Gravitációs HMV rendszer

Felpörgették a Zöld ház programot, megkönnyítették az igénylési eljárást és hatékonyan zajlik az elbírálás is. Én a múlt évben pályáztam meg, elsők közt, mondhatni legelsők közt. Ilyen hosszú ideig nem álltam sorban (még a Gostat előtt se), de megérte éjféltől reggelig ott állni a Környezetvédelmi ügynökség előtt, mert végül a nyáron sikerült felszerelni a napkollektort, ami a használati melegvíz nagy részét kellene biztosítsa.
Ez esetben is fontos szempont volt az energiatakarékosság. Egy gravitációs rendszert gondoltam ki. A kollektor lent van a ház mellett, fél méter magas oszlopokon áll, a bojler az emeleti fürdőben. Összesen 21 méter 22es rézcső fogyott el, azaz 10 métert kúszik felfele az alacsonyabb sűrűségű meleg folyadék, hogy leadja a hőt. Tehát nincs forgatópompa, nem használ elektromos áramot, hanem a hideg és meleg folyadék sűrűsége közti különbség működteti.
A kollektor 20 vákuumcsöves, a bojler 150 literes. A kollektort napóra segítségével (Susdesign.com - SunPosition) pontos déli irányba állítottam, a vízszinteshez képest 60 fokos szögben, hogy a téli nap a merőlegeshez közeli szögben essen rá és télen teljesítsen jobban, amikor kevesebb a napsütés. Nyáron néhány százalékkal gyengébben fog teljesíteni mint ha a szokásos 45 fokba állítottuk volna, de a kollektor túlméretezett a tárolóhoz képest, ezért gondolom rendben lesz. Ha túl sok lenne, majd letakarunk a csövekből, vagy kiveszünk belőlük.
Tíz csővel teszteltük. Kell egy kis idő, 20-30 perc míg elindul a rendszer, de így nincs mozgó és romló alkatrész, kispóroltuk a forgatópompát, elektromos vezérlést, ezek szervizelését, stb. A kollektor a földön könnyen hozzáférhető, lehet tisztítani, a havat leseperni, szerelni, letakarni, persze sérülékenyebb, ezért bekerítettem.
A tetőre szerelt kollektorral a szomszédoknak elég rossz tapasztalatuk volt. Fél év alatt kétszer javíttatták és a keresett vízszerelők, mint általában, siettek. Nem szívügyük a tetőfedés, elfelejtették visszatenni a megmozgatott cserepeket és a gerendák áztak, míg a gazda észre nem vette néhány hónappal később. Ezért is gondoltam, hogy jobb helyen lesz a földön.

Gravitációs, melegvíz készítő napkollektoros rendszer rajza

Drain-back napkollektor rendszer - sokáig ilyent akartam

A ház fűtésigénye - javított

Jó hőszigeteléssel lényegesen csökkenthető a ház hővesztesége. Bizonyos mértékben mind a három fajta energiaközvetítés korlátozható. A tervezett szigeteléssel a falakon és a mennyezeten keresztül a levegő közvetítésével megvalósuló hőáramlás és az elektromágneses hullámok útján továbbított hősugárzás is elég jól akadályozható. Nagyon fontos lesz beásni utólag az alap körül a földbe a lábazati hőszigetelést, ami az épületet elválasztja a fagyott talajtól, mérsékelve a hővezetést.

Az előbbi számításaim túl rózsásak és hibásak voltak, ezért töröltem. Jobban utánanéztem és újraszámoltam a ház fűtési energiaszükségletét.
A WinWatt programmal a téli hőveszteséget, a fajlagos veszteséget lehet kiszámítani és helységenként a hőforrások szükséges teljesítményét a kinti és benti hőmérséklet, valamint légcsere függvényében. A falak tömege, hőtároló képessége is nagyot változtat az eredményeken.
A ház téli hővesztesége benti 20 C fok és kinti -15 C fok esetén 8.2 kW, -10 C foknál 7 kW, -5 C foknál 6 kW.

