Napjainkban az egyik legjelentősebb energiafogyasztó a meglévő, jellemzően elavult épületállomány, ezért a kisebb energiafelhasználás érdekében az építész és épületgépész szakma tudatos beavatkozására van szükség. A régebbi épületek legtöbbször nem energiahatékony módon működnek, az építéskori technológiák korlátozott fejlettségűek voltak, az energiatakarékos üzemelés nem volt szempont. A 30-40 évvel ezelőtti felújítások mára elavultnak tekinthetők. A meglévő épületállomány felújítása égetően szükségszerű, a megalapozott felújítási módszerek kidolgozása háttérszámítások elkészítésével lehetséges. Fel kell ismerni, hogy az épületek külső szigetelése sok esetben nem, vagy korlátozottan végezhető el. A városi belső kerületek épületeinek hasznosítása komoly építészeti és várospolitikai megfontolásokat igényel.
A cikk a Magyar Épületgépészet 2023/7-8. számában jelent meg.
Napjainkban az egyik legjelentősebb energia-fogyasztó a meglévő, jellemzően elavult épületállomány, ezért a mérsékelt energia- és nyersanyag-felhasználás érdekében az építész és épületgépész szakma tudatos beavatkozására van szükség. A régebbi épületek legtöbbször nem energiahatékony módon működnek, az építéskori technológiák korlátozott fejlettségűek voltak, az energiatakarékos üzemelés nem volt szempont. A 30-40 évvel ezelőtti felújítások mára elavultnak tekinthetők. A globális felmelegedés kihívásai, a klímaválság kérdése, a dráguló nyersanyagárak mind az épületek gazdaságosabb működését teszik szükségessé, mind az építés, mind az üzemeltetés időszakában. A környezettudatos szemlélet már építéskor, az anyagválasztás során is kívánatos, mára a termék gyártásának környezeti terhelése, a beépítés után megfigyelhető károsanyag kibocsájtás is fontos szempont.
Építészeti megfontolások
A felújítási módszertanok kidolgozásához szükség van az ingatlan energetikai paramétereinek ismeretére, az épületek jellemzői kiindulási adatként használhatók a felújítási koncepciók kidolgozásánál. A teljes életciklus során okozott környezeti hatások figyelembevételére az Életciklus-elemzés (Life-Cycle Assessment – LCA) módszertanát egyre szélesebb körben alkalmazzák és a gondolkodásmód a döntéshozatali folyamatokban is megjelent.
Az emberiség energiafelhasználásának jelentős része a termeléshez köthető, az épületek építése, karbantartása és a használat során szükséges energia mennyisége nagyon nagy, a világ energiafogyasztásának 40%-a. A meglévő, használaton kívüli épületek, épületrészek megtöltése új funkciókkal, magasabb komfortszintű, kisebb karbantartási költségekkel működő épületállomány létrehozása csökkenti mind az energia-, mind pedig az anyagfelhasználást. Meglévő épület esetén jelentős megtakarítás érhető el azzal, hogy a hasznosítható szerkezetek legyártására nincs szükség, az nem igényel többlet erőforrást. Az életciklus elemzésekkel (LCA, Life Cycle Assessment) a vizsgálati peremfeltételek, rendszerhatárok meghatározását követően a termék és szolgáltatás környezeti teljesítményéről kapunk számszerűsíthető információt.
Az épületre tekinthetünk termékként, így a mérések az ellátási lánc minden láncszemében értelmezhetők: a nyersanyagok kitermelésétől a gyártásig, elosztásig, felhasználásig és ártalmatlanításig.
A körkörös gazdaság inspiráló értékteremtő stratégia a gazdaság, a társadalom számára, miközben minimalizálja az erőforrás-felhasználást, csökkenti a környezeti hatásokat, az újrahasználat és az újrahasznosítás révén. A téma fontosságát alátámasztja, hogy az épületek energiahatékonyságáról szóló EU-s irányelv (EPBD) javaslatai fokozatosan kötelezővé teszik az életciklus elemzés alkalmazását, 2030-tól új épületek esetében a teljes életciklusra vetített üvegházhatású gáz kibocsátást (kg CO2eq) is szerepeltetni kell az energetikai tanúsítványokon.
