ABUD Mérnökiroda Kft. 1093, Budapest, Lónyay u. 29.
Magyar ház 2020 – a mintaterv környezettudatos szempontjai és energetikai vizsgálata Bélafi Zsófia, Gelesz Adrienn, Dr. Reith András – ABUD Mérnökiroda Kft. kapcsolat:
[email protected]
Az építési piac az utóbbi években jelentős változáson ment át. A megbízók egyre tudatosabbak, új építészeti, műszaki minőség megjelenését követelik meg. A tervezők, kivitelezők egyre felkészültebbek, az energiatudatos, környezettudatos szektor ennek megfelelően egyre nagyobb teret nyer az építőiparban. Az építőiparban megjelentek a környezettudatos épületminősítő rendszerek, amelyek egyrészt bizonyítékul szolgálnak a környezettudatos lépesek megtételéről, azonban emellett a tervezők, kivitelezők, beruházók számára egy jó támpontot adhatnak a környezettudatosság szempontjairól. A világ számos pontján kidolgozásra kerültek minősítések, mind Európán belül (BREEAM– Egyesült Királyság, DGNB–Németország, HQE–Franciaország, Minergie–Svájc, stb…), mind pedig a tengeren túl (Green Star–Ausztrália, Új-Zéland, BCA Green Mark–Szingapúr, Green Building Label–Kína, CASBEE–Japán stb…). A jelenlegi magyar ingatlanpiacon a minősítések megszerzése egyre nagyobb hangsúlyt kap.
1
ABUD Mérnökiroda Kft. 1093, Budapest, Lónyay u. 29.
A minősítő rendszerek komplex szemléletrendszerben gondolkodnak, amelyből a legnagyobb pontszámot általában az energiafogyasztás teszi ki. Nem szabad elfeledkezni azonban az anyaghasználatról és hulladékgazdálkodásról, a felszíni és az épület belsejében történő vízgazdálkodásról, az egészség és komfort témaköréről, a szennyezőanyagok kibocsátásáról, a természeti környezet, ökológiai értékek védelméről, illetve az egész építési folyamat építésszervezési kérdéseiről. A mostani vizsgálatban azonban elsősorban az épület energiafogyasztásának meghatározására, csökkentésére koncentráltunk. Az energiafogyasztás szempontjai azon túl, hogy a jelenlegi jogszabályi környezetben egyre nagyobb hangsúlyt kap, annál inkább fontos, mivel ha megvizsgáljuk egy épületre fordítandó költségeket az épület életének első húsz évében, azt az eredményt kapjuk, hogy az építés költségéhez képest 4-szer akkora a felmerülő költség az üzemeltetés során. Ha részletesebben megvizsgáljuk ezeket a költségeket, kiderül, hogy a legnagyobb hányad, kb. 65% fűtésre megy el. Egy meglévő, vagy újonnan épített, átlagos épület esetén épülettípustól függően megállapíthatjuk, hogy egy passzívházhoz képest csak a fűtésre 30-220 000 Ft-tal költünk többet évente. Ez egy elég nagy luxus, ha figyelembe vesszük, hogy Magyarországon 15% az energiaszegénység aránya a teljes lakosságon belül. Ennek a megváltoztatásáért építészként sokat tehetünk, egy rossz döntéssel ugyanis több tíz évre indokolatlanul megnövelhetjük egy család kiadásait. Az energiatudatos tervezés néhány alapvető szempontjára szeretnénk néhány példát mutatni.
2
ABUD Mérnökiroda Kft. 1093, Budapest, Lónyay u. 29.
Alapelvek Ha települési léptékben gondolkodunk az épület energiaköltségének legfőbb befolyásoló szempontjai, amelyre városépítészeti tervezés, szabályozási tervkészítés, illetve telekválasztás során oda kell figyelnünk, a következők: Benapozás: - Megfelelően tudom-e tájolni az épületet? - Beárnyékol-e bármilyen épített, vagy természeti környezeti elem? - Van-e lehetőségem passzív energiahasznosításra? - Van-e lehetőségem aktív energiahasznosító berendezések elhelyezésére? Domborzat: - Szélvédett, vagy szélnek kitett helyen helyezkedem el? - Hogyan alakul a mikroklíma a környezetben? - Ennek megfelelően hogyan változik a fűtési hőszükségletem? Városi hőszigethatás: - Hogyan alakulnak a hőmérsékletek a környezetemben? - Hogyan hat a mikroklíma nyári hűtési és téli fűtési igényemre? - Tudok olyan környezetet létrehozni, amely csökkenti a hőszigethatást? Telepítés: - Van-e lehetőségem olyan telepítést létrehozni, amelyből adódóan csökken az épületek fűtött térfogat- lehűlő felület-aránya, ezzel együtt a fűtési energiaigény? - Tudom-e kompenzálni a szélső, kitettebb lakások energiaigényét építészeti eszközökkel?
3
ABUD Mérnökiroda Kft. 1093, Budapest, Lónyay u. 29.
