Cikkünkben energetikus kollégánk egy épület energiafelhasználását elemzi szigetelés elhelyezésével, télikert és energiagyűjtő falak hozzáépítésével.

1. TÉLIKERTEK

1.1. Télikertek energetikai működése

Gyakran halljuk a kifejezést: üvegházhatás. Célszerű megismerkedni a kifejezés épületfizikai jelentésével, mert a télikertek (napterek) energetikai hatékonysága az üvegszerkezetek üvegházhatást eredményező tulajdonságán nyugszik.

A földfelszínre érkező napsugárzás mennyisége sokszorosa annak az energiamennyiségnek, amennyire az emberiségnek szüksége van. Ezt a „megújuló energiát” kellene minél nagyobb arányban hasznosítanunk, hiszen mindannyian tudjuk, hogy a rendelkezésünkre álló fosszilis energiahordozók (földgáz, kőolaj, szén) rendelkezésre álló mennyisége véges.

A nap energiájának közvetlen és legolcsóbb hasznosítási módja, üvegszerkezetek alkalmazása épületeink homlokzatán. Az üveg jellemző tulajdonsága, hogy a Napból érkező rövidhullámú fénysugarakat átengedi (a belső térve juttatja), ám a belső térből kifelé induló hosszúhullámú sugarakat már nem, tehát a beérkező energia a helyiségben reked. Ez az energia mennyiség függ a napsugárzás intenzitásától, valamint a határoló üvegszerkezet energiaáteresztő képességétől. Az átjutott energiát a helyiség felületei elnyelik, mely által felmelegszenek, és átadják a hőt a velük érintkező levegőnek, a belső levegő hőmérséklete így felmelegszik fel.

Az üveggel határolt épületszerkezetek tehát energiagyűjtő szerkezetek, melyek közül a leghatékonyabbak az ablakszerkezetek, hiszen rajtuk keresztül a napsugarak közvetlenül a lakótérbe érkeznek. Nem szabad azonban megfeledkeznünk arról, hogy az ablakszerkezeteknek nemcsak úgynevezett szoláris nyeresége, hanem vesztesége is van, mint ahogyan minden határoló szerkezetnek. Éppen ezért mindig megfontolandó, hogy egy épület tervezésekor mennyi ablakfelületet tervez be az építész. A télikert vagy más szóval naptér, az üvegfalaival és átlátszó tetőszerkezetével egy nagy energiagyűjtő tér, ahol hűvös-hideg napokon is élvezhetjük a napsugárzás jótékony hatását, mellesleg még az épület egészének energiafelhasználását is csökkenthetjük. Természetesen az energiafelhasználás csökkenésének mértéke nagyban függ az épület méreteinek és a naptér méretének arányától!

Épületenergetikai szempontból akkor nevezünk egy napteret télikertnek, ha az fűtetlen, és legalább egy fűtött térrel érintkezik. Természetesen, ha fűtötté válik a télikert, akkor is megvan az átlátszó felületek szoláris nyeresége, de a körbezárt tér bele fog tartozni a fűtött térfogatba, külső felületeinek hővesztesége pedig növeli az egész épület energiaigényét. Az egész épületre vonatkozó fűtési igények mindkét esetre számíthatók, és összehasonlíthatók.

1.2. Épület energetikai felújításának eredményei, télikert bővítéssel

Egy mintaépületen szemléltetem, milyen energetikai javulás várható egy adott épületen télikert alkalmazásával. Egy energetikailag rossz épületnél a fűtési igény csökkentése érdekében elengedhetetlen az utólagos hőszigetelés, ezért a télikert alkalmazása mellett kitérek a hőszigeteléssel elérhető energiaigény javulás elemzésére is. Az összehasonlítás érdekében kiszámítom az egyes esetek úgynevezett nettó fűtési energia igényét, melynek értéke az épületet határoló szerkezetek minőségétől függ, de nem tartalmazza az alkalmazott energiahordozótól, fűtési rendszertől függő, azok hatásfokát figyelembe vevő energia veszteségeket.

1.2.1. A felújítás előtti mintaépület energetikai adatai

Az épület földszintes, határoló fala 38cm-es kisméretű téglafal, a födéme előregyártott vasbeton gerendás, az ablakok régi kétrétegű üvegezéssel ellátott nyílászárók. A belső hőmérséklet 20 C^o.

Fűtött alapterület: 92m2, fűtött térfogat: 314m3, az épület nettó fűtési energiaigénye 22,75 MWh/év.

1.2.2. Mintaépület télikert kiegészítéssel

A déli homlokzaton elhelyezett télikert mérete 5,6 ×2,8 = 15,68m2, magassága 2,4m.

A télikert függőleges oldalfala U = 1,1W/m2K hőátbocsátási tényezőjű, argongázzal töltött, Low-E bevonattal ellátott kétrétegű üvegszerkezet. A tetőszerkezet 25mm polycarbonát U = 1,3 W/m2K hőátbocsátási tényezővel.

Klasszikus értelemben vett télikert, azaz fűtetlen naptér esetén:
A télikert átlagos hőmérséklete, fűtési szezonban, átlagos 2Co-os külső hőmérsékletet figyelembe véve 15Co.
Az épület nettó fűtési energiaigénye 21,21 MWh/év.

Az épület télikerttel való kiegészítése kb. 7% energiamegtakarítást eredményez. Ne feledkezzünk meg arról sem, hogy az épület kiegészült egy szobányi méretű kellemes pihenőtérrel. A tér fűtetlen, éjszaka a belső ajtót zárva kell tartani, mert a télikert levegője csak napsütéses időben melegszik fel, egyébként jobban lehűl, mint a falakkal határolt épület.

