Odooproject: két év munka gyümölcse öt részben - Szerkezetek a fenntarthatóság szolgálatában (2)

A BME Solar Decathlon-csapata által megálmodott, napenergiát használó ház már épül itthon a madridi versenyre. Az Odooprojectet bemutató sorozatunk második része azokat az aktív és passzív energetikai megoldásokat mutatja be, amelyekkel a tervezők a napenergiát igyekeznek minél intenzívebben hasznosítani.

Szerkezetek a fenntarthatóság szolgálatában

Az épület pozitív energiamérlegének két alappillére az energianyereségek maximalizálása és a veszteségek minimálisra csökkentése - azaz nyerjük ki a napsugarakból a lehető legtöbb energiát, és tartsuk meg, amennyire csak lehet. Az aktív nyereséget az Odoo esetében a beépített 9 kWp napelemes teljesítmény adja, a passzív úton nyerhető energiát pedig az építészeti formálás (az előző fejezetben már érintettük: tájolás, tömeg, üvegfelületek) és az épületgépészet eszközrendszereivel együttesen igyekeztük maximálisan kihasználni. Ebben a részben ezeket az aktív és passzív nyereséget adó megoldásokat mutatjuk be.

Az aktív nyereség

Az Odoo egyik alapkoncepciója, hogy a napelemek ne csak „szükséges rosszként” legyenek valahol elhelyezve a házon, hanem építészeti elemekként a ház megjelenésének és szerkezeteinek is szerves részét képezzék. Az elsődleges energiaforrás a ház 6°-os lejtésű tetején található monokristályos napelem-mező, amely úgy van felszerelve, hogy a napelemek és a tető szerkezete között szabadon kiszellőző sáv maradjon. Az átszellőztetésnek köszönhetően a napelemek felmelegedése korlátozható, így 15-18 %-kal nagyobb hatásfokkal dolgoznak, ráadásul a szellőző résben áramló levegő hűti az épületet is. A nyári falon található, függőlegesen szerelt napelemek a téli, alacsony beesési szögű napsugarak hatására dolgoznak a legnagyobb hatásfokkal.

A passzív nyereség maximalizálása

Tömegforma

Az előző fejezetben már érintettük, hogy nagy hangsúlyt fektettünk arra, hogy egy bonyolult, tagolt épületforma helyett kompakt tömegalakításra törekedjünk. Ezzel alapvetően határozzuk meg az épületünk hőleadási tulajdonságait. Egy ház fűtési energiaigényét befolyásolja a ház lehűlő felületének (A) a fűtött térfogatához (V) viszonyított aránya (A/V-arány). Akkor kapunk minél kompaktabb formát, ha a ház térfogatához arányaiban kisebb lehűlő felület tartozik, azaz ez a szám minél kisebb, de a nullát természetesen sosem fogja elérni. Az Odoo lehűlő felületének és a fűtött térfogatának arányszáma: 1,35. A pontos arányszámot a vizsgált test mérete is befolyásolja, mivel egy nagyobb test A/V aránya jóval kedvezőbb egy kisebb testhez viszonyítva. Így konkrét küszöbérték nem állapítható meg, hogy mikortól "jó" az arány, szemlélet alapján azonban jól látható, hogy az Odoo enyhén trapézos alaprajzra szerkesztett formája közelítőleg téglatest alakú, és arányaiban nem áll távol az ideálisnak tekinthető kocka formától. A tömegre vonatkozó építészeti döntéssel tehát máris megalapoztuk a fűtésre fordítandó energia minimalizálásának a lehetőségét.

A déli homlokzat megkétszerezése

Előző írásunkban már említettük a megkettőzött déli homlokzat előnyeit: a lakóegység déli fala nyílászárók sorából áll, a hatalmas üvegfelület (pontosan 32 m2) a napenergia passzív felvételét látja el, a terasz déli oldalán található második falat pedig függőlegesen elhelyezett napelemek burkolják, ezek aktív energiatermelők. Ugyanakkora fűtendő-hűtendő térfogatra tehát kétszer akkora energiatermelő felület áll rendelkezésre, mint normál esetben.

Hőtároló tömeg

Ahhoz, hogy a hőszigetelő burkon belül stabil legyen a hőmérséklet - azaz a külső hőingadozás minél kevésbé befolyásolja a benti hőmérsékletet -, nagy hőtároló tömegre van szükségünk. Hagyományos házaink esetében ezt a feladatot általában a tégla, a beton, vagy éppen a vályog falazat látja el, esetünkben azonban - mivel a szállíthatóság miatt könnyűszerkezetes az épület - ezek az anyagok szóba sem jöhetnek. Az alternatív lehetőségek közül végül a választásunk a vízre esett: hőszigetelt tartályokat terveztünk a nyári falba rejtve, és csőrendszert a házba. Miután összeszereltük az épületet, a világ bármely pontján feltölthetjük vízzel, ha pedig szeretnénk, bármikor leengedhetjük. A víz, mint alapanyag bárhol elérhető, olcsó (egyelőre…), nagy a hőkapacitása, kellő mennyiségben a szükséges tömeget tudja biztosítani, és nem utolsó sorban környezetbarát. 3,5 m3 víz keringetésével a szükséges mértékig növelni tudjuk az épület tömegét, és megakadályozzuk, hogy túlmelegedjen vagy túlhűljön.

Félpasszív fűtés-hűtés

A padló anyaga - amelybe a csőrendszert ágyazzuk - egy vékony szálerősítéses esztrichréteg. A beton, mint hőtároló tömeg kiegészül a csövekben keringtetett vízzel, ami folyékony közegként a hő megfelelő irányú szállítására alkalmas. Ha fűteni szeretnénk, a hőt a beltérbe szállítja, ha hűteni, akkor elszállítja, így felülettemperáló rendszerként működik. A félpasszív hűtő-fűtő rendszerünkhöz csupán egy szivattyúra van szükség, az alkalmazott víznek pedig - megfelelően tisztítva - az esővíz tökéletesen megfelel.

Fűtés

A passzív fűtés úgy működik, hogy az üvegen beáramló napsugárzásból adódó hőt a hőtároló tömeg (víz) felveszi, egy hőszigetelt tartályban tárolja, majd amikor a napsütés megszűnik egy szivattyú segítségével visszakeringeti a beltérbe, és a hőt a levegőnek leadja.

Birtalan Orsolya

A cikk folytatódik az Odooproject weboldalán>>>

Odooproject, a Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Solar Decathlon csapata
épületszerkezet tervező: Bakos Bálint, Áts Árpád, Leskó Zsuzsanna, Tóth Emese, Dévai Zoltán
konzulens: Pataky Rita
mentor: Dr. Becker Gábor, a BME Építészmérnöki Kar dékánja
lead Faculty Advisor: Varga Tamás DLA, egyetemi docens
kommunikáció: Birtalan Orsolya, Nagy Orsolya