e-gépész online szaklap

Alkalmazkodás az alacsony energiájú házakra vonatkozó építési normákhoz

| | |  0 | |

Az építési előírások jelenleg egyre inkább az új, alacsonyenergia-szabványok felé közelítenek, amelyek az úgynevezett passzív házakét megközelítő éves energiafogyasztást tesznek lehetővé. Jelenlegi rendszereinket nyilvánvalóan úgy kell átalakítanunk, hogy az alacsony energiájú épületek energiafogyasztását és kényelmi követelményeit egyaránt optimalizálják. A feladat lényege annak biztosítása, hogy a szállított energia optimális beltéri környezetben kerüljön hasznosításra.

Energiatakarékos hűtés és fűtés

Az optimális hőmérsékleti szinten üzemelő hagyományos, vízközegű rendszerek egyszerű felépítésűek, valamint könnyű és elérhető megoldást jelentenek az épületek szerkezetének az energiaoptimalizására és megújuló engergiával történő ellátására. Az ENSZ COP-15-ös koppenhágai konferenciáján nagy figyelmet szentelnek majd azon megoldásoknak és technológiáknak, amelyekkel csökkenthető az energiafogyasztás, illetve az üvegházhatású gázok légkörbe történő kibocsátása.

Az Uponor az egyik központi koppenhágai rendezvényen, a Világoszöld Expo (Bright Green Expo) névre keresztelt kiállításon mutatja be az épületekben használható kis energiaigényű innovatív hűtési-fűtési megoldását. A kiállításon több mint 160 különböző vállalat olyan termékei, megoldásai és technológiái tekinthetők meg, amely az energiafogyasztás csökkentését és az üvegházhatású gázok kibocsátásának mérséklését segítik elő. Noha az épületszerkezet temperálás alkalmazásának fokozása jelenti az energiafogyasztás csökkentésének egyik leggyorsabb és legköltséghatékonyabb módját, gyakran nem kap ugyanolyan figyelmet, mint az új, ’egzotikusabb’ technológiák.

A koppenhágai rendezvények alkalmat teremtenek arra, hogy a figyelmet az építőipar számára kínált energiatakarékos megoldásokra irányítsák, és a kérdést politikai napirenden tartsák.

Óriási megtakarítási lehetőségek

Az Európai Unió teljes energiafogyasztásának mintegy 40 százalékát az épületek teszik ki, és ennek túlnyomó része a megfelelő beltéri klíma hűtés, fűtés és szellőztetés révén történő fenntartásához szükséges. Becslések szerint ez az energiafogyasztás már létező technológiákkal körülbelül az egyharmadával csökkenthető, ráadásul nagyon rövid megtérülési idő mellett. Így tehát jelentős költségmegtakarítást lehet elérni az épületek hőszigetelésének- és az épületgépészeti rendszereknek a fejlesztésével.

1. ábra: A kasseli ZUB (Zentrum für Bauen Umweltbewusstes) épület az energiahatékony fűtéssel és hűtéssel integrált épületkialakítás remek példája. Az épület energiaigényét gondos építészeti tervezéssel és jól szigetelt termikus burok segítségével sikerült a minimumra csökkenteni. Az alacsony hőmérsékletű fűtés lehetővé teszi a távfűtés visszatérő ágának fűtési célú hasznosítását, a termoaktív épületszerkezet pedig a talajhőcserélőn keresztül megfelelő hűtést biztosít.

Alacsony energiájú rendszerek

Elviekben mind hűtésre, mind pedig fűtésre a belső környezeti hőmérséklettől alig különböző hőmérsékleteken is van lehetőség. Az alacsony hőmérsékletkülönbség (Delta-T) kialakításához csupán arra van szükség, hogy a hőátadás viszonylag nagy felületen menjen végbe, mint például a padlófűtési rendszerek esetében. A kedvező előremenő hőmérsékletek lehetővé teszik olyan energiák hasznosítását, amelyek elviekben gyenge minőségűek, pontosabban fogalmazva alacsony exergiatartalommal rendelkeznek. Az exergia koncepciójával mérhető egy adott energiafolyam minősége és rendelkezésre állása. A korábbi években számos olyan nemzetközi kutatási és demonstrációs projektre került sor (ide tartozik többek között az IEA nemzetköz energiaügynökség felügyelete alatt lefolytatott LowEx program), amely az energiarendszerek exergiájának optimalizálására helyezte a hangsúlyt. A kutatási eredmények alátámasztják a közös energia ellátórendszerek és az egyes épületek közötti jövőbeni kölcsönhatás kulcsfontosságú szerepét a területi szintű összenergiahatékonyság javítása tekintetében.