A télikerttel elérhető – egész épületre vonatkozó- energiamegtakarítás mértékét több tényező befolyásolja. Többek között a naptér és a fogadó épület aránya, a télikert tájolása, valamint a az épület energetikai állapota. Ugyanolyan méretű és adottságú télikert, egy energetikailag rosszabb szerkezetű épületnél nagyobb arányú megtakarítást eredményez.

Fűtött télikert esetén, amikor az épületet egy üvegfelületekkel körülvett fűtött térrel egészül ki:
A fűtött alapterület 108m2-re, a fűtött térfogat 316m3-re nő, belső parancsolt hőmérséklete 20Co.
Az épület nettó fűtési energiaigénye 22,23 MWh/év.
Az épület fűtött alapterülete és térfogata nagyobb lett, mégis van energiamegtakarítás.

1.2.3. A télikerttel ellátott mintaépület korszerűsítése utólagos hőszigeteléssel

Tudnunk kell, hogy a télikert legyen az fűtött vagy fűtetlen, sugárzási energiahozamával javít az épületen. Igazán érzékelhető, látványos energetikai javulás azonban csak a külső határoló szerkezetek hőszigetelésével, valamint nyílászáró cserével érhető el. Ha az épület homlokzatára 10cm vastag, a padlásfödémére 20cm vastag ásványgyapot hőszigetelés kerül (a nyílászárók a régiek maradnak):

Az épület nettó fűtési energiaigénye 11,58 MWh/év.

A megtakarítás az eredeti energetikailag rossz épület energiaigényének 50%-a.

Itt is megjegyzendő, hogy a megtakarítás mértéke rosszabb kiinduló állapotnál általában nagyobb.

Természetesen további megtakarítás érhető el az ablakszerkezetek cseréjével.

1.1.4. A télikertekkel kapcsolatos fontos megjegyzés:

Ha a télikertet fűtötté tesszük, akkor sem várhatjuk el az üvegfelületek által határolt tértől, hogy olyan hőérzetet szolgáltassanak, mint egy falakkal körülvett helyiség. Az üvegfelületek átengedik a napsugárzás energiáját, de csekély mértékben melegszenek fel, tehát a felületük a falak felületénél hidegebb marad.
A télikertek energiagyűjtő tulajdonságát élvezzük a tavaszi, őszi és téli hónapokban, nyáron viszont a túlmelegedés elkerülése érdekében árnyékolnunk szükséges. Az árnyékolás akkor a leghatékonyabb, ha az árnyékoló szerkezet a külső oldalra kerül. A hűtés hatékony módja még az átszellőztetés. Legyenek olyan nyitható részei a télikertnek, melyek nyári éjszakákon kitárhatóak, lehetőséget biztosítva a hidegebb friss levegővel való átöblítésnek.

2. ENERGIAGYŰJTŐ FALAK

A szoláris energia hasznosításának egyéb közvetlen módja.

A következő pontban ismertetett szerkezet még kevéssé ismert, elterjedését viszonylag bonyolult kialakítása, és költségessége gátolja. Alig van hazai megvalósult példa, és kevés a tapasztalat.

2.1. Az energiagyűjtő falak (tömegfalak) működése

A tömegfal nem más, mint egy nagy tömegű fal, melynek nap felé néző oldala hőelnyelő (feketére festett) felület, mely a hőveszteségek csökkentése érdekében üvegezéssel burkolt. Amíg egy hőszigeteléssel burkolt falfelületnek is van hővesztesége – csak esetenként jóval kevesebb mint a hőszigetelés nélküli falfelületé – addig a megfelelően kialakított tömegfal napsütéses időben nem veszteséges, hanem energiát termel.

A pozitív energiamérleg elérésének több összetevője van. Elsősorban a fal anyaga és tájolása dönti el, hogy érdemes-e ennek megvalósításával foglalkozni. Régi kisméretű tégla szerkezetű, hőszigeteletlen, déli tájolású szabad falfelületeknél megfontolandó az alkalmazása. Ha a megvalósítás gazdaságos, ügyelni kell a körültekintő kialakításra és működtetésre annak érdekében, hogy a begyűjtött szoláris energia minél nagyobb hányada hasznosuljon.

2.2 Energiagyűjtő fal alkalmazásának eredménye a mintaépületen

A mintaépület északi – keleti – nyugati fala 10cm ásványgyapot hőszigetelést kap, a padlásfödém hőszigetelése 20cm, a déli oldalon a korábbi pontokban mutatott helyen télikert beépítés valósul meg. A télikert melletti tömör falfelületek a minél nagyobb hőelnyelés érdekében sötét színű festést kapnak, és kívülről U = 1,1W/m2K értékű két rétegű üvegezéssel burkoltak. Az üveg és falfelület között hővisszaverő bevonattal ellátott, mobil árnyékoló szerkezet kerül kialakításra.

Emlékeztetőül, a télikerttel és utólagos hőszigeteléssel ellátott épület nettó fűtési energia igénye: 11,58 MWh/év.

Ha az épület a déli oldala a képen látható módon energiagyűjtő falfelülettel egészül ki, az épület nettó fűtési energia igénye: 10,26 MWh/év.

A fent említett energiagyűjtő szerkezetek a napenergia hasznosításának passzív módjai, mert működésükhöz nincs szükség gépészeti berendezek alkalmazására. Miután nem igényelnek külön energia bevitelt, használatuk gazdaságos.

Energiatakarékos épületfelújítás megtervezéséhez kérje segítségünket.

Energetikai tanúsítvány elkészítéséhez keressen minket.

Téglássy Györgyi
okleveles építészmérnök, okleveles épületenergetikai szakmérnök
gyorgyi@teglassy.hu, www.teglassy.hu
+36 20 953 2389