Épületkorszerűsítési lehetőségek és megújuló energiaforrások

Épületeink energiafelhasználása a mai szemmel vizsgálva a mai energiaárakon és rendelkezésre állásukon alapulva kijelenthetjük, hogy a korábbi évtizedekben rendkívül pazarló módon bántunk az erőforrásainkkal. Ez a közintézményekre, társasházakra és családi házakra is egyaránt, valamint a különböző ipari tevékenységeknek helyt adó épületekre is érvényes volt.

A mai előadás célja, hogy a résztvevőkkel megismertessünk bizonyos olyan eljárásokat,megoldási módozatokat, amivel a saját otthonukat energiahatékonyabbá tehetik. Ezáltal a környezettudatosságban, vagy más szóval klímatudatosságban is aktívan részt lehet venni, amivel otthonunkat, a Földet meg tudjuk védeni.

Az új technológiák ismeretét és alkalmazását nem lehet felülről szervezni, mert egybizonyos szint után kényszernek vagy irányításnak fogják venni az emberek. Véleményem szerint sokkal eredményesebb megoldás, ha különböző fórumokon a résztvevőkkel együttdolgozva megvitathatjuk azokat a megoldásokat, amiket ki-ki a saját ottthonában meg tud valósítani, vagy kisebb ráfordítással képes elvégeztetni.

Családi házak épületkorszerűsítési lehetőségei:

Otthonaink elsődleges szerepe a kültéri viszontagságoktól való időszakos elzárkózás. Épületeink határolószerkezeteit általánosságban véve 30-50 évre tervezték. Száz évvel ezelőtt egy ház építésénél összefogtak a családok és ismerőseik, hogy az ifjú párnak új otthont teremtsenek. Ezzel a megoldással a helyi adottságoknak megfelelően olyan anyagokat használtak, amelyek későbbi megsemmisülésekor nem okoztak túl nagy hulladékot.

Egy vályogház esetében az üveg és a különböző vasszerkezetek maradtak hátra, amike tújra lehetett  hasznosítani. Mára azonban az otthonainkat minél biztonságosabbra, minél korszerűbbre és tartósabbra próbáljuk építeni, amivel természetesen a beruházási költség is az egekbe szökik. Azonban az idő vasfoga ellen nem tudunk semmilyen mmegoldást kitalálni, ezért így vagy úgy, de az ultramodern otthonaink is pár évtized múlva elveszítik azt a tökéletességet, amivel építésük idején rendelkeztek. Ezen logika mentén belátható, hogy igencsak pazarló építési meggoldásokat alkalmazunk, amit különösen akkor veszünk észre, amikor 20-30 éves házakat is lebontanak, mert az új tulajdonosnak nem tetszik vagy mást akar helyette. Ezzel sajnos iszonyatos mértékű hulladékot termel, mert a bontást - bár szabályokhoz kötött tevékenység - nem tudják szelektíven elvégezni. DE, hulladék tervlap…

A pazarlás másik oldala, aamikor a tulajdonos inkább új telken új házat épít, csökkentve ezáltal a zöld területeket, amivel már jócskán a durva környezetrombolásban járja az útját.

Társadalmi rétegektől függetlenül ennek a magatartásnak nem kellene jelen lennie az életünkben. Ezzel nem azt akkarom mondani, hogy ne legyenek fejlesztéseek, de ha már nagy odafigyeléssel készítjük vagy készíttetjük el új otthonainkat, akkor legalább ugyanolyan mértékű odafigyeléssel kell kármentesíteni a környezetünket a hulladékoktól.

A statikailag jó szerkezettel bíró épületeknél ezért is kifizetődőbb azok korszerűsítése. Általánosan két fő energiaigényt tudunk meghatározni otthonaink ellátására, amelyek a hőenergia és a villamos energia. Bármelyiket is vizsgáljuk, mind a két esetben csökkenteni tudjuk az energiaigényünket.

A hőenergia felhasználásunkat a családi házunk külső szerkezetei határozzák meg. Ezért elsősorban ezen szerkezetek korszerűsítésével tudunk nagymértékű energiamegtakarítást elérni. Mivel minden élő és élettelen rendszer egyensúlyra törekszik, ezért az eltérő hőmérsékletekre is ugyanúgy érvényes ez a törvényszerűség.

