A klímaváltozás sürgető hatásai nap mint nap egyre nyilvánvalóbbak: az IPCC jelentése szerint 2030-ra 50%-kal kell csökkentenünk a globális üvegházhatású gázkibocsátást a legrosszabb forgatókönyv elkerülése érdekében. Szerencsére Európa-szerte egyre több olyan közösség és városrész jelenik meg, amelyek nemcsak karbonsemlegesek, hanem többletenergiát is termelnek, választ adva a klímaválság legégetőbb fenntarthatósági és városenergetikai kérdéseire. Milyen környezeti, gazdasági, társadalmi hatással bírnak, és melyek a leggyakrabban felmerülő technológiai és szabályozási kérdések egy-egy pozitív energiamérlegű városrész tervezésekor?
A négyrészes cikksorozatban az ABUD Mérnökiroda szakértői adnak betekintést a különböző éghajlatokon és léptékeken megvalósuló – a társasháztól egészen a városrészig terjedő – pozitív energiamérlegű városrészek működésébe. Az ABUD-ban több mint egy évtizede foglalkoznak energetikai digitális ikrek fejlesztésével és fenntarthatósági tanácsadással. Ez a sorozat betekintést nyújt a több európai országban végzett munkájukba.
Röviden a cikksorozat hátteréről
Az Európai Unió által kitűzött karbonsemlegesség elérésére 26 év áll rendelkezésünkre 2050-ig – ennek egyik állomásaként 2030-ra minden új épületnek el kell érnie a nulla karbonkibocsátást[i]. Ez nem sok idő arra, hogy épületállományunkat energiahatékonnyá tegyük és primer oldali ellátásunkat megújuló alapúvá alakítsuk. Ahhoz, hogy egy ilyen mértékű, rendszerszintű változás megtörténhessen, városainkban, sőt globálisan is gyökeresen változtatnunk kell energiagazdálkodási és várostervezési szokásainkon. Erre adnak átfogó megoldást a pozitív energiamérlegű városrészek (Positive Energy Districts, vagy "PED"), melyek már rég nem csak papíron léteznek: megvalósult példák segítenek a gyakorlatban is tökéletesíteni működésüket és támogatni elterjedésüket.
A pozitív energiamérlegű városrészekben éves szinten "megtermelt" energia mennyisége meghaladja a városrészben felhasznált energiát, ezzel összességében pozitív energiamérleget eredményezve a területen.
Ezt többnyire megújuló energiaforrások kiaknázásával, például különálló, vagy épületbe szorosan integrált napelemek és hősszivattyúk segítségével érik el. Kutatások bizonyítják, hogy a koncepció már kisebb közösségi léptékben is (például egy többlakásos társasház esetében) kimagasló eredményekkel kecsegtet mind gazdasági, mind társadalmi és környezeti szempontból. Több épület összekapcsolásával, szomszédság- vagy városrész léptéken pedig még magasabb fokú energiahatékonyságot érhetünk el az eltérő igények és egyéb szinergiák kihasználásával. Városrészek esetében ugyanis az épületeket kiszolgáló és összekötő infrastruktúra is beleszámít az energiaellátó rendszerbe (pl. közösségi- és ellátóhelyiségek, közvilágítás, közlekedés, energiatárolás). Az eltérő energiaigények, illetve energiatermelésből fakadó lehetőségek városi szintű optimalizálás esetén kiaknázhatóak, csökkentve az energiaigényt, illetve növelve az egyes épületek reakcióképességét a felhasználói igényekre. Ez az optimális gépészeti kialakításon és működtetésen kívül, különösen több épület esetében, passzív tervezési optimalizálást is jelent, mint például a beépítések megfelelő benapozásának biztosítása, az energiaellátás veszteségeinek minimalizálása, valamint az energiamegosztási lehetőségek maximalizálása.
Az ABUD Mérnökiroda nemzetközi szinten is élen jár a pozitív energiamérlegű városrészek kutatásában és tervezésében. A syn.ikia projekt partnereként négy pozitív energiamérlegű városrész megtervezésében és megvalósításában vesz részt. Ezek eltérő éghajlati zónákban helyezkednek el Európán belül: Hollandiában, Norvégiában, Spanyolországban és Ausztriában. A fejlesztési helyszínek környezeti beágyazottsága és léptéke is eltérő, kezdve a kisebb társasházi közösségtől egészen a több mint negyven épületet számláló, ténylegesen városrészt alkotó helyszínekig. Különböző helyszíneken eltérő megoldásokat alkalmaznak az éghajlati kihívások kezelésére, például míg Norvégiában a fűtési igények megoldása kerül előtérbe, addig Spanyolországban főleg a nyári hűtési igények kielégítése az elsődleges szempont.