Az épített környezetünk egy-egy emberöltőhöz viszonyítva hosszú életű, egy átlagos épület életciklusa túlnyúlik eredetileg tervezett élettartamán, szakmai konszenzus alapján, lakóépületek estén minimum 70-100 év, de anyagminőségtől függően akár 150-200 évre is kalkulálhatunk.
Budapesten és országos szinten vizsgálva a 2022-es statisztikák szerint az energetikailag minősített, tanúsítással rendelkező ingatlanok besorolása a következő oldalon látható 1. és 2. ábrán szemléltetett eloszlást mutatja, mindkét esetben a C jelű besorolás a legkiterjedtebb tartomány.
1. ábra. Az energetikailag minősített, tanúsítással rendelkező ingatlanok besorolása [3] Budapesten
2. ábra. Az energetikailag minősített, tanúsítással rendelkező ingatlanok besorolása [3] Országosan
Cikkünkben döntően a budapesti, az 1800-as évek végén, a XX. század elején, lakó funkcióval épült társasházi épületek felújítási lehetőségeit, a belső kerületek energiatudatos fejlesztési lehetőségeit vizsgáltuk. A budapesti belvárosi társasházak általános állapota rossz, a VI. és VII. kerületi utcaképek az általános állapotot szemléltetik. A századfordulós magastetős, pince, földszint, 4-5 lakószintes, nagy belmagasságú épületek sok esetben üres padlátérrel készültek, a beépítetlen tetőtér hasznosítása új lakóterek kialakítása mellett épületenergetikai szempontból is kedvező változásokat hozhat az épületben. Mindenre kiterjedő energiatudatos felújítás csak a társszakágak összefogásával érhető el. A szerkezetek felújításával a határoló héj energetikai tulajdonságainak javítása mellett a teljes épületben is kedvező változásokat érhetünk el. Számítások igazolják, hogy a homlokzati és a padlástér hőszigeteléssel több, mint 50% fűtési energiamegtakarítás érhető el.
A padlástér beépítésnek a közös beruházói, lakóközösségi szándék mellett számtalan korlátozó peremfeltétele van, az épület, építménymagasságra vonatkozó előírások, a szintszámhoz köthető lift telepítési kötelezettség, az épület tartószerkezetének teherbíró képessége és a parkolási helyzet is vizsgálandó.
Az 1., 2. és 3. kép jellegzetes épületeket, a 4. kép padlásteret mutat.
1., 2. kép
3., 4. kép
Épületgépészeti helyzetkép
Az építés idején a gazdagabb kialakítású épületek széntüzelésű központi fűtéssel, míg az egyszerűbb házak lakóhelyiségenként kályhafűtéssel rendelkeztek, a használati melegvíz előállítása – ha volt – fürdőhengerekkel történt. A társadalmi igények és technikai lehetőségek fejlődése az épületek és a bennük lévő lakások korszerűsítését, komfortosságának növekedését eredményezte, a fejlesztések elsősorban az épületgépészetet érintették. A városi lakóházak mára jellemzően önálló fűtéssel rendelkeznek, ami épületenként központi fűtést, lakásonként cirkogejzíres központi, vagy gázüzemű egyedi fűtést jelent, a használati melegvízellátás elektromos vízmelegítőkkel, vagy kombi falikazánokkal történik.
Az épületgépészeti berendezések időrendi fejlődése: az építéskor készült, eredeti széntüzelésű kazánt először olajtüzelésűre, majd gázüzeműre cserélték, az 1990-es évektől már kondenzációs gázkazánok is bekerültek az ingatlanokba. Statisztikai kimutatás a kazáncserék számáról nem áll rendelkezésre, de becslésünk szerint a központi fűtést biztosító nagykazánok mintegy 10%-át cserélték le kondenzációs kazánra. A gépészeti felújítások gátja a meglévő kémények avult állapota, az égéstermék-elvezetőket nem lehet kondenzációs kazán égéstermékének elvezetésére használni.
