• ház
• hőszivattyú

Hőszivattyú és szoláris rendszer méretezése, passzív ház [PÉLDÁVAL]

A Napról a Földre érkező sugárzó energiának nagy hányadát a talaj nyeli el és raktározza. A föld töme­ge és hőtartó képessége miatt stabil hőegyensúly áll be, így a fagyhatár alatti talajrétegek hőmérsékletét a felszíni hőmérséklet elenyészően befolyásolja.

A geotermikus hőszivattyúk ezt a nap által évmilliók alatt feltöltött és folyamatosan szinten tartott ener­giatárolót csapolják meg. A berendezés primer oldala egy talaj hőcserélő egység, amely a hőát­adást végrehajtja. A hőcserélő lehet zárt vagy nyitott. A zárt rendszerek egy fagytűrő folyadékkal töltött cső­hálózatból épülnek fel, lehetnek függőlegesek, vízszintesek vagy tó­ba, víztárolóba helyezettek. A nyi­tott rendszer egy tápkútból szivattyúzott vizet a hőcsere után egy elszívó kútba engedi.

Hőszivattyú elvi működése

Télen a hőcserélő összegyűjti a talajból a hőenergiát, és a hőszivattyú átalakítja ezt a primer hőenergi­át az épület fűtésére alkalmas leve­gő vagy víz melegítésére. Nyáron az épület levegőjéből, il­letve az egyéb fűtőközegből kivont energiát transzformálja a primer körbe, megemelve annak hőmér­sékletét, amit a talajban lead a hő­cserélő. Hőszivattyú működése és méretezése.

A készülék elektromos energiával működik, így a fűtés és hűtés követ­keztében nem keletkezik közvetlen környezetszennyező termék. Ter­mészetesen az elektromosenergia-­termelés többé-kevésbé környezet­szennyező folyamat, de központilag kontrollálható és kézben tartható, szemben az egyedi fűtőberendezé­sek égéstermékeivel.

A geotermikus hőszivattyú a villa­mos energiát nem hőenergia előál­lítására használja, hanem a hőener­gia mozgatására a talaj és az épület között. így lehetséges, hogy a kifize­tendő energiaszámlához képest 400%-kal több energiát kapunk fű­tésre vagy hűtésre. Az energia in­gyen van, csak a mozgatásért kell fi­zetni. Ráadásul egyes berendezések részkihasználtság esetén a „hulla­dék” energiát használati meleg víz készítésére is felhasználhatják.

Összefoglalva a geotermikus hőszi­vattyúk az alábbi előnyöket kínálják:

• Fűtési, hűtési költségek 60%-os csökkenése.
• Külön beruházás nélküli hűtés, légkondicionálás lehetősége.
• A használati melegvíz-készítés energiaköltségének 30-60%-os megtakarítása.
• Magasabb komfortfokozatú sza­bályozást biztosító, termosztáttal és mikroprocesszoros vezérlővel ren­delkező, többfokozatú kompresszor­ral felszerelt fűtőberendezések.
• Csendes, tiszta, biztonságos, nyílt láng nélküli fűtőberendezés.
• Környezetkímélő, CO₂-mentes fűtési rendszer.

Geotermikus hőhasznosítás talajkollektorral a lakóház fűtésére és használati melegvíz-ellátáshoz 1 talajkollektor; 2 csatlakozó szállító vezeték; 3 hőszivattyú; 4 épület fűtése; 5 hőcserélő; 6 használati meleg víz; 7 épület; 8 aktív hőközlő talajréteg; 9 takaró és hőszigetelő talajréteg.

Talajszonda vagy energiakút a) fúrt; b) ásott és süllyesztett elemes kút­ról működtetett geotermikus hőszi­vattyún keresztüli hőhasznosítás 1 aktív hőközlő talajréteg (egyenlő a talajvízszinttel); 2 talajszonda; 3 talajvíz; 4 kavicskitöltés; 5 hőleadó talaj; 6 fúrt talajpalást; 7 a kút fala; 8 fenékzár; 9 csatlakozó szállító ve­zeték; 10 takaró fedő; 11 talajtaka­ró; 12 laza talajban lévő védőcső (szakasz); 13 geotermikus hőszi­vattyú; 14 hőcserélő; 15 használati meleg víz; 16 fűtés; 17 épület.

Hő nyerése

A szükséges hőmennyiség nyerhető a levegőből, különböző álló- és fo­lyóvizekből, felszín alatt elhelyezett talaj kollektorból és újabban energiakutakból. Német újdonság a ta­lajfelszín alatt néhány méternyire lefektetett paplan. Szükség szerint a különféle hőnyerési lehetőségek egymással kombinálhatók. Lénye­ges szempont, hogy az üzemeltetési szakaszban lehetőleg stabil, szűk határok között változó közeg álljon rendelkezésre.

A legáltalánosabban alkalmazott hőnyerési mód a felszín alatti tala­jkollektor. Előnye a könnyű, házilagos kivitelezés, de rendkívül nagy a területigénye. Jó közelítéssel a lakás 1 m²-ének fűtéséhez több m² cső le­fektetése szükséges. Ekkora szabad területtel a nagyobb települések la­kóházai nem rendelkeznek. A tala­jkollektor alkalmazása elsősorban vidéken, tanyán, nyaralókban, új építésű házak esetében jöhet számí­tásba.

Ezen segít – és teszi a felszín alatti kollektorokat szélesebb körben al­kalmazhatóvá – a hőpaplan. A pap­lant 1,1-1,2 m mélyre kell helyezni úgy, hogy a talajt a területről teljesen kiemeljük. Ebben a mélységben a ki­fejlesztett paplannal kb. 100 W/m² hőnyerési lehetőségünk van, ami azt jelenti, hogy a helyigény közel a felé­re csökkenthető. Az előre gyártott paplan 1 m széles és 5 m hosszú. A hőigénynek megfelelően több pap­lan összeköthető egymással.

