Miskolci Egyetem Gépészmérnöki és Informatikai Kar

Miskolci Egyetem Gépészmérnöki és Informatikai Kar

Gépészmérnöki szak Vegyipari és energetikai szakirány

Hősz őszigetelés igetelés és energiatakarékosság

Szakdolgozat

Mádai Nóra G0OP0A 2014

1

TARTALOM

Bevezetés…………………………………………………………………..3 1. Piackutatás………………………………………………………………4 2. Meglévő ház szigetelésének megtérülése……………………………….7 3. A passzívház…………………………………………………………….9 3.1 Definíció……………………………………………………………….9 3.2 Történelmi áttekintés……………………………………………….....10 3.3 Többletköltség………………………………………………………...12 3.4 Szigetelés számszerű hatása az átmenő hőmennyiségre…….………..21 3.5 Dombház……………………………………………………………...27 4. Alternatív energiaforrások……………………………………………...29 4.1 A geotermikus energia………………………………………………...31 4.2 A napenergia…………………………………………………………..32 4.3 A szélenergia……………………………………………………...…..36 4.4 A vízenergia……………………………………………………….….38 5. Konklúzió……………………………………………………………....39 6. Magyar és angol nyelvű összefoglaló.....……………………………....40 Hivatkozások.…………………………………………………………..…42

2

BEVEZETÉS Napjaink egyik legnagyobb problémája a környezetszennyezés és a globális felmelegedés. A növekvő népesség egyre növekvő energiaigényt jelent, amit Földünk nem megújuló energiaforrásai már nem sokáig tudnak fedezni. Ha pedig valamiből hiány van, az egyre drágul. Hajlamosak vagyunk megfeledkezni arról, hogy a nem megújuló energiakészletünk véges, ráadásul felhasználásuk jelentős részben káros anyagokat juttat a légkörbe, ami fokozza a globális felmelegedést. Ez pedig nem távolról sem olyan megfoghatatlan, mint pár évtizeddel ezelőtt hittük. Minden évben szembesülünk az átmeneti évszakok hiányával és a szélsőséges időjárással. Mit tehet ez ellen egy ember? – Szokott felmerülni a kérdés. Egy ember energiafelhasználása csekély a társadalom egészének energiafelhasználásához képest, ráadásul a „környezetbarát technológiák” hallatán a legtöbbeknek a drága és alacsony hatásfokkal működő jelzők jutnak eszébe. Szakdolgozatomban szeretném ezeket a közhiedelmeket eloszlatni és rávilágítani arra, hogy az energiatakarékosság és átgondolt lakástervezés nem jár lemondásokkal, sőt, nem okoz jelentős többletköltséget, a megtérülési idő pedig nem évtizedekben mérhető. A dolgozatom második fele a megújuló energiaforrásokról szól, hogy miként tudjuk felhasználni az ezekből előállított energiát lakásunkban és legfőképp mennyiért. Magyarországon energiafogyasztásunk kevesebb, mint 6%-át nyerjük megújuló energiaforrásokból. Mindemellett energiaimport-függőségünk jelentős: a nettó import aránya a felhasználáshoz képest évek óta 60% körüli.

3

A következőkben tehát a szigetelés és energiatakarékosság létjogosultságát és a megújuló energiaforrások hatásfokát fogom vizsgálni egy átlagos családi ház esetére.

1. PIACKUTATÁS Rengeteg újság foglalkozik azzal manapság, hogy mely nemzet lakóit mennyire terheli a rezsi és mi hol foglalunk helyet ezen a rangsoron. Hogy ez miért fontos? Mert a rezsi jelentős részét a fűtés teszi ki. A

hazai

háztartások

10

százaléka

él

úgynevezett

energiaszegénységben

Magyarországon. Ez azt jelenti, hogy az összjövedelem legalább 34 %-a évente energiaszámlák kifizetésére fordítódik. Ezt két okra vezethetjük vissza: az átlagkeresetek alacsonyak és/vagy az energiaárak magasak. Mind a kettőt érdemes megvizsgálnunk. Az átlagkeresetek ugyan folyamatos növekedő tendenciát mutatnak, de ezt elmondhatjuk az energiaárakról is. Az viszont sajnos tény, hogy a minimálbérek tekintetében még mindig a lista végén foglalunk helyet.

4

És mi a helyzet az energiaárakkal? Nos, valójában a gázárak például egyáltalán nem nevezhetőek magasnak. A lakossági gázárakat összehasonlítva nem figyelhetünk meg olyan radikális eltérést az átlagtól, mint a minimálbérek, vagy az átlagfizetések esetében.

Ugyan ezt elmondhatjuk az áramárakról is.

5

Az összehasonlítások esetében fontos megjegyezni, hogy az egyes nemzeti piacok meglehetősen eltérőő fundamentumokkal, alapokkal rendelkeznek

az árszintek

kialakítása terén. Egyes országok például jóval nagyobb befektetéseket kezdeményeztek kezdemény a megújuló energiaforrásokba, amely már most megmutatkozik az áramszámláikban, a földgáz esetében komoly relevanciával bír a beszerzési lehetőségek lehetőségek minősége, min illetve a belföldi termelés fogyasztáshoz viszonyított aránya. Ugyanakkor természetesen nem feledkezhetünk meg arról sem, hogy ezek szintén növekedő tendenciát mutatnak:

Egy szó mint száz, a fűtésre fűtésre költött pénzt mi Magyarok jóval erőteljesebben érezzük meg, mint európai szomszédjaink, így mindenképp hamarabb térülnek meg a fűtésszámláink csökkentése kentése érdekében végzett befektetéseink.

6

2. MEGLÉVŐ HÁZ SZIGETELÉSÉNEK MEGTÉRÜLÉSE De mégis mennyi idő alatt? Ha már rendelkezünk egy idősebb családi házzal és arra az elhatározásra jutunk, hogy hőszigetelő képességét javítani szeretnénk, akkor nem árt tudnunk, hogy a beruházást voltaképp magunk, vagy már az unokáink érdekében lépjük meg? „Vegyünk egy 'átlagos' 25-30 éves épületet és annak pl. B30-as falazóblokkból készült falát. A homlokzata teljes felújításra szorul és a rekonstrukció keretében plusz hőszigeteléssel javítanánk a falak - és velük együtt az egész ház - hőszigetelő képességét. A meglévő falszerkezet hőátbocsátási tényezője (más néven U értéke) kb. 1,50 W/m²K. Ez azt jelenti, hogy a falon keresztül - jelenlegi állapotában - négyzetméterenként, 1 fok hőmérséklet

különbség

hatására

1,5

W

hőenergia

távozik.

Magyarországi

klímaviszonyok mellett egy fűtési szezon alatt ez kb. 108 kWh - elvesztegetett - energiát jelent, ami aktuálisan kb. 1800 Ft évente. Mindez 1 m²-nyi falfelületen, egyáltalán nem is kevés. 5 cm-nyi utólagos hőszigeteléssel a fal hőszigetelő képessége sokat javul, az U érték 0.522 W/m²K-re változik. Ebben az esetben a falon keresztül távozó energia már csupán 627 Ft/m²-ként, évente. […] Hogyan

alakul

mindez,

ha

az

5

cm

helyett

10,

15

vagy

akár

20 cm szigetelést teszünk fel? Abból indulhatunk ki, hogy a többletköltség gyakorlatilag csak az alkalmazott hőszigetelő anyag felárában jelentkezik. Az egyéb szükséges rétegek gyakorlatilag azonosak mindegyik esetben és a vállalkozó munkaráfordítása sem változik érdemben mindaddig, amíg egy rétegből elkészíthető a szigetelés. -

U értékek alakulása 10, 15 illetve 20 cm esetén: 0,316, 0,226 és 0,176 W/m²K

-

Fűtési költség alakulása: 379, 271 és 211 Ft/m² év

7

-

A beruházási plusz ráfordítás alakulása a +5,+10, +15 cm többlet hőszigetelés miatt: 750, 1500 és 2250 Ft/m²

-

Éves rezsi megtakarítás az 5 cm-t szigetelt falhoz képest: 248, 356, 416 Ft/m² év

