Szalay Zsuzsa és Gröller György az életciklus elemzés módszerével tíz különböző Kádár-kocka felújítási változatot vizsgálnak esettanulmányukban. Vizsgálatuk célja, hogy bemutassák egy tipikus kockaház felújítása során elérhető környezeti előnyöket. Elemzésük során nem csak az energiafogyasztást és CO2 kibocsátást veszik figyelembe, hanem a beépített anyagok teljes élettartamát is.
Egy épület energetikai célú felújításának tervezése során egyik első kérdésünk, hogy vajon a beruházás mennyire gazdaságos. Hasonlóképpen felmerülhet a környezeti megtérülés szempontja is, hiszen a felújítás során új anyagokat, berendezéseket építünk be az épületbe, melyek legyártása is energiaigényes és emissziókkal jár. Az ilyen kérdésekre az ún. életciklus elemzés (Life Cycle Assessment – LCA) módszere segítségével adhatunk számszerű válaszokat. Az LCA a termékek, szerkezetek vagy akár a teljes épület által okozott környezeti hatást méri fel a teljes életciklus figyelembevételével, az anyagok kitermelésétől, gyártásától kezdve a szállításon, beépítésen és használaton keresztül az életút végén a bontásig, újrahasznosításig vagy lerakásig. Ahogy a világon számos környezeti probléma létezik, az LCA is sokféle indikátor segítségével elemzi a környezetterhelést. Ezek közül az egyik legfontosabb, az emberiséget és az ökoszisztémát leginkább fenyegető a klímaváltozás, melyet az üvegházhatású gázok kibocsátásával lehet jellemezni. Emellett fontos hatáskategóriák a savasodás, eutrofizáció vagy az ózonréteg károsítása is.
Vizsgálatunk célja az volt, hogy bemutassuk egy tipikus Kádár-kocka családi ház felújítása során milyen környezeti előnyöket érhetünk el. A felújítási kombinációknál olyan eseteket igyekeztünk összeállítani, amelyek jellemzően felmerülnek egy energetikai célú beavatkozás során, tehát az utólagos hőszigetelés, nyílászárók cseréje, fűtés, energiaellátás. Természetesen egy valós felújítási folyamatban sok más elem is sorra kerülhetne; víz/elektromos hálózat, belső burkolatok stb., melyeknek szintén lehet pozitív/negatív környezeti következménye.
Felújítási változatok
Tíz esetet vizsgáltunk:
0. Referencia: felújítás nélküli állapot, csak a kazánt és az energiahasználatot számítjuk. Fűtés régi gázkazánnal, melegvíz villanybojlerből, éjszakai árammal.
1. Szigetelés: külső falak expandált polisztirollal (13 cm), a padlásfödém fa deszkák közötti kőzetgyapottal (20 cm).
2. Szigetelés + ablak: 1-es eset kiegészítve 3 rétegű ablakokkal
3. Kondenzációs kazán: A Referencia eset kiegészítve új kazánnal, amely a fűtést és a melegvizet is szolgáltatja. (A radiátorok cseréjét nem számítottuk.)
4. Szigetelés + ablak + kondenzkazán: A 2. és 3. eset együtt
5. Szigetelés + ablak + hőszivattyú: A 2. eset kiegészítve egy levegő-víz hőszivattyúval, amely fűtést és melegvizet szolgáltat.
6. Szigetelés + ablak + hőszivattyú + napelem: Az előző eset kiegészítve napelemes rendszerrel (4 kWp).
7. Szigetelés + ablak + pelletkazán: A 2. eset kiegészítve pelletkazánnal, amely fűtést és melegvizet szolgáltat
8. Szigetelés + ablak + elektromos fűtés: A 2. eset, a fűtés direkt elektromos árammal, a melegvíz villanybojlerből.
9. Szigetelés + ablak + kondenzkazán: A 4. eset, a korábban mindig hagyományos izzólámpás világítás cseréje retrofit LED-re.
