Energiahatékony tervezési alapelvek hatása a valós fogyasztási költségekre

Az e4 ház négy „e” betűje az „energiahatékonyságot” (az AA energetikai besorolást, a követelmények teljesítését), az „élhetőséget” (kevés karbantartással használhatóságot, hibátlan működést), az „elérhetőséget” (a mérsékelt építési és üzemeltetési költségeket), valamint az „egészségességet” (a komfortos lakhatáshoz szükséges légtömörséget, túlmelegedés elleni védelmet és hasonló tényezőket) jelenti. A koncepció lényege, hogy a négy szempontot egyszerre kívánja érvényesíteni, és ezzel a hazai építési hagyományokat követő, de korszerű megoldást kínál a családiház-építtetőnek.

A szóban forgó mintaház előkészítő munkálatai, első vázlattervei 2013-ban születtek meg, 2014-ben pedig az engedélyezési terv is elkészült, az időközben kiválasztott építtető család igényeit is figyelembe véve. 2015-ben – a kiviteli tervek kidolgozása után – lezajlott az építkezés, és ősszel be is költözhettek a lakók. 2016-ban elindult a működés monitoringja, ami mind a mai napig tart.

Az épület fő szerkezeti elemeihez a Wienerberger termékeit használták (Porotherm Klíma tégla 44 cm-es falazatvastagságban, Porotherm födém, Tondach tetőrendszer), a koncepció lényeges eleme volt, hogy a külső falazatra ne kerüljön kiegészítő homlokzati hőszigetelés – a monolit téglafal – egyéb minőségi épületszerkezeti anyagokkal tudatosan kombinálva egy rétegben megfelelő legyen épületenergetikai szempontból. Az épület tervezésekor fontos volt az egyéb elemek, például a  nyílászárók, a gépészet minőségi és energiatudatos kiválasztása.

 (További részletekről az következő linkre kattintva találnak információkat az érdeklődők: https://www.wienerberger.hu/referenciak/e4-haz/e4_haz_epitese.html )

A monitoring szakaszban jól vizsgálható az épület gyakorlati működése, melynek egyes kulcsfontosságú elemeit az alábbiakban külön is kibontjuk:
 
Közel nulla energetikai besorolás teljesítése

(1. ábra)

Mint az 1. ábrán látható, az épület ténylegesen mérhető energiafogyasztása jelentősen eltérhet a tanúsítvány kiadásához használt összesített energetikai mutatótól.
Az energetikai tanúsítás nem alkalmas az épület teljes üzemeltetési költségeinek meghatározására, hiszen azt jelentősen befolyásolják a használói szokások és az időjárási körülmények is. Azonban ennek figyelembevétele mellett is lehetőség van megvizsgálni, hogy megfelel-e az épület a követelményszintnek. Mivel a mérések alapján az e4ház a tanúsításban használt körülményekhez képest kedvezőtlenebb helyzetben üzemel (például magasabb a beállított hőmérséklet télen), ezért a mérés alapján számolt értékek „a biztonság javára” tévednek. Így, ha – e mérés alapján – az épület megfelel a követelményszintnek, akkor a rendelet szerinti felhasználás mellett is meg kell felelnie. A diagramról leolvasható, hogy az épület mind a négy évben teljesíti a követelményszintet (piros szaggatott vonal), habár a mérés alapján más besorolást kapna.

(2. ábra)

A 2. ábrán a megújuló forrásból származó energia részarányát ábrázoltuk, ami – mint látható – többszörösen túllépi az előírt értéket.
Mint ismeretes, a közel nulla követelményszint feltétele, hogy az épület energiaszükségletének legalább 25%-át megújuló forrásból kell fedezni. A megújuló részarányba beszámítható az épület szoláris nyeresége, valamint a hőszivattyú által a környezetből felvett energia is. A szoláris nyereséget ennél az épületnél nem mérjük, így csak az utóbbiról van mérési adatunk. A diagramon látható, hogy az épület a tanúsítvány szerinti megújuló energia mennyiségét a szoláris nyereség nélkül is bőven túlteljesíti.
Egyébként a megújuló részarány hőszivattyú esetén a termelt hőenergiával arányos, így nem meglepő módon magasabb fogyasztás esetén több a megújuló energia is. A részarány mértéke valójában csak a hőszivattyú hatékonyságától és az egyéb energiafelhasználás mértékétől függ.

Gépészet működése

(3. ábra)

A 3. ábra a fűtés hatékonyságát mutatja a külső hőmérséklet függvényében.
A fűtéshez a hőenergiát a hőszivattyú állítja elő, amely a környezetből vonja el (fűtési üzemben) vagy adja le (hűtéskor) a hőt. Ehhez villamos energiát használ fel. A megtermelt energia és a felvett villamos energia arányát fejezi ki a hőszivattyú hatékonysági száma, más néven „jóságfoka”. Ennek értékét a gyártó köteles megadni a külső hőmérséklet és az előremenő hőmérséklet függvényében. A hatékonysági számot a mérések alapján is ki tudjuk számolni, hiszen a megtermelt energiát és az elfogyasztott elektromos áram mennyiségét is mérjük.
A diagramon pirossal a fűtési idényben mért heti átlagokból számított hatékonysági számokat tüntettük fel. A lineáris illesztés (piros vonal) jól mutatja, hogy a hőszivattyú melegebb időben hatékonyabban tud működni. A diagramon ezen felül a gyár által közölt (szabványos mérés során megállapított) értéket is feltüntettük, valamint a tanúsítványhoz készült számításan használt értéket is. Jól látható, hogy mindkettőnél jobb a mérés alapján a hőszivattyú hatékonysága.