A többlet szigetelés megtérülésének alakulása az 5 cm vastagságban szigetelt falhoz képest: 3,02 év, 4,21 év, 5,4 év Konklúzió: Már 5 és fél éves távlatban olcsóbb a 20 cm-es, mint az 5 cm-es hőszigetelés. Ha már házunk, lakásunk felújítására, utólagos hőszigetelésére szánjuk magunkat érdemes utánaszámolni és nem a hőszigetelés vastagságán ’spórolni’. A beruházás többlet költsége pár év alatt az alacsonyabb fűtésszámlán visszatérül és azt követően már nyereséget, hasznot termel. Csak zárójelben jegyzem meg, hogy a megtérülés aránya még gyorsabb, ha az eredeti, szigeteletlen falhoz viszonyítjuk. Ha csak a hőszigetelés anyagköltségét veszem alapul akkor a 20 cm-es hőszigetelésnek csupán 20 hónap kell ahhoz, hogy visszaspórolja az árát. ” [1]

8

3. A PASSZÍVHÁZ Mert mi is történik, ha nem csak a falakat szigeteljük, de a nyílászárókat is úgy választjuk meg és a teljes házat úgy tervezzük, építjük, hogy a lehető legkevesebb hő vesszen kárba? Manapság egyre többet hallani a passzívház fogalmáról. Mitől lesz egy ház passzívház, miért jó nekünk passzívházat építeni? Megtérül egyáltalán, vagy csak az unokáink fogják érezni áldásos előnyeit? Egyáltalán hogy kezdjünk hozzá a tervezéséhez?

3.1 DEFINÍCIÓ A passzívház definíciója hivatalosan a következő: A passzívház olyan épület, amelyben a kényelmes hőmérsékletet biztosítása (ISO 7730) megoldható kizárólag a levegő frissen tartásához (DIN 1946) megmozgatott légtömeg utánfűtésével vagy utánhűtésével, további levegő visszaforgatása nélkül. Bár a fenti megfogalmazás elég egyértelmű, mégis létezik egy számszerűsített adatokat tartalmazó megfogalmazása is, mely a következő: Az épület fűtési energiaigénye nem haladja meg a 15 kWh/(m2év) értéket, összes primerenergia-igénye nem több mint 120 kWh/(m2év) és légtömörsége legfeljebb 0,6 1/h. A fűtési energiaigényt és az összes primerenergia-igényt PHPP-számítással, a légtömörségi értéket pedig méréssel (Blowerdoor-teszt) kell igazolni. Az előzőekben ismertetett utólagos hőszigeteléshez képest ez tehát még több energiát takarít meg nekünk, azonban egy már meglévő házat sajnos nem lehet utólagosan passzívházzá alakítani. Amennyiben új ház építésébe fogunk és eldöntöttük, hogy passzívházat szeretnénk létrehozni, már a tervezés első fázisában figyelembe kell vennünk bizonyos alapvető dolgokat, úgy mint: -

Tájolás. Nem mindegy ugyanis, hogy milyen mértékben tudjuk hasznosítani a téli szoláris energiát. Értelem szerűen, ha téli hónapokban a lakás minimális

9

fűtési igényét fedezheti a napenergia is, úgy illogikus lenne ezt figyelmen kívül hagynunk. -

Nyári hővédelem. Az előzőekben is olvashattuk, hogy a passzívház szigetelése kiváló. Ebből az okból kifolyólag a bent rekedt hőt is nehezebben adja le, így célszerű meggátolnunk, hogy túl könnyen felforrósodjon az építmény.

-

Extra hőszigetelés. Ez a „klasszikus házhoz” képest mindenképp plusz költségként jelentkezik, hiszen többek közt ez gátolja meg a hő falakon keresztüli leadását.

-

Szinte hőhídmentes szerkezetek tervezése. Erre még a későbbiekben kitérünk részletesen.

-

Fal, tető, padló szerkezetekre előírt hőtechnikai értékek elérése.

-

3 rétegű nemesgázzal töltött üvegezésű hőszigetelt ablakszerkezetek. Erről még a későbbiekben lesz szó. Fontos megemlíteni, hogy nem csak az üvegen szökhet ki a hő – az ablakkeretre is mégoly fontos figyelmet fordítani.

-

Légtömörség biztosítása. Ennek a meleg ki- és beszökésének megakadályozásán kívül olyan egyéb előnyei vannak, mint pl. a pollenek (allergiások esetén ez hatalmas előny), vagy a pára kint tartása a lakásból

-

Nagy

hatékonyságú

szellőző

berendezés

hőcserélővel.

Ennek

számos

pozitívumát sorolhatjuk fel. Amellett, hogy a hőcserélő akár a benti levegő hőjének 94%-át is átadhatja a friss levegőnek mielőtt az bekerülne a benti térbe, elkerülhetővé válik a penészesedés, tisztább levegő kerül be, mint ha az ablakon keresztül szellőztetnénk, továbbá folyamatosan biztosítja a friss levegőt.

3.2 TÖRTÉNELEMI ÁTTEKINTÉS Mikor is jelentek meg először ezek az épületek a köztudatban? „A mai terminológia szerinti passzívház történet valamikor a 1980-as évektől kezdődik. Ekkor ugyanis Skandináviában már az alacsony energiaigényű épületek erős térnyerése figyelhető meg. Helyi egyetemeken már komoly épületszerkezettani kutatásokat folytattak az ilyen épületek továbbfejlesztési irányait keresve. Az alapok kidolgozása

10

során arra a megállapításra jutottak, hogy megfelelő tájolás mellett, kompakt tömegű és kiváló hőszigeteléssel rendelkező, légtömör épületek építhetőek, melyeknél kiemelten jó hőszigetelésű nyílászárók és ellenőrzött szellőztető berendezések működtetése mellett elhagyhatóak a hagyományos fűtőberendezések. Az első ilyen, az ekkor kidolgozott elméleteket a valóságba átültető épület megépítésére a 90-es évek elején Németországban került sor. Ekkor, a helyi minisztérium anyagi támogatásával, Wolfgang Feist német fizikus professzor vezetésével (aki később, 2001-ben munkájáért Németországban Környezetvédelmi Díjjal jutalmaztak) munkacsoport alakult. Ekkor dolgozták ki azokat az építési elveket, amelyek mentén 1991-ben Darmstadt városában megépült a világ első passzívháza. A megvalósítás középpontjában az energiaveszteségek kiküszöbölése, a hővédelem és a hővisszanyerés állt.”[3] Magyarországon 2009 februárjában adták át az első olyan épületet a Pest megyei Szadán, amely rendelkezik ilyen hivatalos tanúsítvánnyal. Tervezője Szekér László építész, a PHPP számítást Benécs József készítette. Tudjuk tehát, hogy mi az a passzívház és azt is, hogy mióta léteznek ilyen épületek a köztudatban. Vegyük át azt is, hogy konkrétan milyen előnyei és hátrányai vannak egy passzívháznak? Talán úgy logikus az összehasonlítást elkezdeni, hogy megnézzük, a pozitív hozadékok milyen negatívval járnak együtt és mérlegeljük a súlyukat. Az első és talán legfontosabb egy passzívház esetében az energiatakarékosság kérdése. Mivel egy passzívház 90%-al kevesebb fűtési költségekkel rendelkezik egy hagyományos házhoz képest, ezért ez az előny elég jelentősnek mondható, ráadásul a dolgozatom elején ismertetett energiaárak tendenciáját figyelembe véve egyre fokozódik. Természetesen nem mehetünk el szó nélkül az építési költségek növekedése mellett sem, azonban mint azt a későbbiekben taglaljuk ez nem olyan mérvadó, mint az a haszon, melyet befektetésünk eredményez (15-20 év távlatában megtérül).

11

A másik fontos előny a kiemelkedően magas lakókomfort. A kiváló levegőminőség mellett a magasabb hőmérsékleti komfort mind hozzájárul ehhez. Nem csak a téli fűtésszámláink csökkennek, de nyáron sem kell a klíma használat miatti nagyobb villanyszámlával kalkulálnunk. A párásodás miatt kialakuló penészesedés elkerülésétől az allergének (por, pollen) házon kívül tartásáig számos előny sorakoztatható fel. Persze egyesek számára zavaró lehet a gondolat, hogy a szellőztetéshez nem kell feltétlenül ablakot nyitnunk. Erre azonban a folyamatos levegőkeringetés miatt nem lesz igényünk. A friss levegő folyamatosan áramlik a lakásba szűrőkön keresztül. Az ingatlan értékállósága szintén fontos szempont. Logikus, hogy ha valaki kész házat keres, preferálja a hosszú távon alacsony energiaigényű ingatlant. Természetesen azonban ahhoz, hogy egy ténylegesen jól megtervezett passzívházról beszélhessünk szükséges a (szokásosnál talán jóval átgondoltabb) előkészítés. Ez már a telekválasztásnál kezdődik és a tervezésen át a kivitelezőig minden ponton jóval nagyobb odafigyelést igényel. Az épület maga jóval kritikusabb a hőhidakkal és a tömítetlenséggel szemben. Ez mindenképpen nagy rizikót jelent, ezért olyan fontos a hozzáértő szakember választása.

