Barion Pixel

VGF&HKL szaklap

Esettanulmány egy átlagos családi ház felújításáról

2015/4. lapszám | Szakos Péter villamosmérnök |  6739 |

Figylem! Ez a cikk 9 éve frissült utoljára. A benne szereplő információk mára aktualitásukat veszíthették, valamint a tartalom helyenként hiányos lehet (képek, táblázatok stb.).

Esettanulmány egy átlagos családi ház felújításáról

Folyamatos vita/marketingháború zajlik az épület-ipar beszállítói között, mi a leghatékonyabb módszer, amivel fogyasztáscsökkenést tudunk elérni. A témában más eredményt kapunk annak függvényében, hogy akivel beszélünk, az ablakot, ablakszigetelést, kazánt, hőszivattyút, ionkazánt, napkollektort, napelemet, szigetelőanyagot avagy épületgépészeti szabályozást akar nekünk eladni. Szinte mindenki a saját termékét állítja előre, de hát a marketing már csak erről szól.

Cikkemben egy 82 m2-es, tégla falazatú, gázkazán-fűtésű, radiátoros hőleadóval szerelt, 4 ember által lakott családi ház energetikai felújítását elemzem. A felújítás során a különböző beavatkozások az egymást követő fűtési szezonokban zajlottak, így azok hatásai elkülöníthetők. Elvileg… A vizsgálat 4 éve alatt a felhasználás jellege (alapjelek, időprogramok, jelenlét/távollét aránya) alapvetően azonos volt, ezt az épületben már a „kísérlet” kezdetekor telepített elektronikus, egyedi, kommunikációképes helyiségszabályozás és az azon beállított paraméterek is garantálták.

Az épület

2009-ben, amikor úgy tűnt, az ingatlanpiac árai már elég mélyre kerültek, úgy döntöttünk, hogy lakásunk eladása után egy házba költözünk. A pénzügyi keret nem volt nagy, de alapvető igényünk volt, hogy minimum 3 szoba, önálló fürdőszoba/WC, kiépített gázfűtés és egy kis kert legyen a tulajdonunk. A választás során figyelembe vettük, hogy a ház tájolása megfelelő legyen, hiszen azon már nem lehet változtatni. Aki próbálta, tudja, hogy ez mennyire nem egyszerű, főleg, ha a hely kapcsán is vannak elképzelései a vevőnek. A keresés végén persze a vételár is közbeszólt.

Az előző tulajdonos már megkezdte a felújítást, a '80-as évek elején B30-as téglából épült, betonfödémes épületrészt 4 cm-es EPS szigeteléssel látta el két oldalon, ameddig el nem fogyott a kedve (pénze). A födém szigeteletlen volt, ha az ott felhalmozott 12 m3 fa, tégla és egyéb építési hulladék hatásait nem vesszük figyelembe. A fűtésről egy nyílt égésterű, 24 kW teljesítményű kombi kazán gondoskodott, a kezdet kezdetén 1 db mechanikus szobatermosztátról szabályozva. A szomszédos házzal egy oldalon összeépített épületrész még az 1900-as évek elején épült 45-50 cm vastag mészhomok téglából, csapos gerendafödémmel, 10-15 cm porfedéssel.

