén 2014. április 30-ig cselekvési tervet kell készíteniük, aminek haladását három évente értékelni, kontrollálniuk kell. Ez a jogszabály meglehetősen erős és közeli célokat, feladatokat határoz meg, ami várhatóan lendületet fog adni az épületek energetikai rekonstrukciójának. Még ambiciózusabb célokat fogalmaz meg a szintén 2012-ben publikált „Energy Roadmap 2050”. A dokumentum az EU teljes energia rendszerének felülgondolását, átalakítását célozza, hogy 2050-re az üvegház hatást okozó gázok kibocsájtását a jelenlegi érték 5-20%-ra csökkentse le. A dokumentum ugyan nem kötelező érvényű irányelv, azonban mutatja, hogy a 2012/27/EU irányelv egy távlatokba tekintő stratégia része, az EU várhatóan számos intézkedést fog még hozni ezen célja elérése érdekében. A vízgazdálkodás területén legfontosabb dokumentum a Víz keretirányelv.22 A Víz Keretirányelv előírásai szerint az Európai Unió tagállamaiban 2015-ig jó állapotba kell hozni minden olyan felszíni és felszín alatti vizet, amelyek esetén ez egyáltalán lehetséges és fenntarthatóvá kell tenni a jó állapotot. Ez a lakóépületek építtetőire nem kötelező, de a vízhasználatnak e szellemben kell megvalósulnia, ez mindenki jól felfogott közös érdeke.
22
http://www.euvki.hu
31
1.5.2 Országos építési szabályozás áttekintése Magyarországon az építés folyamatát számos rendelet, jogszabály és szabvány szabályozza. Legfontosabbak az • Étv, azaz a Építési Törvény a 1997. évi LXXVIII. törvény az épített környezet alakításáról és védelméről, • OTÉK, azaz az országos településrendezési és építési követelményekről szóló Kormányrendelet. Az Étv definiálja az állam, a helyi önkormányzatok építési feladatait, az építési jog fogalmait. Szabályozza az építés folyamatát, így általános követelményeket állapít meg épületekkel szemben, definiálja az építés szereplőit, és a szabályozástól történő eltérés jogi következményeit. Az OTÉK definiálja azokat a településrendezési eszközöket amelyekkel a települések kül-, és belterületeik épített környezetét szabályozhatják. Ezek a • településszerkezeti tervek a • helyi építési szabályzat és a • szabályozási terv. Definiálja ezen dokumentumokban használandó fogalmakat, illetve általános követelményeket (pl. maximális beépíthetőség, építménymagasság, stb.). Előírja épületek elhelyezhetőségének általános szabályait, a minimális közművesítés szintjét és a technikai megoldások lényegesebb alternatíváit. Definiálja az építmények rendeltetésszerű használatára vonatkozó követelmények (pl. állékonyság, tűzbiztonság, stb). Az épületek rendeltetésszerű használatát biztosító épületszerkezetekre és épületgépészeti rendszerekre ad iránymutatásokat, valamint alapvető szabályokat határoz meg az épületek önálló egységeire (lakások) valamint egyes helyiségeire vonatkozólag. A fenti jogszabályok alapján jellemzően a főépítészi iroda koordinálásában készülnek el a helyi építési szabályzatokat és szabályozási terveket, amik az adott építési helyre vonatkozólag pontosítják az általános jogszabályokban általánosan megadott építési szabályozási értékeket. Az építési jog a 37/2007. ÖTM rendelet megjelenése óta a különböző építési tevékenységeket a következő eljárásokhoz köti: a-b) építési vagy bontási engedéllyel végezhető tevékenységek; c-d) bejelentéssel végezhető építési vagy bontási tevékenységek; e) telekalakítási engedély. Az építési engedéllyel végzett tevékenységek elkészülte után használatba vételi engedélyezési eljárást kell lefolytatni. Építési engedély köteles építési tevékenységek esetén a szabályozás adta lehetőségeken belül kell összeállítsa az építész tervező által koordinált tervező csapatnak az építményre vonatkozó építési engedélyezési dokumentációt. Ezen tervdokumentáció elsődleges célja, hogy az építési hatósági feladatokat ellátó önkormányzati szerv ( jellemzően hatósági, vagy műszaki csoport) ellenőrizhesse a helyi és országos szabályozásoknak való megfelelőséget. További fontos feladat, hogy a megrendelő viszonylag jó áttekintést kap arról, hogy az általa megvalósítani kívánt épületet milyen módon, hányan tudják hasznosítani.
32
A fenntartható építés sokszor úttörő kezdeményezéseinek gyakran gátat szab az építési engedélyezés folyamata. Az engedély kiadásának egyik feltétele volt 2003-tól, hogy a betervezett termékeknek megfelelőségi bizonyítvánnyal kellet rendelkezzenek. Ez a rendelkezés több esetben akadályozta meg vályog falazatú házak építését, ugyanis csak nagyon kevés gyártó engedhette meg magának a minősítés sok milliós költségét. Uniós szinten is felismerték, hogy a kis cégeket fokozottan sújtó szabályozás az innováció gátja, ezért a 305/2011/EU rendelettel lehetővé tették, hogy kis és mikro-vállalatok saját maguk is tanúsíthatják termékeiket. Az elmúlt években több olyan szabályozás is életbe lépett (pl. vályog és szalma előszabványok) amely rendezett keretek között megkönnyítik a fenntartható építés gyakorlati megvalósítását.
Az építési engedélyezési dokumentációt 2013. január 1-től elektronikusan kell feltölteni az Építésügyi hatósági engedélyezési eljárást Támogató elektronikus Dokumentációs Rendszerbe (ÉTDR). A feltöltés során előre strukturált file-rendszerbe kell a korábban egységes engedélyezési dokumentációt feltölteni. A feltöltést elvégezheti a megrendelő, mint eljárás-kezdeményező, de megbízhatja az építész tervezőt, vagy kijelölt munkatársát. Mivel a ÉTDR-be való bejelentkezés Ügyfélkapus regisztrációhoz kötött, csak természetes személy végezheti el az adatok feltöltését. Lehetőség van továbbá elektronikus adatszolgáltatás esetén arra, hogy az Önkormányzat műszaki osztályának munkatársai töltsék fel a dokumentációt a megfelelő helyekre. – EU direktívák – Közel Nulla Energiaigényű Épületek 202023 – EU 31/2010 épületek energiahatékonysága Az EPBD 2. cikkelye a közel nulla energiaigényű épületet nagyon magas eneregiahatékonyságú épületként határozza meg. A közel nulla, vagy nagyon kis mennyiségű szükséges energiát nagyon szignifikáns mértékben megújuló forrásokból kell fedezni, melyet a telken vagy a közelben állítanak elő. – Víz keretirányelv, http://www.euvki.hu A Víz Keretirányelv előírásai szerint az Európai Unió tagállamaiban 2015-ig jó állapotba kell hozni minden olyan felszíni és felszín alatti vizet, amelyek esetén ez egyáltalán lehetséges és fenntarthatóvá kell tenni a jó állapotot. Ez a lakóépületek építtetőire nem kötelező, de a vízhasználatnak e szellemben kell megvalósulnia, ez mindenki jól felfogott közös érdeke. – költséghatékonysági direktíva 2010/31/EU irányelv és 244/2012/EU rendelet – Aktuális előírások 2013-tól: engedélyezés, elektronikus tervtár, e-építési napló, termékrendelet (CPR), engedélyezés beadása
23
rticle 2 of the EPBD defines a nearly zero-energy building to be a building with a very high energy A performance. The nearly zero or very low amount of energy required should be covered to a very significant extent by energy from renewable sources produced on-site or nearby.
33
1.6
Az első lépések
• Követelmények tervezési program • finanszírozás A házépítéshez nélkülözhetetlen a hitel. Ritka adottság az, ha egyben megvan a pénz a ház komplett befejezésére. Fel kell mérni, van-e annyi forrás, hogy a házat a használatbavételi engedélyig el tudjuk vinni első ütemben. Az ütemezett megvalósítást indokolhatja a gyermekek növekedése, esetleg megházasodása és a szülői ház bővítése generációs lakóházzá. A ma legvonzóbb hitellehetőség az előtakarékossággal járó lakáshitel, ahol az állam kamattámogatást nyújt. Az előtakarékossággal azonos mértékű hitel vehető föl. Az ilyen típusú hitelt személyenként is fel lehet venni, és a családtagok egyesíthetik betéteiket és hitelállományukat a közös lakhely megépítéséhez. A költségek megbecsléséhez jó tájékoztató az ÉTK egységár-gyűjteménye, mely a 2013. évre családi házra négyzetméterenként 240.000 Ft + ÁFA építési költséget adott meg, mint országos statisztikai átlagot, kulcsrakész állapotra. Ez az ár még építési vállalkozó megbízása esetén sem irreális, egyszerű igényszintnél. Sajáterős építés mellett is azonban kockázatos 150.000 Ft/m2 ár alá kalkulálni. Az energiahatékonysági beruházásokra időnként rendelkezésre állnak pályázati források, lakossági felhasználásra, újépítésre és felújításra egyaránt. Ezek egyike az Új Széchenyi Terv része, a Zöld Beruházási Rendszer (ZBR) pályázat, illetve az épületgépészeti felújításra vonatkozó pályázat 2012-ben („kazánpályázat”). A támogatás a nagyobb hatékonyságnövekedést támogatja, a maximális támogatásintenzitás az 50% feletti megtakarítás, illetve A+ energiaosztály elérése esetén nyerhető el. A ZBR 2010-ben 3,3 millió Ft-ot adott újépítésű lakóház támogatására, a kazánpályázat 40% támogatást, max. 2 mFt-os ráfordítás esetén, például napkollektor, kondenzációs kazán létesítésére. A 2014-2020-as uniós költségvetési időszakban nagyobb támogatási források nyílnak meg e témákban. A pályázatok elnyerésére az a pályázó esélyes, aki újépítés esetén rendelkezik energetikai számítással, benyújtott építési engedélykérelemmel, műszaki tervekkel, tételes költségvetéssel és vállalkozói ajánlattal, felújítás esetén a meglévő állapot és a tervezett felújítás utáni állapot energetikai számításával, tervekkel, költségvetéssel és vállalkozói ajánlattal. Tanácsos ezeket beadásra készen előkészíteni, mert a meghirdetés és a leadási határidő közt rendelkezésre álló idő rendszerint igen rövid, néhány hét, mely a beadandó munkarészek előállításához nem elég. • telekválasztás A telekválasztásnál ritka, hogy ideális adottságok mellett kedvező árért találunk telket, kivéve, ha vidéken, vagy külterületen keresünk helyet. A jó döntés jó kompromisszumot jelent, de ehhez az összes szempont mérlegelésére szükség van. Megközelíthetőség: autóval, gyalogosan, kerékpáron, közösségi közlekedéssel jól elérhető legyen. A munkahely és a lakhely közel legyen, legfeljebb közösségi közlekedéssel elérhető, ideális esetben gyalogos illetve kerékpáros távolságra. Települési környezet: az alapvető szolgáltatások – bolt, iskola, orvos, stb. – elérhető távolságban legyen, ne legyen utazási kényszer, ha bármit végezni, intézni akarunk.
34
Telekméret: Ha telkes ház építésére van lehetőség, a túlzottan felaprózott, túlépített környezet előnytelen. A települési környezet lehet kertvárosias és falusias. A hagyományos falusi életmód a mezőgazdaságra épült, ezért volt a falun belüli beltelek, és hozzá tartozott a település külterületén lévő művelt terület. A beltelek mérete jó, ha nem túl keskeny. Oldalhatáros beépítés esetén legalább 15-20 m széles legyen, szabadonálló beépítés esetén legalább 20-25 m. A hagyományos telekhasználat hierarchiája szerint az utca felé virágos díszkert néz, ezt követi a lakóház és a gazdasági udvar a melléképületekkel, istállóval, ólakkal, majd a veteményeskert, gyümölcsös, nagyobb telek esetén még szántó. Döntő az életmód. A mai polgárias életmód kelléke a pihenőkert. Ez a lakóház közvetlen közelében van, a tájolástól függően a ház előtt, mellett, mögött. Ha a részleges önfenntartás is cél, legalább konyhakert és gyümölcsös férjen el a telken. A telek tehát lehetőleg érje el az 1000 m2-t. Ez falusias és kertvárosi környezetben is reális cél lehet. Ekkora telken a növényi tisztító és szikkasztómező is kényelmesen elfér, persze a lejtésviszonyok függvényében.
1.6-1. ábra Szociális ház pályázat24 2011 60 m2-es lakóház 3-4 fő részére, 1500 m2 telekkel „A”
24
Ertsey Attila – Kőszeghy Csanád Ábel: Mesterház programjavaslat (Ertsey A.)
35
1.6-2. ábra Szociális ház pályázat 201125 60 m2-es lakóház 3-4 fő részére, 1500 m2 telekkel „B”
1.6-3. ábra Székelyház pályázat 200926 Beltelki porta terve, 1500 m2 telekkel
Ha komolyabb önfenntartó életmód a cél, nagyobb telek kell. Állattartás esetén a melléképületek is férjenek el a telek hátsó részén. Ehhez akár 1500-2000 m2-es telek sem túlzás. Az intenzív kertművelésen alapuló önellátó biokert minimális méretéről különböző vélekedések vannak. Az adottságok, a talaj termőképessége, aranykorona-értéke, a fekvés, benapozás, a tervezett földhasználat, művelésmódok függvénye, de minimális mérete, mely már egy család saját szükségletét fedezi – tehát nem piacra termel -, 1000-2000 m2 között húzódik. Jó példa a kis telket igénylő megoldásra a gyümölcsös, minél sokszínűbb összeállításban. A gyümölcsös azonban az alatta lévő kertet árnyékolja, ezért korlátozott a vegyes használat lehetősége. Figyelembe kell vennünk azt a tényt, hogy a mezőgazdaság kockázatos üzem. Ki van téve az időjárás szélsőségeinek. Egy tavaszi fagy elviheti a baracktermést. Egy jégverés elviheti az egész szőlőtermést. Egy aszály lenullázhatja a kukoricatermést. Egy fertőzés vagy járvány, balszerencsés állatbetegség tönkretehet egy korrektül vezetett gazdaságot is. Ezért a megoldás egyfelől a több lábon állás, másrészt az önellátás helyett a kooperáció, az összefogás, nemcsak a gazdák közt, hanem a gazdák és a fogyasztók közt is. 25 26
Ertsey Attila – Kőszeghy Csanád Ábel: Mesterház programjavaslat (Kőszeghy Cs.Á.) Ertsey Attila
36
Frank Lloyd Wright a nagy világválság idején készítette Broadacre City nevű javaslatát egy kertváros-modellre, melyhez hasonlóan komplex javaslat azóta sem igen készült. Ő 5000 fős településeket, 4000 m2-es lakótelkeket javasolt, melyek elegendő helyet biztosítanak a lakóház mellett a kisvállalkozásnak és egy háztáji gazdálkodásnak. A lakhatás és a munka azonos helyen kell történjen.
1.6-4. ábra külterületi tanya
Egy teljeskörűen önellátó háztartás hagyományos formája a külterületi tanya. Ennek lakótelke – a tanyaudvar – nem igényel 1000-2000 m2-nél nagyobb helyet. Ebben az esetben azonban az önellátás a környező mezőgazdasági területen valósul meg. Egy család szerény megélhetését már 3-5 hektár is képes biztosítani, de a családi gazdaságok európai átlagmérete cca. 30 ha, ami stabil és prosperáló működést tesz lehetővé. Egy tanulmány szerint egy hatfős családot ellátó komplex gazdaság területigénye 1,83 ha/fő, azaz 11 ha.27 Az önellátó gazdaság mérete nagyban függ a művelésmódtól. A gabonatermesztés területarányosan kisebb jövedelmet hoz, mint a gyümölcsös, vagy a munkaintenzív kertművelés. Nem közömbös, hogy a föld műveléséhez gép vagy igásállat kell. Egy hatékony, bioüzemanyaggal működtetett traktor üzemanyagát körülbelül ugyanakkora területen lehet megtermelni, mint amekkora területen egy igásló takarmányát – zabot – meg lehet termelni. Ez a művelt terület cca. 10%-a, ami tovább csökkenthető napenergia illetve más forrásból származó biogáz előállításával. Az optimális telekméret meghatározásához a leendő életmódot és a földhasználat módját kell alapul venni és ennek megfelelően megtervezni a gazdaságot, annak területigényét, ami tehát településen belül 1000-4000 m2 közt, külterületen műveléstől függően 1-30 ha közt mozog. 27
egyesi József: Egy önellátó családi gazdaság megtervezése; http://www.okovolgy.hu/ftp/hegyesi_ H jozsef_onellato_csaladi_gazdasag_tervezese.pdf
37
A telek fekvése, tájolása, domborzat Sík telek esetén fontos, hogy a fekvés jó tájolású épület elhelyezését tegye lehetővé. Lejtős telek esetén az ideális a déli lejtő. Természetesen lehet északi lejtőre is jól használható házat építeni, ha van esély legalább az év egy részében arra, hogy a ház benapozást kapjon. A szoláris nyereség a mi klímánkon nem elhanyagolható előny. A domborzat a kilátásra, benapozásra és a szélnek kitettségre van hatással. • tervezés o alapvető döntések, előírások, környezet vizsgálata A telek szabályozási előírásait, melyeket általában helyi rendelet rögzít meg kell tudni az elsőfokú építési hatóságtól. Az alapvető építési paraméterek a következőek: – telek beépíthetősége%-ban megadva, pl. 15%. Ez az épület által a telek területéből elfoglalt terület, m2-ben számolva. – terepszint alatti beépítés mértéke (%): pince, alagsor, gépkocsitároló, stb. maximális alapterülete falakkal együtt, a telek területének%-ában. – szintterületi mutató (m2/m2) : az épület összes szintjei teljes alapterületének összege (falakkal együtt), elosztva a telek területével. Ez a telekre építhető épület hasznosítható nagyságrendjét mutatja. A pince alapterülete nem számítandó bele, ezt bizonyos városi övezetekben külön szabályozzák. – építménymagasság: az épület homlokzatainak és felépítményeinek magassági korlátja, melyet megfelelő számítási módszerekkel szükséges meghatározni. – homlokzatmagasság: az épület egyes homlokzatainak (a függőleges falsíkok és a ferde tetősíkok metszésvonaláig tartó) magassága. – zöldfelületi mutató: a telek zöldfelületi fedettségének mértéke, m2-ben. Zöldtetők típustól függően (termőréteg-vastagság szerint) bizonyos%-ban beszámíthatók a zöldfelületbe. – burkolt felület: a telek szilárd burkolattal fedett területe ( járdák, rámpák, földön fekvő teraszok). Gyeprács esetében a felület csökkentett mértékben számítandó be. – beépítési mód: szabadonálló, ikres beépítés, oldalhatáros beépítés, zártsorú beépítés – építési övezet, betűjellel (például: L-6 SZ: Lakóövezet, szabadonálló beépítéssel). A helyi építési szabályzat határozza meg.
38
A telek megengedett legkisebb kialakítható Az építési övezet jele
L6-III-AI/L
területe
szélessége
m2 2000
m -
legnagyobb beépítési mértéke
szintterületi mutatója
% 25 15***
m2/m2 0,7 0,4***
terepszint alatti beépítés mértéke % 35 25***
legkisebb zöldfelületi mértéke % 55 75***
Az épület megengedett leglegnakisebb gyobb építménymagassága
3,5
m
7,5 7,0***
1.6-5. ábra Lakóövezet, szabadonálló beépítéssel (szabályozási előírás-részlet)
A szabályozási terv egyéb előírásokat is szabhat, például építési vonalat, mely az utcavonaltól való távolságot írja elő. o beépítés, épületelhelyezés, nap-szél-domborzat A szabályozási terv adta kereteken belül az épületet úgy kell elhelyezni, hogy az a lehető legnagyobb benapozást, és legszebb kilátást kapja. Ehhez a szomszédos telkeken lévő épületek elhelyezkedését is figyelembe kell venni, azok árnyékvető hatásaival együtt. Az ideálisan tájolt ház lakóterei a passzív napenergia hasznosítására alkalmasan helyezkednek el. Tetőidoma, vagy egyéb megfelelő felületei az aktív napenergiahasznosítás céljára alkalmasak. o alaprajzi, funkcionális ill. térbeli tervezés, tömegalakítás Alaprajzi elrendezése a szél és a hideg, illetve a nyári túlmelegedés elleni védelemre alkalmas: a fő szélirány felől védett, a nappal ellentétes oldalon passzív, hővédő zóna helyezkedhet el. A ház középpontjában foglal helyet a tűz, a hőforrás, illetve a hőtároló közeg. Az építészeti kialakítás a nyári hővédelemre is adjon megoldást – a külső árnyékolás jól bevált módszere a tornác és a lombhullató növényzet: télen beengedi a napsugarat a lakótérbe, nyáron kívül tartja. Az épülettömeg lehetőleg kompakt legyen, a felület-térfogat arány kedvező – a kevés lehűlő felület érdekében. Mindez azonban nem mehet az építészeti színvonal rovására, e szempontok az épület építészeti koncepciójának lehetnek középponti, vagy alárendelt részei is. o energiakoncepció: alacsonyenergiás, passzív, aktív, közel nullás? A funkcionális tervezés mellett a folyamat elején az energetikai koncepciót is meg kell határozni. Milyen célt tűzünk ki? Alacsonyenergiás vagy passzív ház? Az épületszerkezetek követelményértékeit ez alapján kell meghatározni. Már az engedélyezési terv során a gépészeti koncepció meg kell szülessen. Mivel fűtünk, főzünk, mivel készítjük a melegvizet? Honnan nyerjük a vizet, miként gondoskodunk a szennyvízről? Hogyan történik a légcsere? Kell-e hűteni? Használunk-e hőszivat�tyút? Milyen kéményt építünk? A fenntartható ház esetében a legelterjedtebb gépészeti megoldás a bioszolár fűtés, illetve a hőszivattyú, de számos más koncepció is létezik. Az energiakoncepció része az épület elektromos ellátása, a napelemes rendszer, és kapcsolódása a gépészethez, sőt az elektromos jármű töltéséhez.
39
o komplex gépészeti koncepció: Ennek része a vízháztartás, az ivóvíznyerés, a használativíz beszerzése, a szennyvízkezelés. az engedélyezési tervben rendelkezni kell a ciszterna elhelyezéséről, a vízvezetékről és a csatornáról, szennyvízelhelyezésről. o tervfázisok, műszaki tartalom, építési folyamat A tervezés vázlattervvel (koncepciótervvel) kezdődik. A tervezési díjak kiszámítására a Magyar Építész Kamara és a Magyar Mérnök Kamara egyeztetett egységes díjszámítási segédletet üzemeltet, mely mindkét szervezet honlapján elérhető28. A tervezési díj kiszámításának alapja a várható beruházási költség, a díj annak százalékában számítható ki, a műszaki tartalomnak megfelelően. A teljes tervezési díj nagyságrendileg a beruházási költség 5%-a. Ez oszlik meg háromfelé: vázlatterv 0,75%, engedélyezési terv 1,5%, kiviteli terv 2,75%. Pontos számítást a kamarai honlapokon elérhető excel táblázatok segítségével készít a tervező. A várható beruházási költség előzetes becslésére az előző évi építési átlagköltségek alapján kiszámolt, épülettípusonként kidolgozott egységárak alkalmasak, melyeket évente megjelenő kiadvány29 tartalmaz. Kiadója a kamarákkal együttműködő ÉTK.
A legjobb, ha ceruzával, léptékhelyesen készül. A számítógépbe csak a már koncepcionálisan kitalált épületet célszerű bevinni. A számítógép adott elemkészletből dolgozik, ezért óhatatlanul az egyszerűsítés, formai szegényedés felé terel. Ha viszont már lerajzoltuk ceruzával, papírra, milyen legyen a ház, a géppel felszerkesztett épület a koncepciót erősíti. A vázlatterv célja az igények-szükségletek tisztázása, az épület alaprajzi és térbeli elrendezésének, építészeti arculatának kitalálása, és költségelőirányzat készítése, hogy az építtető megítélhesse, belefér-e a várható kivitelezési költség a rendelkezésre álló anyagi keretbe. Az elfogadott vázlatterv alapján lehetséges a tervezés további fázisaira – engedélyezési terv és kiviteli terv – leszerződni. A vázlatterv készítéséhez szükséges a telek pontos geodéziai felmérése, mely a lejtésviszonyokat és a tájolást rögzíti, valamint a fontos tereptárgyakat, aknákat, közműcsatlakozásokat, magassági pontokat a Balti tenger szintjéhez viszonyítva (mBf)30. továbbá a fák helyét és törzsátmérőjét. Szükséges a talaj adottságainak ismerete, ehhez geotechnikai-talajmechanikai szakvélemény készítendő, mely során a talaj rétegződését és teherbírását fúrással és laboratóriumi vizsgálattal állapítják meg. Az építési engedélyezési terv kötelező tartalmát rendelet rögzíti. Műszaki tartalma: – építészeti tervek M 1:100 léptékben, műszaki leírással – tartószerkezeti ellenőrző számítások, műszaki leírás – energetikai-hőtechnikai számítás – az épület energetikai jellemzőjének meghatározása a vonatkozó rendelet szerinti számítással,
www.mek.hu és www.mmk.hu Építőipari Költségszámítási Segédlet 30 értsd: m-ben megadva a Balti tenger fölött 28 29
40
– épületgépészeti műleírás, mely az épületgépészeti rendszerek megoldásait, elvárt teljesítményét meghatározza, égéstermék-elvezetők műszaki leírása, –é pületvillamossági és villámvédelmi műszaki leírás – t űzvédelmi műszaki leírás –k örnyezetalakítás terve (kert, burkolt felületek) A kiviteli tervdokumentáció az engedélyezési tervben foglalt épületterveket részletesen kidolgozza, a kivitelezésre alkalmas részletezettséggel. Műszaki tartalma: – építészeti tervek M 1:50 léptékben – részlettervek, nyílászárók – asztalosszerkezetek konszignációja, lakatosszerkezetek konszignációja – fedélszék terve – tartószerkezeti kiviteli tervek: alapozás, födémek, lépcsők, kiváltók, fedélszék – épületgépészeti kiviteli tervek: vízvezetékhálózat, csatornázás terve, központi fűtés terve, gázhálózat terve, szellőzés terve, esővízgyűjtés, szennyvízkezelés terve, – épületvillamossági kiviteli tervek: áramellátás, erősáramú és gyengeáramú hálózatok terve, – kertépítés kiviteli terve – külső közművek – szennyvíztisztító és szikkasztóhálózat terve A kiviteli tervek elkészülte után kezdődhet a megvalósítás. A megvalósítás során adódnak változások, módosítási igények, műszaki szükségszerűségből vagy más okból. Az építési helyszínen kötelező az építési napló vezetése, amiben minden lényeges információ, elvégzett tevékenység rögzítendő. 2014-től az elektronikus építési napló kötelező. A terv pontosítását igénylő változásokat célszerű egy megvalósulási dokumentációban rögzíteni. Ez a terv a jövőben bármikor elővehető, archív terv lesz, mely a megvalósult műszaki állapotot pontosan rögzíti, javítás, felújítás esetén a szükséges felmérést megtakarítja. Ha az eltérés az épület homlokzati megjelenésében vagy tartószerkezetében is érdemi változást okoz, szükséges egy módosított tervet készíteni. Ha a kivitelezés még nincs előrehaladott állapotban, módosított engedélyezési tervet kell készíteni. Ha az épület időközben elkészült, megvalósulási engedélyezési tervet kell készíteni. Célszerű az időben elkészített módosított tervet választani, mert a megvalósulási terv bírságolással járhat. A megvalósult állapot tervei hasznos segítőtársak az épület üzemeltetője számára. Az elektronikusan is tárolt tervek, melyek akár a virtuális, háromdimenziós épületmodellig terjedhetnek, online adatokat adhatnak az épületről a hozzáférési joggal rendelkezőknek, és nagyobb épület esetén segítik a helyiséggazdálkodást és az épület-felügyeletet.
1.7
A megvalósítás lépései
o a kivitelező kiválasztása Az építési engedély, vagy a kiviteli terv birtokában érdemes megkeresni a kivitelezőket, építési vállalkozókat, hogy adjanak ajánlatot a tervezett épület megvalósítására. A 191/2009. (IX. 15.) Korm. rendelet meghatározza, hogy bizonyos lépték alatt nem kell kiviteli terveket készíteni. Az engedélyezési dokumentáció és egy árazatlan,
41
tételes költségvetés lehet a megvalósítás alapja. Egyes esetekben tartószerkezeti részterveket kell készíteni, míg bizonyos épületlépték felett a rendeletben definiált műszaki fejezetekből álló komplett kiviteli tervet kell készíteni. A tételes költségvetés az építőipar speciális eszköze arra, hogy a megrendelők és a kivitelezők „egyet értsenek” amikor a szükséges munkákról beszélnek. Alapesetben a kivitelező minél kevesebb, míg a megrendelő minél több műszaki tartalmat akar érteni egy munkafolyamaton. Az építési normákra alapuló költségvetés tisztázza, hogy az épület megvalósítása során milyen munkálatokat, milyen mennyiségben és minőségben kell elvégezni.
A kivitelezők előzetes kiválasztásakor érdemes megnézni hasonló léptékű referenciáikat, beszélni a cég korábbi megrendelőivel. A kivitelezéshez szükséges dokumentációkat javasolt elküldeni árajánlatkérésre legalább három kivitelezőnek azzal a felkéréssel, hogy amennyiben a költségvetésben a tervek megvalósításához hiányzó tételeket vél felfedezni, jelezze, és árazza be azokat is. A beérkezett ajánlatokat azonos műszaki tartalomra kell hozni, hogy az árak és a vállalási határidők összehasonlíthatók legyenek. A kiválasztott kivitelezővel szükséges a kivitelezés minél több részletének előzetes tisztázása (pl. építés alatti közműhasználat, őrzés-védelem, felvonulási épületek, stb.), majd a kivitelezési szerződés megkötése. Érdemes a kivitelezést jól definiálható műszaki tartalmakra bontani és ezen szakaszokhoz megvalósítási határidőket, illetve kifizetési részösszegeket rendelni. o lebonyolítás Az építési folyamat Az építés a leendő épület kitűzésével kezdődik. Ezt követően a termőtalaj eltávolítása és az alapozás földmunkája kezdődik. Az alapozás során készül a vízszigetelés és a talaj felőli hőszigetelő épületburok. Ezután indul a szerkezetépítés: falak, pillérek, födémek, tetőszerkezet, lépcsőépítés. Amint a ház tető alá kerül, ezt a kivitelezők bokrétaünneppel (németesen glejtni, azaz a legfelső szint – a falegyen – elérése) ünneplik meg. A nyílászárók beépítése utána kezdődhetnek a belső munkák: válaszfalazás, majd gépészeti szerelés, burkolás, felületképzés, villanyszerelés. A munkákat az építész generáltervező és a szakági tervezők időnként művezetés keretében ellenőrzik. A munka felügyeletével külön műszaki ellenőrt is megbízhat az építtető. Ezt a feladatot a tervező is elláthatja, ha kellő ismeretekkel rendelkezik az árak és a minőség tekintetében, mert ő igazolja a számlák kifizethetőségét. A tervnek megfelelő kivitelt a felelős műszaki vezető igazolja. A külső-belső befejező munkák elvégzése után megindul a műszaki átadás-átvétel. o beüzemelés A beüzemelés során a gépészeti rendszereket beszabályozzák. A sikeres próbaüzemelés után az épület használatba vehető. o használatba vételi engedély Az épület átadását követően lehet kérni a használatbavételi engedélyt. A használatbavétel feltétele, hogy a lakhatás alapvető feltételeit a lakóház teljesítse (fűtés, víz-csatorna üzemel, a víz iható, a villamos szerelvények érintésvédelme, főzési, tisztálkodási lehetőség biztosított.
42
2. Funkciók, tervek, megépült épületek E fejezetben segítjük megérteni a különböző épületműködtetési koncepciókat, melyeket mint tervezési célkitűzést a folyamat elején, a tervezési program kidolgozásánál már el kell dönteni. E koncepciók elsősorban az energetikára vonatkoznak, de kitágíthatóak a teljes épületműködtetésre is, a kerthasználattal együtt.
2.1 Funkciók Könyvünk lakóépületekkel foglalkozik. A fenntartható lakás mérete a magyar lakhatási szokásoknak megfelelően ma 27-32 m2/fő, Dánia esetében ez az érték 60 m2/fő. Az EU a szociális lakás maximális méretét 4 fős háztartások esetén 130 m2-ben jelöli meg. Lehet ennél nagyobbat építeni, de az már nem szociális lakás. Egyedülálló lakók fajlagosan nagyobb alapterületet használnak. A fenntartható lakás funkciói egy lakótelepi lakással összevetve elsősorban arányaiban különböznek. Lehetőséget kell nyújtsanak a főzéshez, az élelmiszer, ivóvíz és energia tárolására, azaz a kiszolgáltatottság mérséklésére. Az építészeti kialakításnak törekednie kell az épületburok zártságára, a zsilipelésre. Fontos szempont a lakás funkcionális elrendezésében a tűzközpontúság elve. Jó, ha az épülethez csatlakozik naptér, télikert. A hagyományos parasztház egy korának megfelelő, fenntartható épületnek mondható, funkcionális elrendezése tökéletes. A tradicionális építészetből meríthetünk, mai komfortigényünknek és funkcionális szükségleteinknek megfelelően alkalmazva mintáit. A legfontosabb alapelv, hogy az épület valós szükségleteinket legyen képes kielégíteni. Hogy hol van ez a határ, az egyénenként változó, de globálisan és lokálisan azt a Föld eltartóképessége és a rajta osztozó emberiség létszáma határozza meg (ökológiai lábnyom és társadalmi részesedés számítása). Lakóházak tervezése nem egyszerű feladat. Ha jól akarjuk megtervezni, akkor olyan térelrendezést kell megvalósítani, ami „vendéglőként”, „kórházként”, „irodaként” és persze kényelmes otthonként is funkcionál. A jellemző helyiségeket a következő csoportokba szoktuk sorolni: •n appali, vagy közösségi terek (előtér, nappali, étkező, konyha*), • intim terek (hálószoba, fürdőszoba, ezeket összekötő közlekedő), •k iszolgáló, vagy üzemi helyiségek (konyha*, kamra, gépészeti tér, vendég WC, garázs, •e gyéb terek (pl. iroda, könyvtár, stb). A helyiségcsoportok blokkokba, zónákba szervezése mindenképpen előnyös. A nappali és intim terek jellemző használata nagyon eltérő. Míg a nappali terek inkább „vendéglő” jellegűek, addig az intim terek lehetőséget adnak a szeparálódásra, a „kórház” funkció kielégítésére. A kiszolgáló helyiségek méretének tervezése előtt tisztába kell lenni a ház gépészetének és gépészeti berendezéseinek térigényével. A megújuló energia hasznosításának elterjedésével egyre gyakrabban van újra igény külön gépészeti térre. A megújuló energiák ugyanis jellemzően „kis energiasűrűségű” energiák, így a gyűjtés, tárolás térigényét (pl.
43
napkollektoros rendszer melegvíz tárolója) biztosítani kell. Biomassza kazánok tervezése esetén javasolt külső-belső kapcsolattal ellátott gépészeti terek tervezése, amelyek kényelmesebb, ugyanakkor tiszta üzemeltetést tesznek lehetővé.
2.1-1 ábra: A nappali (zöld), intim (piros) zónákat tömbösítve érdemes megtervezni. (terv: Medgyasszay Péter)
A fenntarthatóság szempontját is figyelembe véve fontos, hogy a házak többféle igényt tudjanak kielégíteni. Gyakori hiba, hogy a tereket úgy soroljuk egymáshoz, hogy ami a tervezés adott pillanatában a család igényeit legjobban kielégíti. Egy ház azonban hosszú élettartamú. A Magyarországon gyakori saját tulajdonú házak/lakások esetén egy-egy ingatlan a család több életfázisát is ki kell(ene) szolgálja. Akkor is gazdaságosan kell tudni használni amikor még nincsenek gyerekek, amikor kicsik és együtt szeretnének játszani, amikor saját intim térre vágynak, vagy amikor önálló életük első lépéseit teszik meg. Ajánlott ezért a tereket úgy tervezni, hogy a helyiségek variálhatók legyenek. Az ábrán bemutatott helyiségelrendezés esetén az előtérből a nappali zóna (nappali-étkező és a konyha) és a lépcsőn keresztül a tetőtéri szobák intim terei elkülönülten megközelíthetők. A nappali-étkező és a konyha akár négy részre is szétválasztható (külön konyha, étkező, nappali és egy plusz szoba a nappali bal oldali részének leválasztásával).
44
2.1-2 ábra: A lakóházak tereit úgy kell kialakítani, hogy minél többféle igényt ki tudjanak elégíteni. (terv: Medgyasszay Péter)
Nagyobb lakások, illetve házak esetén érdemes úgy tervezni, hogy igény esetén két lakást lehessen kialakítani az épületben. Ezzel a család újabb élethelyzetére, egy „fiatal” és egy „időslakás” kialakításának teremtjük meg a lehetőségét. Manapság sok esetben a fiatalok nem akarnak szüleikkel egy házban élni, de a leválaszthatóság azért is hasznos, hogy a házat kevesebb ember, szűkebb alapterülettel is kompromisszumok nélkül tudja használni.
2.2 Tervkoncepciók A tervezés elején kell elhatározni, milyen energetikai szintet – illetve egyéb építési, működtetési követelményt – célzunk meg. A szabályozók csak a kötelező minimumot írják elő, amitől felfelé el lehet térni. Alacsony energiaigényű ház A+ energiaosztályú, passzívház-komponensekkel épülő ház, hővisszanyerő gépi szellőztetés és légtömörség nélkül. Jellemzően bioszolár fűtéssel működik, ezért primerenergia-tartalma azonos, vagy akár alacsonyabb, mint egyes passzívházaké. Fűtési energiaigénye 40-80 kWh/m2év, (téglaház esetén 50-100 egyrétegű falszerkezetből is lehetséges). Az energiafogyasztás megoszlása alacsony energiaigényű házaknál: • világítás: 1% • közlekedés: 26% • főzés, háztartás: 8% • melegvíz: 11% • fűtés: 54% Beruházási költségei alacsonyak, bruttó 180-250 eFt/m2, azaz megfelel a hagyományos épületek átlagárának.
45
2.2.1 Passzívház A++ energiaosztályú épület, fűtési energiaigénye 15 kWh/m2év. Az épület passzív eszközökkel, például extrém hőszigeteléssel – háromrétegű üvegezés, hőhídmentes, légtömör épületburok, stb.– minimalizálja az épületszerkezeten keresztül történő téli hőveszteséget, továbbá hővisszanyerő szellőztető berendezéssel a légcsere révén adódó hőveszteséget, és kihasználja a passzív napenergia, valamint a ház használói által termelt hőnyereséget. A passzívház így a fűtési igényt a meglévő épületállományhoz képest (250-300 kWh/m2év) mintegy a tizedére csökkenti, a lehető legkisebbre szorítva az épületgépészet aktív eszközeinek használatát. Nyári üzemben a tökéletes napvédelemmel és a frisslevegő passzív hűtésével szükségtelenné teszi a légkondicionálást. Összességében a fűtési és hűtési igényt a lehető legkisebbre szorítja, a költséghatékonyság követelményeinek is megfelelve. Így egy kezdeti többletráfordítással az épület életciklus-költségei jóval kedvezőbbek lesznek, ami csökkenti a CO2-emissziót és az energiaköltségeket is. A fő épületgépészeti feladatok egy passzívházban: 1. Légkezelés 2. Fűtés 3. Használati melegvíz-előállítás 4. Hűtés/klimatizálás 5. Világítás és háztartási elektromos fogyasztók Légkezelés Egy felnőtt embernek óránként 20 m³ friss levegőre van szüksége nyugalmi állapotban. A hazai telek átlaghőmérséklete 3°C. Ha a lakásban 23°C-ot tartanak, akkor átlagosan 600 m³ 20 °C-os levegő hőtartalmát „dobjuk ki” óránként az ablakon, pontosabban az ablakréseken. Ennek pótlására egy gázkazán naponta 10 m³ földgázt fog felhasználni, egész télen összesen 1.800 m³-t! Ezt hívják filtrációs hőveszteségnek. A fűtési energiafogyasztás másik (még nagyobb) része a transzmissziós (épületszerkezeti hővezetés) hőveszteség. A filtrációs hőveszteséget közel 100%-ban meg lehet szüntetni: jól záródó nyílászárók, légtömör épület, és egy hővisszanyerős szellőztető berendezés kell hozzá. Téli üzemben, nulla fok alatti beszívott levegő esetén szükséges az előfűtés, ami a légkezelő hőcserélőjének eljegesedését akadályozza meg. Három megoldás létezik erre: – Elektromos árammal való előfűtés. Ez a legolcsóbb műszaki megoldás, az üzemeltetési költsége viszont rendkívül magas, igaz, viszonylag rövid ideig van üzemben. – Levegő/talaj hőcserélő, 50-80 méter hosszúságú, 1,5-2,5 méter mélyen a talaj szintje alatt elhelyezett 200-300 mm átmérőjű műanyagcső (a „deluxe” változat ezüst belső baktériummentesítő bevonattal). A friss levegő egy, az épülettől távolabb elhelyezett (1-1,5 méter magas) beszívó tornyon keresztül jut a talajhőcserélőbe. Ennek a rendszernek a létesítése a legköltségesebb, az üzemeltetési költsége viszont gyakorlatilag nulla. A standard passzívházak egyik alapeleme. Nyári üzemben előhűtési funkciót is ellát, de nagyobb mértékű hűtési teljesítményt nem képes biztosítani (maximum 0,5-0,8 kW). Életciklusa során szükséges a csőhálózat tisztítása is, ami igen bonyolult.
46
– Talajkollektor vagy talajszonda: műanyag csőben, szivattyúval áramoltatott fagyálló folyadék közvetítő közeggel és a beszívott levegő légcsatornájában elhelyezett kaloriferrel (mini radiátor, lamellás felületnöveléssel). A légbeszívó nyílást ilyenkor az épület oldalfalán alakítják ki. Telepítési költsége (gyári kalorifer egységgel együtt) közel azonos a levegő/talaj megoldáséval, üzemeltetés költsége van, de minimális. Egy 60 W-os szivattyú fogyasztásáról van szó, csak fagyos időben, és kánikulai időszakban. Megfelelő méretezés esetén intenzívebb hűtőhatásra (1-2 kW) számíthatunk. A kalorifer tisztítása lényegesen egyszerűbb feladat, mint az előző megoldásnál a talajban lévő légcsatornáé. Fűtés Kell a passzívházba fűtés? A hazai éghajlat mellett mindenképpen, bár sokkal kevesebbet, mint más épületeknél megszokhattuk. Egy nem lakott passzívházban a fagymentesen tartáshoz azonban valóban nem szükséges fűtés. Általános ökölszabályként elmondható, hogy a passzívház fűtési energiaigényének 1/3-át a nyílászárókon át érkező napenergia, 1/3-át a személyek és berendezések hőleadása, 1/3-át pedig valamilyen hagyományos hőtermelő fogja biztosítani. Az energiafogyasztás megoszlása passzívház esetén: · szellőztetés energiaigénye: cca. 8 kWh/m2év · fűtés: cca. 15 kWh/m2év · HMV: cca. 12 kWh/m2év · háztartási áram: cca. 35 kWh/m2év
2.2.1-1. ábra Passzívház
Beruházási költségei német adatok szerint az átlagos épületeknél 10%-kal magasabbak, hazai példák szerint bruttó 230-350 eFt/m2. A többletráfordítás megtérülése 10 év alatti.
47
2.2.2 Aktívház Az aktívház nevéből adódóan több energiát termel, mint amit elfogyaszt. A gyakorlatban azonban ez egy olyan passzív, vagy alacsonyenergiás házat jelent, mely jobbára hőszivattyús fűtéssel-hűtéssel üzemel, és az ehhez szükséges villamosenergia-igényt a ház felületein elhelyezett napelemekkel (PV) termeli meg. A megtermelt áramot a hálózatba táplálja, és onnan vásárolja vissza a felhasználás időpontjában a fogyasztandó mennyiséget. Ha az így értékesített és visszavásárolt áram éves egyenlege a háza javára pozitív, akkor beszélhetünk aktívházról. Az aktívházak nagy hangsúlyt fektetnek a passzív szellőztetés és a természetes megvilágítás alkalmazására is. Kielégíti a Közel Nullás követelményt. Aktív gépészetük lehetővé teszi, hogy önjárók legyenek, beszabályozva magukra hagyhatók, és télen-nyáron megfelelő komfortot nyújtanak, beavatkozás nélkül. Beruházási költségei az átlagos épületeknél cca. 20%-kal magasabbak, hazai példák szerint bruttó 300-400 eFt/m2. A többletráfordítás megtérülése cca. 15-20 év. Aktívház néven dolgozott ki egy nemzetközi szerzőcsapat egy olyan követelményrendszert, amely az energiatudatosság, a belső komfort és a környezeti fenntarthatóság hármas szempontrendszerét vizsgálva határozza meg épületek minőségét. Mindhárom fő indikátorcsoporthoz három-három al-indikátort rendeltek, és ezen szempontokra határoztak meg követelményértékeket és minősítéseket.
