Ablaknyitásos szellőztetés intelligensen
Az Épületgépész 2025/2. lapszámban indított cikksorozat második részét szándékosan az ablaknyitásos szellőztetés kissé részletesebb kifejtésére fordítjuk. Tesszük ezt azért, mert a többség szemében ez a megoldás a primitívség, és az alacsony bekerülés megtestesítője.
Az ablaknyitás kategóriájába soroljuk a résszellőzőkkel történő szellőztetést is, mert annak szerepe az ablakrésekkel rokon. Ugyanakkor, mint látni fogjuk, új építésnél és felújításnál is léteznek átgondolt, modern, biztonságos és komfortos, sőt energiatakarékos megoldások is ebben a körben.
Vezérlési szemléletek, kezdeti megoldások
Sokan vélekednek úgy, hogy az igények szerinti vezérlés a legmegfelelőbb. Kétségtelen tény, hogy pl. egy WC-helyiség esetében a használat közbeni és utáni intenzív szellőztetésnek vannak funkcionális előnyei, de ilyenkor a légpótlási rendszer oldaláról is szükséges a tervezett maximális térfogatáram nagyságára tervezni.
Ezzel szemben egy folyamatos, állandó térfogatáramú, közepes intenzitású szellőztetésnél optimálisabb keresztmetszetekkel, egyszerűbb energetikai megoldásokkal lehet működni.
Ha a homlokzati nyílászárók tömörsége rossz, akkor egy változó intenzitású, de szinte állandóan működő szellőztetést kapunk. A levegő minősége ezzel általában kiváló ugyan, de sem a zajok, sem a por, sem az energiaveszteségek ellen nem tudunk tenni.
Ezek az okok vezettek ahhoz, hogy a nyílászárók tömörségét, minőségét fokozatosan a mai szintre emeltük. Ezzel azonban belekényszerültünk az igényvezérlés szükségességébe. Az 1970-es 1980-as években Nyugat-Európa épületei sok penészüggyel voltak terheltek, amelyek megoldásokat követeltek.
Az első tanács a naponta többszöri alapos ablaknyitásos szellőztetés volt. Nyilvánvaló, hogy ez a megoldás nemcsak megterhelő, hiszen valakinek meg kell tennie, de meglehetősen definiálatlan az “alapos” kifejezés. A probléma fokozatosan előtérbe helyezte egyrészt a gépi szellőztetést, másrészt viszont a légbevezetők ügyét.
A légbevezetőknél a sorozatgyártású, ismert karakterisztikájú elemek lehetővé teszik, hogy a légcserét méretezzük. Fontos megjegyezni, hogy hamar megjelentek azok a megoldások, amelyeknél egy alakváltoztató (gumilabda), vagy elmozduló, elforduló elemmel a légbevezetőn átáramló közeg mennyisége korlátozható, és ezzel az extrém nagy intenzitások elkerülhetők.
Ehhez azonban a világ legtöbb épületénél nehézséget okoz a hajtóerők megbecslése. Mivel a természetes szellőztetés hajtóereje vagy gravitációs huzatból, azaz hőmérséklet-különbségekből, vagy szélhatás okozta nyomáskülönbségből származhat, szélsőséges állapotokra és általában nagy statisztikai szórásra lehet számítani. Mégis kimondható, hogy a meteorológia adatok gondos elemzése alapján, minőségi termékekkel normálisan működtethető épületeket lehet létrehozni. A légbevezetőknél szintén hamar megjelentek a hangcsillapított, és a nedvesség-vezérelt elemek is, amelyek még jobban illeszkedtek a komfortigényekhez és az energetikai álmokhoz.
A légbevezetők és a ventilátorok párba állítása ugyan sokat segített a méretezhetőségen, azonban ezzel megjelentek az egyéb problémák, a ventilátorzaj, a tartósság, a bekerülési költség, és nem utolsó sorban az alul- vagy éppen túlméretezésből, időszaki áramkimaradásból, hibás vezérlési megoldásokból (pl hotelszobáknál) adódó komfortproblémák, amelyek időszakonként az ablaknyitásos megoldást kényszerítették ki a használóból.
Ehhez további összetevő, hogy normális méretű nyílászárók nyitásával, vagy pl csarnokok füstmentesítésénél a tetőkupolákkal elérhető átszellőztetés mértéke (lásd 1. ábra), és mechanikai energiaigénye mennyire kiemeli a természetes szellőztetés “elsőbbségét”.
1985 és 2000 között az energiaárak megnyugodtak, csökkentek, így sokan visszatértek az ablaknyitáshoz, amelynél persze már rendelkezére álltak, például a német Theben cég kínálatában,- olyan kapcsolórával egybeépített ablaknyitó motorok, amelyek bukó állásba tudtak vezérelni ablakokat, de vihar esetében szél-, vagy esőérzékelő jele meg tudta akadályozni a beázást, vagy a beltéri könnyű tárgyak, papírlapok átrendeződését.
A 2000-es évek óta exponenciálisan emelkednek az energiaárak, sokasodnak a kifinomult vezérlési- és érzékelő rendszerek, és ma már jóval drágább megoldások is kezdik megérni az árukat. Ezen felül számos egyéb szempont is befolyásolja a döntéseket.
