Panelépület felújítás passzívház technikákkal

  A projekt eredményeképpen az épület fűtési energiafelhasználása több mint 80%-kal csökken, a téli és a nyári komfort javul, és a lakások értékének emelkedése várható.    

A világon egyedülálló, magyar, német és osztrák partnerekkel együttműködve megvalósított projekt (Európai Unió 5. Kutatásfejlesztési és Demonstrációs Keretprogram) célja egy panelépület komplex energiatudatos felújítása passzívház-technikákkal. Ennek eredményeképpen az épület fűtési energiafelhasználásának több mint 80%-os csökkenése, a téli és a nyári komfort javulása, a lakások értékének emelkedése várható. A projekt legfontosabb célkitűzése, hogy tudományos előkészítettségével, műszaki megalapozottságával példával szolgáljon és adatokat szolgáltasson az ország több mint 800 000 iparosított technológiával létesített épületének felújításához. A felújított épületet 2005 októberében adták át.

Az iparosított építés évtizedei
Miután 1954-ben az első iparosított technológiájú lakóépületet Budapesten, a Fogarasi úton megépítették, mintegy négy évtizeden keresztül a technológia és a tervgazdálkodás meghatározta az építőipart.
Magyarországon összesen 726 000 lakást létesítettek iparosított technológiával, évente átlagosan 19 000-et. Ebből 508 000 épült panelos technológiával. Jelenleg a lakosság 13,8%-a él ilyen lakásokban. Az iparosított technológia ugyanezen időszakban valamennyi volt szocialista országot jellemezte. A volt NDK területén több mint kétmillió ilyen lakás létesült, bár ezek nagy részét a rendszerváltás óta energetikailag korszerűsítették. A német panelfelújítási programból számos tapasztalat áll rendelkezésre, melyet a Solanova projektben is igyekeztünk felhasználni.

A panelépületek műszaki állapota
Iparosított technológiájú épületeink tartószerkezeteinek várható élettartama meghaladhatja a száz évet. Az ablakszerkezeteket, az épületgépészeti rendszerek, szerelvények nagy részét azonban harminc évre méretezték, ezért mindennaposak a meghibásodások, illetve a karbantartási igény. Az épületek rossz hővédelme a szerkezetek károsodását, korrózióját is gyorsítja. Bár a szendvicsszerkezetek elvileg hőszigeteltek, a hőhidas csatlakozások és a rossz légzárás miatt magas a hőfelhasználás, a fenntartási költség. Az épületekben gyakoriak a hőérzeti problémák mind nyáron, mind télen.

Panelépületek felújítása
Az iparosított technológiával készült épületek felújítása komplex műszaki, gazdasági és szociális feladat, amelyet megfelelő körültekintéssel kell megtervezni és végrehajtani. Szakmailag megalapozatlan, részleges felújítások komoly károkat okozhatnak. Gyakori jelenség például a hibásan felújított épületekben a penészképződés. Mivel a panelprobléma számos európai országot érint, az Európai Unió a problémát kiemelten kezeli. A Solanova projekt az Európai Unió prioritásait szem előtt tartva egy olyan demonstrációs épületfelújítást valósít meg, mely a műszaki meglapozottságot, a környezettudatosságot tartja szem előtt, és komplex módon kezeli a problémát.

Passzív és alacsony energiafelhasználású épületek
Az első alacsony energiafelhasználású ház meglepő módon Kínában épült. Európában Németország volt az első, ott 1987 óta épülnek alacsony energiafelhasználású házak. Az első ilyen épületekre vonatkozó előírások már a nyolcvanas években érvénybe léptek Kanadában és a skandináv országokban, majd más országok is követték őket (Németország 2002-ben).
Egy még ambiciózusabb koncepciót dolgoztak ki 1991-ben, amikor megépült Darmstadt Kranichstein területén az első passzív ház. A passzív házak éves fűtési energiafelhasználása 15 kWh/m² év, az alacsony-energiafelhasználású épületeké pedig 50 kWh/m² év alatt van.
Ma a passzívház-koncepció odáig fejlődött, hogy nemzeti szabványokat dolgoztak ki rájuk Németországban és néhány más európai országban. A paszszív házak száma ma Németországban több ezerre tehető. Paszszív megoldásokat alkalmazó felújítási projektekre is vannak már példák (pl. egy soklakásos társasház Nürnbergben), de panelfelújítás kategóriában a Solanova-ház az első, még ha a passzívház kategóriát várhatóan nem is éri el. A demonstrációs épület a panelfelújításban élenjáró Dunaújvárosban található. Az épület a ´70-es évek végén épített 9 szintes (pince + földszint + 7 lakószint), 42 lakásos, egyszerű tömegformálású, lapostetős ház.