A fűtött alapterület, a térfogat és a épület fajlagos vesztesége alapján képlettel kiszámolható az épület éves energiaszükséglete. (8430 kWh/év)

Ezt jó közelítéssel számolja a Biosolar.hu hőtechnikai kalkulátora (8137 kWh/év). Itt a szoláris és más hőnyereségeket is figyelembe veszik, kiszámolják a szerkezetek veszteségét is külön. Az ablakoknak pozitív az energiamérlegük, 5087kWh a veszteség és 6153kWh a nyereség.
Ha a tervezett zsalugáterek is megvalósulnak, az ablakok hőátbocsátása 1,5-ről 0,5 W/m2K-re, az éves veszteség 1700 kWh-ra, a fűtési energiaszükséglet pedig összesen 4700 kWh-ra csökken.
A szellőzési veszteség 4040 kWh, amit hővisszanyerős szellőztetéssel nagyjából felére lehetne csökkenteni. A zsalugáterekkel és a hővisszanyerős szellőztetéssel a fűtésre évente elég lenne 2652 kWh.

A használati melegvíz előállításhoz még személyenként 835-900 kWh/év szükséges, de ennek legalább felét kollektor fogja biztosítani. (1 kWh kell 20 liter víz 15-ről 55 C fok melegítéséhez).

A www.csaladihaztervezes.hu fűtési költség kalkulátora megmutatja mennyibe kerül ez az energiamennyiség különböző energiahordozókból előállítva úgy, hogy figyelembe veszi az egyes fűtőberendezések teljesítménytényezőjét. A fáskályháé pl. 2. A nagyobb energiaszükséglettel számolva, a 4,4 kWh/kg fűtőértékű száraz bükkfából, ami köbméterenként 750 kg, a 8500 kWh-hoz, 2,6 köbméter kétszerese kell, az égés változó hatásfoka miatt. Azaz a teljesítménytényezővel korrigálva 6-7 m3 fára lesz szükség a melegvíz készítéssel együtt.

Ehhez hasonló tüzelőanyag becslést ad a Pannonpellet.hu energiakalkulátora is.

Egy hasonló méretű ház kifűtéséhez vidékünkön 15-20 köbméter tűzifát égetnek el egy télen, itt ennek egyharmada elég lesz. Tehát évente 400-500 euróval kevesebb a ház fenntartása és a szigetelés befektetési költsége 8-9 év alatt térül meg.

Az előbbi bejegyzésben említett három tél helyben mért adataival számolva, a hőmérséklet függvényében alakuló hőigényt a 20 négyzetméteren szerzett szoláris nyereséggel csökkentve, a fenti számításoknál kedvezőbb eredményt kaptam. Eszerint évente 3500 kWh-val, azaz kb. 2 köbméter fával kevesebb kellene. Remélem a gyakorlat ezt az optimista szcenáriót igazolja, de azért a fűtés méretezésénél a nagyobb teljesítményt fogom figyelembe venni.

Tűzifa fűtőértéke
Fák volumensúlya
Amit a tűzifáról és a tűzifavásárlásról tudni érdemes
Fűtőérték

Gyűlnek a wattok

Továbbra is csak számításaimmal tudom igazolni a napház jogosultságát vidékünkön, a gyakorlati ellenőrzés még várat magára. A kalkulus jól alakul, az eddigi várakozásaimat is felülmúlja. Az elmúlt három télre kaptam adatokat a Csíkszeredai Környezetvédelmi Ügynökségtől, hála kedves munkatársainak. Ezúttal is köszönöm, hogy készséggel kiszolgáltak.

Meteorológiai állomásuk tengerszint felett 710 méteren mér több paramétert, légszennyezettséget, hőmérsékletet, napsugárzást. Az utóbbi kettő volt számomra fontos. Az óránkénti átlagokat nyilvánosan közzéteszik, 10 perc késéssel elérhetőek a www.calitateaer.ro honlapon.

Számításaimat az elmúlt három tél hőmérséklet és radiáció adataira alapozom. A ház 733 méteren van a GoogleEarth szerint, a meteo állomástól nem egészen 4 kilométerre, azaz az eltérés elenyésző hőmérséklet vagy köd szempontjából.

A napi átlaghőmérséklet függvényében változik a ház hőszükséglete, ha nem is azon nyomban, de ebből lehet kiindulni a számításnál. A tömörtéglafalak előnye itt mutatkozik meg, mivel van bőven hőtároló tömeg, ami késlelteti a hűlési-melegedési folyamatot. Ha lehűl az idő és beborul, de két nap múlva újra kisüt a nap, lehet hogy észre se vevődik bent a rossz idő és nem kell befűteni.