Mai épületek ablaknyitásos szellőzetéssel
A következőkben pár projekt példáján keresztül mutatjuk be, hogy milyen megoldásokban találkozhatunk ablaknyitásos szellőztetéssel, és tömören összefoglaljuk a rendszerek működését.
1. Németország, Luckenwalde, Friedrich-Ludwig-Jahn napközis iskola
A faszerkezetű iskola minden terében motoros működtetésű ablaknyitásos szellőztetés működik. A szabályozás 30 szellőztetési zónára osztja a teljes teret és 120 darab felső bukóablakkal biztosítják a megfelelő átszellőztetést. A mozgató motorok precíz láncos motorok. A beltérben CO2-, pára- és hőfokérzékelők működnek, míg a kültérben a szokásos eső-, hőmérséklet- és páraérzékelőkön túl szél- és nyomásérzékelők kerültek elhelyezésre. Az automatikában integrált CFD szimuláció fut, amely az érzekelt széladatokból meghatározza a hajtóerőket minden ablak esetére, és az ablakréseket az igények, a hajtóerők és a beállított biztonsági paraméterek függvényében mind a 120 ablaknál külön-külön állítja be. A beállítások megfelelő jogosultságú használó által felülírhatók, de maximum pár percre. A működés energiakimaradás esetén akkumulátorokról napokig is biztosítható.
Ez a rendszer a hővisszanyerésen kívül mindent tud, amit ma egy szellőztető rendszertől elvárhatunk.
2. Franciaország, Poitiers, Aquascope uszoda
Az uszoda alapterülete kb. 6000 m2, és 8 zónára oszlik. A tetőfelületek jó részét kitevő 222 db tetőablak és a torony oldalablakai láncos motoros mozgatással vannak felszerelve. Az épület tetősíkja felett van ugyan egy téli minimum igényre méretezett hővisszanyerős gépi légkezelő, de a szellőztetést szinte mindig az úszómesterek által aktuálisan beállított intenzitás igény, a hőfok-, CO2– és klór-érzékelők, valamint a kültéri meteorológiai állomás adatai alapján az ablakok nyitásával oldják meg. Az automatika vihar esetében minimumra zárja a nyílászárókat. A szellőztető elemek vezérlésére KNX rendszert, az épületmenedzsment szintjére BACnet kártyákat telepítettek.
A gépi szellőztetéshez képest óriási előny, hogy az úszómesterek az általuk felügyelt zónák légállapotát percről perce zajtalanul és szinte villamos energia nélkül tudják szabályozni. Az uszoda szivattyúi és egyéb vízmozgató elemei persze MW-os összteljestményűek, amelyek veszteséghője az épületet fűti, de a természetes szellőztetés szinte nulla energiaigénye így is jelentősen javítja az uszoda üzemeltetési mutatóit.
3. Írország, Wexford, Wexford Grófság Központi Nyilvántartó Irodaépülete
Az épületben a komfortszellőztetésen kívül a hő- és füstelvezetés is természetes szellőztetéssel működik. Ez utóbbira hazánkban is sok példát találunk, hiszen a természetes felhajtóerő tűz esetén könnyen méretezhető, kedvező természetes megoldást kínál.
Fontos (és gyakori) építészeti megoldás a kiszellőztethető dupla üveghomlokzat, amely napos órákban biztosítja a teljes belső hőigényt, és tompítja a szél hatását a szellőztető rendszerre.
Az épület nyitott belső udvara körül 6 zárt épületzóna helyezkedik el, amelyeken belül a 102 egyedileg szabályozható irodatér 800 darab ablakkal van ellátva. Ezek mindegyike motoros mozgatású. A belső terekben CO2-szenzorok és helyiségtermosztátok gyűjtik a jeleket, míg a külső térben minden fontos meteorológiai adatot (szél, csapadék, szélirány, hőmérséklet, nedvességtartalom) mérnek.
Egy öntanuló algoritmus 2012 óta finomítja a valós adatok kiértékelésével az áramlási szimulációk alapján kezdetben betöltött számítógépes szabályozást. Ennek köszönhetően a legszélsőségesebb időjárási helyzetben és a legnagyobb belső létszám esetében is évente maximum 1-2 órára marad el a belső levegőminőség a szabványok előírásaitól.
A rendszer nagy előnye a szinte energiafüggetlen és minimális energiaigényű szellőztetés, és a szoláris hőnyereség összekapcsolása, amely összességében jelentősen pozitív energiamérlegű.
Összefoglalás
A bemutatott projektek alapján érzékelhető, hogy az ablaknyitásos szellőztetés igényes megoldása nem bekerülését tekintve olcsó, hanem élettartam-költségében kedvező, és környezetkímélőbb, könnyebben karbantartható, mint a legtöbb gépi megoldás. Emiatt az igényes, és mértékadó természetes szellőztetésű épületek példáinak százai gyarapítják évről-évre a referencia listákat.
A cikksorozat következő részében olyan projekteket mutatunk be, ahol az alkotók a természetes szellőztetést több működési elv alapján és több környezeti forrást felhasználva valósították meg, és nagyszerű energetikai és környezetvédelmi eredményeket értek el.
Keszthelyi István