Épület energetikai vizsgálata Az ökölszabályok szerinti tervezés után a pontos energiaigények meghatározása például dinamikus épületszimulációs szoftverekkel történhet. A jelen vizsgálat keretében az IDA-ICE program segítségével elemeztük a mintatervet, valamint a mintatervben alkalmazott eszközök hatékonyságát külön-külön. A szoftverben felépítettünk egy mintatervnek megfelelő kialakítású épületet minden helyiségével, határoló szerkezetével és a lényeges, gépészeti és háztartási berendezéseivel együtt. A szoftver ezek alapján energia- és légáramokat számít az egyes helyiségek, elemek között az egy éves időtartamra megadott, órás időjárásadatok alapján. Ennek megfelelően az év minden órájában számolni tudja helyiségekben kialakuló, aktuális környezeti állapotokat, és a változtatható elemeket a programozásnak megfelelően tudja módosítani: pl. a fűtési rendszer szabályozásával a megadott hőmérsékleti tartományban tudja tartani az épület belső környezetét, vagy egyéb programozott algoritmus szerint cselekszik. A szoftver figyelembe veszi a benntartózkodók számát, azok hőleadását is.
4
ABUD Mérnökiroda Kft. 1093, Budapest, Lónyay u. 29.
Vizsgálatok Az alapépület javasolt mintaépület TNM rendelet szintjének megfelelő hőszigetelésű, n50=5 légcseréjű épület, amelyet természetes úton szellőztetünk, télen 22 °C °C-t, tartva, nyáron a lehetőségekhez mérten éjszakai átszellőzéssel mérsékelve a belső hőmérsékleteket. A fűtési hőtermelést és a melegvíz-ellátáshoz ellátáshoz szükséges hőtermelést kondenzációs gázkazánnal felté feltételeztük. Az alapépület kedvező tájolása, lehűlő felület és térfogat aránya, optimális helyiség helyiségelrendezése révén számításaink szerint a hazai energetikai szabályozás lyozás szerint „A” kategóriát eléri. Az épület tulajdonságainak megváltoztatása nélkül, csakk a fűtési mód megváltoztatása jelentősen befolyásolja az épület primer energia energiafelhasználását. Jelen esetben a konden kondenzációs gázkazánhoz képest biomassza tüzelés és a talaj/víz hőszivattyú alkalmazása egy egy-két kategóriát is javíthat íthat az épület primer ener energetikai mutatóján. A HMV előállításához szükséges hőmennyiséget a fogyasztói szokások megváltoztatá megváltoztatásával, odafigyeléssel, illetve víztakarékos szerelvények be beépítésével többletköltségek nélkül csökkent csökkenthetjük. A hőszükséglet glet egy részét fedezhetjük nap napkollektor beépítésével. A szoláris részarány részarányt családi ház esetén nem kifizetődő 100%-ig növelni, így a tudatosan megterve megtervezett, maximálisan beépítendő napkol napkollektoros HMV rendszer mérete is a vízfelhasználással ará arányosan mozog. zog. A vízfogyasztás csökken csökkentésével tehát kisebb beruházással lehet elérni a maximálisan ajánlott szoláris részarányt.
5
ABUD Mérnökiroda Kft. 1093, Budapest, Lónyay u. 29.
Fűtési hőszükséglet vizsgálata A fűtési hőszükségletet befolyásoló tényezők közül a tájolást, a belső hőmérséklettartást, a légtömörséget, a hővisszanyerős szellőztetést és a hőszigetelést vizsgáltuk. A vizsgálatok során az alapépület kialakításához képest csak az adott paramétert változtattuk, hogy megtudjuk, az egyes megoldások egymástól független alkalmazásával milyen hatást tudunk tervezőként elérni. - Ha az épület céljára kiválasztott telken nem valósítható meg az ideális tájolás, tehát nem lehetséges a nagy déli üvegfelületekkel megfelelően hasznosítani a napsugárzást, akkor akár 25%-al is megnőhet az épület energiafogyasztása. - A bentlakók megfelelő tájékoztatásával is hasonló mértékben módosulhat a hőigény. Ha a belső hőmérsékletet nem folyamatosan 22˚C-on tartjuk, hanem amikor bent tartózkodunk, 20˚C-al megelégszünk, és amikor nem tartózkodunk az épületben, további 2˚C-al csökkentjük a hőmérsékletet, akkor kb. 20-25%-kal csökkenthetjük az energiafogyasztást. - Ha az épület tervezése, kivitelezése során odafigyelünk arra, hogy a megfelelő légzáró fóliák, tömítések beépítésre kerüljenek, és az épület légzárását passzívház szintjére növeljük, szintén 25% körüli energiacsökkentést érhetünk el. - A hővisszanyerős szellőztetés ebben az esetben kisebb csökkentő hatást eredményezett, a javulás mértéke 15-20% közé tehető. - A jelenlegi vizsgálatban az épület a mintaháznál javasolt szintű körbehőszigetelése járt a legnagyobb hatással, az épület hőszükséglete gyakorlatilag lefeleződött. Láthatjuk, hogy a passzív, pénzbe nem kerülő eszközök önmagukban is jelentős csökkentést eredményeztek, így tervezőként ezekre célszerű odafigyelnünk.
