”Levegőt!” – Légzáró épületek, hővisszanyerő szellőztető rendszerek

Tudatos épületenergetika cikksorozatunk következő részében Beliczay Gábor a légzárás módjait és a szellőztetés gépészeti megoldásait veszi sorra, és megkísérli felvázolni a mesterségesen szellőztetett épületek előnyeit és hátrányait.

Jelenkorunk válságai és az ezekből következő energiaár-emelkedés hazánkban is energia-megtakarításra ösztönzik a polgárokat. Több mint húsz éve folyamatos tendencia, hogy épületeinket hőszigetelő termikus burokba zárjuk azzal a céllal, hogy a benti levegő hőjét megtartva fűtési energiát tudjunk spórolni. Idővel egyre hatékonyabbá tesszük épületeinket: egyre vastagabb hőszigeteléssel látjuk el az épület határoló szerkezeteit, az ezredforduló óta drasztikusan javuló hőszigetelő képességgel bíró ablakokat építünk be, melyek beépítési technológiája is oly mértékben szigorodott, hogy az épület teljes külső felületén nagyban csökkent a transzmissziós hőveszteség.[1]

A hőszigetelés javulása következtében manapság már csak az épületek filtrációs vesztesége[2] jelent problémát; a korszerű energiahatékony épületek esetében ennek szinte nullára csökkentése alapkövetelménnyé vált. A piacon elérhető, több rétegben üvegezett és jól záródó ablakoknak, valamint a légzáró beépítési technikáknak köszönhetően erősen lecsökkent a nyílásokon kiszökő belső levegő mennyisége, így egy nagy hőszigetelő képességű és légzáró épület[3] esetén a szén-dioxidban dús és párás levegő nem tud eltávozni a belső térből. A fentiek következtében passzívház esetén kényszerpályára kerülünk, ugyanis kényszeráramoltatott szellőztetés nélkül a légcsere nem megoldható, a házban feldúsul a pára és a szén-dioxid. Ennek súlyos hátrányait nem szükséges ecsetelnünk.

Az eddig leírtak alapján a légzárás módjait és a szellőztetés gépészeti megoldásait veszem sorra, és megkísérelem felvázolni a mesterségesen szellőztetett épületek előnyeit és hátrányait.

Manapság már mindenki számára világossá vált, miért érdemes hőszigetelni lakóépületeinket: kisebb energiaigény szükséges a komfortszint fenntartásához, ezzel együtt csökkenő költség terheli a család költségvetését, így kiszámíthatóságot és nagyobb pénzügyi szabadságot jelent hosszú távon. Az Európai Uniós irányelveknek megfelelő, alacsony energiaigényű épületeknél a külső síkok hőszigetelésén túl az épület légtömörségét is biztosítani kell, ugyanis a markáns hőszigetelés és korszerű, jól záró nyílászárók mellett is kiszivároghat a levegő az épületből a porózus építőanyagok pórusain, illetve az épület esetleges résein át, így energiát vesztünk, és a külvilágot fűtjük. Ennek az úgynevezett filtrációs veszteségnek a mértéke jól hőszigetelt épület esetén megközelítheti a külső felületeken távozó hő nagyságrendjét. A jelenlegi energetikai előírásokat még ki tudja elégíteni egy nem légzáró épület, de a jövőben a szabályozás várhatóan nem fog lazulni, tekintettel a klímaváltozásra és a globális ellátóláncok sérülékenységére. Mindezek miatt kénytelenek leszünk egyre hatékonyabb épületek irányába elmozdulni, azonban a közel nulla energiaigényű és passzív házaknál előírt követelményeknek csak akkor tudunk eleget tenni, ha az épület minden rését és kapilláris pórusrendszerét lezárjuk, ezzel teljesen megszüntetve a benti levegő külvilágba szivárgását.

A légzárás biztosításának több kritikus pontja van:

• Elsősorban a nyílászárók és a falszerkezetek csatlakozásainál;
• az egyes homlokzati elemek csatlakozásánál (falfödém csatlakozás, zárókoszorú-tető csatlakozás);
• egyes fal és födém-áttöréseknél (konyhai elszívó, elektromos kábel-átvezetések).

