építészet : környezet : innováció

Szókratész napház - „Takarékoskodj a Föld energiájával!” hallgatói pályázat, I. díj, Komár István

A Magyar Energia Hivatal által meghirdetett, "Takarékoskodj a Föld energiájával!" elnevezésű pályázat I. díját Komár István, a Debreceni Egyetem energetikus hallgatójának  koncepciója nyerte el, aki egy jövőbeli kolónia modelljének kereteibe ágyazva a vízió első szintjét, a teljesen önellátó és szelíd technológiákat használó Szókratész napház terveit vázolta fel. A győztes a témában TDK-dolgozatot és diplomamunkát is fog készíteni.

Takarékoskodj a Föld energiájával! hallgatói pályázat - Kolónia-tanulmány

Bemutatkozás

Komár István vagyok, a Debreceni Egyetem Műszaki Karán végeztem építészként, most  létesítménymérnök-energetikus MSc szakirányon folytatom a tanulmányaimat. A Magyar Energia Hivatal pályázatára egy jó barátom, Igaz Titusz hívta fel a figyelmemet, miszerint ez biztos nagyon fog érdekelni, mert olyan épületet kell bemutatni a pályázat szerint, ami a jövőt célozza meg. A pontozási rendszer a fenntartható fejlődés kritériumain keresztül az építőanyagok minőségén át az alaprajzi elrendezés optimalizálásán keresztül mindent felölelt.

Tanulmányaim során mindig olyan alternatív megoldások érdekeltek, amelyek még csak kibontakozó stádiumban vannak,  vagy csak kis közönség számára ismert, esetleg még nagy az ellenállás a bevezetése ellen. Jövőre TDK-dolgozattal készítem elő diplomamunkámat, ami egy olyan Kolónia-modell (szándékosan nem öko-falu) lesz, ami valóban működő- és fejlődőképes. A Kolónia a jövőben egy olyan társadalmi rétegnek adhat életteret, ami technikai fejlődésünket nem töri meg, de a természettel egyensúlyban, károsító hatások nélkül létezik, sőt környezet-fejlesztő programnak ígérkezik. A cél a biodiverzitás ( élőlények változatossága) és a biomimikri ( természetes körfolyamatok) megismertetése és fejlesztése.

A kolónia célja nem a természetvédelem, hanem az emberek komfortjának, kényelmének növelése. A természet és az élővilág fejlődése lényegében „csak” mellékhatás, a technológiák használata és szemléletváltás miatt. Ez egy új generációnak adhat lehetőséget, ami nem visszalép, mint az öko-falvak és nem folytatja az önpusztítást, mint a mai falvak.

 

Kolónia madártávlata - tervező: Komár István
 


Kolónia modellje

A modellek több méretben fognak elkészülni, az első szint csak 50-100 fő ellátását teszi lehetővé. A második szint már 500 embernek adhat életteret, és lendíti őket Kék gazdaságába. Minden szint további problémákat vet fel, ami újabbnál újabb megoldásokat követel meg a kreatív gondolkodóktól. A végső szintet az jelentené, hogy már a főváros és az egész ország is alkalmazza - legalább részletében - a technológiákat és elméleteket.

A pályázati tanulmányban az első szint prototípusát mutattam be. A rendszer működését követve észrevehető, hogy a körfolyamatok nem termelnek hulladékot, minden termékké vagy melléktermékké válik, ami a következő szinten ismét alapanyag lesz. A rendszer inhomogén tudású és képességű embereket kíván meg, a földművestől kezdve a mérnökön keresztül a weblap-szerkesztőig mindenkire szükség van.

 

Kolónia elvi vázlata - tervező: Komár István
 

 

A társadalmi összetétel és a nemi szerepek ismét egészséges egyensúlyt próbálnak elérni, mivel a rendszer lehetővé teszi, hogy a gyerekvállalás ismét „divat” lehessen, miközben az anyagi biztonság és pénzforgalom is növekszik. A rendszer mindenki számára jövedelmező munkát kínál, fogyasztó társadalmat épít, de szigorúan a környezet javítása mellett. A modell a mostani vörös gazdaságot képes leváltani, de nem a visszalépésnek számító zöld gazdaságot követi. Célja mindkét gazdasági berendezkedés és gondolkodásmód előnyeit összegezni, miközben a környezetünket nem csak megvédjük, hanem még fejlesztjük is.