3.3 TÖBBLETKÖLTSÉG Sokszor emlegettük, hogy az építési költségek nem jelentősen többek egy konkrét házéhoz képest. Vegyük sorra, hogy ezek az úgynevezett építési többletköltségek miből adódnak? Az alábbi ábrán a hőveszteség forrásait és azok megoszlását láthatjuk.[4]

12

Nyilván az összes veszteséget teljesen megszüntetni nem lehet, de megfelelő alapanyag megválasztásával lényegesen le lehet csökkenteni. Vegyük sorra tehát, hogy melyik veszteség ellen mit is tehetünk? Alapvetően a passzívházakhoz alkalmazható építőanyagok és a hagyományos építőanyagok közt a lényegi különbség a nagyobb teljesítőképesség (növelt vastagság és rétegszám), illetve a kifogástalan minőségű beépítés, összeépítés. [15] -

Tető (25-30 %) Zárófödémek és lapostetők esetén 30-40 cm vastagságú hőszigetelés szükséges. Ez elég soknak tűnik, azonban a hőveszteség legnagyobb százalékáért a tető felel. Figyelembe kell vennünk továbbá azt is, miszerint az itt alkalmazott szigetelésnek ki kell bírnia az esetleges esős időt is, így az anyag megválasztásánál ennek a szempontnak kell dominálnia (a szigetelőanyagokról a következő pontban térek ki részletesebben). Ferde tetők esetében is az erőteljes hőszigetelés az egyik meghatározó szempont a vízállóság mellett, azonban ezek jellemzően könnyűszerkezetes tetők. A tető szigeteléséhez a legmegfelelőbb műszaki megoldást a szórt cellulóz alkalmazása jelenti.

13

Passzívház esetén az erkélyek kerülendők. Ha persze nem szeretnénk ezt az áldozatot meghozni, arra is van kielégítő megoldás. Ekkor az erkélyeket önálló szerkezetként kell elkészíteni, majd felülről felfüggeszteni, vagy alulról megtámasztani.

Vízszigetelése

egyszerűen

kialakítható,

gazdaságos

és

elkerülhetőek vele az erkélyázások, felfagyások és a legfontosabb: a hőhidak. -

Homlokzati falak, falszerkezetek (20-25%) A tető után ez a második sarkalatos pont. Passzívházak esetén létezik egy költséghatékony és műszakilag jó megoldás: A lemezalap. Ez az alapozás hőszigetelő rétege akár házilagosan is kivitelezhető, egyszerűen, hőhídmentesen kiépítve, azaz a lábazati felületi és a lábazaton vonalmenti hőhidakat teljesen megszünteti. [14]

A falak felépítésüket tekintve sokfélék lehetnek. Homogén, hőszigetelt, maghőszigetelt, vagy átszellőztetett. A leghőhídmentesebb választás a homogén fal, mely igen nagy falvastagsággal jár, azonban az utólagos hőszigetelések miatt a réteges verziók az elterjedtebbek. A falazati anyag kiválasztásánál bár fontos szempont a teherbírás, figyelembe kell vennünk a teherbírás növekedésével együtt járó tömörség növekedést, mely a hőszigetelés romlását eredményezi. A falazóelemek hőszigetelésének fontossága külső hőszigetelés esetén már nem annyira jelentős. Ezen anyagok hőszigetelő képessége ugyanis sokkal hatékonyabb, ily módon téve gazdaságosabbá a falszerkezet építését, melyet így vékonyabb, kisebb hőszigetelő képességű falazóelemekből is elkészíthetünk. Az

14

ilyen utólagos hőszigetelő réteget a falak külső oldalán ragasztva, dűbelezve, vagy befújva lehet elhelyezni. Számos hőszigetelő anyag közül választhatunk, melyek hőszigetelő képessége nagyon hasonló, sokszor teljesen egyező, e miatt cserélhetőek, vagy akár kiválthatóak egymással. Az alábbi csoportokba lehet őket sorolni: •

Szintetikus-szervetlen Ásványgyapotok (kőzetgyapot), üveggyapot

•

Szintetikus szerves Expandált polisztirol, extrudált polisztirol, polyurethan

•

Természetes- szerves Parafa, farost, kender, nád

Miért van szükség ennyi féle szigetelőanyagra, ha hőszigetelő képességük közel azonos? - tesszük fel jogosan a kérdést. A válasz az, hogy a hőszigetelés csak az egyik szempont, ami alapján meg kell választanunk a szigetelést. Lehetnek eltérések az egyes anyagok közt nedvességre való érzékenységnél (ez fontos szempont például földházak esetén, hisz ott ez a réteg a föld alatt van, így jelentősen nagyobb hangsúlyt kap a szigetelés ezen tulajdonsága), hangszigetelő képesség tekintetében, vagy tűzgátlás, környezetkímélés, irritációmentesség, de akár a felhasználás után megmaradó hulladék szempontjából is. Azt, hogy melyik az elsődleges szempont, a felhasználó dönti el. A belső tartószerkezetek, vagy válaszfalak hézagkitöltésére is szükség lehet elsősorban a hang- és tűzgátlás miatt (ezek a szerkezetek jellemzően réteges, üreges kialakításúak). Milyen más szempontokat kell még figyelembe vennünk? A hőtároló képesség egy fal esetében meghatározó szempont. Ez azt jelenti, hogy nyáron hűvös, télen meleg szerkezeteket, ezáltal belső tereket biztosít, azaz kedvezőbb lakóklímát eredményez.

15

Egy másik fontos szempont lehet a hangszigetelési tulajdonság. A megfelelő léghang csillapítás vagy nehéz szerkezetekkel, vagy réteges szerkezet alkalmazásával érhető el. Ez utóbbi egy hőszigetelt falnál alapból teljesül, azonban a külső hőszigetelő burok megválasztásánál figyelembe kell vennünk ezt az igényt is. Nagyon érdekes ugyanis, hogy bizonyos szigetelőanyagok bizonyos frekvenciatartományban akár fel is erősíthetik a hangokat. A külső hőszigetelő köpeny megválasztásakor további szempont az esetlegesen a szerkezetbe zárt építési nedvesség, vagy belülről érkező pára kijutását. Ehhez a belső oldali páravédelmi rétegeken mégis átjutó pára mozgását nem szabad gátolni, vagyis a szerkezetnek kifelé egyre kisebb pára-ellenállású elemeket kell tartalmaznia. A falszerkezetek légzáró képességének fokozása szintén fontos, ezt a hézagok alapos kitöltésével érhetjük el. Ezt követi a belső vakolat és külső oldali légzáró vakolat függetlenül a hőszigetelő burkolat meglététől. -

Kémény és szellőzőkürtő (20-25%) Alapvetően a passzívházak esetében elmondhatjuk, hogy elsősorban a transzmissziós (azaz épületszerkezeten keresztül távozó) és a filtrációs (nem kívánt szellőztetéssel távozó) fűtési energia csökkentésére törekszünk. Miután passzívházunk jól körbe lett szigetelve, ezért a levegő folyamatos cseréjét biztosítandó (Németország,

szellőzőrendszer

kiépítése

Franciaország)

szükséges.

