MEGÚJULÓ ENERGIAFORRÁSOK AZ ÉPÍTÉSZETBEN Csoknyai Tamás PhD BME Épületenergetikai és Épületgépészeti Tanszék csoknyaitamas@yahoo.com 1
Alacsony energiafelhasználású ház Mai átlag (180-280 kwh/m 2,év) Német szabvány 1982 (150 kwh/m 2,év) Német szabvány 1995 (100 kwh/m 2,év) EN EV 2002 (60 kwh/m 2,év) Alacsony energiafelhasználású ház (50 kwh/m 2,év) Ultra-alacsony energiafelhasználású ház(30 kwh/m 2,év) Passzív ház (15 kwh/m 2,év) Nulla fütési energiafelhasználású ház (0 kwh/m 2,év) Autonóm ház (0 kwh/m 2,év) 2
KLÍMATUDATOS ÉPÍTÉSZET 3
A klímatudatos építészet fogalma Fosszilis és környezetkárosítú energiaforrások használatának csökkentése Energiaigény minimalizálása Megújuló energiaforrások alkalmazása Hőnyereségek növelése Hulladéktermelés minimalizálása (szennyvíz, háztartási, építési hulladék) Hulladékok újrahasznosítása Természetes fény maximalizálása Közvetlen kontaktus a környezettel 4
Energiaveszteségek csökkentése Hőszigetelés Hővédő üvegezések Szellőzési veszteségek csökkentése Légzáró ablakok Hővisszanyerős szellőzés Kompakt forma (ΣA/V minimalizálása) Északi oldalon kis ablakok Jó hatásfokú, szabályozható hőszolgáltató rendszerek 5
Szoláris nyereségek maximalizálása Nagy déli tájolásó üvegezett felületek Speciális üvegezések Nyáron: Árnyékolás 6
Megújuló energiaforrások hasznosítása Szélenergia Hulladék energia Fotovoltaikus rendszerek, napkollektorok Földenergia Óceán energiája (hullámenergia, apály-dagály erőmüvek) Vízenergia 7
Aktív és passzív házak Aktív ház: megújuló energiaforrások aktív hasznosítása mechanikai rendszerekkel: PVcellák, napkollektorok, hőszivattyúk, szélerőmüvek, stb.. Passzív ház: megújuló energiaforrások passzív hasznosítása elsősorban napenergia-, hőtároló tömeg és természetes szellőzés segítségével. Épülettömeg alakítás, speciális üvegezések, transzparens hőszigetelés, tömegfal, trombe fal, napterek, átriumok, stb. Hibrid ház: jellegében passzív, de mechanikai rásegítés 8
Passzív házak Extrém alacsony fütési hőfelhasználás ultrahatékony épületkomponensekkel Forrás: Dr.-Ing. Rainer Pfluger Passive House Institute Darmstadt, Germany 9
10
Épületek összenergiafelhasználása Vill. áram, háztartás Villamos áram, szell. HMV Fütés 11
fütés használati meleg víz elektromos áram 90% energy 90 %-os fütési conservation energiafor space heating megtakarítás 12
Hőszigetelés 13
Hőszigetelés minden szerkezettípusra 14
Nyílászárók, építészeti részletek U-érték: 0,4-0,9 W/m 2 K Légtömörség Hőhídmentesség 15
Fütési rendszer Hagyományos radiátoros rendszer Passzív ház Radiátoros rendszer: Kis teljesítményü légfütés 16
Passzív épületek irodaházak, iskolák,... Ulm: Energon Irodaház - Stefan Oehler Waldshut: iskolaépület Harter + Kanzler Weiß/Stahl Steyr: Ipari épület Hagen: diákotthon Ralph Wortmann 17
előtte utána 200 kwh m²a 85% csökkenés hatékonyság növeléssel födémszigetelés homlokzati falak szig. passzív ház ablakok hővisszanyerő kondenzációs kazán 26 kwh/m²a 18
Költséghatékonyság Költségek [ /m²] 140 120 100 80 60 40 20 0 Passzív ház légfütés Költségcsökk. hagyom. fütés elhagyásával Alacsony en.felh. ház Összköltség 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Fajlagos fütési hőigény [kwh/(m²év)] Energia költség Építési költségek 19
Exponenciális növekedés Németországban Németországban épített passzív lakások száma Első passzív ház, Darmstadt Kranichstein Első passzív ház lakópark Passzív ház lakópark Ulm 2000 20
Háztartási villamos energiafelhasználás 38 % megtakarítás 21
IEA: A világ energiafelhasználás várható alakulása gazd. növekedés világ primer energia megújulók IEA-ref: +50% 22
IEA: A világ energiafelhasználása gazd. növekedés + hatékonyság + megújulók világ primer energia megújulók Megújulók növelése 23
Passzív szoláris térfűtés 24
Energiagyűjtő falak Tömegfal: Transzparens hőszigetelésű fal: Trombe-fal: 25
Tömegfal télen Nappal: Éjjel: 26
Tömegfal nyáron Nappal: Éjjel: 27
Vízfal 28
Fázisváltó fal 29
Trombe-fal télen Nappal: Éjjel: 30
