• benapozás

Épületek benapozása

Egyes – nagyszámú ember befogadá­sára alkalmas – épületek, épületegyüt­tesek tervezésekor fontos a benapozottság vizsgálata még az előkészítési fázisban.

Amikor a benapozás vizsgálatáról beszélünk, feltételezzük, hogy bizo­nyos év- és napszakban a környeze­ti tárgyak (fák, épületek, dombor­zat) akadályozzák, hogy az épületet direkt napsugárzás érje. A vizsgálat célja a geometriailag lehetséges, il­letve a megfelelő meteorológiai adatok birtokában valószínűsíthető benapozási időszak pontosítása. A benapozási körülmények isme­retének birtokában lehetővé válik a tervezett épület vagy épületegyüttes igényeknek jobban megfelelő tele­pítése, tájolása, formálása.

(Kép fent) Az épület tökéletes benapozásához alakított épülettömeg.

A benapozási időtartam a napdi­agramról leolvasható, ha rávezetjük a napállások határeseteit, melyek a vizsgált homlokzat felől látható, ár­nyékot vető tárgy kontúrvonala mentén adódnak. Ezek a szélső napállá­sok megszerkeszthetők, ha a vizsgált homlokzat választott pontjait és az árnyékvető kontúr jellemző pontjait egyenesekkel, vetítősugarakkal összekötjük. A vetítősugarak égbolti döféspontjai a szélső nap állásokat je­lölik. Ezek térszögeinek birtokában a döféspontok diagrami megfelelői ki­jelölhetők.

Az így nyert pontokat összekötve megkapjuk az árnyékvető tárgy diagrami megfelelőjét, ez pe­dig azoknak a szélső napállásoknak a mértani helye, melyen kívül eső pon­tokból már nem érheti napsütés a vizsgált homlokzatot. E kontúrvonal és a diagram kerülete által határolt idom az árnyékmaszk. Az árnyék­maszk azt a területet takarja le a di­agramon, amelyet a homlokzat előtt a napsugárzás útjában lévő tárgy kitakar az égboltból. Röviden az ár­nyékmaszk a valóságos árnyékoló kontúr diagrami megfelelője. A be­napozási időszak az árnyékmaszk és a homlokzat tájolásával megegyező átmérő között szabadon maradt nappályákról olvasható le.

Az árnyékmaszk szerkesztése mér­nöki feladat, melynek készítése – a nappályadiagram segítségével – hosszadalmas, és rendszerint bonyolult, ezért egyszerűsített példaábrákon mutatjuk be egyes épületek gyakor­lati árnyékszerkesztését. A művelet egyben megmutatja az épületek homlokzatainak, illetve belső, embe­ri tartózkodásra szolgáló tereinek be-napozhatóságát.

Lakószobák vizsgálata

Az épületek egymásra hatásának vizsgálata után következik az egyes épületek belső terének, főként lakószobáinak vizsgálata. A benapozás mértékéül nem a teljes ablakfelület benapozását kell alapul venni, ha­nem a belső teret érhető napsütés napszakát és időtartamát. A függőleges árnyékszög maszk két árnyéksíkból tevődik össze: a parapetet és a saját párkányvonalát összekötő egyik, valamint a saját párkányvonalát és a szemben lévő épület párkányát összekötő másik síkból. Ezek a lehetséges benapozást határoló árnyéksíkok, amelyek azokat a szélső napmagasságokat je­lölik, amikor már, vagy amikor még benapozás lehetséges.

A parapetet és a saját párkányvo­nalat összekötő árnyéksík diagrami megfelelője a párkányt az ablak szé­lességéhez képest végtelen hosszú­nak tekinti, de mint látható, a pontos meghatározás mellőzhető is, hiszen a benapozásra nincsen hatása. A szemben álló épület párkányvo­nalából adódó származtatott épület­kontúrt azonban, melyet az árnyéksí­kok vonalai határolnak be, a valós hossznak megfelelően kell ábrázolni. A vízszintes árnyékmaszk az ablakká­ván és a szemközti árnyékoló épület megfelelő függőleges élein átfekte­tett négy árnyéksíkból tevődik össze. Nyomvonalaik egymáshoz viszonyí­tott helyzetét a szögértékek jelölik.

A függőleges és vízszintes árnyék­szög maszk értelemszerű összetevésé­ből származik a teljes árnyékmaszk. Az épület tájolásával azonosítva és a napdiagramon átvezetve a vonal­kázásmentes, vagyis az árnyékmaszk által nem takart nappályák időpont­jai jelölik a vizsgált szobát érő lehet­séges benapozás év- és napszakát.