Egyes

szellőztetőberendezés

országokban nélkül

még

használatbavételi engedélyt sem kaphatnak az építtetők. A rendszer további előnyei közé tartozik a penészesedés elkerülése, a levegő előszűrése miatti porés pollenek házon kívül tartása, illetve a folyamatos friss levegő biztosítása is. A passzívház alapvető rendszerelemei a következők: •

Friss levegő fagymentesítője, előfűtője

•

Hővisszanyerős szellőztető berendezés

•

Befújt levegő utófűtője

16

•

Levegőcsatorna, levegőelosztó hálózat

•

Befúvó és elszívó anemosztátok, légszelepek

•

Használati meleg víz termelés

•

Vízellátó és csatornahálózat

•

Kiegészítő fűtés (szükség esetén)

Lényegében igaz az, hogy csak olyan épületgépészeti berendezéseket tervezhetünk passzívházunkba, amely rendelkezik a Passzívház Intézet (PHI) tanúsítványával. A szellőző berendezés egyik legfontosabb része a hőcserélő. Ez a távozó elhasznált levegő hőenergiáját nyeri vissza (akár 95%-át) és adja át a frissen beszívott levegőnek. Míg egy hagyományos épület esetén a hagyományos szellőztetéshez tartozó hőveszteség évi 20-30 kW*h/m2, addig egy passzívház esetén ugyanez az érték csupán 2-7 kW*h/m2. Maga a hővisszanyerős szellőző berendezés a szokásos 100-120 m3/h-nyi levegőcserénél évi kb. 12 000 Ft-nyi elektromos áramot fogyaszt, míg a fűtési költségeket 70-80%-ban képes csökkenteni. A Passzívház Intézet által meghatározott fajlagos energiahatékonysági követelménye a levegőkezelő berendezésekre 45W/(m3/h). A hőcserélők fajtáit tekintve négy alapvető típust különböztetünk meg (zárójelben a hővisszanyerés hatékonyságát tüntettem fel): •

Keresztáramú (50-70%)

•

Síklemezes kereszt-ellenáramú (70-80%)

•

Forgódobos (75-85%) Itt fontos megjegyezni, hogy bár a kifejezetten jó hatásfok mellett a páratartalom megtartása terén is kedvezőek ezen szerkezet mutatói, azonban a forgódobot mozgató motor áramfelvétele meghaladja a PHI minősítéshez szükséges feltételeket

•

Rács-csatornás kereszt-ellenáramú (85-92%)

17

A rendszer további fontos elemei a fagymentesítő (erre három megoldás is létezik: elektromos előfűtővel, mely télen előmelegítésre szolgál; levegő-talaj hőcserélővel, ez télen előmelegítése, nyáron hűtésre szolgál; valamint sóoldatlevegő hőcserélővel, ez télen előmelegítése, nyáron hűtésre szolgál), a szűrők, a légtömör légcsatornák, az esetleges hangcsillapítás érdekében beépített hangcsillapítók, az anemosztát és a légszelep, valamint nem szabad megfeledkeznünk a fokozott mértékű hőszigetelésről sem. -

Nyílászárók (10-15%) Passzívházak esetén fontos szempont, hogy a napsugárzást passzív módon hasznosítani tudjuk ily módon melegítve otthonunkat. A ház kialakítását legjobban a nap járása befolyásolja. A déli irányban legfeljebb 45°-ban eltérő homlokzati

felületeken

elhelyezett

ablakok

benapozás

szempontjából

kedvezőek. A nyílászárók mennyiségét alapvetően két fontos dolog határozza meg: A funkció

és

az

energiamérleg.

Az

építési

követelményekről

szóló

kormányrendelet egyértelműen meghatározza az egyes funkciójú helyiségek természetes

bevilágításának

mértékét.

A

másik

szempont

szerint

az

energiamérleg meghatározásakor (PHPP számítás) a szoftver konkrétan meghatározza az egyes homlokzatra eső ablakok számát, mely szoros összefüggésben van a ház szigetelésével. A szerkezetek hőszigetelő képességének meghatározására használják az úgynevezett „U értéket”, ezzel már találkozhattunk az előzőekben is, azonban térjünk ki rá egy kicsit pontosabban, hogy konkrétan mit is jelent. Ez a hőátbocsátási tényező, vagy más néven hőátviteli együttható, melyet jelölnek k-val, vagy az építészetben U-val. Mértékegysége [W/(m2K)]. Hőveszteség számítás esetén használjuk, mégpedig oly módon, hogy a felület nagyságát és ezt a bizonyos hőátbocsátási tényezőt szorozzuk össze. Az U érték gyakorlatilag azt mutatja meg, hogy a szerkezet két oldalán lévő különböző hőmérséklet esetén mennyi hő jut át a magasabb az alacsonyabb felé.

18

Példával szemléltetve egy 1 m2-es felületet vizsgálunk és tudjuk, hogy a szerkezet U értéke 1,0. Ha az egyik oldalán 10°C a hőmérséklet, míg a másikon 11°C, akkor az átbocsátott hőenergia értéke 1W. Ezt az U értéket adják meg a nyílászáró forgalmazók is, csak sok helyen ezt az csak az üvegre teszik. Sajnos a többi szerkezetre vonatkozó igazolt hőtechnikai értékek megismerése legalább ilyen fontos. A teljes szerkezetre vonatkozó U érték az Uw érték. További lényeges adatok: •

Tok szerkezet U érték (Uf)

•

Üveg U érték (Ug)

•

Üveg naptényező érték (g) Ez a százalékban kifejezett szám azt mutatja meg, hogy mennyi napsugárzást enged be az ablak az otthonunkba. (Sajnos igaz az, hogy minél jobban hőszigetel egy ablak, annál kevesebbet.)

•

Távtartó hőtechnikai érték (ψ).

(A passzívház ablakok hőtechnikai értékei mellett legalább olyan fontos a helyes beépítés, hisz hiába invesztálunk minőségi ablakokba, ha hőhidak keletkeznek a beépítésükkor.)

Míg a falnál, tetőnél, padlónál U= 0,15 W/m2K értéket kell elérnünk, addig a nyílászáró szerkezeteknél az előírt érték Uw= 0,8 W/m2K. [17] A tok szerkezet szigetelő képessége függ a beépítési mélységtől (keret vastagságától), az anyagtól, acél merevítéstől, a kamrák számától és a tömítések számától. Az U érték ezeknek megfelelően a jobb megoldásoknál pl. Uf= 0,7-0,9 W/m2K lehet. Az alábbi ablak például maradéktalanul kielégíti a feltételeket:

19

KF 500 műanyag és műanyag/alumínium ablak [16]

-

Talaj (7-10%) Passzívházépítéskor a talajban lévő szerkezetek esetén is többlet-hőszigetelést kell készíteni, vagyis az épület alapját is szigetelnünk kell (két oldalról mindenképpen, de lehetőség esetén az alaptest alatt is). (Utólagosan csak az alaptest becsomagolása oldható meg. Az alaptest alatti hőszigetelési hiány pótlására az alaptest alsó síkjának magasságában elhelyezett, a háztól elforduló, földfelszín alatti hőszigetelést kell készítenünk. Ezzel csökken a kerülőutas hőhídhatás és a meleg nem áramlik az alaptesten keresztül a talaj felé, így a lábazati szerkezet sem hűl át.)

-

Hőhidak (5-10%) Mi is az a hőhíd? Az épületfizika meghatározása szerint hőhidak az épülethatároló szerkezetek azon részei, amelyeken többdimenziós hőáram alakul ki. Az elképzelt homogén, sík, végtelen falban, amely különböző hőmérsékletű tereket választ el, egydimenziós hőáramok alakulnak ki, vagyis a hő a fal síkjára merőlegesen halad a meleg oldalról a hideg felé. Ha a falba olyan anyagot építünk be, amelynek hővezetési tulajdonsága jelentősen különbözik a falat alkotó anyagtól, úgy a hőáramok térbeliek lesznek. Ezt a hőhidat nevezzük anyagváltásból adódó hőhídnak. És hogy ez miért rossz? Mert előfordulásuk a hőveszteségek mellett sokszor járnak együtt penészesedéssel, korhadásokkal és egyéb olyan károkkal, melyek hosszútávon jelentős károkat okoznak az épületben. Az alábbi képen egy hőkamerával készített kép látható egy úgynevezett vonalmenti hőhídról[2]:

20

Ezen hőhidak elkerülése nagyon fontos szempont a passzívházak tervezésénél, erre fokozottan oda kell figyelnünk.