A kitűzött cél, hogy a benti hőmérséklet állandóan 20 C fok legyen, amit én elégségesnek ítélek egyenletes fal és padló hőmérséklet esetén, ahol nem húz a fal, nincsenek erős levegőáramlások, mint a magas hőmérsékletű fűtés esetén.

A három tél alatt egy nap volt -23C a kinti átlaghőmérséklet, 2010. január 25-én. Amúgy a -10C alatti átlag elég ritka, 2008-2009 télen 16 nap, 2009-2010 télen 12 nap, 2010-2011 télen 14 nap volt ennél alacsonyabb.

Daily Average Termperature in Csíkszereda 2008-2011, altitude 710 m (°C)
Hőveszteség

A hőveszteséget +15 és -23 C közötti kinti hőmérsékletekre számoltam ki az Austrotherm honlapjáról letölthető WinWatt épületfizikai szoftverrel. Ezzel ki lehet számolni az épület fajlagos veszteségét, az épület térfogatát és helységenként a fűtőtestek, fűtőberendezések teljesítményét.

A hőveszteség számításnál kihagytam a napsugárzásból származó hőnyereséget, mivel ezzel utólag a mért adatok alapján fogok számolni. Amennyi elmegy a falakon, ablakokon, tetőn, padlón keresztül és a szellőztetéssel annyit kell pótolni fűtéssel, ahhoz hogy megmaradjon a 20 C fok bent.

A külső fal 30-as tömörtégla 20 cm polisztirollal szigetelve (U=0,18 W/m²K). A padlásfödém falambréria, párazáró fólia, 30 cm üveggyapott, (U=0,13 W/m²K). A talajon fekvő padló, 3 cm XPS és hőtükör fólia vízszintes a szerelőbeton alatt, 5 cm XPS lábazati hőszigetelés L alakban 60 cm függőleges és 50 cm vízszintes. (U=0,35W/m²K) (Az alap hőszigeteléséről lásd Oak Ridge National Laboratory -Foundation Handbook). Az ablakok 2 üvegű low-E fakeretben, (U=1,5W/m²K). Bejárati ajtó fa, szigetelt (U=2,5W/m²K).

A szigetelés a számításban szerepel, de nagyrésze a gyakorlatban még hiányzik. Egyelőre az ablakoknál nem számoltam a tervezett 5 centis hőszigetelt zsalugáterrel, amivel tovább lehetne csökkenteni a hőveszteséget. A bejárati ajtónál is egy második ajtó lenne célravezető, amit nyárára le lehet venni.

Hasznos napsugárzás

A napsugárzás óránkénti adati vízszintes felületre vonatkoznak, 1 négyzetméterre eső sugárzott hőmennyiség van megadva W/m². A hasznos sugárzás, amivel számoltam a reggel 9 és délután 3 óra közti sugárzás 55 százaléka, mivel ennyit enged át a dupla üveg.

A déli ablakokban lesz 8 m² szolár fűtőtest, fél-tömegfal vagy szemi-Trombe-fal, sötétre festett tömörtéglából. Ezen kívül a nappaliban, a naptérben, 15-20 m² falat, padlót ér a nap 9-15 óra között. Ebből csak 12 m²-ert veszek, azaz a Trombe-fallal összesen 20 m² sugárzást felfogó felülettel számoltam. Megjegyzem, hogy a függőleges Trombe-falra eső sugárzás jobban hasznosul, a beeső téli napsugarak tompa szögben érik, míg a mért adatok vízszintes felületre vonatkoznak, amire hegyes szögben (22 fok, december) esnek a sugarak.

Daily average solar radiaton in Csíkszereda between 9 AM and 3 PM, year 2008-2011, horizontal surface, altitude 710 m, kW/m².

Az a fránya csíki köd

Az adatokból jól látszik a medencét feltöltő kása, a felszállni nem akaró téli sűrű köd, ami sokáig itt szokott maradni. Sokáig, de nem annyira sokáig és nem olyan gyakran mint ahogy arról szubjektíven szoktunk beszélni. 10-12 napon át alacsony hőmérséklet és kevés napsugárzás minden évben egyszer fordul elő. A leghosszabb feljegyzett inverzió 22 napos volt, 1956 február 5-27 között, az átlag 10-16 napos szokott lenni. (Pálffy, 1995: Temperature Inversion In Csík Basin).