Talajkollektorok: a) csöves; b) terített kollektorpaplan.

Szabad vizeink hőnyerési célú fel­használása erősen korlátozott, csak vízparti építményeknél gondolha­tunk erre a megoldásra. A nagyobb távolságra történő elvezetés jelentő­sen növeli a beruházás költségét. Az előzőek működtetéséhez szük­séges hőszivattyú működési elve leg­inkább egy „fordított üzemű” hűtő­gépéhez hasonlítható. A kívülről nyert energiával egy alacsony forrás­pontú folyadékot felforralnak, amely így a bejövőnél magasabb hő­mérsékletű kimenő energiát szolgál­tat. Természetesen a működtetéshez elektromos energia szükséges.

Geotermikus hőnyerésre szerelt ta­lajkollektor-paplan fektetése árok­ba. Működési vázlat 1 kollektor; 2 gyűjtőkút; 3 aktív hőközlő talajré­teg; 4 magasabb réteghőmérsékle­tű talaj; 5 csatlakozó szállító csőve­zeték; 6 hőszivattyú; 7 épületfűtés; 8 lakóház.

Az úgynevezett vizes hőszivattyúkhoz két kút szükséges. Az egyik­ből szívja a berendezés a vizet, majd miután kinyerte belőle a hőt, a ko­rábbinál hidegebb vizet a másik kútba engedi vissza. A talajból úgy nyerhető hő, hogy a föld alá – álta­lában 1-2 méter mélyen – csőkígyót fektetnek. Az ebben áramló folya­dékból nyeri a hőszivattyú a hő­energiát. A harmadik lehetséges megoldás az, amikor a hőszivattyú a saját környezetében lévő levegőt alakítja át hővé.

Mint minden energiatermelő be­rendezésnél, a hőszivattyúknál is alapkérdés az, hogy mennyibe kerül a létesítésük, és hogy a kisebb ener­giafelhasználás mennyi ener­giamegtakarítással jár. A szakirodalom úgy tartja, hogy a levegős hőszivattyúk a működésük során két egységnyi energiát a levegőből, egy egységnyit pedig az elektromos hálózatból vesznek fel. A talaj hővel működő berendezéseknek jobb a hatásfokuk, ezeknél három egységnyi energia származik a talajból, egy egységnyi pedig az elektromos há­lózatból. A vízzel működő hőszi­vattyúknál négy egységnyi hő származik a vízből, egy pedig az elektromos hálózatból. A szakértők az ilyen berendezéseket padló- vagy falfűtés működtetésére ajánlják. Ezeknél ugyanis alacsonyabb vízhő­fok szükséges a fűtéshez. A gyakor­latban létezik használati – a csapok­ból folyó – meleg vizet előállító hőszivattyú is.

Talajkollektor, szerelés közben

Energiakút

A talaj mélyebb rétegei olyan in­gyen hőforrásnak foghatók fel, amely az egész év folyamán gyakorlatilag állandó hőmérsékletű. Ha ezt ki tudjuk használni, akkor egy teljesen új szemléletű fűtéstechniká­ról beszélhetünk, amely biztos, energiatakarékos és környezetbarát minden elképzelhető háztípus ese­tében, legyen az kicsi vagy nagy, magántulajdonú lakóház vagy közintézmény.

Az energiakút és a hozzá tartozó csőrendszer élettartama több mint 100 év. Ezért a háztartási megtaka­rítás szempontjából ez hosszú időre szóló beruházás lehet. Ugyanazt a kutat a hőszivattyúk több generációja is használhatja. Fontos szempont, hogy a kutak installációját szakszerűen és a szabályo­zásoknak megfelelően végezzük el. Nem hanyagolható el a megfele­lően kivitelezett szigetelés a szilárd talaj és a gyűjtőcsatorna között, hogy elkerüljük a felszíni szen­nyezőanyagok bejutását.

A furat mélységét az energiaszük­séglet határozza meg. A kút semmi­lyen körülmények között nem lehet túl sekély. Ha a későbbi tervekben szerepel a ház fűtött területének nö­velése, ahhoz kell igazítani a kút mélységét. Egy már meglévő kút mélységét növelni általában techni­kai nehézségekbe ütközik, és rend­kívül drága.

Az energiakútnak mint műszaki megoldásnak több változata ismert: ezek közül leghatékonyabb az ún. talaj szonda, de alkalmas lehet a kö­penyelemes kút is. Lényeges, hogy a mindenkori talajvíz hőmérséklet­tartalma elfogadható legyen.

Talajkollektor csöveinek fektetése

A kapcsolt hőszivattyú

Ennek a fűtési rendszernek a haté­konysági tényezője a COP-értéknek nevezett munkaszám, amely azt fe­jezi ki, hogy a hőszivattyú által le­adott energiamennyiség hányszoro­sa a működtetéséhez felhasznált elektromos energiának.

Az elérhető munkaszám elsősor­ban a környezeti energiaforrás (talaj, talajvíz, termálvíz, levegő) és az elérni kívánt hőmérséklet különbsé­gétől függ. Minél kisebb a hőmér­sékletkülönbség, annál nagyobb a hatékonysági tényező. A hőfokkü­lönbség 1 °C-os csökkenése 2,5 szá­zalékkal kevesebb elektromos ener­giát kíván. Ha a levegőből nyerjük a hőt, éves átlagban 3, ha talajvízből, 4, ha termálvíz 20-25 fokos elfolyó csurgalékát hasznosítjuk, 5-7 a COP-érték. Megjegyzendő azon­ban, hogy még a mínusz 5 °C-os le­vegőből is 1 kW villamos energiával 2,5-3 kW hőenergiát lehet nyerni.