Felújítási lépések

Az első fűtési szezonnak a leggyengébb terület, az újabb épületrész tetőterének kitisztításával és annak 10 cm-es bontott PUR táblákkal való szigetelésével kezdtünk neki. A mechanikus termosztát és a kézi beállítású radiátorszelepek helyett rádiós egyedi helyiségszabályozás került kialakításra. Ezzel minden helyiség önállóan szabályozottá vált alapjel és időprogram tekintetében. A kazán állandó hőmérsékleten üzemelt, ha bármelyik szoba radiátorszelepe 25% feletti mértékben nyitott. Az épület ebben az állapotában 252 kWh/m2/a fajlagos primer energiafogyasztással elérte az „átlagosnál jobb = 127% = E” energetikai besorolást. A következő évben az addig nem szigetelt falakra 10 cm-es Graytherm EPS szigetelés került, illetve a szülői hálóban lévő nyílászárók cseréje is megtörtént, 3-rétegű üvegezésű, 7 kamrás ablak és teraszajtó került a gerébtokos szerkezetek helyére. Az ablakokra redőnyök kerültek, az utcafronti nyílászárókra motoros kivitelben. Ezeket az automatikarendszer időprogram alapján működtette. A nyári, túlmelegedés elleni védelemben nagy szerepet játszottak ezen eszközök. Az épület ebben az állapotában 154,8 Wh/m2/a fajlagos primer energiafogyasztással elérte a „követelménynél jobb = 78% = B” energetikai besorolást.

A következő felújítási fázisban, az addig 4 cm-es szigeteléssel ellátott falakra további 6 cm-es szigetelés került, és a tetőfelújítás előkészítéséhez a fafödémes épületrészről a porfödés letermelése is megtörtént. A közel 100 éves faszerkezet meglepően ép állapotban volt, így akkor az csak kiegészítő faanyagvédelmet kapott. A ház ebben az állapotában 141,4 Wh/m2/a fajlagos primer energiafogyasztással átlépte a bűvös határt, és megkapta az „energiatakarékos = 71,3% = A” energetikai besorolást. Mivel a több mint 10 éves kazán hőcserélője nagyon rossz állapotban volt, az utolsó jelentős átalakítás a fűtési rendszert érintette, egy kondenzációs kazán vette át elődje munkáját. A gáztervben előírt konyhai fix légbevezető beépítése mellett a fürdőszobába elszívó ventilátor is került az ott kialakított 100 mm átmérőjű légbevezető nyílásba, ami addig a nyílt égésterű kazán légellátását biztosította. A fafödémre kiegészítő szigetelés, 10 cm-es kőzetgyapot táblák kerültek. A ház jelenlegi állapotában 115 Wh/m2/a fajlagos primer energiafogyasztás mellett „energiatakarékos = 58% = A” energetikai besorolást szerzett.

A 2014-15-ös fűtési szezonban jelentős módosítás nem történt, csupán a fürdőszoba elszívó ventilátora lett egy nagyobb teljesítményűre cserélve, mert a barkácsáruházi eszköz inkább csak hangos volt, de levegőt nem szívott el jelentős mennyiségben.

Összértékek

Bár egyszerűbbnek tűnik, mi nem az átalány szerinti elszámolást választottuk, hanem havi diktálással fizettük a gázszámlát, így a beköltözéstől fogva figyelemmel követtük fogyasztásunkat. Az értékek elemzésébe a kazáncsere évében kezdtem bele, mert gyanúsan alacsonynak tűntek a számlák összegei. Valóban, a 2012-13-as fűtési szezonhoz képest a 2013-14-es fűtési szezon évében (nem mindegy, hogy melyik hónappal kezdjük az elemzést), nagyságrendileg 38%-kal kevesebb gázt fogyasztottunk. Az elemzések kimutatták azt is, hogy a falak és a lábazat hőszigetelésével (mindenhova 8 cm-es XPS lemez került, illetve ahol lehetett, a talaj alatti szakasz is kapott a maradék PUR táblákból helyenként 50 cm mélységig) a kezdeti értékhez képest „csupán” 18%-os csökkenést tudtunk elérni. A fogyasztási adatokat az 1. táblázat tartalmazza. A táblázatban feltüntetésre kerül a Winwatt által becsült gázfogyasztás értéke is. Látható, hogy jelentős eltérések tapasztalhatók. Az első évben, a még nem szigetelt épület esetében 23%-os az eltérés a mért és a becsült érték között.

A hiba nem a programban van, hanem a TNM rendelet által előírt kalkulációs képletben és az ahhoz tartozó, az épületautomatika hatásait elemző táblázatok értékeiben. De erre térjünk vissza később.