Az ablakok, ajtók légzáró beépítése a leginkább közismert technológia, legelterjedtebb nevén RAL beépítés[4], amely – az ablakkeretet és ablakszárnyat légzárónak tekintve – egy olyan beépítési módot jelent, ahol úgy építik be a nyílászárókat, hogy azok a falkáva és az ablakkeret között hőszigetelő és légzáró kapcsolatot képezzenek. A rendszer részét képezi egy külső párazáró fóliagallér, amihez az épület külső légzáró rétege csatlakozni tud, valamint egy belső, szintén légzáró vakolható szalag és a kettő közé applikált magas hőszigetelő képességű kitöltőanyag – ami lehet poliuretán hab (PUR) vagy Polifoam duzzadószalag. A kétoldalról képezett párazáró rétegek megvédik a PUR-habot az idő okozta degradációtól, és megakadályozzák a pára kitöltő-habba jutását is, így a hőszigetelő képesség tartósan megmarad. Az így beépített ablak sokkal jobb hőszigetelő képességgel fog rendelkezni, mint a más technológiával beépített nyílászáró.

A homlokzati felületek és a különböző szerkezeti elemek találkozásánál létrejövő nemkívánatos nyílásokon keresztül jelentős filtráció történhet a külvilág felé. A szerelt építési rendszerű épületek illesztéseiben, vagy falazott technikával épített téglaépületek esetén a falazóblokkok nem teljesen légzáró módon csatlakoznak, valamint a felhasznált építőanyagok is – porózusságuk folytán – átengednek valamennyi levegőt. A filtráció teljes megszüntetése légzáró és párafékező fóliával történhet meg, amit az épület teljes határoló felületén légzáró ragasztószalaggal kell illeszteni. Az ilyen fóliarétegek légáramlást és páraáramlást fékező tulajdonsággal (S_d érték[5]) rendelkeznek. Az egyes rétegrendi kialakításoknál a páraáteresztő képesség kifelé haladva egyre jobb, úgy is mondhatjuk, hogy a párazáró réteget a hőszigetelés belső tér felőli oldalára kell elhelyezni, hogy a páradiffúziós ellenállás bentről kifelé haladva csökkenjen, és ne alakulhasson ki a szerkezeten belül kondenzáció. A légzáró-párafékező réteg kivitelezése gondos munkát igényel, hiszen, ha bármelyik ponton szakadás vagy folytonossághiány van, ott a párakicsapódás garantált, és a teljes réteg feleslegessé válik. Hazánkban az építőipar mennyiségorientált normái miatt az ilyen légzáró fóliaréteg felhelyezése ritkán szokott jól sikerülni, ha egyáltalán vállalják a kivitelezését.

Ezen a téren még fejlődnie kell az ipar minőségi sztenderdjeinek. Ahhoz, hogy a jövőben is meg tudjunk felelni az épületekkel szemben állított energetikai követelményeknek, növelnünk kell az épületek építése során a munka hozzáadott-érték tartalmát, korszerűbb anyagok beépítésével és gondosabban végzett élőmunkával.

Az épület külső felületén lévő áttörések légtömör-kivitelezése az előző bekezdésben említettek miatt nagyon kritikus. A konyhai elszívórendszer kivezetése, a szennyvízcsatorna-szellőző kivezetése a tetőn, vagy az elektromos kábelek átvezetése a homlokzati falakon mind olyan esetek, melyeknél a légzáró rétegen keresztül kell vezetni egy csövet vagy egy vezetéket. Az ilyen áttöréseket légzáró módon kell a légzáró fóliarétegen átvezetni; ez egy ragasztó-fóliaszalag gallér kialakításával oldható meg. A béléscsövek, kábelek vagy szellőzők közötti rést légmentesen záró tömítőanyaggal kell kitölteni. A szellőző kivezetéseket légzáró szelepekkel kell ellátni, a légzárás biztosítása érdekében üzemen kívüli állapot esetén. A piacon elérhető olyan zárószelep, amely akár a passzívházaknál nyílászárókra előírt hővezetési tényező-követelményt (U_w=0,8 W/m²K) is kielégíti, és a légzárást is biztosítja zárt állapotában.

