hárskúti megújuló energia központ

Energiatudatos „Ökoposta” koncepcióterve

Célunk egy energiatakarékos, alacsony energiafelhasználású minta-posta megtervezése volt, melyen keresztül be tudjuk mutatni a lehetőségeket, amelyeket az energiatudatos épülettervezés a Magyar Posta számára kínálhat.

Az alacsony energiafelhasználású épületek létrehozása nem pusztán a megfelelő épületgépészet megtervezéséből áll. A helyes koncepció kialakításában sokkal nagyobb szerep jut az építészetnek, mint egy hagyományos épület esetében. Az épület alakja és tájolása, de az alaprajzi elrendezése és a térszervezés is jelentős befolyással bír az energiafelhasználásra. Az alacsony energiafelhasználású épület hőszigetelésének vastagsága (a konstrukciónak és a hőszigetelő anyagnak megfelelően) 20 cm vastagságtól kezdődik. Helyes építészeti kialakítással hőhídmentes, légtömör szerkezetek hozhatók létre. Az építészeti tervezés során nagyméretű, pozitív energiamérlegű ablakok kialakítására kell törekedni. A helyiséghatároló felületeket kielégítő tárolókapacitással kell megtervezni.

Energiatudatos épület esetén a maradék hőigény kielégítésénél először a megújuló energiaforrásokra kell gondolni. Az alacsony energiafelhasználású épületek csekély energiaigénye miatt a feladat kisméretű berendezésekkel (napkollektor, légkollektor, talajregiszter, stb.) megoldható. A megújuló energiát hasznosító berendezések esztétikus integrációja az épülettel szintén az építészek feladata.

Az épület sematikus alaprajzi kialakítása a helyi igényeknek megfelelően (méret és funkció) rugalmasan alakítható. Célunk egy világos, a természetes megvilágítást maximálisan kihasználó, könnyen átszellőztethető, a napsugárzást mind passzív, mind aktív módon hasznosítani tudó épület megtervezése volt.

Az épület szerkezetének leírása

Falszerkezet:

A falszerkezet megválasztásánál, tekintettel arra, hogy az alacsony energiájú épületek esetében a fal-, padló-, és tetőszerkezeteket u = 0,1-0,22 W/m²K értékkel kell figyelembe venni, az elvégzett számítások (1. sz. táblázat) után a következőre jutottunk: A porotherm 30 és a porotherm 38-as falazatok a fenti követelménynek legalább 10 cm-es hőszigetelés esetén felelnek csak meg. 20 cm-es szigetelés esetében az értékek között csupán 1 század javulás figyelhető meg, ami még kiszellőztetett légréteg közbeiktatásával és téglaburkolat kialakításával sem javul tovább. Ár-érték arányt tekintve, valamint figyelembe véve, hogy a 38-as falszerkezet nagyobb szélessége nem csak hogy nagyobb területet igényel, de szélesebb beton alaptestet is kíván, összességében elmondható hogy energetikai és környezeti szempontból a porotherm 30 –as szerkezet megfelelően hőszigetelve, dryvit vakolattal ellátva megfelel a követelményeknek.

Falszerkezet hőszigetelése:

Megvizsgáltuk a különböző hőszigetelési vastagságoknál az épület egységnyi felületre eső évi energiaigényét (2. sz. táblázat). Ugyan látványos javulás érhető el már 5 cm hőszigeteléssel, de az épület energiafelhasználása még így is jócskán meghaladja az alacsony energiájú épületben megengedett éves fűtési energiafogyasztást. 10 cm-es hőszigetelés esetében az éves energiaigény ismét nagyságrenddel csökken, de még mindig nem éri el a kívánt étéket, amit 20 cm-es hőszigeteléssel már tudunk biztosítani. Ennél vastagabb hőszigeteléssel jobb hőszigetelőképességet és ezzel együtt jelentősebb fűtési költség megtakarítást sem érhetünk el. Ezen szempontok alapján döntöttünk a 20 cm-es hőszigetelő vastagság mellett.

Tetőszerkezet: Az alacsony hajlásszögű tetők esetében extenzív zöldtetőt alakítottunk ki, amely ökológiai védőréteget biztosít az épületszerkezeten. A talaj hőtárolóképességének köszönhetően ez a választás kedvezően hat az épület hőterhelésének csillapítására. Fontos szerepe van a zajcsillapításban, jelentősen javítja a tető hőszigetelőképességét. A zöldtető kiváló por- és CO2 megkötő tulajdonságú, miközben O2-t termel. Nyáron hűtő hatását a párologtatás révén éri el.