The Csík Basin hidden in fog. Only peaks higher than 900 meter were out. The basin is 660 -700 m above see level.
November 18. 2006.
[Full Screen]


Trombe Wall Examples
The Solar House, Odeillo, France, Designed by Félix Trombe, 1967
What's a Trombe Wall? (video)
Thermal Storage Wall (video)

A naptér benapozása

Tervező programmal is készítettem benapozás vizsgálatot, de a Sustainable by Design - www.susdesign.com működtetője, Christopher Gronbeck ingyenes on-line eszköze sokkal egyszerűbb és egyértelműen mutatja a lényeget. A Light Penetration tool segít megjeleníteni a nap behatolását a szobánkba. Ellenőrizhető mennyire fog besütni a nap nyáron, mikor kell túlmelegedésre számítani és ami a téli hőnyereség szempontjából fontos, hogy mekkora vízszintes felületet ér a nap és mennyi ideig süti.

Beállítva az építmény földrajzi szélességét, a tájolást (amit sajnos csak 10 fokonként lehet), továbbá a szoba méreteit, az ablak méreteit és az ablak elhelyezkedését a falban, a dátumot vagy az órát változtatva lehet látni részletesen a benapozást.

2011. február 14-re beállított szimulációt innen mentettem. A képeken látszik hogyan járja be a nap a nappali padlóját 9 és 16 óra között . A nappali, amit naptérnek szántam, 6 méter mély és 5 méter széles, a teraszajtós ablakrész délre néz (8 fokkal keletre) 360X220 cm. Latitude 46.33 North, window faces 10 deg. E of S.

Screenshots from Sustainable by Design

A múlt hónapban fedeztem fel, hogy kb. 2 kilométerre, majdnem azonos magasságban van egy meteoállomás, ahol mérik a vízszintes felületre eső napsugárzást. Ennek adatai naponta hozzáférhetőek. Nagyon rég szerettem volna ilyen adatokat, jó lenne hosszabb sorozatot szerezni. A számított szatelites adatok általánosak, nem veszik figyelembe a csíki ködöt és felhőzetet, ezért kellenek a helyi mért adatok.

Az hőszigetelt ablak két réteg üvege a hősugárzás csupán 55%-át engedi át, a többit visszaveri (SHGC - Solar Heat Gain Coefficient). Az előbbi képek alapján hozzávetőleg megállapítható a nappali napsütötte padlófelülete óránként. Ezek és a mért adatok alapján 6.8 kWh hőenergia gyűl össze ezen a napon a padlóra eső sugárzásból. Ezt akkor lehet megtartani ha a padló minél többet elnyel a beérkező sugárzásból, ezért sötét színű, nem csillogó, matt kerámia vagy kő padlóburkolat lesz. Egyelőre a szürke beton is jól teljesít, a ház falai még nincsenek szigetelve, mégis fűtés nélkül februárban 10-12 C fok volt a házban. Igaz, napfényes február volt az idei.

Épülő érdekességek a környéken 1.

Környékünkön egyre több érdekes ház épül. Úgy is mondhatom, hogy akad néhány pionír, aki valami újat akar kipróbálni, érdeklődik az újszerű építészeti formák vagy az új technológiái iránt és van mersze a megszokottól eltérőt létrehozni, vidékünkön kevésbé ismert anyagokat használni. Egyesek a réginél jobbat, melegebbet, kényelmesebbet, egészségesebbet, olcsóbbat, környezetkímélőbbet akarnak, mások csak érdekesebbet. Néhány olyan elkezdett vagy már befejezett épületet fotóztam, ahol úgy találtam, hogy a tervezésnél energiatakarékosságra törekedtek.

A boroszlói geodézikus kupolaThe Geodesic Dome in Boroszló

Az elmúlt 5 évben épült ”a focilabda ház”. Eleinte feltűnőbb volt a sárga fólia burkolata miatt, de most már a végleges borítás jól álcázza.
Meglehet nálunk fele hamarosan a kis gömböc meséjét így fogják mesélni:
Miután mindenkit bekapott Szeredában és még mindig éhes volt, átgurult a Suta erdőn, de egyszer csak egy nagy kőbe ütközött és itt rekedt meg a határban Kicsi-Boroszló bejáratánál, ahol azóta kiszáradt és Dómiéknak szolgál lakásul. (nem tudom hogy hívják a tulajt, bocs!)