Mért fogyasztási adatok

(4. ábra)

Mint a 4. ábrán látható, az előzetes elvárásoknak megfelelően a fűtés a költségek jelentős hányadát teszi ki, azonban szintén jelentős hányadot tesz ki az egyéb költség is. Ennek egyik oka a gépészet összetettsége, és a sokféle kiegészítő berendezés összesített fogyasztása, másik oka viszont az, hogy ezt az áramfogyasztást nem lehet geo tarifás mérőn elszámolni, így az kb. másfélszeres egységáron vételezhető a hőszivattyúhoz felhasznált áramhoz képest.

(5. ábra)

Az 5. ábra az utolsó két év energiafogyasztási költségeit mutatja havi bontásban, azaz a külső hőmérséklet hatása is vizsgálható. A diagramon az egyes hónapok középhőmérsékletét is feltüntettük. Az „Egyéb” kategória a szellőztető berendezés és a gépészeti rendszer kiegészítő fogyasztásait foglalja magába (keringető szivattyúk, szabályozás, monitoring rendszer). Egyértelműen látható, hogy az egyes évek költségei az időjárási viszonyok függvényében eltérnek.

Belső téri komfort

(6. ábra)

A 6. ábra a hőmérséklet és a páratartalom együttes vizsgálatát mutatja. Ez azért fontos, mert a lakók hőérzetét mindkettő befolyásolja. Ugyanazon léghőmérséklet esetén párásabb levegőt melegebbnek érezzük, így e kettő határozza meg, mennyire komfortosan érezzük magunkat. A hőmérséklet és páratartalom értékeket szokás a Mollier- vagy más néven pszichometrikus diagramon ábrázolni. Ebben szaggatott vonal jelöli a komfortos zónát a Givoni-Milne szerinti bioklimatikus diagram alapján. Az ábrán a vízszintes tengelyen a száraz léghőmérséklet, függőleges tengelyen pedig az abszolút nedvességtartalom található. Az e4-házban a négyéves időtartam alatt mért 15 perces adatokat a színes pontok jelölik, a színkód az év hónapjára vonatkozik. A diagramon látható, hogy a mért légállapotok gyakorlatilag egész évben a komfortos zónán belül helyezkednek el. Egyedül a nyári időszakban van néhány olyan időpont, amikor a magas hőmérséklethez jelentős páratartalom is párosul (például egy nyári zivatar után). A 20 °C alatti hőmérsékletek nagy valószínűséggel egy-egy szellőztetéshez kötődnek a fűtési időszakban.

(7.ábra)

A 7. ábrán a belső levegő CO₂-tartalmára vonatkozó adatokat látjuk, mely a belső levegő frissességének egyik mutatója. A diagram a nappali levegőjének szén-dioxid tartalmának alakulását mutatja a teljes mért időszak alatt. A vízszintes tengelyen a mért CO₂ tartalom, a függőleges tengelyen pedig a mérési értékek gyakorisága látható. Az ábra háttere a CO₂ tartalom viszonyítási alapját jelöli (zöld = alacsony, sárga = elfogadható, piros = magas). Megfigyelhető, hogy a belső levegő szén-dioxid tartalma nagy megbízhatósággal elég alacsony tartományba esik.
Ez a jó levegő a folyamatos gépi szellőztetésnek köszönhető elsősorban, amit az alsó diagram is bizonyít. Ezen az ábrán a CO2 tartalom és a szellőztető berendezés teljesítményfelvétele együtt látható egy egyhetes időszakban. Megfigyelhető, hogy magas CO₂ tartalom esetén a szellőzőgép magasabb fokozatra kapcsol, aminek hatására a CO₂ tartalom lecsökken, így biztosítva az állandó jó levegőt az épületben.

Összegzés

Mint a fentiekből is kiderül, a fogyasztás mértékét az épület adottságai és a használók szokásai egyaránt jelentősen befolyásolják. Ugyanakkor komplex tervezési szemlélettel jól működő, a négy „e” betű formájában megfogalmazott elvárásoknak megfelelő ház építhető. A korszerű épületenergetikai elvárások teljesíthetők tudatos, átgondolt építőanyagválasztással, egyrétegű égetett kerámia falazattal és kerámia födémrendszer felhasználásával. Az alacsony fogyasztással egyidejűleg magas komfortszint érhető el, vagyis a Wienerberger „e4 ház” koncepciója bevált, az eredeti elképzeléseknek megfelel.

(x)