A házfalak, nyílászárók, födémek, padlók, tetőszerkezetek esetében megvan az a lehetőségünk, hogy a rétegek változtatásával ezt az egyensúlyra való törekvést lelassítsuk. Az élhető otthon megtartásával, ami nem egyenlő a teljes izolációval (lásd passzív házak) a felére is le lehet faragni az épület hőszükségletét. Ezért célszerű a rosszul záródó nyílászárókat kicserélni, az ablakokat korszerű legalább 3 rétegű üvegezésű, minimum 5 légkamrás ablakokra cserélni. Ezzel már hatalmas energiát lehet megtakarítani, amivel az adott épület 35 éven belül visszahozhatja a beruházás költségét.

A másik korszerűsítési eljárás, ha a határolószerkezetek hőátbocsátási képességét is lecsökkentjük, így hőszigeteléssel kell ellátni a külső falakat, pince-és padlásfödémeket, tetőszerkezeteket. A talajon fekvő padlók utólagos hőszigetelése ennél problémásabb, de ha elég nagy a belmagasság, akkor annak rovására a régi padlószerkezetre ráépített új, hőszigetelt padlószerkezettel azt is elérhetjük, hogy korszerűbb fűtési rendszerre, vizes vagy elektromos padlófűtésre váltsunk.

Az így kapott korszerű ház energiaigénye már töredéke lesz a kiindulási állapothoz képest, ezért a régi állapothoz tervezett fűtési rendszer korszerűsítése is elvégezhető.

A következő pontokban az épületekben hasznosítható megújuló energiaforrásokat fogjuk átvenni:

Napenergia

Ha egy tiszta égboltú éjszakán feltekintünk az égre, akkor milliárdnyi csillagot láthatunk. Egyik fényesebb, másik halványabb, de vannak, amik közelebb vannak és vannak elképzelhetetlenül messze lévő csillagok is, aminek a fényét még mindig látjuk. A legfényesebb csillagot mégis nappal láthatjuk, mert a Földhöz legközelebbi csillag maga a Nap (nem szabad a fényébe nézni), a saját bőrünkön is tapasztalhatjuk, hogy milyen ereje van a napsugaraknak. Szerencsénkre ezt az emberi léptékkel mérve kimeríthetetlen energiaforrást hasznosítani tudjuk, például napkollektorral.

A napkollektort úgy kell elképzelni, mint egy mini üvegházat. Télen is, ha egy üvegházban tartózkodunk (és süt a Nap), akkor nem fogunk fázni odabent, ezt nevezik (Nap)sugárzási nyereségnek. A napkollektor is ugyanezen az elven működik, csak folyadékot melegít benne a napsugárzás, amit télen is tudunk hasznosítani a házunk fűtésére. A napkollektorokból a házi kialakításútól, a vákuumcsöveseken keresztül egészen a legfejlettebb csúcstechnológiás szigetelésűig minden kivitel megtalálható. Ezek a berendezések a nyári időszakban annyira felmelegedhetik a bennük lévő folyadékot (vizet, glikolt), hogy felforrhat, amit mindenképpen el kell kerülni.

A napenergia másik hasznosítási lehetősége, hogy elektromos áramot állítunk elő belőle, amit viszont napelemnek, vagy fotovoltaikus panelnak/rendszernek nevezünk. Már láthattatok napelemet számológépben, vagy karórában, autókban, túrafelszerelésekben, lakóautókban, a kerti földbe szúrható lámpákban, vagy a főúton található időjárás figyelő berendezésekben stb. Ezek a napelemek ugyanolyan elven működnek, csak méretükben és a teljesítményükben különböznek.

A napelemeket nem csak a modern otthonok háztetőin láthatjuk, hanem úgynevezett napelemparkokban is, amivel az ország villamos hálózatát egészítik ki.

Szélenergia

Ahogy korábban is említettük, Földünk természeti jellemzőit nagymértékben befolyásolja a Nap energiája. A földfelszínt ért napsugárzás egyenlőtlen eloszlása miatt, eltérő hőmérsékletű légtömegek helyezkednek el, amelyek egyéb fizikai jellemzői különböznek így a nyomásuk és sűrűségük is. Ennek hatására alakulnak ki a légkör különböző rétegeiben a légtömegek áramlása, amelyet szélnek nevezünk. Ezen természeti jelenség mindaddig fennmarad, amíg a légtömegek fizikai jellemzői ki nem egyenlítődnek.