3.4 SZIGETELÉS SZÁMSZERŰ HATÁSA AZ ÁTMENŐ HŐMENNYISÉGRE A szerkezeti elemek költségtöbblete, ezáltal a szigetelés vastagságának változtatásával elért százalékos javulás mértéke is erősen függ az építendő ház méretétől, alaki jellemzőitől, egyéni igényektől. Vegyünk tehát konkrét példákat és nézzük meg a különbséget: (a számítást a külső falakra és ablakokra, végzem el)

A számítás során az alábbi képleteket alkalmaztam: A hőcserélők alapegyenlete:
=  ∙  ∙ ∆


Átmenő hőmennyiség [W] [J/s]

 (= )

Hőátviteli együttható [W/m2K]

∆

Közepes hőmérséklet különbség [K]



Felület [m2]

21

Mivel Magyarország túlnyomó részén az évi középhőmérséklet 10°C, a lakásokban pedig körülbelül 20°C a kényelmes hőmérséklet, ezért ∆ értékét a továbbiakban 10-nek veszem.

A hőátviteli együttható számítása =

1 1  1 ∑ + +

   

 (= )

Hőátviteli együttható 



Belső oldal hőátadási együtthatója  ∙. Értékét 8-nak vesszük.



Falvastagság [m]



Fal hővezetési együtthatója 



Külső oldal hőátadási együtthatója  ∙. Értékét 23-nak vesszük.

 ∙

 



∙

. 

A hőátadási tényezőt az alábbi ábra szerint határoztam meg

22

-

Az elsőő esetben egy átlagos (de már nem hagyományos B30-as B30 falazótéglával, hanem Ytong falazóelemmel épült) családi ház külső falának átmenő hőmennyiségét mennyiségét számolom ki, melyen 7 cm-es cm külsőő szigetelés és hagyományos ha nyílászárók vannak (a falak vastagságát a példában megváltoztattam): megváltoztattam)

23

o A falra érvényes U érték számítása: KÜLSŐ FAL RÉTEGREND Rétegek Dryvit vakolat PE párazáró fólia Frontrock Max E Hőszigetelés Ytong P4-0,6 falazóelem Belső vakolat STYRO-BOND Gipszes beltéri vakolat

Vastagság

Hővezetési tényező

(méter) 0,08 0,0002

(W/mK) 0,8 0,38

0,07

0,036

0,3

0,14

0,1

0,29

Össz falvastagság [m]

=

0,55

1 1 ( = = 0,212 ' * , 1 0,08 0,0002 0,07 0,3 0,1 1 4,701 ) ∙+ 8 + 0,8 + 0,38 + 0,036 + 0,14 + 0,29 + 23 További adatok: Fal hossza [m] Belmagasság [m] Fal össz felülete [m2] U érték [W/(m2∙K)] Nyílászárók össz felülete [m2]

51,64 3,6 163,254 0,212 22,65

Nyílászárók U értéke [W/(m2∙K)]

8

Hőmérsékletkülönbség [K]

10

Falakon távozó hőmennyiség:
=  ∙  ∙ ∆ = 0,212 ∙ 163,254 ∙ 10 = 345,098 ( Nyílászárókon távozó hőmennyiség:
=  ∙  ∙ ∆ = 8 ∙ 22,65 ∙ 10 = 1812 (

24

-

A második esetben ugyan annak a családi háznak külső falán átmenő hőmennyiségét számolom ki, azonban a hőszigetelő réteg vastagságát 14 cmesre növelem és a nyílászárókat lecserélem. o A falra érvényes U érték számítása: KÜLSŐ FAL RÉTEGREND Rétegek Dryvit vakolat PE párazáró fólia Frontrock Max E Hőszigetelés Ytong P4-0,6 falazóelem Belső vakolat STYRO-BOND Gipszes beltéri vakolat

(méter) 0,08 0,0002

Hővezetési tényező (W/mK) 0,8 0,38

0,14

0,036

0,3

0,14

0,1

0,29

Vastagság

Össz falvastagság [m]

=

0,62

1 1 ( = = 0,15 ' * , 1 0,08 0,0002 0,14 0,3 0,1 1 6,646 ) ∙+ + + + + + + 8 0,8 0,38 0,036 0,14 0,29 23 További adatok: Fal hossza [m] Belmagasság [m] Fal össz felülete [m2] U érték [W/(m2∙K)] Nyílászárók össz felülete [m2]

51,64 3,6 163,254 0,15 22,65

Nyílászárók U értéke [W/(m2∙K)]

0,8

Hőmérsékletkülönbség [K]

10

Falakon távozó hőmennyiség:
=  ∙  ∙ ∆ = 0,15 ∙ 163,254 ∙ 10 = 244,881 (

25

Nyílászárókon távozó hőmennyiség:
=  ∙  ∙ ∆ = 0,8 ∙ 22,65 ∙ 10 = 181,2 (

-

A harmadik esetben a számítást 200 mm-es szigeteléssel végzem el (és az előző esetben használt nyílászárókon nem változtatok) o A falra érvényes U érték számítása: KÜLSŐ FAL RÉTEGREND Rétegek Dryvit vakolat PE párazáró fólia Frontrock Max E Hőszigetelés Ytong P4-0,6 falazóelem Belső vakolat STYRO-BOND Gipszes beltéri vakolat

Vastagság

Hővezetési tényező

(méter) 0,08 0,0002

(W/mK) 0,8 0,38

0,2

0,036

0,3

0,14

0,1

0,29

Össz falvastagság [m]

=

0,68

1 1 ( = = 0,12 ' * , 0,2 0,3 0,1 1 1 0,08 0,0002 ) ∙+ + 0,8 + 0,38 + 0,036 + 0,14 + 0,29 + 23 8,312 8 További adatok: Fal hossza [m] Belmagasság [m] Fal össz felülete [m2] U érték [W/(m2∙K)] Nyílászárók össz felülete [m2]

51,64 3,6 163,254 0,12 22,65

Nyílászárók U értéke [W/(m2∙K)]

0,8

Hőmérsékletkülönbség [K]

10

26

Falakon távozó hőmennyiség:
=  ∙  ∙ ∆ = 0,12 ∙ 163,254 ∙ 10 = 195,905 ( Nyílászárókon távozó hőmennyiség (változatlan az előzőhöz képest):
=  ∙  ∙ ∆ = 0,8 ∙ 22,65 ∙ 10 = 181,2 ( -

Összesítés Számítás 1 345,098 1812

Falakon távozó hőmennyiség [W] Nyílászárókon távozó hőmennyiség [W]

Számítás 2 244,881 181,2

Számítás 3 195,905 181,2

A javulás mértéke az első esethez képest a másodikban a falak esetében 140,9%, míg a nyílászáróknál 1000%. A falak esetében a harmadik esetben az elsőhöz képest 175,2%.

3.5 DOMBHÁZ Érdemes beszélnünk a passzívházak témakörébe tartozó dombházakról is. Mert mi is az a dombház? Olyan, részben vagy teljes egészében földtakarással ellátott épület, melynek minimum 1 szabad homlokzata van. A dombház beépített területének számításánál a mérvadó érték a szerkezeti és határoló falak rendezett terepszinttel érintkező kontúrja. Dombház esetén a szabad (épített) homlokzatmagasság nem lehet 4,5 m-nél nagyobb. A dombház legmagasabb pontja nem lehet 6,0 m-nél magasabban a környezet (rendezett) terepszintjénél. Dombház egy-egységben tervezhető hossza (homlokzat-hossza) legfeljebb 30m lehet.

27

A passzívházaknál már ismertetett előnyök és kevésbé számottevő hátrányok mellett a dombházak esetében további pontok megemlítése indokolt. Kezdjük az egyik legnagyobb előnyével: Mivel a dombháznak a már előbb ismertetett okokból adódóan eleve lényegében a föld alatt kell lennie, ezért az ilyen építkezésre alkalmasak az olyan telkek is, ahol alapvetően csak pincét, vagy gazdasági épület kivitelezését engedélyezték. Ez pedig értelem szerűen olcsóbb. Továbbá a mi esetünkben kifejezetten kedvező kb. 15°-os dőlésszögű telkek szintén előnyösek, áruk pedig jelentősen mérsékelt egy átlagos telekhez képest. Mivel a ház a föld alatt foglal helyet, ezért a helytakarékosság is az előnyök közé sorolható. A ház fölött ugyanis nyugodtan kialakíthatunk kertet, játszóteret, arról nem is beszélve, hogy például tetőcserépre sem kell költenünk. További pozitívum, hogy mivel a falak a föld alatt vannak, ezért nyugodtan használhatunk akár bontott alapanyagot is. Összességében igaz a dombházakkal kapcsolatban az, hogy némely esetben jóval olcsóbban

kihozhatóak,

mint

egy

hagyományos

passzívházakéhoz hasonlóak.