Az ilyen utópisztikus közösség nem lehetetlen, hiszen egy diák is képes az építőkockáit összegyűjteni és egy egésszé összeépíteni, csak meg kell szabadulni a belénk nevelt kötöttségektől és szabadjára kell engedni a fantáziánkat és az újdonság felé nyitottak kell, hogy legyünk, persze olvasni sem árt hasonló témájú könyveket sem.

 

Energetikai működés vázlata
 


Vizsgált épület

A közösség alapjának számító embernek persze élni is kell egy lakásban, amit már nem lehet a jól megszokott alapelvek alapján felépíteni. Egy ilyen épület prototípusát próbáltam felvázolni a pályázatban. Természetesen a forma és méret végtelen variációt biztosít a tervezők és lakója számára. Itt lényegében az elvek és technológiák sokaságából kell kiválogatni az épp megfelelőt, valamint alkalmazni az optimális méretben és helyen.

Az épület formájának koncepciója Szókratész vázlatai között is megtalálható. A trapéz alak segít a lehűlő felületeket csökkenteni az északi oldalon, miközben a déli oldal a lehető legjobban kinyílik és egy napházzal egészül ki. A napház és a hozzá kapcsolódó légjáratok, csapóajtók egész évben biztosítani tudják a megfelelő hőkomfortot és légmozgást - energia befektetés nélkül vagy kevés ventilációs munkával.

 

Látványterv - tervező: Komár István
 

 


Energetika

Az épületben
úgynevezett szelíd technológiákat használtam, amelyek a  high-tech technológiák emberibb változatai és a hagyományos technológiák modern megfelelői. A fűtést tömeg-kandalló biztosítja, amely csak a leghidegebb hónapokban üzemel és napi egy begyújtással is elegendő hőt biztosít, egyenletesen nagy hatásfokkal. A melegvíz-ellátás kollektorokkal biztosított, de télen akár a kandalló is besegíthet egy egyszerű csőkígyós hőcserélővel. Sajnos a melegvíz-készítés kollektorokkal ilyen kis méretekben nagyon hosszú megtérülési időt ígér, így akár az egész hőigény biztosítható fatüzelésű hőtárolós megoldással - ezzel a kényelem és a fenntarthatósági elv sérül, de a 20 éves megtérülés nagyon hosszú ilyen bizonytalan gazdasági és társadalmi állapotok között. A megoldásoknak csak a pénzbeli háttér szab gátat a felhasználók számára.

 

Szelíd technológiák működése
 

 

A villamos energiatermelés jobb befektetésnek számít ilyen kis léptéknél, köszönhetően a mélyen nyomott áraknak és az oda-vissza mérő óráknak. A lakás számára 2,4 kW-os rendszer bőven fedezi a fogyasztást, és a megtérülés támogatás nélkül is 12 év, ami támogatástól függően akár 5 évre is csökkenthető.

A vízhasználat ismét új felfogást igényel. A tetőről és egyéb épületekről történő esővízgyűjtés  jelentősen csökkentheti a költségeket és kiváló minőségű vízzel látja el a lakás minden pontját a vízkezelésnek és szűrésnek köszönhetően. A felhasznált víz ezek után fekete vízként a komposztálást támogatja, amellyel a zöldséges kert földjének minősége javítható. A szürkevíz többlépcsős kezelésen keresztül tisztul meg, így akár halastavunk vízmennyiségét biztosíthatjuk, majd  növényeinket locsolhatjuk a tápanyagban gazdag vízzel, ami a növekedésüket támogatja. A vízfelület az udvaron - bármekkora felületű is - mindig jótékony hatással van a környezetre, az állatok változatosságára és a klíma állapotára.

 

Metszet és homlokzat
 

 

 

Az épület szellőzése gravitációs elveken alapul. Minden évszakban - a megfelelő zsalukat és nyílásokat kinyitva - kellemes klíma alakul ki a házban, miközben nagyon kis mennyiségű elektromos áramot használnak fel a ventilátorok. A friss levegőt nyáron előhűtve kapjuk, a hidegebb időszakban pedig előmelegítve. A díszmedence és a pincében elhelyezett esővíz-tárolók jelentős mennyiségű hőt képesek tárolni, így a túlmelegedés szinte kizárt és a fűtési idény is jelentősen csökken.