Szigetelés

Érdemes néhány szót ejteni azon változásokról, amelyeket a ház használata során tapasztaltunk. Alapvetően kijelenthető, hogy szigetelt épületben jobb élni, mert a melegebb falak magasabb komfortot biztosítanak. Az egyedi szabályozás megmutatta, hogy mindig a legkevésbé szigetelt, legkevesebb természetes napfényt kapó helyiség indította a kazánt. A többi szoba radiátorai az éppen aktuális nyitottság függvényében ilyenkor kaptak valamennyi fűtővizet, és ez elegendő volt a hőmérséklet szinten tartásához. Még az erősen túlméretezett kazán, ami kb. 8 kW-ig tudott visszamodulálni, is ellátta feladatát, folyamatos, határértéken való ki/bekapcsolás nélkül, az év jelentős részében, mert a termofejekkel ellentétben az elektronikus szelepmozgatón beállítható volt egy minimális nyitási százalék. A fűtéstechnikai hatásfok mindezekkel együtt biztosan romlott pár százalékkal.

Párásodás

Amíg a nyitott égésterű készülék üzemelt, nem voltak jelentős páratechnikai problémáink, a réseken és a páraszabályozott légbevezetőkön elegendő friss levegő jutott a házba, azonban amikor a kondenzációs, zárt égésterű eszköz beépítésre került, a kéményhatás megszűnésével, 5-10 °C-fokos, esős időben a beltéri páratartalom elérte a 70%-ot, és még gyakori szellőztetés mellett sem volt 60% alá vihető. Ezen némiképp segített az elszívás előre programozott időtartamának meghoszszabbítása és a ventilátor cseréje. Az automatika rendszerhez időközben csatlakozatott webszerver segítségével nyomon követhető volt, ha az otthon tartózkodók nem nyitottak ablakot, és így néha kapott a ház extra elszívást/levegőt. Ha az idő hidegebbre és szárazabbra fordult odakinn, a helyzet sokat javult.

Mivel a ház bizonyos részein betonjárda csatlakozott a lábazathoz, a nem túl gyakori hóesés megmutatta, merre szökik el a hő – ez az a terület, aminek a kezelése szinte lehetetlen. A szülői hálóhoz csatlakozó terasz esetében végül is a beton felvésése és a hőhíd megszakítása oldotta meg a fal és a padló találkozásánál tapasztalható penészesedést. A hőhidakra nagyon oda kell figyelni.

Megtakarítás

Felmerül a kérdés, vajon melyik felújítási lépés hozta a legnagyobb százalékos megtakarítást? Erre elsőre is könnyű a válasz, mert azt a régi, a már leszigetelt, méretezési hőmérsékleten 4 kW-körüli hőigényű ház túlméretezett, nyitott égésterű kazánjának lecserélése produkálta, nominális értéken 38%-ot (2012/13-as és 2013/14-es fűtési szezonok összehasonlítása), a használat második évében végzett részleges szigetelés pedig nominálisan 17%-ot.

Az 1. táblázat megmutatja a gázszámlákban kimutatható nominális javulást.

Összetettebbé, sőt elsőre ellentmondásossá válik a helyzet, ha a Winwatt által kalkulált gázfogyasztásokat is megnézzük. Ebben az látható, hogy az első vizsgált évben az épület 23%-kal kevesebbet fogyasztott, mint az elvárható lett volna, a következő évben az arány megfordult, és immár 4%-os „túlfogyasztást” láthatunk, a 2012-13-as fűtési szezonban pedig, amikor a falak szigetelése teljesen elkészült, a túlfogyasztás már 11%-os. A negyedik évben ismét 13%-os alulfogyasztást tapasztalunk. Mi történhetett? A válasz az épület holisztikus elemzésében és az MSZ EN 15232:2012 szabványban (Épületek energetikai teljesítőképessége. Az épületautomatizálás, a szabályozás és az épületmenedzselés kihatásai) keresendő.