28

ház,

előnyeik

viszont

a

Ami viszont muszáj megemlítenünk az épületek e fajtáival kapcsolatban, az a szerkezetre nehezedő jelentős terhelés miatt szükségszerűen beépített boltívek, dongaboltozatok és kupolás boltozatok. Ezekhez sajnos általában nem felelnek meg a IKEA-s lapra szerelt bútorok, jóval nagyobb kreativitásra lesz tehát szüksége egy új dombház-tulajdonosnak. Ez persze egyeseknek előnyt, de a többség számára hátrányt jelent.

Továbbá meg kell említenünk az ilyen házak körültekintően megválasztandó szigetelését is. Itt ugyanis – bár a földalatti rész nem látszik és a hangszigetelés is kiváló – számolnunk kell az esős idők esetén jelentkező beázásokkal. Ezek elkerülése végett olyan szigetelőanyagot kell választanunk, amely fő funkciójának ellátása mellett (szigetelés) tartósan ellenáll az esetleges nedves környezetnek is, azaz nem penészesedik, nem kezd rothadni és nem is mállik le.

4. ALTERNATÍV ENERGIAFORRÁSOK Mi történik akkor, ha úgy döntünk, hogy nem állunk meg a passzívházaknál és nem csak a fűtésen szeretnénk spórolni? Rengeteg vita szól arról, hogy megéri-e Magyarországon szélerőművekbe, napkollektorokba invesztálni, vagy egyéb alternatív energiaforrásokban gondolkozni. Természetesen fontos szempont az is, hogy ezen

29

energiaforrások megújulóak, ezért környezetbarátok, de véleményem szerint nem ez az a fő szempont, amivel hatalmas embertömegeket lehetne meggyőzni. Jelenleg bár egyre szélesebb körben terjednek el a megújuló energiákat hasznosító erőművek, még mindig bőven vannak kiaknázatlan területek. A tendencia minden esetre bíztató. Az alábbi kimutatás szerint a különböző támogatásoknak köszönhetően jelentős mértékben fog nőni a zöldenergia felhasználás hazánkban. Miért van szükség támogatásra? Mert sajnos a zöldenergia jelenleg nem minden esetben kerül kevesebbe a hagyományosnál. Azonban mivel nem mehetünk el szó nélkül a környezetszennyezés problémája mellett, ezért valahol jogosnak tartom azt, hogy a probléma megoldásához szükséges többletköltség ne a fogyasztót terhelje. Ráadásul ez csak időszakos probléma véleményem szerint, hisz ha figyelembe vesszük az energiaárak folyamatos emelkedését és a megújuló energiákat felhasználó erőművek folyamatos hatásfokjavulását, akkor azt hiszem nyilvánvaló tény, hogy nem sokáig kell azon tanakodnunk, hogy mennyire éri meg ezeket az alternatív energiákat kihasználni.[5]

„Magyarországon jelenleg a földgázfelhasználás túlságosan nagy arányt képvisel: az úgynevezett primerenergia-felhasználáson belül - amelybe beletartozik még a kőolaj, a szén és az atom energiájának hasznosítása - a földgázfogyasztás 42 százalékot tesz ki.

30

Magyarországon a megújuló energiák részarányát éppen a földgáz kiváltására szükséges növelni. Az Európai Unióban az alternatívnak is nevezett megújuló energiák felhasználásának aránya 2008-ban 8,23 százalék volt, Magyarországon ez az érték 6,18 százalékot tett ki. Európában 2020-ig az arányt - folyamatosan növekvő energiaigények mellett is -20 százalékra kell(ene) emelni, míg hazánk 13 százalékot vállalt. A megújuló energiaforrások közül a biomassza felhasználása a legelterjedtebb mind az Unió tagállamaiban mind Magyarországon, míg a napenergia-hasznosítás szinte mindenhol elenyésző. Egyes energiaforrások azonban más-más energiaigények ellátására alkalmasak. A tapasztalatok alapján a víz- és a szélenergia kizárólag villamosenergiaellátásra szolgálhat, a napenergia és a geotermikus energia elsősorban a hőellátásban hasznosítható. A biomasszánál ez a kérdés még nyitott - állapítják meg a Megújuló energiák hasznosítása című kötet szerzői.”[6] A következőkben azt szeretném megvizsgálni, hogy Magyarországon a jelenlegi gazdasági helyzetben mennyire éri meg megújuló energiát használni? Mennyibe kerül a különböző erőművek telepítése, mennyi hasznot hoz nekünk és mennyi idő alatt térül meg, egyáltalán megtérül-e ha figyelembe vesszük az amortizációt a telepítési költségek mellett?

4.1 A GEOTERMIKUS ENERGIA A geotermikus energia a Föld belső hőjéből származó energia. A Föld belsejében lefelé haladva kilométerenként átlag 30 °C-kal emelkedik a hőmérséklet. A földkérgen tapasztalható geotermikus energia részben a bolygó eredeti létrejöttéhez (20%), részben a radioaktív bomláshoz (80%) kapcsolódik. Magyarországon a földkéreg relatív vékony, a termálvíz 2 km-es mélységben 120°C is lehet. A geotermikus energiafelhasználás 1992-es adat szerint 80-90 ezer tonna kőolaj energiájával volt egyenértékű. Kitermelése viszonylag olcsó, a levegőt sem szennyezi. A geotermikus energia a legolcsóbb energiák közé tartozik, megtérülése körülbelül 5 év. És konkrétan miként lehet kivitelezni a geotermikus fűtést hőszivattyúval? A hőenergiát folyamatosan biztosítani kell a hőszivattyú elpárologtatójának. A geotermikus energiát a

31

földbe fúrt geotermikus szondák közvetítik a hőszivattyúhoz. Egy családi ház esetén jellemzően 10-12 tekercsre van szükség, amiknek a helyigénye kb. 16m²/tekercs.

4.2 A NAPENERGIA Bár egyes országok támogatják a megújuló energiák felhasználására irányuló törekvéseket támogatással, ez sajnos országunkra nem jellemző. Ettől függetlenül is érdemes foglalkoznunk vele, hiszen ha a befektetésünk belátható időn belül megtérül, ráadásul a saját energiaszükségletünket ki tudjuk termelni, az tekinthető egyfajta biztosításnak is a jövőre nézve.

32

Érdekes, hogy bár országunkban a sokéves statisztika alapján 1000-1350 kW/m2-es napenergia mennyiséggel számolhatunk, ez meghaladja az Ausztriában mért értéket, mégis szinte teljesen kihasználatlanul hagyjuk ezt a fajta energiát. Hogy miért pont Ausztriát hoztam fel példaként? Mert a 2013-as év végére 612,9 MWp névleges teljesítményre jutottak hála a napelemes rendszereiknek és a támogatási programjuknak. A kérdés, hogy nálunk milyen idő alatt térülne meg?

Az utóbbi években tapasztalható egyfajta árcsökkenés a napelemek esetében, így állami támogatás nélkül is belátható időn belül megtérül a napelemes rendszer kiépítési költsége. Mit jelent ez a belátható időn belüli megtérülés? A jó minőségű napelem élettartama 25 év fölé tehető, ezt gyártói garanciák biztosítják. Hazánkban általában 2-5 kW-os rendszereket alkalmaznak, vagyis 9-20 táblás rendszert, ez 15-32 m2 felületet igényel. Ha ez a felület déli tájolású 30-45°-os tetőn helyezkedik el, akkor egy 1 kW-os napelem évente 1250kWh áramot termel.

33

Egy jó minőségű 2 kW-os rendszer (8 táblás) bruttó 1,7 – 2 millió Ft-os ár körül mozog (ez az ár tartalmazza a telepítés és engedélyezés költségét is). Ez a rendszer optimális tájolás esetén 2350 kWh-t termelhet. Ha az éves energiaár emelkedését 5%-ra tesszük, akkor a megtérülés 12-13 év alatt következik be. Ez talán első hallásra soknak tűnik, azonban ha építkezés idején lehetőségünk nyílik napelemes rendszert telepítenünk, mindenképp célszerű, hisz a napelem élettartamának fele a megtérülési idő. [7] De hogyan is működik a napelem? „Napelem segítségével a Napból érkező fényt alakítjuk át villamos energiává háztartási készülékeink számára. Egy napelemes rendszer egyik legfontosabb része maga a napelem, amelyben a félvezető (leggyakrabban kristályos szilícium) villamos energiát képes biztosítani a fény gerjesztő hatásának köszönhetően. A ma legelterjedtebben használatos csoportosítás szerint beszélhetünk kristályos napelemről és vékonyréteg napelemekről. A kristályos napelemekben nagy szilíciumkristályok vannak vékony szeletekre vágva (ezeket hívják celláknak), és ezek a cellák vannak villamosan összekötve egy alufólia-szerű vezetővel. Mindez egy alaplemezre van felragasztva, a tetején egy edzett üveggel, légmentesen laminálva és rendszerint egy alumíniumkerettel bekeretezve. A kristályos napelemek közül létezik monokristályos napelem és polykristályos

napelem,

a

felszeletelt

kristály

szerkezetétől

függően.