2.2.2-2. ábra aktívház alapelvei
48
Az Aktívház alapelvei: Kényelem – olyan épület, mely belső klímája által elősegíti az egészséget, a kényelmet és a jó közérzetet – jó beltéri légminőséget, ennek megfelelő hőkomfortot és megfelelő vizuális és akusztikai komfortot biztosít – a beltéri klímát a lakók könnyen tudják szabályozni, és az épület bátorítja a környezettudatos viselkedést Energia –e nergiahatékony és könnyen működtethető épület – lényegesen meghaladja a kötelező minimumot energiahatékonyság tekintetében – különböző energiaforrásokat aknáz ki a minden részletre kiterjedő design-ba integrálva Környezet –m inimális hatást gyakorol a környezetre és a kulturális erőforrásokra –e lkerüli a környezeti károkozást –ú jrahasznosítható anyagokból épül forrás: www.activehouse.info
Az aktívház paramétereit az Aktívház Szövetség indikátorokkal méri és pontozza. 2.2.3 Autonómház Hálózatoktól független, vagy azokkal kooperáló épület. Energetikai szempontból megfelel a Közel Nullás épületnek. Az előző három kategória bármelyike továbbfejleszthető Közel Nullás épületté, majd Autonóm Házzá. Túlmutat a 2020-as követelményeken, mivel az épület működtetés önállóságát kiterjeszti az energetikán túlra: a vízhasználatra, a szennyvíz- és hulladék-emisszióra, valamint a fenntartható építőanyagokra, a teljes életciklus elemzése alapján. Az autonómia még tovább növelhető a közlekedési energia saját előállításáig és az élelmiszer-önállóságig. 2.2.4 Reziliens ház A reziliens ház olyan autonóm ház, mely alapműködését – fűtés, melegvízkészítés, ivóvíz, szellőzés, szennyvízkezelés, sőt akár élelmiszer-ellátás – a nagy ellátórendszerek hiánya vagy összeomlása esetén is képes fenntartani. Ez magába foglalja az elektromosság nélküli működőképességet, a gépészet és az aktív eszközök mellőzését és helyettesítését passzív eszközökkel. 2.2.5 Városi lakóépület Olyan többlakásos lakóépület, mely intenzívebb városias beépítési sűrűséggel rendelkezik, mely még képes a Közel Nulla Energiaigényű Épület követelményének kielégítésére. Ha a fenntartható épület maximális méretét szeretnénk meghatározni, csak ökölszabályokat mondhatunk ki. Egy toronyház nem lehet fenntartható. A maximális épületmagasság a klímatudatos tervezésből adódik. A ház jó, ha nem magasabb 18-20 méternél – ez legfeljebb öt emeletet jelent -, mely a lombos fák koronamagasságával megegyezik. Ekkor a természetes árnyékolás lehetséges. A legfeljebb 10%-os beépítési sűrűség és az említett épületmagasság mellett a fákkal beültetett terület ligetes erdőként viselkedik, mely a klimatikus egyensúly
49
megőrzésére alkalmas. Vizsgálatok igazolják, hogy egy sík, nyílt terület és egy erdő nyári csúcshőmérséklete közt akár 10 C különbség is lehet. Ez már megegyezik egy klímaberendezés teljesítményével. Az optimális többlakásos épület a cca. négyemeletes, fogatolt társasház, vagy sorház, teraszház. Városi körülmények közt a központok elbírják a hagyományos zártsorú beépítést is. Az épület tömege és tájolása meghatározza az energianyerő felületek méretét, melyek a Közel Nulla Energiaigényű (Vízigényű, Szennyvíz-emissziójú) Épület megvalósítását behatárolják. Egy átlagos, négyfős háztartáshoz szükséges energiatermelő felület (lásd a Magyar Ház 2020 modellházaknál): Használati melegvíz-termelés felületigénye (HMV): 4-6 m2 napkollektor Napelemes áramtermelés felületigénye (napelem, PV-elem31): • a háztartás áramigénye: 0,5-3 kW (7-21 m2 PV ) • Aktívház esetén a hőszivattyú energiaigénye: 2-3 kW (14-21 m2) • elektromos autó/robogó töltési igénye: használattól függ, min. 2 kW (14 m2) A minimális felületigény tehát lakásonként 25-46 m2. Földszint + tetőteres épület esetén a tetőfelület a maximumigény fedezésére is alkalmas (lásd Magyar Ház 2020), nem beszélve a melléképületek és egyéb felületek felhasználhatóságáról. Egy átlagos traktusmélységű többlakásos épület, melyben szintenként 2 db 60 m2 alapterületű lakás foglal helyet ( 15,70 m homlokzatszélesség × 10 m traktusmélység) déli homlokzatán szintenként elhelyezhető energianyerő felület 16-20 m2. A ma kapható napelemek hatásfoka max. 15%. A Fraunhofer Intézet már előállított 44,7% hatásfokú napelemet, tehát rövidesen a jelenlegi napelemek hatásfoka megháromszorozódik, azaz felületigényük harmadára csökken. Ez már lehetővé teszi, hogy egy többlakásos lakóépület benapozott homlokzatfelületén teljes elektromos energiaigényének és HMV-igényének termelőfelületeit el lehet helyezni.
A tetőfelület egy ekkora traktusmélységű épületen cca. 110 m2. Ezen 45 fokos magastető, vagy lapostető esetén cca. 60 m2 energianyerő felületet lehet elhelyezni. Ez Földszint + Emelet (F+1) szintszámot tesz lehetővé. Lapostető és nagyobb hatékonyságú napelemek, illetve egyéb energianyerő felületek bevonásával (garázs, kerti melléképület, kerítés, kerti állványzat) az épületen és a telken belül megtermelhető az elektromos energiaigény és a HMV-igény szoláris hányada. Megállapítható, hogy a klimatikusan fenntartható beépítési sűrűség mellett, cca. 5 emeletes épületek esetén teljesíthető a Közel Nulla Energiaigényű Épület követelménye. Ezek alkotják Budapest nagyvárosias épületeinek zömét, tehát valahol itt húzódik a fenntartható épület józan maximális léptéke. E lépték alatt szinte végtelen a lehetőség építészetileg izgalmas és fenntartható városi beépítések létrehozatalára. A magasházak problémáját – mivel az nem tárgya jelen kiadványnak – kivételesen lépjük át, egy megállapítással: egy magasház építése és működtetése csak magasabb környezetterheléssel végezhető, mint egy alacsony szintszámú, vagy földszintes épületé. 31
fotovoltaikus (PV) elem, mely fény hatására elektromos áramot termel
50
A 4XM Építészeti Munkacsoport által készített tanulmány nyolc témakörben foglalja össze a fenntartható bérlakásépítés követelményeit. Érdemes röviden áttekinteni e szempontokat, ha többlakásos épületet, bérlakást akarunk vásárolni vagy építeni, hogy megfelelően értékelhessük az adottságokat, lehetőségeket, az ingatlan jelenlegi és jövőbeni értékét. 1. A város és a tervezett beépítés kapcsolata –o rszágos közlekedési hálózatokhoz való kapcsolat –a településhez való közlekedési kapcsolat – közösségi közlekedés, kerékpár –k özelség a településközponthoz – s zomszédsági beépítési struktúra (nagyvárosi, városias) –v árosfejlesztési stratégia, jövőkép megléte –a lapellátás megléte vagy tervezett megvalósítása –v egyes munkalehetőség a környezetben –k özművek – a közműfüggetlenség lehetőségei – zajterhelés – t ermészeti környezet közelsége – a településszerkezeti terv, az Integrált Városfejlesztési Stratégia összhangja a fejlesztéssel – t iszta, rendezett közterületek – f orgalomcsillapított zónák, kerékpárutak, sétálóutcák – z öldfelületek fejlesztése –o ptimális lakásszám: 500-1500 –o ptimális telekméret 1000-1200 lakás esetén cca. 5 ha –p referált szintterületi mutató 2,0 m2/m2 –a hely által nyújtott szolgáltatás és kisugárzása 2. Az építészeti keret, a tömb A javasolt megoldások ötvözni próbálják a hagyományos, merev, zártsorú, keretes városi beépítést a modernizmus által használt szétfolyó, szalagszerű és pontszerű beépítéssel. –k is-keretes beépítés, nagy kiharapásokkal –n agy keretes beépítés –p árhuzamos tömegű beépítések – s zalagos, kígyós beépítések – c soportos tömegalakítás tömbön belül – c sonkolt szalag beépítés – f öldszinti funkciók: szolgáltatás, kereskedelem, vendéglátás –e lső emeleti funkciók: lakások, irodák – f ölsőbb emeletek: lakások –k özösségi terek megléte: játszóterek, parkok – lakóközösség intim belső kertje, magán- és közösségi kertek – s zemélygépkocsik mozgása: külön, vagy felszín alatti parkolók – z öldépítészeti eszközök: zöldtetők, zöldhomlokzatok 3. A tömbök alkotóeleme, a ház – jól működő szomszédsági viszonyok –é lményszerű közterek, jó belső közlekedési kapcsolatok –e sélyegyenlőség, akadálymentesség
51
– közösségi terek, kiszolgáló helyiségek, tárolóterek – jó lakásösszetétel épületen belül – biztonság – kertkapcsolat: erkély, zöldtető, földszinti kert, vízfelület – lakások elhelyezési adottságai: átszellőztethetőség, átláthatóság, intimitás, árnyékolás, tájolás(legjobb: D, DNY; jó: DK, NY; közepes: K; semleges: ÉNY; rossz: É, ÉK) 4. A ház legfontosabb alkotóeleme, a lakás – korszerű alaprajzi rendszer, akár kétszintes – megfelelő helyiségméretek, légtérarányok – bútorozhatóság – terasz és lakás alapterület-aránya – természetes megvilágítás az alapterület arányában: o állandó tartózkodás helyiségei: 2-5% bevilágító felület o kiszolgáló helyiségek: 1,5-2% – belső flexibilitás, változtathatóság 5. Szerkezet, építéstechnológia, anyaghasználat – a követelmények itt azonosak az egyéb, e kiadványban szereplő lakásokra megfogalmazottakkal (fenntarthatóság, karbonlábnyom, életciklus-szemlélet, stb.). A többlakásos épületek építéstechnológiájánál már egyéb szerkezettípusok is megjelennek, például a vasbeton pillérváz, mely szerepet játszik a hőtároló-képességben és aktív födémként a fűtés-hűtésben. 6. Környezeti fenntarthatóság – alacsony emisszió (energiahatékonyság, passzív eszközök, stb.) – hulladékgazdálkodás helyben – fenntartható közlekedés – újrahasznosított anyagok – helyi élelmiszer-ellátás – fenntartható vízgazdálkodás – élővilág, fenntartható földhasználat – kultúra és hagyományőrzés – közösség és fair trade – testi és lelki egyensúly 7. Épületgépészet, villamosság – komplex követelmények, gázfüggetlenség, közműönállóság megközelítése, fogyasztásmérés, – megújuló energiahasználat – energiahatékonyság, min. A+ – vízhatékony rendszerek, biológiai tisztítás 2.2.6 Klímatudatos tervezés A klímaváltozás várható hatásainak ismertetésekor elmondtuk, hogy Magyarországon a hőmérséklet jelentős emelkedése várható, így a nyári hőkomfort biztosítására egyre nagyobb hangsúlyt kell fektetni. Klímatudatos tervezés esetén így nem csak a téli fűtési idény energiaigényét, hanem speciális szoftverekkel a nyári kellemetlen órák számát is számoljuk. Nyáron
52
a kellemetlen órák mérséklésének egyszerű megoldásának tűnik a klimagépek alkalmazása, ez azonban messze áll a klímatudatos tervezés alapelveitől. A klímagépek ugyanis egyrészt áramot fogyasztanak, aminek előállítása tovább fokozza a klímaváltozás problémáját, másrészt emelik a külső környezet hőmérsékletét, ami öngerjesztő folyamatként egyre inkább megnehezíti a belső hőkomfort biztosítását. A megfelelő komfort biztosítására ezért olyan megoldásokat érdemes választani, amelyek minél kevesebb gépészeti berendezés, minél kevesebb energiaigény nélkül működtethetők. Ilyenek a passzív hűtés lehetőségei, amelynek stratégiáit a következő ábra foglalja össze. Az ábra lényege, hogy a külső levegő hőmérsékletének és nedvességtartalmának függvényében különböző eljárásokat érdemes alkalmazni ahhoz, hogy a belső terekben még kellemes légállapotok legyenek. A jelenlegi
2.2.6-1. ábra: Passzív hűtés stratégiái a pszichometrikus diagramon [Medgyasszay, 2008]
53
2.2.7 Fenntartható ház A „fenntartható ház” koncepció lényege, hogy a vizsgált terület erőforrásaihoz illeszkedő, költséghatékony ház létesítését célozza. Nem az erőforrás-használat minimalizálását, hanem a tartósan rendelkezésre álló erőforrások fenntartható mértékű fogyasztását célozza. Tartósan rendelkezésre álló energiának tekinthetők a nem kimeríthető megújuló energiaforrások (nap, szél) illetve a kimeríthető, de fenntartható használat esetén megújuló energiaforrások (biomassza, geotermikus energia).
2.2.7-1 ábra Fenntartható ház energiaellátására azt használja ami van, és annyit amennyi egy házra jut.
Nem tekinthetők azonban tartósan rendelkezésre állónak a fosszilis energiahordozók. A növényi és állati maradványokból évmilliók során keletkezett szén, kőolaj és földgáz készletek megújulására emberi léptékben nincs esély. A rendelkezésre álló készletek előre láthatólag korlátos időn belül kimerülnek (szén 2-300 év, olaj 30-60 év). [1: energiapedia.hu] Nem tekinthető továbbá tartósan rendelkezésre állónak az atomenergia sem. Az energiaforrást jelentő urán szintén kimerülő erőforrás. Jelenleg ugyan még nem vagyunk túl a kitermelés maximum pontján, de a jelenleg ismert, illetve a feltételezett készletek a jelenlegi fogyasztás mellett várhatóan 2080-2100 táján ki fognak merülni. [2: FFEK] Nem számítható továbbá tartósan rendelkezésre állónak a fúziós erőművek, a hidrogénhajtás, vagy tüzelőanyag-cellás technológiák biztosította energiák. Ezen technológiák ugyanis még kísérleti jellegűek, gazdaságilag racionális korláton belül nem elérhetők. Fontos feladat azonban, hogy a tartósan rendelkezésre álló energiaforrások körét rendszeresen felül kell vizsgálni! A magyarországi viszonyokra 2009-ben született meg az első követelményérték, ami fokozatosan finomodott az elmúlt időben. A legutoljára publikált 4.0-ás energetikai követelményrendszer szerint a magyarországi épületek átlagosan • fűtésre bruttó 43 kWh/m2a, • használati melegvízre lakóépületeknél bruttó 10 kWh/m2a, • lakóépületek esetén bruttó 14 kWh/m2a tartósan rendelkezésre álló megújuló energiát fogyaszthatnak. [Medgyasszay, 2013]
54
Az elmúlt években több épületet terveztek és valósítottak meg fenntartható ház szemlélettel. A tapasztalatok azt mutatják, hogy az adottságok (pl. új építés, vagy rekonstrukció, épület lépték, stb.) a követelményértékek költséghatékony, vagy esetenként ennél a szintnél némileg magasabb beruházási költséggel megvalósíthatók. (lásd még 2.5.3 fejezet). 2.2.8 Környezetalakítás Az épület környezete támogassa az alkalmazkodóképességet. A növényzettel való megfelelő fedettség mérsékli az időjárás hatásait, hozzájárul a friss levegővel való ellátáshoz, a por és a zaj elnyeléséhez. A harmonikus környezet, az évszakonként változó színek látványa támogatja mentális egészségünket. A díszkert és haszonkert hozzájárul a biológiai sokféleséghez. A kert része lehet egy tavacska is, a kert egésze egy biotóppá, természetes élőhellyé alakítható, ahol megjelenhetnek a környék állatai, madarak sünök, békák. Ha a kertben fürdőmedencét alakítunk ki, választhatjuk a természetes tófürdőt is, ahol gépi technológia nélkül, növények segítségével tisztítjuk a medence vizét. A kertek gyakorta költői, filozófiai gondolatok kifejezői, formáikkal, útvonalaikkal, szobrokkal, labirintussal. A kert legalább annyi művészi üzenetet tud közvetíteni, mint egy építészeti alkotás. A kert és az épület zöldfelületei (zöldtető, zöldhomlokzat) egy részét visszaadják a természetnek abból, amit az épülettel elfoglaltunk belőle.
2.3
Napenergia hasznosítása
A maghasadást leszámítva minden energiaforrásunk elsődleges forrása a Nap energiája. Az épületekkel/ben történő elsődleges hasznosítása minden energiatudatos tervezési stratégia egyik pillére. Hasznosítása a következő formákban lehetséges: –P asszív napenergia-hasznosítás o direkt hőelnyeléssel, o indirekt hőelnyeléssel, o távlati hőelnyeléssel, –H ibrid hasznosítás –A ktív hasznosítás Mindenféle hasznosítás előfeltétele, hogy a napsütés várható irányáról minél több információval rendelkezzünk. 2.3.1 Nap mozgása, benapozás tervezése A Föld Nap körüli keringése, illetve forgási tengelyferdesége miatt minél távolabb vagyunk az Egyenlítőtől, annál szélsőségesebben változik a napsugárzás intenzitása. A pillanatnyi Föld-Nap helyzet függvényében a napsugarak a nap egy adott pillanatát vizsgálva különböző szögben érik a földfelszínt, így eltérő mértékben melegítik fel, ami az évszakok kialakulását eredményezi. Az évszakokra jellemző eltérő beesési szög mellett nagyon fontos tisztában lenni azzal, hogy a Föld forgása miatt napi ciklusban is változik a napsugárzás beesési szöge. Azaz egy nap alatt, a Nap „vándorlása” során nem csak a Nap iránya,
55
de egyben magassága is változik, ami alapvetően határozza meg a napsugárzás használatának, vagy napsugárzás hatása elleni védekezésnek a lehetséges stratégiáit. Az építészetben több évtizede használják a nappálya-diagramokat, amelyek segítségével bármely időpontban a napsugárzás iránya, meredeksége, a Nap égbolton látható helye meghatározható.
2.3.1 ábra: Nappálya diagramról leolvasható a Nap adott időben égbolton várható helyzet].
Ezek az elvek a népi építészetben már jóval régebben tudatosultak. A hagyományos épületek arányrendszerében felismerhető ez a tapasztalati tudás. A klas�szikus, fésűs beépítésű településeken a hosszan elnyúló épületeket lehetőség szerint délre tájolták. A déli oldal előtt futó tornácot pedig úgy alakították ki, hogy a délben beeső napsugárzás téli napfordulókor teljes egészében be tudott sütni a szobába. Nyáron viszont – hála a tornác-kilógás, az ablak- parapet, az ajtóborítás magassága szerkesztésmódjának -délben a Nap nem tudott besütni a helyiségekbe.
56
2.3.2 Napenergia passzív hasznosítása A napenergia passzív hasznosítása nem keverendő össze a passzívház koncepcióval! A passzív szó itt arra utal, hogy gépészeti berendezések nélkül, vagy minimális gépészettel tudjuk használni a Nap energiáját.
2.4
Megépült épületek
A/ Családi ház –A lacsony energiafogyasztású ház 2.4.1 Alacsony energiaigényű ház Magyarkúton A mintaértékű házat 2007-ben kezdték megtervezni. Mivel az előzetes megtérülési számítások azt mutatták, hogy az alacsony energiás ház fenntartási költsége is nagyon alacsony, ugyanakkor a passzív ház nagyjából 10-15%-os bekerülési többletköltsége mintegy 300 év alatt térülne meg, alacsony energiás ház megépítése mellett döntött a Megrendelő. A szerkezet-kialakítás speciális eleme, hogy épületszimulációs vizsgálatok eredményei alapján a födémbe nem került hőszigetelés, illetve a padló felőli hőszigetelést nem vízszintesen, hanem függőlegesen, az alaptest külső oldalán, az alaptest aljáig lenyúlóan helyeztük el. Így a padló alatti föld hőtároló tömege is segített, hogy nyáron ne melegedjen fel az épület, a földszint és a tetőtér pedig egy «termikus zónaként» tudott működni, így a tetőtér átmelegedését elfogadható korlátok között lehetett tartani (lásd még Klímatudatos tervezés). Az építési anyagok különlegessége, hogy a fal természetes anyaghasználattal készült. A favázas, vályogtéglával kitöltött falszerkezetre külső oldalon 35 cm szalmabála szigetelés illetve kétoldali vakolat került. A tetőtérbe a szarufák közé 25 cm kőzetgyapot szigetelés lett beépítve (U=0,14 W/m2K). A belső falfelületek mészfestékkel, a fafelületek vizes lazúrral, kisebb részben lakkal kezeltek így a toxikus anyagok beépítése minimalizált. Állandó és jogos kérdés, hogy miként viselkedik a szalma a tűzzel szemben, és hogy bogarak, rágcsálók beköltöznek-e a szerkezetbe. A bogarak belső térbe jutását a belső tömör vályogfal, míg a rágcsálók bejutását kritikus helyeken a vakolatok alá épített fém profillemezek meggátolják. A szerkezet tűzállóságáról hazai és nemzetközi laboratóriumi mérések is igazolják, hogy a vályogvakolat keramizálódása, illetve a szalma szenesedése miatt az égéshez szükséges oxigén nehezen fér a tűzhöz, így a falszerkezetek földszintes középületek létesítésére is használhatók. A ház épületgépészeti rendszerét a megújuló energiaforrás/energiagazdálkodási szakértő végzettségű építtető találta ki. Eredetileg automatizálható fatüzelés a viszonylag kis épületben annak nagyobb térigénye miatt nem volt megvalósítható, maradt a gáz központifűtés és az egyedi fafűtés kombinációja. A zárt égésterű kazán termelte hőt a vakolat alá épített felületfűtés adja, illetve adná le, de erre valójában nincs szükség. A nappaliba beállított kályhakandalló kifűti a teljes 110 m2-t, ráadásul úgy, hogy 0 °C esetén kétnaponta egyszer, –15 °C esetén naponta kétszer kell megrakni a kályhát, ami ilyenkor egy hőcserélőn keresztül a használati melegvíz jelentős részét is megtermeli. A tapasztalatok szerint egy év alatt kb. 22 mázsa fa fogy, ami kevesebb, mint 45.000 Ft fűtési költséget jelent. A
57
melegvizet a kazán állítja elő, ismét kb. 45.000 Ft éves költséggel, így a fűtésre és a használati melegvíz előállítására a 6 tagú család, a 110 m2-es házban évente mintegy 90.000 Ft-ot költ. A napkollektoros rendszer helyigénye és alapvezetékei be vannak építve, de még nincsen felszerelve. A házhoz 20 m3-es ciszterna épült. Hatan lakják, az esővíz három hónapig képes ellátni a WC-öblítés és a mosógép vízigényét. 2012-ben így átvészelte az aszályt, majd az azt követő felhőszakadás egy éjszaka alatt ismét feltöltötte a ciszternát. A megoldás tehát bizonyított, a szélsőséges időjárásra alkalmas megoldással. 2.4.2 Passzívház Az első hazai minősített passzívház32 Főbb építési adatok, körülmények A telek Budapesttől kb. 30 km-re északra, Szada egyik újonnan parcellázott részén található – 19 m széles és 78 m hosszú, kelet-nyugati tengelyű, enyhén lejtős kelet-nyugati irányban, területe 1501 m2. A földszintes, alápincézetlen, magastetős ház hasznos alapterülete 126 m2, a telek beépítettsége 180 m2 (12%). Burkolt külső felületek: 131 m2. Zöldterület: 1190 m2 (79%). A tervezési feladat: a négytagú család számára egy gyorsan és gazdaságosan megépíthető passzívház megvalósítása, a rendelkezésre álló kb. 30 millió forintból, a tervezéssel és kivitelezéssel, a használatbavételi engedéllyel együtt 8 hónap alatt. A célok között szerepelt a hivatalos passzívház-minősítés megszerzése, illetve hogy a ház a későbbiekben továbbfejleszthető legyen null-energiás házzá.
32
pítész tervező: Szekér László – Intervallum Kft. É PHPP számítások, épületgépészet és műszaki vezetés: Benécs József – Passzívház Kft. Statika: Pap Ferenc statikus tervező, – Pap Mérnökiroda Kft. Szerkezetépítés: Béleczki Attila – Bauland Kft. Szellőzés: Kucsera Mihály – Domtec Kft. Légtömörség mérés: dr. Vajda József és Vajdáné dr. Frohner Ilona Talajkollektorok: Rehau Hőszigetelés: Neopor, Austrotherm
58
2.4-1. ábra Az első hazai minősített passzívház Passzívház minősítés: Sariri-Baffia Enikő okl. építőmérnök, energetikai tanácsadó, Energie Planer Team
Az általános koncepció ismertetése A szoláris nyereség maximalizálása volt a cél, ezért az északi telekhatárhoz közel helyezték el a házat. Az épület formálásánál törekedtek a közép-európai klímán bevált, egyszerű, délre tájolt hosszúkás téglalap alakú formára. A déli oldalon helyezték el a nagy ablakokkal ellátott lakóhelyiségeket, az északi oldalra kerültek – puffertérként – a kiszolgáló helyiségek, a konyha, előszoba, wc, fürdő, gépészeti helyiség. A keleti oldalon, a nappali – konyha – étkezőhöz egy 28 m2-es, szélvédett fedett-nyitott terasz kapcsolódik. A költségkímélés miatt garázs illetve kocsibeálló nem készült. Az északi kerítés közelében alakítottak ki nyitott parkolót, melyet árnyékoló lugas, zöld növényzettel befuttatott tető véd. – Vízellátás: az épület vízigénye a vízhálózatról biztosított. – Szennyvízkezelés: a szennyvizet kiépített közcsatorna vezeti el, gravitációs vezeték segítségével. – Az esővizet későbbiekben ciszternában fogják gyűjteni és öntözésre hasznosítani. – Elektromos ellátás: hálózattal együttműködő, napelemes rendszer, akkumulátoros háttérrel. – Gázellátás: nincs.
59
Az épület passzív-szolár szemlélettel lett tervezve, a tervezés és kivitelezés ös�szes fázisában alkalmazták a PHPP33-t, a passzívházak energetikai modellező szoftverét. A legfontosabb építészeti-műszaki megfontolások: – megfelelő tájolás, napvédelem, szoláris szempontból optimalizált nyíláselosztás, – extra hőszigetelt épületburok, hőhídmentes szerkezeti kialakítás, – pufferzónás alaprajzszervezés, az építési rendszer megkívánta modulkoordináció, a magyar építési hagyományok figyelembevétele, szoros együttműködés az épületgépészeti és elektromos rendszerekkel. – az épületgépészeti megoldások a hővisszanyerésre és a megújuló forrásokra támaszkodnak: földhő, napenergia, hulladékhő-hasznosítás és biomassza-fűtés. A földhőt levegős talajkollektor, a hulladékhőt a nagy hatékonyságú hővisszanyerős központi szellőztető rendszer, a napenergiát a fotovoltaikus (PV) elemek, a déli ablakok és a vákuumcsöves napkollektorok hasznosítják, a fűtést egy későbbiekben elhelyezendő pelletkazán biztosítja. A végleges kialakítás megcélozza a zéró-energia és zéró CO2 kibocsátási szintet, sőt a biokert kialakításával a részleges önellátást is. A nyílászárók 3 rétegű extra hőszigetelő üvegezéssel ellátott, gáztöltésű, minősített alu-fa passzívház ablakok (Internorm Edition U= 0,74 W/m2K), nyári hővédelemmel ellátva. Ezek a régi zsalugáterek modern változatai: külső, sínen eltolható fa árnyékolótáblák. A déli homlokzaton az ablakok a lehető legnagyobbak a szoláris nyereség maximalizálása érdekében, az északi oldalon viszont minimális méretűek. Szerkezeti koncepció A 25 cm tömörített kavicságyon és 20 cm hőszigetelésen 20 cm vastag vasalt beton lemezalap készült statikus méretezéssel és további rétegekkel, köztük 7 cm hőszigeteléssel (U=0,119 W/ m2K). A külső falak 50 cm összvastagságú, Baucell rendszerű polisztirol hőszigetelt szendvics szerkezet, összesen 35 cm vastag grafitadalékos Neopor hőszigeteléssel és 15 cm vasbeton fallal (U=0,089 W/m2K). A födém szintén Baucell rendszerű, monolit vb. födém további 50 cm hőszigeteléssel ellátva (U=0,067 W/ m2K). A tetőhéjazat a padlástéren 35 fok hajlású Creaton tető cserépfedés. Kémény nem készült. A válaszfalak 10 cm-es válaszfal lapokból készültek. Szigetelések: a talajon fekvő padozat esetében 2 rtg. AKVABIT 444 bitumenes vastaglemez. – Fajlagos fűtési (és hűtési) energiaigény: 13 kWh/m2év – Légtömörség: 0,43/ – Primerenergia mutató: 109 kWh/ m2év A passzívház követelményeknek eleget tevő rendkívül szigorú épületenergetikai értékek magukban foglalják a 15 kWh/ m2év fűtési-hűtési energiaigényt, a légtömörséget és hőhídmentes szerkezeti kialakítást, de az összesített primer energiaigény (háztartási gépek, használati melegvíz előállítás, világítás, főzés stb.) sem lehet több, mint 120 kWh/ m2év.
33
PassivHaus Projektierungs Paket
60
2.4.3
Autonómház – egy reziliens épület
2.4.31. ábra Alacsonyenergiás szalmaház34
Az épület Váctól nem messze, Penc község külterületén, erdőben helyezkedik el, távol a közúttól és bármilyen közműtől. Makadám-úton közelíthető meg. Az épület leírásában nagyrészt a tulajdonost idézzük, kis kiegészítésekkel. Koncepció Az építtetők egy természetes anyagú, alacsony energiaigényű, autonóm működésű lakóépületet céloztak meg, a lehető legkevesebb gépészettel. A passzívház-komponensek és csomóponti megoldások választása mellett a légtömörség követelményét és a hővisszanyerő szellőztető rendszer létesítését a megbízó kérésére elhagytuk, a szándékolt egyszerűsítés, a gépészeti megoldások minél kevésbé sérülékeny működése érdekében. Épületszerkezetek Az épület favázas, szalmabála kitöltő falazatos épület. Az 50 cm vastag külső szalmafalakon kívül és belül 5-5 cm agyagvakolat van, mészfestéssel. Ez biztosítja a tűzvédelmet. A fafödémen 10 cm ásványgyapot van a tűzvédelem érdekében, majd 35 cm szalmabála következik, a padlás felől 5 cm agyagtapasztással. A belső válaszfalak helyben préselt földtéglából készültek, a hőtárolóképesség növelése érdekében. A hőtárolást fokozza a két vastag harántfal tömege. A nyílászárók háromrétegű hőszigetelő üvegezésűek. Az épület szerkezeti megoldásai hőhídmentesek. A tető hódfarkú cseréppel fedett. Közművek A telken nincs semmilyen közmű. Túl költséges lett volna odavinni. Vízellátás Az építtető véleménye szerint autonóm házban nincs létjogosultsága a vízöblítéses WC-nek. Komposztáló toalettet használnak. A WC öblítővíz-igényét leszámítva vízigényüket napi 20-50 l/főre becsülték, amit esővízzel fedeznek. Az esővizet a tetőről ciszternába gyűjtik. Innen szivattyú emeli egy magasabb ponton lévő tartályba, ahonnan gravitációsan, állandó nyomás alatt látja el a házat. A házba belépéskor az 34
Építész tervezŐ: Ertsey Attila
61
esővíz egy 50 és egy 20 mikronos szűrőn halad át, ez az ún. ártalmatlan víz, nem lesz tőle semmi baja, ha valaki véletlenül belekortyol. Ezzel fürdenek, mosnak, mosogatnak. További szűrők majd fordított ozmózisos (RO – reverse osmosis) szűrés után kapják a legtisztább ivóvizet. (5 mikron, aktív szén, 1 mikron, ozmózis membrán, aktív szén). A RO szűrő öblítővize visszafolyik az esővízgyűjtő rendszerbe. A szürkevizet egyszerű oldómedence kezeli, majd tavas utótisztítás következik. Hőellátás A fűtést és melegvízellátást télen tűzhelykazán adja, nyáron a melegvizet napkollektorral termelik. A Salgótarjánban gyártott Wamsler tűzhelykazán, azaz sparherd egyszerre tud főzni, sütni és fűteni, valamint melegvizet adni. A konyha légterét legfeljebb 6 kW-tal képes fűteni, összes vízoldali fűtési teljesítménye 16 kW. (Ez egy passzívházhoz – 3-4 kW fűtési energiaigény – túl nagy, de túlméretezett fűtőeszközzel is lehet kevesebb ideig fűteni. Az első fűtési szezon után több tapasztalat lesz a komfortról. A gyárnak létezik egy 3/6 kW-os sparherdje is, ami takarékos üzemmódban 3 kW-tal is békésen kifűtene egy ekkora passzívházat. Ehhez azonban zárt égésterű készülékre lenne szükség, ami még várat magára. Míg a gyár elő nem áll vele, hővisszanyerő szellőztető rendszerrel felszerelt passzívházba nem tervezhető be, csak hagyományos, természetes szellőzésű, alacsonyenergiás házba. A zárt égésterű készülékekhez légtömör kéménykürtő kell. Az eddig legfejlettebb ilyen megoldás a kéménykürtővel közös kéménytestben helyezte el a fűtőberendezés égésilevegő-ellátását biztosító légcsatornáját is.35) A központi fűtés gravitációs rendszerű, azaz áram nélkül is biztonságosan működik. Az egyetlen szivattyút a nyári napkollektoros üzemre tartják, amikor a napsütéses órák száma miatt bőven van áram. Napvédelem Az épület nyári hővédelmét a tornác biztosítja. A legmelegebb nyári napon, amikor a külső hőmérséklet 36 0C volt, bent 22-24 0C -ot mértek. A tulajdonos energiatudatosan használja az épületet, ezért is él a nyári éjszakai átszellőztetés lehetőségével. Áramellátás Az épület áramellátását napelemes szigetüzemmel biztosítják. A napelemek alacsony állványra kerültek a kertben. Előnyei: állítható dőlésszög, hó letakarítható, jégverés veszélye esetén védőháló felhúzható. A kábelek a földben futnak. A két napelem csupán 460 Watt (2 x 230 W, polikristályos) telejsítményű. Ez irodalmi adatok alapján 460-480 kWh/év energiát képes megtermelni. Egy korszerű hűtőgép fogyasztása 200-250 kWh/év, vagyis elvileg elvinné azt is, de az építtetők nem terveznek hagyományos hűtőszekrénnyel. Az élelmiszer-tárolásnak számos egyéb remek, tradicionális módja van tanyán. Ha ezt a teljesítményt összevetjük egy átlagos háztartáséval, utóbbi várhatóan ennek többszöröse lesz (egy ekkora ház napelemes rendszere általában 3 kW-os, 35
Schiedel
62
az itt szereplő teljesítmény hétszerese). A méretezést ott kell kezdeni, hogy el kell gondolkodni egy kicsit: a) Mire van feltétlenül szükség? Ne konkrét berendezésben, hanem «szolgáltatásban» gondolkodjunk: világítás, házi vízmű szivattyúja, mosás, vasalás, tévé, rádió, laptop, internet. Próbáljuk mellőzni a nagy teljesítményű elektromos fogyasztókat, gőzvasalót, vízforralót, elektromos tűzhelyet-sütőt, mikrót, bojlert, elektromos szaunát, szoláriumot, rámpafűtést. Ezek nehezen láthatóak el alternatív módon megtermelt árammal. b) Mit lehet más – lényegesen könnyebben elérhető – energiával helyettesíteni? (pl. fűtés – fa; főzés – PB gáz; vasalás – gőz; hűtés – abszorpciós, PB; klíma – kúthűtés). c) Írjuk össze egy táblázatba a megmaradt berendezéseket, teljesítményüket és a várható napi-, heti-, havi használati időtartamot. Ezt összeszorozva megkapjuk az adott időszakra vonatkozó energiaigényt. 2.4.3-1. táblázat: szalmaház tervezett éves fogyasztása Ez a szóbanforgó szalmaház tervezett éves fogyasztása.36 1. 2.
3. 4.
5. 6. 7.
36
Áramfogyasztó berendezés
Teljesítmény W
búvár600 szivattyú vízellátáshoz keringető 10 szivattyú, télen fűtés, nyáron kollektor miatt világítás 40 (LED) mosógép, 300 Hajdú Energomat Thermál, hideg-melegvíz csatlakozással mini malom 200 laptop 12 kézi600 szerszámok összesen
Napi üzemóra h
Havi üzemóra h
Éves fogyasztás kWh/év
5
36
8
244
29
6
183
88
10
36
15 122 30
36 18 220
0,5 4 1
463
szerkesztő megjegyzése: e háztartásban nincs hűtőszekrény. A hűtőszekrények energiafogyasztása A mérettől és energiaosztálytól függően változik. Példánkban egy alul fagyasztós, 300 literes A+ hűtőszekrény éves fogyasztása cca. 400 kWh, egy hasonló, de A+++-é 240 kWh.
63
Ez az éves energiamérleg szintjén stimmel, tudják a napelemek (460 kWh). A tárolást 2 db 230 Ah akkuval oldották meg, ami 5,5 kWh tárolására képes, vagyis ilyen fogyasztás mellett több mint egy hétig kitart. Mi van akkor, ha egy hétnél hosszabb ideig nem süt a nap elég erősen? A vízrendszer úgy van kitalálva, hogy szivattyúzni legfeljebb havonta egyszer kell. Így a felső víztartály nemcsak a víz-, hanem az elektromos energia sajátos tárolását is szolgálja. Gabonát is lehet előre leőrölni. A mosógép a melegvíz-csatlakozásra van kötve, így nem használ fel áramot a vízmelegítésre, csak a dob forgatására. Így beéri cca. 350-400 W teljesítmény felvételével. Ezt a napelemes mező dél körül képes produkálni. Ekkor szoktak mosni a háziak. A fűtés az „elavult” gravitációs rendszerrel készült, keringetőszivattyú nélkül működik. 10 W LED már élhető világítást ad, stb. Tulajdonképpen a töredékével is élhető marad a háztartás. Teljesen pontos méretezéshez havi energiamérleget szokás számolni, főleg a téli hónapokra. A sziget-üzemű elektromos ellátás legfontosabb tanulsága, hogy sokkal tudatosabb fogyasztási szokásokat igényel! Próbáljuk az évszakos szezonalitást is kihasználni. A téli üzem biztonságát ki tudja egészíteni és fokozni egy szélgenerátor. A télen kitermelt tűzifát tavasszal-nyáron érdemes felvágni mini elektromos láncfűrésszel, szalagfűrésszel. A tüzelőt egyébként is célszerű egy évig száradni hagyni. Ez a tüzelés hatékonyságán javít és a tüzelőberendezés élettartamát, és a kémény tisztaságát növeli. Kisgépekkel barkácsolni is inkább nyáron célszerű a szabadban, amúgy is hosszabb a nap. A rendszertől függően a 24 és 12 Voltos berendezések közvetlenül csatlakoztathatók, ilyen pl. a LED világítás. (A lakókocsi és jacht-technika szinte minden berendezést kifejlesztett 12 vagy 24 Voltra, hűtőt is). Kell még egy töltésszabályozó is. A hagyományos „konnektoros” berendezések inverterről mennek, ami 24 vagy 12 V egyenáramból állít elő 220 V váltóáramot. Többféle van, legelterjedtebb – legolcsóbb – a trapézjeles. Ennél jobb – persze jóval drágább – a valós szinuszos. Motorikus fogyasztók jobban szeretik. Itt ezt használják. 1200 Wattos, elvileg ekkora vasalót is elbírna. A motorikus fogyasztók ideális határa 600 W, az indulási nagy áramfelvétel miatt. Ekkora például a vízszivattyú. A ház valóban megvalósítja az autonóm működést, és tulajdonosa szerint e megoldás a „mérsékelt égövön bárhol, bármiféle adottságoktól függetlenül működik.” A szalmabála külső falazat (5 cm agyagtapasztás + 50 cm szalmabála + 5 cm agyagtapasztás) U-értéke: 0,13 W/m2K, a padlásfödémé szintén. Beépített energiatartalma: 24,7 kWh/m2 – Aktívház Budapest, aktívházzá átépített társasház A négylakásos társasház átalakítása során az építészeti beavatkozásokon túl az épületszerkezeteket radikálisan feljavították. A lapostetőre extenzív zöldtető került. A fűtést átmenetileg gázkazán biztosítja, egy későbbi ütemben levegős hőszivattyúra térnek át, napelemes energiaellátással. A homlokzati falak 30 cmes Porotherm H+-S falazatból épültek, 16 cm ásványgyapot hőszigeteléssel. Az ablakok háromrétegűek, napvédelemmel. Talajkollektorral ellátott hővisszanyerő szellőztető rendszer adja a frisslevegőt. A nyári hővédelem fő eszköze az éjszakai
64
átszellőztetés, mely – a jó hőtárolóképességnek köszönhetően – szükségtelenné teszi a gépi hűtést. A ’70-es években épített épület építészetileg és fenntarthatósági szempontból is újjászületett. Építész: Gunther Zsolt –M agyar Ház 202037 A Metszet folyóirat 2012-13-ban konferenciasorozaton mutatta be az ajánlott háztípust, mely megfelel a 2020-tól életbelépő Közel Nulla Energiaigényű Épület uniós követelményének. A háztípus egy épülettípus, három technológiai változatban kidolgozva: • Passzívház • Aktívház • Autonóm Ház Az alaptípus az átlagos hazai családiház-építők igényeihez mért, cca. 130 m2 hasznos alapterületű, földszint + tetőteres, alápincézés nélküli épület. Ez az az elismert épületméret, melyet a Széchenyi Terv Zöld Beruházási Rendszer (ZBR) energetikai pályázata a még támogatható méretkategóriába sorol. A három technológiai változat mindegyike ajánlott megoldásokat tartalmaz, azonban más-más hangsúllyal, költséggel és kényelmi fokozattal. Összevethetőek a különböző megközelítési módok, részleteik és jellemzőik. Alaprajzi rendszer Az alaptípus alaprajzi rendszere egy központi lakótérre szervezett épület, a tradicionális háromosztatú parasztház modern változata. A tűzközpontú épület központi tere a konyha-étkező, mint a ház életének közepe, mely közös légtérrel kapcsolódik a tetőtérhez. E központi térből nyílnak közvetlenül a lakószobák. A ház északi frontján, illetve középen találhatóak a vizes helyiségek. A főhomlokzat előtt árnyékoló pergolával fedett terasz, a tornác korszerű változata helyezkedik el. Ez biztosítja a nyári napvédelmet és a lakószobák téli benapozása biztosított. Az épület ideális tájolást feltételez, délre néző főhomlokzattal. Épületgépészet A gépészeti megoldások eltérőek. Az Autonómház és a Passzívház bioszolár fűtéssel, míg az Aktívház hőszivattyúval működik. Elektromos ellátás Az elektromos rendszer azonos, csak teljesítménye különböző. • Valamennyi épület saját napelemes áramtermelő rendszerrel felszerelt. A rendszerben 1 modul (1×1,7 m) teljesítményét 240 W-tal számoltuk. A rendszer teljesítménye három tételből áll össze: • a háztartás áramigénye: 3 kW (21 m2 PV )
37
Építész tervező és koncepciógazda: Ertsey Attila
65
• Aktívház esetén a hőszivattyú energiaigénye: 2-3 kW (14-21 m2) • elektromos autó/robogó töltési igénye: használattól függ, min. 2 kW • A korszerű elektromos járművek energiaigénye 6-15 kWh/100 km. Ezt az energiamennyiséget egy 30 m2 PV-elemmel ellátott tető 1,5-4 óra alatt előállítja. A napi városi használatra – 20-30 km – már 2 m2 PV-elem is elegendő lehet. • Vízgépészet: ciszterna + esővíz-hasznosítás, gyökérteres szennyvíztisztító rendszer, opcionális komposztáló toalett, opcionális fúrt kutas ivóvíz-ellátás. Magyar Ház 2020 – a Passzívház változat Az épület szerkezetei kielégítik a passzívház követelményeket. Falazata 30 cm Ytong + 20 cm Multipor hőszigetelés, U= 0,15 hőátbocsátási értékkel. Lemezalapra épül, alul a talaj felől 20 cm URSA XPS hőszigetelést kap. A tetőben 4 rtg. URSA DF 32 Platinum, 30 cm rétegvastagsággal, fa fedélszerkezetre. A nyílászárók háromrétegű Internorm ablakok, valamint a tetősíkban négyrétegű Velux 6563 tetősík-ablakok. Az árnyékolást illetve napvédelmet a földszinten a pergola illetve eltolható fa zsalutáblák, a tetőtérben a Velux külső árnyékolórendszere végzi, napelemes távműködtetéssel. A födémek Ytong födémrendszerrel készülnek, bennmaradó zsaluzóelemre öntött monolit vasbetonnal. A tetőhéjazat Bramac Tectura Protector tetőcseréppel fedett. Gépészete: Bramac napkollektoros HMV-rendszer, a bojlerbe kötött vízteres Wamsler W1 toldaléktűzhely, külső levegőellátással, padló- és falfűtéssel. Pas�szívház lévén, talajkollektoros hővisszanyerő szellőztető rendszerrel is fel van szerelve. PV felülete 10 db Velux vagy Bramac modul, azaz 17 m2, 2,4 kW teljesítménnyel, mely a háztartási áramigény fedezésére elegendő. Bővíthető felülete további cca. 30 m2, azaz cca. 4 kWp, ami jármű töltésére fordítható. Magyar Ház 2020 – az Aktívház-változat Az épület szerkezetei kielégítik a passzívház követelményeket. Falazata 30 cm Silca + 20 cm Baumit hőszigetelő rendszer, U= 0,15, többi megoldása azonos a Passzívház-típussal. Gépészete: Energiakulcs talajkollektoros hőszivattyú, aktívfödémmel, továbbá hővisszanyerős szellőztetőgép, előtemperáló kaloriferrel. PV-felület: 56, 9 m2, azaz 8 kW Velux modul, mely fedezi a ház és a hőszivattyú igényét, és marad cca. 2 kW közlekedésre. Az Energiakulcs38 – az aktívházak ideális hőszivattyús rendszere. Míg a talajvízkutas, illetve a fúrt, talajszondás hőszivattyús rendszerek kiépítése, engedélyeztetése igen költséges, a levegős hőszivattyú pedig télen adja a legrosszabb teljesítményt, amikor legnagyobb szükség volna rá, továbbá a horizontális talajkollektoros megoldás kiépítése sem olcsó, viszont hajlamos kihűteni a kert alatti talajt, az Energiakulcs e rendszerek hátrányait kiküszöböli, előnyeit megtartja. Horizontális talajkollektort használ, de a csőhálózat lefektetéséhez nincs szükség az egész kert földjének 2 m mélyen történő kiemelésére, a csövet ügyes árokásó 38
www.energiakulcs.hu
66
gép húzza be, az árok szélessége mindössze 10 cm. A passzívház épületburkán belül lévő lemezalap és nehéz födém aktív födémként van becsövezve, azt hatalmas hőtároló pufferként használja. A fölfűtött betontömeg a vizes pufferok hőtároló kapacitásának sokszorosára képes. A rendszer része egy kompakt készülék is, mely a hővisszanyerő szellőztető rendszerrel egybeépülve a távozó, kihűtött használtlevegőből még hőszivattyú segítségével kivonja a hőt, és használati melegvizet készít belőle. Az Energiakulcs szíve a vezérlő elektronika, mely szükség szerint egyensúlyoz a rendszerek közt. Vagy a környezetből von el hőt, ha az az optimális, vagy a hatalmas hőtároló tömegből vesz kölcsön hőt, hogy például a téli üzemben beszívott frisslevegő okozta jegesedést megelőzze és előmelegítse a frisslevegőt, mielőtt az a hőcserélőbe érne. A rendszer fűt, melegvizet készít, nyári üzemben hűt, minden mellékhatás nélkül. Működését mindössze egy 2-3 kW-os napelemes rendszer biztosítja. A berendezés beszabályozása után magára hagyható, és télen-nyáron megfelelő komfortot biztosít, önjáró módon. Ezzel az aktívház egyúttal zéróenergiás, vagy zéró karbon épületté vált.