(Kép fent) Ikerjellegű napházak alternatív elhelyezésben a) földszinti; b) emeleti alaprajzok.

(Kép fent) Különböző fekvésű épületek eltérő tájolás melletti benapozási feltételei, illetve hatékonysága %-os megosz­lásban a) fő égtájjal párhuzamos; b) fő égtáj­tól 45°-kai elfordított épületsík esetén.

(Kép fent) Az épületek üvegfelületeire érkező napsugárzás különböző (30°, 45°, 60°) tetőhajlásszögek esetén a) téli; b) őszi/tavaszi; c) nyári év­szakváltáskor (déli 12 órakor). Az egységnyi (1 m²-nyi) felületre eső sugárzási zóna mérete (1,0m² alatti érték) határozza meg a %-os hatás­fokot. Ne feledjük a merőlegestől eltérő benapozási szög miatt létre­jövő reflexiós értéket levonni.

(Kép fent) Észak-déli fekvésű többlakásos ház napszakoknak megfelelő benapozása a) sorház; b) szabadon álló ház;1…4…7 a lakások száma.

(Kép fent) A zárt sorú ház lakásának benapozása tartalmazza a legtöbb kritériu­mot az épület vetületi mérete és a kapcsolódó szomszédos házak mi­att a) a szomszédos ház árnyéka miatt kedvezőtlen; b) kedvező megoldás középszárny-„kiemeléssel”; c) a legjobb alaprajzi lehetőség nap­fényt nem igénylő épület (pl. ga­rázs) közbeiktatásával és hátraugratásával; 1 lakások; 2 garázsok; 3 benapo­zott épülethomlokzat; 4 természe­tes megvilágítás ablakozására al­kalmas épülethatároló; 5 benapozás szöge.

Látszólag bonyolódik a megol­dás, ha a kontúrok egyenesekből te­vődnek ugyan össze, de egymással nem párhuzamosak. Ilyen helyzet gyakran előfordul nem párhuzamos homlokzatú épületeknél. Ha válto­zatlanul a vizsgált épület teljes be­napozása az igény, akkor ezt a felté­telt az árnyéksík elégíti ki, mely a két épület között a legmeredekebb esésvonalú.

Szabálytalan kontúrvonalú árnyé­koló tárgyak, domborzat, növényzet stb., árnyékmaszkjainak megszer­kesztésénél az árnyéksíkok haszná­lata túl bonyolulttá tenné a szerkesz­tést. Vetítősugarak alkalmazásával a művelet leegyszerűsödik. A vizsgált épületfelület és az árnyékoló kontúr jellemző pontjain áthaladó vetítősu­garak égbolti döféspontjait összekö­tő görbe vetületi képe lesz az árnyékmaszk.

Esetenként egy homlokzat – kiter­jedése miatt – egy ponttal, mint a vetítősugarak centrumával, nem jel­lemezhető, s több főpontot kell ki­tűzni. Minden főpontból az árnyé­kot vető tárgy más-más kontúrja látható, azaz a főpontok számával egyező s részben egymást átfedő árnyékmaszkok keletkeznek. A teljes benapozást határoló végleges ár­nyékmaszk az átfedő árnyékmasz­kok egymás által le nem fedett kon­túrvonala lesz.

Az árnyékvető kontúrok meghatá­rozása után ezek égbolti megfelelőit, illetve vetületi képeit kell megszer­keszteni. A két művelet egyesíthető, ha a napdiagramot használjuk, hi­szen annak koncentrikus körei, ma­gasságvonalai az égbolti szögmagas­ságokat jelölik vetületben. A vetítősugár irányának és hajlásszög­ének ismeretében közvetlenül a dö­féspontok vetületi képeit kapjuk meg, az összetartozó döféspontok pedig egy-egy főpontból szerkesztett kontúr diagrami megfelelőjét, az ár­nyékmaszkot képezik.

(Kép fent) Oldalbenapozottságú télikert- és lakáskapcsolatú, lépcsősen eltolt sorház a) kerti kép; b) helyszínrajz.

(Kép fent) A tökéletesebb benapozás miatt lépcsőzetesen eltolt lakóépület­ egységek télikerten és teraszon keresztüli kertkapcsolattal a) kerti kép; b) helyszínrajz.

(Kép fent) Napház benapozottsága a működé­si fázisoknak megfelelően A) benapozási naptér; B) szoláris melegvíz-termelés; C) foto-elektromos cellák (elektromosáram-ter­melés) a) működési metszet; b) szoláris rész árnyékolása; c) benapozás té­len; d) benapozás nyáron.