Az energiaforrások optimális hasznosítása

A vízközegű rendszerek, mint például a padlófűtés és padlóhűtés alacsony exergia rendszerként jöttek létre, mivel a fűtést és a hűtést egyaránt a belső környezeti hőmérséklethez közeli értéken teszik lehetővé. Ennélfogva ezek a rendszerek a legkülönfélébb energiaforrásokat is rendkívül hatékonyan képesek hasznosítani, különös tekintettel az olyan megújuló energiaforrásokra, mint a napenergia, a biomassza, a talajhő és a hőszivattyús technológia. A legtöbb energiaforrás általános hatékonyságát erősen befolyásolja a fűtőrendszer előremenő hőmérséklete, mivel minél alacsonyabb az előremenő hőmérséklet, annál nagyobb a hatékonyság. Ez különösen a hőszivattyúk és a kondenzációs (földgáz és biomassza üzemű) kazánok esetében igaz. A hőszivattyúnál ökölszabály, hogy a fűtőrendszer szállítási hőmérsékletét 1 °C-kal csökkentve éves szinten körülbelül 2%-kal alacsonyabb energiafogyasztás érhető el. Ha a fűtőrendszer 30 °C-os előremenő hőmérsékleten üzemelő padlófűtéssel rendelkezik az 50 °C-on üzemelő radiátoros fűtés helyett, akkor ez mintegy 30-40%-os megtakarítást jelent az éves energiaszámlából. A pontos érték természetesen függ a hőszivattyú típusától és az egyéb paraméterektől.

2. ábra: Az előremenő hőmérséklet hatása a szezonális teljesítménytényezőre az alacsony energiájú önálló családi házba szerelt különböző típusú hőszivattyúk esetében.

Vízközegű energiaellátás területi szinten

A közös energiaellátás és az épületek gépészeti rendszerei közötti kölcsönhatás jelenti az összenergiahatékonyság optimalizálásának zálogát. A lényeg az, hogy a szállított energia minőségét az alacsony exergia alapelvének megfelelően az egyes épületek szintjén jelentkező konkrét szükségletekhez lehessen igazítani. A távfűtés és a hozzá kapcsolódó integrált épületgépészeti vízközegű rendszerek a hulladékhők, a biomassza, a CHP, az ipari hulladékhő stb. felhasználásával már eddig is jelentős mértékben hozzájárultak az energiafogyasztás optimalizálásához. Az elérendő cél az, hogy a közös ellátó rendszerek minden eddiginél nagyobb mértékű felhasználásával megoldhatóvá váljon az energiaszolgáltatások cseréje az egyes épületek között, valamint az épületek és az energiaellátó rendszer között.

3. ábra: A termoaktív szerkezet a beépített csőrendszeren keresztül aktiválja az épület termikus kapacitását. Ez egyrészt optimális beltéri klímát biztosít, másrészt minimálisra csökkenti a fűtés és a hűtés energiaigényét.

Az alacsony hőmérsékletű távhőrendszerek előnyei jól dokumentáltak. Az alacsonyabb előremenő hőmérséklettel számottevően mérsékelhető az elosztórendszerekben jelentkező hőveszteség, ugyanakkor a visszatérő ág alacsonyabb hőmérséklete nagyobb energiahatékonyságot eredményez az energiatermelő egységekben. A hatékony, alacsony hőmérsékletű fűtőrendszerekkel és berendezésekkel rendelkező hőszigetelt épületek nélkülözhetetlenek egy optimális hőmérsékleten és üzemeltetési feltételek mellett működő távhőszolgáltatás kialakításához. Egyszerűbben megfogalmazva: ha valamennyi épületben padlófűtés van, ez rendkívül előnyös a távfűtési rendszerek szempontjából, és ennek révén folyamatosan alacsonyabb hőmérséklet, ugyanakkor nagyobb hatékonyság érhető el. A távhűtés manapság egyre nagyobb népszerűségnek örvend, különösen Norvégiában, Svédországban, Finnországban, Franciaországban, Németországban, Hollandiában és Spanyolországban. Noha a fejlesztőmunka még mindig gyerekcipőben jár, a sűrűn beépített irodaépületek, áruházak és bevásárlóközpontok esetében egyértelmű a megoldásban rejlő potenciál. Hűtési szempontból az épületeknek a fűtésnél leírtakkal azonos követelményeknek kell megfelelniük, azaz a nagy felületekkel rendelkező integrált vízalapú (padlófűtés,-hűtés, és TABS-épületszerkezettemperálás) rendszerek nélkülözhetetlenek a magas energiahatékonyság eléréséhez.