2.4.3-2. ábra Magyar Ház 2020 – az Aktívház-változat
Magyar Ház 2020 – az Autonómház változat39 Az épület az alkalmazkodóképes (reziliens) épület alaptípusa. Fűtés központi fűtés nélkül Alapműködését elektronikai zavarok és áramellátás nélkül is teljesíti: a fűtéshez, főzéshez, szellőzéshez nem szükséges áram. A melegvízkészítés téli üzemben gravitációs rendszerrel is megoldható. Az alaprajzi rendszer következtében a he39
pítész tervező: Ertsey Attila, KÖR Építész Stúdió kft., É Energetikai számítás, szimuláció: Gelesz Adrienn, Mérték Stúdió
67
lyiségek hőeloszlása, belső optimális hőmérséklete központi fűtés nélkül is megfelelő. Ezzel nemcsak a rendszer kiépítését takarítottuk meg, hanem a hibaforrásokat lecsökkentettük. Hogyan lehetséges ez? Az épület hőburka tökéletes, a passzívház épületszerkezetekkel szemben támasztott követelményeinek megfelel. A fűtőeszköz a központi lakótérben helyezkedik el, melyet egyenletesen kifűt. A jó alaprajzi elrendezés következtében az ebből a térből nyíló szobák csak egy ajtóval vannak leválasztva, a központi lakótérből kapott fűtéshő elegendő kifűtésükhöz. A fürdőszobában megkívánt melegebb hőmérsékletet a Wamsler-gyár által ajánlott megoldással értük el: a tűzhelykazán füstcsövét a fürdőszobában egy épített padkába rejtett füstjáraton keresztül vezetjük a kéménykürtőbe. Ez a padka teszi lehetővé a központi lakótér hőmérsékleténél melegebb körülményeket a fürdőben. Az épület helyiségeinek viselkedését számítógépes szimulációval igazoltuk. A közös lakótérben 20 0C, a belőle nyíló szobákban 18 0C, a fürdőben 22-24 0C mérhető.
2.4.3-3. ábra Áram és elektronika nélküli alapműködés – a reziliens ház
Miért van szükség elektromosság illetve elektronika nélkül is működő rendszerekre? A 2013 március 15-i hóvihar eleddig példátlan erejű időjárási szélsőséget produkált, és szembe kell néznünk azzal, hogy a szélsőségek nem fognak csökkenni, hanem inkább növekedésre számíthatunk. A szélrohamok és a jegesedés számos légvezetéket leszaggatott, települések tucatjai maradtak áram nélkül. A központi
68
fűtéssel felszerelt épületekben – noha a gázellátás zavartalan volt, illetve a tűzifa is rendelkezésre állt – az áram hiányában a rendszerek leálltak. A lakások napokig fűtés nélkül maradtak. A megoldás erre többféle lehet: – a passzívház-szintű épületburok kihűlése nagyon lassú, óvatos használattal, zsilipeléssel ez megnyújtható. Ez azonban csak átmeneti megoldás, de arra jó, hogy legalább három napig a házban még nem nagyon lehet érzékelni a fűtés kiesését, és ez a rendszer helyreállásáig kitarthat. – gravitációs központi fűtési rendszerrel szivattyú nélkül is működőképes marad a rendszer. –k özponti fűtés nélkül szintén nincs probléma. – autonóm elektromos rendszerrel, vagy ennek hiányában szünetmentes tápegységgel, tartalék aggregáttal a rendszer működésbe hozható. Van azonban egy további kockázati forrás, melyre az autonóm áramellátó rendszer sem ad megoldást. Ez a napkitörések jelensége. Az erőteljes naptevékenység során létrejövő napkitörések hatalmas plazmafelhőket lövellnek a világűrbe, melyek egyszerre óriási erősségű elektromágneses impulzusokat illetve részecskéket küldenek a Föld irányába. A Föld mágneses erőtere ezt az impulzust kivédi, ennek nyomát láthatjuk a sarki fény (Aurora Borealis) jelenségében, azonban a hatás a földi elektronikai rendszerek ideiglenes lebénulásával, összeomlásával jár. A számítógépes hálózatok összeomlanak, a számítógépek lefagynak, a műholdas távközlés megbénul. Minél kifinomultabb elektronikai vezérléseket alkalmazunk, a rendszer annál sérülékenyebb. A napkitörés hatásait nem tudjuk szünetmentes tápegységgel áthidalni, az egyszerű áramszünetek esetére. Megoldás egy maradt: elektronika és elektromosság nélkül is működő alapfunkciók: gravitációs fűtési és melegvíz-rendszerek. Elektroszmog Az épületen kívülről érkező károsodásokat célszerű elkerülni és kivédeni. Magasfeszültségű távvezeték, mobiltelefon-antenna és egyéb sugárzó objektumtól tartsuk távol épületünket. Ha van mérhető ilyen hatás, védekezhetünk ellene. Elektromágneses hatások ellen a földtakarás és a vályogfal védelmet nyújt, agyagtartalmuk szűrőhatása által. A vasbeton épületek vasalása begyűjti e káros töltéseket, ezért a vasalást betonozás előtt ponthegesztéssel folytonosan vezetővé kell tennünk, majd a vasalást le kell földeljük. Az épület elektromos hálózatának kialakításánál kerüljük a hurkokat, melyek indukcióra képesek. A vezetékeket ne vezessük körbe egy helyiség körül, törekedjünk a legrövidebb és egyenes vonalú vezetékezésre. Alkalmazhatunk földelt vezetékeket. illetve vályogvakolatot. Kerüljük a vezeték nélküli vezérléseket, a WIFI-t. A vezetékes berendezések kevésbé károsítják az egészséget. Kerülendő a mikrohullámú sütő és az indukciós főzőlap. Elektromos tűzhely esetén maradjunk a hagyományos üvegkerámia főzőlappal ellátott berendezéseknél.
69
2.4.3-4. ábra épület kialakítás
2.4.3-5. ábra épület kialakítás
Gépészete: Velux vagy Bramac napkollektoros HMV-rendszer, a bojlerbe kötött vízteres Wamsler W1 toldaléktűzhely, külső levegőellátással. Manuális szabályozású passzív szellőzéssel rendelkezik: gravitációs szél- és szolárkéménnyel, a frisslevegő bevezetés a télikertből történik, manuálisan szabályozott légbeeresztő szelepekkel.
70
PV felülete 10 db Velux vagy Bramac modul, azaz 17 m2, 2,4 kW teljesítménnyel, mely a háztartási áramigény fedezésére elegendő. Bővíthető felülete további cca. 30 m2, azaz cca. 4 kWp, ami jármű töltésére fordítható. B/ Többlakásos lakóépület – passzívház Ausztriában perlitkitöltésű téglával (Wienerbergertől)
2.5
Felújítás példák
2.5.1 Családi házból passzívház Egy jó példa a tipikus falusi sátortetős „kockaház” felújítására. A Kádár-korszakban épült épületből sok tízezer példány áll. A felújított épület40 hasznos alapterülete 113,5 m2, a fűtött alapterület 81,1 m2. A ház kiinduló adatai a PHPP-számítás szerint elrettentőek: A fűtés primerenergia-értéke: 1015 kWh/m2év, Az elérendő követelmény: 25 kWh/m2év (felújítások esetén) Az elért eredmény: 40 kWh/m2év Az épületben padlófűtés készült, hővisszanyerős szellőztető berendezéssel (PAUL Comp.150 DC), konyhai álmennyezet által takarva. A nyílászárók háromrétegű, hőszigetelő üvegezésű műanyag ablakok, PHI-minősítés nélkül41. Az olcsóbb ablak gyengébb teljesítményének köszönhető a szerényebb végeredmény, ami azonban még így is meggyőző.
2.5.1-1. ábra Családi házból passzívház 40 41
Az épületfelújítás energetikai tervezése és a kivitelezés felügyelete: Benécs József, Passzívház Kft. PassivHaus Institut (PHI) által kiadott bizonyítvány, melyet a bevizsgált nyílászáróról adnak ki a
71
2.5.2 Vályogház rekonstrukció és bővítés A bemutatott példa Nyíregyháza mezővárosi részén található. A településrész korábban önálló falu volt ami idővel beolvadt a város közigazgatási területébe. A településrész és az építési telek is magában hordozza ezeket a sajátosságokat. A nagy, gazdálkodásra is alkalmas telken meglévő állapotban az utca felé egy lakóház, illetve számos gazdasági épület állt. Az új tulajdonos életvitele szorosabban kötődik a városhoz, és bár kertészkedésre használja a területet nagyobb hangsúly helyeződött a városi kényelmet, és szellemi munkának is helyet biztosító lakóépületre. Fontos volt továbbá, hogy az épület energiafogyasztása nagyon alacsony legyen, és gépészete minél autonómabb életet tegyen lehetővé. A felújítás tervezése során így kialakult egy olyan alaprajzi elrendezés, amely a telek oldalhatára mentén L alakot formálva bővíti a meglévő utcai vályog épületet. A bővítés falszerkezete kétoldalt vakolt fa tartóváz közötti 50 cm szalmabála szerkezet, míg a meglévő épületrész falazata 35 cm utólagosan elhelyezett szalmabála szigetelést kapott. (2.5.2-1. ábra)
2.5.2-1. ábra: A felújítás-bővítés kivitelezése az új rész szalmabála falszerkezetének bedolgozása közben. (foto: Révész Márton)
A kiegészítő szigetelés elhelyezésekor fontos szempont volt, hogy a viszonylag nagy tömegű vakolt szalmabála hőszigetelést miként lehet a vályogfalhoz rögzíteni. A megoldás ez esetben az volt, hogy a szalmabálákat „létra-tartók” közé helyezték el, amely tartókat egy új alaptestre ültették fel, illetve a felújított tetőszerkezethez rögzítették. Így a vályogfalhoz történő dübeles rögzítésre a szalmabálák súlya nem terhelt, azok csak az egész szerkezet kidőlés elleni stabilitását biztosítják. (2.5.2-2. ábra)
72
2.5.2-2. ábra: Utólagos szalmabála szigetelés rögzítése vályog falazata (terv: Belső Udvar Építész és Szakértő Iroda)
A tetőszerkezet átépítése azért is szükséges volt, mert az épületnél a padlásfödém hőszigetelését is szalmabála biztosította. A nagy szerkezeti magasságok miatt a tetőt meg kellett emelni, hogy a falszigetelés és a padlásszigetelés „hőhídmentesen” csatlakozhasson. Így a meglévő épület homlokzati képe megváltozott ugyan, de a környezetbe illeszkedő, elegánsabb utcai homlokzatot sikerült létrehozni. (2.5.2-3. ábra)
2.5.2-3. ábra: A felújítás-bővítés során létrehozott épület utcai képe, előtérben a felújítással, háttérben a tornácos épületbővítéssel. (foto: Révész Márton)
73
2.5.3 Vác, helyi műemlékileg védett épület Az épület Vác Alsóvárosi városrészében helyezkedik el. A helytörténeti források szerint a terület valamikor a XVIII. sz. végén, XIX. sz. elején épült be. A telken lévő épület pontos kora, építési dátuma nem ismert. A szabályozási terv vonatkozó részlete szerint az utca ezen része régészeti lelőhelyként nyilvántartott, azonban a műemléki környezetnek nem része. Az épület helyi védettség alatt áll. A szabályozási terv helyi védettségű értékeket felsoroló melléklete nem indokolja a ház védettségének okát. Az önkormányzattal történt egyeztetés, tervtanácsi véleményezés során rögzült, hogy az épület utcafronti homlokzatát és arányrendszerét kell megőrizni, azonban a kert felé eső térformálás tekintetében szabadon lehet tervezni. Az épület megvételkor rossz műszaki állapotban volt. Az utcai fronton a vakolatdíszek sok helyen sérültek, vizesedés okozta vakolatleválás rontotta a ház összképét. Az utcafronti helyiségekben még megvoltak a régi gipszstukkók és rozetták, illetve a belső fa nyílászárók is méltóságot sugároztak. Az épületben fellelhető volt az egykori központi gázfűtés nyoma, de átvételkor a helyiségeket egyedi fatüzelésű kályhákkal fűtötték.
12.5.3-1. ábra: Az épület utcai homlokzatának részlete a felújítás előtt.
74
Felújítás műszaki megoldásai A felújítás során építészeti, épületszerkezeti, gépészeti és kertészeti megoldásokat is alkalmaztak. Az építészeti alapgondolat az volt, hogy az eredeti állapotban északra, utcára néző, reprezentatív lakóhelyiségeknek új funkciót kapjanak, míg a lakóház főtereit a nappali-étkező-konyha együttesét délre, a kert felé egy U alakú beépítéssel forduljon át. Az épület szoláris adottságai ezzel jelentősen javultak, hiszen a déli homlokzatra nagy üvegfelületű nyílásokat tett elhelyezni. További fontos térszervezési elem volt a melléképületek tömegformálása. A szabályozás szerint a telken csak egy tömbben lévő épület helyezhető el, így a főépülethez kapcsolódóan az észak-nyugati telekhatárra, a korábbi romos melléképületek helyére, új faszerkezetű melléképületek kerültek. Itt kapott helyet egy műhely, fatároló, és a növényház. Ezzel az elrendezéssel a telek használata is módosulhatott. Az U-alakú rész öblében kialakult egy belső udvar, kialakult egy felső-, és egy alsó kertrész. Az épületszerkezeti megoldások alapgondolata az volt, hogy a „fenntartható ház” szemlélet alapján nagyon magas energetikai igényeket kielégítő szerkezetek jöjjenek létre olyan anyagokkal, amelyek minél kisebb környezeti terheléssel állíthatók elő. Ezen koncepció mentén a nagy hőtároló kapacitás, illetve a használt anyag újrafelhasználás célja miatt az új tartószerkezeti falak 29 cm vastagságban bontott, nagyméretű téglából készültek. A belső vakolt falak meszeltek, a hajópadló bevonata egy részen vizes bázisú lakk, másik részen padlóviasz. A belső és a külső nyílászárók felületkezelése vizes bázisú vastaglazúrral történt. A hőszigetelési megoldások alkalmazása előtt a felújítandó részeken szükség volt a hiányzó talajnedvesség elleni szigetelés pótlására. Mivel a falak alapjai tégla, vagy kő szerkezetűek voltak, a viszonylag alacsony költségigényű utólagos műgyanta alapú injektálást választották. A talaj felé elhelyezett vízszigetelés felhajtásával egy „folyamatos” vízszigetelő réteget lehetett kialakítani. A hőszigetelés kapcsán öt érdekességet érdemes kiemelni. – Egyrészt az alkalmazott hőszigetelés vastagságának kérdését. A meglévő beépítés két határoló falfelületen limitálta az alkalmazható hőszigetelés vastagságát. Az utcai fronton ugyanis a jelenlegi szabályozás 10 cm, míg a szomszédos telek felé 0 cm vastagítást engedélyez. A meglévő vakolatok leverése után azonban az utcafronton 15 cm, illetve a szomszéd felé 5 cm kőzetgyapot hőszigetelés elhelyezése megoldható volt. Az udvar felé nem volt ilyen limit, ott a gazdasági és energetikai megtérülés szabott felső korlátot. Az udvari oldalon ezért 20 cm vakolt kőzetgyapot szigetelés került elhelyezésre. –A hőszigetelés másik érdekessége, hogy a lábazati és padló felé történő hőveszteségeket függőleges, alapsíkig lenyúló függőleges helyzetű hőszigetelés csökkentette. [3: Medgyasszay, 2007] Ez a megoldás mind a bővítésnél, mind a meglévő épületrész esetén alkalmazható volt. Lényege, hogy a téli állapotban hasonló hatékonyságú hőszigetelést biztosít, mint a vízszintesen, padló alatt fektetett hőszigetelés, ugyanakkor nyári állapotban nem zárja el a belső teret az alatta lévő földtömegtől, ezáltal jelentősen csökkenti a túlmelegedés kockázatát.
75
2.5.3-2. ábra: hőszigetelés
– A hőszigetelés harmadik érdekessége, hogy miként lehetett megoldani az eredeti vakolatdíszes homlokzat utólagos szigetelését. Több vizsgált lehetőség közül végül a következő megoldás lett kiválasztva: Első lépcsőben az eredeti vakolatprofilok és a teljes homlokzat pontos felmérése készült el. Ezután a díszeket és a vakolatot a tégla falazatig leverték, majd egy simító vakolatra műanyag beütőfejes dübelekkel és ragasztással rögzítve 15 cm kőzetgyapot szigetelést helyeztek el. Az alapvakolat elkészülte után épületszobrász helyezte fel az eredeti díszek mintájára, egyedileg legyártott, üzemileg felületkezelt profilokat ragasztással és csavarozással rögzítve. Végső felületkezelésként a kőzetgyapot felületre nemesvakolat, míg a felületkezelt profilokra homlokzati festés került.
76
2.5.3-3. ábra: Hőszigetelt, felújított utcai homlokzat részlete [foto: Medgyasszay Péter]
–A hőszigetelési megoldások negyedik eleme, hogy a épületbővítmény tetőtéri szerkezetébe alacsony környezetterheléssel előállítható befújt cellulóz szigetelést tettünk. Ezen szigetelés további előnye, hogy viszonylagosan nagy tömege és szilikát anyagoknál nagyobb fajhője miatt egyéb hőszigetelő anyagoknál nagyobb hőtároló kapacitással rendelkezik, így hozzájárul a nyári hőkomfort biztosításához. –A hőszigetelő anyagok utolsó elemeként a padlás hőszigetelésére formaldehid kötőanyagtól mentes üveggyapot hőszigetelés került, 25 cm vastagságban. A termikus burok eddig nem tárgyalt lényeges eleme a meglévő nyílászárók felújítása és az új nyílászárók kérdése. A meglévő kapcsolt gerébtokos ablakok felújítása nagyon jól sikerült azzal a módszerrel, hogy a meglévő tokszerkezet megtartása mellett a szárnyak cseréjére került csak sor. Az északi, utcai részen a 2x1 rétegű üvegezés helyett 2x2 rétegű üvegezés készült, a belső üvegen LOW-E bevonattal, míg a keleti oldalon csak a belső oldali keretet cseréltük ki, amelybe két rétegű, LOW-E bevonatú üvegezés került elhelyezésre. A meglévő belső spaletták használatával az északi ablakok mérve és számítva is tudják a 0,85 W/m2a hőátbocsátási értéket.
77
2.5.3-4. ábra: Kapcsolt gerébtokos ablak felújítása új szárnyakba tett 2x2 rtg. üvegezéssel. [foto: Medgyasszay Péter]
Új ablaknént háromrétegű üvegezésű, 88 mm tokvastagságú fa nyílászárók kerültek beépítése. A jó termikus burok kialakítása után fontos volt, hogy megfelelő épületgépészeti rendszer kiválasztása. A számos vizsgált alternatíva közül végül egy viszonylag egyszerű, tisztán megújuló energiára alapozott rendszer épület meg. A fűtés és a használati melegvíztermelést főbb elemeiben egy 18 kW-os teljesítményű faelgázosító kazánnal és 1000 l-es puffertartállyal rendelkező rendszer biztosítja. Fűtési időszakon kívül a rendszert jellemzően nem kell használni, mivel a napkollektoros rendszer részeként három síkkollektor és egy 300 l-es használati melegvíztározó 90-95%-ban biztosítani tudja a használatimelegvíz -igényeket. A felújítás előtti épület fajlagos összesített energetikai mutatója a 7/2006 TNM, 40/2012 BM rendelet valamint a 176/2008 és 105/2012 Korm. rendeletek szerint lakóépületként számolva 380 kWh/m2a értékkel, 186%-os azaz „F” minősítésű volt. A választott műszaki megoldások alkalmazásával a felújított épület számított összesített energetikai mutatója 58 kWh/m2a, ami 30%-os, azaz „A+” minősítésű.
78
2.5.4
Paneles épület felújítása: Solanova, Dunaújváros
2.5.4-1. ábra: Paneles épület felújítása
Érdemes egy kis kitérőt tenni két lakótelepi panelház felújítására, hogy bizonyítsuk: a fenti kockaház példájánál is jobb eredmény érhető el a nagy épülettömbök esetében. A dunaújvárosi hétemeletes panelház passzívház minőségben lett felújítva 2004-2005-ben. A kiinduló állapot 230-280 kWh/m2év. ALKALMAZOTT MEGOLDÁSOK – ENERGETIKA • napkollektor használati melegvízre TÉLI HŐVÉDELEM: • 16 cm külső hőszigetelés • 30 cm tetőhőszigetelés • 10 cm hőszigetelés pincefödém alatt • 3 rétegű ablak, (a hőszigeteléshez áthelyezve!) • hővisszanyerő szellőztető rendszer előszobában • fűtési rendszer (radiátorok, vezetékek) cseréje • szélfogó a földszinten, NYÁRI HŐVÉDELEM: • külső (!) állítható árnyékoló, 3. üvegréteggel védve • a napkollektor is árnyékoló előtető • zöldtető, terasztető • lakásonként szabályozott szellőztető rendszer ALKALMAZOTT MEGOLDÁSOK – JÓ KOMFORTÉRZETHEZ: • akusztikailag méretezett ablakok • külső, állítható árnyékoló • északon csökkentett ablakméretek • zöldtető, terasztető(használatra is) • szellőztető rendszer pollenszűrővel, lakásonként • speciális zuhanyfejek, alacsony vízhasználat, de jó tisztítóhatás EGYÉB: • akadálymentes bejárat • földszinten kemény burkolat (kerámia), • nincs lakásonkénti költségmegosztás, bár mérések vannak
79
Gazdaságossági kérdések BERUHÁZÓ • Dunaújvárosi távhő, GM támogatás, EU a kutatásra EREDMÉNYEK: 6.300 Ft/hó a jelenlegi energiaköltség (alapdíj, fűtés, melegvíz) 85%-os fűtési energiamegtakarítás (hőszigetelés, hővisszanyerő szellőztetőrendszer) 50%-os melegvíz energiamegtakarítás KÖLTSÉG • a lakások értékének 60%-a (a kísérletben: 2,9 millió Ft/lakás, a földszintet is felújítottuk, ez rontja az arányt) • elterjedt alkalmazás esetén: 2,1 millió Ft/lakás áron elkészülhet • jelentős energetikai felújítás esetén a felújítási költség reálisan 40.000 Ft/m2 körül van (2009-es árakon) MEGTÉRÜLÉS • 12 év, bónusz: nagyon jó a komfortérzet a lakásban A lakások piaci értéke cca. a felújítás értékével nőtt, tehát aki eladást fontolgat, annak a ráfordítás (ha saját maga kellett volna megfinanszírozza), az eladás pillanatában megtérül. Aki marad a lakásban, arra érvényes a 12 éves megtérülés. Hazai gyártású berendezések alkalmazásával (hővisszanyerő szellőzés) a ráfordítás tovább mérsékelhető.
2.5.4-2. ábra SOLANOVA
2.5.4-3. ábra SOLANOVA és FALUHÁZ – ÓBUDA – 886 lakás
• 10 cm hőszigetelés, • kétrétegű üvegezésű új ablakok • napkollektorok a tetőn
80
• 1,6 millió Ft/lakás • 6400 EUR/lakás ELVÁRT EREDMÉNYEK • 49% fűtési energia-megtakarítás • 62% CO2 emisszió-csökkenés • 50% megtakarítás a HMV-előállításban Az összehasonlítás életciklus-költségelemzéssel és megtérülés-számítással végezhető el. A SOLANOVA 12 éves megtérülése azt bizonyítja, hogy életciklus tekintetében egyértelműen jobb a SOLANOVA a Faluháznál. Ugyan utóbbinak gyorsabb a megtérülése, de az épület hátralévő élettartama alatt jóval kisebb a megtakarítás és nagyobb a környezetterhelés, mint a dunaújvárosi épület esetében. Ebből az következik, hogy olyan hitelkonstrukcióra van szükség, ahol egy 12-15 éves megtérülés is finanszírozható. –p anelfelújítás: Újpalota, Zsókavár utca 2., 2011.42 Célkitűzések • passzívházzá alakítás, cca. 90% fűtési energia megtakarítás • hőszivattyúra való átállás lehetősége, leválás a távhőről • napelemfelületekkel a fűtés energiaigénye 100%-ban megtermelhető • megtérülés: 5 év! Az épület energetikai méretezése a passzívházak tervezésére fejlesztett PHPPszámítással készült az 1967-74 között alkalmazott paneltechnológiáról rendelkezésre álló adatok alapján. Kiinduló állapot 258 kWh / m2a 100% I. ütem, homlokzatfelújítás 49 kWh / m2a - 80% • 1 6 cm ásványgyapot hőszigetelés • 3 rtg. passzívház-ablakok • Ideiglenes szellőzés (hővisszanyerés nélkül) • c sak hőszigeteléssel 84 kWh/m2a •m ért megtakarítás ~ 60% II. ütem, gépészeti felújítás – hővisszanyerős szellőzéssel 17 kWh / m2a - 93% ami eléri az épület-korszerűsítésekre meghatározott 25 kWh/m2a passzívház-küszöbértéket és kielégíti a A+ szintet. • III. ütem, PV felület + hőszivattyú – 220 m2 PV felület felszerelése a tetőre – egyedi elektromos légfűtő egység lakásonként – talajszondás hőszivattyú létesítése, leválás a távhőről – a PV teljesítménye 18 °C alapfűtést ingyen teljesít – 18 °C feletti hőmérséklet igény esetén egyedi elszámolással biztosítható – a HMV-ért fizetni kell – megtérülés ESCO finanszírozással 5 év, a fűtésszámla továbbfizetésével Konklúzió – megközelíthető a „Nearly Zero” épület – az épület energianyerő felületei nem elegendőek a teljes önellátásra 42
Építész tervező: Ertsey Attila, Épületgépész tervező: Kucsera Mihály
81
– újépítés esetén elérhető az önellátás – 15 évnél rövidebb megtérülés esetén érdemes megcsinálni. Kis beavatkozás – kis eredmény, a továbbfejlesztés lehetősége csökken 2.5.5 Passzív társasház, Győr Az épület az Év homlokzata pályázaton 2005-ben III. díjat nyert43.
2.5.5-1. ábra Az eredeti épület a ’60-as években épülhetett. Felújítása a passzívház-elvek szerint történt.
43
Boros Házépítő kft.
82
3. Épületszerkezetek 3.1
Épület szerkezet tervezési szempontok
Az épületek szerkezeteinek tervezése során egyre fontosabb a „teljesítmény-elvű” szemlélet érvényesülése. A módszer lényege, hogy a termékek, szerkezetek kiválasztása, betervezése előtt végig kell venni milyen hatások érik a szerkezetet, valamint a kialakítandó térben milyen használati igényeket kell teljesíteni. Ezen követelmények és hatások függvényében kell a megfelelő műszaki teljesítményekkel rendelkező szerkezeteket kiválasztani, úgy hogy se feleslegesen ne építsünk be a szerkezetekbe építőanyagokat. Alapozás, pince, víz elleni védelem Minden épület lényeges eleme talajjal érintkező szerkezetének, az alapozásának kialakítása. A műszaki és gazdaságossági szempontok mellett szükséges beszélni ezen szerkezetek fenntarthatósági aspektusairól is, mivel jelentős hatásuk van az épület tulajdonságára. A műszaki követelmények alapvetése, hogy mivel nehezen elérhető, javítható szerkezetről van szó, törekedni kell a tervezés és kivitelezés hibáinak elkerülésére. Az alapozásoknak két fő típusát különböztethetjük meg: síkalapozás és mélyalapozás. (3.1-1. ábra, 3.1-2. ábra) Síkalapozásnál a legalsó hasznosított padlószint nincs túl mélyen (max. 2 szint terepszint alatt), illetve a legalsó padlóvonal és az alapozás között nincs nagy távolság (1-1,5 m). Ezzel szemben mélyalapozásokkal terepszinthez képest 5-6 szint mély épületrész is létesíthető, vagy lehetőség van a csúszásveszély, a magas talajvízszint, illetve a mélyen fekvő teherhordó talajrétegből adódó problémák korrekt műszaki megoldására.
3.1-1. ábra: Síkalapozás elvi sémája [Gábor, 2001]
83
3.1-2. ábra: Mélyalapozás elvi sémája [Gábor, 2001]
Mindkét alapozási mód esetén a hasznos terekkel nem érintkező, a földben lévő szerkezeteket kell létrehozni. Csak olyan anyagok használhatók, amelyek ellenállnak a talajban lévő nedvességnek, az esetleges vegyi hatásoknak és képesek az épület vízszintes és függőleges terheit közvetíteni a talaj felé. Az építészettörténet során alkalmaztak fa, kő, tégla alaptesteket, de manapság szinte kizárólag betonból készítjük az alapozás tartószerkezeti részeit. Érdemes itt felhívni a figyelmet arra, hogy a felmenő szerkezet mérete miatt jellemzően túlméretezett sávalapokban lehetőség van úsztatott beton alkalmazására. Ez azt jelenti, hogy 30% arányig lehet a friss betonhoz bontott beton, vagy kő, esetleg tégla darabos adalékot tenni. Fontos, hogy az adalékot minden oldalról körülvegye a friss beton. Ne kerüljön a szerkezet szélére, illetve a darabok ne kerüljenek 10 cm-nél közelebb egymáshoz. A betont csömöszölni, azaz „össze kell rázni”, hogy minden oldalról jól körül tudja venni az adalékot. (3.1-3. ábra)
3.1-3. ábra: Úsztatott beton készítése bontott betonelemek felhasználásával [Foto: Medgyasszay Péter]
84
Az alapozás egyik legfontosabb feladata hogy az épület terheit biztonsággal közvetítse a talaj teherhordó rétegére. Teherhordónak nevezzük azt a talajréteget, aminek terhelhetősége nagyobb, mint 250 kN/m2. Az alapok mélységét és szélességét jellemzően statikus tervezőnek kell meghatároznia. Alapelvként azonban érdemes tudni, hogy az alaptestek szélességének a felmenő szerkezetektől függően van egy minimális méretük, majd annál nagyobbak kell legyenek minél nagyobb az épület összes terhe. Síkalapozások esetén amennyiben a falak alatt készülő sávalapok csak nagy szélességgel tudják átadni az épület terheit a talajnak érdemes elgondolkodni gerendarács vagy lemezalap létesítésén. Ekkor betonmennyiség csökkenése is elérhető, ami gazdaságosabb és kevésbé környezetterhelő szerkezetet eredményez. A földdel érintkező alapozás és a hasznosított terek közé valamilyen vízszigetelő réteg beépítése szükséges, hogy a belső térben megfelelő légállapotok uralkodhassanak, valamint a nedvességnek nem ellenálló szerkezeteknek kellő védelme legyen. Tradicionálisan ugyan sok esetben nem találunk vízszigeteléseket a régi épületeinkben, de a mai higiéniai és energetikai komfort-igényeket igazából csak vízszigetelés kiépítésével lehet elérni. A vízszigetelés módja, vízzárósága függ a használt tér elhelyezkedésétől, és a talajban lévő nedvesség típusától. (3.1-4. ábra)
3.1-4. ábra: Talajban lévő nedvesség formái (a: csapadékvíz; b: talajpára; c: talajnedvesség; d: talajvíz; e: szivárgó víz) [Horváth 1997]
Amennyiben kicsi a talajból érkező nedvesedés mértéke (talajpára) lehetséges „nyitott” rétegrend alakítása, azaz a padló alá nem teszünk aljzatbetont és vízszigetelést. Számolni kell azonban ekkor azzal, hogy a „megtakarított” aljzatbeton és vízszigetelés nem gátolja meg a nedvesség helyiségbe jutását. Az emberi tevékenységekhez kapcsolódó páratartalommal összeadódva szükség lesz a helyiségek intenzív szellőztetésére, ami viszont meg fogja növelni az épület energiaigényét. (3.1-5. ábra)
85
3.1-5. ábra: Lehetséges ugyan talajnedvesség elleni védelem elhagyása a padlószerkezetekből, ami azonban csökkenti a belső tér komfortját és növeli az épület energiaigényét [Foto: Medgyasszay Péter]
Nagyobb vízterhelés, víznek jobban kitett helyeken mindenképpen vízhatlan lemezből készülő vízszigetelés kialakítására kell törekedni. A 3.1-6. ábrán bemutatott jellemzően használt vízszigetelő anyagok környezetterhelési szempontból hasonló értékekkel bírnak. Javasolt, hogy adott szerkezethez történő alkalmazásukról építész, vagy vízszigetelő tervező döntsön.
3.1-6. ábra: Lemez vízszigetelések főbb típusai (a) bitumenes vékonylemez, b) bitumenes vastaglemez, c) kemény műanyag lemez, d) lágy műanyag lemez) [Villas, Iso-Line]
Mivel ezen szerkezetek utólagos javítása nagyon nehézkes és költségigényes, már a tervezés során is érdemes védő rétegek beépítése. Különösen fontos pincék esetén a vízszigetelés védelmére valamilyen rendszerű felületszivárgó kiépítése. A „tojástartónak” is nevezett felületszivárgók nem csak a mechanikai sérülés ellen nyújtanak védelmet, de a föld és a felületszivárgó között kialakuló térben levezetik a ferde talajrétegekben megjelenő rétegvizet, ezáltal csökkentik a vízszigetelésre jutó terhelést. (3.1-7. ábra)
86
3.1-7. ábra: Felületszivárgó és alsó helyzetben vízelvezető dréncsatorna [Forrás: Dörken]
Az alapozás hagyományos fent említett műszaki kérdései mellett egyre fontosabb az épület talaj felé történő hőveszteségeinek csökkentése. A 2006-os 7/2006 TNM energetikai rendelet megjelenése előtt az épületek föld feletti szerkezeteit jellemzően nem hőszigetelték le. Egy Magyarországon jellemző, 1970-es években épített 10x10-es épület szerkezeteinek hővesztesége a következő arányban van egymással: • Falszerkezet: 45% • Padlásfödém: 20% • Nyílászárók: 16% • Talaj felé: 16% • Pince: 3% Amennyiben a falakra, padlásfödémre, nyílászárókra a 7/2006 követelményének megfelelő szerkezeteket építünk be, vagy olyan szintre újítjuk fel épületeinket, de a padlót a szokásos módon alakítjuk ki, illetve felújítás során nem újítjuk meg ezt a szerkezet, a következő hőveszteség-arányok lesznek: • Falszerkezet: 31% • Padlásfödém: 15% • Nyílászárók: 19% • Talaj felé: 34% • Pince: 1% A talaj felé történő hőveszteség csökkentésének alapvetően két lehetősége van: hőszigetelő réteg vízszintes, vagy függőleges helyzetű elhelyezése. A hőszigetelés vízszintes elhelyezése a leggyakrabban használt megoldás. Ekkor jellemzően a talajvíz elleni szigetelés által védett helyre fektetik le a korábban 5, manapság 12-20 cm vastagságú hőszigeteléseket. Ezen megoldás hibája, hogy a fal-alappadló csatlakozásnál hőhíd alakul ki, ami jelentős hatással van a hőszigetelő képességre. (3.1-8. ábra)
87
3.1-8. ábra: Amennyiban a padlóban csak 5 cm hőszigetelés van, a fal 20 cm-rel való hőszigetelése esetén is jelentős hőhidak alakulnak ki.
A szerkezeti kialakítás passzívházaknál továbbfejlesztett változata, amikor a kritikus fal alatti helyre teherhordó hőszigetelő anyagot tesznek. Gyakorlatban két anyagot szoktak ide alkalmazni: pórusbetont, vagy habüveget. Mivel mindkét anyag csak korlátosan terhelhető 1-2 szintesnél nagyobb épületekre ez a megoldás nem alkalmazható. (3.1-9. ábra)
3.1-9. ábra: A fal és alapozás közé fektetett hőszigetelő anyag (20 cm üveghab) lényegesen javítja a szerkezet hőszigetelő képességét, a belső tér felé kisebb mértékben alakulnak ki hőhidak.
A vízszintesen fektetett hőszigetelés energetikailag igazán korrekt megoldása az ugyancsak passzívházaknál kifejlesztett lemezalap alatti hőszigetelés kialakítása. Ekkor a teherhordó talaj és a hőszigetelés közé kavicságyat helyeznek el, ami az egyenletes síkképzés mellett megakadályozza a talajban lévő nedvesség kapilláris úton történő terjedését. A víz ugyanis nagyon kis átmérőjű () réseken a gravitációval ellentétes irányban felfelé is tud haladni, ami például régi épületek falainak vizesedésekor jelent problémát. A kavics közötti légrések azonban ennél nagyobbak, így a víz állapotú talajvíz nem, csak gőz állapotú talajpára ér el a hőszigetelésig. A kavicságyra 20-25 cm vastag, vízálló és viszonylag jól terhelhető zártcellás vagy formahabosított hőszigetelő anyagot helyeznek el. A lemezalapra kerülő falszerkezet külső síkján vezetett hőszigetelő anyag így folytonosan csatlakozhat az alap alatt vezetett hőszigeteléshez, így „hőhídmentes” szerkezet alakítható ki.
88
3.1-10. ábra: Alig van hőveszteség lemezalappal alatt vízálló hőszigeteléssel szigetelt épület esetén.
A hőszigetelés másik beépítési lehetősége, amikor a falazaton elhelyezett hőszigetelést az alapozás aljáig továbbnyújtva függőlegesen helyezzük el. Mivel ez a hőszigetelés is a nedves talajjal közvetlenül érintkezik, csak vízálló zártcellás, vagy formahabosított hőszigetelés alkalmazható. A belső térből induló hőáramoknak ebben az esetben nagy „kerülőutat” kell megtegyenek, hogy kijussanak a hideg külső térbe. A hőveszteségeket tovább csökkenti az, hogy a föld alsóbb rétegei lényegesen melegebbek, mint a külső levegő, így a hőveszteségeket előidéző hőmérséklet-különbség kevesebb, mint más esetekben. Ezzel a megoldással ugyan nem lehet ugyanazt a hőszigetelő képességet elérni, mint lemezalap körbeszigetelése esetén, azonban az alkalmazásnak két további előnye lehet. (3.1-10. ábra)
3.1-11. ábra: Függőlegesen tett hőszigetelés esetén a hő csak kerülőúton tud távozni az épületből
Egyrészt ez a megoldás utólagosan is alkalmazható. A belső tér zavarása, jelentős bontási munkák és esetleg a belmagasságot érintő többlet belső hőszigetelés elhelyezése nélkül jelentősen lehet csökkenteni padlószerkezeten keresztül távozó téli hőveszteségeket. Másrészt a szerkezeti kialakítás nagyon jól temperálja a földszinti tereket nyári állapotban. A hazai gyakorlatban ritkábban alkalmazott dinamikus szimulációs programok tudják igazán kimutatni az épületek nyári viselkedését. A 3.1-11.
89
ábrán jól látható, hogy amennyiben sávalapos épületek esetén a hőszigetelést nem vízszintes, hanem függőleges síkban helyezzük el, a vizsgált földszint plussz tetőteres épület esetén a nyári kellemetlen órák száma mind a földszinten, mind az emeleten jelentősen lecsökken. A jelenség magyarázat abban kereshető, hogy a vízszintesen fektetett hőszigetelés elvágja a belső teret a viszonylag hűvösebb épület alatti földtől. Ezzel szemben a függőlegesen fektetett hőszigeteléssel ez a kapcsolat megmarad és az épület alatt, a hőszigeteléssel körülvett szerkezeti rétegek nagyon nagy tömegű hőtároló tömegként tudnak aktivizálódni. (3.1-11. ábra)
Padló maximális hŐmérséklete (°C) Földszint kellemetlen Tetőtér kellemetlen Fűtési e.igény (kWh/m2a)
lábazat: 0 cm XPS; padló: 10 cm 25,84
lábazat: 12 cm XPS; padló: 10 cm 25,05
lábazat: 12 cm XPS; padló: 0 cm EPS 23,07
161 621
27 596
0 0
54,02
50,80
53,44
3.1-12. ábra: A vízszintesen fektetett hőszigetelés nyári állapotban elvágja az épületet a temperáló hatással bíró, épület alatti szerkezeti rétegektől [Medgyasszay, 2007]
Az alapozás kivitelezése a kitűzéssel, majd a szükséges földmunkákkal kezdődik. Sávalapok esetén zsinórpad, vagy a földre szórt krétavonal mentén jellemzően gépesítve történik a föld kitermelése. Kötött, azaz állékony föld esetén az alapok gödrei mindenféle zsaluzás nélkül stabilak maradnak. A gödrök betonnal való kitöltését érdemes egy-két napon belül elvégezni, de igazából az esős időjárás jelent komoly veszélyt a kiásott gödrökre. Amennyiben a hőszigetelést függőleges síkban helyezik el, érdemes bennmaradó zsaluzatként betonozás előtt elhelyezni a hőszigetelő táblákat, amivel egyszerűbb és olcsóbb lesz a szerkezet kivitelezése. (3.1-12. ábra)
90
3.1-13. ábra: A függőlegesen vezetett hőszigetelés elhelyezése alapozás munkagödrében bennmaradó zsaluzatként a betonozás során [Foto: Medgyasszay Péter]
3.2
Nehéz építési mód, ásványi építőanyagok
Az épületek legjellegzetesebb szerkezete a falak és födémek együttese. Ezt a két szerkezet adja az épület „szerkezetkész állapotának” leglátványosabb elemét. „Nehéz építési módról” beszélünk, amennyiben a belső tereket határoló szerkezetek tömege meghaladja a hasznos alapterületre vetített 400 kg/m2 értéket44. Ezen szerkezeti csoportba tartoznak a „szilikát” termékek, mint az égetett tégla, pórusbeton, vályogtégla, beton falazatok, födémrendszerek. 3.2.1 Égetett tégla falazatok Az égetett tégla az elmúlt évtizedek leggyakrabban alkalmazott falazóanyaga Magyarországon. A téglagyártás 1920-as években történt elterjedését követően városi lakó- és középületekben általánossá vált a tömör égetett téglák használata. Budapest és a vidéki városokban ekkor épültek meg azok a 50-80 cm vastag falazatú, 4-6 emelet magas épületek, amelyek máig meghatározzák a belvárosok arculatát. A II. világháborút követően az építőanyag hiány, illetve az 1970-es évektől datálható energiaválságok együttesen azt eredményezték, hogy a tömör tégla szerkezetekbe egyre több üreget alakítottak ki a téglagyártási technológiák fejlesztésének eredményeként. A 3.2.1-1 ábra mutatja a téglák elmúlt évtizedekben lezajlott evolúciójának főbb állomásait. 44
fajlagos tömeg meghatározása sokszor szakembereknek sem egyértelmű. A 400 kg/m2 érték A a 7/2006 TNM rendeletben szerepel. A rendelet szerint a helyiségekkel érintkező padló, fal, födém felületek azon tömegét kell számításba venni, ami a belső oldaltól 10 cm, szerkezet középvonal, vagy első hőszigetelő réteg távolságon belül van. Ezen ökölszabálynál pontosabb az MSZ-04-140-2:1991 szabvány, ami azt írja elő, hogy napi hőingadozásban aktív hőtárolónak tekinthetők azon belső szerkezetek, melyek hővezetési ellenállása (R) nem nagyobb, mint 0,15 m2K/W.
91
3.2.1-1. ábra: A tégla „evolúciója” Forrás: Wienergerger
Jelenleg a meghatározó energetikai igények mentén a tégla alkalmazásának két elméleti, de három gyakorlati iránya figyelhető meg. A nagyobb gyártók egyértelmű fejlesztési iránya, hogy egy rétegben építhető szerkezettel tudjanak megfelelni a kor egyre fokozódó energetikai elvárásainak. A bordák finomítása mellett megjelent olyan fejlesztések is, amikor a tégla üregeibe hőszigetelő anyagokat, (mint perlit, kőzetgyapot) tesznek a gyártók ezzel biztosítva a passzív házakhoz ajánlott különlegesen jó hőszigetelő értékek elérését.