A projekt célkitűzései
A projekt fontos feladata az energetikailag, ökológiailag és gazdaságilag optimális műszaki megoldások megtalálása, a fenntartási költségek jelentős csökkentése, a téli és nyári komfortérzet javítása, és olyan ajánlások kidolgozása, amelyek irányt mutathatnak a jövőbeni felújítások tervezőinek és kivitelezőinek egyaránt.
A felújítás célja, hogy a jelenlegi átlagosan 220 kWh/m² fajlagos éves fűtési energiafelhasználás 15 és 45 kWh/m² közötti értékre csökkenjen. Ez 80% feletti megtakarítást jelent.

Háttérkutatási tevékenység
A projekt előkészítését és a felújítási minőség ellenőrzését célozza az épületdiagnosztikai kutatás, melyet egy részletes, számítógéppel segített monitoring támogat. Ennek során folyamatosan regisztráljuk az épület hőtechnikai mutatóit (helyiséghőmérsékletek, bizonyos helyiségekben falfelületi hőmérsékletek, relatív nedvességtartalom), a környezet meteorológiai adatait (léghőmérséklet, páratartalom, szélirány, szélsebesség, globálsugárzás), az épület fogyasztási adatait (fűtés és használati melegvíz-fogyasztás külön, gáz-, víz-, elektromos áramfogyasztás). Az állandó mérések kiegészülnek felújítás előtt és után elvégzett termovíziós vizsgálatokkal, illetve légtömörségi ("fúvóajtó") mérésekkel. A méréseken kívül a meglévő tervdokumentációk alapján számítógépes szimulációkat, veszteségszámításokat, hőhídvizsgálatokat végeztünk. Ezek segítették az optimális koncepció kidolgozását. Az optimalizálás során a változatokat nem csak energetikailag, hanem környezetvédelmi szempontból is megvizsgáltuk. Mindig a teljes életciklusra végeztük a vizsgálatokat egy életciklus-analízismodell segítségével. A kutatás részét képezik szociológiai vizsgálatok is, melyek a lakók megelégedettségét, elvárásait, preferenciáit hivatottak feltárni. Életciklus-vizsgálatok tették lehetővé, hogy az optimális megoldás ökológiailag is megalapozott legyen.
A projekt egyedi, így ez a pénzügyi konstrukció további projektekre nem alkalmazható.
A vizsgálatok a hagyományos építésű épületekhez képest sokszor meglepő eredményeket hoztak, és kimutatták a fő veszteség-komponenseket. Az eredmények nagyon jól használhatók más panelos lakóépületek felújításának előkészítéséhez is. Jelenleg a felújítás utáni első fűtési idényre vonatkozó monitoring folyik, mely kiegészül majd a nyári hőkomfort értékelését megalapozó méréssorozattal is.