Látni kell, hogy bár az épület energetikai jellemzői rosszak voltak, a kezdetben telepített, 15232 szerint „A” besorolású automatikarendszer amellett, hogy biztosította a kiegyensúlyozott fűtést és a legmagasabb szintű komfortot, kimutatható eltérést (megtakarítást) eredményezett a TNM2006 rendelet által meghatározott szabályok szerinti kalkulációhoz viszonyítva. Ha a „C” kategóriás megoldást – időjárásfüggő szabályozó a kazánon, központi referenciaérzékelő (termosztát) és termofejek a radiátorszelepeken – alkalmaztuk volna, ez nem lett volna elérhető. A komfortkövetelmények biztosan nem, mert a termofej nem tudja elindítani a kazánt, csak a helyiség hőmérsékletét maximalizálja.

Mi történt 2011 és 2013 között? Az épület szerkezeteinek szigetelésével a hőveszteség oly mértékben lecsökkent, hogy a kazán egyre rosszabb fűtési hatásfokkal működött. Az elektronikus szabályozás itt is javított az egyre inkább túlméretezetté váló kazán életén, mivel a rendszerben a radiátorszelepeknek minimális nyitási százalék adható meg, tehát a kazán által termelt hő felhasználásra kerülhet. A termofej biztos lezárt volna, és a kazán már az indítási modulációs lökés alatt szinte azonnal túlfűtött volna. A probléma részben orvosolható magas alapjel beállításával, ami a hagyományos kazánnak amúgy sem árt.

Amikor 2013 nyarán a fűtési rendszer kondenzációs technikára lett átállítva, a helyzet drasztikusan javult, amit a jelentős gázfogyasztás-csökkenés visszaigazol. Mivel az alkalmazott kazán akár 2 kW-os minimális teljesítményre is vissza tud modulálni, a felfűtési periódusok alatt (10-40 perces időszakok, napi 4-8 bekapcsolás mellett) a készülék végig kondenzációs üzemben működik. A tapasztalatok azt mutatták, hogy még a leghidegebb napokon sem volt szükség 54 °C-osnál magasabb előremenő beállítására.

Meg kell említeni még néhány fontos tényezőt, amit sokan félremagyaráznak. „Ha műanyagba csomagoljuk a házunkat, meg fogunk fulladni”, „Nem fog lélegezni a fal”, mondják, ha a falak szigeteléséről beszélünk. Érdekes módon ugyanezek az emberek nem ilyen finnyásak, ha nyílászáró-cseréről beszélünk. Pedig a fokozottan légzáró ablakok azok, amik valóban elzárják tőlünk a friss levegőt.

Épületünkben már a kezdetekben 2 db 100 mm-es átmérőjű légbevezető nyílás került kiépítésre, egy páraszabályozott és egy nem elzárható, a kazán légpótlására. 2012-ben egy további légbevezető került egy ablaktokra és 2013-ban a kazáncsere okán beadott gázterv által előírt nem elzárható légbevezető a konyhai ablakra. El kell mondani továbbá, hogy a nem cserélt ablakok több mint 15 évesek, fa tokszerkezetűek. A páratartalom még ebben a „lyukas házban” is gyakran emelkedett 70% közelébe.

Az utolsó szöget az egészséges beltéri légállapot koporsójába a kondenzációs kazán beépítése ütötte be. Míg a nyitott égésterű kazán kéménye rendes huzatot tartott fenn a fűtési szezon alatt, a zárt égéstér ezt a hatást megszüntette, és ezen az eredetileg légbevezetésre alkalmazott nyílásban épített elszívó ventilátor sem segített jelentősen. Nem lehetett elkerülni egy normális ventilátor beépítését, illetve az ablakokon keresztül történő szellőztetést. Hogy mennyi volt a filtrációs érték, szerintem ezt senki sem tudja megmondani. Egy dolog biztos: a jelenlegi épületfizikai állapotban az aktuális veszteséget a légcsere mértéke határozza meg dominánsan, amit a Winwattal történő játék is bizonyít; egy jelentősen magasabb légcsere beállításával ismét „B” kategóriába ugrik vissza az épület minősítése.