Alkalmazkodás az alacsony energiájú házakra vonatkozó építési normákhoz

Az építési előírások jelenleg egyre inkább az új, alacsonyenergia-szabványok felé közelítenek, amelyek az úgynevezett passzív házakét megközelítő éves energiafogyasztást tesznek lehetővé. Jogosan merül fel a kérdés, hogy mindez mennyiben befolyásolja a fűtési és hűtési rendszerek tervezését és elrendezését. Jelenlegi rendszereinket nyilvánvalóan úgy kell átalakítanunk, hogy az alacsony energiájú épületek energiafogyasztását és kényelmi követelményeit egyaránt optimalizálják. Még a passzív házak esetében is szükség van valamennyi bevitt energiára az elfogadható beltéri klíma fenntartásához. A feladat lényege annak biztosítása, hogy a szállított energia optimális beltéri környezetben kerüljön hasznosításra.

Az Uponornál átfogó szimulációs vizsgálatok során a megfelelő éghajlati adatok felhasználásával modelleztük az Európa különböző részein található alacsony energiájú épületek energiafogyasztását. A szimulációk során az éves hőfogyasztás értéke 10–25 kWh/m2/év, a hőterhelés pedig 20–40 W/m2 között mozgott.
E vizsgálatok célja egyrészt az alacsony energiájú épületek padlófűtés-paramétereinek optimalizálása, másrészt pedig a szellőztetés és a padlófűtés optimális kombinációjának megállapítása volt, a kívánt termikus belső klímához szükséges éves összenergia-fogyasztás figyelembe vételével.

Az integrált megoldások minimális energiafogyasztást és magas szintű kényelmet garantálnak

Az alacsony energiájú épületek vizsgálata alapján minden esetben a vízközegű padlófűtés és a hővisszanyerő szellőzés párosítása eredményezett optimális kényelmi szintet és minimális energiafogyasztást. Noha a légtömörségi és légcsere értékekre vonatkozó követelmények teljesítése érdekében nyilvánvalóan szükség van mesterséges szellőzésre, egy tipikus hővisszanyerő rendszer önmagában nem képes a téli időszak csúcsidejében a kellemes hőérzethez szükséges hőmennyiség biztosítására. Energiafogyasztás tekintetében a tisztán szellőzéses megoldással történő összehasonlításból szintén a kombinált vízközegű rendszer került ki győztesen, mivel a padlófűtési rendszerekre jellemző nagy felületek és alacsonyabb hőmérsékleti szintek a lakott terekben jobb hőeloszlást, valamint hatékonyabb hőforráshasznosítást eredményeznek.

A hűtésre otthonunkban is szükség van

Egyre több jel mutat arra, hogy a jövőben a teljes épülettömegen belül egyre nagyobb arányban lesz szükség hűtésre. Ez részben a melegebb nyári hőmérséklettel járó szélsőségesebb időjárásnak, részben pedig a beltéri környezettel szembeni egyre magasabb kényelmi elvárásoknak tudható be. Az épület termikus burkára vonatkozó egyre szigorodó építési előírások szintén jelentős hűtési igényt eredményeznek a nyári szezonban. Ez a hűtést már széles körben használó irodaházakra és ipari épületekre, valamint egyre inkább a magánlakásokra is jellemző.

4. ábra: Egy a melegvíz-előállításhoz hőszivattyút (sós víz/víz) és napkollektorokat hasznosító és alacsony energiájú dán lakóház modellje. A példa 50%-os árnyékolás melletti hűtési csúcsterhelést szemlélteti. Az akár 45 W/m2 hűtési terhelés a délre és nyugatra néző falakkal rendelkező helyiségekben fordul elő.

