A napos ház

A Nap kettős szerepe az építészetben

Más ágazatokhoz hasonlóan az épí­tészettel kapcsolatban is világszerte kutatásokat végeznek, és az eddigi fejlődés eredményeit elemzik.

Az elemzés a tulajdonképpeni fejlődés alapja, mert ha valamely szakmai kérdés tekintetében egy megvalósult objektum kapcsán kér­dések és problémák merülnek fel, azokat mindenképpen tisztázni kell. Gondoljuk csak jól át, hogy a vályogépítészetet, a földházakat, a földbe (vagyis terepbe) vájt házakat egyszer már „leírtuk”. Az, hogy új­ra felfedezzük őket, napjainkban természetes, legyen szó akár építő­anyagokról, akár „burokba” zárt al­kotásokról, melyek az ember lakásá­ul szolgálhatnak.

A tudomány egyre többet foglal­kozik a NAP és az építészet viszo­nyával, a napépítészettel, sőt már a hozzákapcsolódó épületgépészettel is. A ilyen elvek alkalmazásával lét­rehozott épületeket a szakmában természetes házaknak nevezik. Hogy miért, arra sokféle magyará­zat van, ám hogy melyik igaz, firtat­ni nem érdemes, mert a lényeg az, amit alkotunk, nem pedig az, hogy „zöld” vagy éppen sárga technoló­giának nevezzük.

A Nap kettős szerepe az építészetben

Az épületek, a házak ideális fényfor­rása, a belső terek tökéletes megvi­lágításának felelőse a Nap. Az em­ber igyekszik a kor technikai (és tudományos) szintjéhez igazítani életterét a lehető legjobb építészeti és kapcsolódó technológiai megol­dások, valamint kiegészítő rendsze­rek felhasználásával – beleértve az épületek belső klímájára döntő ha­tással bíró szoláris fűtést is.

A szoláris rendszerekben a napsu­gárzás energiahozama az évszakvál­tások és egyéb tényezők hatására nagymértékben és véletlenszerűen változik.

Az épületekben a fűtésre, a nap­sugárzás fűtőhatására általában ak­kor van szükség, amikor a sugárzási energiahozam kisebb. Az adott épít­mény vagy tartózkodótér fűtéséhez az energia leadását és annak tárolá­sát minimum 24 órás ciklusra kell megtervezni. Vannak esetek, ami­kor ez a ciklus többnapos vagy több­hetes. Ilyenkor a „csapdába esett” napsugárzásból nyert hőmennyisé­get kisebb-nagyobb akkumuláló-(tároló-) térbe vagy tömegbe „sűrí­tik be”, akár hosszabb időre is.

A szoláris rendszer főbb feladatai:

  • a sugárzás csapdába ejtése és az energia begyűjtése;
  • a begyűjtött energia tárolása;
  • a tárolt energia leadása;
  • az energia szállítása vagy közve­títése e három főfunkció között; ez az ún. köztes funkció (mértéke, il­letve nagysága nagymértékben vál­tozhat).

Ha az előzőekben felsoroltak tel­jesítésére épületgépészeti megol­dást, illetve rendszert alkalmazunk, azt aktívnak, míg az építészeti kiala­kításút passzívnak nevezzük.

Az aktív rendszerek esetében a su­gárzást felfogó, illetve begyűjtő esz­közök, a kollektorok, nemcsak épü­letre telepített elemek lehetnek, hanem a tető héjaláshoz kapcsolt vagy az épület falszerkezetének kül­ső felületével összeépített rendsze­rek is. Az energia tárolása elsősor­ban víztartályok felhasználásával valósul meg, de elképzelhető egyéb tárolóegység is. A hő leadáshoz a központi fűtési rendszerekben is­mert megoldások közül szinte bár­melyik alkalmas; folyadékos rendszerű vagy kombinált légfűtés egyaránt lehetséges. Az energia szállítására folyadékos fűtésnél a szivattyús, légfűtésnél a ventilációs megoldások jöhetnek számításba.