(Kép fent) Az árkád- vagy tornácszerű folyosó mögötti tér – mélysége függvényé­ben – kedvező tájolás esetén is csak nyáron napozható be bizo­nyos mértékben.

(Kép fent) Déli tájolású referencia-lakóház Közép-Európában, ahol a normál lakótérhez télikert és szoláris kollektor felületű tető kapcsolódik a) nézet és funkcionális metszet; b) lakás/télikert keresztszellőztetési vázlata; c) télikert (lakástól függet­len) szellőztetése a nyári magas hő terheléskor; A keresztlégáram; B kiegészítő légjárat (bukóajtón ke­resztül); C teljes légcsere nyitott télikertajtókkal.

(Kép fent) A lakótérben létrejövő sugárzóna sík épülethom­lokzaton lévő ablakok esetén árnyékmentes, fe­dett teraszok esetén ezek karakterétől függő mé­retű árnyék jelenik meg benne.

(Kép fent) Szolár- vagy napház árnyékolásá­nak alternatívái és lehetőségei lég­hűtő járattal a) belső (roll)árnyékolóval; b) külső (roll)árnyékolóval; A hűtőlevegő-bevezető; B levegőkivezető; C árnyé­koló; D üvegfelület.

A benapozási időszak, illetve a le­hetséges napfénytartam meghatá­rozásához a fentiek szerint transz­parens papírra szerkesztett árnyék­maszkot a vizsgált homlokzat tájolá­sával egyezően a napdiagramra he­lyezve a homlokzat síkját jelölő át­mérőről és az árnyékmaszk közötti fedetlen nappályákról leolvasható a benapozás. Pontos időadatok céljá­ból természetesen a korrekciókat is el kell végezni.

Egy már kialakult környezetbe telepítendő épület benapozás-vizsgálatakor bonyolult, összetett kontúrvonalakat kell megszerkesz­teni. Az árnyékmaszk a vizsgált homlokzat főpontjából szemlélt épület sziluett égre rajzolódó képé­nek vízszintes síkú vetülete lesz. A komplikáltnak látszó szerkesztés már kis gyakorlattal is rövid időn belül elvégezhető.

Benapozás és árnyékolás összefüggései

Az ezredforduló építészete már ott tart, hogy a napsugárzás bejuttatása az épületekbe és az ellene való vé­dekezés közel azonos súlyú problé­mát jelent az új tervek készítésénél, de a régebbi, ám igényes házak kor­szerűsítésénél is.

Szakmai szempontból a benapo­zás az időtartam, amelynek so­rán egy meghatározott pozíciójú (tájolású és dőlésszögű) felületre di­rekt napsugárzás juthat. Ez az idő­tartam az épület tömegének alakí­tásától, az épület tagozataitól, a környező növényzettől, a beépítés­től, a terepalakulatoktól függ. Egy homlokzat, egy nyílászáró benapozása – és ezzel a transzparens szer­kezeteken át a mögöttes helyiségé is – az épület energiamérlege, a helyiségekben kialakuló hőérzeti fel­tételek, a napsugárzás élettani és lélektani hatása szempontjából bír jelentőséggel. A naptári év a benapozás szem­pontjából két időszakra osztható: kedvezőre és kedvezőtlenre.

Kedvező időszaknak a napsugár­zásban szegény és hűvös léghőmér­sékletű évszakot tekintjük. Ekkor igényeljük leginkább a teljes lehet­séges benapozást, mert ilyenkor az épületben kedvezően befolyásolja az energiamérleget, a belső mikro­klímát. Ez hazánkban szeptember végén, október elején kezdődik, és április végéig, május elejéig tart.

(Kép fent) „Ü” magasságú sza­bad üvegfelületű ab­lakkal egybeépített árnyékoló mechaniz­musok a) ablak feletti re­dőnytok; b) ablak elé kapcsolt redőnytok.

(Kép fent) Épülethez kapcsolt árnyékolók és működési lehetőségeik a) fix építésű erkély; b) fix lamellás árnyékolók; c) fekvő lamellás; d) fekvő dőlt lamellás; e) zsaluzia, ref­lexiós; f) zsaluzia, árnyékolós; g) billenő lamellás reluxa; h) álló, fordítható lamella sorral.