6
ABUD Mérnökiroda Kft. 1093, Budapest, Lónyay u. 29.
Hűtési energiaszükséglet vizsgálata 40
Tervezőként az energiaigényt a következőkkel csökkenthetjük: - A megfelelő átszellőzést mozgatható árnyékolóval kombináljuk, illetve ha megnöveljük az épület tetőterének hőtároló tömegét, akkor a hűtési energiaigény 54-58%-al csökkenthet. - Az éjszakai átszellőztetésre alkalmas épület kialakításával kb. 40%-ot csökkenthetünk a hűtési energiaigényen. Az javulást tovább növelhetjük az olyan burkolatok kialakításával, amelyek visszaverik a napenergiát, ezáltal csökkentve a szerkezetek átmelegedését.
35 30 25 20 15 10
Nappali Konyha-étkező Emeleti szoba, Nyugat
5
Földszinti háló Emeleti szoba, Kelet Külső hőmérséklet
0 1:00 9:00 17:00 1:00 9:00 17:00 1:00 9:00 17:00 1:00 9:00 17:00 1:00 9:00 17:00 1:00 9:00 17:00 1:00 9:00 17:00
Bár az utóbbi időben egyre inkább elterjedt az épületek hűtése - ami a városi hőszigethatást egyre csak fokozza – egy tudatosan tervezett családi ház megvalósításakor a megfelelő hőmérsékletek passzív eszközökkel való biztosítása lenne a cél. Az alapépületünkben hűtés nélkül a nyugati oldali, tetőtéri szobát vizsgálva, ha csak természetes szellőztetést alkalmazunk, a legmelegebb nyári hetekben 30-34˚C-os maximális hőmérsékletek alakulnak ki. Ha ehhez képest hűtés biztosításával 26˚C-ban maximáljuk a belső hőmérsékletet, és csak a szükséges friss levegő biztosítására nyitunk ablakot, napi KB 15 kWh-nyi villamos energiát használunk el, ami a legmelegebb nyári hónapban kb. 15000-20000Ft-os pluszt jelent a villamos energiafogyasztásban.
Hétfő
Kedd
Szerda Csütörtök Péntek Szombat Vasárnap
35 30 25 20 15
külső hőmérséklet operatív hőmérséklet
10
1:00 12:00 23:00 10:00 21:00 8:00 19:00 6:00 17:00 4:00 15:00 2:00 13:00 0:00 11:00 22:00 9:00 20:00
A különböző eszközök kombinációjával összességében lenegyedelhetjük a hűtési energiafogyasztást. Az ilyen módon optimalizált épület esetén a hűtési rendszer elhagyásakor sem emelkedik 27-29˚C fölé az emeleti helyiségek hőmérséklete a legmelegebb nyári hetekben, ennek megfelelően a hűtési rendszer beépítése nem indokolt.
H
K
Sz
Cs
P
Sz
V
H Ke dd
7
ABUD Mérnökiroda Kft. 1093, Budapest, Lónyay u. 29.
Mintaterv vizsgálata Az előzőek tanulsága alapján a mintatervben javasolt épületek energiafogyasztását is megvizsgáltuk.
A passzívnak tervezett épület fűtési hőszükséglete nem éri el a passzívházakra kötelező 15 kWh/m2év értéket, amely a biomasszakazán hatásfokát figyelembe véve 16,35 2 kWh/m év-re adódott végenergiában kifejezve. A különböző energiafogyasztási módokat összegezve az épület primer energiaigénye kellően alacsony, ha a háztartási energiafogyasztást is figyelembe vennénk az energiafogyasztás így is bőven a Passzívház Intézet által meghatározott 120kWh/m2év alatt marad.
Az épület autonóm változatában a szellőzés természetes úton kerül biztosításra, ennek megfelelően az éves fűtési energiaigény valamelyest növekedett. A télikerten keresztül bevezetett, előmelegített szellőzési módnak köszönhetően azonban ez a növekmény mérsékelt, a mesterséges szellőzés energiaigényéhez képest alulmarad. Az épület primer mérlege megközelíti a nullát, a teljesen autonóm működéshez a szellőzés további finomhangolására lenne szükség.
Az épület aktív változata valóban aktívnak tekinthető, a fűtési végenergiaigény a hőszivattyús megoldással jelentősen lecsökkent, a természetes éjszakai átszellőztetést elhagyva azonban a nyári komfort biztosításához hűtési energiaigény jelent meg. A napelemekkel megtermelt jelentős mennyiségű villamosenergia a háztartási energiaigényre felhasználható, vagy a hálózatba visszatáplálható.
8
