Klíma, szellőzés

A hűtés szükségessége

A klímaváltozás megemelte az átlaghőmérsékletet, és a nyári csúcshőmérsékleteket. Ez – ha rövid időre, néhány napig, egy-két hétig is – ma már közel 40 C-os hőséget jelent, ami a következő 20-30 évben 45 C-ra is emelkedhet. Ez bizonyos épülettípusok esetében – korábban épült tetőterek, könnyűszerkezetes épületek, panelházak, üveghomlokzatú középületek, stb. –  azt jelenti, hogy azok a nyári kánikulában hűtés nélkül lakhatatlanná válnak.

A hűtés szükséges rossz. Ha csak gépi hűtést szerelünk be az épületbe, a nyári hűtési költség a téli fűtési költséget messze meghaladó mértékű, annak akár
2-3-szorosa lehet. Mit lehet tenni, hogy csökkentsük a hűtési költséget? Kell-e hűteni egy lakást?

Ha egy lakóházat hűteni kell, az rosszul van megtervezve. A lakásokban napközben jellemzően nem tartózkodnak, vagy ha igen, kevesen – a gyerekek iskolában, a szülők munkában. A lakóházak belső hőtermelése nem jelentős. A belső hőképződésért a helyiségben tartózkodó emberek, a mesterséges világítás és a hőt termelő gépek (háztartási gépek, középületek esetében irodagépek – számítógépek, másolók, stb.) felelősek. Lakóházak esetében ez nem jelentős. Mi a teendő?

 

Napvédelem
A hűtési költségek mérséklésének első feladata a tökéletes napvédelem. Ezt a hagyományos parasztház tornáca már megoldotta. A tornác a nyári meredek napállás mellett nem enged be direkt sugárzást a lakószobákba. A napvédelem külső fix és mobil árnyékoló szerkezettel oldható meg. A belső árnyékolás nem véd a meleg ellen. A passzív napvédelem másik eszköze a lombhullató fák ültetése a ház benapozott oldala elé. Ezek a fák télen – lombjukat elveszítve – átengedik a napfényt.

Passzív hűtés
A fákkal, növényzettel körülvett épület eleve alacsonyabb hőmérsékletű környezetbe kerül. Egy forró nyári napon egy üres, fák nélküli, sík terület hőmérséklete egy erdőn belül mért hőmérsékletnél akár 10 C0-kal melegebb. Ha egy lakótelepen minden lakáshoz ablakklímát szerelünk, az az utca hőmérsékletét akár 10C0-kal is megemelheti. Mivel egy lakáshűtés általában 10 C0-kal hűti le a lakást, a fentiek alapján ez passzív eszközökkel elérhető. A nyári meleg idején a legegyszerűbb hűtési mód az éjszakai átszellőztetés. Az éjszakai átszellőztetés akkor hatásos, ha az épület jól hőszigetelt, napvédelme megoldott, és jelentős hőtároló tömeggel rendelkezik. Ekkor az éjszakai kihűtés jótékony hatását majdnem egész nap meg tudja őrizni. Éjszakai átszellőztetésre minden épületnek szüksége van, a passzív hűtéssel rendelkező passzívházak esetén is.

– Passzív  szellőzés
Ez a kortárs fenntartható építészet legnagyobb technikai kihívása. A passzív szellőzés hagyományos megoldásai (gravitációs szellőzés, filtráció) mellett új megoldások jelentek meg, az arab világból származó napkémények és szélkémények továbbfejlesztett  változatai:

ο a klasszikus napkémény az épületből kiemelkedő, testes kürtő, melynek falát a napsugárzás felforrósítja, így megindul benne a kürtőhatás, és a kéménybe kötött szellőzőcsatornákon keresztül megszívja az épületet. Az épület frisslevegőjét az árnyékos átriumokból szívja be, ahol hűvös van és szökőkút hűt és nedvesít. A levegő innen jut az épületbe, majd a helyiségeket hangtalanul átöblítve a napkéményen át távozik.
ο a klasszikus szélkémény az épület tetejéből kiemelkedő kürtő, melyen át a szél szívóereje húzza ki a levegőt az épületből, a napkéménnyel azonos módon.
ο a modern megoldások egyike a klímahomlokzat, mely télen a hőnyereség begyűjtésére alkalmas, bizonyos átmeneti időszakokban a kürtőhatás működtetésével képes a gépi szellőzés kiiktatásával passzív szellőztetésre.
ο a modern szélkémények áramlástechnikailag átgondoltak, és a légmennyiség szabályozható. Ide tartoznak a Venturi-tárcsák és a forgó szellőzők, melyek fokozzák a szívóhatást.
ο a modern szolárkémények kürtőhatását napcsapdákkal lehet fokozni.
ο a passzív, gravitációs szellőzésre a passzívházaknak is alkalmasaknak kell lenniük, mert nyáron a talajkollektor hűtőhatása kimerülhet, ezért célszerű az éjszakai szabad hűtést alkalmazni, ezzel kímélve a nappali gépi szellőztetés hűtőkapacitását.
A passzív szellőzés legfontosabb célja ma a gépi szellőzés ideiglenes vagy végleges kiváltása, azonban a legnagyobb kihívás a passzív hővisszanyerő szellőzés megvalósítása.
Ha létrehozható a ház valóban passzív, hővisszanyerést is tudó szellőzése, mely képes áram és elektronika nélkül működni, akkor értük el a valóban passzív ház ideáját.