Aljzat:Alacsonyenergiájú épületeknél nagy hőtároló tömeg kialakítására kell törekedni. Az aljzat esetében a burkolatot és az alatta lévő 20 cm –es monolit vasbeton lemezt közvetlenül éri az üvegezésen télen bejutó direkt napsugárzás. A megfelelő tömegű szerkezettel a sugárzási energia nem fog túlmelegedést okozni. A felmelegedett padlófelület egyrészt a tér levegőjét fűti, másrészt a padló felületéről vezetéses hőáram indul a mélyebben fekvő rétegek felé. A nagytömegű szerkezet a hőt tárolja, majd visszasugározza a térbe, így időben egyenletesebb hőmérsékletet eredményez. A lemez alatti 60 cm-es kőágy (20-50 mm-es szemcseméret) tárolóképességének feltöltése levegő közvetítésével, konvektív úton lehetséges. A légkollektorból és hővisszanyerőből származó meleg levegő adja át a hőt. A kőágy nemcsak nagy hőtároló tömeget, hanem elegendően nagy hőcserélő felületet is biztosít. A tárolt hő távolabbi helyiségekbe is eljuttatható. Ez a típusú rendszer alkalmas ara is, hogy nyáron az éjszakai külső, hűvös levegővel, vagy a talaj által lehűtött levegővel lehűtsük, napközben pedig ezen a lehűtött kőágyon át juttassunk szellőző levegőt a helyiségekbe. A kőágyat talaj felöli felületén 20 cm-es hőszigeteléssel látjuk el, alatta 20 cm –es monolit vasbeton alaplemez található.

Nyílászárók:Alacsonyenergiájú épületek esetében a nyílászárókat u=0,8-1,4 W/m²K értékkel kell tervezni. Ezeknél az épületeknél az ablakoknak nagy jelentősége van, mivel azok a transzmissziós hőveszteségük és a tájolásuk szerint szoláris hőnyereséget tesznek lehetővé. Magas szintű hőszigetelésű üvegezésnél u ≤ 1, 0 -1,1 W/m²K a déli tájolású ablakok hőmérlege erősen pozitív, keleti és nyugati tájolású ablakoknál a nyereségek és a veszteségek nagyjából egyensúlyban vannak, és északi ablakoknál a veszteség kétszer akkora, mint a nyereség. Ebből következően a déli oldalon a homlokzat teljes hosszában üvegezett felületet alakítottunk ki, ügyelve a megfelelő nyári árnyékolásra. A keleti és a nyugati oldalon jóval kisebb, pusztán az elegendő természetes megvilágítást biztosítására helyeztünk el ablakokat. Az északi oldalon csak a bejárati ajtók találhatók.

Az épület energiakoncepciója

Télen

A megfelelő szerkezetek, rétegrendek kialakításával, és megfelelő tájolással sikerült alacsony energiaigényű épületet létrehoznunk. Az épület fűtési energiaigényét 49 kWh/m²év-re tudtuk leszorítani, ami azt jelenti, hogy ezt az energiaigényt részben passzív, részben aktív módon szoláris energiákkal fedezni tudjuk. A fűtéshez szükséges hőmennyiséget 18 m² felületű légkollektor biztosítja. A beszívott frisslevegő áthaladva a légkollektoron felmelegszik. Ezzel a meleg levegő a már említett kőágyon áthalad, felmelegítve azt. A kőágy részben sugárzással, részben konvekció által adja át a hőt a helyiségeknek. Az elhasznált, de még meleg levegő a helyiségekből megindul a „napkémény” irányába. A napkémény működésének lényege az, hogy a levegő a napsugárzás hatására jelentősen felmelegszik (ez nem okoz gondot, hiszen a felmelegedés már a helyiség légterén kívül történik). A nagy hőmérsékletkülönbség nagy felhajtóerővel jár. A napkémény külső felületén a többi tetőfelülettel ellentétben nem zöldtetőt, hanem fémlemez borítást alkalmaztunk, hogy növeljük a felmelegedést. Az elhasznált levegőt hővisszanyerőn keresztül vezetjük ki a szabadba, miközben a távozó levegő a hőt átadja a beszívott frisslevegőnek, ezzel jelentősen csökkentve a szellőzési hőveszteséget.A használati melegvízhez szükséges hőmennyiséget a tetőfelületen elhelyezett napkollektorok biztosítják. Lehetőség van napelemek alkalmazására is elektromos energiatermelés céljából. A minél teljesebb természetes megvilágítást részben a déli homlokzat teljes üvegezett felülete, részben pedig a tetőfelülvilágítók biztosítják. A beeső fényt megfelelő felületi kialakítással, és építészeti elemek alkalmazásával irányítjuk el a szükséges helyekre.