 

Homlokzati falak és nyílászárók a lakószinteken
Az ismertetett energia-megtakarítás elérése érdekében az épület minden lehűlő felületét szigetelni kellett, és az ablakokat hőszigetelő üvegezésűekre kellett cserélni. A panelos épületek szendvicsszerkezetéből adódó következmény a hőhidas szerkezeti csomópontok magas vesztesége: a homlokzati panelok hőveszteségének nagyobb része a hőszigeteletlen panelszélek sávjára és a panelcsatlakozások vonalára esik, és csak kisebb része a magszigetelt mezőkre. Ez azt is jelenti, hogy a külső oldali hőszigetelés nagyobb hatást gyakorol a csomóponti veszteségekre, mint a rétegrendi U-értékre. Mivel az eredeti falpanelok a széleiken hőszigeteletlenek, a veszteségért főleg a hőhidak és az átkötő vasalatok okolhatók, elegendő 16 cm hőszigetelést alkalmazni, ami vékonyabb, mint ami az alacsony energiafelhasználású épületeknél általában szükséges. Ez az érték soknak tűnik ugyan, de a homlokzat-rekonstrukciós munkák költségének csak töredékét teszi ki a vastagabb szigetelőanyag többletköltsége.
A homlokzati falak hőszigetelése a lakószinteken ragasztással és mechanikai rögzítéssel felerősített expandált polisztirolhab lapokkal történt, a panelhézagok PUR-hab kitöltését követően.
Ami a lakószinti ablakokat illeti, a téli hőmérlegre vonatkozó számítások azt igazolták, hogy a déli oldalon a háromrétegű üveg csak 1%-kal jobb, mint a kétrétegű, mert nem csak a transzmissziós veszteségeket csökkenti, hanem a szoláris nyereségeket is. Az északi oldalon a háromrétegű üveg egyértelműen jobbnak bizonyult. Ennek ellenére a költségek mérséklése miatt az északi oldalra kettős üvegezésű ablakokat kellett tervezni (a teljes ablakra vonatkozó átlagos hőátbocsátási tényező: Uw = 1,4 W/m2K). A déli oldalon a nyári hővédelem tekintetében egy hármas üvegezésű ablak bizonyult optimálisnak, melynél a mozgatható lamellás árnyékoló a külső üvegréteg mögött van (a teljes ablakra vonatkozó hőátbocsátási tényező: Uw = 1,0 W/m2K). Dinamikus szimulációs modellekkel igazoltuk, hogy a hatékony árnyékoló rendszerek és az éjszakai természetes szellőztetés együttes alkalmazása elegendő a belső hőmérséklet 24 0C alatt tartásához, ami szükségtelenné teszi légkondicionáló berendezés alkalmazását. Az optimálisnak ítélt, beépítésre kerülő integrált árnyékoló hatásfoka megközelíti a külső árnyékolókét, és kiküszöböli annak hátrányait. Az ablakok külső síkja az eredeti panel külső síkjával esik egybe, így a szigetelés rátakar az ablaktokra, ami a hőhídmentes kialakítás előfeltétele.

Lapostető felújítása
Mivel a lakásokban nincsenek erkélyek, a tetőn került kialakításra egy rekreációs zóna extenzív zöldtető és terasztető formájában. Ez az építészeti koncepción és a használati lehetőségen túl egyéb pozitív hatásokkal is jár: javítja a legfelső szint lakásainak hőkomfortját és a páraforgalmat.
A 454 m2 alapterületű lapostető az építés idejére (1978) jellemző kialakítású, meglehetősen avult állapotú és mai szemmel alulhőszigetelt (U = 1,05 W/m2K), és elfogadhatatlan rétegfelépítésű volt.
A bontási munka nem volt problémamentes, egyrészt a kavicsbeton réteg nagy szilárdsága miatt, másrészt pedig azért, mert - ahogyan az már lenni szokott - a bontási munkák másnapján hatalmas felhőszakadás érte a környéket, és ennek következtében két lakás be is ázott. Ráadásul Dunaújvárosban nemcsak az elbontott bitumeneslemez szigetelést, hanem az azzal "szennyezett" betontörmeléket is veszélyes hulladéknak minősítették, ami felborította az eredeti árkalkulációt.