Passzív rendszereknél mindhárom főfunkció teljesítésére az épület, il­letve annak szerkezeti elemei szol­gálnak; ezek látják el az adott épít­ményt szoláris energiával (bár inkább csak másodrendszerekként működnek).

A szoláris építészet

(Kép fent) A szoláris építészet egyik remeké­nek madártávlati (grafikus) képe. Az ikerjellegű épület egyik lakása a délelőtti, míg a másik a délutáni nap sugarait hasznosítja passzív rendszerrel, oly módon, hogy az üveg mögötti lakrészek, ha kell, vi­lágosak, ha kell, árnyékosak.

Sorházas beépítés egyik épület­egysége

(Kép fent) Sorházas beépítés egyik épület­egysége, ahol a napos tereket a kerti (délnyugati) végépület részen helyezték el. Kiegészítésként a te­tőre kapcsolt kollektor mező ősztől tavaszig az épület szociális hő-igényének nagy részét biztosítani tudja, nyáron pedig az összes használati meleg vizet előállítja.

Kétszintes la­kóház terve 1 Kétszintes la­kóház terve 2

(Kép fent) Tökéletes alaprajzi kapcsolású, „passzív rendszerű” kétszintes la­kóház terve. A sorház elemként kapcsolható lakóépületet déli lejtésű telekre tervezték, emeleti bejárattal és ugyancsak felső szinti garázshe­lyiséggel kapcsoltan. Lényege, hogy a légzsilipként funkcionáló té­likert mögötti térben nyitható abla­kozással minden lakóhelyiség összekapcsolható a naptérrel és a szabad térrel a) kerti kép nyeregtetős változata; b) kerti kép (metszet) sátortetős változatban; c),d) párhuzamos ha­tárfalú egységek alsó és felső szinti alaprajzai; e),f) ferde határfalú egy­ségek alsó és felső szinti alapraj­zai; g) szoláris működési metszet; 1 téli; 2 nyári benapozással, ke­resztszellőztetett télikerttel.

Passzív rendszerek

A passzív rendszerek sugárzást fel­fogó elemei elsődlegesen az épület, az építmény üvegezett, transzpa­rens részei mögötti felületek, de előfordul az ezt kiegészítő vagy az üveghez hasonló hatásfokú mű­anyag és fémlemez, illetve ezek ré­tegkiépítéseinek bármelyike vagy ezek kombinációi is.

Az energia tárolására és leadására az épület külső, „burkoló”- falán be­lüli összes szerkezete szolgálhat, a padozattól a zárófödémig. A hő-leadás, az energia célba juttatása az épületszerkezetekben és a helyisé­gekben lejátszódó spontán folyama­tok (vezetés, hőátadás) eredménye. Utóbbi folyamathoz külső energia­forrás nem szükséges, kivéve a me­chanikus légelzárókat helyettesítő termosztátos elektromos elzárók üzemeltetését (pl. csappantyúk, ab­lakok vagy nyíló felületek nyitása, zá­rása stb.). A folyamatok szabályozá­sára korlátozottabbak a lehetőségek, ezért a passzív rendszerek gondos szakmai felkészülést és hozzáértést igényelnek a tervezéstől kezdve a kivitelezésen át egészen az üzemel­tetésig.

A passzív rendszerek két változa­ta: a direkt és az indirekt rendszer.

Direkt rendszer esetében a három főfunkciót a fűtendő tér, épületrész vagy helyiség szerkezetei látják el. Az üvegezés (vagy az azt helyettesítő elemek) felületén bejutó sugárzást a belső szerkezetek elnyelik, illetve tá­rolják, majd belső felületükön át le­adják a fűtendő térnek.

Indirekt rendszerek esetében a három főfunkció térben szétválik:

  • az elnyelés a helyiségen kívül,
  • a hőleadás a helyiségen belül,
  • a tárolás többnyire egy térbelileg „köztes” helyen lévő épületszerkezet­ben,
  • az energia-„eljuttatás” az épü­letszerkezetben kialakuló hővezetés és az épületben létrejövő természe­tes légmozgás segítségével történik.