4.2-1. ábra: Passzív szellőzés napkémény és szélkémény (Venturi-tárcsa) alkalmazásával (Magyar Ház 2020)

 

– Gépi  szellőztetők

• aktív  és  passzív   hővisszanyerő berendezésekkel: a  szennyvízcsatornába, kéménykürtőbe, szellőzőill. légkondicionáló berendezésekbe elhelyezett hőcserélőkről ill. hőszivattyúkról  van szó, mint  például a passzívház hővisszanyerő szellőztető rendszere. Téli üzemben a frisslevegőt a talajba süllyesztett csővezetéken (talajkollektor,  más néven talajhőcserélő) át szívja be, ahol a talajhő a levegőt előmelegíti (-150  külső hőmérséklet esetén 00-ra). A házban az előmelegített levegő a hőcserélőbe jut, ahol a használt levegő hőtartalmát átveszi és tovább melegszik (cca.100-ra), és így jut be a fűtött  térbe. Nyári üzemben a talajkollektor a frisslevegőt előhűti (350-ról 240-ra), feleslegessé téve a légkondicionálást.

• A hővisszanyerő rendszerek egy  szellemes és  olcsó  változata a Fluctuvent.  A habarcs nélküli, PUR-hab ragasztóval falazott, csiszolt felületű Porotherm falazatnak azt a tulajdonságát használja ki, hogy a falazóelem függőleges légkamrái átmenőek, azaz nem szakítja meg őket a habarcsréteg. A fal alsó és felső részén egy-egy falazóelem méretű betétet helyezünk el. Az egyik betét kifelé, a másik befelé nyitott,  és egy vezérelt ventilátort  tartalmaz. A hőcserélő szerepét itt maga a falazat tölti be. A ventilátor egy adag frisslevegőt szív be, mely a falban egy falazóelem szélességben tölti ki a légkamrákat. A „belégzett” levegőt a fal benntartja pár másodpercig, mialatt a tégla átadja hőjét a beszívott frisslevegőnek. Ezután a ventilátor az átmelegedett levegőt befújja, azaz „kilégzi”  a belső térbe. Kis szünetet követően a belső légtérből szív be egy adag levegőt, majd ugyanúgy benntartja. Pár másodpercig a beszívott használt levegő átadja hőjét a falazóelemnek, majd ezt követően a kihűlt levegőt a ventilátor ismét kifújja a szabadba. A falba rejtett  szellőztető rendszer tehát szakaszosan lélegzik, „szuszog”, ~90%-os hővisszanyerési hatásfokkal.

 
image174
4.2-2. ábra: Magyar ház

• és  végül:  aktív  eszközökkel (folyadékos talajhőcserélők, hőszivattyúk, vizes  és
levegős napkollektorok).
– Gépi  hűtés
A gépi hűtés – a klímaberendezések, vagy légkezeléssel is operáló légkondicionáló berendezések a nem fenntartható szükségmegoldások kategóriájába tartoznak. Helyi hűtés – ablakklíma
A legegyszerűbb, de legkevésbé gazdaságos a helyi hűtés. Az ablakklíma a kültérre dobja ki a meleget, elektromos árammal működő, levegős hőszivattyúval.

Központi hűtés
A több helyiségre kiterjedő megoldás egy fokkal jobb megoldás. A több helyiségben elhelyezett beltéri egységek hűtenek, és egy nagy központi kültéri egység adja le a külső környezetbe a hőt. Előnye, hogy a kültéri egységet tetszőleges, nem látható helyre lehet telepíteni.

Légkondícionálás
Míg a helyi hűtés a helyiség levegőjét hűti, ezért légcsatornák nem szükségesek, légkezelés nem történik. A légkondícionálás során légcsere és légkezelés történik. A kültérről  beszívott levegőt kezelik, páratartalmát és hőmérsékletét  beállítják és úgy fújják be a helyiségbe és szívják el, majd – szükség  szerint egy hőcserélő közbeiktatásával – dobják ki a használt levegőt a szabadba. A légkondícionálással tehát egy szellőzőgépház jár, és az onnan kiinduló légcsatorna gerincvezetékek és ágvezetékek hálózzák be az épületet. Légkondícionálásra általában középületek esetén kerül sor.

A gépi hűtés során sokféle hűtőberendezést alkalmazhatnak. Ezek közül a talajszondával, vagy talajvízkutas, illetve  horizontális talajkolektoros  hőszivattyúval megoldott hűtés lehet a leggazdaságosabb, mert a fűtést és a hűtést is ugyanaz a berendezés végzi. Elkerülhető a csak fűtésre használt talajszondák vagy talajhőcserélők esetén előforduló jelenség, az altalaj tartós kihűtése, mert a télen kihűtött altalaj nyáron visszafűtődik a házból elvont hővel.

Összegezve: a tökéletes napvédelem és megfelelő épületburok elérése után az éjszakai kiszellőztetés általában elég egy lakóház hűtéséhez. Ha mégsem, akkor a talajhőcserélős passzív hűtés a következő lépcsőfok. Általában egy lakóháznál nem is kell több hűtés. További hűtésteljesítményt állíthatunk elő a hőleadókban keringtetett  hűtött közeggel (padló-, fal-, mennyezetfűtés, radiátor), melyekből a rendszer hőt von el és például – ú.n. kompakt készülékkel – használati melegvizet állít elő. Csak ezt követi a szükséges rossz: a rossz nyári hővédelemmel rendelkező épületekbe szerelt költséges és drágán üzemeltethető hűtőberendezés.

4.3. Víz, csatorna, szennyvíz, Belső szerelvények >>