Olyan házakban, amelyeknek minden helyiségében padlófűtés működik, az éves munkaszám (COP-érték) 4, de szélsőséges eset­ben akár 6 is lehet. A teljesítményre jelentős hatással van a talaj minősége, fajtája. A nagy víztartalmú agyagos föld alkalmas hőforrás, ezzel szemben a homokos talaj nem.

Szoláris rendszerek és méretezésük, energiatakarékos ház

Hazánkban kormányrendelet jelez­te azt a szándékot, hogy határain­kon belül is tehetünk lépéseket a ta­karékos építési módokon túl a szoláris épületenergetikai eszközök alkalmazása terén.

Az Európai Unió országaiéval kö­zel azonos nagyságú és szerkezetű hazai energiaárak közeljövőben vár­ható emelkedése, párosulva a kor­mány energiatakarékosságra, a megújuló energiaforrások fokozot­tabb felhasználására – végső soron a környezet megóvására – irányuló hatékony ösztönzésével, a napener­gia hasznosításának remélhetően ugrásszerű növekedését fogja eredményezni. Az e téren eddig elért igen szerény hazai eredményeket alapul véve ez nem is tűnhet lehe­tetlennek.

A szoláris rendszerekről

A napenergia közvetlen kommuná­lis felhasználásának minden szüksé­ges alapeszköze hazánkban is könnyen beszerezhető, ezeket több cég gyártja, importálja. A komplett rendszereket megtervező, kivitelező vállalkozások is rendelkezésre áll­nak, ezek egy része igény szerint el­készíti a pályázatot is. A már sokak előtt ismert pályázati támogatás el­nyerése esetén – mivel így a beruhá­zási költségei 30 százalékkal csök­kenhetnek – egy jól megtervezett szolár rendszernél 7-10 éves megtérülési idővel számolhatunk.

Ha azonban a mérete­zésnél, például költségcsökkentési megfontolásokból, eltérünk az opti­mális megoldásoktól, igen hosszú, akár a rendszer élettartamát is meg­haladó, 15-20 éves megtérülések is adódhatnak. Az energiaköltségek csökkentésén, végső soron a megté­rülési idő utáni költségmegtakarítá­son túlmenően természetesen fon­tos szempontnak kell lennie annak is, hogy az ilyen rendszerek megépí­tője jelentősen hozzájárul a termé­szeti környezet megóvásához, a levegőszennyeződés mérsékléséhez. Ne feledjük, hogy 1 m² napkollektorral évente kb. 75 liter fűtőolaj takarítható meg, s megóvható a környezet ennek ká­ros égéstermékeitől is.

A szoláris rendszer méretezése

Az energetikai kérdésekkel foglal­kozók gyakran találkoznak azzal a jelenséggel, hogy egy szolár rendszer megvalósításához tárolót kere­ső tervező vagy kivitelező a tárolót és a hozzá szükséges kollektorok fe­lületét is az optimálisnál lényegesen kisebbre méretezi, így igen megnö­vekszik a beruházás várható megté­rülési ideje. A komplett rendszer méretezésének részletezése nélkül itt csak néhány olyan gondolatot, elvet rögzítünk, melyeknek figyel­men kívül hagyása hibához vezet. Könnyű belátni, hogy bizonyos beruházási-költségfajták – tervezési költ­ség, csővezetékek, szerelvények, szivattyúk, szabályozó-vezérlő automatika be­szerzési költségei – a kis rendszernél a nagyobbéval szinte azonosra adódnak. A nagyobb rendszer hamarabb megtérül, fajlagosan is több ener­giamegtakarítást biztosít.

A kis berendezésnél a víz melegí­téséhez szükséges energia kisebb ré­sze fedezhető a napkollektorral, amíg a nagyobb berendezésnél ez lényegesen kedvezőbben alakul (a felvett X liter/nap vételezett víz­mennyiségnél pl. kis berendezéssel csak kb. 40 százalék, nagy berende­zéssel viszont kb. 90 százalék fedez­hető napenergiával). Megjelentek olyan irányelvek, amelyek szerint a tároló űrtartalmát úgy célszerű meghatározni, hogy abban a teljes napi melegvízigény tárolható le­gyen. A szolár szakcégek méretezési irányelvei, segédletei általában az említettnél nagyobb, a napi víz­igény 1,5-2-szeresét befogadó táro­lót javasolnak.

Jól méretezett rendszerhez jutunk, ha a „családi házas” méretű szolár berendezésen végzett tesztből levont következtetésnek megfelelően a szol­ár tárolót a napi 50 °C-os melegvízigény kétszeresére méretezzük. Tőlünk észa­kabbra fekvő országokban a besu­gárzási viszonyok mellett (a napsüté­ses órák száma évente kb. 1850) a vízmelegítés éves energiaigényének 50 százaléka fedezhető napkollek­torral. Az ottani, fűtést nem igénylő nyári hónapokban (kb. 4 hónap) szinte 100 százalékban, az átmeneti hónapokban is jelentős arányban szolár hővel biztosítható a melegvízigény.

A megtérülés, a költ­ség-hozam tekintetében hazánkban is ez a kétszeresre méretezett rendszer az opti­mális, de a hazai besugárzási viszo­nyok (az Alföldön 2100 óra/év nap­sütéses óraszám – kissé nagyobb sugárzási teljesítmény) mellett akár az éves energiaigény 60-65 százalé­ka is szolárhőből fedezhető. Álljon itt még az az „ökölszabály” is, hogy a tá­roló minden 50 liter űrtartalmához 1 m²-nyi felületű (egyszeres lefedésű, szelektív abszorberű) síkkollektor szükséges (ter­mészetesen csak akkor, ha a kollek­tor elhelyezése, helyzete optimális).