3.2.1.-2 ábra: Rátét kiegészítő hőszigetelés nélküli korszerű tégla falazóelemek [Forrás: Wienergerger]
A fejlesztési irány előnye, hogy a hőszigetelő réteg védett helyen van, a külső hőszigetelésekre ható környezeti hatásokra (pl. eső, szél, rongálás) nem érzékeny. Hátránya ugyanakkor, hogy a tömör téglára jellemző hőtároló képesség már nem tud érvényesülni. Nyári állapotban a belső tér felmelegedését csak kis mértékben tudja mérsékelni a napközben felmelegedő, majd este kihűlő szerkezet, hiszen a vékony téglabordákba kevés anyag van már, illetve a beépített hőszigetelés nem csak a téli lehűlést, hanem a nyári „feltöltődést” is akadályozza. Az alkalmazás másik elméleti iránya, amikor a tömör tégla szerkezetetekre külső oldalról vastag hőszigetelő réteget tesznek. Így nyári állapotban érvényesülhet a tömör, vagy nehéz téglafal hőtároló képessége, ugyanakkor téli állapotban a szerkezet kellő hőszigetelési képességgel rendelkezik. Hátránya ugyanakkor, hogy több munkafázisban, így alapvetően drágábban építhetők meg a szerkezetek, illetve hogy a külső oldali hőszigetelés időjárási, használati igényeknek kitett helyen helyezkedik el, így élettartama alapvetően rövidebb. A gyakorlatban találkozunk egy harmadik megoldással is, amikor nem tömör, hanem vázkerámia téglából építik a falazatot, amit külső oldalról hőszigetelnek. Ebben az esetben ugyan a téli hőszigetelő képesség kedvező lesz, azonban az előző bekezdésben ismertetett hátrányok mellett a nyári állapotban fontos hőtároló kapacitás csak nagyon korlátosan tud működni. Az egynapos hőtárolásban viszonyítási alapként
92
szolgáló „aktív hőtároló vastagság” illetve tömeget tekintve ha az első esetben 1 egységnyi hőt tud tárolni a fal, a harmadik esetben 2,5 egységet, ami azonban lényegesen elmarad a második esetben várható 25 egységnyi értéktől. A hőtárolás szerepével kapcsolatban fontos megjegyezni, hogy jelenlegi klimatikus viszonyaink mellett mindenképpen a téli hőveszteségek csökkentésére kell koncentrálni, ahol a hőtárolásnak a mai gépészeti rendszerek mellett nincs sok szerepe. Az egyre melegebb nyarakra való tekintettel azonban érdemes a szerkezetek hőtároló képességét, mint a klímatudatos tervezés egyik elemét is alkalmazni. (Lásd még Klímatudatos építés fejezet.) 3.2.2 Pórusbeton falazatok A pórusbeton falazatokat 1929-es svéd szabadalom alapján 1991 óta gyártják Magyarországon. A gyártástechnológia lényege, hogy homok, mész és cement alapanyagból aluminiumpaszával habosított anyagot hoznak létre, amit nyomás alatti gőzérleléssel szilárdítanak meg. Az építőelemeket a létrehozott nagyobb tömbök vágásával hozzák létre.A falazatok mellett számos egyéb építőelemet is gyártanak, mint béléstest, födémpalló, falpanel, hőszigetelés, stb. A termékek közös jellemzője, hogy a gyártástechnológia miatt homogén, minden irányban jó hőszigetelő képességű termékek jönnek létre. A falazatként használható termékek jellemző hőszigetelési képessége l=0,092-0,15 W/mK, ami kedvezőbb, mint a fa hővezetési képessége (l=0,19 W/mK). Ezen porózus, jó hőszigetelő szerkezet ellenére a termékeknek van teherbírási képessége van (0,5-1,2 N/mm2). További előnye, hogy jelentős tűzállósági határértékkel rendelkezik. A 30 cm-es falazat 4 órás határértékre minősített, amivel tűzvédelmi határok (pl. egymásnak épített zártsorú épületek) szakaszolhatók.
3.2.2-1 ábra: Ytong falazóblokk beépítése [ytong.hu]
3.2.3 Vályogtégla falazatok, vályog a födémszerkezetekben A földépítészet a földművelő emberiség történetével egyidős. A klímakutatók szerint 15 ezer évvel ezelőtt jelentős felmelegedés következett be a Föld életében és a világ minden táján mezőgazdasági kultúrát végző embercsoportok jelentek meg. Ez után a letelepedett életformához az embereknek és jószágaiknak állandó lakhely vált szükségessé, melynek alapvető építőanyaga volt a föld. Az 1900-as évekre Magyarország Európa egyik földépítési központjává alakult, ahol az épületek döntő többsége – főként vidéken – földből készült, különböző technológiák alkalmazásával. A három legelterjedtebb építési mód a vert fal, a vályog és a rakott fal technológiák voltak.
93
3.2.3.1 Vályog, mint építőanyag A föld és vályogépítés elsődleges alapanyaga az úgynevezett vályogtalaj, amely alapvetően agyag, homok, kisebb kavicsok és iszap elegye, amihez színező és minőségjavító adalékok társulnak. Adalékként a különböző technológiák függvényében organikus anyagokat (hos�szú, vagy rövid szálú szalmát, faaprítékot, fűrészport, stb.), vagy ásványi adalékokat (kavics, liapor, stb.) is keverhetnek az építési vályoghoz. A szilárdság fokozása céljából az agyag mellett kötőanyagként cementet, meszet, bitument keverhetnek a vályoghoz. A vályogtalaj, illetve az adalékokkal és kötőanyaggal kevert keverékek építési célra való alkalmazását egyszerűsített és laboratóriumi vizsgálatokkal is meg lehet határozni. 3.2.3.1 Vályogépítés szerkezetei Falszerkezetek A vályogépítés legjellemzőbb szerkezete a falszerkezet. A számos variációban gyártható falszerkezetek közül csak a manapság még alkalmazott tradicionális, ileltve korszerű technológiákat mutatjuk be vázlatosan: 1) Vert fal A vert fal tradicionális építési technika, mellyel 1700-2200 kg/m3 száraz sűrűségű fal építhető zsaluzat közé döngölt anyagból. Előnye, hogy nagy szilárdságú falszerkezetet viszonylag rövid idő alatt lehet felépíteni. Hátránya, hogy a falszerkezet száradása időigényes és a kész szerkezeten lejátszódó zsugorodások jelentősek. További hátrány, hogy hőszigetelő képessége nagyon alacsony, a kivitelezése időjárási körülmények függvénye és a nyílászárók beépítése körülményes. Kiegészítő hőszigetelés nélkül a hazai klímán kizárólag nyáron használt épületek építésére javasolt. További javasolt alkalmazási terület a művészeti alkalmazás lehetősége. 2) Rakott fal A rakott fal tradicionális építési technika, mellyel 1500-1800 kg/m3 száraz sűrűségű fal építhető zsaluzat nélkül készülő agyag és szalma keverékéből. Előnye, hogy tradicionális szerkezetekhez képest nagyon jó hőszigetelő képességű fal építhető. Hátránya, hogy a falszerkezet száradása időigényes és a kész szerkezeten lejátszódó zsugorodások jelentősek. További hátrány lehet a vastag falszerkezetet, a kivitelezése időjárási körülmények függvénye és a nyílászárók beépítése körülményes. Egykor gyakori falazási technológia volt Magyarországon, azonban a jövőben széleskörű hazai elterjedése nem prognosztizálható. 3) Vetett és préselt föld-, és vályogtéglák A tradicionális vetett téglák gyártástechnológiájának továbbfejlesztésével, a gépesítés különböző szintű megoldásával dolgozták ki a préseléses gyártástechnológiát. A préseléshez kézi vályogpréseket és köztes technológiájú vályogpréseket használnak.
94
Az elemes építőanyag száraz sűrűsége 1500-2200 kg/m3 között változik. Előnye, hogy nagy tömörségű és nagy nyomószilárdságú, méretpontos építőanyag állítható elő. A száradási idő – mivel az elemek lényegesen kisebbek, mint például a vert fal – rövid, a gyártás az építési helytől független is megoldható. A technológia nagy előnye, hogy a korszerű építési technikákkal kompatíbilis, a fal készítését a hagyományos falazás technológiája szerint kell elvégezni. Hátránya, hogy a préselt téglákból készített fal hőszigetelése csekély. Kiegészítő hőszigeteléssel családi házak és kisebb közösségi épületek építésére ajánlható.
3.2.3.2-1 ábra: Tömör vályogtéglák tartószerkezeti szerepben alkalmazva. [foto: Medgyasszay Péter]
4) Könnyűvályog monolit falak és -téglák A könnyűvályog technológiát Németországban fejlesztették ki, azzal a céllal, hogy a vályogfalak hőszigetelő képességét javítsák. A technológia jellegzetessége, hogy az elkészített fal száraz testsűrűsége 400-1200 kg/m3 érték között változik. Előnye, hogy a falazat hőszigetelő képessége jelentősen megnő. A monolitikusan készített könnyűvályog szerkezetek hátránya, hogy száradási időigénye jelentős, és csak kitöltő szerkezetként nem teherhordó elemként lehet alkalmazni. A könnyűvályog tégláknak az 400-1200 kg/m3 testsűrűségű égetés nélkül szárított vályog építőelemeket nevezzük. Előnye, hogy a falazat hőszigetelő képessége hagyományos technológiákhoz képest jelentősen megnő. A monolitikusan készített könnyűvályog szerkezetekhez képest további előny, hogy az elemek száradási ideje jelentősen lecsökken. Hátránya, hogy csak kitöltő szerkezetként, nem teherhordó elemként lehet alkalmazni.
95
3.2.3.2-2 ábra: Könnyűvályog téglák falazása tartóváz közé [Foto: Medgyasszay Péter]
Födémszerkezetek A vályog húzási szilárdsága minimális, ezért önállóan födémszerkezetként nem alkalmazható. Tradicionálisan, és a korszerű vályogépítés során is számos esetben alkalmazzák azonban a vályogot födémszerkezetekben. 1) Vályogtapasztás Tradicionálisan a vályogfalú házak födémszerkezete fagerendás födémként lett kialakítva. A fagerendák tetejére borított deszkaborítás került és erre cca 10 cm vastagságban hordtak fel több rétegben vályogtapasztást, mely tűz elleni védelemként és hőszigetelésként is funkcionált. 2) Polyvás födém A tradicionális technológiát még ma is alkalmazzák egyes helyeken. A fa tartógerendák közé nútba, vagy segédtartóra fektetve nedves, vályogos szalmába „bepólyált» keményfa rudakat tettek sűrűn egymás mellé. E szerkezet kiváltotta a gerendákra fektetett deszkaterítést is, és a vályogtapasztáshoz hasonlóan némi tűzvédelmi, illetve hőszigetelő funkciója volt. 3) Könnyűvályog béléstestes födém A korszerű vályogépítés egyik födémszerkezete, amikor a fagerendákat alulról látszó, vagy vakolt deszkaterítéssel borítják. A gerendák közötti tálcákba kiporlásgátló nátronpapírt helyeznek, majd könnyűvályog téglákkal, vagy béléstestekkel töltik ki a födémgerendák közét. A födém burkolataként hanglágy anyaggal elválasztott faburkolat, vagy igény esetén könnyűbetonra fektetett kerámiaburkolat is helyezhető. A könnyűvályog ebben az esetben hőtároló és hangszigetelő anyagként funkcionál. Műszaki adatok, táblázatok a vályogépítés szerkezeteiről és anyagairól Németországban a Dachverband Lehm e.V. szakmai szövetség mintegy szabvány előkészítésként Lehmbau Regeln címmel szabályozást jelentett meg vályog építésről. A követekző táblázatok ezen kötetben ismertetett, nemzetközileg elismert adatokat tartalmazzák:
96
3.2.3-1. táblázat Vályog építési anyagok sűrűsége Vályog építési agyagok sűrűsége Vert vályog Rakott fal Szalmás vályog / (szálas vályog) Könnyűvályog Ömlesztett árú vályog ömlesztett árú könnyűvályog ömlesztett árú Elemek-téglák vályogtégla könnyűvályog tégla natúr téglák (ki nem égetett) tömör üreges Építőlemezek vályog építőlemezek könnyűvályog építőlemezek Habarcsok vályog falazóhabarcs könnyűvályog falazóhabarcs vályog vakolóhabarcs könnyűvályog vakolóhabarcs vályog gépi vakolat
alsó határ (kg/m3) 1700 1500 1200 400
felső határ (kg/m3) 2200 1800 1700 1200
1200 400
2200 1200
1200 600
2200 1200
1900 400
2000 1600
1200 400
1800 1200
1200 800 1200 600 600
1800 1200 1800 1200 1800
3.2.3-2. táblázat A vályog építőanyagok nyomószilárdsága A vályog építőanyagok nyomószilárdsága tapasztalati értékek Építőanyag sűrűségi osztály (kg/m3) Vert vályog kavicsos 2,0-2,2 szalmás 1,7-2,0 Vályogtégla 1,6-2,2 Natúr téglák (ki nem égetett) 1,9-2,2
97
nyomószilárdság (N/mm2) 3-5 2-3 2-4 2-4
3.2.3-3. táblázat Vályog építőanyagok hővezetési ellenállása Vályog építőanyagok hővezetési ellenállásának számítási értékei1) Sűrűség (kg/m3)2) Hővezetési ellenállás – λ (W/mK) 2200 1,40 2000 1,20 1800 0,90 1600 0,70 1400 0,60 1200 0,50 1000 0,35 900 0,30 800 0,25 700 0,21 600 0,17 500 0,14 400 0,12 1) 2)
Az adatok a korábbi normákban és irodalmi adatokban szereplő értékek kedvezőtlenebb értékei. Üreges építőelemeknél az agyagos térfogatsúly van megnevezve, azaz a légtérfogat nincs figyelembe véve.
3.2.3-4. táblázat Vályogszerkezetek páradiffúziós ellenállása Vályogszerkezetek páradiffúziós ellenállása (μ) Sűrűség (kg/m3)
400 1200
-
1200 2200
98
μ (-) Adalék szerves 3/5 5/10
ásványi 5/10 5/10
3.2.3-5. táblázat A vályog épületszerkezetek szükséges száradási időtartama A vályog épületszerkezetek szükséges száradási időtartama tapasztalati értékek hónap vertfal 40 cm 4-6 rakott fal 12 falazott szerkezet vályoghabarcsba falazva vályogtéglából, 25 cm vastagságban 0,25-1 könnyűvályog téglából, 25 cm vastagságban 0,25-1 nedvesen épített falak szalmás könnyűvályogból, 30 cm vastagságban 2-4 faadakékos könnyűvályogból 30 cm vastagságban 2-3 ásványi adalékos könnyűvályogból, 30 cm vastagságban 1-3 szalmás vályogból, 15 cm vastagságban 0,5-2 vályogfeltöltések födémben, 10 cm vastagságban 0,5-3 polyvás födém 10 cm vastagságban 0,5-2 belső vályogvakolat 1 cm vastagságban 0,25-1 3.2.3-6. táblázat Vályog építőanyagok tűzállósága Vályog építőanyagok tűzállósága Összeállítás a DIN szabályozása és kísérleti eredmények alapján. Nem éghető kategóriába soroltak Adalék sűrűség (kg/m3) Vályog (és vályog építőelemek) ásványi adalékokkal, mint homok, kavics, ásványi könnyű adalékok1) Vályog építőanyagok, melyekbe növényi szálas anyagokat kevertek a vályogépítés szabályai szerint, és sűrűségük nagyobb, mint 1700 kg/m3 2) Vályog építőanyagok, a következő növényi adalékokkal3) szalma > 1200 faapríték > 1400 faforgács > 1600 fűrészpor > 2000 Nehezen éghető kategóriába soroltak Vályog építőanyagok, a következő növényi adalékokkal3) szalma > 600 kender, len > 600 faapríték > 800 lásd DIN 4102 T4 (3/1994) lásd DIN 18951 Bl. 1(1/1951) 3) A z MFPA Leipzig egy diplomamunkája és a DIN 4102 T1 részletezett vizsgálatai alapján a vályog építőanyagok tűzállóságának megbecslésével. 1)
2)
99
3.2.4 Beton falazatok A beton falas építési rendszereket a kivitelezés módja, illetve a szerkezet hőtechnikai viselkedése alapján két típusra lehet osztani: • nagyelemes, vagy monolit, hőszigetelés nélküli falak, • kiselemes, hőszigetelő elemekbe zsaluzott falszerkezetek. 3.2.4.1 Nagyelemes, hőszigetelés nélküli betonfalak A betonfalak talán leggyakrabban alkalmazott típusa a kétoldali zsaluzatba helyszínen vasalt és betonozott falak. Ezt a faltípust 12-20 cm-es jellemző vastagságban többszintes lakó és irodaépületek építéséhez használják. A szerkezet előnye, hogy • kis falvastagság mellett nagy teherbírással és merevséggel rendelkezik, • nagy hőtároló tömege van, • jó hangcsillapítási, akusztikai tulajdonsága van. Hátránya ugyanakkor, hogy • építési költsége magas, • kiegészítő hőszigetelést igényel, • előállítási energiaigénye magas, • páragazdálkodási képessége alacsony. A falak kivitelezése során első lépésben jellemzően szintmagas újrahasznosítható zsaluzatokat építenek ebbe helyezik el a statikai méretezés szerint szükséges vasalást, majd öntik ki betonnal a zsalu közötti teret. A helyszíni zsaluzás mellett lehetséges beton kéregpanelek közé öntött helyszíni betonozással is falakat építeni.
3.2.4.1-1. kép: Kéregpanelek
100
A külső térrel érintkező betonfalakra mindenképpen hőszigetelést kell tenni. A 3.2.4.1-1 táblázat azt mutatja meg, hogy a külső oldali polisztirol anyagú hőszigetelés növelésével miként változik egy jellemzően 15 cm vastag betonfal hőátbocsájtási képessége. 3.2.4.1-1. táblázat: 15 cm vastag szigeteletlen beton falra tett hőszigetelés hőtechnikai hatása. Hőszigetelés vastagsága (cm) Hőátbocsájtási tényező – U (W/m2 K)
0 3,78
8 0,44
10 0,36
12 0,30
14 0,27
16 0,23
18 0,21
20 0,19
3.2.4.2 Kiselemes, hőszigetelő elemekbe zsaluzatba betonfalak A „legó-rendszerű” zsaluelemekből készített betonfalak egy kicsit kilógnak a „nehéz építési mód” kategóriából. Ugyan az elkészült fal a vasalt beton magnak köszönhetően nagy tömegű, és teherbírású, a nehéz szerkezetekre jellemző nagy hőtároló kapacitás itt kevésbé érvényesül. A betont ugyanis két polisztirol hőszigetelés közé öntik be, amelyek az elkészült fal részét képzik. Ezek a szigetelő rétegek, különösen a belső, azonban hőtechnikailag elválasztja a környező levegőtől a beton falmagot, így annak hőtároló kapacitása csak erősen korlátosan tud érvényesülni. Hőszigetelési tulajdonságot tekintve azonban a szerkezek kiemelkedően jók. Az általában 5 cm-es belső és az 6-20 cm vastagságig terjedő hőszigetelés 0,27-0,12 W/m2K hőátbocsájtási tényező értéket biztosít a falaknak.
3.2.4.2-1. ábra Grafitos polisztirol elem beton falú építési rendszerhez [Forrás: Prokoncept]
101
3.2.5 Tömegfalak, trombe-falak A nehéz szerkezetekből készített falazatok egy speciális fajtája, amikor a szerkezet a hőveszteségek minimalizálása mellett a hőnyereségek maximalizálását is célul tűzi ki. Ekkor olyan nehéz, tömör anyagból (pl. vályog, tégla, beton) épülő szerkezeteket építünk üvegezett szerkezetek mögé, amelyek képesek a napenergia elnyerésére, és belső tér felé fáziskésleltetéssel történő továbbítására.
3.2.5-1 ábra: Trombe-fal működési elve a) télen nappal; b) télen este; c) nyáron [Medgyasszay, 1995]
Megjegyzendő azonban, hogy ezen szerkezetek teljes fűtési idényben hazai klímán esetenként több energiát veszítenek, mint nyernek. Tanácsos speciális kiegészítő hőszigetelések alkalmazása (lásd transzparens hőszigetelés). 3.2.6 Kupolák, boltozatok A kupolák és különböző boltozatok a római idők óta ismertek, alkalmazottak. Közös jellemzőjük, hogy a tömör, alapvetően nyomásra terhelhető építőelemeket (Kövek téglák) úgy építik össze, hogy az elemek mindig egymásra támaszkodva vízszintes teherhordó szerkezeteket (értsd födémeket) tudnak kiváltani. Az egyes elemek külön-külön ugyan nem lennének képesek a födémekben ébredő húzási erők felvételére, de a teljes szerkezet már megfelel ezen igénybevételeknek is. Történeti időkben nagyobb fesztávú terek áthidalására szinte kizárólag ezt a szerkezettípust alkalmazták, amely szerkezetek azonban az acél és a vasbeton födémek elterjedése miatt kikoptak az általános építőipar eszköztárából. Manapság egy speciális épülettípus, a földházak, dombházak építésénél egyre gyakrabban lehet ilyen szerkezetekkel találkozni.
102
3.2.6-1 ábra: Dombház külső képe
3.3 Könnyűszerkezet Magyarországon az 1990-es évektől terjedt el igazán állandóan használt épületek építése céljából a könnyűszerkezetes építési mód. Az Észak-Amerikából eredeztethető rendszerek lényege, hogy előregyártott elemekből, nedves technológiák minimalizálásával építenek szerkezeteket, épületeket. A falszerkezetek építésének két jellemző szerkezeti elve a • tömör szerkezet és a • vázas szerkezet. Tömör építési mód történeti előképei a tradicionális gerenda és boronaházak. A vízszintesen fektetett gerendákat, vagy rönkfákat végeiknél kiképzett hornyok segítségével illesztették egymásba.
3.3-1 ábra: Vakolt falú gerendaház az Őrségben
A szerkezet előnye, hogy a viszonylag vastag (kb. 20 cm) fa a korabeli épületekhez képest jó hőszigetelési képességgel rendelkezett, és a fa mint az egyik leginkább „emberbarát” anyag nagyon kellemes belső komfortot biztosított.
103
3.3-1. táblázat: Falazat Falazat megnevezése, jellemző mérete 50 cm vastag kő falazat kétoldali vakolattal 45 cm vályogtégla falazat kétoldali vakolattal 20 cm gerendafal kétoldali tapasztással
Hőátbocsátási érték U [W/m2 K] 1,35 1,05 0,80
A táblázatból látható, hogy a gerendafal hőszigetelési értéke jobb, mint a korabeli falszerkezeteké, azonban a mai követelményeket nem elégítik ki. A mai gerendafalú szerkezetekbe kiegészítő hőszigetelést építenek be, hogy a fokozott energetikai igényeket is kielégíthessék a falszerkezetek.
3.3-2 ábra: A hőszigetelt gerendaházaknál a gerendát inkább díszítő, felületvédő jelleggel építik be. A fokozott hőszigetelést a belső oldal felőli hő-szigetelő anyag biztosítja [grandacs.hu]
Érdekes az az osztrák megoldás, amikor a nagy rönkökből épített tiroli házak formáját formázza a szerkezet, azonban a szerkezet belsejében PUR-hab hőszigetelés található.
3.3-3 ábra: PUR-habbal hőszigetelt „gerendaház” [foto: Medgyasszay Péter]
104
A hőszigetelt gerendaházakról összességében érdemes elmondani, hogy sokszor csak az esztétikai értékét tartották meg történeti előképeiknek. A belső oldali hőszigeteléssel a jelentős tömegű, jó páragazdálkodási képességű egyedi faszerkezet a lakótéren kívül kerül. A hőszigetelés miatt szükséges párazáró rétegek miatt csak egy vékony belső kéreg ( jellemzően faburkolat) tudja szabályozni a belső tér levegőjének hőmérsékletét és páratartalmát. A vázas építési mód előképei a német „Fachwerk”, vagy a magyar paticsfalú épületek. Mindkét épülettípus olyan területeken terjedt el, ahol a fa korlátosabban állt rendelkezésre. A falakba így nem tömören, hanem ritkábban, vázas rendszerbe építették be a faszerkezetet. A vázak közé vályogtégla, égetett tégla, vagy font sövényre tapasztott kitöltést tettek.
3.3-4. ábra: Fa oszlopok közötti vesszőfonásra két oldalról felhordott vályogtapasztással készült a paticstal.
A mai vázas szerkezetek hasonló szerkezeti logikát követnek, csak a felhasznált anyagok változtak nagy mértékben. A falak tartószerkezete készülhet fából, 10/15, vagy még kisebb, 5/12 – 5/15-ös keresztmetszettel, de elterjedt a vékony acélprofilos tartószerkezet is.
105
3.3-5 Favázas könnyűszerkezet ábra: A vékony keresztmetszetű, merevített faváz közé kerülő hőszigetelő anyag biztosítja a szerkezet jó hőszigetelő képességét. [foto: Medgyasszay Péter]
A tartószerkezet közé hőszigetelés, majd a váz két oldalára belső és külső burkolati rétegek kerülnek elhelyezésre. Külső burkolatként deszkázat, építőlemez vagy polisztirol táblákra vékonyvakolatot szoktak elhelyezni. A belső burkolat általában lambéria vagy gipszkarton. A kifinomultabb rendszereknél több rétegből áll össze a belső burkolat, és kialakításra kerül egy 3-5 cm vastag szerelőhézag is, amiben a ház gépészeti és elektromos vezetékeit lehet rejtve elvezetni. A könnyűszerkezetes építés különösen gyors módszere a paneles építés, amikor a tartószerkezetet és a szerkezet egyes részeit előre gyártva szállítják a helyszínre, így az időjárásfüggő helyszíni építés ideje radikálisan lerövidül.
3.3-6 ábra: A tartószerkezet és a hőszigetelés egy elemként készül a paneles falszerkezetnél [grandacs.hu]
A könnyűszerkezetes házakat értékelve elmondható, hogy viszonylag olcsó és nagyon gyorsan kivitelezhető technológia. A mai falszerkezetek hőszigetelő képessége nagyon jó, a 2018-2020-ban érvénybe lépő új követelményeket is kielégítik. Megfelelő szerkezeti védelemmel (pl. magas lábazat, túllógó eresz, stb.) az általában számított 45 évnél magasabb élettartam is várható. A szerkezet hátrányaként kell azonban elmondani, hogy az épületek kis hőtároló képessége miatt nagyon rugalmasan szabályozható gépészettel üzemeltethetők csak komfortosan. A nyári időszakban magasabb hűtési igénye van az nehéz épületeknek,
106
mivel az éjszakai időszak hűtő hatását csak kis mértékben tudják hasznosítani. Átmeneti időszakban a napenergia is kisebb mértékben tud hasznosulni, mivel a gyorsan felmelegedő épületben hőterhelésként jelentkezik a bejutó hő. Télen pedig a magas hőmérsékletű tűzelőberendezések (pl. kályha, kandalló) nagyon gyorsan felmelegítik a belső teret, az épületszerkezetek kevés hőt tudnak tárolni, így felesleges szellőztetési igény keletkezik. A könnyűszerkezetes szerkezetek további hátránya, hogy hazai piacon gyorsan vesztik értéküket, a használt házakat alacsony áron lehet csak eladni.
3.4 Hőszigetelések A hőszigetelések a mai korszerű épületek kulcsfontosságú építőanyagi. Korszerű anyagokból már lehet klasszikus hőszigetelés nélkül is a kor követelményeit kielégítő szerkezeteket készíteni, de felújítások esetén szinte elkerülhetetlen alkalmazásuk. Hőszigetelő anyagnak nevezzük azokat az építőanyagokat, amelyek hővezetési tényezője (l) lényegesen jobb, mint az általánosan használt építőanyagoké, kevesebb, mint 0,6 W/mK. A hőszigetelő anyagokat eredetük szempontjából a következő csoportokba lehet sorolni: • természetes anyagú, • szilikát alapú, • kőolaj származék, • kompozit anyagok, • beszélhetünk továbbá külön kategóriaként újrahasznosított anyagból készülő hőszigetelésekről. A hőszigetelések hővetezési tényezője, páradiffúziós ellenállási száma és jellemző alkalmazási területét a 3.4-1. táblázatban foglaltuk össze. 3.4.1-1. táblázat: Hőszigetelő anyagok hővezetési tényezője, páradiffúziós ellenállási száma és jellemző tulajdonságai Anyagmegnevezés Nád Szalma Expandált polisztirol
Formahabosított expandált polisztirol Extrudált polisztirol
Hővezetési tényező (λ) 0,042 – 0,06 0,04 – 0,06 0,030 – 0,045
Páradiffúziós ellenállási (μ) 1,4 1,4 20 – 100
0,035
40 – 100
0,035 – 0,038
100 – 200
107
Jellemző alkalmazási terület fal, födém fal, födém tetőszerkezet, padlásfödém, fal, födém, pincefödém, nedvességtől védett padló nedvességnek kitett padló, pincefal tetőszerkezet, padlásfödém, fal, födém, pincefödém, nedvességnek kitett padló, pincefal, lapostető
3.4.1 Természetes anyagú hőszigetelések Természetes eredetűnek tekintjük azon anyagokat, amely előállítása minimális átalakítást és energia ráfordítást igényel. Jellemző tulajdonsága ugyanakkor ezen anyagoknak, hogy a természetben könnyen, káros anyag kibocsájtás nélkül vis�szaalakulnak. 3.4.1.1 Nád szigetelés A nád vizes élőhelyeken növő üreges, hosszúszárú anyag, amit évezredek óta használnak épületek építőanyagaként. Tradicionálisan tetőfedésre használták, de az elmúlt évtizedekben gyártott nádpallókat falak, födémek hőszigetelésére is alkalmazták. Magyarországon jelentős mennyiségű nád terem, amiből több cég gyárt tetőfedő nádat, vagy nádpallót. Ezen termékek jelentős hányada nyugateurópai piacon kerül beépítésre. A nádpallókat 2, 3, 5 cm vastagságban gyártják. A táblák hővezetési képességére ellentmondó adatok vannak. Gyártók 0,0420,055 W/mK értéket közölnek, míg az 1991-es hőtechnikai szabvány 0,06 W/mK értéket határoz meg. Páradiffúziós tényezője a vonatkozott szabvány szerint 1,4. [MSZ-04-140-2:1991]
3.4.1.1-1.ábra: Hőszigetelésként használható nádpalló [madinad.hu]
A nádpallókat padlásfödémbe és falakra lehet beépíteni. A padlásfödémbe történő beépítés kevésbe javasolt. A tábláknak ugyanis jelentős térfogatsúlyuk van (200 kg/m3), és a kellő vastagságú (kb. 20-30 cm) hőszigetelés súlya már jelentős terhet jelent. A szerkezet súlyát tovább növeli, hogy 5-10 cm-es vályogtapasztással érdemes ellátni a vízszintesen fektetett nádpallókat. Ez a réteg födém tűzbiztonságát, és a födém járhatóságát biztosítja. Nem megoldott ugyanakkor a rágcsáló elleni védelem. A nádpallók teljes vályogos körbeburkolása a födém szélein sokszor nehézkes, illetve a vályogborításon évek során keletkező repedések lehetőséget biztosítanak arra, hogy egerek, pelék költözzenek a szigetelésbe. A falazatra történő elhelyezés kevésbe problémás. Az egy, vagy akár több rétegben készülő szigetelést alátétes dübelekkel lehet a falszerkezethez rögzíteni. A nád mechanikai és tűz elleni védelme miatt külső oldalról feltétlenül vakolni kell a rögzített szigetelést. Javasolható, hogy a nádpallókra stukatúr nád, vagy rabicháló kerüljön elhelyezésre, amelyek segítik a vakolat tapadását. (A nádpalló nyers felülete olyan tömör, hogy a vakolat nem tud kellő tapadó felületet kialakítani.) Vakolóanyagként javasolt mészhabarcs, javított mészhabarcs, vagy cementvakolat. Lehetséges még vályogvakolattal védeni a nádpallókat, de a vályog ke-
108
vésbé tartós, mint az előbb felsorolt anyagok. A nádpalló a szerkezetben kialakuló páratechnikai problémákra kevésbé érzékeny, mivel az anyag üregszerkezete el tudja vezetni az esetleg feldúsuló párát.
3.4.1.1-2. ábra: Nádpallók falra történő rögzítése [madinad.hu]
A falra elhelyezett hőszigetelés előnyeit és hátrányait a 3.4.1.1-1. táblázat mutatja be 3.4.1.1-1. táblázat: Nádpalló falszigetelésként történő alkalmazásának előnyei, hátrányai Előny 1) természetes anyaghasználat
Hátrány 1) mérsékelt hővezetési képesség, 2) rögzítés-technológia bizonytalansága,
3.4.1.2 Szalmabála hőszigetelés A szalma a gabonafélék nagy mennyiségben termelődő száraz szára. Mezőgazdasági alkalmazása tradicionálisan állatok almozására történt. Az állatállomány számának illetve az állattartási szokások megváltozásával a szalma nehezen hasznosítható melléktermékké vált. Sok helyen az aratás során a betakarító gépek leszecskázzák, majd a földre kiterítik, vagy a mezőn elégetik. Mindenképpen értékesebb a szalma tüzelőanyaggá történő alakítása (lásd agro-pellet), de még értékesebb épületek hőszigeteléseként történő alkalmazása. A jellemzően 35/50/80 cm méretű, szalmabálákat falakban és födémekben alkalmazzák. Az anyag hővezetési képességére az 1991-es hőtechnikai szabvány 0,06 W/mK értéket határoz meg. [MSZ-04-140-2:1991]A külföldi szakirodalom ennél részletesebb adatokat közöl, és megkülönbözteti a bálákban a szálirányú, illetve az arra merőleges hővezetés értékeit. Szálirányú hővezetés esetén a szalmaszállakban lévő légrétegek „átszellőzhetnek”, így rosszabb, 0,065 W/mK értéket adnak meg, míg a zárt légrétegek esetén a szálírányra merőleges hővezetési képesség értéke 0,045 W/mK értékkel számítható. [Scharmer, 2008]. A szalmabálákat az USA-ban, az 1900-as évek elején történt „feltalálása” óta használják épületek szerkezeteiben. Még ma is állnak lassan 100 éves szalmabála épületek, amelyek architektúráját tekintve senki nem mondaná meg, miből épültek.
109
3.4.1.2-1 ábra: A legrégebbi, 1896-ban épült még ma is használt szalmabála épület Nebraskából [buildipedia]
Falszerkezetekben nagyon sokféleképpen lehet a bálákat beépíteni. Léteznek önálló teherhordó szerkezetként épített falak is, de gyakoribb, hogy valamilyen tartóváz ( jellemzően fa) közé építik a 35 cm, vagy 50 cm szélességben fektetett bálákat. Nagyon fontos a szerkezet kétoldali vakolása, amely a szükséges tűzvédelmet hivatott biztosítani. Kétoldalt vakolt 50 cm vastag, nem teherhordó szalmabála falszerkezet az ÉMI által 2008-ban M-110/2008 számon végzett vizsgálata szerint „B” nehezen éghető besorolással, 45 perc (REI 45) tűzállósági határértékkel rendelkezik. Amennyiben a falazat tartószerkezeti funkciójában a szalmabálák nem vesznek részt, a falazat térelhatároló szerepében a következő mértékben vehet részt a hőszigetelés: a) térelhatároló funkciót is ellátó kialakítás, b) térelhatárolásban részlegesen szerepet játszó kialakítás, c) térelhatároláson kívül eső kialakítás. Térelhatároló funkciót is ellát a hőszigetelő szalmabála, amikor fa tartószerkezet közé építve 50 cm vastagságban fektetik a bálákat, majd két oldalról vályogos vakolattal vakolják. Ezen szerkezettel épült Magyarország első szalmabálás lakóháza Sárospatakon.
110
3.4.1.2-2 ábra: Szalmabálák beépítése a létraváz közé Sárospatakon. [Foto: Novák Ágnes]
Részleges térelhatároló szerepviselésről beszélhetünk akkor, amikor a faváz belső és vagy külső oldalára féltégla, vagy egésztégla vastagságban vályogtégla falazatot készítnek, majd a tartóváz közötti teret töltik ki szalmabálával. Ezen kialakítással készült a szalmabála ház Magyarkúton, ahol a belső, féltégla vastag vályog falazat külső oldalára, a tartó létraváz közé épült be 35 cm vastagságban a szalmabála, ami külső oldalról természetesen vályogos-mészhabarcsos vakolatot kapott.
3.4.1.2-3 ábra: Szalmabála hőszigetelés elhelyezése féltégla kitöltő falazat elé. [foto: Borday Levente]
111
Ebbe a kategóriába sorolhatók a Galgahévízen épített házak is, ahol a kétoldali, féltégla vastag vályogtégla falazat közé lett 35 cm vastag szalmabála hőszigetelés beépítve. A térelhatároló szerkezeten kívüli kialakítás az új építések mellett felújításoknál is alkalmazható. Ekkor a meglévő, teherhordó falhoz rögzítünk egy fa segédtartó vázat, amit szalmabála szigeteléssel töltünk ki, és persze itt se maradhat el a külső oldali vakolás. Új építésként ilyen kialakítással készült Mányban egy lakóház, ahol a belső helyzetben a teherhordó, térelhatároló funkciót 30 cm vastag üreges téglafal adta.
3.4.1.2-4 ábra: Új építésű, tégla falazatú ház 35 cm szalmabálával hőszigetelve. [Terv: Medgyasszay Péter]
Meglévő épület felújításaként pedig ez a megoldás lett alkalmazva Nyíregyházán, egy vályogház utólagos hőszigeteléseként.
3.4.1.2-5 ábra: Meglévő vályog falazat hőszigetelése szalmabála elemekkel. [terv: Medgyasszay Péter]
112
Födémekben történő alkalmazása a nád szigetelésnél ismertetett problémákat veti fel. 3.4.1.1-1. táblázat: Szalmabála falszigetelésként történő alkalmazásának előnyei, hátrányai Előny 1) természetes anyaghasználat, 2) alacsony bekerülési költség
Hátrány 1) külső felületképzés érzékenysége
3.4.1.3 Egyéb természetes anyagú hőszigetelések A nemzetközi gyakorlatban a helyi adottságok függvényében számos egyéb anyagot alkalmaznak hőszigetelésként. Ezeket az anyagokat csak összefoglalóan, röviden ismertetjük, mert Magyarországon jelenleg nem, vagy nagyon drágán elérhetők. Kender szigetelés A kednerpaplant ipari kenderből állítják elő. A gyorsan növő növény rostjaiból készülő szigetelőanyagot gombafertőzések ellen kezelik majd különböző tömörségű termékeket állítanak elő. Kaphatók hőszigetelő paplanok is, amelyek a kőzetgyapot hőszigeteléshez hasonlítanak, de nem szúrnak, nincs káros kibocsájtásuk. A kender hőszigetelő képessége a használatos hőszigetelő anyagokkal egyezik meg: 0,04 W/mK. Magyarországon kender szigetelést jelenleg nem gyártanak, de német termékek kaphatók (lásd Thermo-Hanf, Steico).
3.4.1.3-1 ábra: Kender hőszigetelő táblák [Thermo-Hanf]
Parafa szigetelés Európában Portugália éghajlata a legkedvezőbb a parafa-tölgyek termesztésére. A fa megújulóan lefejthető kérgéből készítik a különböző parafa termékeket. Az egyedi tulajdonságú anyag felhasználása sokrétű. A rosszabb minőségű, durva részekből, mintegy melléktermék készítik a parafa szigeteléseket.
113
Gyapjú Gyapjú szigetelést juhok más célra nem alkalmas durvább szőrzetéből készítik. Az átmosott, jellemzően boraxal kezelt alapanyagból tekercs vagy paplan formában állítanak elő építési anyagot. Az építőanyag alkalmazása az üveggyapothoz hasonló, tömörödéstől mentes, mechanikailag védett helyeken építhetők be. Az anyag testsűrűsége 20-60 kg/m3. Hővezetési tényezője jónak mondható (0,035-0,045 W/mK), és páraáteresztő képessége is jó (µ=1-2). Magyaroszágon nem gyártott, de az Európai Unió több tagországából importálható.
3.4.1.3-2 ábra: Gyapjú szigetelés beépítése [thermafleece.com]
3.4.2 Szilikát alapú hőszigetelések A hőszigetelési igény megjelenésével a természetes anyagú hőszigetelések mellett elsőként a szilikát, azaz ásványi anyag alapanyagú szigetelések jelentek meg. A blokkos épületek lapostető födémeinél alkalmazták a „kőszivacs” lapokat. Ezek mai szemmel már nem tekinthetők hőszigetelő anyagnak. Hővezetési tényezőjük 0,17-0,35 W/m2K, ami inkább az üreges tégla tulajdonságához hasonlítható. A gyártástechnológiák fejlődésével sok új anyag jelent meg, amelyeket manapság új építéseknél vagy felújításoknál egyaránt alkalmazunk. 3.4.2.1 Kőzetgyapot hőszigetelés A kőzetgyapot szigetelést jellemzően vulkanikus eredetű bazaltból állítják elő. A kőzetet 1400-1500 fokon cseppfolyósítják, majd egy centrifugával szálasítják. A vékony szálakat lehűtve készül el a „gyapotszőnyeg”, aminek tömörítésével és kötőanyagok hozzáadásával és polimerizációjával készítik el a hőszigetelő táblákat. A kőzetgyapotra jellemző a viszonylag nagy tömörség, súly és stabilitás. A gyártott termékek testsűrűsége 35-140 kg/m3, míg hővezetési képessége 0,035-0,039 W/m2K értékek között mozog. Nagyon fontos terméktulajdonság, hogy az anyag
114
nem éghető, ami sok alkalmazás esetén tervezési kritérium (pl. átszellőztetett légréses homlokzatok szigetelése). A termékek jellemzően táblásítva kaphatók. [rockwool.hu] Alkalmazása nagyon sokrétű. Homlokzati falak, lapos és magastetők, pincefödémek hőszigetelésére rendkívül alkalmas. Kapható lépésálló kialakításban is, amivel födémekbe, talajon fekvő padlókba is beépíthető. Különlegesen előnyös tűzvédelmileg kritikus helyeken, mint a már említett átszellőztetett homlokzat, illetve acélvázas csarnoképületek lapostető rétegrendjében. Alkalmazásának fontos korlátja, hogy nedvesség hatására az anyag elveszti hőszigetelő képességét és stabilitását, így nedvességnek kitett helyeken nem alkalmazható. Homlokzatok hőszigetelése esetén jellemzően vakolható termékeket építünk be. Egy különleges termék beépítését mutatja a 3.4-1. ábra. Ennél a terméknél két különböző testsűrűségű anyag van összeépítve egy anyaggá. A belső oldali lazább hőszigetelés kisebb súlyú és jobb hőszigetelő képességű, míg a külső oldali szigetelés keményebb, kellően merev aljzatot biztosít a szigetelésre kerülő vékonyvakolat fogadására.
3.4-1. ábra: Kőzetgyapottal hőszigetelt falsarok vízszintes metszete (Rockwool nyomán) 1: Teherhordó falszerkezet; 2: Ragasztóhabarcs; 3: Homlokzati hőszigetelés; 4: Ragasztóba ágyazott üvegszövet; 5: Vékonyvakolat; 6: Élvédő profil.
Amint az a 3.4-1. ábra mutatja a hőszigetelést ragasztani és tárcsás dübelekkel mechanikailag rögzíteni kell. Az általában 60x100 cm-es táblákat az alkalmazástechnikai leírás szerint, de általában a sarkokban és két helyen mezőben kell rögzíteni (3.4-2. ábra)
115
3.4-2. ábra: Kőzetgyapot táblák rögzítése tárcsás dübelekkel (Foto: Medgyasszay Péter)
3.4.2.2 Üveggyapot hőszigetelés Az üveggyapot gyártása a kőzetgyapothoz hasonló. Alapanyaga azonban nem bazalt, hanem az üveggyártáshoz is használt kvarchomok vagy újrahasznosított üveg. Egyéb alapanyagokkal együtt a megolvasztás után porlasztással képzik az épületszigetelésben használatos üveggyapotot. Több gyártó kínál olyan terméket, amelyekben a gyapot összekötése nem a szokásos formaldehidet tartalmazó kötőanyaggal van kezelve, hanem vizes bázisú anyaggal. Az így előállított anyag ugyan puha, nem terhelhető, de rákkeltő anyagtól mentes, környezetbarátnak értékelhető (pl. Knauf Ecose, vagy URSA-PURE). Az anyag táblásítva, tekercsben és legújabban befújt formában is kapható. A befújt szigetelés esetén speciális géppel egy bevúzócsövön keresztül juttatják a beépítés helyére a szigetelést, amely a beépítés technológiája miatt nagyon jól kitölti a rendelkezésre álló teret.
3.4-3. ábra: Befújt üveggyapot hőszigetelés és bedolgozása [knaufinsulation.hu]
116
3.4.2.3 Pórusbeton hőszigetelés A pórusbeton szigetelést a nehéz falazatoknál ismertetett technológiával gyártják. Az anyag habosítása során azonban nagyobb arányú polustérfogatot képeznek, így könnyebb, jobban hőszigetelő anyagot tudnak létrehozni. A nagyobb levegőtérfogat miatt azonban az anyag teherhordó képességét elveszíti, csak kiegészítő szigetelőanyagként használható! A Magyarországon Multipor terméknéven forgalmazott termék hővezetési képessége 0,045 W/m2K. Fontos tulajdonsága, hogy tűzálló, illetve, hogy az anyag a szálas hőszigetelő anyagokhoz képest lényegesen több légnedvességgel tud gazdálkodni. Ez a tulajdonsága teszi alkalmassá, hogy előszeretettel alkalmazzák falak utólagos, belső oldali hőszigetelésére. A hőszigetelő elemek beépítése, felületkezelése a kőzetgyapot szigetelésnél leírtakkal azonos.
3.4.2.3-1. ábra: Pórusbeton hőszigetelés elhelyezése [ytong-silka.de]
3.4.2.4 Duzzasztott agyaggolyó Az apró, jellemzően 1 cm-nél kisebb átmérőjű agyaggolyókat homogenizált agyaggolyók égetésével állítják elő. A kemény felületű golyók 1000 °C-ig tűzállók, fagyállónak minősítettek és viszonylag jó hőszigetelő képességük mellett (0,080,8 W/mk) terhelhetők. Megfelelő kitámasztás mellett az ömlesztett formában alkalmazott anyag 2-8 N/mm2 terhelést bír el a 300-500 kg/m3 testsűrűségű feltöltés. A termék azonban képes igen jelentős mennyiségű nedvességet felvenni, amit lassan ad le. (Ezen tulajdonsága miatt az anyag kertészeti alkalmazása is jelentős.)
117
3.4.2.4-1 ábra: Duzzasztott agyaggolyók ömlesztve [Liapor.hu]
A terméket ömlesztve, vagy cementtel kötött termékekben alkalmazzák az építőiparban. Hőszigetelő könnyű feltöltésként födémekben jól használható, illetve a víztároló képessége miatt zöldtetők hőszigetelő víztároló rétegeként is gyakran alkalmazott. Készítenek falazóelemeket és könnyűbetont is cementtel kötött termékként, illetve a gyártó javasolja talajban lévő hőszigetelő feltöltésként történő alkalmazását. Ökológiai szempontból gondot jelenthet a termék előállításának magas energiaigénye, azonban számos előnyös tulajdonsága miatt alkalmazása főleg zöldtetők és födémfeltöltések esetében indokolt. 3.4.2.5 Duzzasztott perlit Az építőanyag kereskedésekben zsákos formában kapható duzzasztott perlitet „nyersperlit” nevű kőzetből állítják elő. Az apróra (0,2-2,5 mm) összezúzott kőzetet hirtelen hevítik 900-1200 °C körüli hőmérsékletre, amikor a kőzetben lévő kristályvíz elgőzölgése során az anyag 4-20-szorosára duzzad. Az így létrejövő könnyű anyag sűrűsége 40-130 kg/m3, hőszigetelő képessége kiváló: 0,04-0,047 W/mK. A perlit nem éghető, 900 °C-ig hőálló. A károsanyag kibocsátástól mentes anyag nedvesség felvételre érzékeny, amely tulajdonságát hidrofóbizáló bevonattal lehet javítani.