Az egyedi, lakásonkénti fűtőberendezések fejlődése: a II. világháborút követően az olajkályhák kezdtek elterjedni, az ötvenes évek vége felé, német példára, egyedi gázkonvektorok használatát tekintették korszerű megoldásnak. A konvektorokat kéménybe kötötték, vagy parapetben helyezték el, ami a homlokzaton okozott esztétikai károkat. A gázüzemű egyedi fűtések (gázkonvektorok) nem nyújtanak megfelelő komfortot, a készülékek tüzeléstechnikai hatásfoka ritkán éri el a 85%-ot, a nyílt égésterű (atmoszférikus) kazánok vagy a zárt égésterű falikazánok hatásfoka a 90%-ot nem haladja meg.
A városi bérházakban jellemzően minden lakószobához, fürdőszobához és konyhához tartozott egy-egy kémény, a kéménybe köthető konvektorok füstcsöveinek elvezetésére ezeket használták. A nagy alapterületű lakások későbbi megosztása nem vette figyelembe a kémények helyzetét, emiatt sok lakásnál csak parapet konvektorok felszerelésére volt lehetőség. Az 1960-as évek vége felé jelentek meg a gázüzemű falikazánok, amivel komfortos központi fűtést lehetett kiépíteni, a jobb hőérzet és a szabályozott fűtés előnyei mellett a szükséges csövek látványa elfogadható volt.
Az épületekben új kémények létesítése komplex felújítás alkalmával lehetséges, egyéni felújítás esetén nagyon nehézkes, szinte lehetetlen feladat. A légudvarok korábbi, sok esetben szabálytalan beépítése és az égéstermék-elvezetőkre vonatkozó előírások kizárják a légudvarba történő direkt füstelvezetés lehetőségét. Sajnos a hazai társasházak 95%-a nem rendelkezik megfelelő, korszerű fűtési rendszerhez szükséges gyűjtőkéménnyel, kb. 90 ezer műszakilag problémás kéményt kellene cserélni ahhoz, hogy a fűtési korszerűsítés is megtörténhessen. További nehézséget jelent, hogy gyűjtőkéményekbe csak azonos típusú fűtőkészülékek köthetők be, azaz ha egy lakásban meghibásodik a gázkazán és felmerül a fejlesztés, csere igénye, akkor az összes kéményt használó lakástulajdonosnak vállalnia kellene a kémény és a kazáncserék ügyvitelét. Egy 40 lakásos társasház esetében a kéményfelújítás bekerülési költsége 150-250 ezer forintot is elérheti, emellett az engedélyeztetés költségét és a munkadíjak terhét is vállalni kell. A kondenzációs kazánok égésterméke, többek között a magas kénszármazékok miatt, rendkívül korrozív, az anyaghasználatra vonatkozó szigorú rendelkezések is korlátozzák a telepítések népszerűsítését.
Felújítási eredmények: napjainkra a városi „bérház” tulajdonosi szerkezete megváltozott, döntően magántulajdonba kerültek a lakások, a lakásfelújítások során a fűtési módokban is változások látszanak, az egyedi szilárdtüzelés részaránya szinte kimutathatatlan, helyette gázüzemű egyedi vagy központi fűtés jellemző, de a kémény telepítési nehézségek miatt kondenzációs kazánokkal viszonylag ritkán találkozunk.
Összegezve megállapíthatjuk, hogy jelentős energiamegtakarítást a kondenzációs kazánok beépítésével lehetne elérni, a fűtési mód elterjedéséhez a gyűjtőkémények továbbfejlesztésére van szükség, oly módon, hogy a meglévő kémények kis átalakításával is biztonságos működést lehessen elérni. A használati melegvíz készítése átfolyós gázüzemű vízmelegítővel, kombi kazánnal, vagy elektromos energiát használva történhet. A belső városrészekben alternatív energiával történő fűtés kialakítása korlátozott lehetőségű, olyan hőszivattyúk alkalmazása merülhet fel, amely levegőt fűt fel, vagy hűt le, tehát fűtésre és hűtésre is használható. A hőszivattyú telepítése csak mindenre kiterjedő előzetes tervezési munka után javasolható, általánosságban rögzíthető, hogy a rendszer alacsony, 40-45 °C-os fűtési víznél üzemel gazdaságosan, kiegészítve alacsony vízhőfokkal működő felületfűtéssel vagy ventilációs hőleadóval. A padlófűtés, vagy más hőszivattyúhoz alkalmas fűtőberendezés kiépítése magas költségekkel jár és csak jelentős átépítéssel valósítható meg.