A listából látszik, hogy mindig 1 elemet változtattunk a korábbiakhoz képest, így annak hatását világosan megmutathatjuk. A környezetterhelési adatokat a finn Bionova cég által gyűjtött EPD-kből kaptuk a One Click LCA szoftver segítségével. Ennek előnye, hogy az adatbázisban rengeteg anyagot megtalálhatunk, hátránya, hogy csak az adatokat láthatjuk, azok hátterét, eredetét nem. Magyarországon sajnos még alig néhány EPD készült, a felhasznált adatok német, osztrák vagy átlag európai elemzésekből származnak.
Az életciklus költség számításnál (Life Cycle Cost - LCC) az anyag- és munkadíjakat a 2021-es Építőipari Költségbecslési Segédletből vettük, illetve az aktuális energiaárakkal számoltunk. Az utóbbi időszakban bekövetkezett rohamos építőanyag ár drágulást nem tudtuk figyelembe venni, ez sajnos negatív hatással van a megtérülési időkre.
A felújítást 30 éves használati időre kalkuláltuk, erre számoltuk a környezeti hatásokat, energia-fogyasztást, költségeket.
Az eredeti szerkezetek és fűtés
Megpróbáltunk modellezni egy valóban „eredeti, érintetlen" Kádár-kockát. Valószínű, ilyennel már nem nagyon találkoznánk, a tulajdonosok nyilván sokféle felújítást végeztek, amelyek energiatakarékosság vagy környezetvédelem terén is javulást hoztak, de viszonyítási alapként ez az autentikus állapot.
• Külső falak: beton falazó blokkokból készült, vakolva. Ennek hőszigetelő képessége messze elmarad a mai előírástól (U = 1,1 W/m2K).
• Födém: előregyártott vasbeton gerendák és beton béléstestek, fölötte némi salak (U =0,95 W/m2K).
• A ház kisebb része alatt egy fűtetlen pince van, a többi részen talajon fekvő padló.
• Ablakok: hagyományos fa kapcsolt gerébtokos ablakok, speciális bevonatok nélkül.
• Fűtés: régi gázkazánnal és radiátorokkal. A háztartási melegvizet villanybojler szolgáltatja, amely éjszakai áramot használ.
• Világítás: izzólámpákkal.
Az épület fűtési energia-igényét a hazai épületenergetikai rendelet szabályai szerint számítottuk, figyelembe vettük a külső szerkezetek hőszigetelési jellemzőit, a szellőztetésből adódó veszteséget, a téli benapozásból, a háztartási berendezésekből és a lakóktól származó energianyereséget. A valós fűtési energiafogyasztás eltérhet a számítotthoz képest: itt például az egész épületet 20 °C-ra fűtjük, de van, aki ennél alacsonyabb vagy magasabb belső hőmérsékletet tart.
Életciklus költség
A számítás a 30 éves beruházási, fenntartási és energia költségeket mutatja. Megdőlni látszik az a kényelmes alapelv, hogyha nem csinálunk semmit, az a legolcsóbb. A referencia háznál ugyan csak egyszer kell egy kazánt vásárolni, de az energia számla itt a legmagasabb. A legtöbb energetikai beruházás megtérül költség szempontból. A legkisebb teljes költséget akkor kapjuk, ha csak a kazánt cseréljük kondenzációsra. Ez nem jó üzenet, de itt nem vettük figyelembe a hőszigetelés és ablakcsere egyéb jótékony hatásait például a komfortérzetre, illetve az időközönként elérhető támogatásokat sem. Emellett azt is lássuk, hogy ez a számítás a 2021-es árakon alapul, 30 évre előre csak egy első tájékozódási pont lehet.
A napelem kedvező beruházásnak minősül a jelenlegi feltételek mellett. Kedvezőtlen viszont a direkt elektromos fűtés: ugyan a fűtési rendszer kiépítése nagyon olcsó, az üzemeltetés már nem az, még egy relatíve jó hőszigeteléssel felújított házban sem. A pelletkazán esetén szintén a pellet viszonylag magas ára emeli meg a költségeket.