Nyáron

Nyáron a nagy tömegű szerkezetek, és a 20 cm-es hőszigetelés a hőterhelést csillapítja. A zöldtető párologtatásával együtt jár a hőelvonás. A víz a talajból közvetlenül is párolog, de ennél nagyobb a növényzet által elpárologtatott víz hatása. Mindezen túlmenően a növényzet árnyékoló szerepe is érvényesül. Az épület átszellőztetéséhez szükséges friss levegőt a talajban elegendően mélyen fektetett légcsatornán keresztül szívjuk be, és szállítjuk az épülethez. A talaj hőmérséklete az év folyamán fagyhatár alatt kellően stabil, azaz 12-14 °C. Az alacsonyabb hőmérsékletű környezetben a levegő lehűl, energiatartalmának egy részét a környezetnek átadja. A talaj hőmérséklete függ a felszíntől. Alacsonyabb talajhőmérséklet alakul ki, ha a felszín árnyékban van, növényzettel van betelepítve (párologtatásos hűtés), és a növényeket rendszeresen locsolják. Az így lehűlt levegőt a kőágyon átkeringtetve vezetik a helyiségekbe. Az elhasznált levegő a téli esethez hasonlóan, a napkémény működési elvének megfelelően, a felhajtóerő hatására az épület tetején távozik. A déli homlokzat előtt alkalmazott kúszónövény nyáron árnyékoló hatásával mérsékli a homlokzati felület felmelegedését. Miután a levelek a direkt napsugárzás irányára merőleges helyzetet foglalnak el, a „zöld” árnyékoló mögött egy jól átszellőző légréteg, és abban a felhajtóerő következtében légáramlás is kialakul, ami a hatást fokozza. A déli üvegezett homlokzat megnyitásával, a napkémény felhajtóerejének köszönhetően megindul egy igen kedvező légáramlás, friss levegővel, a kúszónövényből párával és O2-nel telítve, átöblítve az ügyfélteret, valamint a felvételi helyiségeket, csökkentve az épület hőterhelését.

Alaprajz Tetőfelülnézet

É

E n e r g i a k o n c e p c i ó:

TÉL

zöldtető: hőcsillapítás, párologtatás, CO2 megkötés

20cm hőszigetelés

TÉL

napkémény

légkollektor


20cm hőszigetelés

TÉL

napkémény

frisslevegőzöldtető: hőcsillapítás, párologtatás, CO2 megkötés

20cm hőszigetelés

légkollektor

frisslevegő

TÉL

napkémény


20cm hőszigetelés

légkollektor

frisslevegő

kavicságy: hőtároló tömeg

frisslevegő

TÉL

napkémény


20cm hőszigetelés

légkollektor

frisslevegő

frisslevegő


kiszellőzés:hővisszanyerőn keresztül

TÉL

hmv


20cm hőszigetelés

légkollektor

napkémény

frisslevegő

frisslevegő



napkollektor: hmv készítés

TÉL

természetes világítás


20cm hőszigetelés

légkollektor

napkémény

frisslevegő

frisslevegő

Kavicságy: hőtároló tömeg

napkollektor: hmv készítés


hmvsugárzási hőnyereség

NYÁR


20cm hőszigetelés

NYÁR

Friss levegő beszívás: talajregisztertalajba fektetett szellőző légcsatornák, passzív hűtés


20cm hőszigetelés


átszellőzés

NYÁR

napkémény


20cm hőszigetelés



átszellőzés

NYÁR

napkémény

napkollektor

hmv


20cm hőszigetelés



átszellőzés

NYÁR

napkémény

hmv növényzet: árnyékolás+párologtatás

természetes bevilágítászöldtető: hőcsillapítás, párologtatás, CO2 megkötés

20cm hőszigetelés



átszellőzés

napkollektor

Falszerkezet megválasztása:Megnevezés Szerkezet Hőszigetelés vastagsága u (W/m²K)