(Kép fent) A lakóházhoz kapcsolt télikert ősz­től tavaszig a lakás fontos része a) működési metszet árnyékoló nélkül; b) üvegtető feletti árnyékolóval és a belső – kapcsolt – légtér ke­resztszellőztetésével;

Néha a fenti határok között is elő­fordulhatnak túl meleg napok, ami­kor néhány órán át a közvetlen nap­sugárzás épületen belül is némi kényelmetlenséget okozhat. Ennek ellenére ekkortájt a benapozást fo­kozottan kívánatosnak tartjuk. A benapozás igény a léghőmérsékleti (átlag- és csúcs-) értékek, a napsüté­ses órák számának csökkenésével fokozódik. Következésképpen a téli hónapokban tartjuk szükségesnek a maximális időtartamú benapozást. Ezért helytelennek tekinthetjük az épület olyan telepítését, tájolását, mely a téli benapozást kizárja.

A fennmaradó, „kedvezőtlennek” nevezett nyári időszakban sem mond­hatunk le az épület benapozásáról. Az épület használói ilyenkor is a napfény teljes biológiai, pszichológi­ai hatására igényt tarthatnak, azon­ban tudomásul kell venni, hogy a nap nagyobb részében az épület belső te­rébe lépő napsugárzás termikus hatá­sa kellemetlen hőérzetet okozhat. A napsugárzás három hatása nem választható szét, de az épületbejutó su­gárzás mennyisége, minősége és idő­tartama árnyékoló berendezésekkel az igények szerint korlátlanul szabá­lyozható, így a kedvezőtlen hatás kiküszöbölhető. Ezért a nyári benapo­zás teljes kizárása hibás állásfoglalás lenne.

Sokan úgy gondolják, hogy a téli napfordulóra tervezett ház nyáron veszélyes, vagy sok kényelmetlensé­get okoz. Az aggodalmak néhány – minden szakmai tudást és odafigyelést mellőző – negatív példára ve­zethetők vissza. Sajnos, a kevés rosszul „működő vagy működtethető” épület gátat szabhat és szab is e fej­lődési iránynak, ám hazai és nyuga­ti építészeti próbálkozások épp en­nek ellenkezőjét igazolják. Ennek ugyan ára van, úgy szellemi, mint anyagi vonatkozásban, ám mégsem akkora, hogy mindenkit elriasszon.

Fontos, hogy a ház nyári benapozása – a többi tervezési igény kielé­gítésén túl – megoldható legyen. A nyári hónapokban a hajnali, reggeli órák léghőmérséklete ala­csony, a hő kényelmetlenség határát nem éri el. Ha tehát a nyári hóna­pokban csak részleges benapozás érhető el, teljes nem, akkor az lehe­tőleg a reggeli, legkésőbb a kora délelőtti órákra essen. Figyelemre méltó, hogy a reggeli órákkal „szimmetrikus” délutáni időszak (pl. reggel 5 és délután 17 óra) hőmérsékletei nem azonosak, a reggeli mindig jelentősen alacso­nyabb. Benapozás szempontjából ezért is a reggeli a kedvezőbb.

Nem hagyhatók figyelmen kívül a helyi klimatikus viszonyok sem. Né­hol a reggeli órákban gyakori a köd­képződés, más helyeken délelőtt de­rültebb az égbolt, mint délután. Ennek oka a napsütés hatására kelet­kező párolgás, a délutáni felhősödés. Tehát a benapozási időszak megvá­lasztásánál nemcsak a geometriailag lehetséges, de a meteorológiailag va­lószínűsíthető napsütötte időszakok­ra is támaszkodni kell. A benapozás gondos tervezésekor a helyi mikro-klimatikus körülményekre is tekintet­tel kell lenni. Az egyenletes lakótéri temperálás megteremtését segítik a mestersé­ges és természetes árnyékvetők, ár­nyékolók. Különösen fontos az épü­let környezetében lévő növényfajták megfelelő kiválasztása. (Gondol­junk a lomb hullató és örökzöld faj­ták szerepére.)

(Kép fent) Oldalhatáron elhelyezett, utcával párhuzamos gerincű épületek ol­dalkerti árnyékképének vizsgálata (jelölések az előző ábra szerintiek).

(Kép fent) Oldalhatáron elhelyezett épületek kedvezőbb oldalkerti benapozottságát biztosító csökkentett magasságú garázs épületrész (alternatíva) a) utcakép; b) helyszínrajz; A/B vizsgált épületek; 1 téli; 2 őszi/tava­szi; 3 nyári benapozottság; 4 épü­lethossz; 5 épületköz; 6 vizsgált nappályaszakasz; 7 másod árnyékvető (tető él).