Az új tetőrétegrend felújítása során nyilvánvalóvá vált, hogy a meglévő rétegek meglehetősen időigényes elbontásával párhuzamosan ideiglenes vízszigetelés beépítése is szükséges, amire egy 3 mm vastag oxidált bitumenes lemez is alkalmasnak bizonyult. Ezt követően egy vékony, száraz homokréteg felhordásával sikerült a vasbeton födémpanelok csatlakozásainak fogasságát és a vízszintes síktól való eltérését kiegyenlíteni, hiszen a párazáró és hőszigetelő rétegekkel ezeket a hibákat már nem lehet "kozmetikázni".
Párazáró rétegként a magas páradiffúziós ellenállású (Rv = 660 m2secMPa/g), 600 cm széles, öntapadós ragasztószala-gokkal végteleníthető, biztonságosan és gyorsan beépíthető LDPE fóliát használtuk. Ezt követte az 5-13 cm vastag lejtést adó hőszigetelés, majd a 16 cm vastag felső hőszigetelő réteg fektetése, mindkettő polisztirolhab táblákból (10. ábra). Fontos volt a hőszigetelő táblák "hézagmentes" elhelyezése, az esetenként keletkező csatlakozási hézagok kitöltése. Az új csapadékvíz-szigetelés 1,5 mm vastag, gyökérálló kalanderezett PVC-P lemezekből készült, az attikafalak és falszegélyek mentén fóliabádog szegélyrögzítő profilokhoz hegesztve. A jelentős hőhidat képező attikafalak hőszigetelése 16 cm vastag expandált és extrudált polisztirolhab lemezekkel történt, megszakítatlanul csatlakoztatva a külső fal azonos vastagságú hőszigetelő rétegéhez. A csapadékvíz-szigetelés felett a szokványostól eltérő, de máshol már bevált rétegrend épült fel: a csapadékvíz-szigetelést is védő aprítéktáblák felett geotextília-terítés, majd finom szemszerkezetű, változó vastagságú kazánsalak drénréteg képezi a durva homokba ágyazott lapburkolat és az ültetőközeg aljzatát. A négyféle, gondozást nem igénylő növény palántázással került az ültetőközegbe. Az átlagosan 26 cm vastagságú hőszigetelő réteggel kivitelezett hasznosított lapostető (U = 0,15 W/m2K) alighanem ritkaságszámba megy a hazai építésben, és jó példa arra, hogy a hőszigetelő réteg vastagságának növelése csupán töredéke (ez esetben mintegy 8%-a) a tetőfelújítás összköltségének.
A lényeg azonban az, hogy a legfelső épületszinten, ahol a lakásokat határoló külső szerkezetek (mint lehűlő felületek) nagysága jelentős (az épületvégeken kialakított lakások esetében 0,87 m2/fűtött légm3), ezzel a tetőszigeteléssel minden bizonnyal elérhető a korábban a lakók által leginkább kifogásolt, néha alig elviselhetően rossz nyári hőkomfort jelentős mértékű javulása, nem is beszélve a fűtési energiaigény csökkenéséről. Hogy ez mennyire sikerült, az majd az idei fűtési idény végére derül ki, de bizonyos jelek már most is eredményes felújításra utalnak.

 

Pincefödém hőszigetelése
A monolit vasbeton pincefödém eredeti hőszigetelését bennmaradó zsaluzatként elhelyezett gázbeton hőszigetelő lapok képezik. A felújítás során alsó oldali utólagos hőszigetelésként 10 cm vastag expandált polisztirolhab és hálóerősítésű alapvakolat került beépítésre. A felújított pincefödém átlagos hőátbocsátási tényezője U = 0,28 W/m2k.