Összefoglalás, ajánlás(?)

Kísérletünkben egy ház fokozatos korszerűsítése során, nyomon lehetett követni a különböző beavatkozások elkülönült és együttes hatásait.

Nincsen rózsa tövis nélkül – azt hiszem, a régi mondás ismét megerősítést nyert.

Kijelenthető, hogy csak a komplex felújításnak van jelentős megtakarítási potenciálja, és ez még a költség-optimum keresése szempontjából is igaz. Hiába rakunk 20- 25 cm-es szigetelést a falainkra, födémünkre, a kazán leromló fűtéstechnikai hatásfoka miatt nem a szerkezetváltozás által kalkulált javulást fogjuk elérni. Ezt más kísérlet is igazolta. Ha csak nyílászárócserére koncentrálunk, de nem alkalmazunk légbevezetőket és emellett a megfelelő depressziót fenntartó megoldást, még a szigetelt falak mellett is megjelenik a penészesedés problémája.

Önmagában a kazáncsere lehet jó megoldás, hiszen ezen készülékek jobban ki tudják szolgálni a részterheléseket. Figyelembe kell venni mindamellett a fűtési rendszer állapotát, a hőleadókat, a csőhálózatot és a füstelvezetést is. Esetünkben a beépített két- és háromsoros acélradiátorok jó barátai voltak az új kazánnak. A használat megmutatta azt is, hogy a gyerekszobában beépített kétsoros, 1400x600-as radiátor nem elég nagy. Ez volt az a helyiség, ami a legnehezebben melegedett fel.

A szentek fölső végtagjaival kapcsolatos mondást most tegyük félre egy kicsit. Megállapítható, hogy a legkevesebb mellékhatással, az egyik legrövidebb megtérülési idővel (a födémszigetelés egyszerű megoldásai is jó eredményt hoznak ezen a területen) és a legkevesebb problémával az épületautomatika fejlesztése jár. Termofejeink az alkalmazott rendszer rádiós szelepmozgatóira 1 perc alatt voltak lecserélhetők.

A berendezés lehetőséget nyújt a kazán kontaktussal való indítására, és ekkor egy beépített időjáráskövető szabályozás szinte ideális megoldás – annál már csak a 0-10 V-os jellel történő, aktuális helyiségigény alapján történő vízhőmérséklet alapjel-beállítás jobb. Statisztikailag belátható, hogy a napos időszakokban a külső hőmérséklet által indokoltnál alacsonyabb vízhőmérsékletet fog kérni, ami a kondenzációs technológia jobb kihasználását teszi lehetővé.

Említést érdemel a rádiós ablaknyitás-érzékelők fűtéslekapcsolási funkciója. Ha valaki szellőztetés után nyitva felejt egy ablakot, a rendszer automatikusan fagyvédelmi állapotba helyezi az adott helyiséget, és a központi egységen is jelzi a nyitott ablakot. A rendszer lehetőséget teremt légminőség vagy páratartalom alapján elszívás vagy lakásszellőztető berendezés fordulatának vezérlésére, ami a filtráció hatásának bemutatása után szintén egy jelentős megtakarítási, komfortnövelő funkció.

A 2. és 3. táblázat az említett szabványból került beemelésre.

Ha „csak” 10-12 cm-es szigetelést használunk, fűtési rendszerünk hőleadóit és hőtermelőit az igényekhez igazítjuk, megfelelő légcserét biztosítunk, ablakainkat a megfelelő határig szigeteltre cseréljük vagy újítjuk fel, és „A” kategóriás automatizálást választunk, elérhető a költségoptimalizált felújítás. Érdemes megnézni az uniós országok ezen területen közzétett eredményeit az ec.europa.eu/energy oldalon.

A cikk megírásában és az energetikai alapszámítások elvégzésében nyújtott segítséget köszönöm Horváth Istvánnak.