 

Gravitációs szellőzés, nyári üzemmód
Gravitációs szellőzés, tavaszi-őszi üzemmód
Gravitációs szellőzés, téli üzemmód
 

 

A falszerkezet favázas szalma és nehéz vályog hibrid. Az 50-60 tonna vályog kellő ellenállást és hőtárolást biztosít, miközben a szalmabála kitűnő hőszigetelést biztosít. A technológia több mint 100 éves, bár hazánkban még csak most kezd ismertté válni, tartóssága - megfelelő kivitelezéssel - a téglaépületekével vetekszik, tűzállósága pedig nem rosszabb a most épített épületek nagy részénél. A tűzteszteken mindig kiváló eredményt ér el a jól kivitelezett szerkezet.

 

Csomópontok
 

 

A Magyar Szalmaépítők Egyesületének tagjaként több ilyen épülettel találkoztam, és mások tapasztalata szerint is sokkal komfortosabb épület építhető a szalma-vályog technológiával, miközben jelentősen kevesebb energiafelhasználással és  CO2-kibocsátással jár az építkezés, a fenntartás és a bontás is. Életciklus-vizsgálatnál is egyértelműen látható, hogy a technológia a lehető legjobban védi a természetet az építés alatt, használat közben és bontás után is. Az épület 80-90 %-a visszaforgatható, vagy újrahasznosítható.

 

Alaprajz - tervező: Komár István
 

 

Az alaprajzi elrendezés megpróbál minden négyzetmétert és sarkot kihasználni. Mérete ellenére egy fiatal pár számára elegendő, akár a családalapítás első szakaszában is. A félemeletnek és a formának köszönhetően kis költséggel sikerült a nettó alapterületet jelentősen megnövelni. A természetes világítás az épületben a nap nagy részében elegendő fényt biztosít. Az épület déli oldalán található napház a vállalkozó szellemű gazdáknak sok új technológiát ígér, például aquaponiás növénygondozást, egész évben fejlődő zöldfalat és télikertet. A vízzel teli medence további jótékony hatással van a klímára, a fajhőjének és halmazállapotának köszönhetően a léghőmérsékletet állandó páratartalmon és hőmérsékleten tudja tartani, ami jelentősen növeli a komfort érzetet az év minden szakában, nem beszélve az energiamegtakarításról, és vizuális élményt nyújtó hatásáról.

Részletek

Épületszerkezet
A vegyes szalma-vályog szerkezet kiváló hőszigetelést és nagy aktív hőtároló tömeget biztosít. A folyamatos szigetelés hőhídmentes megoldásokat tesz lehetővé. A padló csak kevés hőszigetelést kap a nyári hűtés érdekében, a lábazat teljes szigetelése biztosítja a téli kellemes felületi hőmérsékletet az épületen belül. A ház alatt elhelyezkedő földtömeg egész évben  klímatizáló akkumulátorként üzemel - energiafelhasználás nélkül, csupán a fizikai törvények alapján. Az árnyékolásnak köszönhetően nyáron a szükségtelen szoláris nyereség minimalizálható,  télen viszont az alacsony napállásnak köszönhetően szinte az egész épületben a természetes napfény melegíti a hőtároló felületeket. A télikert egész évében biztosítja a gravitációs légkezelést.

Szalmabála: A falszerkezet védett helyeket szalmabálákból készült, kívül agyagtapasztással melyet mészvakolattal védünk a környezeti hatásoktól, mechanikai stabilitását fa-vázszerkezet biztosítja.
Vályog: a domborzat miatt az alapozást felett vályogfallal készül különböző magasságokig. Az épületet 15 cm vastag lábazati hőszigetelést kap, melyet modern anyagokból készült vízszigetelés véd.

