Model Home 2020: energia-hatékonyság új megvilágításban

Most induló négyrészes cikksorozatunkban a VELUX Cégcsoport Model Home 2020 kísérleti programjának főbb vizsgálati eredményeit foglaljuk össze, és tekintettel a fűtési szezon közeledtére, elsőként az épületenergetikai vizsgálatokba nyújtunk betekintést.

A VELUX Cégcsoport 2008-ban indította el a nemzetközi Model Home 2020 kísérleti programot, amely új alapokra helyezte mindazt, amit a fenntartható, energiahatékony építészetről gondolunk és tudunk. A program ugyanis amellett, hogy új építészeti megoldások egész sorát vonultatta fel, lehetőséget adott olyan energetikai, technológiai és szociális vizsgálatokra is, amelyeket laboratóriumi körülmények között, steril szimulációval lehetetlen nagy pontossággal elvégezni. Négyrészes cikksorozatunkban a főbb eredményeket, tanulságokat foglaljuk össze, és tekintettel a fűtési szezon közeledtére, elsőként az épületenergetikai vizsgálatokba nyújtunk betekintést.

A Model Home 2020 program részeként öt eltérő éghajlati adottsággal rendelkező országban, öt aktívházat, valamint egy többfunkciós egyetemi épületet tervezett és építtetett a VELUX Cégcsoport. Bár az egyes országok eltérő szabályozói környezete miatt a lakóépületek részben különböznek egymástól, tervezésük elsődleges szempontja minden esetben az aktívház elvek alapján az energiasemlegesség elérése volt, méghozzá olyan módon, hogy annak se a beltéri klíma, se a természetes szellőzés, se a helyiségekbe beáramló természetes fény mennyisége ne lássa kárát. Az épületek „lakva” tesztelését követő részletes vizsgálatok számos olyan tényt tártak fel, amelyek útmutatóként szolgálnak a jövőbeli aktívházak tervezéséhez.

Új módszertani javaslat az energiaigény meghatározásában

Az épületek energiaellátását és fűtését jellemzően levegő-víz rendszerű hőszivattyúkkal oldották meg a tervezők, amelyek áramellátását a tetőkön elhelyezett napelemek biztosították. A cél az volt, hogy a napelemek által termelt áram egy éven keresztül elegendő legyen ahhoz, hogy az épület teljes energiahasználatát ellensúlyozni lehessen vele. Ez a kísérlet igen biztató eredményekkel zárult, ugyanis az 5 lakóházból 3 esetében semleges, illetve pozitív elsődleges energiamérleget értek el.

A legfontosabb tapasztalat a fogyasztással kapcsolatos eltérő értékek vizsgálata volt. Az energiafogyasztást számtalan olyan tényező befolyásolja, amelyeket a tervezés során lehetetlen előre meghatározni, ez különösen igaz a felhasználói szokásokra. A lakók a legtöbb épület esetében a becsültnél 2,5 °C-kal magasabb beltéri hőmérsékletet preferáltak, de a fogyasztási adatok alakulását jelentősen befolyásolta az időjárás és a háztartásban élők száma is. A Model Home 2020 program rámutatott arra, legyenek bármilyen kifinomultak is az épület energiaigényének előrejelzéséhez használt számítási módszerek, a fogyasztói magatartást lehetetlen megjósolni. Így felmerült az a javaslat, hogy az épületek energiaigényét önálló érték helyett a jövőben sávosan határozzák meg.

Számít a napkollektor mérete

A napkollektorokról bebizonyosodott, hogy kiváló megoldást jelentenek a használati melegvíz energiahatékony előállítására: kellően magas rendszerhőmérsékletet és így megfelelő higiéniás körülményeket biztosítanak. A vizsgálatok ugyanakkor rámutattak arra, hogy megfelelő méretezés nélkül, a közhiedelemmel ellentétben, pusztán a jelenlétük nem eredményez megtakarítást és energiahatékonyságot.

A hamburgi mintaháznál felszerelt túlméretes (19 m2) napkollektor nyáron rengeteg felesleges energiát termelt, amit se melegvíz előállítására, se fűtési célokra nem lehetett felhasználni. Az első évben ezt a hőmennyiséget a hőszivattyú kültéri egységével el kellett vezetni a házból, ez művelet önmagában is további energiafogyasztást jelentett. A második évben a rendszert végül két 50 méteres geotermikus szondával bővítették, amely lehetővé teszi a nyáron keletkezett extra hőmennyiség föld alatti tárolását, illetve annak hidegebb időben való felhasználását is.