A tárgyalt épületeknél a kisebb energiafelhasználású épületgépészeti megoldások korlátozottan alkalmazhatók, a kondenzációs kazán telepítése és a hőszivattyú alkalmazása jöhet szóba, kondenzációs kazánok telepítésénél a kémény kialakítása okoz nehézséget, hőszivattyú beépítésénél a kültéri egység elhelyezésének problémáit kell kezelni. Hőszivattyús rendszerek gazdaságosan fal-, mennyezet- vagy padlófűtés kialakítású felületfűtéssel üzemeltethetők, ennek kialakítása a régi, szigeteletlen, hagyományos fűtésű lakóházakban nehézkes, emiatt ezekben az épületekben a kondenzációs gázkazán beépítése gazdaságosabb megoldás.
Előzőekben vázoltuk a gépészeti beavatkozások komplexitásának igényét, a felújítás épületléptékű beavatkozásokat igényel, a meglévő történelmi épületek rekonstrukcióval egybekötött tetőtérbeépítése beruházói szempontból megfelelő megújítási lehetőség. Az új szerkezetek korszerű, hatályos energetikai rendeletekhez igazodó tervezése kötelező érvényű, de az átépítés során az épületek közös területeinek felújítására is sor kerül, ezáltal a meglévő szerkezetekben is kedvező változásokat tudunk elérni. Az épületek energetikai felújítása során a gépészet korszerűsítése mellett a határoló felületek hőszigetelése szükséges. A homlokzaton lévő értékes díszítőelemek miatt a falszerkezetek külső oldali szigetelése nehézkes, sok esetben elképzelhetetlen, hőszigetelés elhelyezésére a pincefödém alsó síkján és a tetőtér vonalában van lehetőség. Az épületburok felújításának alapelve a szigetelések minimális, nem tolakodó szinten történő alkalmazása lehet, ezáltal megőrizhető a történelmi értéknek tekintett épületek építészeti jellege és kidolgozott díszítése. A nyílászárók cseréje költséges beruházás, építész tervezői támogatással valósítható meg.
Az ismertetett projektek fűtési hőenergiáját hőszivattyú energiatermelők biztosítják, szemléltetik a tetőtérbeépítéssel egybekötött rekonstrukciós folyamatok különböző, karakteresen eltérő építészeti megoldásait.
Az 5. és 6. kép a Zichy Jenő utcai épület átépítés előtti és utáni állapotát szemlélteti, az emeletráépítéssel megvalósuló épületfelújítás épület léptékű és városépítészeti léptékű megújulást is jelent.
5. és 6. kép. Budapest, VI. kerület, Zichy Jenő utca 42. alatti épület utcai homlokzata átépítés előtt és után [4]
A Csengery utcai földszint és két szint magas lakóház az átépítés során kétszintes tetőtér beépítéssel újult meg, a régi és új épületegység karakteres elválása mellett. A kicsi, de nagymúltú belvárosi épület megújulásával nettó 1200 m² ráépítés készült, 13 új lakás épült 3 szinten. A lepusztult épület homlokzata és pincei területe is megújult, az új emeleti épületrész vasbeton tartószerkezettel, átszellőztetett szálcement homlokzatburkolattal és korcolt fémlemez fedéssel, belső udvarban hasznosított terasztetőkkel készült. A 7. és 8. kép az átépítés előtti és utáni állapotot szemlélteti.
7-8. kép. Budapest VI. kerület, Csengery utca 74. szám alatti épület utcai homlokzata [4]
Az épületek általános állapota és komplex felújítási koncepciók kidolgozása miatt az e lmúlt években az épületállomány osztályozására több rendszertan készült. A nemzeti épületenergetikai stratégia kiterjed az állami és a lakossági állomány osztályozására, országos szintű felmérés és országos statisztikai adatok alapján sorolja be az épületeket.