A monokristályos napelemek hatásfoka a legjobb (14-18%), a polykristályos napelemeké 12-15%, míg a vékonyréteg napelemek hatásfoka 5-8% között mozog. Léteznek ennél jóval jobb hatásfokkal rendelkező napelemek, de mi a jelenlegi kereskedelmi forgalomban előforduló típusokról beszélünk. A legolcsóbb és legújabb technológia a vékonyréteg napelem. Ezeknél valamilyen hordozóra (leggyakrabban üvegre, vagy vékony acéllemezre) viszik fel a félvezetőt néhány mikronos rétegben, ezért hívják vékony-réteg technológiának. Az elkészült félvezető rétegre aztán mehet valamilyen fedés, ami legtöbbször üveg, vagy valamilyen műanyag. Ilyen módon lehet hajlékony, vagy átlátszó napelemeket is csinálni, ami nagyban növeli a felhasználás lehetőségeit. A vékony-réteg napelemek közül jelenleg az amorf-szilícium (a-Si) félvezetős a legelterjedtebb (olcsó a kadmium-tellurid (Cd-Te) is, de

tudni

kell,

hogy

a

kadmium

erősen

34

mérgező,

élettartama

lejártával

környezetszennyező hulladékká válik). A vékony-réteg napelemek fajlagosan a legolcsóbbak, de nagyobb felületre is van szükség belőlük, a gyengébb hatásfokuk miatt (5-8%). Azonban még korai lenne leírni ezeket a napelemeket, mert rengeteg előnyük van a kristályos napelemekkel összehasonlítva! Kevésbé érzékenyek a melegedésre, szélesebb fényspektrumot tudnak hasznosítani, már szórt fénynél is működnek, szép homogén a felületük, ami fontos lehet esztétikai szempontból, valamint lehet hajlékony vagy átlátszó kivitelben is készíteni, ami építészeti, vagy egyéb praktikus szempontokból sokszor érdekes lehet. Ráadásul itt van a küszöbön a CIS, vagy CIGS napelemek térhódítása. Ezek a modulok szintén vékonyréteg technológiával készülnek (réz, indium, gallium, szelén félvezető anyagokkal), annak minden előnyével de már a polykristályos

napelemek

hatásfokát

közelítve.

Mindenesetre a fejlesztés folyik, vannak már szerves napelemek, műanyag napelemek és még sok érdekes dolog, de a piacon jelenleg a fent említett fajtákkal találkozhatunk. Elérkeztünk a napelem rendszer másik legfontosabb részéhez, az inverterhez. A napelemből érkező elektronokat vezetéken egy elektronikus átalakítóhoz, az inverterhez vezetjük. Az inverter feladata, hogy a napelemből érkező egyenáramot olyan váltóárammá alakítsa, amit a háztartásban használunk, illetve amit be tudunk táplálni az elektromos hálózatba. Olyan felhasználó esetén, ahol van vezetékes áram, nem szükséges a napból érkező energiát akkumulátorban tárolni, mert lehetőség van az áram közüzemi hálózatba történő visszatáplálására. A visszatáplált energia mennyiségét mérik és időszakonként elszámolnak vele. Jelenleg Magyarországon éves periódusú az elszámolás. Amennyiben napelem rendszerünk teljesítménye nem haladja meg az 50kVA-t, úgy az áramszolgáltató ugyanazon az áron veszi tőlünk vissza az elektromos áramot, mint amennyiért ő adja nekünk, ha nem lépjük túl saját fogyasztásunkat s nekünk csak a különbözetet kell megfizetnünk. Ez a gyakorlatban azt jelenti, hogy napközben, amikor jellemzően nem vagyunk otthon, a napelem rendszer betáplál a hálózatba, este pedig mikor otthon vagyunk és a legtöbb energiát használjuk, de már nem süt a nap, egyszerűen elfogyasztjuk, a napközben napelem rendszerünk által megtermelt áramot, amit addig úgymond a közüzemi hálózatban tároltunk. Elszámoláskor mi csak azt a különbözetet fizetjük, amennyivel többet fogyasztottunk az általunk termelt energiamennyiségnél. Ha 50kVA feletti napelem rendszert telepítünk,

35

ott már más szabályozás érvényes. Az áramszolgáltató átveszi tőlünk a teljes árammennyiséget, s fizet is érte mondhatni nagykereskedelmi áron. ”[8] Ejtsünk pár szót az inverterről is. Alapvetően két csoportra oszthatóak a háztartási méretűek: A transzformátor nélküli berendezések, más néven TL-ek, és a transzformátoros berendezések. Míg az előbbiek hatásfoka magasabb, addig a transzformátoros berendezések függetlenek a hálózattól. Azt, hogy melyik szempont a fontosabb, a felhasználó dönti el. (Ha már napelemekről esik szó mindenképp meg kell említenünk az újabb felhasználási módokat is: Létezik egy úgynevezett I-TEC reluxa. Ennek a különlegessége, hogy beépített napelemet tartalmaz, így nem igényel külső áramellátást, tehát elektromos vezeték sincs. [9] )

4.3 A SZÉLENERGIA Európában rohamos ütemben terjed ez a fajta energiafajta. Ennek oka a környezetvédelmi és költségelőnyeiben rejlik. A bevezetésben már ismertettem, hogy országunk energiaimport-függősége jelentős. Pedig minden szélenergiával megtermelt kWh külföldi földgázimportot vált ki, ezáltal járulva hozzá a széndioxid kibocsátás csökkenéshez. Hazánkban 2012-es adatok szerint 1,73%-ban járultak hozzá az ország fogyasztásának kielégítéséhez a szélturbinák. Ez azt jelenti, hogy 77,6 millió m3 fölgázzal egyenértékű villamosenergiát termeltek, amivel 662 000 tonna széndioxidot váltottak ki. [10] Európai viszonylatban szélenergia felhasználás terén is le vagyunk maradva, részben földrajzi adottságainknak köszönhetően. Bár összes megújuló energiatermelésünk ötöde származik szélerőművekből, ez az arány bőven növelhető lenne. Növelve is lesz, hisz 2020-ig 13 százalékos arány elérése a cél, ami részben a megújuló energia irányelve miatt is szükséges, amelyet az EU határozott meg. Az Európai Unió és Magyarország épp emiatt közösen finanszírozza az ipari méretű szélenergia-projekteket, melyek mellett továbbra is fontosak az otthoni, kisipari szélerőművek is. [11]:

36

Persze joggal merül fel a kérdés, hogy a szélenergia kihasználását milyen módon tehetjük meg magánszemélyként, hisz a szélerőmű park telepítése nem opció egy átlagos család számára? Nos, a tőlünk szélenergia-felhasználás terén jóval előrébb járó hollandok kifejlesztettek egy úgynevezett Energialabdát. Ez a házi szélerőmű 1m-es átmérőjű változata esetén évente körülbelül 500 kilowattóra energiát termel, míg a 2 m-es átmérővel rendelkező változat 1750 kilowattórát. Egy átlagos háztartásban évente 11 ezer kilowattóra energia szükséges évente. Gyakorlatilag bárhol telepíthető. Ára 3500 és 7000 dollár (hatszázezer és egymillió-kétszázezer forint), szerelési költség nélkül.