A légzárás biztosításával a termikus burkot áthatolhatatlan és jól hőszigetelt réteggé tettük. Ezzel együtt magunkra húztunk egy új és hatalmas gondot: a pára felhalmozódását a belső térben. Egy négytagú család normál életvitellel naponta 10 liter vizet párologtat[6] el a lakótérben. Ha a pára nem tud eltávozni az épületből – márpedig a párazáró burok miatt nem képes eltávozni –, a levegő páratelítődése következtében kondenzáció következik be az épületen belül, megjelenik a penész, megindulhat a fa építőelemek korhadása, a vízre érzékeny burkolatok veszélybe kerülhetnek a kicsapódó víz miatt, így ez súlyos egészségügyi kockázatot jelent, és komoly anyagi kárt okozhat a lakóknak. A légzáró épületeknél tehát nagyon fontos valamilyen módon megoldani a belső légcserét. A hagyományos kéményhatáson[7] alapuló szellőztetési módszerek nem jöhetnek szóba, hiszen nagy keresztmetszetű légvezetékeket igényelnek, és ezek elhelyezése családi háznál egyrészt nehézkes, másrészt jelentősen csökkenti a hasznos teret. Légzáró épületek esetén a kényszeráramoltatás a hatékony megoldás, ezzel a légcsere mértéke minden körülmény között biztosítható, a külső nyomásviszonyoknak nincs hatása a légáramlásra. Ezen felül egy korszerű szellőztető rendszer szabályozza az oxigén- és a széndioxid-szintet a befújt és elszívott levegőben, valamint a pára mennyiségét is be tudja állítani a külső levegő páratartamától függetlenül. A rendszer legfontosabb tulajdonsága, hogy a szellőztetés során amúgy eltávozó belső levegő hőenergiáját egy hőcserélő rendszeren keresztül nagy részben (>90%) át tudja adni a külvilágból beszívott levegőnek, ezzel jelentős energiát megtakarítva, és optimális szinten tartva a pára- és széndioxid-szintet. A külső levegő megszűrésével (HEPA szűrők[8]) a füst- és pollenszemcsék is kizárhatók az épületből. A túlépített agglomerációs településeken ez jobb minőségű levegőt eredményez a lakótérben, így hosszú távon magasabb komfortszintet és hosszabb várható élettartamot biztosít a bentlakók számára. A szellőztető rendszer energia-visszanyerési hatásfoka növelhető, ha a befelé szívott levegőt szállító vezetéket az épülettől indulva végigvezetjük a talajban a fagyhatár alatt, az építési telek egy távoli pontján elhelyezett levegővételi pontig. Így a talaj állandó hőmérséklete télen előfűti, vagy nyáron előhűti a szellőztető rendszer hőcserélőjébe beérkező, külső oxigéndús levegőt.

A mérleg ellenoldalán számításba kell venni, hogy a rendszer üzemeltetéséhez elektromos áramra van szükség. Átlagosan ~650 kWh/a[9] éves energiafogyasztás mellett egy nagyságrenddel nagyobb éves fűtési energia-megtakarítás[10] realizálható átlagos klimatikus viszonyok mellett. A jövőben remélhetőleg a villamos áram szolgáltatás csak üzembiztosabbá fog válni, de ha mégis tartós áramszünet következne be, akkor a nyílászárók megnyitásával hagyományos módon lehet szellőztetni, ennélfogva szellőztetőrendszer kiépítése esetén sem érdemes nyithatatlan, úgynevezett fix ablakokat beépíteni az épületbe. Tavasszal és ősszel ugyanis, amikor a kinti és a benti hőmérséklet megegyezik, sokkal hatékonyabb hagyományos módon szellőztetni, valamint ilyen esetekre szoktak a szellőzőrendszer beszívó oldali vezetékére egy úgynevezett "bypass-szelepet"[11] beépíteni, ami ideális hőmérsékleti- és páraviszonyok esetén a szellőző hőcserélő gép kikerülésével közvetlenül a lakótérbe engedi a külső levegőt, a rendszer működéséhez szükséges energiát megtakarítva.

Elmondható, hogy központi szellőztető rendszerrel jelentős energia-megtakarítás érhető el, még akkor is, ha az épületünk nem rendelkezik légzáró burokkal. Légzárás mellett egy szellőztetőrendszer minimálisra tudja csökkenteni a fűtésre, illetve hűtésre elfogyasztott energia mennyiségét, és a levegő minőségét is jelentősen javítja, ezzel rengeteg betegség kockázatát (asztma, allergiás megbetegedések) minimalizálva.

A gépi szellőztetés megítélése nem egyértelmű hazánkban, és valóban az éremnek két oldala van, de a jövőbeli kihívások és előírások tükrében a központi szellőztetés irányába változnak a trendek. A szellőzőrendszereket ért kritikák közül megfontolandó, hogy sok esetben az épületgépészeti tervezés, vagy a termékkínálat szűkössége miatt jelentős kihasználatlan kapacitás marad a beépített szellőzőrendszerekben. Átfogóbb koncepcionális tervezésnél, ahol az előző cikkemben már említett tényezőket (tájolás, benapozás, beépítettség, beépített anyagok hőtehetetlensége és növényzet) is figyelembe véve határozzák meg az épület szellőztetési igényét és frisslevegő-vételi pontját, erőteljesen csökkenthető az adott épület gépészeti rendszereinek szükséges kapacitása, beleértve a szellőzést is.

Az épületek légzáróvá tétele teljesen megszünteti az épület filtrációs hőveszteségét, így jelentős, közel kétszeres energia takarítható meg egy nem légtömör, de jól hőszigetelt épülethez képest[12].