Az összesen 14 millió m² beépített terület 88,3%-a Budapesten található. A tanulmány [5] 15 különböző lakóépület-típust határoz meg, ennek részeként a szóban forgó belváros többszintes lakóházai 5 eltérő típusba sorolhatók:
1945 előtt tégla- vagy kőfalakkal épült épültek;
1946–2000 között téglából épült épületállomány;
1946 és 2000 között előre gyártott építési móddal épült épületek;
2001 után épült épületek.
A Tabulacprojekt, Episcope projekt keretén belül történt csoportosítás európai uniós léptékű projektként, számos ország részvételével zajlott, a munkát a Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem oktatói és kutatói készítették el. A Negajoule 2020 projekt keretein belül készült csoportosítás kijelölt település struktúrákon belül vett 2000 darabszámú reprezentatív minta adataival számolt, vizsgálták a városias beépítésű környék (sorházak), lakótelepek, családi házas övezetek, villanegyedek, falusias jellegű környékek épületeit. A budapesti belvárosi lakóépület állományt az építészeti stílus további alegységekkel pontosítja és ezzel összefüggésben adatokat adhat a megépült szerkezeti jellegre is.
Statisztikai adatok alapján a magyar háztartások legnagyobb része, 66%-a családi házakban, 14%-a panel, 20%-a pedig egyéb, jellemzően téglából épült társasházakban él. Az adatok szerint lakóépületeink zöme igen régi: több mint 60%-uk 1980 előtt épült és mindössze 10% épült az elmúlt 15 évben.
Energetikai szabályozási környezet
Az energetikai vizsgálatok alapját jogszabályi környezet biztosítja a 2010/31/ EU európai uniós rendelettel összhangban: az épületek energetikai jellemzőinek tanúsításáról szóló 176/2008. (VI. 30.) Korm. rendelet az épületek energetikai jellemzőinek tanúsításáról (továbbiakban: tanúsítási rendelet), a 7/2006. (V. 24.) TNM rendelet az épületek energetikai jellemzőinek meghatározásáról, továbbiakban: energetikai rendelet. Több szakmai fórumon már ismertetésre került a 2023. május 25-én a 78. Magyar Közlönyben megjelent, a jelenlegi energetikai szabályozást érintő két új jogszabály: a 200/2023. Korm. rendelet Egyes építésügyi tárgyú kormányrendeleteknek az épületenergetikai követelményekkel összefüggő módosításáról és a 9/2023 ÉKM rendelet, az épületek energetikai jellemzőinek meghatározásáról.
Az új szabályozás 2023. november 1-én lép hatályba, tehát nagyjából 3 hónapja van felkészülni a szakmának, a jogszabályi változásokat az energetikai tanúsítóknak és a szoftverfejlesztőknek is le kell követniük. A megjelent jogszabály alapján a főbb változások a számítást több szinten is érintik, ezekről a tájékoztatás szakmai fórumokon már elkezdődött. A főbb pontok és kulcsszavak: épületen belül zónák használata, referencia épület megjelenése, a megújuló részarány helyett CO2 emisszió is bekerül az eredmények közé. A rendszerek figyelembevétele havi bontásban történik, a gépi hűtés és nyári túlmelegedés kiterjesztett számítása mellett a részletes felújítási javaslatok megfogalmazása is fajsúlyosabb lesz. A talajon fekvő padlók vonatkozásában és a világítás esetében a számítás módszertana részletesebbé válik, új fűtési rendszerek és hőhídkatalógus készül és megújul a tanúsítványok formája is.
A padlásterek témakörében a jelenleg érvényben lévő szabályozásból az alábbiak a lényeges, kiemelendő pontok: az épülethez kapcsolódó fűtetlen terek figyelembevétele a hatályos energetikai számításokban több módszerrel is lehetséges. A módszereket a TNM rendelet és az MSZ EN ISO 13789, valamint az MSZ EN ISO 6946:2017 szabvány taglalja. [1]
A 7/2006 TNM rendelet a 2. melléklet II/4. pontjában a fűtetlen térrel határos szerkezetek esetén alkalmazandó hőmérsékletkorrekciós tényező (μ) számítási módját ismerteti. Pince és padlás esetén megadja a tényező értékét (0,5 illetve 0,9), amelyet egyszerűsített számítás esetén alkalmazhatunk. Részletes módszerként a szabványokra hivatkozik. „Ha az épület egyes határoló felületei vagy szerkezetei nem a külső környezettel, hanem attól eltérő tx hőmérsékletű fűtetlen vagy fűtött terekkel érintkeznek (raktár, pince, szomszédos épület), akkor ezen felületek U hőátbocsátási tényezőit a következő: (ti-tx)/(ti-te), arányban kell módosítani, ahol tx és te a fűtési idényre vonatkozó átlagértékek.”