Ha rosszul megítélt vagy kénysze­rű takarékoskodásból kisebb (de nem arányosan olcsóbb!) melegvíztárolót és kollektormezőt válasz­tunk, a szolárrendszer megtérülési ideje elhúzódik, megnő. Ugyanígy járunk viszont akkor is, ha a komp­lett berendezést az említett kétsze­resnél nagyobbra méretezzük, mert a nyári hónapokban hőfeleslegünk lesz. Csak akkor célszerű az éves vízme­legítést hőigénynek pl. akár 70-75 szá­zalékát is fedező szolár berendezést építe­ni, ha a nyári hónapokban rendszeresen pótlólagos melegvíz-fogyasztókra is szá­molnunk kell (pl. nyári vendégek, kerti úszómedence). Enélkül a „begyűjtött” hőmennyiség egy része nem lesz hasznosítható, sőt probléma lehet a túlmelegedett rendszerrel.

A tárolók

A teljességre való törekvés nélkül a tárolókkal kapcsolatban néhány gondolatot, szempontot vizsgáljunk meg. A fentebb említett méretezési alap­szabályt a különféle, igen széles kiviteli választékban kínált tárolókból nem azo­nos űrtartalmával lehet kielégíteni. Egy 300 literes tároló a szolár rendszer szempontjából valóban 300 literes akkor, ha csak a napkollektor hője fűti (belső vagy külső hőcserélőn ke­resztül), a nélkülözhetetlen kiegé­szítő fűtés (az idegen energia) pedig az ilyenkor mindig ugyancsak táro­lós rendszerű utánfutó készülékbe van beépítve. Az ilyen rendszer sza­bályozási szempontból optimális, a legegyszerűbb. így célszerű a komp­lett berendezést kialakítani, ha korszerűsítésnél fel tudjuk után­futóként használni az esetleg meglévő villamos- vagy indirekt fű­tésű forróvíztárolót.

Szoláris rendszer legegyszerűbb változata fűtésre és használati me­leg vízhez.

Az olyan rendszereknél, amelyek­nél a kiegészítő fűtés is a szolár tá­rolóba van beépítve, nem lehet a tartály névleges térfogatával szá­molni a méretezésnél, a szükséges kollektorfelület meghatározásánál sem. Egy ilyen 300 literes tárolót – ha nem eszközlünk a komfortosság, az automatizáltság kárára menő kü­lön vezérlési „intézkedéseket”, eset­leg pl. kézi kapcsolást – csak 150 li­teresként szabad figyelembe venni, s így csak napi 75 liternyi 50 °C-os melegvízigény kielégítéséhez mű­ködhet optimálisan.

Ha valamilyen vízfelhasználási szempont miatt a tároló alján is szükség van kiegészítő fűtésre (pl. villamos fűtőtestre), az ennek mű­ködtetését vezérlő-szabályozó kézi ­vagy valamilyen programozható órás vezérlés mellett is a kb. 60 szá­zalékos évi energia-megtakarításnál lényegesen kisebbel számoljunk az időjárás kiszámíthatatlansága kö­vetkeztében. A hagyományos beren­dezésekkel megcélozhatónál a víz­melegítés és lakásfűtés energiaigényének lényegesen nagyobb hányadát lehet meg­takarítani a legkorszerűbb, bonyolultabb – ezáltal természetesen drágább – ún. kombi tárolókkal, illetve réteges tárolók­kal.

Az ilyen tárolók bizonyos típu­saiban nem, vagy nem csak a hasz­nálati meleg víz, hanem a fűtési közeg van tárolva, s ide táplálják be a szolár hőt is. A tárolókból, valamint a hozzájuk célszerűen illesz­tendő kondenzációs kazánokból ál­ló komplett berendezések már a térfűtés aktív napenergiás támoga­tását is gazdaságossá teszik, egyelő­re az EU nálunk fejlettebb néhány országában. Az ilyen tárolókat kíná­ló gyártók jelenleg „extraprofitra” tehetnek szert a hagyományos táro­lót gyártókkal szemben.

Termikus szolárberendezések

A termikus szolárberendezésekkel a Nap sugárzási energiáját hővé alakít­juk át, és ezt a hőenergiát a felhasz­nálóhoz vezetjük. A Föld felszínére beeső sugárzási energia hővé való át­alakítása a napkollektorban, vagy pedig egy fekete színű abszorberben megy végbe. Ezt a hőmennyiséget a felhasználóhoz a hőhordozó közeg (általában víz és fagyálló keveréke) juttatja el közvetlen módon vagy hő­cserélő közbeiktatásával.

A termikus szolárberendezések fő felhasználási területe az úszóme­dencék vízmelegítése és a használa­ti meleg víz készítése. Emellett az utóbbi években egyre erősödő ten­dencia a szolárberendezések helyi­ségek kiegészítő fűtésre való alkalmazása.

Szolárberendezések uszodavíz­ melegítésre

Uszodavíz-melegítésre főképp mű­anyag abszorbereket használnak, amelyek jellemzője, hogy nyomás-és hőállóságuk korlátozott. Ebben az esetben a megkívánt hőmérsék­letszint csak kevéssel van a környe­zeti hőmérséklet felett. Így itt megfelelnek az egyszerű műanyag abszorberek, amelyeket az alacso­nyabb közeghőmérséklet miatt lefe­dés illetve üvegezés nélkül alakíta­nak ki. Az abszorberszőnyegek telepítésére a lapos- és magastetők, továbbá a térburkolatok egyaránt alkalmasak.

Mivel az abszorberek teljes egé­szében műanyagból állnak, elő­nyük, hogy egykörös rendszerként üzemeltethetők, vagyis a klórozott medencevíz szivattyú révén közvet­lenül, hőcserélő közbeiktatása nél­kül az abszorberbe kerül. Amennyi­ben a vízszűrő elé már beépítettek egy szivattyút, akkor az a szolárköri keringetésre is felhasználható, ami­nek az előfeltétele persze a szivattyú megfelelő méretezése. A műanyag abszorberek csak a nyári félévben üzemelnek, és a fagy előtt víztelení­teni kell őket.