Az első cikk egy hollandiai, pozitív energiamérlegű épületet ismertet, amely bemutatja, hogyan lehet egy modern, többlakásos társasházat úgy kialakítani, hogy nemcsak energetikai többletet nyújtson, hanem szociálisan is támogató környezetet teremtsen az ottlakóknak. A cikksorozat további részeiben pedig pozitív energiamérlegű épületegyütteseket és városrészeket mutatunk be Norvégiából, Spanyolországból és Ausztriából, részletezve a helyi kihívásokat és az alkalmazott megoldásokat.
Plusz energiás társadalmi kezdeményezés Hollandiában
A syn.ikia projekt holland helyszíne egy többlakásos társasház, ami Udenben található. A 2020-22 között épült modern társasház Uden önkormányzata, a szociális lakhatást támogató Labyrint alapítvány és két ingatlanfejlesztő, az Area és a Hendriks Coppelmans összefogásából született. A kezdeményezés a "Social Beautiful" nevet kapta, ugyanis a projekt keretein belül kialakított harminckilenc lakásból tizenötöt adnak bérbe egészségügyi, támogató ellátással együtt, huszonnégy pedig hagyományos szociális bérlakás. A beruházás a három emeleten összesen a 2394 m2-hasznos alapterülettel rendelkezik.
A terv erős szociális alapokra épül: elsődleges célja, hogy megfizethető lakhatást biztosítson a rászorulóknak. Lényege egy olyan multifunkcionális lakóépület kialakítása, mely a szellemi és fizikai képességeikben korlátozott emberek munkavégzését is lehetővé teszi az épületen belül. A társasházban kialakított közösségi terek elősegítik a szociális interakciót, melyet az épület "L" alakja által közrefogott kert és az erre néző folyosó is támogat, lehetővé téve a lakók közötti könnyebb kapcsolatteremtést. Az épület földszintjén akadálymentesített lakások találhatók, melyek a belső udvar irányából könnyen elérhetők. Ilyen körülmények között az idősebb és mozgáskorlátozott lakók is biztonságos, önálló életet élhetnek, és a program révén sikeresen kapcsolódnak be a közösség mindennapjaiba.
Továbbá, nem utolsó sorban a felhasználók igényei alapján megtervezett ’beltartalomhoz’ magas szintű építészeti minőség is társul – az építészeti terveket az LA Architecten Ingenieurs építésziroda jegyzi. A projekt a holland építési szabványoknak megfelelő minőségben készül, beleértve a közel-nulla energiaigényű épületekre vonatkozó előírásokat és fenntartható anyagok használatát. Az épület a határoló két főút találkozásánál három emelet magasba emelkedik, majd az utak irányát követve két emeletre csökken. Az épület homlokzata tégla, fa, illetve zöldhomlokzati elemek váltakozásával alakul, amelyek hozzájárulnak a természetes környezet és a hűtés biztosításához.
A projekt energetikai céljai közé tartozik az éves pozitív energiamérleg elérése, az üzemeltetés alatti üvegházhatású gázkibocsátás (ÜHG-k) minimalizálása, illetve gazdasági célként megjelenik minimum 10%-os költségcsökkentés az épületek teljes életciklusára vetítve, a nemzetközi jó gyakorlatként használt közel nulla energiaigényű épületek (Nearly-Zero Energy Building[iii], "nZEB") költségeihez képest. A legutóbbi magába foglalja a fejlesztő beruházási költségeit, illetve a lakók operatív kiadásainak minimalizálását mind az energiaszámlák, mind a karbantartási költségek szempontjából.
Innovatív gépészeti megoldások
A legtöbb pozitív energiamérlegű kezdeményezéshez hasonlóan a társasház gépészeti koncepciója is a megújulókra és energetikai optimalizációra alapoz. Az épület fűtési-, hűtési- és melegvízigényét geotermikus hőszivattyúkkal látják el. A beépített gépészet elektromosenergia-igényét a tetőre telepített több mint 60 kWp napelem biztosítja.
A mintahelyszín különlegessége, hogy minden egyes lakásba önálló gépészeti rendszert építettek be. Minden apartman saját, külön vezérelt hőszivattyúval rendelkezik, ami nagyobb rugalmasságot, könnyebb vezérlést és nagyobb hatékonyságot eredményez, mint az egy központi vezérlésű rendszerben várható lenne. A rendszer apartmanonként kiegészül egy éjszaka töltött, 150 literes melegvizes tartállyal a fűtési csúcsidőszakok kiszolgálása érdekében. Az épületben padlófűtéssel és hűtéssel érik el a megfelelő komforthőmérsékletet. A szellőzést szén-dioxid tartalom alapján vezérelt mechanikus szellőzés látja el, optimalizálva az energiafelhasználást és biztosítva a megfelelő belső levegőminőséget.