Klímaváltozás – globális felmelegedési potenciál (GWP)
Az üvegház hatású gázok kibocsátása a legsúlyosabb globális környezetterhelés, a CO2 mellett a metán, az N2O és a mai, már nem ózonkárosító hűtőközegek okozzák. Ez a diagram jelentősen más, mint a költségekről szóló, itt az anyagok és berendezések előállítása alig néhány százalékát adja az össz-terhelésnek, dominál a 30 éves energiafogyasztás. Bármely beavatkozás jelentősen csökkenti az emissziókat. A referencia és a 4. modell összehasonlításából jól látszik, hogy az alapvető lépések (szigetelés, nyílászáró csere, korszerűbb kazán) kevesebb, mint felére csökkentik a ház 30 éves kibocsátását. A 4 – 8. oszlop a különböző fűtési megoldásokat mutatja, az elektromos fűtés kivételével mind jobb, mint a földgázt használó kazánok. Tehát hiába „tiszta" az elektromos fűtés helyben, figyelembe kell venni a teljes életciklust. Figyelemre méltó érték a hőszivattyú hűtőközegének szivárgásából származó terhelés, de összességében még így is kedvező a hőszivattyú alkalmazása és a napelemé is.
Megjegyzendő, hogy a 30 évre szóló kibocsátási adatoknál a pillanatnyi magyar energiamixet használjuk. Tudjuk, hogy fontos cél ugyanebben a távlatban a fosszilis energiahordozók visszaszorítása, tehát a villamos-energia fogyasztásból származó kibocsátás várhatóan kevesebb lesz a számítottnál.
A ház 30 éves energiafogyasztása több mint egy nagyságrenddel nagyobb, mint a szerkezeteké, energiaellátó berendezéseké. Ezért, hogy a finomabb részletek is láthatók legyenek, a fenti diagramot az energiafogyasztás nélkül is megmutatjuk. Itt igazán feltűnő a hűtőközeg szivárgásának hatása. A napelem gyártása és telepítése, illetve a szigetelés jelent még egyszeri nagyobb terhelést, de mindkettő olyan, hogy a következő 30 év során ennek a kibocsátásnak 30 – 50 szeresével csökken a ház CO2 emissziója.
Savasodás (AP)
A savas ülepedést a kén és nitrogén oxidjai okozzák, ezek leggyakoribb forrása a tüzelőanyagok égetése, beleértve a közlekedési eszközökben való égetést. Ennek megfelelően a diagram nagyon hasonlít a GWP grafikonra. Új információt inkább csak az energiafogyasztás nélküli ábrán látunk, ezt mutatjuk be. Kiugró, nagy érték egyik elemnél sincs. A napelem különleges technológiája és a szerelvények alumínium és vas elemeinek előállítása okozza a nagyobb értéket. (A 22 -23 kg SO2 egyenérték magában még nem sok, de ha arra gondolunk, hogy évente százezres nagyságrend körüli telepítés történik, az 2000 tonna kibocsátás. Tehát minden technológiai újítás, recycling megoldás, ami pár százalékot csökkent, nagyon fontos eredmény.)
Fotokémiai ózon képződés (POCP)
Az egészségre káros ózon a földközelben összetett fotokémiai reakciókban keletkezik. Feltétele a nyári napsugárzás, illékony szerves vegyületek (VOC-k) és nitrogén-oxidok (NOx) együttes jelenléte. Tipikusan a városi közlekedésből származó terhelés, de a nem tökéletes égésből is származhatnak ezek az anyagok, és jelentős az erőművi kibocsátás is. Így a ház esetében a szállítás, a tüzelőanyagok égetése és a villamos-energia fogyasztás okozza ezt a terhelést. Az anyagok esetében egyértelműen az EPS szigetelőréteg előállítása, habosítása során kerülnek a levegőbe illékony szerves vegyületek.