A-A metszet, tervező: Komár István
B-B metszet, tervező: Komár István



Mindkét építőanyag természetközeli, kevés energiát igényel a létrehozása, és újrahasznosítása. Általában  közeli helyekről mindkét anyag beszerezhető, így szállítása sem okoz jelentős CO2 terhelést. Épületfizikai tulajdonságaik összeépítve kiválóak. Az emberre ható élettani hatásuk a legkisebb károsanyag-kibocsátást eredményezi, miközben jelentős komfortérzet-növekedés érhető el a szalma és vályog használatával felépített épületekben. A kialakított falszerkezet a legszigorúbb követelményeknek is képes megfelelni, mely életciklusának végén szennyezés nélkül visszaforgatható a természetbe. Többszörös előnnyel bír a tégla-beton-mesterséges anyagokhoz képest.

Faanyag: a kolóniához tartozó erdőből származik, amelyet helyi munkaerő tud kitermelni és feldolgozni. Életciklusa alatt CO2-t köt meg a levegőből, épületbe beépítve vizuálisan magas minőséget képvisel. Bontásnál újra felhasználható, esetleg tüzelővé alakítható.

Mesterséges anyagok: az épület kis részben alkalmaz betont, műanyagot, fémet, üveget. De életciklusa alatt az épület alacsony energia fogyasztása enyhíti az okozott károsanyag kibocsátást. A használatuk sok helyen elkerülhetetlen a biztonságos használat és a hosszú élettartam biztosítása érdekében. Az anyagok nagyrész újrafelhasználható.

Nedvesség: az épületben fokozottan kell figyelni a nedvesség minden fajtájára. A  vályog és a szalma használata precíz és jól kialakított részlettervek készítését követeli meg a tervezőtől és kivitelezőtől, de a gondos tervezés, használat mellett az élettartam a 100 évet is elérheti a hibrid rendszenek köszönhetően. Árvizes területeken egyéb védelmek beépítése megoldható, akár teljes árvízvédetté is tehető a vegyes szerkezet.

A természetes anyagok nem tartalmaznak káros anyagokat, nem párolog ki belőlük mesterséges vegyszer, sőt a levegőben jelenlévőket is megköti. A falakban a külső vakolat biztosítása és a rágcsálók távoltartását szolgáló fémháló Faraday-kalitkaként működik, ami csökkenti a sugárzásos terheléseket.  A „rugalmas” szerkezet könnyedén felveszi a földrengés által okozott mozgásokat, a faváz az ősi japán építési elvekhez hasonlít, amelyek jóval nagyobb rengéseket is képesek voltak több évtizeden keresztül elviselni, mint amire országunkban számítanunk kellene.

Páragazdálkodás: 55 tonna aktív vályog gondoskodik az állandó páratárlatomról és a hőtárolásról.
Akusztika: kellő vastag és tömör szerkezetek jó hanggátlást biztosítanak a lakók számára, a gravitációs szellőzést segítő nyílások és szellőzők jelentenek nagyobb gondot, de gondos tervezésel és kivitelezéssel elegendő akusztikai hanggátlás érhető el.
Világítás: olcsó és hosszú élettartalmú LED-szalagok világítják meg az épületet, amely 2-3 éven belül megtérül és további 10 évig üzemel 85%-os energiamegtakarítás mellett a hagyományos világításhoz képest: az összes villamosenergia-felvétel csupán 360-380 W az egész épületre számolva.

A vizsgált épület egy 3. generációs faluközösség modelljét próbálja vázolni a lehetőségek keresése mellett. A most fejlődő és alakuló öko-falvak fenntarthatósága kétséges, a jobb jövő képét nem vetítik az érdeklődők elé, csupán a kisebb rosszat választják, vagy elvágyódnak a modern társadalomtól. Ez a kolónia (direkt nem öko-falu) a jövőt célozza meg, mellyel eddig soha nem látott kényelmet egészséget ígér a lakóknak - majd később a régiónak - és talán a társadalomnak is. Az egész pedig csak akkor működik, ha a közösség a természetet nem kihasználja, hanem tovább gyarapítja és a rombolás helyett a közös összhangú építést választja.

A kolónia elméleteinek finomítása és  bővítése sok munkát igényel, és közben modelleket is kell készíteni, és elemezni. Ehhez segítőtársak szükségesek, hogy ne csak egy rövidke tanulmány legyen a program.

Komár István
építészmérnök, energetikus


Szókratész napház

építész: Komár István

Komár István

építész munkatárs: Igaz Titusz
tervezés éve: 2012
bruttó szintterület: 91 m2
helyszín: Jövő Kolónia

vélemény írásához jelentkezzen be »