A szélenergia hasznosítását számtalan helyen megfigyelhetjük. A napjainkban elterjedt berendezések villamos energiát állítanak elő, de vannak szélkerekek, amik vizet szivattyúznak, és vannak szélmalmok is, amelyekkel gabonát őrölnek.

A modern ember igényeihez igazítva elsősorban a villamos energia előállítására terveznek ilyen szélgépeket. A szél sebessége mindig eltérő és mindig változik, egészen az enyhe szélmozgástól a száguldó viharokig. Ezért ezen berendezések tervezésénél nagyon körültekintően kell eljárni, hogy a turbinát tartó torony is ellenálljon a viharoknak, ugyanakkor a szélturbina se károsodjon. A szélturbinák lakossági felhasználása elérhető ugyan, de termelékenységüket az alacsony elhelyezkedésük és a telepítési hely szélsebessége nagymértékben befolyásolja.

Szélerőmű

parkok létesítésekor már komplett mérnöki felügyelet alatt, biztonságosan üzemeltethetők, és jelentős százalékban hozzájárulnak a tiszta villamos energia előállításában. Hazánkban elsősorban a tanyavilág tudná hasznosítani a lakossági kis szélgépeket, különösen akkor, ha a térségben még nem elérhető a vezetékes villamos energia.

Vízenergia

A napsugárzás hatására a Föld felszínéről elpárolgó víz helyzeti energiája megnövekszik, aminek nagy részét csapadék formájában visszahullva el is veszíti. Azonban nem mindegy,
hogy milyen tengerszint feletti magasságban ér földet. Minél magasabban hullik le, annál több energiája marad, és a hegységekből patakok és folyók formájában áramlik a tengerekbe. A víz ezen helyzeti és mozgási energiáját tudjuk hasznosítani. Hasonlóan a szélenergiához itt is turbinalapátokra kell vezetni ezt az áramló közeget, aminek átalakított mozgási energiáját már fel tudjuk használni a villamos energiát termelő
generátorokban. A villamos energia elterjedése előtt vízimalmokat létesítettek, amikkel gabonát őröltek, itt a kezdetleges gépeket vízkerekeknek nevezték. Ezek a berendezések az adott természetet nem károsították, a patak vagy folyó áramlását csak részben hasznosították.

A múlt században készített hatalmas vízerőművek többsége duzzasztásos elven alapult, aminek következtében a folyók természetes lefolyását völgyzárógátakkal akadályozták meg. A cél az volt, hogy a vízszint különbségét, azaz a víztömeg esési magasságát is hasznosítani tudják. Személyes véleményem alapján ezen tevékenységek nem sorolhatók megújuló energiatermeléshez, mert a völgyzárógátak előtti és utáni területek vízháztartását befolyásolták. Míg a gát előtti területet elöntötte a víz és az ottani élővilág területe csökkent, addig a gát utáni területek a vízhiány miatt változtak meg.

Magyarországi viszonylatban nagy folyóink esési magassága nagyon alacsony, ezért duzzasztásos vagy vízlépcsős vízerőmű létesítése gazdaságtalan beruházás. Az úgynevezett törpevízművek létesítése már megfontolandó, mert hasonlóan a vízkerekekhez könnyebben lehet telepíteni, nem szakítja meg a folyó természetes áramlását, és ezáltal a hajóforgalom akadálytalan mozgása is megmaradhat.

Földhő
Geotermikus energia

A Föld keletkezése óta, annak belsejében hőtermelő folyamatok működnek. A kéregváz alatt a folyékony kőzetek összességét magmának hívjuk, a megtermelt hőenergiát geotermikus energiának. A keletkező hőenergia a magmában és a mélyen fekvő olvadt kőzetekben található radioaktív anyagok bomlásából ered, amelyek felezési idejét figyelembe véve gyakorlatilag korlátlanul rendelkezésére áll az emberiségnek.