A mesterséges fényigény minimalizálása

A Model Home 2020 otthonok tervezésének legfontosabb szempontja a legalább 5 százalékos átlagos benapozási tényező elérése volt. Ez a legtöbb országban előírt minimumérték három-ötszöröse. A lakók számára az egyik legszembetűnőbb előny a természetes fény mennyisége volt, így a helyiségekben kevés mesterséges fény is elegendő volt borult időben. A házak fontosabb helyiségeiben csak napnyugta és napkelte között égtek a lámpák, nappal szinte sohasem – függetlenül a kinti fényviszonyoktól. Ennél is meglepőbb, hogy gyakran csak egy órával naplemente után, vagy még annál is később gyújtottak villanyt, amikor a szobákban a fénymennyiség 50 lux körüli szintre csökkent.

Stabil, komfortos beltéri hőmérséklet

A beáramló természetes fény maximalizálásában a legnagyobb szerepet az ablakfelületek kapták, amelyek a teljes élettér mintegy 30-50 százalékát tették ki. A nagyméretű homlokzati és tetőtéri üvegezés mindig magában hordozza a nyári túlmelegedés veszélyét. Tekintettel erre, a Model Home 2020 program kiértékelésekor az egyik legígéretesebb eredmény az volt, hogy a nyári túlmelegedés hatékonyan megelőzhető az ablakok automatikus – leginkább éjszakai – szellőztetésével, és a tetőtéri ablakokra szerelt, automatizált árnyékolókkal. A mérések kimutatták, hogy az automatizált éjjeli szellőztetéssel még a forró nyári napokon is le lehetett vinni a szobahőmérsékletet az esti 26 fokról másnap reggelre 20 fokra.

Jóllehet a hálószobákban esetenként előfordult túlmelegedés – amit a lakók rendre észre is vettek –, de ez többnyire délután történt. Napnyugta után a szobahőmérséklet ismét csökkenni kezdett és általában este 10 óra tájékára kellemes szintet ért el. Az eredmények azonban azt mutatják, hogy a gyerekszobák esetében fokozottan ügyelni kell a túlmelegedés megelőzésére, hiszen a gyerekek általában este 10 előtt fekszenek. Ez megoldható többek között azzal, ha a hálószobákat a ház keleti oldalára – amit nem ér a délutáni nap – és a földszintre tervezik.

Kiváló légminőség természetesen

Egy kivételével – ahol kizárólag az ablakokat használták szellőztetésre – valamennyi épületben hibrid szellőztetést alkalmaztak a tervezők. Ezekben a rendszerekben a nyáron használt ablakszellőztetést télen hővisszanyeréses gépi szellőzés egészíti ki. A beltéri levegő minőségét a helyiségek szén-dioxid-szintje alapján határozták meg, és a mért eredményektől függően a mechanikus és az automata ablakszellőztetést egyaránt bekapcsolták. Amennyiben ezt a beállítást a lakók nem módosították, a szellőzőrendszer akkor lépett működésbe, amikor a szén-dioxid-szint meghaladta a 850 ppm értéket. 

A mérések azt is igazolták, hogy a beltéri levegő minősége a legtöbb helyiségben tavasszal, nyáron és ősszel is kiváló volt, meghaladva a téli levegő minőségét. Ennek egyik oka, hogy a fűtési szezonon kívül a házakat kizárólag az ablakokon keresztül szellőztették, ami jelentősen gyorsabb légcserét biztosít, mint a gépi szellőztetés. A szén-dioxid szintje a hálószobákban magasabb volt, de ennek az az oka, hogy egy átlagos otthonban ez az egyetlen helyiség, amelyben akár 8 órán át megszakítás nélkül, gyakran ketten is tartózkodnak. A lakók viszont egyszer sem tettek panaszt a hálókban tapasztalható magas szén-dioxid-szint miatt.

Az automatizálásé a jövő

A Model Home 2020 program otthonainak értékelése során bizonyítást nyert az is, hogy a beltéri komfort ablakszellőztetéssel és külső árnyékolókkal megfelelő szinten tartható akkor, ha mindkét rendszer automatizált. A lakók mindaddig üdvözölték is az automatizált rendszereket, amíg biztosak voltak benne, hogy bármelyik pillanatban felülírhatják a beállításokat. A program során éppen ezért a kutatók külön vizsgálták az emberek és a technológia kapcsolatát, amely a jövőbeli épületek tervezésének egyik legnagyobb kihívása, és amelyről részletesen cikksorozatunk következő részében számolunk be.