A tervezés folyamán dinamikus energiaszimuláció alkalmazásával különböző energetikai forgatókönyvek kerültek összehasonlításra az optimális megoldás érdekében.
Digitális iker a flexibilis, adat-alapú tervezésért
Ami lényegében megkülönbözteti a holland épületet a többi mintahelyszíntől, az az ABUD kollégáival közösen fejlesztett, az épületben mért adatok alapján készített digitális iker használata. A lakásokat ugyanis különböző szenzorokkal látták el, melyek a belső komfort paramétereket és az energiafogyasztást is mérik. A digitális iker technológia a mért adatokat és előrejelzéseket felhasználva lehetővé teszi az épület hatékony működésének (energiafelhasználásának) folyamatos, valós időben történő tökéletesítését. Leginkább úgy képzelhető el, mint egy digitális épület modell, amely összeköttetésben áll az épületfelügyeleti rendszerrel. Az épület mért adatokat küld a modellnek, ami ezek alapján frissíti az állapotát, majd szimulációkat futtat, hogy megtalálja az optimális forgatókönyvet egy algoritmus segítségével. Ez segít abban, hogy az épülethasználók szokásait figyelembe véve legyen összehangolva az energiafogyasztás és termelés úgy, hogy a felhasználói komfort ne sérüljön.
A prediktív algoritmus és az energetikai digitális iker segítségével az apartmanokban 10-17%-os energiaigény-csökkenés jött létre.
Már társasház léptéken is számottevő a megtakarítás
Bár a holland példa a legkisebb léptékű a négy projekt közül, inkább közösségi jellegű pozitív energiamérlegű kezdeményezés, már önmagában is jelentős társadalmi és környezeti hatással bír. Nemcsak megújulókra alapuló, többletenergia-termelő épület, de szociális oldalról is rendkívüli jelentőségű beruházás.
Érdekessége, hogy a hőszivattyúk és hőenergiatároló egységek minden apartmanban külön lettek kialakítva, emellett komplex szimulációs háttérrel rendelkező digitális iker támogatja az energiarugalmassági beavatkozások optimalizálását.
A holland projekt mintahelyszíne is jól mutatja, hogy a pozitív energiamérlegű kezdeményezések már társasházi szinten is számos előnnyel bírnak. A komplex, rendszerszintű tervezésnek és a felhasználói igények figyelembevételének köszönhetően nemcsak az energiahatékonysági elvárásoknak tehetünk eleget, de a felhasználók életében is érdemi változást érhetünk el, valós anyagi megtakarítás mellett.
Magyari Ábel, fenntarthatósági tanácsadó, ABUD – Advanced Building & Urban Design
Dr. Reith András PhD, CEO, ABUD – Advanced Building & Urban Design
[i] European Commission, Nearly zero-energy buildings, 2024, https://energy.ec.europa.eu/topics/energy-efficiency/energy-efficient-buildings/nearly-zero-energy-buildings_en#:~:text=Nearly%20zero%2Demission%20building%20(NZEB,produced%20on%2Dsite%20or%20nearby.
[ii] Synikia, WP 2 - Development and Demonstration of plus energy multi-storey apartment buildings in four climatic zones, D.2.1 REPORT ON DESIGN PLUS ENERGY NEIGHBOURHOODS IN EACH OF THE FOUR CLIMATIC TYPES, 2021, https://www.synikia.eu/wp-content/uploads/2021/12/Development-and-Demonstration-of-plus-energy-multi-storey-apartment-buildings-in-four-climatic-zones.pdf
[iii] A közel nulla energiaigényű épület (nZEB) olyan épületet jelent, amely nagyon magas energiateljesítménnyel rendelkezik, miközben a közel nulla vagy nagyon alacsony energiaszükségletet nagyon jelentős mértékben megújuló forrásokból származó energiával fedezi, beleértve a helyben vagy a közelben előállított megújuló forrásokból származó energiát. Az EU javaslata alapján a jelenlegi közel nulla energiafelhasználású épületekről 2030-ra át kell térni a nulla kibocsátású épületekre.
[iv] Synikia, WP 2 - Development and Demonstration of plus energy multi-storey apartment buildings in four climatic zones, D.2.1 REPORT ON DESIGN PLUS ENERGY NEIGHBOURHOODS IN EACH OF THE FOUR CLIMATIC TYPES, 2021, https://www.synikia.eu/wp-content/uploads/2021/12/Development-and-Demonstration-of-plus-energy-multi-storey-apartment-buildings-in-four-climatic-zones.pdf