A hibrid rendszerek abban külön­böznek az indirekt rendszerektől, hogy a csapdába ejtett energia célba juttatása épületgépészeti kapcsoló­kat igényel, a hőtárolásra adott esetben pedig nemcsak az épület­szerkezetet, hanem egyéb tárolási anyagtömeget is igénybe vesznek az erre a célra kialakított akkumulációs térben. Ebben az esetben az elnyelés- tárolás- leadás helyei egy­mástól térben elkülönülnek (a gépi szállítás miatt), így a működési fo­lyamat jobban szabályozható, és a rendszer egyedi igényekhez is job­ban használható. Az egyes rendsze­rek között tulajdonképpen nehéz és felesleges is az elhatárolás, és alkal­mazás vonatkozásában ez szükség­telen is.

A különféle rendszerek működé­sének megfelelően a sugárzással a következők történhetnek:

  • egy része átjut valamely transz­parens rétegen, vagy
  • elnyelődik egy belső tömeg felületén, vagy
  • vezetéssel átjut egy tömör szer­kezeten, vagy
  • levegő közvetítésével, szabad áramlás révén a fűtendő térbe, illetve valamilyen határoló szerkezetbe jut.

Az azonos működési elv ellenére az építészeti megoldások, szerkeze­tek, terek teljesen különbözőek. A transzparens réteg lehet az elnyelő felületre közvetlenül ráhelyezett átlátszó szigetelés, a tömör fal előtt elhelyezett üvegezés (közte annyi hellyel, amennyi a takarításhoz, a mobil hőszigetelés árnyékolás mű­ködéséhez kell, vagy akkora hellyel – üvegház, naptér -, amely az év jó részében mesterséges fűtés nélkül lakótérként használható). A tárolást és a hő leadást illetően lehet elsődleges szempont a helyben való elnye­lés és tárolás; a levegővel, konvektív módon való azonnali továbbítás és ezek kombinációja. A tárolásban az építőanyagok, épületszerkezetek mellett megjelenhet a víz vagy vala­milyen nagyobb tömegű anyag (pl. kavics, kő stb.).

Szabályként jegyezzük meg, hogy a fűtőhatást kiváltó folyamatok nyáron is léteznek, amikor egyáltalán nemkívánatosak, ezért minden esetben gondoskodni kell az épület túlzott nyári felmelegedése elleni védelemről, esetleg a szoláris rend­szer egyes elemeinek külön védel­méről is.

Alapelvként azt tartsuk szem előtt, hogy a jó szoláris épület ener­getikai célú elemei az épületbe szerkezetileg és funkcionálisan integrá­lódnak. A takaríthatóság azonban mindenütt igen fontos szempont, hiszen ahol intenzív légáramlás van, ott a finom és durva por lerakód­hat, a nem hozzáférhető járatokba pedig rovar- és állattetemek, bakté­riumok kerülhetnek. A csöves légjá­ratokat ajánlatos úgy kialakítani, hogy fertőtlenítőfolyadékkal időn­ként átöblíthetők legyenek, és a legmélyebb ponton leeresztő szelepet kell elhelyezni.

Kombinált rendszerű szolár ház

(Kép fent) Kombinált rendszerű szolárház, melynél elsődleges szempont a tö­kéletes benapozás, második a passzív energiahasznosítás, vala­mint az ehhez kapcsolt aktív hő hasznosítás alsó lég kollektorral való kiegészítése a) téli benapozás; b) benapozás ta­vasztól őszig; nyári hővédelem ár­nyékolóval; c) éjszakai hőleadás; d) napos homlokzat kerti képe.

Napház működési metszete

(Kép fent) Napház működési metszete A nyári benapozás; B őszi és tavaszi benapozás; C téli benapozás; 1 lakótér; 2 naptér (télikert); 3 üvegfelület; 4 tetőzet; 5 hőtároló közeg; 6 fűtő légjárat; 7 fűtőnyílások; 8 al­só hőszigetelés; 9 biztonsági lég­járat; 10 nyári légjárat.