A légzárás biztosítása nem jár az épület bekerülési költségeihez képest túl nagy beruházással, inkább a gondos beépítési élőmunka teszi költségessé az ilyen rendszereket. A légzárással nemcsak energiát tudunk megtakarítani, hanem kényszerpályára is vezetjük magunkat, hiszen kényszeráramoltatott szellőztetés nélkül az oxigénszint, a páratartalom és a szennyeződések szintjét nem tudjuk szabályozni az épületben. A korszerű épületgépészeti megoldásoknak köszönhetően a külső és belső légcsere a hőenergia jelentős (80% feletti) visszanyerésével történik, így még hatékonyabbá tehető az épület, és a levegő minősége javítható és állandósítható (oxigénszint szabályozás, pollen és hamu részecskék kiszűrése). Az aktív szellőző rendszer nyilvánvalóan villamos áram-felhasználással üzemeltethető, de a megtakarított fűtési vagy hűtési energia mennyisége nagyságrenddel nagyobb az elfogyasztottnál.

Összességében egy légzáró- és központi hővisszanyerő szellőztető-rendszerrel felszerelt épület energiafogyasztása drasztikusan csökkenhet egy hőszigetelt épülethez képest, nem is beszélve a hagyományos hőszigeteléssel nem rendelkező épületekről. Új épületek esetében a koncepcionális tervezés fázisában már gondolni kell a szellőzés légzárás-részleteinek kialakítására, ez tehát új szemléletet igényel a tervezőktől. Meglévő épületeknél a légzárás nem oldható meg biztosan résmentesen mindenhol, de jelentősen javítható. A régebbi épületek ablakcseréje esetén gyakori jelenség a párafeldúsulás és -kicsapódás az épületen belül, így ez esetben is indokolt lehet egy hővisszanyerő szellőztető-rendszer telepítése, jelentős hőenergiát megtakarítva. A jövőbeli előírások csak szigorodni fognak az Európai Unióban[13], lassan bevezetésre kerülnek a zéró emissziós célok, ezek teljesítése légzárás és hővisszanyerő szellőztetés nélkül elképzelhetetlen lesz. Ha a szabályozási kötelezettségeken túl tekintünk: egy igen alacsony energia-felhasználású épület használóinak hosszú távú anyagi és egzisztenciális biztonságot nyújthat, és nagyobb szabadságot enged a családi költségvetésnek az alacsonyabb rezsi költségeknek köszönhetően.

Beliczay Gábor

 

 

[1] Transzmissziós hőveszteség: Az a hőenergia, ami a házból a falakon, ablakokon, ajtókon keresztül eltávozik a külvilágba. Jól hőszigetelt épület esetén ez alacsony érték.

[2] Filtrációs hőveszteség: Szándékos szellőztetés során az ajtók, ablakok és az épületszerkezet résein keresztül távozó hőmennyiség.

[3] Légzáró épület: Olyan épület, amely filtrációs vesztesége közel nulla.

[4] RAL ablakbeépítés: https://www.ralfenster.de/fileadmin/redaktion_window/vff/RAL/5.1_Der_Weg_zum_RAL-GZ_Montage_2017.pdf

[5] Sd Páradiffúziós ellenállás: Ez annak a levegőrétegnek a vastagsága méterben, amely ugyanolyan ellenállást fejtene ki a páradiffúzióval szemben, mint az adott fólia vagy szerkezeti elem.

[6] Mould Index [Tadj Oreszczyn, University College London; Stephen Pretlove, South Bank University] (2015) https://www.researchgate.net/publication/32886701_Mould_index

[7] https://hu.wikipedia.org/wiki/Huzat

[8] https://en.wikipedia.org/wiki/HEPA

[9] Heat Recovery Ventilation for Energy-Efficient Buildings: Design, Operation and Maintenance [Ben Ghida, D.] (2019) https://www.researchgate.net/publication/337289756_Heat_Recovery_Ventilation_for_Energy-Efficient_Buildings_Design_Operation_and_Maintenance

[10] Energy saving potential of ventilation systems with exhaust air heat recovery [J Zemitis, A Borodinecs, Riga Technical University] (2019) https://www.researchgate.net/publication/337749492_Energy_saving_potential_of_ventilation_systems_with_exhaust_air_heat_recovery

[11] bypass: megkerülő, elkerülő

[12] Stimulation of good building and ductwork airtightness through EPBD [Gaëlle Guyot, F. Rémi Carrié, CETE de Lyon] (2010) 12. oldal 2. ábra https://www.aivc.org/sites/default/files/ASIEPI_Airtightness_Technical_report_20100422.pdf

[13] https://www.europarl.europa.eu/news/hu/press-room/20240308IPR19003/energiahatekony-epuletek-a-parlament-elfogadta-a-kibocsatascsokkentesi-terveket