Ez a folyamat hihetetlen energiával bír, elég csak egy vulkánkitörést látni a híradásokban. Ezen olvadt kőzetek és ásványok folyamatosan átadják a hőt a földkéregnek, de a járatokon keresztül a felszínre is juthat láva formájában, vagy ha a kéreg belső rétegeiben tárolt vizet forralja fel, akkor meg gejzírek alakulhatnak ki. Magyarország területén világviszonylatban a kéregváz vékonynak számít, ezért is vannak termálvizeink, amiket elsősorban gyógyfürdőkben hasznosítunk. A földalatti ivóvíz készleteinknek is nagyon gazdag ásványi anyag tartalma van, számos hidegvizű forrásból nyert víz gyógyvíz. A vékony kéregváz miatt a felszín alatt 100 méter mélyre lefúrva már kb. 15°C-os hőmérsékletet találunk (ezt tudományosan sekélyszondának hívják, mert vannak sokkal mélyebb fúrások is).
A szakirodalom függőleges elhelyezésű és vízszintes elhelyezésű szondákat különböztet meg, ezek kiegészítéseként meg lehet még említeni a felszíni vizek hőmérsékletét hasznosító kútrendszerű szondákat. Rendszerüket tekintve lehetnek nyitott és zárt rendszerű megoldások.

A vízszintes elhelyezésű kollektorokat, a talaj felszíne alatt mintegy másfél méter mélyen építik ki. A zárt rendszerű csőhálózat a felszín közeli földrétegből nyeri ki a fűtéshez hasznosítható hőenergiát. A telepítésénél ugyan nincs szükség engedélyek beszerzésére, de a hasznosítható hő számos tényezőtől függ. A napsugárzás, a széljárás, az évszak mind-mind jelentős hatással van a talaj hőmérsékletére, így a kinyerhető hőenergia mennyiségére is. Az időjárás változatossága, továbbá a telepítéshez szükséges nagy területre kiterjedő földmunka, és a működés során a növényzetre gyakorolt hatásuk miatt, meggondolandó az alkalmazásuk.

A függőleges szondák telepíthetősége függ a talaj szerkezetétől, a fúrás költsége jelentős anyagi ráfordítást igényel, és egyben engedélyhez kötött tevékenység. A geotermikus szondákat a talajba fúrt 70-110 méteres furatokba helyezik el, hasonlóan a talajkollektorhoz, ehhez a megoldáshoz is műanyag csöveket használnak. Előnyei közé sorolható, hogy szinte bárhova telepíthető,aműködési jellemzői lényegesen jobbak, a vízszintes szondákhoz képest. A „bányászható” hő egész évben állandónak tekinthető,a szondák működése nincs hatással a növényzet gyökereire, és független az időjárásváltakozásától. A szondákhoz  fúrt „kutak” mélysége a felszín alatti vízrétegeket is érintheti, ezért a zárt rendszertől függetlenül kötelező olyan fagyálló folyadékotalkalmazni, amely a környezetre ártalmatlan. A munkaközeg általában víz és propilénglikol keverék.

A kútrendszerű szondákhoz már vízjogi engedély beszerzése szükséges különösen, ha termálvíz hőhasznosításáról van szó. Ehhez a megoldáshoz két kút fúrása szükséges, az elsőből a víz hőenergiáját nyerik, míg a másikon a kitermelt vizet vezetik vissza. A jogszabályok alapján a víz oldott ásványi anyagtartalmat megváltoztatni nem szabad, ezért nagy odafigyelést és gyakori karbantartást igényel ez a megoldás.

A felszíni vizek kollektoros megoldásai ugyan működőképesek, de lényegesen rosszabb hatásfokkal tudnak üzemelni, mint a fentebb sorolt megoldások. További hátrányai közé tartozik a környezetre gyakorolt hatásuk, amely nyáron a tóvizének túlzott párolgása (épülethűtés esetén), valamint téli üzemnél (fűtési időszakban) a tó teljes befagyása. Halastavakba ezért kifejezetten tilos kollektoros rendszert telepíteni, mert a hőmérsékleti hatása miatt a halállomány kipusztulhat.

Szerző: Soós Károly Csaba, okl. gépészmérnök
Lektor: Soós Katalin, okl. építészmérnök
Fotók: unsplash.com

Kapcsolódó cikkek:
KEHOP-5.4.1-16 pályázati támogatást kaptunk(külső hivatkozás)
Klímatudatosság és fenntartható Élet