Uszodavíz melegítése szolárberendezéssel 1 úszómedence; 2 szkimer (túlfolyó); 3 fenéklefolyó; 4 fúvóka; 5 szűrő; 6 automatika; 7 elektromos elosztó; 8 előremenő, kézi vezérlésű szelep; 9 előremenő vezeték; 10 kapcsolóelem sorolás­hoz; 11 feszítő horog; 12 feszítőhu­zal; 13 biztonsági szelep; 14 hőérzékélő; 15 szabályozó; 16 visszatérő csatlakoztatás; 17 áramkör-véglezárás; 18 visszaté­rő vezeték; 19 szelep; 20 műanyag abszorber; 21 szoláris érzékelő; 22 mágnesszelep; 23 keringető szi­vattyú; 24 tágulási tartály.

Szolárberendezések használati meleg víz termelésére

A használati meleg víz termelése a nyári időszakban, amikor nincs fűté­si igény, környezetbarát módon és gazdaságosan szolárberendezéssel oldható meg, hiszen a Nap energia­kínálata elég ahhoz, hogy a nyári fél­évben, a berendezés méretezésétől függően, a melegvízigény 80-95%-át fedezzük.

Az átmeneti időszakban és a téli hónapokban az energiakínálat még mindig elég arra, hogy a használati meleg vizet előfűtsük, vagyis a vizet a kazánnal vagy pedig villanybojler­ral már csak néhány fokkal kell to­vább fűteni. A téli félévben így nap­sütéses időben 30-50 °C-os melegvíz-hőmérséklet érhető el. Az energiamegtakarítás ezzel télen is jelentős. A szolárberendezések napkollek­torait általában a tetőfelületbe épí­tik be. Mivel ez a rendszer télen is üzemel, ezért hőhordozó közegként víz és fagyálló keveréket kell alkalmazni.

Szolárberendezések helyiségfűtés céljára

A szoláris fűtés alapvető előfeltétele, hogy az épület kiválóan hőszigetelt legyen. Az éves fűtésienergia-szüksé­gletnek kisebbnek kell lennie, mint 70 kWh a hasznos alapterület m²-ére vonatkoztatva. Ezzel szemben a jelenlegi hazai építési előírásoknak megfelelő, szabadon álló családi há­zak éves fűtésienergia-igénye általá­ban nagyobb, mint 150 kWh/m².

A második fontos előfeltétel az alacsony hőmérsékletű fűtés, célszerűen padló- vagy falfűtés alkalmazása. Minél alacsonyabb a fűtési rendszer előremenő hőmérséklete, annál alacsonyabb a kollektor meg­kívánt üzemi hőmérséklete. Ez jó hatásfokot és számottevő szoláris nyereséget eredményez.

Mivel az energiakínálat fordítot­tan arányos az energiaigénnyel – nyáron, amikor kevés fűtési energiát igénylünk, a kínálat nagy, télen pe­dig, amikor sokat igénylünk, a kíná­lat kicsi – azonnal felmerül az ener­giatárolás kérdése. A fűtési célú szolárberendezések telepítésének fontos szempontja, hogy a kollektorfelületek vízszintes­től mért dőlésszöge ne legyen ki­sebb 40°-nál, és a kollektorok a déli égtáj felé nézzenek.

Szolár rendszer működési vázlata, légfűtési változatban.

Szolár ház, mint passzív építésű családi lakó­épület, ahol a geotermikus hőhasznosítás együttesen tökéletes beltéri klímát biztosít a tulajdonosnak.

Szoláris és öko lakóház tetőkollek­tora télikert kapcsolásával. Az omi­nózus ház a szükséges hőenergia nagyobb hányadát a Napból szerzi be a tökéletes rendszer kiépítésé­nek köszönhetően.

A szolárberendezések fő alkotórészei

Kollektorok

A kollektorok feladata, hogy a beeső napsugárzást lehetőleg hatékonyan hőenergiává alakítsák át. A kollek­tor lelke az abszorber, amely a sugárzás hatására felmelegszik. Ez a hőenergia az abszorberlemez hőve­zetése révén átadásra kerül a kerin­getett hőhordozó közegnek, amely közeg felmelegíti a tárolóban lévő vizet.

A szerkezeti felépítés és a hőszi­getelés módja szerint sík- és vákuum kollektorokat különböztetünk meg. A síkkollektorok alul hőszige­teléssel, felül üvegfedéssel ellátott, táblaszerű szerkezetek, a vákuum kollektorok pedig légmentesített üvegcsőbe elhelyezett abszorber szalagból állnak.

Sorolt tetőkollektor cserépfedéshez kapcsoltan.

Két cserépsor-egységnyi tetőkollektor.

Két cserépsor méretű tetőkollektor beépített állapotban.

Szoláris rendszerű lakóházak mű­ködési modelljei a) földszint + te­tőteres; b) pince, földszint és tetőteres változatban.

Tárolók

Mivel a napenergia a napszaktól és az időjárástól függően áll rendelke­zésünkre, a hasznosított energiára viszont meleg víz és helyiségfűtés formájában egész nap és minden időjárás esetén szükségünk van, ezért a napenergiát megfelelő be­rendezésekkel tárolnunk kell. A tárolóközeg a gyakorlatban fő­leg víz, mert a víznek nagy a fajhő­je, olcsó, és problémamentesen használható.