Szellőzési rendszer, légtömörség
Ha az épület hűlő felületeit jól leszigeteljük, további jelentős megtakarítás a szellőzési veszteségek csökkentésével érhető el. A Solanova épületben ezért kiegyenlített hővisszanyerős szellőző rendszer épül ki, melynek laboratóriumi hatásfoka 90% feletti. Ez a magas érték egy világszabadalomnak köszönhető: a hőcserélő lemezek ultravékony műanyagból készülnek. Természetesen a laboratóriumi érték csak nagyon magas légtömörségi szint esetén érhető el. Ezért ír elő a német passzívház-szabvány 0,6 h-1 értéket passzív épületekre. Ezzel szemben a Solanova ház lakásainak eredeti légtömörsége rendkívül rossz, a fúvóajtó mérések n50 = 7,1...12,0 h-1-t adtak az épület négy lakásában.
A magas légtömörség légzáró fóliák beépítésével érhető el, várhatóan ez a kivitelezés egyik legkritikusabb pontja.
Az említett hővisszanyerős szellőzési rendszer lakásonkénti egységekből áll. Ezek a konyhák mennyezete alatt elhelyezett egységek, a légcsatornák a legtöbb lakás esetében csak az előszobában és a vizesblokkokban jelennek meg. Mivel mindenki másképp rendezte be lakását, a légcsatornák vezetését lakásonként külön-külön kellett megtervezni.
A levegő be- és kivezetése a csökkentett méretű konyhaablakok melletti homlokzatsávban történik. A lakók 100 és 180 m3/h között szabályozhatják a szállított friss levegő mennyiségét. A légtechnikai rendszer tervezésének fő problémái a zaj- és fagyvédelem, a beszívási és a kivezetési pont közötti rövidzár elkerülése, valamint a szükséges légmennyiség meghatározása voltak. Az ilyen típusú rendszer, bár Németországban már kiérleltnek számít, Magyarországon még gyakorlatilag ismeretlen, ezért ez volt a tervezés legtöbb vitára okot adó pontja. A légtechnikai rendszer részletei a 15-18. ábrákon láthatók.

A fűtési rendszer
A szellőző rendszer nem tartalmaz légfűtéselemet, ezért kiegészítésre szorul. Hosszas elemzés után a régi fűtési rendszer teljes elbontására, és egy új, kis teljesítményű függőleges kétcsöves rendszerre esett a választás. A tervezés sarkalatos pontja volt a szabályozhatatlan csővezetéki veszteségek minimalizálása, ezért az előremenő és visszatérő vezetékek külön helyiségekben futnak. Természetesen az új radiátorok termosztatikus szelepekkel ellátottak, biztosítva a helyi szabályozás lehetőségét.
Bár a fűtési költségosztás műszakilag nem indokolt, mert a belső hőáramok magas szerepe miatt igazságtalan eredményeket mutat, a lakókra pszichológiai hatást gyakorol, és takarékosságra ösztönzi őket. Egy német passzív házban a költségosztókat kísérletképpen leszerelték, ami miatt 30%-kal megnőtt a ház fogyasztása.
A fűtési rendszer fő tervezési kérdésének alacsony energiafelhasználású épületeknél a túlfűtés elkerülése bizonyult.

Napkollektorok és víztakarékos szerelvények
Külön takarékossági intézkedések nélkül a HMV-energiafelhasználás mintegy kétszerese lenne a fűtési energiafelhasználásnak. Ezért víztakarékos zuhanyfejeket és csapkifolyó elemeket szereltünk fel valamennyi lakásban. A HMV-hez szükséges hőenergia mintegy felét 72 m2-nyi síkkollektor szolgáltatja. Mivel a kollektormező a földszinti előtetőre van szerelve, kettős funkciót lát el: az energiatermelés mellett biztosítja a földszinti üzletek nyári árnyékolását.

Összefoglalás
A Solanova projekt új utat vázol fel az energiatudatos épületfelújításban, mely mind az energia-megtakarítás, mind a környezetvédelem, mind a komfort tekintetében hatékonyabb bármely eddigi panelépület-felújításnál, nemcsak Magyarországon, de európai szinten is. Nem állítjuk, hogy ezentúl minden épületet ilyen hatékonysági szinten újítanak majd fel, hiszen a finanszírozás lehetőségei korlátozottak, de a projekt során szerzett hatalmas mennyiségű tapasztalat és műszaki információ mindenképpen hasznos lesz más felújítási projektekhez. Bár a kivitelezés 2005 októberében befejeződött, a mérés és a kiértékelés 2006 végéig tart.
Dr. Osztroluczky Miklós, Dr. Csoknyai Tamás
Forrás: www.vgf.hu