3.4.2.5-1 ábra: A perlit zsákos formában kapható az építőanyag kereskedésekben
118
A terméket manapság feltöltésként hőszigetelő funkcióval alkalmazzák leggyakrabban (pl. ipari, lakóépületek aljzata). Visszatérőben van továbbá az 1980-as években nagyon gyakori hőszigetelő vakolatként történő alkalmazása. A 80-as években korábbi energetikai követelményeket ki lehetetett elégíteni egy 4-6 cm vastag perlites hőszigeteő vakolat felhordásával, míg manapság az egy rétegben hőszigetelő tégla falazatok külső oldali vakolataként javasolja a téglagyártó perlites vakolat alkalmazását. Vakolatként az anyag hőszigetelő képessége természetesen rosszabb, kb. 0,12-0,16 W/mK értékkel számítható hővezető képessége. 3.4.3 Kőolaj származékok A kőolaj általában üzemagyagként ismert, de köztudott, hogy a műanyagok fontos alapanyaga. Ebből készül a talán legismertebb hőszigetelés a polisztirol. A polisztirolnak a gyártás technológiájától függően három szignifikánsan eltérő műszaki tulajdonságú típusa van: expandált, formahabosított expandált, illetve extrudált polisztirol. Mindhárom termékcsoport alapanyaga a sztirolgyöngy. A sztirolgyöngyöket forró gőzzel habosítják, hogy azok eredeti térfogatuk 20-50-szeresére duzzadnak. Expandált termékek (EPS) esetén a gyöngyök duzzasztásával több köbméteres tömböket alakítanak ki, amelyeket pihentetés után forró fémszállal vágnak méretre. Ekkor az egymásnak feszülő megduzzadt golyókat szétvágják, így az anyag kis mértékben, de érzékennyé válik a vízfelvételre. Formahabosított termékek gyártása esetén a habosítás nem nagy tömbökbe történik, hanem a kereskedelmi méretre habosítják az anyagot. Így a termék felületén nincsenek nyitott sztirolgyöngyök, a vízfelvétel lényegesen alacsonyabb: 1-2 térfogatszázalék hosszú idejű, illetve 3-5 térfogatszázalék páradiffúziós vízfelvétel. Extrudált habok (XPS) esetén a cellák zártak, a hőszigetelés vízhatlan. A termékeket különböző sűrűségűre tudják habosítani, ami az anyag terhelhetőségét és hővezetési tényezőjét is nagymértékben befolyásolja. A termékek hővezetési tényezője 0,03 – 0,045 W/mK érték között változik. A legkedvezőbb, 0,035 W/mK alatti értékek akkor érhetők el, ha az anyagba grafitszemcséket kevernek. Ekkor a hőszigetelés nem csak a zárt levegő miatt hőszigetel, hanem a grafitszemcsék hővisszaverő képessége is fokozza a termék hőszigetelő képességét. [Austrotherm, 2009] A termékcsoport ökológiai értékelése során tudatába kell lenni annak, hogy nem megújuló erőforrást használunk, viszonylag magas előállítási energiaigénnyel. Azonban tekintve, hogy a termékek nagyon könnyűek, az egy négyzetméterre eső előállítási energiaigény hasonló más ipari hőszigetelő anyagok energiaigényéhez. Mivel sok esetben csak ilyen alacsony vízfelvételű anyagokkal lehet a szerkezetek hővédelmét megoldani, a használat során keletkező energiaveszteségeket csökkenteni, alkalmazásuk több esetben javasolható. 3.4.3.1 Expandált polisztirol habok (EPS) Az expandált termékeket csaknem minden épületszerkezetbe be lehet építeni. Egyedül nedvességnek intenzíven kitett helyeken nem szabad alkalmazni. Jellemző alkalmazási területe padló, épületközi födém, vagy padlásfödém hőszigetelése. A betervezett vastagságú hőszigetelés 20 cm vastagságig egy rétegben, utána több rétegben fektethető egymás mellé. Hasonló helyzetbe, hasonló
119
eljárással építhetők be a födémszerkezetekbe tett „úsztató rétegként” betervezett lépésálló lemezek. Ezen anyagoknál külön figyelnek a gyártók arra, hogy az összenyomhatóság minimális legyen, és a lemezek dinamikus merevséggel is rendelkezzenek. Az „úsztató réteg feladata” nem a terek hőszigetelése, hanem a födémeken való járás okozta kopogó, vagy lépéshangok elnyelése, az emeletek közötti hangszigetelés biztosítása. Nagyon gyakran alkalmazzák az expandált polisztirol termékeket új falak építésére,vagy utólagos hőszigetelésére. Nagyon költséghatékony megoldás az 1990-es évek elején elterjedt Dryvit-rendszer. A szigetelést ekkor dübelekkel, és/ vagy ragasztással rögzítik a tartó falszerkezetre, és vékonyvakolatos rendszerrel védik meg a külső környezeti hatásoktól. A szigetelő táblák ragasztásos rögzítése során minden tábla szélére folytonosan, illetve közepére pontszerű ragasztópogácsákat kell elhelyezni, majd a falra rögzíteni. ábra
3.4.3.1 ábra: A hőszigetelő táblák szélére folytonosan, míg közepére pontszerű pogácsákkal kell a ragasztóhabarcsot felhordani. [Foto: straubingerkft.hu]
3.4.3.2 Formahabosított EPS A formahabosított termékeket nedvességre érzékeny helyeken, mint talajjal érintkező szerkezetek, talajon fekvő padlók, pincefalak valamint lábazatok külső oldali hőszigetelésére, és zöldtetők vízmegtartó rétegeként alkalmazni lehet. Mind zöldtetők, mind pincefalak esetén különösen előnyös, hogy egyes termékek felületét bordázottan alakítják ki a gyártók. Ezzel a hőszigetelés több, általában újabb réteg beépítésével elérhető funkciót tud kielégíteni. Mindkét beépítési szituációban a hőszigetelésre vízáteresztő, de talajt távoltartó geotextiliát helyeznek el. Pincefalak esetén az így kialakított résekben lefolyik az esetleges rétegvíz, míg zöldtetők raktározódni tud a nedvesség a bordák között.
120
3.4.3.2-1 ábra: Pincefal, vagy függőlegesen fektetett alap melletti hőszigetelés esetén a formahabosított hőszigetelés bordái levezetik a fal, vagy alap mellett jelentkező nedvességet. [foto: Medgyasszay Péter]
3.4.3.3 XPS Az extrudált hőszigetelés alkalmazása a formahabosított termékekhez hasonlóan nedvességre kitett helyeken javasolt. Zárt pólusszerkezetének köszönhetően lényegesen kevesebb nedvességet vesz fel, és jellemzően nagyobb súlyokkal terhelhetők, mint a formahabosított termékek. Gyakran alkalmazzák passzív házak lemezalapozása alá, amivel elérhető, hogy a fal külső oldalára helyezett és az alapozás síkjában futó szigetelések hézagmentesen találkoznak „hőhídmentes” szerkezetek alakulnak ki.
3.4.3.3-1 ábra: Lemezalap alatti, hőhidmentes kialakítású hőszigeteléshez használt XPS hőszigetelés [Foto: buildipedia.com]
121
Az XPS-ből készülő alap alatti hőszigetelések felvetik, hogy tűzre, illetve rágcsálókra miként viselkedik az anyag, amire egy egész épület épül. Az eddig megépített hőszigetelt alapok gyakorlati tapasztalata nem igazolja ezen félelmeket, mindazonáltal műszakilag biztosabb ellenállóbb pl. habüveg szigetelések alap alatti alkalmazása. 3.4.3.4 PUR/PIR hab A Puliuretán (PUR) és poliizocianurát (PIR) habokat vegyiparilag előállított alapanyagokat egyesítenek óriasmolekulákká. A megszilárdult anyag könnyű (40-60 kg/m3), nagyon jó hőszigetelő (l=0,02-0,03 W/mK). Zárt szerkezete révén kevés, formahabosított termékekhez hasonlítható, mennyiségű nedvességet vesz fel, ugyanakkor a párát jelentős mértékben átereszti. Tűzre viszont érzékeny, egyes típusai égése során mérgező gázok szabadulnak fel. Az építőiparban kaphatók helyszínen habosodó termékek, illetve táblás hőszigetelő elemek. A helyszínen habosodó termékeket vékony hézagok kitöltésére, pl. ablak, válaszfal beépítére használják, de kaphatók nagy felületre felhordható szórt hőszigetelő termékek is. A táblásított termékek gyakori alkalmazási területe látszó faszerkezetű tetőterek szarufák feletti hőszigetelése.
3.4.3.4-1 ábra: Szarufák feletti összefüggő hőszigetelés keményhab PIR termékkel. [foto: passzivhazkonf.hu]
3.4.4 Újrahasznosított anyagok 3.4.4.1 Cellulóz hőszigetelés A cellulóz szigetelés újságpapír újrahasznosításával állítják elő. A papírt összetevő cellulóz szálaira bontják szét, majd tűz, gomba, rovar és rágcsáló elleni védelemként boraxot és foszfátot kevernek az anyaghoz. A beépítés helyszínére tömörített, zsugorfóliával csomagolt formátumban érkezik az anyag, amit egy speciális géppel lazítanak fel és csövön, légnyomással juttatják el a szerkezetbe.
122
A bedolgozott anyag sűrűségét az alkalmazás függvényében a beépítés során szabályozni tudják (30-65 kg/m3), tömörebb beépítést kialakítva süppedésre érzékenyebb szerkezetekben. Az anyag hőszigetelő képessége jó (0,037-0,041 W/ mK). Tűzvédelmileg ugyan éghető kategóriában van (E), azonban az égéskésleltető boraxos kezelésnek köszönhetően nem kap lángra. Hőszigetelő anyagok között különleges tulajdonsága, hogy a nagyobb tömeg és a faalapú cellulóz tartalom miatti magas fajhőnek köszönhetően (1,9 kJ/kgK) hőtároló kapacitása számottevő.
3.4.4.1-1 ábra: Cellulóz szigetelés beépítése tetőtéri fóliarétegek közé. [foto: Medgyasszay Péter]
3.4.4.2 Üveghab és habüveg hőszigetelések Habüveg hőszigetelést üvegpalackok, törött síküvegek újrahasznosításával állítják elő. Léteznek granulát formátumú (üveghab) és táblás (habüveg) szigetelések. Mindkét típusú anyagot használják talajon fekvő padlók hőszigetelésére, míg a granulát formátumú anyag tető szigetelésekben is lehetséges. Az alapozáshoz használt anyagok esetén jól hasznosítható az anyag terhelhetősége (kb. 600 kPa), amivel elérhető, hogy akár teherhordó falak alatti hőszigetelésként is alkalmazható legyen. Az anyag hőszigetelő képessége eléri, vagy megközelíti a szokásos hőszigetelő anyagok értékét (0,04-0,08 W/mK). A termék további előnyös tulajdonsága, hogy nem vesz fel vizet, nem páraáteresztő, nem éghető és viszonylagos keménysége miatt a rágcsálókat nem vonzza, ugyanakkor hagyományos építőipari szerszámokkal jól megmunkálhatók.
123
3.4.4.2-1 ábra: Üveghab és habüveg termékek [newmax.de]
3.4.4.3 Farost szigetelés A farost nem tévesztendő össze a Magyarországon már korábban is forgalmazott fagyapot „szigeteléssel”. A fagyapot a mai szemmel már csak jóindulattal nevezhető hőszigetelő anyagnak. A hővezetési tényezője 0,09 W/mK, ami jelentősen elmarad az újabban alkalmazott farost hőszigetelések 0,03-0,05 W/mK értékétől. A farostot fűrészipari hulladékokból állítják elő. A hulladék fát rostraira bontják, majd a pépesített anyag szárításával, préselésével képeznek új, jellemzően táblásított anyagot. A hőszigetelő anyag számos előnyös tulajdonságának köszönhetően sok helyen alkalmazható. Tetőterek, padlók, sőt falak külsó oldali hőszigetelésére is alkalmazható, mivel kapható vakolható kivitelben is. További fontos előnyös tulajdonsága, hogy a cellulóz szigeteléshez hasonlóan a viszonylag magas testsűrűsége (150-260 kg/m3) és magas fajhő értéke (2,1 kJ/kgK) miatt lényegesen nagyobb hőt tud tárolni, mint a hagyományos hőszigetelő anyagok. (A hőtárolás fontosságáról lásd még „Könnyűszerkezetek” fejezetben leírtakat.) A szigetelőanyag páratelítésre érzékeny szerkezetekre (pl. vályogfal) is jól alkalmazható, mivel páradiffúziós ellenállási száma alacsony (3-5). Magyarországon farost szigetelést jelenleg nem gyártanak, de német termékek kaphatók (lásd Agepan, Pavatex, Steico).
3.4.4.3-1 ábra: Tető és falburkoló farost lapok (pavatex.de)
124
3.4.5 Belső oldali hőszigetelések A hőszigetelő anyagok alapanyagától függetlenül csoportosíthatók a hőszigetelő anyagok szerkezeten belüli helyzetük szerint is. A belső oldali hőszigetelésekkel azért érdemes külön foglalkozni, mert egyes esetekben a szerkezetek hőszigetelése más módon nem képzelhető el. Gondoljunk csak védett, látszó tégla felületű falazatokra: a szerkezetileg ideális külső oldali hőszigetelés esztétikai okok miatt nem kivitelezhető! A belső oldali hőszigetelést viszont csak nagyon alapos mérlegelés után szabad alkalmazni, átgondolatlan alkalmazásának több hátránya, mint előnye lehet. A szerkezet hőszigetelő képessége ugyan javulni fog, de átgondolatlan tervezés, nem megfelelő kivitelezés esetén a belső oldalon páralecsapodás, a falban lévő szerkezetek elfagyása, illetve a belső terek túlzott nyári felmelegedése is jelentkezhet. Az alkalmazható beépítési technológia szempontjából három fő csoport határozható meg: • táblás hőszigetelések (pl. páratömör anyagok; páratechnikai réteggel védett szálas anyagok; építőlemezzel összeépített polisztirol termékek; kapillaritás szempontjából aktív anyagok), (Bakonyi, 2012) • hőszigetelő vakolatok, • festékek (pl. nano-termékek).
3.5 Homlokzatképzés Az épületek homlokzat képzésének szinte nincs is határa. A legkülönbözőbb színű, anyagú, felületű homokzatokat lehet megvalósítani a megrendelői igények függvényében. Fontos azonban tudatosítani, hogy a homlokzatképzés mindig egyfajta szerkezet védelmi elem is, így a hatások és követelmények elemzése után lehet kiválasztani a megfelelő szerkezetet. Akár függőleges, akár vízszintes, akár ferde homlokzatról beszélünk, a szél, a nap, a csapadék, a fagy helyi hatásait figyelembe kell venni. Fontos megemlíteni, hogy különösen természetes anyagú építőanyagok alkalmazása esetén ezt a hatás-teljesítmény elemzést különös alapossággal kell elvégezni. A természetes anyagok ugyanis sokkal könnyebben alakulnak vissza természetes állapotukba, mint a jelentős ipari átalakításon átesett termékek. 3.5.1 Vakolatok A Magyarországon jellemző családi házas építkezés leggyakoribb függőleges homlokzatképzése a vakoltat. A tradicionális vályogtapasztást, a vályogvakolatokat után a mészhabarcsot, a javított-, majd a cementes vakolatokat mind „hagyományos vakolatoknak” tekintjük. Idővel ugyanis megjelentek lényegesen jobb hőszigetelő képességű perlites, vagy polisztirolos „hőszigetelő vakolatok”. Ezen vakolatokkal sokáig ki tudta elégíteni az építőipar a kor hőszigetelési igényeit. A magasabb hőszigetelési igényeket azonban már csak nagyon vastag hőszigetelő vakolatokkal lehetett volna kielégíteni, így kifejlődtek a vakolható hőszigetlésekre tehető „vékonyvakolat rendszerek”.
125
A vakolatok alapvető szerepe, hogy egy viszonylag vékony (0,5-6 cm) vastagságban megvédjék a teherhordó szerkezetet a fagy és a nedvesség káros hatásaitól. További szerepe, hogy légzárást, vagy legalább is jobb légzárást biztosítanak, mint a vakolat nélküli szerkezetek. Végül nem elhanyagolható szerepük a homlokzatok díszítése, egyedivé varázsolása. A XIX. sz. végén épült fel Budapestnek az a jól ismert vakolatprofilokkal díszített pesti városmagja, amely az egész városnak meghatározó építészeti karaktert adott. A vakolatok kivitelezése nagyon hasonló. Az alapanyagokból erősen képlékeny keveréket készítenek, amit kézi, vagy gépi vakolással hordanak fel a kívánt vastagságban a homlokzatra. A vakolatok anyagösszetétele nagyon sokféle lehet. Az iparosodás fejlődésével a vakolat fajtákat manapság jellemzően zsákos kiszerelésben lehet megvásárolni. A megfelelő mennyiségű víz hozzáadásával feldolgozható lesz a keverék. A következőkben pár olyan „receptet” közlünk, amelyek már, vagy még nem kaphatók zsákolt formában, de a természetes anyagokat használó építkezés gyakori elemei. 1) Tradicionális vályogtapasztás A tradicionális falszerkezeteket (vert fal, rakott fal, vályogfal) kívül-belül vályogos anyaggal tapasztották. Az építési vályoghoz organikus adalékokat (törek, pelyva) valamint állati kötésjavítókat (lótrágya) kevertek, és kézzel hordták fel a tapasztást a falszerkezetre. A mai kivitelezési gyakorlatban ezen technológia már nehezen felvállalható. A tapasztás további hátránya, hogy jelentős karbantartást igényel, hiszen minden évben – elsősorban a külső oldalon – a vakolat hibáit ki kell javítani. 2) Vályogvakolat helyi építési anyagból A tradicionális technológiák és az általános építőipari kivitelezés ötvözete, amikor az építési vályoghoz homokot, és organikus adalékokat (törek, fűrészpor) kevernek. Ezen keverék hagyományos betonkeverőben összekeverhető, és hagyományos kőműves technológiával (vakolókanál, stb.), minimum két rétegben felhordható a falszerkezetre. Vakolat összetételére javasolható a Mezei Sándor féle „recept” (3.5.11. táblázat) 3.5.1-1. táblázat: Vályogvakolat receptje [mp, novák] Alapvakolat
Finomvakolat
• 8 habarcsmerő (cserpák) rostált, áztatott agyagos vályogtalaj • 2 vödör kvarcos homok • 1 vödör fűrészpor • 2 marék apróra szecskázott szalma • 1 kőműves serpenyő (fándli) tönkölypelyva • 6 habarcsmerő (cserpák) rostált, áztatott agyagos vályogtalaj • 2 vödör kvarcos homok • 1 kőműves serpenyő (fándli) kiskanál fűrészpor
3) Zsákolt vályogvakolat A korszerű építőipari kivitelezés minden igényét kielégítő vályogvakolatok kaphatók elsősorban német és osztrák gyártóktól. A zsákolt anyagot csupán víz hozzáadásával lehet előkészíteni, és akár gépi szórással is fel lehet hordani a felületre.
126
A hagyományos adalékanyagokhoz képest juta és egyéb nem szokásos adalékanyagok is megtalálhatók a zsákolt földkeverékben. Nem a vályogvakolatok témakörébe tartozik, de feltétlenül hangsúlyozandó, hogy a hagyományos cementes vakolatok mind külső, mind belső oldalon nem javasoltak vályog falazatokra. Belső oldalon a fal páragazdálkodási képességét csökkentik, külső oldalon párafékező rétegként működnek, és megfelelő erősítés nélkül óhatatlanul leválnak a falszerkezetről. 4) Mészhabarcs A mészhabarcs külső és belső térben is jól használható, viszonylag jó páraáteresztő, jelentős páragazdálkodási képességgel rendelkező anyag. Általában a következő összetételben alkalmazzák: egy rész oltott mész, 3-4 rész rostált finomhomok, adalékanyag: szalmatörek, fa vagy lenpozdora, gyapjúszálak stb, a szálhossz azonban ne legyen nagyobb mint 2-4 cm. 3.5.2 Könnyű homlokzatburkolat Könnyű homlokzatburkolatnak nevezzük azokat az elemes burkolatokat, amelyeket kis súlyukból adódóan közvetlenül fel tudunk szerelni a homlokzatokra. Építészettörténetileg a tradicionális népi építészetben is megjelentek ezek a burkolatok, gondoljunk az oromfalak faburkolatára, vagy melléképületek deszkapalánkjára. Manapság a rögzítés elve annyiban változott, hogy a homlokzati elemek és a tartószerkezet közé hőszigetelést és „átszellőzető légrésnek” is helyet biztosítunk. A homlokzati elemek még mindig bárhol rögzíthetők a teherhordó falhoz, csak távolságtartó elemek közbe iktatásával szereljük fel a burkolatot.
3.5.2-1 ábra: Berlini tartományi környezetvédelmi hivatal (UBA) fa tartószerkezetű, fa borítású épülete (foto: Medgyasszay Péter)
Anyagát tekintve a mai könnyű homlokzatburkolatok nagyon sokfélék lehetnek. A klasszikus faburkolat mellett megjelentek a struktúrájukban hasonló, de ellenállóbb trópusi, vagy hőkezelt anyagból készíthető faburkolatok.
127
A fa táblásításával nagyobb homlokzati elemeket is tudnak gyártani, amely táblák rögzítésére gyártmány-specifikus rögzítő rendszereket fejlesztettek ki a gyártók. Ilyen rögzítő rendszerrel lehet elhelyezni egyéb „könnyű” kategóriába sorolható burkolatokat, mint kerámia, szálerősítéses cementlap, műgyantakötésű farost, fém vagy műanyag. A könnyűburkolatok fenntarthatóság szempontjából történő értékelésekor mindenképpen előnyként kell megemlíteni, hogy a burkolatok az egyszerű vakolatoknál általában hosszabb távon biztosítanak védelmet a szerkezetek tartószerkezeti és hőszigetelési elemeinek. Nem kezelhetők azonban egységesen az építés energiaigénye és a tartósság szempontjából. A fémburkolatok beépítési energiaigénye igen jelentős, sokszor meghaladja a teljes mögöttes szerkezet előállításához szükséges energiaigényt, azonban tartósak és viszonylag könnyen újrahasznosíthatók. Ezzel szemben az alacsonyabb élettartamú cement, vagy műgyanta kötőanyagú termékek előállítása nem jár kiemelkedően magas energiaigénnyel, viszont a termékek recirkulálása körülményes. 3.5.3 Nehéz burkolat Amíg a könnyűburkolatokat közvetlenül fel lehet szerelni a tartószerkezetekre, a nehézburkolatokat tradicionálisan egybe építették a tartószerkezettel, míg mai alkalmazásokkor segédszerkezettel rögzítik a tartószerkezethez. Leggyakoribb alkalmazásai a tégla és a kőburkolat. 3.5.3.1 Téglaburkolat A téglaburkolat klasszikus megoldása, amikor szigorúan a vasbeton födémhez rögzítve távtartó konzolokat rögzítenek dübelekkel, majd ezekre a konzolokra terhelik rá az egy esetleg két szintnyi téglaburkolatot. A féltégla (12 cm) vastagságban rakott téglafalat a kidőlés ellen visszahorganyzó dűbelekkel kell stabilizálni.
3.5.3.1-1 ábra: Féltégla vastag burkolófal rögzítése konzolokkal és visszahorgínyzó dübelekkel [www.in-tech.hu]
128
A burkolatot mint egy önmagában is stabil szerkezeti réteg lehetővé teszi az „átszellőztetett falszerkezet” kialakítását. Ez a megoldás azt jelenti, hogy a burkolat és a hőszigetelt tartószerkezeti fal között 3-5 cm vastag légréteg alakítható ki. A rendszer előnye, hogy amennyiben ezen légréteg alsó illetve felső pontjain be és kiszellőztető nyílásokat készítünk, az átszellőző légréteg elvezeti a belső térből kifelé áramló pára-, illetve nyáron a külső térből befelé induló hőterhelést. A belső tér hőmérséklete így nyári állapotban kiegyenlítettebb lehet, mivel a hőszigetelt fal külső oldala erős napsütés esetén se melegszik fel jobban a külső léghőmérséklet fölé. A szerkezeti kialakítás fontos szabálya, hogy az átszellőztetett légréteggel érintkező hőszigetelés csak tűzálló anyagból készülhet úgy, hogy légréteggel érintkező felületén a szélvédelmet meg kell oldani. A légrétegben ugyanis jelentős mértékű légcsere alakulhat ki, ami elősegíti a tűz terjedését, illetve „kifújja” a szálas hőszigetelésben a hőszigetelő tulajdonságot biztosító álló légrétegeket. Manapság terjednek azok a megoldások is, amikor a téglaburkolat architektúrát vékonyabb anyagvastagsággal tudják megvalósítani. Ez esetben 1-1,5 cm vastagra vágott tégla lapokat kerámia burkolathoz hasonlóan ragasztják a vakolt, vagy hőszigetelő táblával burkolt homlokzati felületre. A tégla elemek közötti réseket esztétikai és szerkezet-védelmi okokból érdemes fúgázó anyaggal kitölteni.
3.5.3.1-2 ábra: Vékony téglalapok kerámia-burkolat szerű rögzítése [austrotherm.hu]
A téglaburkolatok mindenképpen egyedi esztétikát adnak az épületeknek, és ami ökológiai szempontból fontos, megnövelik a szerkezetek várható élettartamát. A burkolat védelme alá elhelyezett anyagok, szerkezeti réteget (pl. hőszigetelés) hosszabb ideig tudja ellátni feladatát, ami hosszú távon anyag- és költségmegtakarítást jelenthet. 3.5.3.2 Kőburkolat A kőburkolat régóta az elegancia és a gazdagság egyik külső formai eleme. A korábbi korok nagy vastagságú, tömegű burkolati kő elemeit alkalmazzák mind a mai napig, azonban napjainkban jellemzően vékonyabb, így költség- és erőforrás-takarékosabb elemek beépítése terjedt el. Kőburkolatot háromféle módon szokták manapság rögzíteni.
129
A téglaburkolatnál ismertetett ragasztásos technológia mellett legjobban az a változat terjedt el, amikor a viszonylag kis (max. 60x60x5 cm) elemeket négy ponton megfogva acél szerkezettel rögzítik a mögöttes falszerkezethez. A kőburkolatok legkorszerűbb rögzítési módja, amikor nagyobb, akár 100x200 cm méretű elemeket nem látszó rögzítéssel illesztenek a fogadószerkezethez. A kőburkolatok alkalmazása az ökologikus építés szempontjából akkor értékelhető pozitívan, ha a beépítéshez közeli anyagot, természetes előfordulási alakjához hasonló formában tudjuk alkalmazni. Egyébként a kövek bányászata, szállítása, megmunkálása erőforrás és költségigényes tevékenység.
3.5.3.2-1 ábra: Burkolatként használt kövek „gabion fal” rendszerben hőszigetelt betonfal előtt. [tervlap.hu]
3.6 Tető Minden épület szükséges szerkezeti része, illetve sokszor építészetileg meghatározó eleme a tetőszerkezet. A tető hajlászöge alapján három típust különböztetünk meg, amelyekhez jellemző szerkezeti megoldások társíthatók. Magastetőknek nevezzük a 10% feletti hajlásszögű tetőket. Az építészettörténetben jellemző szerkezet. Érdekessége, hogy az adott klimatikus viszonyoknak, építési anyagoknak és építési kultúrának függvényében tájegységekre jellemző „archetípusok” különböztethetők meg. A mai Magyarország területén klasszikusan 38°-os hajlásszögű tetők terjedtek el, ami az általános nádfedés és jellemző csapadékterhelés hatásai miatt alakult ki. Megfigyelhető azonban, hogy az ugyancsak magyarlakta erdélyi területeken a jellemző zsúpfedés és a nagyobb csapadékterhelés miatt magasabb, akár 60°-os tetők váltak általánossá. A mediterrán területeken ugyanakkor lényegesen alacsonyabb, 25°-os hajlásszögnél is alacsonyabb tetők jöttek létre az alacsonyabb csapadékterhelés és a jellemző papafedés mellett. Alacsony hajlásszögű tetőknek nevezzük a 10% alatti hajlásszögű tetőket. Ezeket a tetőket jellemzően különböző fémlemezekkel fedték és fedik a mai napig.
130
A fémfedés magas ára miatt jellemzően középületeken, igényes lakóépületeken alkalmazták. A 2-3% alatti hajlásszögű tetőket nevezzük lapostetőknek. Sivatagos területeken történelmileg jellemző általános szerkezet volt, de Közép-Európában csak speciális helyeken (pl. várudvar teraszteteje, stb.) alkalmazták. 3.6.1 Magastetők A mai közép-európai építészetben a magastetőknek továbbra is meghatározó szerepük van. A hagyományos épületszerkezeti szerkesztés mellett az új igények (pl. tetőtér beépítés, extra hőszigetelés, stb.) miatt új szerkezettervezési elvek, új anyagok jelentek meg ennél a szerkezetnél. A klasszikus beépítettlen padlásterekben a szerkezetnek két funkciót kellett kielégítenie: 1) vízvédelem; 2) tartószerkezet. A vízvédelemre szolgáló szerkezet jellemzően két rétegből állt: a) fedés; b) fedés alátámasztó lécezés. A fedés nagyon sokféle lehetett: cserép, betoncserép, pala, nád, zsindely, zsup, stb., míg a lécezés az adott fedéshez illeszkedő sűrűségben és vastagságban fa anyagból készült. A tartószerkezet anyaga jellemzően viszonylag vastag, 10/15 – 20/20 keresztmetszetű fa tartók voltak. A XX. sz.-ban terjedt el igazán a tetőterek beépítése, ami új szerkezeti elemek megjelenését, illetve a korábbiak fejlesztését tette szükségessé. A vízvédelem kiegészült egy újabb réteggel: c) biztonsági fedés. Erre azért lett szükség, hogy a „vízzáró” fedés műszaki teljesítményét fokozhassuk. A „vízzáró” fedés egy műszaki fogalom, ami azt jelenti, hogy az esőt le kell tudja vezetne a fedésnek, de a porhó és a csapóeső átjuthat az elemek között. Ez a bejutó nedvesség beépítetlen tetők esetén nem okozott gondot, a padláson el tudott párologni, de hőszigetelt tető esetén szerkezetkárosodáshoz vezetne. Fontos, hogy a biztonsági fedésen lefolyó nedvesség kivezetése biztosított legyen, illetve létrejöjjön egy olyan tér ahol a nedvesség, vagy pára ki tud szellőzni. Részint ezen okból, részint a tetőterek hőkomfortja érdekében a mai tetőszerkezetekbe mindig teszünk egy új elemet: 3) kiszellőztetés ellenlécek segítségével. A tetőtéri terek téli és nyári hőkomfortja biztosítása érdekében elengedhetetlen új rétegként a hőszigetelés beépítése (4). A hőszigetelés anyaga nagyon sokféle lehet. Jellemző a szálas táblás, illetve a befújt hőszigetelések. Kemény polisztirol elemek is beépíthetők, de ez esetben a kivitelezésre különösen ügyelni kell, illetve a szerkezet páratechnikai ellenőrzése elengedhetetlen. A szigetelés beépítésekor a következő szempontokra kell kiemelten figyelni: 1. A hőszigetelésnek tökéletesen ki kell tölteni a szarufák közötti tereket. (Ez kemény polisztirol tábláknál nehezen megoldható.) 2. Csak olyan szigetelés alkalmazható, amely a ferde beépítés ellenére nem esik össze, a szarufa közök felső részénél hosszú távon is megmarad a hőszigetelő anyag. 3. Érdemes a hőszigetelést a szarufákra merőlegesen is egy újabb rétegben elhelyezni. Ezzel egyrészt biztosítható a mai követelményeket kielégítő 20-30 cm-es hőszigetelési összvastagság, másrészt csökkenthető a faszerkezet és hőszigetelés csatlakozásánál létrejövő hőhídhatás.
131
3.6.1-1 ábra: A tetőszerkezetben lévő szigetelést egymásra merőlegesen érdemes elhelyezni a kellő vastagság és a hőhídmentes kialakítás érdekében. [forrás: kontaktbau.hu]
A hőszigetelés beépítésével megjelenik annak a veszélye, hogy a kis páraellenállású, de nagy hőellenállású szigetelésben a belső térből kifelé vándorló pára a hőszigetelésben kicsapódik. A megjelenő víz károsítja a szigetelést: lényegesen lerontja hőszigetelő képességét, valamint az anyag bomlásához is vezethet. Ezen folyamatok elkerülése érdekében mindenképpen szükség van páratechnikai réteg beépítésére (5). Nagy páraellenállású párafékező, vagy inkább párazáró réteget kell beépíteni, mégpedig a fóliák hézagainak ragasztószalagokkal történő felületfolytonosításával. A tetőtérbeépítéseket határoló szerkezet belső oldali záró rétege valamilyen burkolat (6). Ez legtöbbször gipszkarton, de lehet lambéria, stukatúr nádra vakolt deszka, vagy egyéb táblás építőlemez. 3.6.2 Alacsonyhajlású tetők Alacsony hajlásszögű tetőknél a magastetőknél leartakat érdemes figyelembe venni. Lényeges különbség azonban, hogy a jellemzően fémlemez fedés miatt a tető külső felületén nagyon magas hőmérséklet alakul ki. A hőtechnikai problémákat tovább növeli, hogy az un. kiszellőztetető rétegben a levegő nehezebben indul meg, mivel nincs elég légnyomás különbség az alacsony hajlásszögből adódó kis magasságkülönbség miatt. Fontos ezért, hogy a tetőtér beépítéseknél gyakori kiemelések esetén nagy (min. 8-10 cm) vastag kiszellőztető réteget alkalmazzunk, hogy a levegő könnyen átszellőztesse a tetőt.
132
3.6.2-1 ábra: Alacsony hajlásszögű tető kiszellőztetése esetén min. 8-10 cm-es átszellőztető réteget kell alkalmazni [terv: Medgyasszay Péter]
3.6.3 Lapostetők A lapostetők mai formájukban a modern építészet meghatározó elemeként terjedtek el mind kisebb mind nagyobb épületeken. A használat módja alapján három típust különböztethetünk meg: 1) nem hasznosított tető, 2) járható tető, 3) zöldtető.
3.6.3-1 ábra: Zöldtető és járható tető találkozása [zoldtetokft.hu]
133
A szerkezetek sajátossága, hogy vízhatlan fedést biztosító anyaggal lehet megoldani a nagyon alacsony hajláson kialakított vízelvezetést. Az 1990-es évekig megvalósult példáknál komoly gondot okozott a belső térből kifelé vándorló pára illetve a párából a magas hőmérsékletű hőszigetlés alatt keletkező gőz elvezetése. Az 1990-es évektől azonban fokozatosan jelentek meg olyan új anyagok amelyek biztonságosabbá tették a szerkezetek kialakítását, ugyanakkor egyre nagyobb szakértelmet igényelt a sokféle anyag megfelelő összeépítése. A fokozott hőszigetelés igénye és az új anyagok új szerkezettervezési elveket tettek lehetetővé. A klasszikus „egyenes rétegrendű” tetők mellett megjelentek a „fordított rétegrendű” tetők.
3.6.3-2 ábra: Egyenes rétegrendű járható terasztető alacsony energiaigényű épületben [Terv: Medgyasszay Péter]
A fordított rétegrendű tetők nagy előnye, hogy a hőmozgásra érzékeny vízszigetelés hőtechnikailag kiegyenlített, mechanikai sérülésektől és UV hatástól védett helyre kerülhet. Fontos azonban tudni, hogy ez esetben mivel a hőszigetelés víznek kitett helyre kerül, oda csak speciális, vízálló XPS, vagy formahabosított termékeket lehet beépíteni. A passzív házak megjelenése után elfogadottá váló vastag hőszigetelések megvalósítása fordított rétegrenddel sokáig nem volt megoldható. A víznek kitett helyen ugyanis nem szabad két rétegbe tenni a hőszigetelést. A két szigetelés között esőben kialakuló „vízfilm” párazáró réteget képez és felborítja a szerkezet páragazdálkodását. Gyártástechnológiai okokból kifolyólag viszont sokáig nem lehetett Magyarországon 20 cm-nél vastagabb XPS terméket kapni, beépíteni. Mára ez a helyzet megváltozott. Ugyan XPS termékből továbbra se jellemző vastagabb anyag, azonban megjelentek a formahabosított termékek, akár 40 cm vastagságig (pl. Zenit).
134
3.6.3-3 ábra: Egy rétegben akár 40 cm vastagságban használható szigetelés fordított rétegű lapostetőkhöz [austrotherm.hu]
A vízelvezetés és a hőszigetelés egyre korszerűbb megoldásai mellett fejlődtek a járható tetőkhöz alkalmazható anyagok és szerkezettervezési elvek. Fontos fejlesztés volt, hogy megjelentek a burkolatok alatt kiegészítő szigetelésként a kent szigetelések, amelyek megvédik az alatta lévő szerkezeteket az átnedvesedéstől, ugyanakkor olyan felületet képeznek, amire a burkolatok közvetlenül ráragaszthatók. Fontos újdonság továbbá a felületszivárgó megjelenése, ami tovább csökkenti a vízszigetelésre jutó nedvességterhelést és „szárazon” tudja tartani a vízszigetelés felületét. Jelentős fejlődésen mentek át a környezetvédelmileg kiemelten kezelendő zöldtetők is. A zöldtetők környezetvédelmi előnyei a következők: – a növények fotoszintézise és a földben lévő nedvesség párolgása nyári állapotban a révén csökkentik környezeti hőmérsékletet, – élőhelyet biztosítanak a talajban, aljnövényzetben, esetleg magasabb növényzetben élő élőlényeknek, így visszaadnak valamennyi területet abból a földből, amit az építkezés során „terméketlenné” tettünk. Ezen előnyöket az építési szabályozásunk is elismeri. Az OTÉK 5. sz. mellékletének 2. pontja szerint a tetőkertek következő mértékben vehetők figyelembe a talajjal érintkező tejles értékű zöldterület számításakor: –6 -15 cm földréteg esetén 10%-ban, – 1 5-30 cm termőréteg esetén 20%-ban, – 3 0-80 cm termőréteg esetén 40%-ban, –8 0 cm feletti termőréteg esetén 55%-ban. Szemirámisz függőkertjének mai változatai a hazai klímán is teljes vízzárást kell biztosítsanak tetőkertek alatti tereknek. A kezdeti szerkezetekhez képest jelentős fejlődést jelentett, hogy ma már vannak győkérálló vízszigetelések, gyökérálló kiegészítő rétegek, amelyek megakadályozzák, hogy a zöldtetőre telepített, illetve megtelepedő növényzet gyökere károsítsa a vízszigetelést. A járható tetőknél említett hőszigetelést érintő fejlesztések mellett fontos, hogy különböző víztároló
135
elemek érhetők el a piacon. Funkciójuk az, hogy a csapadékot kis tálca-szerű elemekben visszatartják ugyan, de a felesleges víz elvezetését nem gátolják meg. A zöldtetőknek a föld takarás szempontjából két változata van: extenzív tetőnek nevezzük amikor vékony (6-15 cm) termőföld van a tetőn, míg intenzív tetőnek hívjuk a vastagabb (30-80 cm) termőfölddel rendelkező tetőket. Az extenzív tetőkre speciális növénykeverékként szárazságtűrő, alacsony növényeket kell telepíteni, míg intenzít vetőnél lehet nagyobb gyökérzettel rendelkező magasabb növényeket is telepíteni. Megjegyzendő itt, hogy a hazai klíma és pollenterhelés mellett erős a veszélye inváziv növények megjelenésének. Érdemes tehát minden zöldtetőt úgy tervezni, hogy a tetőre feljutás könnyen megoldható legyen, a tető rendszeres karbantartása ne okozzon problémát.
3.7
Belső terek szerkezetei
3.7.1 Válaszfalak A belső tereket jellemzően nem teherhordó válaszfalakkal választjuk el egymástól. A mai építőipari gyakorlat alapján két jellemző típust érdemes megkülönböztetni: • kiesebb elemekből készülő „épített falat”, • nagyobb, táblás elemekből készülő „szerelt válaszfalat”. Fenntarthatósági szempontból a szerelt falak az újrafelhasználás lehetősége miatt kedvezőbbnek értékelhetők, azonban egyéb műszaki szempontok miatt családi házas építkezés esetén elterjedtebb az épített falak alkalmazása. Az épített válaszfalak jellemző anyaga a tégla és a pórusbeton. Mindkét anyagból 6 és 10 cm vastag, pórusbetonból 10, 15, 20 cm vastag falelemek is kaphatók. Mindkét anyagból készült fal kivitelezesékor fontos, hogy a vékony, magas – szakszóval … – falak merevségét szintmagasságonként beszorítással és két soronként acél betétvasakkal merevíteni kell. 3.7.2 Padló, fal, és mennyezetburkolatok A belső terek esztétikai minőségét, de sokszor használati komfortját nagy mértékben határozzák meg a padlók, falak, mennyezetek burkolatai. 3.7.2.1 Padlóburkolatok A padlóburkolatokat két fő csoportba soroljuk. Melegpadlónak nevezzük azokat a burkolatokat, amelyek viszonylag jó hőszigetelő képességű anyagokból készülnek. Ezért mezítláb járva rajtuk nem vezetik el a láb hőjét, így melegnek érzékeljük. Ilyen burkolat a fa (pl. hajópadló, svédpadló, parkett), a parafa, a linóleum, de ide sorolandók a laminált padló, vagy PVC, és padlószőnyeg burkolatok is. A hidegpadlók viszont jó hővezető képességű anyagok, gyorsan elvezetik az ember testhőjét, ezért hidegnek érzékeljük a felületet (pl. kő, műkő, kerámia, gress, tégla, stb.) A padlóburkolatok hővezető képessége a napenergia hasznosítás szempontjából különösen fontos. Az üvegezett felületeken a helyiségekbe érkező sugárzás először a padlóval érintkezik. Amennyiben a padlóburkolat el tudja nyelni, a sugárzást, illetve az alatta lévő rétegek el tudják raktározni a napsugárzás hőjét, az
136
épület fűtési energiaigénye akár jelentősen csökkenthet. A beérkező sugárzás ugyanis nem válik rögtön felesleggé, hanem tartalékká, amely hő hűvösebb időszakokban melegíteni tudja a belső teret. Meleg padlóburkolatok esetén a napsugárzás hasznosítása kevésbé hatékony. A hő nagy része visszaverődik a falra és a mennyezetre. Az üvegházhatás miatt a hő nagy része bennmaradna ugyan a belső térben, de ha nincs hőelnyelés, a feleslegessé váló hőt ablaknyitással el fogjuk távolítani. Természetesen így hűvösebb időben már nincs mi melegítse a belső teret, így a fűtés energiaigénye jelentősen nem fog csökkenni.
3.7.2.1 -1 ábra: Napenergia elnyelődése a padlóban, majd a fal és mennyezet felületeken. [Zöld, 1995]
Fontos továbbá a padlóburkolatok élettartamának kérdése. A melegburkolatok általában kevésbé tartósak, mint a hidegburkolatok. A fenntarthatóság egyik fontos szempontja a termékek teljes visszaforgathatóságának megteremtése, de legalább a hulladékok minimalizálása. Ebből a szempontból a szőnyegpadló burkolatok nem szerencsések, hiszen várható élettartamuk 10 év. Valamivel jobb a PVC burkolat a várható 20 éves élettartamával, de igazából ellenállóbb melegburkolatok, mint puhafa vagy keményfa burkolatok választására javasolt törekedni, amelyek várható műszaki élettartama 40 illetve 50 év. Tartósság szempontjából a hidegpadlók tekinthetők jó megoldásnak. A kerámiaburkolat 50, míg a kő és beton burkolat 70 éves élettartammal is figyelembe vehető a nemzetközi szakirodalom szerint. [BVBS, 2009] 3.7.2.2 Falburkolatok A falakat legritkább esetben hagyjuk burkolat külső, belső burkolat nélkül. A hazai építésben leggyakrabban belső burkolatként vakolatot használunk. Ez a réteg megvédi a tartószerkezeti falat, egyenletesebb, általában simább és szebb felületet ad, illetve biztosítja a légzárást és a párazárást. Ugyanazon anyagok használhatók, amelyeket a 3.6.1 Vakolatok fejezetben ismertettünk. A hagyományos vakolás mellett egyre jobban terjed a táblásított anyagok használata az úgynevezett szárazvakolás. Jellemzően gipsztáblákat helyeznek fel valamilyen váztartó rendszerre. A rendszer nagy előnye, hogy gyorsan, épületbe be-
137
vitt nedves technológia nélkül lehet egyenletes felületet képezni. További előny, hogy a szerelt jelleggel (csavarozással) elhelyezett táblák akár vissza is bonthatók, így újrahasználatuk, vagy újrahasznosításuk megoldható. Hátránya azonban, hogy a légzárás és párazárást már nem tudja megoldani, így ezen funkció teljesítését újabb építőanyaggal, párazáró fólia beépítésével kell biztosítani. Magasabb esztétikai igények esetén – általában kiegészítő jelleggel a vakolt felületre – szinte bármilyen anyagból helyezhetünk falburkolatot. Ki kell emelni közülük a csempeburkolatot, amelyet az esztétikai igény mellett a magasabb mechanikai ellenállás, illetve víz, vagy párazár követelménye miatt is alkalmazunk. Lehetőség van azonban fa, fém, kő, textil falburkolatok használatára. Némi kreativitással végeláthatatlan lehetőségei vannak régi anyagok falburkolatként történő újrahasznosítására. Egy érdekes példa a fal díszítésére az óbudai Kisbuda Gyöngye Étterem, ahol régi bútorok díszes lapjainak újrahasznosításával díszítették a falat.
3.7.2.2-1 ábra: Falburkolat régi bútorlapok újrahasznosításával. [faninfo.hu]
3.7.2.3 Mennyezetburkolatok 3.7.3 Festékek, lakkok Az építési anyagok legfelső felületének védelmére legtöbb esetben valamilyen festék, vagy lakk bevonatot használunk. Az XX. század előtt lényegileg csak természetes anyagú bevonatok léteztek, mint a mészfestés, pácok, olajok és viaszok. Az ipari forradalom és főként a vegyipar XX. sz. fejlődése során szinte megszámlálhatatlan termék és termékcsoport jelent meg. Festékekben is megjelent adalékként a műanyag (pl. diszperzit) és a bevonatok lényegesen ellenállóbbakká váltak. A lakkokban és főleg kültéri festékekben olyan oldószereket és kötőanyagokat alkalmaztak, amelyek a korábbiaknál sokkal keményebb, esetenként esővíznek, vagy UV sugárzásnak is ellenálló bevonatolást tettek lehetővé.