Szabályozó berendezések

A használati meleg vizet termelő szoláris berendezések között vannak gravitációs elven működők, amelyek nem igényelnek külön szabályozót. Más berendezések lényeges alkotó­része az elektronikus hőmérsékletkülönbség-szabályozó, amelynek legegyszerűbb változata két hőmér­séklet-érzékelő révén összehasonlítja az abszorber hőmérsékletet a tároló­ hőmérséklettel, és bekapcsolja a keringető szivattyút, ha az abszorber-hőmérséklet a beállított értékkel magasabb, mint a tároló hőmérséklet. Ha ez a feltétel tovább már nem teljesül, a szabályozó berendezés ki­kapcsolja a szivattyút.

A szolárberendezések további al­kotórészei a keringető szivattyú, a hőcserélő, a csővezetékek, továbbá a tágulási tartály és a biztonsági sze­relvények.

Passzívházak Európában, megvalósítások- Gyakorlati példák

A korszerű lakóház egyre hangsú­lyosabb jellemzője az egészséges la­kókörnyezet, valamint az energiata­karékos, ugyanakkor a környezetet is kevéssé terhelő üzemeltetés.

Ezeket a szempontokat egyszerre érvényesíti a Nyugat-Európában napjainkban már iparszerű mennyi­ségben, elfogadható áron kivitele­zett és még azon a hűvösebb klímán is gyakorlatilag elhanyagolható energiaigényű ún. passzívház.

A megnevezés azt tükrözi, hogy a külső energia bevitele nem halad­hatja meg a 15 kWh/m² éves értéket, amit a tökéletes hőszigetelés, a speciális, légtömör nyílászárók, az ellenőrzött légcsere, az ablakokon besugárzott napenergia, valamint a háztartásban keletkező hulladékhő visszanyerése révén érnek el. Ezál­tal az épület fűtésienergia-fo­gyasztása az eredetinek a 10-20%-ára csökken.

Az ezredforduló háza Közép-Európában. A 2003-ban épült passzívház túlnyomórészt előregyártott elemekből épült, tető feletti kollektorokkal.

A rendszer járulékos előnyei a ki­vételes komfortot biztosító, egészsé­ges, állandóan friss, tiszta (szűrt) le­vegő és a lakás minden pontján télen-nyáron egyenletes hőmérsék­let. A passzívház-technológia lényege mégis az, hogy az építészeti és épü­letgépészeti tervezés teljes szimbió­zisa valósul meg.

Túllépve a múlt század során ki­alakult gyakorlaton, többé nem egyszerűen csak egy – nyilván megfelelő hőtani tulajdonságú anya­gokból és szerkezeti elemekből lét­rehozott – épületszerkezetet látnak el az építtető igényeinek megfelelő komfortot biztosító gépészettel, amikor is a különböző szakágak a külső környezet hatásain kívül – kis túlzással – leginkább egymás gyen­geségeit vannak hivatva kiegyenlí­teni.

A rendszer megvalósításának alap­feltétele a tervezésen és a megfelelő anyagok beépítésén túl a rendkívül precíz kivitelezés, aminek igazolásá­ul az elkészült épület légtömörségét nyomáspróbával ellenőrzik. A nyolcvanas évek végén megszü­lettek az elképzelések arra vonatko­zólag, hogy miként lehetne ezt a technológiát – kiváló hővédelem, a hőhidak kiküszöbölése, légmente­sen lezárt belső terek, hővédő nyílászárók és ellenőrzött szellőztetés – továbbfejleszteni.

Passzívházak fejlődése

A passzívház kifejezés olyan épü­letet jelöl, amely a közép-európai éghajlaton csak egészen csekély fű­tési hőt igényel, és így nem szüksé­ges hozzá külön aktív fűtési rend­szer. E házak melegen tartására elegendő az a hőmennyiség, amely az emberi test által és a háztartás­ban egyébként is termelődik, kiegé­szítve az ablakokon besugárzott és az épület felületét érő napenergiá­val, valamint a légcserével bejutta­tott friss levegő csekély mértékű előmelegítésével. Mindezek a passzív hőnyerési módok.

Megszületett a felismerés, hogy nem elegendő, ha az energiafel­használás optimalizálása a fűtési hő­re korlátozódik. Sokkal fontosabb, hogy a háztartásban előforduló minden egyes energiafelhasználást korlátozzák. Különben elvileg még az is lehetséges lenne, hogy egy ilyen ház fűtési energiáját azzal csökkentik a nullára, hogy magas áramfelhasználással bőséges belső „hőforrásokat” hoznak létre.

Több nyugat-európai passzívház megvalósításának súlypontjában az energiaveszteség kiküszöbölése állt: a hővédelem és a hővisszanyerés azok a fő elemek, melyek lehetővé teszik a cél elérését. Ezenkívül hőkollektorokat szerelnek fel a me­legvíz-ellátás fedezésére, valamint talaj hőcserélőt a friss levegő előme­legítésére. Ezeknél az épületeknél általában a használati meleg vizet vákuumos síkkollektorokban állítják elő, ame­lyet kondenzációs gázfűtés melegít a kívánt hőfokra. A kollektor a mé­rések szerint a melegvízigény 66%-át kielégíti. Az energiatakarékos víz­melegítésre különösen ügyelni kell, mivel az energia legnagyobb részét erre kell fordítani.

A passzívházban a maximális fű­tési teljesítmény a legnagyobb téli hidegben sem haladja meg a 10 W/m²-t. Így a szellőztetésként bevezetett friss levegő által szállít­ható hőmennyiség is elegendő a fű­tési hő átadására, külön melegvizes hőátadó rendszerre nincs szükség.

Szellőztetők passzívházakban

A passzívház csak nagy hatásfokú hővisszanyerő szellőztetőberendezéssel működhet, mivel csupán a szellőztetéssel elvesztett hőmennyiség eléri a 35 kilowattórát négyzet­méterenként, ami több, mint egy passzívház fogyasztásának a kétsze­rese. Legtöbb ún. passzívházba egy be- és kivezető légcsatornát építe­nek be, amelyet átvezetnek egy hő­cserélőn.