37

A technológia a Venturi elven működik, amelynek az a lényege, hogy egy szűkülő majd bővülő keresztmetszetű áramlásban a legszűkebb keresztmetszetben a nyomás kisebb, mint a szűkület előtt és után. A gömbszerű szerkezet a szél áramlását úgy változtatja meg, hogy a labda belsejében alacsonyabb nyomás jöjjön létre, így a körülötte áramló levegő szinte „magától beszívódik” Az Energialabda 40 százalékkal hatékonyabban termel energiát, mint egy ugyanilyen méretű propelleres szélturbina, ráadásul feleakkora erősségű szél is elegendő neki, mint amekkora egy átlagos szélturbinának. Az sem elhanyagolható, hogy mivel az Energialabda rotorjai a szél irányában forognak, jóval kevesebb zaj keletkezik.

[12]

4.4 A VÍZENERGIA A vízenergia ugyan nem az a fajta megújuló energiaforrás, amit egy átlagos családi ház építése során figyelembe tudnánk venni, ha csak nincs a kertünkben egy kisebb patak, vagy a telek nem folyóparton található. A vízenergia felhasználását a technológiai fejlődés egyre hatékonyabbá tette, többek közt ezért is lett napjainkra a megújuló energiaforrások egyik legnagyobb mértékben hasznosított tagja. A világ villamos energia-termelésének kb. 20%-a vízenergiából származik, összesen kb. 2030 TWh mennyiségben, ez a meglévő kapacitás többszáz-szorosa a szélerőműveknek. Magyarországon a vízenergia potenciál csupán kb. 5%-át hasznosítjuk, ez az összes villamos energia igények kevesebb, mint 1 %-a. A készlet 72%-a ill. 720 MW a Dunára, 9%-a a Drávára jut, amelyből eddig hazai célra még semmit sem hasznosítottunk. A Tisza 10 %-ot ill. 100 MW-ot képvisel, amelyből a Tiszalöki és a Kiskörei vízerőművekben 11,5+28 = 39,5 MW-ot valósítottak meg. A Rába és a Hernád folyók együtt 5% ill. 50 MW potenciált jelentenek, amelyből több

38

kisebb vízerőmű jelenleg együttesen 4,5 MW-ot hasznosít. A maradó 4%-on egyéb, szintén még ki nem használt lehetőségek osztoznak. [13]

5. KONKLÚZIÓ Összességében igaz az, hogy megéri invesztálni mind a hőszigetelésbe és energiatakarékosabb házba, mind a megújuló energiaforrások kihasználásába. Dolgozatom végére személyes véleményem az, hogy ha alkalmunk nyílik saját lakás építésére, akkor dombházat építsünk, tervezését pedig lehetőleg hozzáértő szakember segítségével végezzük. Nem éri meg spórolni a megfelelő alapanyagokon, mert egy-egy rosszul megválasztott elem az egész konstrukciót tönkreteheti és jóval nagyobb veszteséget okoz, mint amennyit a beszerzési árán spóroltunk. Azon felül, hogy befektetéseink belátható időn belül megtérülnek, környezetünket sem szennyezzük, ráadásul energiafüggőségünk is csökken. Ha pedig valamiért ingatlanunk eladása mellett döntenénk, biztosak lehetünk abban, hogy más számára is vonzó lakásunk gyorsan új gazdára lel.

39

6. MAGYAR ÉS ANGOL NYELVŰ ÖSSZEFOGLALÓ Dolgozatom elején nem voltam tisztában az energiatakarékossággal, a szigetelés fontosságával, vagy a zöldenergiák felhasználásának sokszínűségével. Bár kételkedve álltam például az utólagos házszigetelés gazdaságossága előtt, mégis be kell látnom, hogy megfontolandó egy öreg ház esetében ez a fajta befektetés. Miután megvizsgáltam az energiaárak alakulását és növekedésének lakosságra gyakorolt hatását, összevetettem a rezsi arányát az átlagfizetéssel. Azt tapasztaltam, hogy nem az energiaárak magasak, hanem az átlagbevétel alacsony, ezért számunkra hatványozottan lényeges a pazarlás elkerülése. A passzívház fogalmának, felépítésének és lényeges paramétereinek ismertetése után taglaltam a veszteségek formáit és megoszlását. Megvizsgáltam egy konkrét példát, hogy miként változnak a homlokzat és nyílászárók hőveszteségei a szigetelés vastagságának növelésével és ablakok cseréjével. A változás jelentős volt. A passzívházak mellett egy másik lényeges és napjainkban szerencsére egyre nagyobb figyelmet kapó témát fejtettem ki: A megújuló energiaforrásokat. Összességében igaz, hogy bár megtérülnek, de nem olyan gyorsan, mint például az előtte ismertetett szigetelés. Ettől függetlenül én továbbra is mindenkit csak bátorítani tudok ezen energiaforrások ésszerűbb kihasználására, mivel a környezetszennyezés visszaszorítása közös érdek. Az sem elhanyagolható, hogy a nyugati országok jóval előrébb járnak ezen a téren (is) mint mi, ezért várhatóan a zöldenergiákat felhasználó erőművek hatásfokai folyamatosan javulni fognak - hála a kitartó és kreatív mérnököknek. Sajnos Magyarországon nem támogatják olyan jelentős mértékben a környezettudatos gondolkodást, mint például az ebben a témában élen járó németeknél. Reméljük az EU irányelvei és az emelkedő energiaárak változást hoznak ezen a téren.

40

SUMMARY At the beginning of my thesis I wasn’t aware of the importance of energy saving, the importance of isolation, nether of diversity of green energy utilization. Although I was sceptical about the subsequent home isolation economic efficiency, now I have to admit that even in case of an old house this solution has to be considered. After examining the energy price developments and growth and its impact on population, I compared it with the overhead ratio of the average salary. I have found that non-energy prices are high, but the average income is low, thus exponentially important for us to avoid waste. After the passive house concept, structure and description of relevant parameters has been described, I discussed the forms and distribution of losses. I have examined a specific example of how the facade and doors and windows heat loss decrease, while increasing the thickness of isolation and replacing the windows. The change was significant. In addition to the passive houses is another important subject stated which fortunately nowadays receives more and more attention: Renewable sources of energy. Overall, it is true that although the renewable sources of energy are paying off, but not as fast as the before described isolation. However, I would encourage everyone to use these renewable energy sources, because reducing pollution is a common interest. The western countries are ahead of us in this field (as well), therefore it is expected that the efficiency of the green energy power plants will continuously improve – by persistent and creative engineers. Unfortunately, in Hungary the environmental awareness is not appropriately supported, as it is the case in Germany for example. Hopefully, the European Union regulations and the rising energy prices will both make a difference in this area.

41

Hivatkozások -

[1] - http://holnaphaz.blog.hu/2013/05/08/megterul-e_a_vastagabb_hoszigeteles

-

[2] - http://www.panenerg.hu/szakmai-hirek/a-hohidak

-

[3] - http://holnaphaz.blog.hu/2011/12/08/20_ev_alatt_kb_30_ezer

-

[4] - http://www.aereco.hu/szellozes-uj-szerepe

-

[5] - http://veol.hu/gazdasag/egyre-inkabb-terjed-a-megujulo-energia-1295397

-

[6] - http://mta.hu/cikkek/megujulo-energiak-hasznositasa-125828

-

[7] - http://www.passzivhaz-magazin.hu/napelem-telepites-magyarorszagon/

-

[8] - http://www.tisztaenergiak.hu/napelem

-

[9] - http://www.passzivhaz-magazin.hu/ujdonsag-napelemet-epitettek-be-az-arnyekoloba/

-

[10] - http://www.passzivhaz-magazin.hu/mennyit-termelt-2012-ben-a-magyar-szeleromupark/

-

[11] - http://www.passzivhaz-magazin.hu/szelenergia-reszaranya-az-eu-tagallamaiban/

-

[12] - http://www.mernokbazis.hu/cikkek/energia-labda

-

[13] - http://www.terraver.com/hu/?option=com_content&view=article&id=37:alternativenergiatermeles&catid=16&Itemid=216&showall=&limitstart=1&lang=ru

-

[14] - http://www.proidea.hu/termekhir-1/passzivhaz-lemezalaprendszer-a-bauland-kft-tol2706.shtml

-

[15] - Farsang Attila, Nagy Mihály, Nógrádi Péter - Építsünk Passzívházat (Budapest, 2010)

-

[16] - http://www.passzivhaz-magazin.hu/construma-dijas-ablak-ujabb-elismeres-egypasszivhaz-ablaknak/

-

[17] - http://www.passzivhaz-magazin.hu/hogyan-valasszunk-passzivhaz-ablakot-1-keret/

42