138
A jobb műszaki teljesítménynek azonban ára van. A „beteg épület szindróma” (sick building syndrome) egyik fontos tényezője, hogy az egyre jobb légzárású, minimálisan szellőztetett épületekben – részben a különböző oldószerek kipárolgása miatt – a használóknak egészségi panaszaik lesznek. Érdemes ezért a hagyományos természetes bevonatok mellett olyan bevonatokat választani, amelyek mentesek az ipari oldószerektől és kötőanyagoktól. A magyar piacon is számos ilyen terméket lehet kapni. A fafestékek és bevonatok közül javasolhatók a vízbázisú vékony és vastaglazúr termékek (pl. Auro, Biopin festékek). Ezek az anyagok általában kényesebbek, lassabban száradnak, mint a műgyanta alapú oldószeres festékek, de gyártásuk és beépítésük kevésbé terheli a természeti környezetet illetve az épület belső levegő minőségét. Pigment nélküli áttetsző változataik külső térben általában nem alkalmazhatók, mert az UV sugárzás szétbontja összetevőit. Különböző pigmentekkel színezett változataik azonban már külső térben is alkalmazhatók. A fa felületek kezelésére használt vízbázisú festékek nagy előnye, hogy az olajos festékekkel szemben páraáteresztő tulajdonsággal rendelkeznek. Amennyiben eső éri a faszerkezetet, a nedvesség egy szárazabb időszak alatt el tud távozni a fából. Olajos festékek ugyan vízállóbbak, de amennyiben az UV sugárzás hatására megrepedeznek a nagy mennyiségben bejutó nedvesség a párazáró festékrétegen keresztül nem tud eltávozni, gombásodás, rohadás alakulhat ki. A falra alkalmazható festékek mellett szólni kell a padlóra alkalmazható olajokról, lakkokról. A II. világháború előtt olajjal, vagy viaszolással kezelték a fa járófelületeket. Ezek a bevonatok azonban kevésbé tartósak, rendszeres karbantartást, felújítást igényeltek. A vegyipar itt is előállt műgyanta alapú lakkokkal, amelyek sokkal keményebb felületet tudtak létrehozni. A műgyanta oldására használt oldószerek elpárolgása során azonban sokszor rákkeltő anyagok kerültek a belső légtérbe. Az egészség-károsító hatás főleg a lakkozás első hónapjaiban jelentős, ezért érdemes a használatba vétel előtt minél hosszabb ideig kiszellőztetni az oldószeres lakkal kezelt padlójú helyiségeket. A tartós és a hagyományos lakkok mellett az elmúlt időben Magyarországon is megjelentek a köztes megoldásként értékelhető termékek. Léteznek olyan „keményolaj” és viasz termékek, amelyek lényegesen tartósabbak, mint a hagyományos megoldások, azonban nem tartalmaznak egészségre veszélyes oldószereket (pl. Auro, Biopin termékek). Érdemes kiemelni a vizes bázisú lakkokat. A többkomponensű lakkot általában több rétegben kell felhordani. Kipárolgásuk lényegesen alacsonyabb, mint a műgyanta alapú termékeké, azonban keménységük akár el is éri az általánosan használt lakkok felületi keménységét (pl. Bona lakkok).
3.8 Nyílászárók Nyílászárók alatt az épület tömör szerkezetébe épített tömör, vagy fényáteresztő jellemzően mozgatható épületszerkezeteket értjük. Csoportosításuk lehetséges funkciójuk, épületen belüli elhelyezkedésük, szerkezeteik, anyagaik szerint. Így meg kell különböztessük • a parapetfallal rendelkező ablakokat, • az átjárásra lehetőséget adó ajtókat.
139
Külön érdemes csoportosítani a • külső térelhatároló szerkezetben lévő külső, valamint • a belső falakban lévő belső nyílászárókat, • a függőleges síkba helyezett, • a ferde síkba épített és a • lapostetőre építhető szerkezeteket. Fontos tisztába lenni a főbb szerkezeti elemekkel, mint • keret, • tok, • üvegezés, • vasalatok, valamint a keretek és tokok anyaghasználatával, mint • fa, • műanyag, • acél, • alumínium. Az anyagválasztás során a költségvonatkozás mellett műszaki és környezetterhelési hatásokkal érdemes tisztába lenni. A keretek műszaki tulajdonságai közül lakóépületek esetén a tartósság, hőszigetelési képesség és a természeti erőforrások hatékony használatának tulajdonságait kell kiemelni. Környezeti hatás szempontjából lényeges, hogy az egyes anyagok előállítása milyen hatással van a környezetre, illetve, hogy az anyagok újrahasználata, újrahasznosítása milyen mértékben megoldott. A környezeti indikátorok szempontjából egy 150x150 cmes nyitható ablak előállításához kapcsolódó környezeti hatásokat mutatja be a 3.8-1 táblázat. 3.8-1 táblázat: Nyugatra tájolt, 1500×1500-as ablakszerkezetek teljes életciklusát összehasonlító értékelés (fűtés, hűtés, nappali világítás, anyag életfázisok) [Tiderenczl, 2006]
Indikátor Primer energia tartalom Klímaváltozási potenciál Sacasodási potenciál
PVC ablak ~ árnyékolatlan
Faablak ~ zsalugáterrel
Mértékegység MJ
Alu. ablak ~ színezetlen reflexiós üveggel db/a 1855,57
db/a 950,23
db/a 507,99
kg CO2-Eq
43,13
15,55
49,05
g SO2-Eq
104,51
49,70
28,10
A nyílászárók tervezése, kiválasztása során érdemes figyelemmel lenni a nyílások történeti hagyományokból kialakult méretkoordinációjára. Az Osztrák-Magyar Monarchia idejében kezdődött az iparosított anyagokból létesült történeti épületállományunk kiépülése. Az akkor meghatározó „bécsi láb” alapegysége volt a falak, nyílások kialakításának. Az akkori nagyméretű tömör téglákból falazott
140
épületeket könnyű volt a megközelítőleg 30 cm-es modulban tervezni és kivitelezni. A XX. sz.-ban is sokáig használták ezt a modulméretet (blokkos épületek, egyes korszerűbb falazóelemek (B30, HB30, stb.) és bár manapság nincs ilyen kötöttségünk a 60x60 cm-től induló, 30 cm-es méretben növelt méretű nyílászárókat „szabvány méretűnek” tekintjük. Ezek bekerülési ára 10-15%-kal alacsonyabb mint az ezen méretektől eltérő „egyedi méretű” nyílászáróké. Hagyományosan az üvegezett nyílászárók energetikai szempontból az épület leggyengébb szerkezetei voltak. Hőátbocsátási értékük lényegesen magasabb volt (2,4-3 W/m2K), mint a tömör szerkezeteké (0,7-1,5 W/m2K). Mára azonban jelentős fejlődésen mentek át ezek a szerkezetek és jó telepítés esetén „fűtőtestként” működtethetők. A kétrétegű hőszigetelő üvegezés megjelenése után nagy fejlődés volt a hővisszaverő bevonat (LOW-E) megjelenése, amivel már 1,1 W/m2K értékű üvegezés mellett 1,3 W/m2K értékű ablakszerkezeteket lehetett készíteni. További ugrást jelentett a passzívház koncepció hatására elterjedt háromrétegű, gáztöltéses üvegezés, amivel 0,6 W/m2K értékű üvegezés mellett 0,8-0,9 W/m2K értékű ablakokat lehetett előállítani. Az üvegezés tervezése során a hőszigetelő képesség mellett mindenképpen figyelni kell a fényáteresztési (tv) illetve a hőátbocsátási képességekre (g). A fényáteresztési képesség azt mutatja meg, hogy a látható fény hány százaléka tud átjutni az üvegen, míg a hőáteresztő képesség azt mutatja meg, hogy a sugárzó hő mekkora mértékben jelenik meg az üvegezés belső oldalán. Különlegesen üveghomlokzatú épületeke esetén nagyon fontos, hogy az üvegezés ne okozzon kellemetlen komfortérzetet, vagy túlzott gépészeti igényeket akár nyári, akár téli állapotban. Az üvegezésre ezért olyan árnyékolásokat, speciális bevonatokat, vagy kiegészítő szerkezeteket érdemes tenni, amelyek minimalizálják a téli hőveszteségeket, illetve a nyári túlmelegedés kockázatát. A nyílászárókról szólva fontos tisztázni a meglévő nyílászárók felújítási lehetőségeit, a felújítással nyerhető előnyök potenciálját. Röviden áttekintve a történeti nyílászárókat a következő típusok definiálhatók. Táblázat ablakokról, jellemzésükről. A felújítás során jellemzően négy lehetőség közül kell választani: • a nyílászáró eredeti műszaki állapotára történő felújítás, • műszaki minőség javítása kiegészítő szerkezetekkel, • műszaki tulajdonságok javítása részleges cserével, • teljes nyílászáró csere. Az eredeti állapot visszaállítása csak fokozottan védett műemléki épületeknél indokolható. A külső szerkezetekben lévő történeti nyílászárók műszaki tulajdonságai messze elmaradnak a mai korszerű szerkezetektől, így a különbség csökkentése műszaki, gazdasági és a lakókomfort szempontjából is indokolt. A műszaki minőség javításának legegyszerűbb eszköze a jellemzően „kemény” ütközésű csatlakozások légzárásának fokozása utólag elhelyezhető gumi tömítőprofilokkal. Akár asztalos által, akár a speciális gépek kölcsönzésével magánerős kivitelezésben is elkészíthető régi fa ablakok esetén a szárnyakba mart gumi tömítések elhelyezése. Ezzel a költséghatékony megoldással a hőveszteségek csökkentése mellett a lakókomfort is jelentősen nőhet, a kellemetlen huzathatás megszüntethető.
141
3.8-1 ábra: Gumi tümítőprofil utólagos elhelyezése [ablakszigeteles.hu]
Az üvegezésen keresztüli hőveszteségek, illetve „hűvös felület” hatás nagy mértékben csökkenthető a meglévő szerkezetre szerelhető „Duplo” üvegezésekkel. Ezen szerkezet lényege, hogy belső oldalra egy újabb üvegréteg kerül elhelyezésre. Magasabb műszaki igényszint esetén jól működő alternatíva régi nyílászárók egyes elemeinek cseréje. Többrétegű szerkezetek esetén (pl. pallótokos, vagy gerébtokos ablak) egyre gyakrabban alkalmazott megoldás a belső szárny cseréje. Az intézkedés alapvető célja, hogy a teljes szerkezet légzárását és hőszigetelő képességét is jelentősen javítsuk kétrétegű üvegezés befogadására alkalmas, rugalmas gumitömítéssel ellátott szárnyak beépítésével. Kezdetben a belső szárny helyére önállóan is beépíthető kétrétegű nyílászárót építettek be, de ezen megoldás a belső tér hangulatát nagyon megváltoztatta. (Már jól működő átmeneti megoldásnak tekinthető, hogy a klasszikus 5/5-ös szárnyprofilok helyett kicsit vastagabb, 5/6-os profilokat építenek be, amely keretbe a kétrétegű, eredetinél lényegesen nagyobb súlyú és vastagabb üvegszerkezet biztonsággal beépíthető. Ez esetben a megmaradó eredeti tokszerkezethez kerül rögzítésre az új szárnyszerkezet. A külső szárny megtartható eredeti állapotban, így az épület külső képe nem változik meg. Mivel ez a megoldás csak kis mértékben módosítja az épület képét lehetőség van arra is, hogy a külső szárny is hasonló módon cserére kerül, így költséghatékonyan 4 rétegű üvegezésű, nagyon jól hő-, és hangszigetelő szerkezet jön létre. Fontos, hogy mindkét szárny cseréje esetén a gumitömítés csak a belső szárnyban legyen. Igaz így a hőszigetelés „legerősebb védelmi vonala” a belső síkra helyeződik át, ugyanakkor nem jelentkeznek páratechnikai problémák. Amennyiben ugyanis a külső szárnyba gumi tömítés kerül, a belső szárnyon átjutó pára nem tud eltávozni, és a hűvösebb külső szárny belső felületén lecsapódik a nedvesség. Ezen részleges cserével zajló felújítások legelegánsabb megoldása, amikor a belső szárny üvegezés miatt szükséges megerősítését úgy oldjuk meg, hogy nem szélesebb, hanem vastagabb profilt alakítunk ki, acél sarokelemekkel merevítve a szerkezetet. Így a nyílászáró képét alapvetően meghatározó keret szélesség nem változik. A keret mélységének változása csak szakavatott szem számára felismerhető.
142
3.8-2 ábra: Kapcsolt gerébtokos ablak felújítása a Budapesti Műszaki Egyetem épületében [foto: Medgyasszay Péter]
A nyílászárók teljes cseréje is rejtegethet meglepetéseket, csalódásokat. Gulyás Gyöngyi 2010-ben készült elemzése kimutatta, hogy a teljes csere akár nagyobb problémákat is eredményezhet, mint a részleges felújítás. Új nyílászárók beépítése esetén két problémakört mindenképpen végig kell gondolni. Amennyiben a nyílászáró cserével párhuzamosan nem történt meg a falak hőszigetelése a fokozott légzárás lehetséges következményeivel számolni kell. Ugyanis tömítetlen nyílások esetén hiába volt rossz egy szerkezet, a fűtéssel felmelegített levegő folyamatosan „leöblítette” a szerkezeteket. Így nem tudott kialakulni a rossz, hőhidas szerkezetekre jellemző belső páralecsapódás és penészesedés. Energetikailag rossz minőségű épületekbe épített légzáró ablakoknál a légcserét tervezetten meg kell oldani pl, falba, vagy ablakokba építhető szellőzőkkel. Ezen szellőzők a feldúsuló párát érzékelve nyitnak és nem engedik feldúsulni a helyiség belső páratartalmát. Amennyiben pedig megtörtént a falszerkezet hőszigetelése, a nyílászárót lehetőség szerint úgy kell elhelyezni, hogy a hőszigetelés belső síkja és a nyílászáró külső síkja egybe essen. Így el lehet kerülni az ablakok körül kialakuló hőhídhatást, és az azzal járó hőveszteségeket valamint penészesést.
3.8-3 ábra: Külső síkra helyezett nyílászáró csere esetén a belső felületen penészesedési veszély alakul ki. [Gulyás, 2010]
143
3.9
Árnyékolás
Hazai klímán az üvegezett szerkezetek beépítése árnyékolás nélkül nagy merészség. Amint a „Nyílászárók” fejezetben leírtuk, az üvegezett felületek télen nagyon hasznosak, hőcsapdaként segítik a napenergia hasznosítását. Ezt a tulajdonságukat azonban nyáron sem veszítik el, amikor már nem hőnyereségről, hanem hőterhelésről beszélünk, jelezve, hogy a napenergia ebben az időszakban nem segíti a belső hőkomfort létrejöttét. Az árnyékolás megtervezésekor a Nap mozgásának alapvető tulajdonságaival, illetve az árnyékoló rendszerek elvi kialakításával mindenképpen tisztába kell lenni. 3.9.1 Árnyékolási megoldások Az árnyékolók elvi rendszereivel kapcsolatban egy egyszerű alapvetést kell minden szerkezet tervezése során szem előtt tartani: Az üvegezésen átmenő fény hővé alakul, és melegíti a belső teret. Így a külső helyzetben lévő árnyékolók nagyobb hatásfokkal nyújtanak védelmet a felmelegedés ellen, mint az ablak közé, vagy belső térbe helyezett szerkezetek. A szerkezeti kialakítás tekintetében megkülönböztethetünk fix és mozgatható árnyékolókat. Nem szabad továbbá elfeledkezni a növényekkel biztosított árnyékolás lehetőségéről. Kisebb épületek esetén a lombhullató növényzet telepítése feltétlen javasolható minden más megoldás előtt. A vegetációs időszakban a fa, vagy futónövény levélzete árnyékol, míg télen a „kopasz” növényzet átengedi a napsugárzást. Minden más árnyékolás mellett a növényzet párologtat, oxigént termel és CO2-t is megköt!
3.9.1-1 ábra: A ház falán jól látható a fenyő árnyékoló hatása. Tűlevelű növényzetű fákat azonban nem szabad déli oldal felé telepíteni, mert a nyári előnyök mellett télen kedvezőtlenül befolyásolja a napsugárzás hasznosítását [foto: Medgyasszay Péter]
144
Költséghatékony megoldásnak tekinthetők a fix árnyékolók, mint előtetők, tornácok egyéb rögzített épületszerkezeti elemek. Ezek tervezése manapság mérnöki szakértelmet igényel. Bár korábban a népi építészetben nagyon jól kifejlődött egy arányrendszer, ami lehetővé tette, hogy a tornácos hosszúházakban a nap nyáron ne süssön be az ablakon, míg télen a teljes ablak napos legyen, ma más léptékben építünk.
3.9.1-2 ábra: A tornác túlnyúlását, mint fix árnyékolót meg kell tervezni a Nap várható téli és a nyári beesési szögét figyelembe véve. [terv: Medgyasszay Péter]
A mozgatható árnyékolók rendkívül sokfélék lehetnek (roló, reluxa, spaletta, zsalugáter, stb.). Közös előnyük, hogy a felhasználói igényekre nagyon gyorsan tudnak reagálni, (pl. túl meleg tavaszi napon nem kell levélsarjadásra várni, az árnyékolóval a túl melegnek ítélt napsugárzás gyorsan kizárható…), illetve, hogy a nyári árnyékolás mellett a téli hőveszteségek csökkentésében is szerepet játszanak. Hátrányuk viszont, hogy jellemzően drága szerkezetek. Mozgatható lamellás zsalugáter esetén az árnyékoló ára megközelíti a mögöttes ablakszerkezet árát!
145
3.9.1-3 ábra: Sokféle módon szabályozható a mozhatható lamellás zsalugáter [foto: Medgyasszay Péter]
146
4. Épületgépészet és energiaellátás 4.1
Fűtési rendszerek
A megfelelő fűtési rendszer kiválasztásánál a hely adottságainak leginkább megfelelő, fenntartható technológiák élveznek előnyt. Vannak olyan esetek, amikor nehéz vagy szinte lehetetlen a gázfűtés kikerülése. Meglévő épületek gépészeti felújítását, korszerűsítését meg kell előzze az épület energiahatékonyságának javítása, hőszigetelés, nyílászáró-korszerűsítés, stb. Így a leendő gépészeti rendszerek már egy csökkentett energiaigényt tudnak lefedni, és elérve az energiahatékonyság megfelelő szintjét, lehetővé válik alacsony energiasűrűségű megújuló források használata (napenergia, talajhő, hőszivattyús rendszerek). Fordított sorrendben feleslegesen nagy teljesítményű fűtőberendezést vásárolunk, és bár annak hatékonysága javul, a pazarlás folytatódik, az épület komfortja sem nő. Kiválasztási szempontok – t ávhő, vagy többlakásos épület közös központi fűtése A távhő – ha megújuló energiaforrással működtetik – elméletileg a legjobb és legolcsóbb megoldás nagy laksűrűségű településrészeken. Miért? –n incs lakásonként kazán, tüzelőtároló, kémény. – egy központi fűtőberendezés hatékonyabb, és kevésbé környezetterhelő, mint lakásonként egy. –k ényelmes, nincs vele tennivaló Ugyanez érvényes a központi kazánnal ellátott épületekre is. Rövidlátó és rossz megoldás, ha egy távhővel ellátott épület esetében a lakások egyedi gázfűtésre térnek át, és leválnak a rendszerről. Míg a gáz olcsó és a korszerűsítetlen távhő drága, sokak kényszerülnek a váltásra. Geotermikus hőforrás esetén a távhő előnye egyértelmű, ez azonban ritka adottság. A helyes megoldás a távhőrendszer korszerűsítése, és ezzel párhuzamosan a gázár-támogatás megszüntetése. Csak ekkor derülhet ki, hogy a korszerű, megújulóra alapozott távhő gazdaságos és olcsóbb, mint a gáz. A bécsi távhőellátás – ahol a hőforrás egy hulladékégető – ezt régen bebizonyította. A korszerű távhővel vagy központi kazánnal rendelkező épület esetén alapvető követelmény a távhővezeték, illetve az előremenő fűtési vezeték megfelelően hőszigetelt volta, az alacsony hőveszteség, továbbá a pontos hőmennyiségmérés fogyasztónként. Ez biztosítja a pazarlás kiszűrését. A központi fűtési rendszerek fűtést és melegvízellátást biztosítanak. Fontos szempont az ilyen rendszereknél, hogy a fűtési idényen túl a használati melegvízigényt (HMV) lehetőleg napenergiával, vagy egyéb, korszerű módon (kompakt készülék, hulladékhő, hőszivattyú) nyerjék, ne a kazán működtetésével. A távhőrendszerek – ha korlátozott mértékben is – képesek nyári hűtésre. A radiátorokban ill. egyéb hőleadókban lévő vizet nyáron is lehet keringtetni. A szobahőmérsékletű visszatérő víz hőtartalmából hőszivattyúval HMV-t lehet előállítani,
147
majd a kihűtött vizet a páralecsapódás elkerülésére ügyelve vissza lehet küldeni a rendszerbe. Az elektromos lakáshűtő berendezésekkel összevetve szinte ingyen kapunk hűtési teljesítményt. – nem megújuló energiahordozók A nem megújuló energiahordozókkal üzemelő épületek nem fenntarthatóak. Ezért elsődleges cél kiváltásuk megújulóra. Ha erre nincs mód, korszerűbb fűtőberendezésre cseréljük az elavultat. Újépítés esetén kerüljük e megoldásokat. – földgáz A földgáz kitermelési csúcsát néhány éven belül elérjük, utána ára a kőolajhoz hasonlóan rohamosan emelkedni kezd. De nem ez az elsődleges szempont, amiért kerülnünk kell használatát. A globális felmelegedés miatt hamarabb kell lemondanunk a földgázról, mint hogy a készletek kimerülnének. Ezért ha a palagáz, vagy az ú.n. tisztaszén-technológia megjelenik és olcsóbbá teszi a gázt, a kísértés nagyobb lesz. Aki unokáira gondol, nem használhat többé gázt, ha van választási lehetősége. Földgázüzem esetén kondenzációs gázkazánt létesítsünk, mely jó hatásfokkal égeti el a gázt. Zárt égéstere miatt alkalmas passzívházhoz is, a szénmonoxidmérgezés veszélye nélkül. Az égéshez szükséges frisslevegőt a kürtővel egybeépített légcsatornán keresztül vagy külön égésilevegő-csatornán kapja. Elvi lehetőség van arra, hogy a vezetékes gázhálózatba biogázt keverve a földgáz lassan részlegesen, vagy teljesen kiváltható legyen. A földgázt (és a PB-gázt is) lehetséges gépjárművek hajtására is használni. Ez a kőolaj-alapú üzemanyagoknál kisebb környezetterhelést okoz, de mivel fosszilis, nem fenntartható. – PB-gáz PB-gázt általában főzésre használnak illetve olyan épületekhez, ahol nincs kiépített gázhálózat (pl. hétvégi házak, úszó szállodák). Magas költsége miatt fűtési célú használata szükségmegoldás. Biogázzal és biomasszával, illetve hőszivat�tyúval kiváltható. PB gázról működtethető hűtőszekrény is. Ez a megoldás lakókocsikban, lakóhajókban szokásos. – szén Széntüzelést ma új épületeknél már nem használnak. Meglévő épületek szénfűtésű kazánját át kell alakítani korszerű biomassza-fűtésre (pl. faapríték). Ehhez elsődleges az épület és a fűtési rendszer hatékonyságjavítása, hogy a pazarlást elkerüljük és a karbonlábnyomon belül maradjunk. – fűtőolaj A széntüzelésnél elmondottak itt is érvényesek, azzal az eltéréssel, hogy az olajjal működő tüzelőeszközök alkalmassá tehetők növényolaj-üzemre. Fűtési célra csak átmeneti megoldásként javasolhatjuk, míg főzési célra akár tartósan is alkalmas lehet. Az energetikai célú biomassza-típusok közül a növényolajnál sokkal jobb energiamérleget mutat a biogáz-előállítás. Az alapanyag energiamérlegének negatív értéke miatt használatát nem javasolhatjuk. Kivételt képez a használt sütőolaj hasznosítása. – fosszilis és nukleáris áram (atom, szén, gáz) Az elektromos áram fűtési célra való használata magas primerenergia-tartalma miatt kerülendő. Áramot fűtési célra kizárólag hőszivattyú alkalmazásával hasz-
148
náljunk. Mivel az energiarendszer egésze előbb-utóbb átáll megújulókra, a hőszivattyús rendszerek fokozatosan zöldülnek, különösen, ha magunk is fölszerelünk napelemes áramtermelő felületeket. –m egújuló energiahordozók – biomassza: A szilárdtüzelés a biomassza tüzelésre alkalmas alapanyagai közül a leginkább környezetbarát és legkisebb beruházással elérhető mód. A választás szempontjai a kezelés kényelme, a tüzelőanyag energiamérlege illetve karbonlábnyoma és az ár/teljesítmény arány. – tűzifa, faapríték: a legolcsóbb és legjobb, pozitív energiamérlegű fűtőanyag – amennyiben 30 km a maximális szállítási távolsága a kitermelés helyétől. Ára: 11-15 eFt/m3 45 – pellet, biobrikett: kényelmes, automata tüzelésmódot tesz lehetővé. A gyártásához felhasznált energia drágítja, illetve energiamérlegét rontja Ára: a tűzifánál drágább, a földgáz árához közelít, de csak követi – biogáz: háztartási léptékben való előállítása nem gazdaságos, csak üzemi léptékben. Kapcsolt energiatermelésre és mezőgazdasági gépek üzemanyagaként alkalmas, fenntartható energiaforrás – komposztfűtés: rossz hatásfokú. Csak üzemi léptékben végzett komposztálás hulladékhőjének hasznosítása lehet gazdaságos. Kifejlesztője46 karsztvidéki erdők újratelepítéséhez ipari mennyiségű apadékból állítot elő komposztot. A folyamat melléktermékeként keletkező hulladékhő hasznosítása ott gazdaságosnak bizonyult. A komposzt fűtési célú hasznosítása ésszerűtlen, hiszen a fejlődő hő elsődlegesen a komposztálási folyamat fenntartását szolgálja, azt elvonva a folyamat lelassul és megáll. Noha alacsonyenergiás ház esetén a csekély hőigény miatt elvileg elképzelhető a komposztfűtés – létezik ilyen berendezés -, de óriási anyagmennyiség mozgatását igényli, csekély eredménnyel. Ahol nem cél az erdősítéshez a komposzt előállítása, az erdei apadék aprítéktüzelés céljára való hasznosítása egyértelműen gazdaságosabb. – zöldáram napból és szélből, vagy vízienergiából A nap-, szél- és vízienergiával termelt elektromos áram közvetlen fűtési célra való használata általában nem gazdaságos, mivel beruházásigényes, hatásfoka gyenge, ebből következően ára magas. Csak abban az esetben lehet célszerű, ha az épület műszakilag nem tesz mást lehetővé (műemléképület, stb.), a közelben, vagy saját tulajdonú berendezéssel megtermelhető áramfelesleg áll rendelkezésre, mert az átalakítás és a szállítás veszteséget jelent. Átmeneti, szükségmegoldásként, vagy behatárolt célokra lehet alkalmazni, ahol más fűtési megoldás bonyolult, vagy megoldhatatlan lenne. Az elektromos fűtés tartalékkapacitások felhasználására is alkalmas, például fölös és értékesíthetetlen árammennyiség elfűtésére. Ha már van áramunk, és fűteni akarunk vele, az elsősorban hőszivattyú alkalmazásával ésszerű.
45 46
2 013-as árak Jean Pain
149
Ha viszont a saját magunk által megtermelt áramot nem tudjuk a hálózatnak értékesíteni, elsősorban HMV-előállításra vagy fűtésrásegítésre használhatjuk. Ez olyan esetekben célszerű, ha a lakóház éppen használaton kívül van, és temperálására szükség van. Ekkor az áramfelesleget a boljerben illetve pufferban lévő fűtőszál melegítésére használjuk, mely a temperálást végzi. Elektromos fűtést passzívházban rövid ideig való lokális fűtésre – például fürdőszobában – érdemes használni, sugárzó felületfűtés vagy fűtőventilátor működtetésére. – Szélenergia-hasznosító berendezések Lakóház léptékben szélerőgépről (tehát nem erőműről) lehet szó, mely kisteljesítményű – általában 1-3 kW -, relatíve alacsony oszlopmagasságú gépet jelent. A ma elterjedt gépek vízszintes tengelyű, 20-25 m magas árbocra telepített berendezése. Egy részük mezőgazdasági célú, vízszivattyúzást végez, a többi áramtermelő generátor. A kisebb teljesítményű szélgépek 100-200 W teljesítménnyel lakókocsik, yachtok felszereléséhez tartoznak. Kísérleti fázisban van a függőleges tengelyű szélgenerátor, sorozatgyártása még késik. Előnye, hogy a tájképben-településképben kevésbé zavaró, mint a jólismert rotorlapátos gépek. A szélgenerátorok telepítése lakott településen belül elsősorban építészeti-esztétikai kérdés, a településkép része. A helyi építési szabályok kell, hogy egyértelműen rendelkezzenek róla, akarják-e a helyi polgárok a szélgépeket látni a településen, vagy sem? Ha igen, akkor azt működőképes magasságúnak kell megengedni. Számos helyi szabályzat hat méterben korlátozza az oszlop magasságát. Ilyen esetben teljesen értelmetlen szélerőgépről beszélni, mert a gép teljes szélárnyékban marad. A 20-25 m-es magasság is akkor hozza csak az eredményt, ha nincsenek turbulenciát okozó tereptárgyak, fák, épületek a szél útjában. Logikus, ha például magasházak tetejére helyezünk ilyen gépeket. Ideális elhelyezés még a tanyák környéke, a szélnek kitett, nyílt területek. Egy igen elterjedt típus a cca. 2,5 kW-os Skystream generátor, mely farokrész nélkül, szélirányba automatikusan beálló kialakítású, fejrészében a generátor mellett az invertert is beépítették, az oszlopról már a hálózati áram jön le. Hazai gyártók is vannak e területen, kitűnő termékekkel, nagy tapasztalattal. Ha szélgépet kívánunk telepíteni, kérjük ki hazai szakember tanácsát. Ideális a hibrid rendszer, azaz napelemes rendszer és szélgenerátor párosítása, mely kiegyensúlyozottabb működést tesz lehetővé, és a szél éjszaka is tud fújni. – Vízienergia-hasznosító berendezések Ritka adottság, hogy a ház közelében patak folyik. Az ilyen helyekre régen vízimalmokat telepítettek. Sok ilyen vízimalom áll még, ezek számára reális lehetőség a vízienergia hasznosítása. Mivel ma az őrletés és a fűrészeltetés nem vízkerekekkel történik, célszerű az áramtermelést választani. Erre a célra nem ideális a felül- vagy alulcsapott vízkerék – ezeket csak akkor érdemes megőrizni és áramtermelésre fogni, ha történeti épületről, műemlékről van szó. Ha nincs ilyen szempont, áramtermelésre sokkal alkalmasabb a turbina. A víz energetikai hasznosítása speciális szakterület, ezt arra avatott tervezőnek kell készítenie. A feladat sokrétű: a duzzasztás, zsilipek, gátak építése, árvízvédelem, és sok egyéb, műszaki kérdés.
150
–g eotermikus energia termálkútból Megfelelő adottságok, elsősorban kollektív megoldások esetén célszerű (nagyobb létesítmények, lakótelepek, stb.), egyedi kiépítése irreálisan költséges. – napenergia A napenergia aktív hasznosítása – szolárfűtés (rásegítés nélkül) A hőt vákuumcsöves, vagy síkkollektorral lehet kinyerni, és pufferban tárolni. Ebből tetszés szerinti időpontban lehet hőt kivenni. A szolárfűtés szezonális hőtároló alkalmazását igényli. A technológia a ’90-es években még hatalmas, 100-150 m3es víztartályok építésével járt, melyeket nyáron felfűtöttek 95 0C hőmérsékletre, majd télen ezzel a begyűjtött hővel fűtötték a házat. Ez túl nagy beruházással és bonyolult technológiai megoldásokkal járt, megtérülése túl hosszúra – 20 éven túlra – nyúlt. A passzívházak megjelenésének köszönhetően a tárolótérfogatot jelentősen lehetett csökkenteni. A költséges, hatalmas, hőszigetelt beton- vagy rozsdamentes acéltartályok helyett ma már egy 10 m3 körüli tartályméret – azaz egy nagyobb puffer – elegendő. Megtérülése 10 és 20 év közé tehető. A megújuló energiák közt a legkényelmesebb, legrugalmasabb. 4.1-1. ábra: A napenergia részaránya a ház hőigényének (fűtés+melegvíz) fedezésében HMV-ellátás Bioszolár fűtés (Kombi) 10-20% 20-30%
Szezonális hőtárolós szolárfűtés (50+ ház) 50-100%
A szoláris fedettség %-ban
151
4.1-2. ábra: Szezonális hőtárolós szolárház: szoláris fedettség (HMV + fűtés) 60-70%
Bioszolár (biomassza + szolár) fűtés : napenergia és biomassza kombinált használata Jelenleg a mi klímánk legjobb megoldása. Miért? A Földgolyón az a terület, ahol egy négyzetkilométerre a legtöbb napkollektor jut: Ausztria, annak is legszegényebb tartománya: Burgenland. Ez a részben ma is magyarlakta terület, a mi klímánkon fekszik, hazánkkal azonos környezeti adottságokkal bír. A napenergia-hasznosítás terén az utóbbi 20 évben azonban világelső lett és e pozícióját tartja. Jelenleg energiaellátásának már közel 100%-át megújulóból fedezi. Az általunk első helyezettnek díjazott technika az itt, Burgenlandban tömegesen elterjedt megoldás, a bioszolár fűtés. A bioszolár fűtés elemei • síkkollektor szelektív bevonatú abszorberrel (a beeső napsugárzás teljes spektrumából 85%-ot elnyel, a szórt fényt is), vagy vákuumcsöves kollektor /8. ábra/ • szolár fűtéskör; szivattyúval keringtetve a kollektor és a puffertároló közt • modern fa- vagy pelletfűtésű kazán, vagy pelletkandalló • kazán fűtéskör; a kazán és a puffer közt • hőleadók: felület- vagy szerkezetfűtés; födém-, padló- illetve falfűtés
4.1-3. ábra: Szelektív abszorber
152
4.1-4. ábra: Szolár melegvízkészítés és bioszolár fűtés szerkezeti sémája, éves szoláris lefedettség
4.1-5. ábra: Napenergia- nyereség kollektorfelület és épület energetikai szint szerint
153
A bioszolár fűtés működése A biomassza-fűtés napenergiás rásegítéssel jelentékeny tüzelőanyag-megtakarítást és kényelmet biztosít. A legjobb hatásfokú hőtermelő egység a vákuumcsöves napkollektor, utána következik a síkkollektor, ennek ára alacsonyabb. A kollektorok a begyűjtött hőt a puffertartályba továbbítják. A tárolót a ház hőszükségletének megfelelően méretezik úgy, hogy min. 3 napnyi hőenergiát képes legyen tárolni. Ezzel nagyjából át tud hidalni egy felhős időszakot. A puffertárolóban tárolt hő biztosítja a fűtés és a melegvízkészítés hőigényét. A kazán a fűtésben részt vesz, de feladatát megosztja a napkollektorral. Az átmeneti időszakban (ősszel és tavasszal) a kollektor viszi el a fűtés oroszlánrészét, míg télen a kazán. A fűtési idény végétől (április eleje) a fűtési idény kezdetéig (október) a napkollektor a melegvízszükségletet közel 100%-ig fedezi. A kazán ezt követően lép be fokozatosan, majd tavasz felé egyre csökkenőbb mértékben van jelen. A bioszolár fűtés a fafűtéssel összevetve legalább 50% fűtési költségmegtakarítást jelent, de egy szerencsésen méretezett esetben a napenergia az éves hőszükséglet 75-80%-át is fedezi. Ha van beltéri medence, azt célszerű kollektorral fűteni. A használaton kívüli, fóliával letakart medence puffertartályként működik, javítja a ház hőkapacitását. – Hagyományos fatüzelésű kazán Választhatunk hagyományos fatüzelésű kazánt, mely jóval olcsóbb, mint a faelgázosító, viszont gyengébb hatásfokkal, gyakoribb tüzelő-adagolást kíván. Az öntöttvas tűztér mindenesetre tartósabb és jobb megoldás, mint az acéllemez-tűztér. – Vaskályha (kandalló) Népszerű az üvegajtóval ellátott vaskályha, melyet helytelenül kandallónak neveznek. Csekély hőtároló-képességű, gyors felfűtést tesz lehetővé. – Kandalló és kandallóbetét A kandalló hatalmas kürtővel épült, a tűz sugárzó hőhatásával fűtött, de hatalmas mennyiségű hő távozott a kürtőn. Ha a tűz kialudt, a helyiség hamar kihűlt. A kandalló ma rossz hatásfoka miatt csak hangulati elemként használatos. Hatásfokát javítandó, a tűztér feletti kandallópalástban elrejtett légcsatornákkal a füst hőtartalmából még ki tudtak nyerni hőt, valamint üvegajtóval lezárt tűzteret hoztak létre, ezzel a kürtőméretet csökkenteni tudták. – Vízteres kandallóbetét Az üvegajtós kandallóbetétek sorában jelent meg a vízteres tűztér, mely alkalmas központi fűtés kiépítésére. Aki a tűz látványáért cserében vállalja a gyakoribb tüzelést, annak ideális megoldás. – Cserépkályha Nem utolsósorban megemlítendő a cserépkályha és a kemence is, mint környezetbarát fűtésmód. A cserépkályha takarékos mivolta nekünk természetes, az angolszász nyelvterületen csak a ‚80-as években fedezték föl jó tulajdonságait az öko-építészek. Addig a brit szigeteken a szimpla ablakok, pazarló, nyitott kandallók és huzatos, hideg szobák járták. A cserépkályha is felszerelhető üvegajtóval, rálátást adva a tűzre. Ma a kályhákat, kandallókat gyártó cégek fő fejlesztési feladata a passzívházakhoz szükséges kisteljesítményű, zárt égésterű berendezések kifejlesztése.
154
– Tömegkályha Alternatív közösségek körében népszerű fűtőeszköz. Nagy tömegű, a cserépkályhához hasonló elven működő berendezés, többnyire téglából építik. Valójában át kell értékelni szerepét a mai korszerű, energiahatékony épületekben. A tömegkályha régi, rossz hőszigetelésű épületekben jó szolgálatot tett, nagy mennyiségű tüzelő elhasználásával sokáig tárolta a meleget, miközben a ház egyéb részei már kihűltek. A 2020-as Közel Nullás előírások fényében nincs szükség ekkora teljesítményű kályhára. A hőtároló tömeg megléte fontos. Ha egy 3-6 kW-os teljesítményű fűtőeszköz elegendő, a káylha szerepe a fűtésről elmozdul a hőtárolás irányába. Ha a ház egyébként nem rendelkezik elegendő hőtároló tömeggel (például könyűszerkezetű, vagy szalmabála-ház), akkor belső hőtároló falak építése helyett a kályha tömege töltheti be a hőtároló funkciót. – Tűzhelykazán (modern sparherd) A hagyományos sparherd korszerű változata egyesíti a ház összes hőtermelő feladatát, fenntartható biomassza-tüzelőanyaggal: o főzőfelülete akár üvegkerámia kivitelben könnyen tisztítható, a tűz látványát produkálja, o sütővel is felszerelt o használati melegvizet készít o központifűtés-kazán feladatot is teljesít. A tűzhelykazán nem zárt tűzterű típusai ideális, multifunkciós megoldások alacsony energiaigényű épület esetén, ahol nem követelmény a légtömörség. A berendezés így vagy a lakótérből, vagy saját égésilevegő-ellátó légcsatornából kapja az égéshez szükséges oxigént, az égéstermék pedig gravitációsan távozik, annak veszélye nélkül, hogy a szellőztető berendezés depressziót okozzon és égéstermék kerüljön a lakótérbe. A hagyományos parasztház kelléke volt a nyárikonyha. A szezonális, nagy men�nyiségű tartósítás miatt létesítették a házon kívül: disznóvágás, lekvárfőzés, szappanfőzés, stb., hogy ne fűtsék túl a házat és ne terheljék gőzzel, ételszaggal. A tűzhelykazánok nyári szezonban szintén túlfűtenék a házat, ezért két megoldás javasolható: – nyárikonyha építése közel a lakás konyhájához (pl. a teraszon) – ikertűzhely üzemelése: a tűzhelykazán mellé beiktatott villanytűzhely. Hőszivattyú alkalmazása Környezeti energia hőszivattyú segítségével kivonva A hőszivattyús energianyeréshez elektromos áramra van szükségünk. A hőszivattyú egy kifordított hűtőszekrény, a környezetből von el hőt és azt fűtésre használja. Környezeti szempontból alkalmazása akkor kifogástalan, ha a működtetéséhez szükséges áramot megújuló forrásból magunk termeljük, vagy megújuló forrásból származik. A hőszivattyú a környezeti hőt talajból, vízből, levegőből, vagy hulladékhőből vonhatja ki. Viszonylag magas ára miatt tömegesen nem terjedt el, azonban megfelelő adottságok esetén versenyképes megoldás.
155
Hőszivattyú alkalmazási lehetőségei – talajvízkutas: magas talajvíz esetén egy kinyerőkút és egy elnyeletőkút, mélységüket a talajvízszint határozza meg, de általában kis mélységűek (3-5 m) – előnye: kis beruházási költség, jó hatásfok – hátránya: költséges engedélyeztetési folyamat, karbantartási igény
4.1-6. ábra: Talajvízkutas
– talajszondás: 50-100 m mélységű, cca. 6×6 m-es raszterben elhelyezett szondák, melyekben hőszállító közeg kering – előnye: jó hatásfok – hátránya: magas beruházási költség, csak hűtéssel együtt működik jól, tehát a talajt pufferként használja, ha csak hőelvonást végez, és nem pótolja vissza a hőt a nyári hűtéssel, tartósan kihűtheti az altalajt.
4.1-7. ábra: talajszondás
– levegős hőszivattyú: a klímaberendezések ilyen típusú hőszivattyúk, de ezeket általában csak hűtésre használják, míg a levegős hőszivattyút hűtésre és fűtésre is. – előnye: alacsony beruházási költség – hátránya: rossz hatásfok, magas téli üzemelési költség, + 5 fok alatt egyre növekvő mértékben elektromos fűtésként működik 4.1-8. ábra: levegős hőszivattyú
156
– horizontális folyadékos talajkollektoros hőszivattyú –e lőnye: kis beruházási költség – hátránya: csökkenő hatásfok, télen kihűtheti, nyáron felfűtheti a talajt.
4.1-9. ábra: talajkollektoros hőszivattyú
– Energiakulcs47: A hőszivattyú három rendszerrel van összekötve: o horizontális talajkollektorral o szerkezetfűtéssel (a fűtéscsővel behálózott vasbeton alaplemezzel és a szilárd födémmel összekapcsolva) o a hővisszanyerő szellőztető rendszerrel, annak a használtlevegőt kidobó ágával, melyből elvon hőt. A megoldás lényege, hogy egy elektronikával vezérelt szelep optimalizálja, honnan vonjon el hőt és hova tároljon be hőt. Hátránya: kezdeti magasabb beruházási költség Előnye: o A szerkezetet használja pufferként – ezzel megspórolja a puffert. o A használt levegőből készít HMV-t, ezzel megspórolja a napkollektort. o Nem használ külső energiát a fagymentesítésre. o Csekély energiaigénye (2-3 kW) miatt napelemes rendszerrel önellátóvá tehető. – fűtőberendezések (hőtermelő) – gázkazán Mivel a gázfűtés nem fenntartható, ezért csak kényszerű megoldásként dönthetünk mellette, leginkább meglévő gázfűtés felújítása esetén. Ha a régi gázkazán elhasználódott és nincs más fűtésmódra lehetőség (például nem létesíthető kémény pelletfűtéshez, stb.), akkor a leghatékonyabb megoldást válasszuk. – hagyományos égőfejes gázkészülék A legkedvezőtlenebb választás a hagyományos égőfejes gázkészülék, melynél az égéstermék magas hőmérsékleten (>80 0C) távozik, ezért többszintes épületben is megfelelően tud távozni, magas kémény esetén is. Természetesen ha van rá mód, jól hőszigetelt kéménykürtőt kell építeni, hogy a huzat megfelelő legyen és ne keletkezzen kondenzáció. Ennél a megoldásnál igen nagy a kéményen (égéstermék-elvezetőn) át távozó hőveszteség.