A folyamatosan üzemelő hővis­szanyerő szellőzés a lakásokat állan­dóan tiszta és friss levegővel látja el. A legkisebb levegőmennyiség, ame­lyet a lakószobákba vezetnek, 100 m³/óra, de szükség esetén ez növel­hető 160-185 m³/órára. Ugyanezt a levegőmennyiséget átszívják a kony­hán és a vizes helységeken (WC-n, fürdőszobán) keresztül is. Ilyen ha­tásfokú szellőztetőrendszerek ko­rábban nem léteztek.

Támasztott igények

Különösen ügyelni kell arra, hogy a belső térben használt anyagok a légteret a lehető legcsekélyebb mér­tékben terheljék. A hőszigetelő anyagokat a belső vakolat, illetve a párazáró fólia hézagmentesen el­zárja, ami épületfizikai szempont­ból jó kivitelezéssel egyébként is szükségszerű.

A 90%-ot meghaladó megtakarí­tás kizárólag műszaki újítások ered­ménye. Nemcsak a felhasznált hőmennyiség maradt a megszokott 11 kWh/m² érték alatt, de a lakásokban egyenletes meleg is van. Az összes energiafelhasználás 30-32 kWh/m², amiben benne van a fűtés, a meleg víz előállítása, az áram és a főzéshez elhasznált gáz is.

A passzívház prototípusa tökéle­tesen megfelelt a vele szemben tá­masztott igényeknek. Ezután csak az volt a kérdés, hogy a befektetett pluszköltségeket miként lehetne csökkenteni. Erre szolgált a kutatás második fázisa, amely elvezetett a második generációs, olcsó passzív­házakhoz. Az ez idáig megvalósított épüle­tek egyre változatosabbak, és egyre nyilvánvalóbbá válik, hogy nem kü­lönleges építési rendszerről, hanem egy mindinkább elfogadott szemlé­letről van itt szó.

A családi házak, sorházak és tár­sasházak mellett középületekre is vannak bőven példák: több ilyen irodaház, ipari épület, iskola és óvo­da épült már. Lényeges, hogy a passzívházak­ban lakók jól érzik magukat. A jó hőszigetelés miatt az épületben se huzat, se hidegsugárzás, se különö­sebb hőmérséklet-különbség nem érzékelhető.

A csekély energiaigény a passzív­házban még magasabb komforttal is jár, az energiatakarékosság így elve­szíti mellékízét. Nem a lemondás, hanem ellenkezőleg, a magasabb életszínvonal társul a környezettu­datos céllal. Csak így van a mai vi­lágban lehetőség arra, hogy jelen­tős környezeti változásokat hozzunk létre, aminek előbb-utóbb a globális hatása is érezhető lesz.

A passzívházak mind nagyobb népszerűsége Nyugat-Európában tény, ám nagy kérdés, hogy több-e mindez múló divatnál, és valóban meghatározó építési móddá válik-e, illetve hogy Magyarországon is fel kell-e készülnünk a passzívház-tech­nológia „begyűrűzésére”?

A gyors terjedésnek minden bizon­nyal vannak szemléletbeli gátjai. Nemcsak arra kell itt gondolnunk, hogy sok építtetőben föl sem merül­nek igazán az energiatakarékosság (vagy pláne a környezetvédelem) szempontjai, hanem arra is, hogy a passzívházak bizonyos értelemben más életmódot, másfajta épületüze­meltetési gyakorlatot követelnek a la­kóktól, mint a hagyományos épületek.

Igaz, a tapasztalat azt mutatja, hogy a szemléletbeli akadályok vi­szonylag könnyen leküzdhetők, ha az újdonság, amit meg kell szok­nunk, kézzelfogható előnyöket – ké­nyelmet illetve pénz megtakarítási lehetőséget – kínál. Azt kell azonban mondanunk: a pénzügyi előnyök sem olyan egyértelműek, mint ami­lyennek az első pillanatban tűnnek.

Gazdaságossági kérdések

A nyugati becslések ugyan – mint fent említettük – 7-10 százalékos építési többletköltségről szólnak, ám feltehető, hogy Magyarországon en­nél kedvezőtlenebb aránnyal kell számolnunk. Először is azért, mert a passzívházépítés olyan technológiai fegyelmet követel, amit csak minősé­gi munkát végző – tehát magasabb díjazásért dolgozó – szakemberektől várhatunk el. Egy hagyományos épü­letet az átlagosnál gyengébb kivitele­ző csapat is elfogadható minőségben elkészít, ha a megbízó műszaki ellen­őre a körmükre néz, hiszen kitapo­sott úton kell járniuk, megszokott technológiai folyamatokat kell elvé­gezniük. A passzívházak esetében (mint alább látni fogjuk) a megszo­kott technológiai fegyelem nem elegendő, illetve az így épített ház nem fogja produkálni azokat az épületfi­zikai jellemzőket, amelyek alapján kiérdemelné a „passzívház” nevet.

Kétségtelen: segít ezen a problé­mán, ha a ház – részben vagy csak­nem egészben – előre gyártott ele­mekből épül, amelyeket megfelelő minőségben dolgozó „passzívház-­előregyártó” üzemben állítanak elő. Az ilyen üzemekben azonban a ter­melési költségekre rakódnak olyan egyéb – adminisztrációs, forgalma­zási, szállítási – költségek, amelyek csak bizonyos termelési volumen fö­lött gazdálkodhatok ki. Bizonyos tö­megű termék fölött állíthatók be ugyanis olyan gépsorok, amelyek elég olcsóvá teszik a termelést ah­hoz, hogy még az adminisztrációs és forgalmazási költségekkel együtt is versenyképes árat tudjanak kínál­ni a passzívház-építők a hagyomá­nyos építkezésben érdekelt vállalko­zásokkal szemben. És tegyük hozzá: míg nagymértékben a „szürkegaz­daságban” folyik, addig az előre-gyártás óhatatlanul „kifehéríti”, az­az drágábbá teszi a megbízók számára ezt a technológiát.