Trombe-fal nyáron Nappal: Éjjel: 31
Transzparens hőszigetelés 1 32
Transzparens hőszigetelés 2 Télen nappal: Nyáron nappal: 33
Napterek működése Éjjel Frisslevegő előmelegítés éjjel Frisslevegő előmelegítés 20 C naptérhőm. felett 34
Naptér példák Beüvegezett lodzsa Átrium Télikert 35
AKTÍV SZOLÁRIS RENDSZEREK 36
NAPKOLLEKTOROK 37
Napkollektoros rendszer fő elemei kollektor, szolár tároló hőleadók, szekunder rendszer, kiegészítő futés (kazán) 38
Síkkollektorok Transzparens síklemez Csőhálózat,melyben a hőhordozó közeg kering (általában réz), Abszorber (általában alumínium), Keretszerkezet, Hőszigetelés. 39
Síkkollektor példák 40
Síkkollektorok, hengeres tükörfelülettel 41
Parabolikus Kollektorok 42
Vákuum kollektorok A vákuumkollektor cső a csőben elv alapján épül fel. A külső csőben vákuum van, a belsőben áramlik a hőhordozó közeg. 43
Aktív térfutés 1 Derült ég; a kollektorral realizált hőnyereség meghaladja az igényeket: aktív szoláris térfutés + tároló futés. 44
Aktív térfutés 2 Éjszaka vagy borult idő: futés a tárolóból 45
Aktív térfutés 3 Éjszaka vagy borult idő, a tároló már kimerült: tároló felfutése a kiegészítő kazánnal 46
Szoláris térfutés és melegvízelőállítás kombinációja 47
A szükséges kollektorrendszer becslése Szoláris térfutéshez: kollektormező felülete = 0,3*alapterület, tárolótérfogat m 3 -ben = = 0,1*kollektorfelület (m 2 ). Használati melegvízellátáshoz: 4 m 2 kollektor, 300 l tárolótérfogat egy 4fős háztartáshoz. 48
FOTOVOLTAIKUS RENDSZEREK 49
Fotovoltaikus cellák PV-cella: Fényből elektromos áramot hoz létre PV-cellák működési mechanizmusa és csoportosítsa a http://www.egt.bme.hu/ecobuil d/pv.htm PV cells alatt olvasható angol nyelven. 50
Önálló PV-rendszer 1 51
Önálló PV-rendszer 2 Villamos hálózattól távol eső esetekben alkalmazandó A tárolás akkumulátorral történik Inverter segítségével az egyenáram váltóárammá alakítható 52
Hálózatra kapcsolt PVrendszer Az energiatárolás problémája nem jelentkezik A hálózatba táplált áramot kötelező felvásárolni A bevitt és a kivett áramot külön mérő regisztrája 53
Hibrid PV-rendszer 1 54
Hibrid PV-rendszer 2 Két áramforrást kombinál (Diesel-motor és PV-cella) Egyenletesebb, megbízhatóbb üzem Csúcsigények jobb kielégítése 55
PV rendszerek az épületen PV cellák lehetnek: Az épületburkolófelületére illesztett, de a szerkezettől független rendszerek, Épületbe intergrált rendszerek, pl. napellenző, árnyékoló elemek, Épületbe integrált szemi-transzparens elemek, melyek diffúz természetes fényt tudnak biztosítani, Épületbe integrált burkolóelemek, pl, tetőcserepek közé, vagy homlokzatra, Épületbe intergrált, hőtechnikai rendszerrel kombinált megoldások, például cirkulált levegőelőmelegítés a PV-cella és az épület burkolófelülete között 56
Követelmények épületeken alkalmazott PV-rendszerekre Párahatásoknak való ellenállás Csapóesőnek való ellenállás Kondenzációnak való ellenállás Elekromos csatlakozások időjárás-állóak legyenek, A PV-rendszereket földelni kell. 57
Épület példák 1 PV cellamező homlokzaton - Berlin 58
Épület példák 2 59
Épület példák 3 PV panelok szemi-transzparens elemként a Freiburg-i Solarzentrum -ban 60
Épület példák 4 PV panelok árnyékoló elemként a télikert üvegtetején PV panelok árnyékoló elemként egy németországi családi házon 61
Épület példák 5 PV panelok árnyékoló elemként PV panelok árnyékoló elemként 62
Épület példák 6 Átriumos épület sémája: szemitranszparens PV panelek az átrium felett 63
Épület példák 7 64
Épület példák 8 65
Passzív ház példák Mile House in Bucsa, Hungary 66
Spinney Garden, London 67
68
69
Koppányi Ház, Budapest 70
Példák transzparens hőszigetelésekre, tömeg- és trombe-falakra 71
Passzív hütés példák 72
73
Aktív és hibrid ház példák 74
OM Szolár ház, Japán 75
Heliotrop épület, Freiburg 76
77
Nulla fütési energiafelhasználású ház, Berlin 78
Autonóm ház, Freiburg 79
Modern vályogépítészet 80
A Feldkirch körzeti kórház felújítása, Austria 81
Köszönöm megtisztelő figyelmüket! 82