47
Szabadalmi védettség alatt
157
– turbós berendezés A turbós készülékben ventilátor segíti az égéstermék távozását, mely túl alacsony hőmérsékletű (cca. 40 0C) ahhoz, hogy a kürtőhatás kialakuljon, és távozni tudjon. Turbós kazán esetében a kürtőmagasság korlátozott, a ventilátor szállítási magasságának függvényében. A hagyományos gázkazánnál jobb hatásfokú, kevesebb hőveszteségű. A kürtőben kondenzvíz keletkezhet, melynek elvezetéséről gondoskodni kell. Létezik zárt égésterű turbós kazán is, mely passzívházban is használható. – kondenzációs gázkazán A kondenzációs kazán zárt égésterű, a tökéletes égést biztosító katalizátor felülettel. Az égéstermék – mely vízgőz és CO2 – hőjét is felhasználja, ezért a távozó, alacsony hőmérsékletű (cca. 40 0C) égéstermék vízgőze lecsapódik és jelentékeny mennyiségű kondenzvíz keletkezik, melynek elvezetéséről gondoskodni kell. Az elvezető szerkezetnek savállónak kell lennie, hogy a kondenzvíz agresszív hatásának ellenálljon. A kondenzációs kazán esetében is a kürtőmagasság korlátozott, a ventilátor szállítási magasságának függvényében. A zárt égésterű berendezés lehetővé teszi passzívházakban való alkalmazását, továbbá kizárja a szénmonoxid-mérgezés lehetőségét. A kondenzációs kazán hátulütője, hogy évente alapos belső tisztításra szorul, melyet ha szakszervízzel végeztetünk el, szinte elviszi az éves energiamegtakarítás árát egy turbókazánhoz képest. – hőszivattyús (Ariston, Sonnenkraft) hibrid gázkazán A berendezés – egy kombinált üzemű kondenzációs gázkészülék és egy levegős kültéri hőszivattyú – egyszerre, vagy külön-külön állít elő melegvizet egy belső 24 literes puffertárolóba. Ez a melegvíz egy közös előremenő ágon egy szivattyú segítségével jut el a fűtési rendszerbe. Mikor fog hőszivattyúként, vagy kondenzációs kazánként működni? Amikor a leggazdaságosabb. A berendezés öt értéket vesz figyelembe: 1.: a gáz piaci ára; 2.: a villamos áram piaci ára; 3.: a külső hőmérséklet., 4: a hőszivattyú COP értéke 5:a kazán hatásfoka adott előremenő fűtési hőmérsékletnél. A beüzemelés során be kell állítani a szakszerviznek a gáz és a villamos áram hatályos árát. A kazán ezekből az értékekből a működés során folyamatosan kiszámolja a hatásfokot és a COP- értéket, ebből következően minden esetben a leggazdaságosabb működéselv érvényesül, amelyek a következők: Csak kazán mód, csak hőszivattyú mód és HYBRID üzemmód (amikor a kazán és hőszivattyú egyszerre működik). A berendezés optimalizált működést biztosít, de gáz használatával, ami csak átmeneti megoldás lehet, kivéve, ha biogázról van szó. – biomassza fűtőeszközök – hagyományos szilárdtüzelésű kazán o hasábfával, vagy mezőgazdasági hulladékkal fűthető kazán (utóbbi nagyobb tűzteret igényel): a szabadba nyíló ajtóval ellátott, külön helyiségben elhelyezett kazán folyamatos tüzelést igényel. Hagyományos épület esetén cca. kétóránként leég a tüzelő, utántöltést igényel. Az ilyen épület nehezen hagyható magára, mert kihűl, temperálása nehezen megoldható. Amennyivel javítjuk az épület energiahatékonyságát, a fűtés gyakorisága annyival ritkítható, akár napi egy befűtésre, illetve a magára hagyott ház kihűlési ideje annyival nyúlik meg.
158
A puffertároló a használat komfortját növeli, és lehetővé teszi a napkollektor bekapcsolását a rendszerbe. Alacsony energiaigényű, vagy passzívház szintjét elérve már – jól benapozott ház esetén – elérhető a hosszabb ideig magára hagyott ház téli temperálása akár passzív vagy aktív napenergiával, vagy egy csekély fogyasztású fűtőeszköz alkalmazásával. Annak érdemes ilyen kazánt venni, akinek számottevő égethető mezőgazdasági hulladéka termelődik. Ez esetben olcsó tüzelést biztosít. – faelgázosító kazán o a legtökéletesebb égést biztosító tüzelésmód. Mivel gyorsan ég le, és magas hőfokkal, nem szerencsés a puffertartály nélküli, csak keverőszelepes fűtési rendszer. Egy ilyen típusú kazán szerves tartozéka a puffer, ami a gyorsan betárolt hőt egyenletesen adja le a ház hőleadóinak, A puffer lehetővé teszi azt is, hogy egyszer erősebben felfűtve akár egy-két-három napig nem kell a kazánt újra felfűteni. A faelgázosító kazán csak száraz tüzelő (legalább egy évet pihent tüzelő, németül Altholz) esetén tudja a maximális hatásfokot. Mivel a fa a kereskedelemben beszerezhető legolcsóbb tüzelő, ezért ez a tüzelésmód a leggazdaságosabb.
4.1-10. ábra: Faelgázosító kazán
– A kazán a tűzifát 1100 0C-on gázzá alakítja, majd szabályozott égetéssel égeti el. A tüzelés hatásfoka kb. 95%-os. A fa hamumentesen ég el, ugyanannyi hő leadásához egy hagyományos fatüzelésű kazánnal összehasonlítva mintegy 30%kal kevesebb tüzelőt használ. A kazán gyorsan leég, hőjét leadja a puffernek. A puffertároló lehetővé teszi, hogy a kazán felfűtése tetszőleges időben történhet, viszont a központi fűtés, a hőelvétel folyamatosan üzemel. – Aki a tűzifával nem szeret bajlódni, az választhatja a pelletkazánt, vagy -kandallót. A kandallóba töltött pellet (préselt fűrészpor-granulátum) több napi fűtésre elegendő. Lehetséges az egész szezon tüzelőjét is tárolni egy szomszédos
159
helyiségben, ahonnan adagoló juttatja azt a kazánba. Csupán a termosztátot kell beállítani és a berendezés automatikusan működik. A kényelem árát a magasabb pelletárban fizetjük ki.
4.1-11. ábra: Pelletkandalló – pelletkazán, aprítékkazán o a fatüzelésnél nagyobb kényelmet biztosító, automatizált tüzelésmód. A tároló kapacitása szabja meg a kényelem mértékét. A néhány napi tüzelőmennyiségtől az egész fűtési szezon tüzelőjét befogadó adagolótartályig terjednek a lehetőségek. Az apríték olcsóbb, a pellet a gáznál olcsóbb, a tűzifánál drágább anyag. A pellet- ikll. aprítékkazánok kényes szerkezetek, csak jó minőségű, száraz és szennyeződésmentes fűtőanyagot használjunk, ezek hiányában az égőfej gyors tönkremenetelével számolhatunk. – tűzhelykazán (modern sparherdmikro CHP48, a kapcsolt energiatermelés kisméretű gázmotorral vagy Stirling-motorral történik. A gáz származhat faelgázosító berendezésből vagy biogáz-reaktorból. A Stirling-motor fűtésére hasábfa vagy apríték egyaránt használható.fűtési rendszer: o gravitációs A kazánból a hőleadókhoz vezető csőhálózatban a víz szivattyú nélkül, gravitációsan áramlik. Ez nagyobb csőátmérőket és lejtésben elhelyezett vezetékeket jelent. Előnye, hogy áramszünet esetén is működik a fűtés. Hátránya, hogy kiépítése több anyagot és munkát jelent – csövet és hegesztést. o keringtető szivattyús A kazánból a hőleadókhoz vezető csőhálózatban a víz vezérelhető szivattyú segítségével áramlik. Ez kisebb csőátmérőket és rövid, egyenes útvonalakon elhelyezett vezetékeket jelent. Előnye, hogy kiépítése kevesebb anyagot – korszerű, gyorsan szerelhető hálózatot (műanyag, vagy többrétegű csövek, roppantó kapcsolat vagy forrasztás) – és kevesebb élőmunkát jelent. Hátránya, hogy áramszünet esetén nem működik a fűtés. 48
Blokkfűtőmű, vagy kapcsolt energiatermelés (Combined Heat and Power)
160
– hőleadók A fűtőberendezések, amennyiben központi fűtésről van szó, hőleadókhoz továbbítják a hőt. Tekintsük át a hőleadókat: – radiátor A radiátor (fűtőtest) általában 900C előremenő hőmérséklettel dolgozik, részben sugárzó hőt ad le, nagyobbrészt azonban a levegőt melegíti fel, mely aztán felszáll a radiátor fölé és elkezd a helyiségben keringeni, átforgatja a légtömeget. Ros�szul hőszigetelt helyiség esetén a hideg levegő lefolyik a padló környékére, míg a meleg levegő a mennyezet alá szorul. A mai korszerű gázkészülékek alacsony előremenő hőmérséklettel (cca. 400C) dolgoznak. Ez nagyobb hőleadó felületet igényel, radiátor esetén is nagyobb méretűeket. A radiátor korlátozottan hűtésre is alkalmas, a páralecsapódás megindulásáig. – fan-coil A fan-coil egy olyan fűtőtest, melyen ventilátor fújja át a levegőt, ezért kisebb méretű és jobb hatásfokú, továbbá a helyiségben való levegő rétegződését nem teszi lehetővé. A hőleadó fűtésre és hűtésre egyaránt alkalmas, a benne keringtetett folyadék hőmérséklete szerint. A ventilátor áramfogyasztása, zaja és a felkavart por a hátrányok közé tartozik. – padlófűtés A padlófűtés alacsony hőmérsékletű fűtést végez, nagy felületen, nagy hőtárolóképességgel, a hőtehetetlenség miatt lassú reagálással. Az ideális hőmérsékletnél (25-350C) magasabb hőmérséklet kellemetlen közérzetet eredményezhet, érzékeny használóknál a lábak feldagadását okozhatja. Az elterjedt vélekedés, miszerint a padlófűtés a port kavarja, nem igaz. Padlófűtés esetén a hőmérséklet rétegződik, alul marad a meleg. Ezért is alkalmazzák nagy terek – templomok, múzeumok – fűtésére. Por inkább a magas hőmérsékletű radiátorok felületén képződik és a légáramlással a légtérben szétterülhet. – f al- és mennyezetfűtés-hűtés A falfűtés a vakolatba, vagy gipszkarton lemezbe rejtett vékony fűtéscsövek által leadott sugárzó fűtést jelent. Alacsony hőmérsékletű fűtés, korlátozottan hűtésre is alkalmas. A vakolat kis tömege és a sugárzó hő miatt gyorsreagálású, már cca. 20 perc alatt érzékelhető a hatása. Működtetése és beruházási költsége a radiátornál hatékonyabb és gazdaságosabb. A falfűtés-hűtés által elfoglalt falfelületet nem célszerű bútorral eltakarni, mert akkor hatása fékezetten érvényesül. Ezért már tervezéskor nagyjából ismerni kell a helyiség leendő bútorozását. A falra szerelendő bútorok-polcok felfúrásakor be kell kapcsolni a fűtést, és hőre színét változtató tesztcsíkokkal lehet a fűtéscsövek pozícióját megtalálni és elkerülni az átfúrásukat illetve kilyukasztásukat. – felületfűtés-hűtés A felületfűtés különálló fűtő-hűtőpanelekből áll, de ez inkább irodaházakban használatos, igen hatékony, gyorsreagálású eszköz. Egyik fajtája az infra fűtőpanel. Beruházása olcsó, működése hatékony, üzemeltetése nem olcsó. – s zerkezetfűtés-hűtés, aktívfödém Ez a megoldás általában passzívház-szintű épületnél alkalmazható. A fűtés-hűtés csövei a szilárdfödémbe vannak rejtve – ez jellemzően vasbeton födémet jelent,
161
amibe a vasszerelés során kell beépíteni. A szerelés fokozott odafigyelést követel, a letaposás, sérülés végzetes lehet. A beépített fűtéscsövek – míg a padlófűtésnél elvben van mód felszedésükre és újrarakásukra – itt véglegesek, javításra nincs mód. A rendszer óriási hőtároló kapacitással bír, ez nagy hőstabilitást eredményez, egyúttal a helyi szabályozás lehetetlen, csak külön fűtő-hűtőeszközzel (például légfűtéssel-hűtéssel). Az Aktívháznál említett Energiakulcs nevű szabadalom is szerkezetfűtést alkalmaz, azt kombinálva egyéb eszközökkel. A rendszer a szerkezetet (lemezalap illetve szilárdfödém) használja hőtárolásra (puffernak), ami a szokványos, néhány köbméteres puffertartályok tárolókapacitásának többszörösét jelenti. – légfűtés A légfűtés – mivel a hőközlő közeg tömege csekély – nagy levegőmennyiség mozgatását igényli. Hogy ez a hőmennyiség ne igényeljen óriási légcsatornákat és fűtési teljesítményt, az épületet kell feljavítani. Ennek megfelelően egyes pas�szívházak alkalmaznak légfűtést. Milyen hőtermelők közül választhatunk egy passzívház esetén?49 (egy 130 m²-es passzívháznál várható éves fűtési költség, 20°C-os belső hőmérsékletnél, a 2010-ben érvényes energiaárak figyelembevételével) A. Elektromos fűtőpanelek, villamos fűtőbetét a légkezelő gépben (91 600 Ft) B. Passzívház kompaktkészülék (levegős hőszivattyú, 50.000 Ft) C. Pelletkazán vagy vízteres pelletkandalló (27 500 Ft pellet, plusz 5 500 Ft elektromos áram) D. Kondenzációs földgázkazán felületfűtéssel (26 000 Ft gáz, plusz 3 500 Ft elektromos áram) E. Talajszondás hőszivattyú (20 200 Ft)
49
a fejezet forrása: Kardos Ferenc, www.kardoslabor.hu
162
4.1-12. ábra: Éves fűtési energia költség
A napkollektoros fűtésrásegítés nem véletlenül maradt ki a felsorolásból. A paszszívház önmagában is egy méretezett napenergia hasznosító eszköz („a passzívház fűtési energiaigényének 1/3-át a nyílászárókon át érkező napenergia, 1/3-át a személyek és berendezések hőleadása, 1/3-át pedig valamilyen hagyományos hőtermelő fogja…”), így a fűtési szezon átmeneti, naposabb időszakában eleve nem igényel fűtést, amikor a napkollektorok be tudnának segíteni a fűtésbe. Az épület déli frontján lévő ablakok együttes hőnyeresége egy azonos felületű napkollektoros rendszerével közel megegyezik. – Az elektromos fűtőpanelek az olajradiátor mai karcsú kivitelű leszármazottai, kialakításuknál inkább a sugárzó hőleadásra törekednek, gyakran időprogramos elektronikával is rendelkeznek. – Földgázkazán, passzívházhoz illő, néhány kW teljesítményű, nálunk még nem került forgalomba. A földgázellátás jövőjét figyelembe véve nem biztos, hogy ez a fűtési mód a legjobb választás. – A pellet használatával csökkenthetjük az ökológiai lábnyomunkat, és elérhető a földgáztól való függetlenség. A fűtőanyag költsége előre finanszírozandó, megoldandó feladat a tárolás száraz helyen. A pelletkazán használható lehet a meleg víz előállítására is, de ha vízteres pelletkandallót választunk, akkor annak a nyári bekapcsolása elkerülendő a melegvíz-termelés miatt. Mindkét készülékfajtánál teljesen zárt égésterű készülék szükséges, amelynél az égési levegőt külön vezetik be a készülékbe a külső térből. Ha a kazánt az épület hővédő burkán kívüli helyiségben helyezik el, akkor lehet szokványos nyitott égésterű is, ha a levegőbeáramlás biztosított. – A kompaktkészülék egy passzívházakhoz kifejlesztett berendezés, amely tartalmazza a légkezelő gépet, és egy levegős hőszivattyút fűtés és melegvíztermelés céljára. Ezek a szerkezetek rendelkeznek még egy nagyteljesítményű villamos fűtőbetéttel is. Ennek oka, hogy nagy hidegben a szellőztető levegőből kinyerhető hőenergia nem elegendő a hőszivattyúnak, a gép a szabadtérből is „vételez” hideg levegőt (egyes gyártmányok nem „vételeznek” külön külső levegőt, ezeknél a villamos fűtőbetét magasabb üzemóraszámot kénytelen vállalni).
163
Milyen költségekre számíthatunk egy átlagos, 4 fős család napi 200 literes HMVfogyasztásnál (cirkuláció nélkül!) éves szinten: 1. A. Villanybojlerrel (141 000 Ft) 2. B. Villanybojlerrel, csúcskizárt árammal (90 000 Ft) 3. C. Levegős hőnyerőoldalú kompaktkészülék (60 000 Ft) 4. D. Földgázkazán, itt a kondenzációs megtakarítás nem számottevő (42 000 Ft) 5. E. Pelletkazán (42 000 Ft) 6. F. Talajszondás hőszivattyú (38 250 Ft)
4.1-13. ábra: Éves HMW energiaköltség
Ha egyszer az épület nulla energiafogyasztása lenne majd a cél, akkor a melegvíz-termelésre inkább gazdaságos a napkollektor, mint a napelem. Napkollektorból egy 1 kW teljesítményű egység 2-3 m² helyigényű (ára 100-200 000 Ft), míg napelemeknél ehhez a teljesítményhez 8-9 m² szükséges (ára 700-800 000 Ft). – kémények (égéstermék-elvezetés) Alacsonyenergiás, biomassza-, vagy gázfűtésű épület esetén nem előírás a légtömörség. A fűtőberendezések égésilevegő-ellátása a nyílászáró réseken keresztül – filtrációval – biztosított. Ekkor alkalmazható minden ma a célnak megfelelő égéstermék-elvezető berendezés, azaz kémény. Ha van mód, célszerű zárt égésterű készüléket választani, vagy legalább a fűtőkészülékhez égésilevegő-ellátást biztosító légcsatornát kiépíteni – ezt többnyire a padlóban rejtik el. Passzívház esetén a légtömörség követelménye mellett nehéz az égéstermék elvezetésére megoldást találni. A zárt égésterű gázkazánok esetén megoldott a probléma, de fatüzelésnél eleddig egyetlen légtömör megoldás a Schiedel pas�szívházhoz kifejlesztett kéménye. A kémény füstcsöve bármilyen tűzelőanyaghoz alkalmas, saválló kerámiából készült. A kürtőben megoldott a kondenzvíz-elvezetés is. Az égésilevegő-ellátás a kéménytestben elhelyezett szellőzőkürtő által biztosított. Az áttörések kialakítására megfelelő technológiák állnak rendelkezésre, hogy a légtömörség ne szűnjön meg a kémény beépítése során. A légtömör kémény kialakításában benne rejlik a lehetőség a lakás frisslevegő-ellátásának fedezéséhez, passzív szellőzés által.
164
4.2
Klíma, szellőzés
A hűtés szükségessége A klímaváltozás megemelte az átlaghőmérsékletet, és a nyári csúcshőmérsékleteket. Ez – ha rövid időre, néhány napig, egy-két hétig is – ma már közel 40 C-os hőséget jelent, ami a következő 20-30 évben 45 C-ra is emelkedhet. Ez bizonyos épülettípusok esetében – korábban épült tetőterek, könnyűszerkezetes épületek, panelházak, üveghomlokzatú középületek, stb. – azt jelenti, hogy azok a nyári kánikulában hűtés nélkül lakhatatlanná válnak. A hűtés szükséges rossz. Ha csak gépi hűtést szerelünk be az épületbe, a nyári hűtési költség a téli fűtési költséget messze meghaladó mértékű, annak akár 2-3-szorosa lehet. Mit lehet tenni, hogy csökkentsük a hűtési költséget? Kell-e hűteni egy lakást? Ha egy lakóházat hűteni kell, az rosszul van megtervezve. A lakásokban napközben jellemzően nem tartózkodnak, vagy ha igen, kevesen – a gyerekek iskolában, a szülők munkában. A lakóházak belső hőtermelése nem jelentős. A belső hőképződésért a helyiségben tartózkodó emberek, a mesterséges világítás és a hőt termelő gépek (háztartási gépek, középületek esetében irodagépek – számítógépek, másolók, stb.) felelősek. Lakóházak esetében ez nem jelentős. Mi a teendő? Napvédelem A hűtési költségek mérséklésének első feladata a tökéletes napvédelem. Ezt a hagyományos parasztház tornáca már megoldotta. A tornác a nyári meredek napállás mellett nem enged be direkt sugárzást a lakószobákba. A napvédelem külső fix és mobil árnyékoló szerkezettel oldható meg. A belső árnyékolás nem véd a meleg ellen. A passzív napvédelem másik eszköze a lombhullató fák ültetése a ház benapozott oldala elé. Ezek a fák télen – lombjukat elveszítve – átengedik a napfényt. Passzív hűtés A fákkal, növényzettel körülvett épület eleve alacsonyabb hőmérsékletű környezetbe kerül. Egy forró nyári napon egy üres, fák nélküli, sík terület hőmérséklete egy erdőn belül mért hőmérsékletnél akár 10 C0-kal melegebb. Ha egy lakótelepen minden lakáshoz ablakklímát szerelünk, az az utca hőmérsékletét akár 10 C0-kal is megemelheti. Mivel egy lakáshűtés általában 10 C0-kal hűti le a lakást, a fentiek alapján ez passzív eszközökkel elérhető. A nyári meleg idején a legegyszerűbb hűtési mód az éjszakai átszellőztetés. Az éjszakai átszellőztetés akkor hatásos, ha az épület jól hőszigetelt, napvédelme megoldott, és jelentős hőtároló tömeggel rendelkezik. Ekkor az éjszakai kihűtés jótékony hatását majdnem egész nap meg tudja őrizni. Éjszakai átszellőztetésre minden épületnek szüksége van, a passzív hűtéssel rendelkező passzívházak esetén is. – Passzív szellőzés Ez a kortárs fenntartható építészet legnagyobb technikai kihívása. A passzív szellőzés hagyományos megoldásai (gravitációs szellőzés, filtráció) mellett új megoldások jelentek meg, az arab világból származó napkémények és szélkémények továbbfejlesztett változatai:
165
ο a klasszikus napkémény az épületből kiemelkedő, testes kürtő, melynek falát a napsugárzás felforrósítja, így megindul benne a kürtőhatás, és a kéménybe kötött szellőzőcsatornákon keresztül megszívja az épületet. Az épület frisslevegőjét az árnyékos átriumokból szívja be, ahol hűvös van és szökőkút hűt és nedvesít. A levegő innen jut az épületbe, majd a helyiségeket hangtalanul átöblítve a napkéményen át távozik. ο a klasszikus szélkémény az épület tetejéből kiemelkedő kürtő, melyen át a szél szívóereje húzza ki a levegőt az épületből, a napkéménnyel azonos módon. ο a modern megoldások egyike a klímahomlokzat, mely télen a hőnyereség begyűjtésére alkalmas, bizonyos átmeneti időszakokban a kürtőhatás működtetésével képes a gépi szellőzés kiiktatásával passzív szellőztetésre. ο a modern szélkémények áramlástechnikailag átgondoltak, és a légmennyiség szabályozható. Ide tartoznak a Venturi-tárcsák és a forgó szellőzők, melyek fokozzák a szívóhatást. ο a modern szolárkémények kürtőhatását napcsapdákkal lehet fokozni. ο a passzív, gravitációs szellőzésre a passzívházaknak is alkalmasaknak kell lenniük, mert nyáron a talajkollektor hűtőhatása kimerülhet, ezért célszerű az éjszakai szabad hűtést alkalmazni, ezzel kímélve a nappali gépi szellőztetés hűtőkapacitását. A passzív szellőzés legfontosabb célja ma a gépi szellőzés ideiglenes vagy végleges kiváltása, azonban a legnagyobb kihívás a passzív hővisszanyerő szellőzés megvalósítása. Ha létrehozható a ház valóban passzív, hővisszanyerést is tudó szellőzése, mely képes áram és elektronika nélkül működni, akkor értük el a valóban passzív ház ideáját.
4.2-1. ábra: Passzív szellőzés napkémény és szélkémény (Venturi-tárcsa) alkalmazásával50 50
Magyar Ház 2020
166
– Gépi szellőztetők • aktív és passzív hővisszanyerő berendezésekkel: a szennyvízcsatornába, kéménykürtőbe, szellőző- ill. légkondicionáló berendezésekbe elhelyezett hőcserélőkről ill. hőszivattyúkról van szó, mint például a passzívház hővisszanyerő szellőztető rendszere. Téli üzemben a frisslevegőt a talajba süllyesztett csővezetéken (talajkollektor, más néven talajhőcserélő) át szívja be, ahol a talajhő a levegőt előmelegíti (-150 külső hőmérséklet esetén 00-ra). A házban az előmelegített levegő a hőcserélőbe jut, ahol a használt levegő hőtartalmát átveszi és tovább melegszik (cca.100-ra), és így jut be a fűtött térbe. Nyári üzemben a talajkollektor a frisslevegőt előhűti (350-ról 240-ra), feleslegessé téve a légkondicionálást. • A hővisszanyerő rendszerek egy szellemes és olcsó változata a Fluctuvent. A habarcs nélküli, PUR-hab ragasztóval falazott, csiszolt felületű Porotherm falazatnak azt a tulajdonságát használja ki, hogy a falazóelem függőleges légkamrái átmenőek, azaz nem szakítja meg őket a habarcsréteg. A fal alsó és felső részén egy-egy falazóelem méretű betétet helyezünk el. Az egyik betét kifelé, a másik befelé nyitott, és egy vezérelt ventilátort tartalmaz. A hőcserélő szerepét itt maga a falazat tölti be. A ventilátor egy adag frisslevegőt szív be, mely a falban egy falazóelem szélességben tölti ki a légkamrákat. A „belégzett” levegőt a fal benntartja pár másodpercig, mialatt a tégla átadja hőjét a beszívott frisslevegőnek. Ezután a ventilátor az átmelegedett levegőt befújja, azaz „kilégzi” a belső térbe. Kis szünetet követően a belső légtérből szív be egy adag levegőt, majd ugyanúgy benntartja. Pár másodpercig a beszívott használt levegő átadja hőjét a falazóelemnek, majd ezt követően a kihűlt levegőt a ventilátor ismét kifújja a szabadba. A falba rejtett szellőztető rendszer tehát szakaszosan lélegzik, „szuszog”, ~90%-os hővisszanyerési hatásfokkal.
4.2-2. ábra: Magyar ház
167
• és végül: aktív eszközökkel (folyadékos talajhőcserélők, hőszivattyúk, vizes és levegős napkollektorok). – Gépi hűtés A gépi hűtés – a klímaberendezések, vagy légkezeléssel is operáló légkondicionáló berendezések a nem fenntartható szükségmegoldások kategóriájába tartoznak. Helyi hűtés – ablakklíma A legegyszerűbb, de legkevésbé gazdaságos a helyi hűtés. Az ablakklíma a kültérre dobja ki a meleget, elektromos árammal működő, levegős hőszivattyúval. Központi hűtés A több helyiségre kiterjedő megoldás egy fokkal jobb megoldás. A több helyiségben elhelyezett beltéri egységek hűtenek, és egy nagy központi kültéri egység adja le a külső környezetbe a hőt. Előnye, hogy a kültéri egységet tetszőleges, nem látható helyre lehet telepíteni. Légkondícionálás Míg a helyi hűtés a helyiség levegőjét hűti, ezért légcsatornák nem szükségesek, légkezelés nem történik. A légkondícionálás során légcsere és légkezelés történik. A kültérről beszívott levegőt kezelik, páratartalmát és hőmérsékletét beállítják és úgy fújják be a helyiségbe és szívják el, majd – szükség szerint egy hőcserélő közbeiktatásával – dobják ki a használt levegőt a szabadba. A légkondícionálással tehát egy szellőzőgépház jár, és az onnan kiinduló légcsatorna gerincvezetékek és ágvezetékek hálózzák be az épületet. Légkondícionálásra általában középületek esetén kerül sor. A gépi hűtés során sokféle hűtőberendezést alkalmazhatnak. Ezek közül a talajszondával, vagy talajvízkutas, illetve horizontális talajkolektoros hőszivattyúval megoldott hűtés lehet a leggazdaságosabb, mert a fűtést és a hűtést is ugyanaz a berendezés végzi. Elkerülhető a csak fűtésre használt talajszondák vagy talajhőcserélők esetén előforduló jelenség, az altalaj tartós kihűtése, mert a télen kihűtött altalaj nyáron visszafűtődik a házból elvont hővel. Összegezve: a tökéletes napvédelem és megfelelő épületburok elérése után az éjszakai kiszellőztetés általában elég egy lakóház hűtéséhez. Ha mégsem, akkor a talajhőcserélős passzív hűtés a következő lépcsőfok. Általában egy lakóháznál nem is kell több hűtés. További hűtésteljesítményt állíthatunk elő a hőleadókban keringtetett hűtött közeggel (padló-, fal-, mennyezetfűtés, radiátor), melyekből a rendszer hőt von el és például – ú.n. kompakt készülékkel – használati melegvizet állít elő. Csak ezt követi a szükséges rossz: a rossz nyári hővédelemmel rendelkező épületekbe szerelt költséges és drágán üzemeltethető hűtőberendezés.
4.3
Víz, csatorna, szennyvíz, Belső szerelvények
A fenntartható épülethez fenntartható vízhasználat tartozik. Amint az energetikánál az energiahatékonysági intézkedések, a vízhasználatnál a vízhatékonysági intézkedések az elsők.
168
4.3.1 Az épület vízellátása Az ivóvíz érték. Ha önellátásról van szó – ha nem, takarékoskodni kell vele. Ez esetben is a szükségletek felmérésével kell kezdenünk. Mennyi ivóvízre van szükségünk? Ha a vízhasználatot elemezzük, kiderül, hogy nem minden esetben van ivóvíz tisztaságú vízre szükség. Esővízzel, vagy egyéb rendelkezésre álló vízzel (forrás, kút, stb.) lehet fedezni az igények nagy részét. Az itt ábrázolt megoldásokkal a kb. 140 l/fő/nap ivóvízfogyasztást legalább a felére (70 l) lehet csökkenteni. További intézkedésekkel a minimális vízigényt tovább lehet mérsékelni, akár 20-50 l/főig.
4.3.1-1. ábra: A ma vízhasználata
4.3.1-2. ábra: A holnap vízhasználata
Ivóvíz-nyerés Az ivóvizet, ha helyben rendelkezésre áll, a következő módon lehet kinyerni: • vezetékes közhálózatból, ennek hiányában • fúrt vagy ásott kútból, saját árammal meghajtott búvárszivattyúval, szélkerékkel • forrásból szivattyúval, vagy gravitációsan • esővízből, megfelelő tisztítással (mechanikai szűrés + fordított ozmózisos szűrés) Ha a víz nem ivóvíz-minőségű, akkor használati vízként hasznosítható. Ez esetben az ivóvizet tartályban – lajtkocsival – vagy kannában kell hozatni. Új épület használatbavételi engedélyéhez szükséges bevizsgált vízminta bemutatása.
4.3.1-3. ábra: Ivóvízellátás fúrt kútról
169
Ivóvízellátás fúrt kútról – Víztakarékos ivóvíz szerelvények és szaniterek Milyen megoldásokkal lehet a vízhasználatot csökkenteni? • víztakarékos csaptelepekkel (kerámiabetét, olajrugós elzáró, etc.), Az elérhető vízmegtakarítás kb. 20% • víztakarékos WC: nagy öblítés 6 l, kis öblítés 4 l, • extrém víztakarékos WC, 1 l /öblítés + szifonos öblítőberendezés A túl alacsony öblítővíz-mennyiség azzal a kockázattal jár, hogy a kis lejtésű csatorna nem képes elszállítani az épületből a fekáliát az utcai csatornába. Ezért a szifonos öblítő berendezés összegyűjt 4-5 öblítésnyi vizet, és azt egyszerre öblíti le az utcai csatornába, megelőzve ezzel a dugulást. • vízöblítéses WC kiváltása vízöblítés nélküli komposztáló toalettel, vízmegtakarítás kb. 21-30% • vízmentes piszoár (szárazpiszoár) • szürkevíz-visszaforgatás: az enyhén szennyezett vizek (a fürdővíz és a mosógép használt vize) újrahasznosítása vízöblítéses WC öblítésére, vízmegtakarítás kb. 21- 30%
4.3.1-4. ábra: Eső+szürkevíz felhasználás
Szürkevíz-hasznosítás Az enyhén szennyezett fürdővíz és mosdóból-zuhanyból-kádból jövő víz alkalmas még toalett-öblítésre. A visszaforgatást végezheti egy központi, vagy lokális berendezés. A központi berendezés öszegyűjti a ház szürkevizeit, szűrés és fertőtlenítés után akár mosógépben való felhasználásra is elegendő mértékben megtisztítja. A lokális berendezés a kád illetve a mosógép vizét napi tartályba gyűjti, majd onnan WC-öblítésre lehet felhasználni. A berendezés naponta egyszer leüríti a rendszert és átöblíti fertőtlenítőszerrel, ugyanis a szürkevíz is egy nap tartózkodás után beszürkül, a szerves anyagok bomlása megindul benne. Hővisszanyerés szürkevízből A passzívházak esetében a fűtési energia és a használati melegvíz hőigénye nagyjából azonos. Ez azt jelenti, hogy minél többet tudunk a használati melegvíz hőtartalmából a házban tartani, annál kevesebb marad a fűtési energiaigény. Ad
170
absurdum ha a HMV teljes hőmennyiségét visszanyerhetnénk, nem kellene fűteni, azonban ilyen magas hatásfokú vizes hőcserélőt nem ismerünk, a hőszivattyú bevonása e területre pedig technikai túlzás lenne. A célnak megfelel egy olyan egyszerű hőcserélő, mely a távozó használt melegvíz hőtartalmának jelentős részét képes visszanyerni, azt előmelegítés céljára felhasználni. Az ilyen hőcserélőt a csatornacső köré szerelik, a benne átfolyó friss hidegvizet a távozó melegvíz felmelegíti. A legegyszerűbb megoldás azonban a fürdővíznek a kádban tartása, míg ki nem hűl, át nem adja hőjét a fürdőszoba levegőjének. Ez 20-30 perc alatt megtörténik. A cca 40 C-os víz szobahőmérsékletre, cca. 18 C-ra hűl. A fennmaradó hőtartalom, mely a hidegvíz 12-14 C-os hőmérsékletéig hűthető, már gazdaságosan nem kinyerhető. Ha a szürkevizet újrahasznosítjuk – pl. WC-öblítésre – a cca. 35-40 0C-os hőmérsékletű használt fürdővíz hőtartalmának jelentős része – míg cca. 18 0C-re ki nem hűl – átadódik a lakás légterének. A fennmaradó hőtartalom már csak a csatornacsőhőcserélő segítségével nyerhető ki.
4.3.1-5. ábra: Esővízhasznosítás
Esővíz-hasznosítás Esővízzel helyettesíthető a WC-öblítés, a mosás, a takarítás és a kertöntözés vízigénye. Ez a teljes vízigény kb. 50%-a. Ivóvízre csak étkezési célra, mosogatáshoz és tisztálkodáshoz van szükség. Az esővíz lágy, ezért vagy kevesebb mosószert, vagy vízlágyító adalék nélküli, környezetbarát mosószereket használhatunk (házilúg, mosószappan, mosószóda). Az esővíz hasznosításához elegendő egyszerű mechanikai tisztítás (szűrés). Esővízből is előállíthatjuk az ivóvizet, ez esetben további, fordított ozmózisos szűrésre van szükség. Szükség lehet visszasózásra. Az esővízgyűjtés működési elve: Az esőcsatornából érkező vizet szűrő közbeiktatásával juttatjuk a ciszternába, mely a ház mellett, földbe süllyesztve, vagy a ház alagsorában helyezhető el. A ciszterna vizének tisztántartása érdekében a tartályba nem juthat fény, mivel az algásodást okoz. Ezért a földbe nem süllyesztett ciszternát fényt nem áteresztő anyagból – fekete műanyag, vagy rozsdamentes acél – készítsük. A tiszta esővíz a ciszternából egy automata szivattyú segítségével jut a fogyasztóhoz. Ha a ciszterna kiürül, úszókapcsoló segítségével ivóvízzel utántölthetjük.
171
Két víznyomócső-hálózat kiépítésére van szükség: az ivóvíz-hálózatra és az esővízhálózatra. Az esővíz-hasznosító rendszer főbb elemei: • felfogó felület • esőcsatorna • szűrő (ejtőcsőbe iktatott szűrő; járdába süllyesztett örvényszűrő; egyéb egyszerű pl. homokszűrők) • ciszterna (házon belüli, vagy házon kívüli tartály) • tároló túlfolyó • ivóvíz-utántöltő szelep • szivattyú (házi vízellátó rendszer – hidrofór) • esővíz-nyomóvezeték (mosógéphez, WC-hez) • vízfogyasztó hely
4.3.1-6. ábra: Sóderszűrő esővíz szűrésére
4.3.1-7. ábra: Durva és finomszűrő esővíz szűrésénél
4.3.1-8. ábra: Szűrőelrendezés esővíz szűrésére
172
4.3.1-9. ábra: Esővízhasznosító berendezés belső tárolóval
Esővízhasznosító berendezés külső tárolóval
1. ereszcsatorna/ejtőcső 2. szűrő 3. esővíz-vezeték 4. ciszterna 5. túlfolyó bűzelzáróval 6. szívóvezeték 7. házi vízellátó berendezés (szivattyú)
8. szárazjárás elleni védelem 9. használativíz-hálózat 10. ivóvíz-vezeték 11. mágnesszelep 12. úszókapcsoló 13. kifolyó 14. visszacsapó-szelep
1. ereszcsatorna/ejtőcső 2. örvényszűrő 3. esővíz-vezeték 4. ciszterna 5. túlfolyó bűzelzáróval 6. torlódóvíz-szelep 7. érzékelők 8. szívóvezeték
9. örvényszűrő túlfolyó 10. házi vízellátó berendezés (szivattyú) 11. használativíz-hálózat 12. ivóvíz-vezeték 13. mágnesszelep 14. kifolyó 15. vezérlés vízszintkijelzővel
4.3.1-10. ábra: Magyarország csapadéktérképe
173
Az esővízgyűjtő rendszer méretezése A méretezés két irányból indul: mennyi a vízfogyasztás és ennek megfelelően az esővíz-igény; illetve mekkora az esővizet felfogó felület (háztető, terasz, stb.), vagyis az esővíz-hozam? Az esővízigény A mellékelt ábrák alapján részletesen is kiszámolható, de elegendő a személyenkénti 150 l/fő napi vízfogyasztást alapul véve, 30 l-ben meghatározni a napi esővízszükségletet. Ennek ismeretében az éves vízigény meghatározható. Kertöntözés esetén 100 m3-enként 6 m3/év többletet kell hozzászámolni. Ha a teljes ivóvíz-igényt esővízzel akarjuk fedezni, a ciszternaszámítást ennek megfelelően kell megnövelni. Példa: 4 fő esetén: 0,030 m3 x 4 x 365 = 43,8 m3 Az esővíz-hozam számítás Felfogófelület a tető vízszintes vetülete, függetlenül a tetőformától és lejtéstől. Esővíz-mennyiség (m3/év)= felfogó felület (m2) x éves csapadékmennyiség (m/ év) x lefolyási tényező Lefolyási tényezők: • sima tetőfedés (cserép, hullámlemez, stb.): 0,75 • kavicstető: 0,6 • zöldtető: 0,4 – 0,5 Példa: felület: 120 m2; csapadék: 900 mm/év = 0,9 m ; lefolyási tényező: 0,75 Esővíz-mennyiség = 120x0,9x0,75 = 63 m3 / év Hagyományosan a szakirodalom az összes esővíz-mennyiség minimum 5%-át javasolja tárolótérfogatként meghatározni. Ma ezt a mennyiséget újra kell gondolni, mert a csapadék ritkán és nagy mennyiségekben érkezik, akár 3 havonta egyszer. Ezért célszerű a maximumigényt megvizsgálni, és – ha lehetséges – ennek háromhavi mennyiségére méretezni. Példa: 63 m3 x 5% = 3,15 m3 (ez igen csekély méretű ciszterna, egyhavi esővízigényt fedez) A tároló méretét föl lehet kerekíteni a használók számától függően személyenként 1-2 m3-ig. A cél a vízigény és az esővíz-hozam fedésbe hozása. Az igény személyenként napi 30 l esővíz. Az esővíz-hozam a felfogó felülettel (tető, terasz, burkolt felület) arányos. Ha az esővíz-hozam nagyobb, mint az igény, akkor optimális tárolóméretet választhatunk. Ha az esővíz-hozam kevesebb az igénynél, a következőket tehetjük: • növeljük a felfogó felületet: eddig nem használt tetőrészt, teraszt, járdát vonunk be a vízgyűjtésbe • ha nincs mód a felület növelésére, a fogyasztást csökkentjük, vagy korlátozzuk: elsőként a nagy fogyasztókat elégítjük ki (WC), majd a sorban következőket (mosógép), melyek mindegyike átállítható ivóvízre • további vízmegtakarítást valósítunk meg: WC öblítés használt mosóvízzel; komposztáló toalett (száraztoalett), vízmentes piszoár, víztakarékos WC és csaptelepek
174
Példa: vízhozam: 63 m3/év; tárolóméret a vízhozam szerint (5%): 3,15 m3; vízigény: 43,8 m3; tárolóméret az igény szerint (5%): 2,19 m3, kerekítve 2,2 m3; A vízhozam magasabb, mint az igény. Ettől függetlenül célszerű a ciszternát túlméretezni, a ritkuló, kaotikus időjárás miatt. A javasolt tárolóméret 3,15 m3 helyett 10 m3, azaz cca. 3 havi térfogat. Ha nincs elegendő tetőfelület, akkor azonos értékű intézkedés a WC öblítővízigény biztosítása a mosógép használt vizével illetve a vízmentes komposztálótoalett alkalmazása. Mindkettő esetben a megtakarítás a következő: • víztakarékos WC esetén 8 m3/év • nem víztakarékos WC esetén 14 m3/év, 4 fővel 32-56 m3/év. Ezzel az intézkedéssel tehát fedésbe hozhatjuk az igényt és a hozamot. Megvalósult példa: Magyarkút, 110 m2-es, földszint + tetőteres lakóház A hatfős háztartáshoz 20 m3-es ciszterna épült. A 2012-es év nyarán három hónapig nem esett eső, és a hat fő használativíz-igényét (WC-öblítés + mosógép) a ciszterna fedezte. A három hónap elteltével egy felhőszakadás egy éjszaka alatt feltöltötte a ciszternát. Az esetből levonható ökölszabály: egy fő ciszternaigénye (WC + mosógép: 20/6 =3,3 m3 Ha az ivóvizet is esővízből akarjuk előállítani, ennek a kétszeresére van szükség, azaz 6,6 m3/fő űrtartalmú ciszternára. Ez négy fő esetén 26,4 m3 hat fő esetén 40 m3 Víztakarékos csaptelepek és eszközök –p erlátor: levegővel dúsított vízsugarat állít elő – infravörös vezérlésű mosdó csaptelep: csak addig engedi a vizet, míg a kézmosás tart – olajrugós zárású mosdó ill. kád-zuhany csaptelep: automatikus záródásával megakadályozza a pazarlást Takarékos szaniterek: – alacsony öblítővíz-igényű WC: minimális vízigény hagyományos házi szennyvízcsatorna-rendszer esetén 4,5 l/nagyöblítés, 1 l kisöblítés – egyliteres öblítésű WC esetén a csatorna ejtővezetékbe a dugulás megelőzése érdekében öblítőszifon építendő. Az ebben összegyűlő elégséges szennyvízmennyiség elérésekor egyszerre öblít, és ez a vízmennyiség képes a háztól az utcai csatornáig elszállítani a darabos szennyvizet. Víztakarékos háztartási gépek: • a víztakarékos mosogatógépek képesek a kézi mosogatásnál kevesebb vízzel elmosogatni (egy kézi mosogatás vízigénye átlagosan 15 l, energiaigénye 1,5 kWh; a legtakarékosabb gép vízigénye 9 l, energiaigénye 0,9 kWh) – a spirállapátos mosógép51 a tisztításhoz nem a mosópor vegyi hatását használja, hanem a víz mechanikai hatását. Ez kevesebb öblítést igényel, jóval gazdaságosabb, gyorsabb és tisztább mosást tesz lehetővé (lásd még az elektromos ellátás fejezetben). 51
Maytag
175
4.3.2 Szennyvíz-kezelés Az Autonóm Ház szennyvíz-kibocsátásánál szempont a szennyvíz összetételének környezetbaráttá tétele és környezetbarát tisztítási technológia megválasztása. A szennyvíz összetétele A szennyvíz a következő forrásokból származik: • WC-öblítés • Mosás • Mosogatás • tisztálkodás Mit kell száműzni a szennyvízből: • biológiailag nem lebomló, környezetkárosító alkotókat: vegyszerek (fotóvegyszerek, oldószerek, festékek, fertőtlenítőszerek, olajok, zsírok, stb.); ezek a veszélyeshulladék-gyűjtőhelyekre valók • természetes zsírokat, olajokat; ezek eltüzelhetők, vagy komposztálhatók. A lefolyóba leöntött zsiradék minden esetben káros: a tisztítót megterheli, csatornázott területen pedig a cementkötésű betoncsatornák falát korrodálja, ez okozza a szennyvízcsatornák tönkremenetelét • ételmaradékokat; ezek komposztálandók. Az ún. konyhamalac, mely a mosogató lefolyójába öntött ételmaradékot ledarálja és a szennyvízcsatornába juttatja, minden esetben káros megoldás. A szennyvíztisztítót megterheli, legyen az decentralizált, vagy nagy tisztítómű. Ezen anyagok távoltartása a tisztítás hatásosságának és a környezettel való harmonikus együttélésnek alapfeltétele. Mindenről tudnunk kell, amit a környezetbe juttatunk és úgy kell alakítanunk a viszonyokat, hogy a ház anyagcseréje teljes körfolyamatba illeszkedjen. A tisztító- és mosószerek csak biológiailag 100%-ig lebomlóak lehetnek. A szennyvíz – összetétele szerint – két csoportba sorolható: • az ún. „fekete szennyvíz”: a WC és a mosogatás hozama, erősen szennyezett víz • az ún. „szürke szennyvíz” vagy „szürkevíz”: ez a mosás és tisztálkodás hozama, enyhén szennyezett víz A fekete szennyvizet nehezebb megtisztítani, a szürkevíz tisztítása egyszerűbb, illetve közvetlen újrahasznosításra alkalmas. A fekete szennyvíz mennyiségét radikálisan csökkenti a komposztáló toalett alkalmazása. Ez esetben a fennmaradó szennyvízmennyiség tisztítása egyszerűsödik. A víztakarékos toalett a szennyvíz mennyiségét is csökkenti. Terjedelmi okokból nem részletezzük a WC kiváltásának további olyan megoldásait, melyek nem felelnek meg a Szelíd Technológia követelményeinek, túltechnicizált vagy energiafogyasztó mivoltuk miatt (pl.: vegyi WC, csomagoló ill. fagyasztó WC, szárító WC, stb.). A víztakarékos WC Az ún. angol-WC hátrányai ismertek: az alkalmankénti mintegy 6-10 liter víz öblítésével rengeteg ivóvizet pazarol. A víz pedig a fekáliát eredeti tömegének több, mint ötvenszeresére hígítja, ezzel tetemes környezeti károkat okoz illetve a szennyvíz tisztítását követeli meg. A vízre voltaképpen a bűzelzárás (szifon), a higiénia (az ülőke tisztítása) és a fekália elszállítása miatt van szükség.