Mindettől függetlenül csak konk­rét gazdaságossági elemzések tud­nák megmutatni, hogy Magyarorszá­gon gazdaságossá tehető-e a passzívházépítés. Az energiaárak emelkedése mindenesetre a megté­rülési idő rövidülését eredményez­heti.

A potenciális megbízók számá­ra talán nem hangzana rosszul egy olyan konstrukció, amelyben a passzívház-építtető egy azonos méretű hagyományos épület energiaköltsé­gének megfelelő törlesztőrészietet fi­zetne meghatározott ideig (mondjuk 5-10 évig) az építési vállalkozónak, aki ennek fejében az adott ideig a ház üzemeltetésére is vállalkozna, és az energiamegtakarításból származó haszon lenne az ő profitja. Azért is tűnik szimpatikusnak – és bizalom­erősítőnek – ez a megoldás, mert így a kivitelező csak akkor jutna hozzá a szóban forgó pénzhez, ha az épület valóban képes produkálni az elő­irányzott energiamegtakarítást.

A megvalósítás

További kérdés, hogy még ha a passzívházakra megfelelő fizetőké­pes kereslet mutatkozik is, rendelke­zésre áll-e az a szakembergárda, amelyik alkalmas az ilyen épületek megvalósítására. A passzívházak kivitelezése – mint arra korábban már utaltunk – nem hagyományos feladat. A munka szi­gorú technológiai fegyelmet köve­tel, és az egyes szakági kivitelezőktől olyan széles látókört kíván meg, ami eltér a szokásos elvárásoktól.

A passzívházak – amennyiben új épületről, és nem felújításról van szó – rendszerint könnyűszerkezetes megoldással, favázas szerkezettel készülnek. A kivitelezési munkák jelentős hányada tehát ácsokra hárul, azonban itt olyan feladatokat is meg kell oldaniuk, amelyekkel a többnyire tetőszerkezeteket és állványokat készítő szakemberek nem minden esetben tudnak könnyen megbirkózni. Kényes részletek ebből a szempontból a homlokzati falak, a födémcsatlakozások, az ereszmegoldások, a lábazati csatlakozások hőhídmentes és légzáró kialakítása, a nyílászárók ugyancsak hézagmentes beépítése.

Emellett természetesen a szerkezetnek a statikai szempontoknak is meg kell felelnie (különös tekintettel a megfelelő teherbírású kapcsolatok kialakítására). Passzívházat megtervezni sem könnyű – gyaníthatóan az építészek és statikusok nagy része csekély jártassággal rendelkezik ilyen faszerkezetek illetve csomópontok tervezésében -, de a kivitelezőnek is meg kell szoknia, hogy itt nem elég „nagyjából” a tervek szerint dolgozni, és nem engedhető meg, hogy egy leejtett szerszám „véletlenül, egy kicsit” megsértse a légzáró fóliát. Általában is elmondhatjuk, hogy az ácsnak (is) pontosan tisztában kell lennie nemcsak a légzáró fóliák, de minden alkalmazott építőanyag épületfizikai tulajdonságaival és szerepével, s ez valamennyi szakági kivitelezőre igaz.

Kivitelezések

A passzívházak kivitelezésekor a szakági kivitelezőknek és a helyszíni művezetést végző tervező(k)nek csapatban, folyamatosan konzultálva, egymás problémáit megértve kell dolgozniuk; valamiképpen azt a régi építőmesteri szemléletet kell felidézniük, amely egykor a teljes tervezési és építési folyamatot átfogta. Hogy még egy konkrét példát említsünk: minden szereplőnek pontosan tisztában kell lennie a ház szellőzőrendszerének és napelemeinek jelentőségével. Ezeknek a helyét gondosan meg kell tervezni, és pontosan ki kell alakítani.

S ha már az anyagismeretről esett szó:

Alapvetően fontos a passzívhá­zak esetében a fa szerkezeti elemek megfelelő szárazsága. Egy hagyo­mányos magas tetős ház szarufájának talán megbocsátható, ha beépí­téskor még nedves volt, és némileg megvetemedik, egy passzívház ese­tében azonban a deformációnak rendkívül súlyos következményei le­hetnek: drasztikusan ronthatja az energiafelhasználási paramétereket. A deformáció nyomán keletkező ré­sen beáramlik a hideg levegő, az így keletkező hőhídnál páralecsapódás alakulhat ki, ami a hőhíd kiterjedé­sét eredményezheti.

Az egész épü­lettestet érintő deformáció követ­keztében akár megrepedezhet a falak belső gipszkarton burkolata, a hőhidaknál megindulhat a penésze­dés, radikálisan megugrik az ener­giaigény – képzelhetjük, mit szól ehhez az a lakó, aki többletköltsége­ket is vállalt azért, hogy egy passzív­ház tulajdonosának vallhassa ma­gát. Nyilvánvalóan csökkenthető a vetemedésből adódó károsodások veszélye egyrészt oly módon, hogy ahol lehet, fa alapanyagú építőle­mezeket (farost, furnér, OSB stb.) alkalmazunk, másrészt a hézagzárá­sok olyan csomóponti kialakításá­val, hogy azok képesek legyenek bizonyos alakváltozások károsodás­mentes elviselésére.

Ez megint csak túlmutat a hagyományos kivitelezői, illetve tervezői feladatokon. Jogos­nak tűnik tehát a korábban fölvetett kérdés: képesek lennének-e építő­ipari szakembereink megfelelni ezeknek a kihívásoknak, ha mégis­csak beindulna a passzívház üzlet Magyarországon?