Ezt a trendet támasztotta alá az általunk végzett modellezés eredménye is. Ennek alapján nyári szezonban egy tipikus alacsony energiájú ház (a dán építési szabályzat szerint 1. és 2. osztályú lakások) csúcsterhelése az alkalmazott árnyékolástól függően 15–40 W/m2 között mozog. A kombinált padlófűtés és padlóhűtés esetén ez az igény a szobahőmérséklethez viszonylag közeli, jellemzően 15–17 °C-os víz keringtetésével elégíthető ki. Ezen a kedvező hőmérsékleten a hűtési igények minimális energiafogyasztással teljesíthetők, például egy talajhőcserélős hőszivattyúval megvalósított szabad hűtéssel.

Energiahatékony hűtésre az irodaházak és ipari épületek esetében is szükség van. Ezekben az épületekben is kedvezőbb a magasabb hőmérsékletű hűtési megoldásokat használni, amelyek képesek kiaknázni a szabad hűtőforrásokat, és ezzel abszolút minimálisra csökkenthetik az energiafogyasztást. A hűtőgerendák és hűtőpanelek formájában elérhető vízközegű hűtési rendszereket a legtöbb európai piacon jól ismerik. Az elsősorban Közép-Európában ismert termoaktív szerkezetek (épületszerkezetek temperálása) kedvező kényelmi jellemzőik és energiateljesítményük miatt fokozatosan egyre nagyobb piaci részesedésre tesznek szert. A termoaktív szerkezetek működési elvének lényege, hogy a betonba és az aljzatba erősített csöveken keresztül az épület tömege aktiválódik. Ez optimális megoldást jelent a termikus belső klímák kialakításához, emellett a csúcsidőben jelentkező energiaterhelés is jelentősen csökkenthető, mivel a hűtési szükségletek egy része átcsoportosítható a szabad éjszakai órákra, amikor az épületszerkezet nagykapacitású tömege lehűl.

Veszteségek minimalizálása

Az épület nettó hőigénye mellett a teljes fűtési rendszerből távozó energia miatt kialakuló hőveszteség jellemzően akár a 20%-ot is elérheti. Ez a többletveszteség a kazánoknak, szivattyúknak, vezérlőknek, elosztóknak, az emissziónak stb. is tulajdonítható. Az emissziós veszteség a közvetítők elhelyezésétől (padlófűtés, radiátorok stb.), illetve attól is függ, hogy a rendszer mennyire képes optimális hőmérsékleti profilt fenntartani és idővel a hőigény változásait kompenzálni.

E rendszerveszteségek jelentős része a rendszerparaméterek (mint például a szerkezeten belüli hőleadók pozíciója, a csövek osztása és mérete) megfelelő tervezésével minimálisra csökkenthető. Dedikált vezérlési algoritmusok kifejlesztésével és végrehajtásával is jelentős megtakarítás érhető el. Az Uponor például a padlófűtéshez fejlesztett ki a hőimpulzus elvén működő öntanuló vezérlési algoritmust, amely gyakorlatilag kiiktatja a vezérlési veszteséget, és dokumentáltan akár éves 8%-os energiamegtakarítást eredményezhet.

Az Uponor a Világoszöld Expo alkalmával mutatja be az alacsony energiájú házak vízközegű rendszereire vonatkozó útmutatóit, és példákat vonultat fel az energiahatékony épülettervezésre. A klímacsúcsot és a kapcsolódó eseményekre olyan alkalomként tekintünk, amely lehetőséget ad az energiahatékonyság témakörének szélesebb körű megvitatására, és az energiahatékony és alacsony exergiájú rendszerekkel kapcsolatos tapasztalataink megosztására. Az energiaforrások optimális felhasználása érdekében fontos, hogy az integrált alacsony hőmérsékletű vízközegű rendszerek kulcsszerephez jussanak a jövő építészeti tervezési gyakorlatában, valamint az energiarendszerek tervezésében.

További információ: alacsony energiájú padlófűtés megoldások az Uponortól
Uponor Magyarország
telefon: (1) 203-3611
fax: (1) 203-3617
e-mail: info@uponor.hu
www.uponor.hu

Uponor

Hozzászólás

A hozzászóláshoz be kell jelentkeznie.

Facebook-hozzászólásmodul