Falazat 1. porotherm 30 N+F + dryvit vakolat 0 cm hőszigetelés 0,585 cm hőszigetelés 0,3410 cm hőszigetelés 0,2420 cm hőszigetelés 0,1530 cm hőszigetelés 0,11

Falazat 2. porotherm 38 N+F + dryvit vakolat 0 cm hőszigetelés 0,495 cm hőszigetelés 0,3110 cm hőszigetelés 0,2220 cm hőszigetelés 0,1430 cm hőszigetelés 0,1

Falazat 3. porotherm 30 N+F + kiszellőzetett légréteg + téglaburkolat 0 cm hőszigetelés 0,55 cm hőszigetelés 0,3110 cm hőszigetelés 0,2220 cm hőszigetelés 0,1430 cm hőszigetelés 0,11

Falazat 4. porotherm 38 N+F + kiszellőzetett légréteg + téglaburkolat 0 cm hőszigetelés 0,435 cm hőszigetelés 0,2810 cm hőszigetelés 0,2120 cm hőszigetelés 0,1430 cm hőszigetelés 0,1

Födém Zöldtető 20 cm hőszigetelés 0,18 40 cm hőszigetelés 0,091. sz. táblázat

Falszerkezet megválasztása:

Porotherm 30 N+F + dryvit vakolat

Hőszigetelés vastagságának megválasztása:

hőszigetelés Épület fűtési Fűtési költség Hőszigetelés Hőszigetelés Hőszigeteléssel Megtérülési idővastagsága energiaszükséglete költsége összköltsége megtakarított összeg

cm kWh/m²év Ft/év Ft/m² Ft Ft/év év0 315 557452 - - - -5 166 293890 6045 1209000 263562 4,5910 53 93959 7425 1485000 463493 3,2020 49 86351 10200 2040000 471101 4,3330 47 82928 12300 2460000 474524 5,18

2. sz. táblázat

Hőszigetelés vastagságának megválasztása:

20 cm vastag hőszigetelés

Az éves fűtési költség és a megtérülési idő alakulása a hőszigetelés vastagságának függvényében:

5,58

2,94

0,93 0,86 0,83

0

4,6

3,2

4,3

5,2

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

0 5 10 20 30

Fűtési költség (100 000 Ft/év)

Megtérülési idő (év)

Energiamérleg 20 cm vastag hőszigetelés esetén:

Hónap Hőveszteségek Belső nyereségek Szoláris nyereségek Belső+Szoláris nyereségek Hasznosítási tényező Hőnyereségek Fűtési energiaszükséglet

MJ MJ MJ MJ % MJ MJ

Október 4311 1232 1849 3081 90 2773 1538

November 7476 1624 1556 3180 97 3084 4391

December 10019 1736 1259 2996 99 2966 7053

Január 10132 1736 1483 3219 98 3155 6977

Február 8323 1568 2246 3814 96 3661 4662

Március 7971 1736 3527 5263 92 4842 3128

Április 4961 1288 3245 4533 83 3763 1198

Május 2813 896 2394 3290 73 2402 411

Év 56005 11818 17558 29376 89 26645 29360

MJ/m² év 335 71 105 176 - 160 176

kWh/m² év 93 20 29 49 44 49

3. sz. táblázat

Havi mérleg:

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

Okt Nov Dec Jan Febr Márc Ápr Máj

Belső nyereségek

Szoláris nyereségek

Fűtési energiaszükséglet

MJ/m²/hó

Épület adatai:

A külső fal u értéke 0,15 W/m²K

A tető u értéke 0,18 W/m²K

Aljzat u értéke 0,13 W/m²K

Nyílászárók u értéke 1,10 W/m²K

Felülvilágító u értéke 1,40 W/m²K

Hasznos terület 167 m²

Beépített térfogat 684,5 m³

Terület/térfogat arány 0,244 m?¹

Fűtési hőszükséglet 49 kWh/m² év

Napkollektorok felülete 7,5 m²

Légkollektor felülete 18 m²

napkollektorok: használati melegvíz

napelemek: elektromos energia

felülvilágítók: természetes megvilágítás


légkollektor: hőtermelés

télen a levelek lehullanak, szoláris nyereség hasznosítása

nyáron a felfuttatott növényzet árnyékol, párologtat

hárskúti megújuló energia központ

Technology