176
A víztakarékos toalettek az öblítést a szokásos 10-15 liter helyett kevesebbel oldják meg. A minimum öblítővíz, mely még a csatornán képes elszállítani a fekáliát 3,5-4,5 l körül van. Ennél kevesebb öblítővíz csak speciális célokra alkalmazható (repülőgép, lakókocsi). Rekord: 0,5 dl! A komposztáló toalett A Clivus Multrum nevet viseli az első ilyen toalett, mely létét egy találékony svédnek, Rikard Lindströmnek köszönheti. Lindström a Keleti-tenger egyik öblében, Tyresöben lakott. Mivel szennyvizét nem akarta a háza alatti tóba vezetni, mint legtöbben, más megoldáson kezdett el gondolkozni. Így született találmánya. A komposzt-toalett működési elve A komposzt-toalett olyan vízöblítés nélküli toalett, melyben a fekália valamint a szerves háztartási és kerti hulladék zárt, hőszigetelt és szellőzéssel ellátott tartályba kerül. Toaletthasználat után 1-2 maroknyi adalékanyagot kell a tartályba szórni a komposztálás segítése érdekében. Az adalékanyag azt a szerepet tölti be, amit az istállótrágyánál a szalma almozás: a komposztálást végző baktériumok számára a cellulóz a táplálék. Ezért az adalék céljára bármilyen vegyszermentes, cellulóztartalmú adalék megfelel: faforgács, szalmaapríték, fakéreg-törmelék, stb. A tartályban talajbaktériumok segítségével 1,5 – 2 éven át zajló érleléssel a keverék eredeti térfogatának kb. 1/5-ére csökken. A kórokozók a komposztálás hőfoka (kb. 65 0C) és hosszú időtartama, valamint a mikroorganizmusok antibiotikus hatása miatt elpusztulnak és végeredményként szagtalan, nem fertőző humusz keletkezik. Főbb előnyei: • a vízöblítés elmaradása kb. 35% ivóvíz-megtakarítást eredményez (ez kb. 20.000 l megtakarítás éves szinten személyenként); • a szerves hulladékok komposztálása következtében a háztartási szemét men�nyisége kb. 40%-kal csökken; • a háztartás szennyvízhozama is kb. 35%-kal csökken és összetétele jelentősen javul. Ez csatorna esetén díj-csökkenést, szippantás esetén jelentős megtakarítást jelent • évente személyenként kb. 20 kg humusz keletkezik • a szagproblémákat a komposztálás jótékony folyamata, a nedvszívó adalékanyag és főképpen a hatékony szellőzés megelőzi. A fenti előnyökön túlmenően a toalett jelentősége abban áll, hogy a korábbi káros és veszélyes hulladékból biológiailag aktív, egészséges humuszt alakít. Joggal hasonlíthatjuk az egyiptomiak szent skarabeus-bogarához. A humusz hasznosítása Meg kell jegyeznünk, hogy az emberi eredetű komposzt nem teljes értékű trágya. A trágyák közül az egyetlen tökéletes a komposztált tehéntrágya. Az összes többi csekélyebb értékű. Egészséges használatuk kulcsa az arány. Egy hagyományos tanya trágyadombjában megfelelő az állati és emberi trágya aránya. A komposztáló toalettből származó humusz kizárólagos használata kerülendő. A komposztáló toalettek főbb típusai Itt csak a „szelíd technológia” kategóriájába sorolható és házilag is megépíthető változatok ismertetésére szorítkozunk. A teljesen automatizált toalettek megfosztják használóikat egy természeti összefüggés átélésétől, és ezen gépek ese-
177
tében az okozott ökológiai kár (a gyártás veszélyes hulladékai; az üzemeltetés energiafogyasztása, a szervízháttér, stb.) és az ökológiai haszon aránya már a mérleget kezdi a mínusz felé billenteni. • Clivus Multrum: Az őstípus elsősorban alápincézett épületekhez való. A pincében a tartály részére kb. 100 cm x 200 cm-es alapterület szükséges. A tartály fölött a földszinten helyezkedhet el a toalett-ülőke, és az esetleges konyhai hulladékledobó. A ledobó helyett szintmagas ejtőcső beépítésével egy további, emeleti ülőke is csatlakoztatható. A tartályhoz ventilátorral ellátott szellőzőkürtő tartozik, mely a tetőn át a szabadba juttatja az elpárologtatott nedvességet és a nemkívánatos szagokat. Az érlelési idő 2-2,5 év.
4.3.2-11. ábra: Compact Composter
• Compact Composter: A ‘80-as években kifejlesztett típus nem igényel alápincézett épületet, azonban a toaletthelyiség az itt elhelyezkedő tartály miatt nagyobb: kb. 100 cm x 300 cm. A tartály három komposztkamrával rendelkezik. Az első kamra megteltével a tartályt negyed fordulattal vízszintes tengelye körül el kell billenteni, így kerül a komposzt a következő kamrába. E műveletre félévente egyszer kerül sor. A következő alkalommal a komposzt a középső kamrából a hátsó kamrába kerül. A kész komposztot újabb fél év múlva innen lehet eltávolítani. A tartályon egy ülőke és egy esetleges hulladékledobó helyezkedhet el. A szellőzés a Clivussal azonos módon zajlik. Az érlelési idő kb. 1,5 év.
4.3.2-12. ábra: Precomposter
178
• Precomposter: Utólagos beépítésre alkalmas, mivel méretei megfelelnek egy szokványos WChelyiségben történő elhelyezésnek. Mivel komposzt-tartálya kicsi, gyakran kell üríteni (2-3 hetente), a kis tömeg és a rövid idő a komposztáláshoz nem elegendő. Ezért a toaletthez külön komposztálótartály tartozik, mely bárhol elhelyezhető, ahol a természetes szellőzés biztosítható (kert, garázs, fészer). A toalett tartalmát ebbe kell üríteni, a komposztálás itt zajlik. Az érlelési idő változó, de min. 2 év. A toaletthez a többi típuséval azonos szellőző tartozik.
4.3.2-13. ábra: Sawi Precomposter komposztáló toalett
179
Sawi52 – Precomposter komposztáló toalett • Egyaknás kerti árnyékszék: A hagyományos, jól ismert kerti buditól csupán az különbözteti meg, hogy használata során az említett Adalékszer (faapríték vagy forgács) hozzáadandó, továbbá az építményt szellőzőkürtővel is fel lehet szerelni. Ha az akna telítettsége már megközelíti a terepszintet, új aknát kell létesíteni és az építményt oda kell költöztetni. A régi aknát kb. 20 cm termőfölddel letakarva legalább egy évig pihentetni kell, utána a komposzt kitermelhető. A képen egy szentantalfai kerti toalett látható, az érett komposztot kitermelése után silóba rakták, melyet virággal ültettek be.
4.3.2-14. ábra: Finn szabvány árnyékszék
• Finn szabvány árnyékszék: A bódé ülőkéje alatt nincs akna, csak egy perforált fenekű gyűjtőedény, alatta folyadékfelfogó párologtató tálcával. A fekália és adalék keverékét a gyűjtőedényből a Precomposterrel azonos módon – külön komposzttartályba kell üríteni. A tartály a bódéval közös építményként is kialakítható. A párologtató-tálcától a tetőn át a szabadba szellőzőkürtő vezet. 52
Berger Biotechnik GmbH.
180
4.3.2-15. ábra: Kétaknás kerti árnyékszék
• Kétaknás kerti árnyékszék: Az egyaknás elvén működik, azonban egyszerre csak egy akna van használatban, a másik pihen. A használatban lévő akna megtelte esetén annak pihentetése kezdődik, miközben a másik aknából az érett komposztot eltávolítják, és az aknát újra használatba veszik. A váltógazdálkodás tehát kettősméretű bódét feltételez, vagy a szimpla bódé ciklusonkénti áthelyezését, azonban mindez egy helyen történik. A ciklus legalább egyéves pihentetést tegyen lehetővé. • Szeparációs toalett: A szeparációs toalett többszintes lakóházban alkalmazható. Berendezésenként 8 víztakarékos WC ejtőcsöve köthető rá. Az ejtőcsövön érkező szennyvizet egy centrifuga segítségével szilárd és folyékony részre választja szét. A szilárd rész kerül a komposztkamrába, a folyékonyt pedig egy UV-sugaras fertőtlenítés utána a csatornába továbbítja, ahonnan a többi szennyvízzel a tisztítóba kerül.
4.3.2-16. ábra: Aquatron szeparációs toalett (Berger Biotechnik)
181
A szennyvíz tisztítása Az élővíz minősége A vízről való tárgyalás során a vizet halott anyagnak tekintjük, a tisztítást is csak fizikai eszközökkel gondoljuk el. A víz azonban nem fizikai minőségekkel is rendelkezik, melyet vegyi vagy fizikai analízis nem mutat ki, de amelyek hatásaikban megfigyelhetők. Az egyik ilyen minőség a formáló erők jelenléte. A jelenlét mértékét a cseppteszt és az itatóspapír-teszt mutatja. A formáló erőkkel rendelkező, tiszta, egészséges és élő víz egy cseppjének vízfelületre hullásakor keletkezett hullámok fotóját megfigyelve törvényszerűségekre bukkanunk. Az élő víz azonos karakterű formákat alkot. A szennyezéssel vagy egyéb módon károsított vízből e formák visszahúzódnak.
4.3.2-17. ábra: Vízformák
E módszerek az ember jelenlétét kívánják meg, mely személyes viszonyt teremt a vízzel. E szemlélet alapján a hagyományosan (gépi, „művi”) tisztítású vizet is csak részben tekinthetjük tisztának, különösen, ha a tisztítómű utolsó műtárgya egy klóradagoló. Az ismert tisztításmódok külön csoportja az ún. természetközeli technológiák. Ezek azok, melyek leginkább alkalmasak a víz élővé tételére. A tisztításhoz külső energiabevitel helyett a növények segítségét veszik igénybe. A tisztítást végző növények legfontosabbika az egyszerű nád. A nád üreges szárán keresztül oxigént vezet gyökereihez. Így a gyökérzet környezetében zajló eleven életben nemcsak az anaerob, azaz levegőtől elzárt rothadási folyamatok zajlanak, hanem aerob, azaz oxigén jelenlétében zajló bomlás is. Ez utóbbi segíti elő a folyamat egészségességét. Ennek során a szerves anyaggal szennyezett víz először oldattá válik, elemi alkotórészeire esik szét. Ezt követően a mikroorganizmusok munkája eredményeképpen e szervetlen oldatokból élő szubsztanciák keletkeznek, melyeket a növények fölvesznek és beépítenek. A víz eközben megtisztul. A szennyezett víz élővé tételét, gyógyítását különböző módokon lehet elérni: • nem elég a fizikai megtisztítás: a tisztítókból kilépő víz még nem mutat élő minőséget, • a növényi tisztítás a szervesanyag kivonásán túl a növény fő szerepét látja el: kozmikus erőket közvetít a földbe és a halott földi minőségeket (sók, egyéb elemek) átalakítja, nemesíti (fotoszintézis,stb.) ezzel eleveníti a vizet, • a víznek megfelelő mozgásformákat biztosítva vissza lehet adni elveszített formálóerőit, „dinamizálni” lehet a vizet. Ennek eszköze a Wilkes-féle „flowform” csobogósora. Ezeken átvezetve a szennyezett vizet, az megtisztul és visszanyeri formálóerőit.
182
4.3.2-18. ábra: Nádgyökérzónás szennyvíztisztító sémája
4.3.2-19. ábra: John Wilkes szobrász vízharmonizáló Flowform csobogósora
Ez a természetes folyamat zajlik a vízparti nádasokban, azonban egy tisztító esetén megfelelő körülmények teremtésével a tisztítás nagyobb hatásfokkal és gyorsabban zajlik, mint a természetben. Más növények más szolgálatot tesznek: a vízijácint virága színezéséhez a vízben oldott nehézfémeket vonja ki. Ezzel alkalmas egyes vegyi eredetű szennyvizek tisztítására.
183
Decentralizált szennyvíztisztítási technológiák táblázata
4.3.2-20. ábra: A nádgyökérzónás tisztító működése
A szennyvíz bővített oldómedencébe jut, ahol oldattá alakul. Így jut az elosztó csőhálózatba, majd innen a nádágyba. A nádágyban a földfelszín alatt szivárog a víz, majd megtisztulás után gyűjtő csőhálózatba jut, innen pedig élővízbe (tó, patak). A nád itt a tisztítótelepek levegőztető berendezését helyettesíti, energiabefektetés nélkül. Méretezése: személyenként(lakosságegyenérték) 5 m2 nádágy-felületre van szükség. Egyéb eljárások Az ábrán látható táblázat ad áttekintést azon decentralizált eljárásokról, melyek egy autonóm működés számára alkalmasak lehetnek. Ezek közül kizárhatjuk az 1. számút, mint tüneti kezelést. Mindenfajta szennyvízkezelés első eleme az itt említett 2. ill. 2/a eljárás.
184
4.3.2-21. ábra: Oldómedence /balra, felül/ Szürkevíz-szikkasztás oldóaknával és alagcsövezéssel /balra, alul/ Szürkevíz-szikkasztás oldóaknával és homokszűrőággyal /jobbra, felül/ Eleveniszapos szennyvíztisztító kisberendezés /jobbra, alul/
Itt történik a nyers szennyvíz helytelen kifejezéssel ismert „derítése”, azaz oldattá alakítása, melyben az úszó zsírok-olajok-habok felfogódnak, a szilárd alkotórészek leülepednek és a szerves alkotórészek oldattá alakulva továbbhaladnak. Ez garantálja a tisztítóberendezések hosszú élettartamát, az eltömődés megelőzését. Ezt követhetik a különböző tisztítási fokozatok. A legegyszerűbb tisztítás az altalajba történő szikkasztás (3.elj.), melynek során a szikkasztó draincső környezetében kialakuló biológiai hártya a szerves anyagok kivonásával részleges biológiai tisztítást eredményez. Hasonló, de ennél jobb hatásfokú a 4. eljárás. Az 5. eljárás kompromisszumot jelent, mivel gépi berendezésről van szó. Behatárolt lehetőségek tehetik szükségessé alkalmazását. A 6. eljárás tavai téli időszakban a hidegre érzékenyek.
4.3.2-22. ábra: Növénnyel telepített tavas tisztító
A 7. eljárás egyik változata a gyökérzónás tisztítás. Mindegyik eljárás alkalmas fekete szennyvíz kezelésére. Szürkevíz kezelésére a legtöbb esetben elegendő a 3. eljárás, illetve a 7. eljárások kisléptékű változatai.
185
Emésztők A hagyományosan emésztőnek nevezett műtárgy semmilyen szempontból nem megfelelő. Itt a szennyvíz egy aknába jut, ahol ülepedni tud, majd egy bukófalon átjutva egy hézagosan falazott emésztőbe, ahol a talajba szivárogva elszikkad. Gyakran az első ülepítőaknát is elhagyják. Itt a szennyvíz tökéletes oldása sem történik meg, a talajba szinte akadálytalanul jut a tömény nitrátszennyezés. Az oldás hiánya idővel a környező altalaj elzsírosodását eredményezi, a szennyvíz így nem tudván elszikkadni, visszatorlódik és szippantani kell. Ez a sorsa a meglékelt szennyvíztárolóknak is. (Ezzel is igazolódik, hogy a hatósági oldalnak érdemesebb egy gyengébb hatásfokú, de korrekten megépített tisztítót megkövetelni, mint a tökéletes megoldást előírva illegális álmegoldásokat kikényszeríteni.) Az emésztő az autonómia szemszögéből is felejthető megoldás.
4.3.2-23. ábra: Emésztőgödör
Szürkevíz illetve tisztított szennyvíz hasznosítása A szürkevíz bizonyos feltételek mellett közvetlenül használható öntözésre. A tisztított szennyvíz élővízbe, illetve a környezetbe bocsátható. Emellett altalaj-öntözésre használható.
4.4
Elektromos berendezések, hálózat
4.4.1 Elektromos ellátás Az áramellátás alapelve: mivel az áram előállítása drága, ezért áramot csak arra használjunk, amire való, és amit mással nem tudunk helyettesíteni. Ha Autonóm Házat akarunk megvalósítani, a saját áramtermelés bármely fajtája beruházásigényes, a fogyasztással arányban. Első feladat tehát az áramfogyasztás csökkentése egy biztonságos minimumig.
186
Egy mai átlagos háztartás pillanatnyi csúcsigénye 2,5-6 kW körül mozog. Takarékos eszközökkel a csúcsigényt le lehet szorítani 3 kW-ra. Ezzel az összes fogyasztás is csökken. Éves energiafogyasztása cca. 35 kWh/m2, azaz havi 2-4 kWh/m2 ill. 200-400 kWh, évi 2400-4800 kWh.
A lépésálló vezeték megelőzi a beépítés közbeni sérüléseket. – árnyékolt Az árnyékolás a gyengeáramú, érzékeny – híradástechnikai – gépeket védi. – gégecső A szerelés során kerüljük a vakolatba rejtett vezetékezést. A gégecsőbe utólag is befűzhetünk új kábelt, bontás nélkül. – Elosztó Megéri az elektromos hálózatot megtervezni, a kellő számú elosztót és aljzatot a megfelelő helyre tenni. – Villámvédelem A villámvédelem megoldása az elektromos tervező feladata. – Túlfeszültség elleni védelem A számítógépet, szórakoztató elektronikát, vagy az egész háztartást lássuk el túlfeszültség elleni védelemmel. Ez a villámcsapás esetén megvédi a gépeket a tönkremeneteltől. – Áramkörök Kerüljük a hurkokat, különösen az alvóhely körül. A legrövidebb úton vezessük a vezetékeket, lehetőleg agyagos téglafalban, vagy földtégla falban, vagy vályogvakolattal takarva. – nagyfogyasztók Nagyfogyasztók esetén célszerű a három fázist behozni a házba, érintésvédelmi relével. – világítás A világításnál törekedjünk a természetes megvilágításra és a mesterséges fényt a szükséges mértékben használjuk. Különböztessük meg az általános és a helyi világítást. Az izzólámpa ugyan gazdaságtalan, de fénye a legegészségesebb, a teljes spektrumot tartalmazza. A halogén szintén, de csak feleannyit fogyaszt. A halogén világítás – ha az izzólámpához képest kevesebbet is, de – jelentékeny hőt termel, mértékletesen használjuk, erre gondoljunk a beépítéskor, ne olvasszon el semmit, és ne okozzon nyáron túlmelegedést a helyiségben. A kevés megvilágítás viszont a szemet megerőlteti. A legtakarékosabbak a kompakt fénycsövek és a LED-ek. Válasszunk olyat, aminek a színhőmérséklete megfelelő. A megfelelő megvilágítást az elektromos tervező, vagy a belsőépítész tudja meghatározni. – kaputelefon Többlakásos épületben, vagy ha messze van a kapu és a ház, akkor érdemes építeni. Ha amúgy látni az ablakból, ki jön, spóroljuk meg ezt a beruházást. – riasztó rendszer A behatolásvédelem külön szakértelmet kíván, ehhez szakcég tanácsát kérjük ki.
187
– központi porszívó A központi porszívó előnye, hogy a port végérvényesen eltávolítja a szobából. A nyomvonaltervét a kiviteli tervezés során kell elkészíteni, utólag mindig bonyolultabb. – háztartási gépek, fogyasztók Át kell tekintenünk az összes fogyasztót és meg kell vizsgálni a megtakarítási lehetőségeket. Minden háztartási gép esetében a legtakarékosabb kategóriára kell törekednünk (A, A+, A++, A+++). Mivel a napelem kisfeszültségű áramot termel, az átalakítás veszteségét elkerülendő célszerű 12 V-os fogyasztókat is használni, ahol lehetséges. • 12 V-ról működő fogyasztókat a camping, illetve a hajózási üzletekben lehet beszerezni. A többi, 230 V-os fogyasztó esetén inverter alkalmazása szükséges. 12 V-os fogyasztók: • világítás: energiatakarékos LED vagy kompakt fénycsöves világításra kell áttérni • ivóvízellátáshoz búvárszivattyú, házi vízellátó-rendszerhez hidrofór • központi fűtés keringető szivattyúi • hűtőgép • szórakoztató elektronika, hírközlés • háztartási kisgépek • számítógép (a mintegy 400 W-ot fogyasztó asztali gép helyett inkább a max. 150 W-os laptop ajánlott) 230 V-os fogyasztók: • háztartási kisgépek • vasaló • mosógép • hűtőgép (a legnagyobb energiafogyasztók egyike; az A+++ kategória többletköltsége 1-2 év alatt megtérül) • indukciós főzőlap, gőzsütő (kukta) • víz- és energiatakarékos mosogatógép (egy kézi mosogatás vízigénye átlagosan 15 l, energiaigénye 1,5 kWh; a legtakarékosabb gép vízigénye 9 l, energiaigénye 0,9 kWh) Ezen túlmenően további megtakarításokat érhetünk el: • mosógépek esetén: a saját vízmelegítést nem végző mosógépek (pl. Hajdu Energomat Thermal); a vízmelegítéshez nem használnak fel jelentős elektromos áramot, hanem a melegvizet a napkollektor által készített melegvízből nyerik, ez 1-2 kW teljesítmény-megtakarítást jelent; • a Maytag automata mosógépek ismét a forgótárcsás mosógéphez hasonló megoldást választottak, ahol nem a mosószer vegyi hatása tisztít elsődlegesen, hanem a víz mechanikus tisztítóhatása, melyet a sulykolófához hasonló hatást keltő csavarlapát végez, kevesebb mosószerrel, víz- és energiafogyasztással. • hűtőgépek esetén: amennyiben nem kapható megfelelő méretű 12 V-os hűtőgép, energiatakarékos 220 V-os készülék választható. Megemlítendők a passzív hűtés példái, a természetes hűtéssel ellátott kamrák, jégvermek is. Mivel az elektromos rendszert csúcsfogyasztásra méretezik, azaz arra az esetre, ha minden fogyasztó egyszerre van bekapcsolva, a csúcsüzem csökkentésére egyszerű elektronikus alkatrészek állnak rendelkezésre (egyidejűség-kizáró relék), melyek megakadályozzák több fogyasztó egyidejű használatát.
188
4.4.1-1. ábra: Solar-set egy hétvégi ház ellátásához
4.4.1-2. ábra: Hibrid szigetüzem (napelem és szélgenerátor)
Milyen elemekből áll az Autonóm Ház elektromos ellátó rendszere? A helyi áramtermelésnek két üzemmódja van: • a szigetüzem (off-grid system): a saját hálózat teljesen önálló, független az országos elektromos hálózattól. Legkisebb példája a napelemes számológép, nagyobb példa egy önálló lakóház. A szigetüzemnek saját magának kell az energia tárolását megoldani akkumulátorok segítségével, vagy más módon, pl. elektrolízissel előállított hidrogén és oxigén formájában (ezt főzésre vagy motor hajtására lehet használni). a hálózattal együttműködő rendszer: ekkor a saját rendszer az országos hálózattal össze van kötve. Ez azt jelenti, hogy a saját rendszer által termelt áramot át kell alakítani a hálózati árammal azonos tulajdonságú és minőségű árammá váltóáram esetén transzformátor, egyenáram esetén inverter (ld. később) segítségével. Ekkor lehetséges a két hálózat összekapcsolása és a saját áramfelesleg betáplálása, egyúttal értékesítése az országos hálózat felé, illetve a saját áram elégtelen mennyisége esetén áram vásárlása az országos hálózattól. Ez esetben a saját tároló kapacitás (akkumulátor) megspórolható, mert ha nincs saját áram elég (nem süt a nap, nem fúj a szél), vásárolni kell a hálózatról; ha viszont felesleg van, azt nem kell tárolni, hanem eladható a hálózat felé. A saját akkumulátor segít a rendszer optimális működésében: csúcsidőszak alatt ellátja a házat, völgyidőszakban töltődik, így megtakarítást okoz. A független áramtermelés a következő módokon lehetséges: • napelemek (fotovoltaikus elemek, szolárcellák) • szélenergiával vagy vízienergiával hajtott generátor • bioüzemanyaggal meghajtott kapcsolt energiatermelés (hő- és elektromos áram termelése, mikro-CHP, más néven kogeneráció (hő+áram), vagy trigeneráció (hő+áram+hűtés)) A napelemek egyenáramot állítanak elő, soros vagy párhuzamos kapcsolású mono- vagy polikristályos szilíciumcellák segítségével. Az árammal kisfeszültségű
189
(12, 24, 48 V-os) egyenáramú hálózatot táplálnak. Egy napelem közelítő teljesítménye 45-100-150-180-240 Wp/m2, típustól és mérettől függően. A szélgenerátor kisebb teljesítmény esetén 12 V, nagyobb teljesítmény esetén 220 V váltóáramot állít elő. A vízkerékkel meghajtott generátor esetén a 110 vagy 220 V feszültség termelése célszerű. A bioüzemanyag (biogáz, fagáz, biodízel, alkohol) hagyományos robbanómotort, vagy ú.n. Stirling-motort hajt meg. A motor által meghajtott generátor 220 V-os feszültséggel termel áramot, valamint számottevő hulladékhő keletkezik, mely hasznosítható fűtésre, terményszárításra, stb. A bioüzemanyag természetesen alkalmas gépjármű-hajtóanyag céljaira is.
4.4.1-3. ábra: Gázmotor – kapcsolt energiatermelés
Az áramtermelő berendezést a következő eszközök egészítik ki: • töltésszabályozó (akkumulátor töltése esetén) • egyenirányító (váltóáramú 12 V-os áramtermelő berendezéshez, lehetővé teszi az egyenáramú fogyasztást és az akkutöltést) • inverter (ha 12 V-os egyenáramunk van, és 220 V-os váltóáramú fogyasztót akarunk üzemeltetni). Az inverter elektronikus úton állít elő váltóáramot, a hálózati frekvenciával azonos – 50 Hz – szinuszos vagy „kvázi-szinusz” trapéz váltóáramot. Egyes egyszerűbb fogyasztók megelégszenek a trapézos árammal – pl. izzók – érzékenyebb berendezések csak szinuszos feszültséget viselnek el. Hálózattal együttműködő rendszernél csak szinuszos inverter használható. • akkumulátor • egyidejűség-kizáró elektronikák • mérőóra (áram vásárlás és értékesítés esetén, ezt a szolgáltató adja). Az elektromos áram értékesítése 1996 óta törvény teszi lehetővé a termelt áram eladását. A felkínált áramot a területileg illetékes áramszolgáltató köteles megvásárolni, ha az alábbi feltételek teljesülnek: • a termelt áram minősége megfelel a hálózati áramnak (a frekvencia stabil és szinkronban van a hálózattal, stb.)
190
Az áram adásvételéhez a szolgáltatóval szerződést kell kötni. A szolgáltató szereli fel a kétcsatornás digitális mérőórát, mely az eladott és vásárolt áramot külön-külön méri. 50 kW teljesítményig a saját termelt áramot el lehet fogyasztani, e fölött azonban kötelező felajánlani a szolgáltatónak megvételre, és a saját fogyasztási igényt visszavásárlással lehet fedezni. A napelemmel termelt áram átvételi ára: cca. 24 Ft/kWh A hálózati áram lakossági tarifája: cca. 49 Ft/kWh
4.4.1-4. ábra: Hálózattal együttműködő üzem
A termelt áram viszonylag alacsony ára és a szolgáltató által eladott áram magasabb árának oka részben a szállítási veszteség, mely a termelés helyétől (erőmű) a fogyasztóig kb. 10-50%-os. A másik ok az üzleti jellegű árrés és adótartalom. Mindebből az következik, hogy legcélszerűbb az áramot saját használatra termelni, a hálózati háttér csak a biztonságot szolgálja. A szokványos mérőóra egyébként alkalmas lenne az oda-vissza számlálásra, ezt a lehetőséget az egyéni szabálytalan akciók miatt – a hálózatra történő visszatáplálással az óra visszapörgetése – visszapörgetést gátló eszközzel akadályozták meg. –a utonóm, hibrid elektromos rendszerek (PV és szél) A napelemes és a szélgenerátoros áramtermelés jól kiegészíti egymást. – eszközök energiafogyasztása Elektromos autók, hidrogén és hibrid autók Az elektromos autók cca. 10 éven belül átveszik az uralmat. Ennek elsődleges oka a villanymotorok sokkal jobb hatásfoka, az egyszerűbb, olcsóbb, alacsony karbantartási igényű, elnyűhetetlen eszközök, és az autók elérhető ára. Egy átlagosan naponta 50 km-t futó mai autó naponta 40 kWh energiát használ fel.
191
Villamosenergia felhasználásával ez várhatóan 18 kWh/napra mérséklődhet 2050-ig.Hidrogénhajtás A hidrogénhajtású járművek katasztrofálisak: a legtöbb ilyen jármű prototípusa több energiát használ, mint az a fosszilis tüzelőanyaggal hajtott jármű, amelyiknek a helyettesítésére kifejlesztették. A BMW Hidrogén 7 például 100 kilométerenként 254 kWh energiát fogyaszt (miközben Nagy-Britanniában egy átlagos, fosszilis tüzelőanyaggal hajtott autó ugyanilyen távolságon megelégszik 80 kWh energiával). Elektromos hajtás Ezzel szemben az elektromos járművek prototípusai tízszer kevesebb energiát fogyasztanak, 100 km-enként 20 kWh-t, sőt, van olyan, amelyik csupán 6 kWh-t. Az elektromos járművek sokkal jobbak, mint a hibridhajtású autók. Napjaink hibrid gépkocsijait – amelyek általában, a legjobb esetben körülbelül 30 százalékkal hatékonyabbak a fosszilis tüzelőanyagot használó kocsiknál – az elektromos autók kifejlesztése irányába vezető, átmenetileg segítséget jelentő lépcsőfoknak érdemes csak tekintenünk.
4.4.1-5. ábra: Rossz: BMW Hydrogen 7, energiafelhasználás: 254 kWh/100 km. Fotó: BMW
4.4.1-6. ábra: Jó: A Tesla Roadster villanyautó, energiafelhasználás: 15 kWh/100 km. Fotó: www.teslamotors.com
192
4.4.1-7. ábra: Jó: Az Aptera, energiafelhasználás: 6 kWh/100 km. Fotó: www.aptera.com
Elektromos autók, V2G és V2H rendszerek Az autók általában a nap 24 órájának 90%-át parkolóban töltik. Az elektromos autók ilyenkor a hálózatra vannak kötve. Onnan töltődhetnek, de vissza is táplálhatnak áramot. Növekvő számuk egy egyre nagyobb látens tárolókapacitást hoz létre. Az intelligens hálózatok és az elektromos autók házasítása új lehetőségeket nyit. A Vehicle To Grid ( jármű a hálózatra), és a Vehicle To House ( jármű a házra) rendszerek a jármű és az épület, illetve az elektromos hálózat együttműködését teszik lehetővé. Nézzük a használat példáján a rendszer előnyeit: Munka után az autóval hazautazunk, és beállunk a gépkocsi-parkolóhelyre, majd rákapcsolódunk az elektromos rendszerre, és megkezdődik az esti fogyasztási csúcsidőszak. A háztartások bekapcsolják a televíziót, a mosógépet, a villanytűzhelyet. Most azonban megtehetik, hogy az ehhez szükséges áramot ne a drága, csúcstarifával vásárolják (50 Ft/kWh), hanem az autó akkumulátoráról vegyék kölcsön. Amikor pedig az este végetér, mindenki nyugovóra tér, megkezdődik az éjszakai völgyidőszak. Ekkor a ház lekapcsolódik az autóról, és az olcsó éjszakai áramot (25 Ft/kWh) fogyasztja, az autó pedig szintén az olcsó éjszakai árammal tölti föl akkumulátorát. Ezzel nemcsak a háztartás spórol az áramon, hanem a rendszer tehermentesíti az országos hálózatot is, a csúcsidőszak idején, és a völgyidőszakban terheli azt. Ezért is hívják ezt a rendszert Peak Shaving-nek, azaz Csúcsborotvának. Az éjszakai áram azért olcsó, mert az atomerőművet nem lehet éjszakára leállítani, az így is, úgy is termel, az áramfelesleggel nem tudnak mit kezdeni. Reggel az autó ugyanígy besegít a reggeli otthoni csúcsidőbe, majd miután a dolgozó megérkezett a munkahelyre, a parkoló tetején elhelyezett napelem-felületről töltődik, vagy besegít a hálózatnak. Az elektromos autók átlagos városi közlekedés esetén megelégszenek egy cca. 2 kW-os napelem-felülettel (cca. 14 m2). Ez nagyjából egy parkolóhely felületének felel meg.
193
4.4.1-8. ábra: A V2G illetve V2H rendszer sémája
Ígéretes fejlesztés a magyar Solo-Duo autó, mely alapvetően elektromos hajtásra készült. A pehelykönnyű autó modulárisan bővíthető, az alapmodell 3 személyes, de az otthon tárolt toldalékkal felbővíthető hatszemélyes egyterűvé, vagy kisteherautóvá. A gép megkísérel hidat verni a kerékpár és az autó közé. Mindhárom ülés előtt van pedál is, mellyel rásegíthetünk a hajtásra. Érezzük a megtett út súlyát, és saját ökológiai lábnyomunkat!53 Környezetalakítás, Kert A fenntartható kert megvalósítása tűnik a legegyszerűbbnek, hiszen zöldfelületről van szó. Mégis, a kert fenntartása is igényelhet energiát, környezetterhelést (műtrágya, növényvédőszer, kerti gépek használata, öntözőrendszer). Fenntartható kert alatt csak biokertészkedéssel művelt kertet érthetünk. A díszkert funkciója mellett a haszonkert lényeges eleme a háztartásnak, az autonóm működés része. Itt kell megemlítenünk a közösségi kertek,városi kertek mozgalmát is, mely az egyéni haszonkertek előnyeit ötvözi a közösség előnyeivel. A kertkialakítás tradicionális példáját a telekméret meghatározásánál bemutattuk. A fenntartható kert lényeges része a komposztálás. mely a talaj megújításán túlmenően elősegíti a humuszképződést, a szerves hulladékok visszaforgatását. A termőtalaj, a humusz is korlátos és pusztuló természeti erőforrás. A ház – mely elvesz a természettől területet, a lehető legtöbbet próbáljon meg visszaadni neki, akár komposztban, akár zöldtetőben, zöldhomlokzatban, zöldfelületben. A komposztáló optimális kialakítása három rekeszt jelent, a nyersanyagok gyűjtőrekeszét, a komposztálórekeszt, és az utókomposztáló rekeszt. Használhatunk komposztsilót is. A biokert-művelés alapvető módszere a vegyes parcellák illetve a vetésforgó. A kert megtervezésekor e szempontok mentén szakkönyvek adnak további tanácsokat. 53
www.solo-duo.hu
194
Zöldtetők, zöldhomlokzatok A zöldtetők és zöldhomlokzatok előnyei: – vízmegkötés, párologtatás, pormegkötés, zajelnyelés, CO2-elnyelés, oxigéntermelés, a tetőszigetelés és az épület védelme, – a természettől az épület által elvett terület részleges visszaadása, – a humuszképződés támogatása – a tetők felületi felmelegedésének mérséklése (nyáron a szilárd tetők akár 80 C-ra is felmelegedhetnek, míg a zöldtető legfeljebb a léghőmérsékletig, vagy az alatt marad – cca. 30 C). Ezzel az épület a települési mikroklíma mérsékléséhez járul hozzá, ami az épületek hűtési igényét csökkenti. – a zöldtetők és –homlokzatok a leghatékonyabb eszközök a „városi hősziget” jelenségének megfékezésére. A nagyvárosok közepén a felforrósodott szilárd felületek egy emelkedő légáramlást hoznak létre, mely több kilométer magasságig emelkedő kürtőhatást hoznak létre. Zöldtetők típusai Extenzív zöldtetők: Az extenzív zöldtetők zömében gondozásmentes, vagy minimális gondozást igénylő, szárazságtűrő növényekkel – pozsgások – telepített tető. Előnye a vékony és könnyű rétegfelépítés, mely alkalmassá teszi meglévő tetőkön való utólagos elhelyezésére. Legkönnyebb fajtái akár 6-15 cm rétegvastagságú, 50 kg/m2 önsúlyú tetőt teszenk lehetővé, 0-450 tetőhajlás közt. Meredekebb tetők esetén lecsúszásgátló segédszerkezeteket kell alkalmazni. Külön alváltozat a spontán betelepülő növényzetre tervezett tető. Gyors kivitelezést és egyszerű karbantartást tesz lehetővé a műanyag tálcákban előre elkészített ültetőközeg és növényzet, melyet csak fel kell rakni az előre elkészített tetőfelületre. Hasonló megoldás a geotextíliába ültetett, előnevelt növényzet, melyet tekercsben szállítanak a helyszínre, ott kigöngyölve helyezik el a tetőn. Intenzív zöldtetők: Gondozást igénylő, vastag termőréteggel ellátott rétegfelépítés, azaz tetőkert. Füvesített tető esetén a termőréteg vastagsága, 25-30 cm, bokros-cserjés növényzetnél 50-60 cm, fák elhelyezése esetén akár 1,5 m-es rétegvastagságot kell biztosítani. Ez a tartószerkezetek jelentékeny mértékű megerősítését igényli. Zöldhomlokzatok Legfontosabb tulajdonságuk a nyári túlmelegedés elleni védelem. A növénytakaró átszellőztetett légréteget képez a homlokzat előtt. Hagyományos zöldépítészeti megoldásnak tekinthetjük az épületek benapozott homlokzataihoz csatlakozó szőlőlugast. Legegyszerűbb fajtájuk a növényzettel befuttatott homlokzat. Lombhullató változatai a vadszőlő, a lila akác. Örökzöld változata a repkény, mely szívesen nő a ház nem benapozott oldalain is. A földbe ültetett felfutó növényzet legfeljebb cca. 3 emelet magasságig képes fölkúszni. Ha magasabban is akarjuk alkalmazni, akkor termőföldet tartalmazó balkonládát vagy hasonló megoldást kell alkalmazni, gondoskodni a hozzáférhetőségről és öntözésről. Számolni kell a növényzet évközi változására, lombhullató növényzet esetén a téli kopasz ágakra, indákra. A fölfutást lehet segédszerkezetekkel – növényrács – segíteni.
195
Zöldtető és zöldhomlokzat tervezésére és építésére kerttervező és szakcég közreműködésére van szükség. Úszómedence, gépészet A hagyományos uszodagépészettel ellátott kerti medencék folyamatos vegyszeradagolást igényelnek. Az elfolyó víz folyamatos környezetterhelést és költséget jelent. Ezért e technológiákat nem ismertetjük. A vízforgatásos uszodagépészeti technológiák közül csak a sósvizes technológiát említjük, mely a legkisebb környezetterhelést produkálja ebben a műfajban. A sósvíz sókoncentrációja mindös�sze harmada a tengervíz sótartalmának, ez azonban elegendő ahhoz, hogy az algamentesítést tökéletesen elvégezze. A tengervíz ezért átlátszó. A vegyszerigény kizárólag a ph-érték beállításához szükséges, és így cca. 60%-kal alacsonyabb a hagyományos klóros technológiák vegyszerigényénél. A sósvizes technológia követelménye a saválló szerelvények, medence-kapaszkodók-korlátok. A sósvíz másik előnye, hogy nem irritálja az úszók szem-nyálkahártyáját. Az úszómedence előnyt jelenthet az épület működtetésében. Nyáron és télen egyaránt felhasználható az épület hőháztartásában a napkollektorok és a medencefedés hőnyeresége, a medence óriási hőtároló kapacitása, illetve a medence fűtéséhez a ház hulladékhője. Ez különösen akkor előnyös, ha a medence az épület hőburkán belül van. Ha szabadtéri medencéről van szó, az előnyök akkor hasznosíthatóak optimálisan, ha a medence a talaj felől hőszigetelt, és mobil tetővel (polikarbonát) lefedhető. Ez esetben az éjszakai kihűlés fékezhető. A víztömeg óriási hőstabilitást ad az épületnek. Egy épületen belül elhelyezett medencével rendelkező budapesti villa fűtés nélkül kitelelt úgy, hogy a belső hőmérséklet nem süllyedt 15 C alá. A szintentartást a passzív napenergia és a napkollektorok hőnyeresége biztosította. Az épület 2006 előtt épült, így mindössze a 7/2006 TNM rendelet előtt érvényes követelményeknek felelt meg, mégis Közel Nulla Energiaigényű Épületként viselkedik. Természetes tófürdő A természetes tófürdő olyan kültéri medence, mely nem rendelkezik vegyszeres vízforgató rendszerrel. A víz tisztítását mechanikai szűrés (homokszűrő ill. talajszűrő) és telepített növényzet végzi. A növényzettel telepített medence általában az úszómedence mellett, azzal összekötve helyezkedik el. A vizet keringtetni kell, továbbá levegőztetni, hogy a víz oxigéntartalma megfelelő maradjon, és ne induljon be az oxigényszint süllyedése miatt bekövetkező vízminőségromlás. Ezt a feladatot szélkerékkel működtetett mechanikus vízemelő, vagy árammal működtetett szivattyú biztosítja. A víz elevenségének megőrzésére a mechanikus vízemelő kedvezőbb megoldás. A levegőztetésre alkalmas megoldások közt említendő a Wilkes-féle Flowform csobogó. A mechanikai szennyeződések kiszűrését általában homok- vagy talajszűrő végzi, a szerves szennyeződéseket a növényzet dolgozza fel.
196
5. Építőiparban használatos fontosabb jelölések, mértékegységek Megnevezés hőátbocsátási tényező hővezetési tényező építésbiológia építésökológia páradiffúziós tényező
levegő páradiffúziós tényezője páradiffúziós ellenállás
Angsröm folyási határ gyúrási határ törési/szakadási/ zsugorodási határ képlékenységi mutató nyomószilárdság vízfelvételi együttható primér energiatartalom
Leírás Jellemzően egy épületszerkezet egészének hőáteresztési képessége. Jellemzően egy anyag hővezető képessége. A ház és az ember kölcsönhatásával foglalkozó tudományág. Az épített és a természeti környezet kölcsönhatásával foglalkozó tudományág. A páradiffúziós tényező azt a páramennyiséget adja meg, amely a szerkezet két, egymástól 1 méter távolságra lévő rétege között 1 Pa nyomáskülönbség hatására a felület 1 m2-én 1 másodperc alatt áthalad Lásd páradiffúziós tényező
Jel k vagy U (k/U) λ
W/mK
δ
kg/msPa · 10-9
δl
A páradiffúziós ellenállási szám azt mutatja meg, hogy egy méter vastag anyag diffúziós ellenállása hányszor nagyobb 1 m vastag levegő diffúziós ellenállásánál. távolságegység
μ
értéke: 0,17*10-9 kg/msPa -
Å WL; LL; WP; PL; WS
Mértékegység W/m2K
mm/106
IP
Anyagok kapilláris vízfelvételi tulajdonságát meghatározó együttható. A termék előállítására fordított energiatartalom. Jellemzően a bányászat, termék-előállítás, esetenként a szállítás energiatartalma.
197
w
1MPa=1N/ mm2=10kp/cm2 kg/m2h0,5
PET
MJeq
6. Irodalomjegyzék 1. M SZ-04-140-2:1991 Épületek és épülethatároló szerkezetek hőtechnikai számításai 2. Austrotherm: Austrotherm hőszigetelés, 2009 3. M. Wackernagel, W. E. Rees: Ökológiai lábnyomunk, Föld Napja Alapítvány, 2001 4. Medgyasszay Péter, Beliczay Erzsébet, Horváth Sára, Licskó Béla, Meydl Szilvia, Varga Illés Levente: A Nemzeti Éghajlatváltozási Stratégia háttéranyagaként az éghajlatváltozás csökkentése és az alkalmazkodás lehetőségei az épített környezet alakításával, Független Ökológiai Központ. In KvVM kutatási jelentés. 2007. 5. Pierre-Alain Gillet (ed.): Active house – the specifications for residental buildings 2nd edition, Active House Alliance, 2013. 6. fenntarthato.hu-vályog 7. Medgyasszay Péter: Egy megépíthetetlen ház sikere Brüsszelben, Építészfórum http://epiteszforum.hu/egy-megepithetetlen-haz-sikere-brusszelben, 2010. november 15. 8. Energiapedia.hu, http://energiapedia.hu/fosszilis-energiahordozok, 2012.09.21. 9. Fenntartható Fejlődés és Erőforrások Kutatócsoport és EnerGO Kft., Az atomenergia jövője, astro.elte.hu/~hetesizs/FFEK/uran2.doc, 2012.09.21. 10. Medgyasszay Péter: A „fenntarható ház” koncepció 4.0 verziójának bemutatása. MAGYAR ÉPÍTŐIPAR 2013:(4) pp. 157-161. (2013)http://www.rockwool. hu/miert-a-rockwool/tartossag/gyartasifolyamat (2014. 06. 03.) 11. MP, Novák: Föld-szalma 12. [Lehmbau Regeln] 13. Zöld András: Szoláris építészet alapjai (http://www.foek.hu/korkep/megujulo/2-2-1-0.html) 1995 14. Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung (BVBS): Lebensdauer von Bauteilen und Bauteilschichten, Berlin, 2009. 15. Scharmer, D. (et. al.): Abschlussbericht „Grundlagen zur bauaufsichtlichen Anerkennung der Strohballenbauweise- Weiterentwicklung der lasttragenden Konstruktionsart und Optimierung der bauphysikalischen Performance“, DBU, Az. 22430 , 2008, 16. Schöberl, Helmut (et. al.): Épületek utólagos hőszigetelése. WKO, 2012. 17. Bakonyi Dániel, Kuntner Ferenc, Megtartandó homlokzatú épületek utólagos hőszigetelésének lehetőségei, Építési megoldások, 2012. 18. Kalocsa Viktor: Igényel-e rendszeres karbantartást az extenzív zöldtető? YMMF, TDK dolgozat, 2011. 19. Tiderenczl Gábor, Medgyasszay Péter, Szalay Zsuzsa, Zorkóczy Zoltán: Épületszerkezetek építésökológiai és -biológiai értékelő rendszerének összeállítása az építési anyagok hazai gyártási/előállítási adatai alapján” OTKA kutatás (T/F 046265) Független Ökológiai Központ (FÖK), 2006. 20. Gulyás Gyöngyi: Műemléki nyílászárók épületfizikai vizsgálata, BME TDK dolgozat, 2010. 21. Medgyasszay Péter: Passzív napenergia hasznosítása és szerkezetei. Tanulmány diplomatervhez, BME, 1995.
199
