Építészet | Felsőoktatás » Csoknyai Tamás - Megújuló energiaforrások az építészetben

MEGÚJULÓ ENERGIAFORRÁSOK AZ ÉPÍTÉSZETBEN Csoknyai Tamás PhD BME Épületenergetikai és Épületgépészeti Tanszék csoknyaitamas@yahoo.com 1 Alacsony energiafelhasználású ház Mai átlag (180-280 kWh/m2,év) Német szabvány 1982 (150 kWh/m2,év) Német szabvány 1995 (100 kWh/m2,év) EN EV 2002 (60 kWh/m2,év) Alacsony energiafelhasználású ház (50 kWh/m2 ,év) Ultra-alacsony energiafelhasználású ház(30 kWh/m2 ,év) Passzív ház (15 kWh/m2 ,év) Nulla fütési energiafelhasználású ház (0 kWh/m2 ,év) Autonóm ház (0 kWh/m2 ,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 8 rásegítés 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/m2K Légtömörség Hőhídmentesség 15 Fütési rendszer Hagyományos radiátoros rendszer Radiátoros rendszer: Passzív ház Kis teljesítményü légfütés 16 Passzív épületek –

irodaházak, iskolák, . Ulm: Energon Irodaház - Stefan Oehler Waldshut: Steyr: Ipari épület Hagen: iskolaépület Harter + Kanzler diákotthon Weiß/Stahl Ralph Wortmann 17 előtte utána • födémszigetelés • homlokzati falak szig. • passzív ház ablakok • hővisszanyerő • kondenzációs kazán 200 kWh m²a 85% csökkenés hatékonyság növeléssel 26 kWh/m²a 18 Költséghatékonyság Költségcsökk. hagyom fütés elhagyásával 140 120 Költségek [€/m²] 100 80 60 40 Összköltség Energia költség Építési költségek Passzív ház légfütés 20 Alacsony en.felh ház 0 0 10 20 30 40 50 60 70 Fajlagos fütési hőigény [kWh/(m²év)] 80 90 100 19 Exponenciális növekedés Németországban Németországban épített passzív lakások száma Első passzív ház, Darmstadt Passzív ház Kranichstein Ulm 2000 lakópark Első passzív ház lakópark 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 + hatékonyság + megújulók gazd. növekedés 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 Frisslevegő előmelegítés éjjel 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 m3-ben = = 0,1*kollektorfelület (m2). Használati melegvízellátáshoz: 4 m2 kollektor, 300 l tárolótérfogat egy 4 fős háztartáshoz. 48 FOTOVOLTAIKUS RENDSZEREK 49 Fotovoltaikus cellák PV-cella: Fényből elektromos áramot hoz létre PV-cellák működési mechanizmusa és csoportosítsa a http://www.egtbmehu/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