Természeti erőforrások fogyasztása (ADP)
Ez a hatáskategória valamennyire eltér az előzőektől, itt azt vizsgáljuk, mennyi kifogyóban levő, véges készlettel bíró nyersanyagot vonunk ki az ökoszférából. Általában két külön csoportot nézünk, a nyersanyagokat és az energiahordozókat. Utóbbi nagyon szoros és arányos kapcsolatban van a CO2 kibocsátással, új információval nem szolgál. A nyersanyag igények adatai viszonylag megnyugtató képet mutatnak. Ez várható is, az építőipar olyan nagy anyagmennyiségeket használ, hogy ezt nem lehetne kielégíteni ritka, különleges anyagokkal. A felújításban használt gépészeti, energetikai berendezésekhez is főképp a könnyebben elérhető anyagokat, fémeket használják, pl. vas, alumínium, kisebb mértékben réz. Az egyetlen komolyabb terhelés a szigetelés kb. 1,5 kg antimonnal egyenértékű anyaga valóságban energiahordozó, mert a PS alapanyaga földgáz, kőolaj és ezek készletei végesek.
Összefoglalás
Milyen következtetéseket tudunk levonni a fenti elemzésből? Szembeötlő, de nem újdonság, hogy a lakóházak környezetterhelésében döntő szerepe az energiafogyasztásnak, a CO2 kibocsátásnak van, alapvetően a hosszú élettartam miatt. Ugyanakkor az új előírások miatt a közel nulla vagy nulla emissziójú házak esetében ez változni fog. Tehát a hangsúly a beépített anyagokra, szerkezetekre, berendezésekre tolódik. Itt azt láthatjuk, hogy a szigetelés vagy egy korszerű fűtőberendezés, napelem 3 – 10 t CO2 egyenérték kibocsátást okoz, az elért megtakarítás 40 – 200 t CO2 egyenérték. Legjobb eredményt a szigetelés + ablakcsere + hőszivattyú + napelem kombinációval lehet elérni. A villanyfűtés, bár helyben tiszta, de az erőművi kibocsátás igen jelentős. Csak akkor jöhet szóba, ha a hazai energiamix jelentősen megjavul. A pelletkazán minimális CO2 emissziója abból adódik, hogy az égetéskor a növény által az előző években megkötött CO2-t bocsátja ki (nem fosszilis eredetűt), így a mérleg nulla.
Az LCA egyik fontos funkciója a gyenge pontok kiemelése. Ilyen pl. a szivárgó hűtőközeg igen magas hozzájárulása a klímaváltozáshoz. Itt mindenképpen szükséges a javítás. Ez meg is kezdődött, vannak már új generációs hűtőfolyadékok (kb. 2000 helyett 150 alatti GWP-vel), és az ehhez kifejlesztett készülékkel. Másrészt nyilván lehet a tömítettségen is javítani.
Ebben a munkában a célközönség az a nem szakember építtető, felújító volt, aki törekszik a környezettudatos megoldásokra. Ezért itt csak a nagyobb tendenciákat tudtuk megmutatni. Az LCA alkalmas arra, hogy a finomabb részleteket is megmutassa, pl. a különbséget a hasonló célú szerkezetek között, mint a kőzetgyapot, a PS vagy a szalma hőszigetelők vagy a különböző napelemek. Ezek pontossága a használt adatok megbízhatóságán múlik.
Ha megtehetjük, újítsuk fel Kádár-kockánkat (vagy hasonló régi családi házunkat), környezeti szempontból mindenképpen megéri. A teljes életciklusra vetítve akár 70-80%-os csökkenést is elérhetünk az üvegházhatású gázok kibocsátásában, ami egy épület esetében is jelentős, és a teljes magyar állomány felújításával nagy mértékben hozzájárulhat az országos klímavédelmi célokhoz.
Ezt az esettanulmányt az IS-Suscon nemzetközi projekt keretében dolgoztuk ki. Ha többet szeretne megtudni az életciklus elemzés építőipari alkalmazásairól és a fenntartható építészetről, látogassa meg howtobuildgreen.eu honlapunkat is.
Gröller György és Szalay Zsuzsa
Szerk.: Hulesch Máté