Az MSZ EN ISO 13789 szabvány 7.5 pontja foglalkozik a fűtetlen téren keresztül haladó hőárammal, melynek során szintén hőmérséklet korrekciós tényezővel számol (bkorr), ez azonban nem egyezik meg a fentivel, annál sokkal több tényezőt vesz figyelembe.
Az MSZ EN ISO 6946:2017 szabvány 6.10. pontja egyrészt részletes módszerként hivatkozza az előző pontot, másrészt egyszerűsített módszerként a fűtetlen tér hővezetési ellenállásként való figyelembevételének módját adja meg, bizonyos feltételek mellett.
A szabvány 6.10.1 pontja előírja, hogy amennyiben az épület fűtött teréből a kültérbe irányuló hőáram egy fűtetlen téren keresztül halad át, az így kialakuló hőátvitelt – és az ehhez szükséges hőmérséklet korrekciós tényezőt – az MSZ EN ISO 13789 szerint kell számítani. Amennyiben a fűtetlen tér külső térelhatároló szerkezete nem hőszigetelt, alternatívaként egy egyszerűsített módszert is megad, miszerint ebben az esetben a fűtetlen tér hővezetési ellenállásként kezelhető.
A szabvány a padlástereket külön is tárgyalja és az egyéb fűtött terektől eltérően további egyszerűsítéssel él: a külső térelhatárolás kialakításának függvényében táblázatból olvashatjuk ki az ellenállás értékeket (6.10.2. pont):
Pikkelyes tető, alátétfólia, deszkázat vagy hasonló nélkül
0,06
2
Lemezfedésű vagy pikkelyes tető, alátétfóliával vagy deszkázattal, vagy a fedés alatt hasonló réteggel
0,2
3
Mint a fenti második, de alumíniumfedéssel, vagy a tető alsó oldalán más, kis emissziós tényezőjű felülettel
0,3
4
Tető deszkázattal vagy alátétfóliával
0,3
MEGJEGYZÉS: Az ebben a táblázatban megadott értékek a szellőztetett tér hővezetési ellenállását és a (magas)tető hővezetési ellenállását tartalmazzák. Nem tartalmazzák az Rse külső hőátadási ellenállást.
Összegzés
Az éghajlatváltozás és a környezeti pusztulás egzisztenciális fenyegetést jelent, amely csak komplex beavatkozásokkal kezelhető. A kihívások leküzdése érdekében az Európai Bizottság azt az ambiciózus célt tűzte ki, hogy Európa 2050- re a világ első klímasemleges kontinense legyen. Ez a cél áll az épület tervezéseket, energetikát érintő jogszabályok megalkotásának és változásának hátterében. A klímasemleges gondolkodás a gazdaság valamennyi szereplőjére, az energia szektorra és az építőiparra is hatással van.
A meglévő épületállomány felújítása égetően szükségszerű, a megalapozott felújítási módszertanok kidolgozása energetikai és teljes életciklus vonatkozásában történő háttér számítások elkészítésével lehetséges, aminek peremfeltétele a meglévő állomány szerkezeti ismerte, a vonatkozó jogszabályok áttekintése és a számításokhoz szükséges szoftverek készségszintű használata.
Fel kell ismerni, hogy a hangzatos szavak ellenére az épületek külső szigetelése sok esetben nem, vagy korlátozottan végezhető el. A városi belső kerületek épületeinek hasznosítása komoly építészeti és várospolitikai megfontolásokat igényel.
Irodalmi hivatkozások
Szathmáry Csilla, Épülethez kapcsolódó fűtetlen terek – hőáram számítás MSZ EN ISO 6946:2017 szerint – Auricon Energetic webpage, 2023.