Érdekes építmény. Az én generációmnak régről ismerős. Az átkosban, amikor fohászainkba azt is beleszőttük, hogy add meg nekünk minden vasárnapi kétperces mesefilmünk, a beharangozó animációk végén, a fekete-fehér képernyőkön felvillant egy másodpercre az orlandoi Disney park gömbje - video - Gala desenului animat
Tehát tudtuk, hogy létezik, csak azt nem, hogy mesealakokon kívül más is beleköltözhet.

Az első geodézikus kupolát az I. világháború után tervezte a Carl Zeiss mérnöke Walther Bauersfeld, majd Richard Buckminster Fuller amerikai építész, tervező, gondolkodó fejlesztette tovább, kidolgozva a matematikai alapjait.
A háromszögekből álló felület stabil és nagyon erős szerkezet a súlyához képest, anélkül, hogy tartóoszlopok vagy falak szakítanák meg a belső teret.
A geodézikus gömb vagy kupola meglepően egy olyan struktúra, amit minél nagyobbra építenek annál erősebb lesz. Az anyagi előnyök is a nagyobb méretűeknél számottevőek, ha egy hasonló térfogatú négyzetes épület létrehozásának költségeivel mérjük össze.
Többféle anyagból készülhet, betonból, alumínium- vagy vasszerkezetből, üveg vagy műanyag ponyvával borítva, lakóházként lehet favázas préselt-lemezzel borítva, előregyártott elemekből vagy helyben legyártva, vagy egyben kiöntött műanyag akár. Sőt már felfújható változat is van a piacon.

A boroszlói dóm favázas OSB szerkezetű, ha jól láttam, fóliával szigetelt, bitumenes zsindellyel burkolt.

Mivel a gömbnek van a legkisebb felülete az adott térfogatú testek közül, tehát a belső térfogathoz képest a legkisebb külső (hő vesztő) felülete, a geodézikus kupola esetében 25%-al kevesebb fűtési/hűtési energiára van szükség egy hasonló köbtartalmú hagyományos lakás fűtésigényéhez képest. Másik nagy előnye, hogy magánházak esetében a belsőfalak szabadon helyezhetőek el, nincs strukturális megkötés.
Fuller elképzelése szerint a geodézikus dóm lett volna a válasz a második világháború utáni lakáskrízisre. A 60-as években építettek jó néhány pavilont, meteorológiai állomást, botanikus kertet, mozit, bár a méretezés egy jó darabig katonai titoknak számított. Aztán Lloyd Kahn könyveivel (Domebook 1, Domebook 2) és a számítógépek fejlődésével a tervek elérhetőek lettek a nagyközönségnek számára is. Az Egyesült Államokban volt egy hullám a 60-as, 70-es években, sok hippi próbálkozott kupola építéssel a sivatagban, legtöbbször hulladékfémből húzták fel vagy inkább rakták össze. A lakóházak piacán mégsem terjedt el a koncepció, főként bonyolult kivitelezése és annak magas költségei miatt.
Mostanra már számítási segédanyag van bőven a Neten, sőt előregyártott színezett-számozott elemekből összerakhatjuk, minden építészeti tudás nélkül. A gyártók azt mondják olcsóbb egy hasonló térfogatú konvencionális háznál, mert 30%-al kevesebb anyag kell és mert saját magunk felépíthetjük.
Mindamellett, hogy jó a levegő keringés a házban, mivel nincsenek éles szögletek, valamint az ablakok és a belső falak helye szabadon választható, oda tehetők ahová éppen tetszik, a kritikusok szerint sok hátránya is van. Lloyd Kahn a két könyv megírása után úgy összegezte, hogy "ötletes, de nem bölcs dolog".
Mivel a legtöbb építőanyagot négyszögletes formában árulják, például a préselt lemezeket, sok lesz a veszteség, ha saját magunk szabjuk ki a háromszögeket. A szokatlan formájú ablakok 5-15-ször többe kerülnek a hagyományos négyszögletűeknél. Belső berendezése is nehézkes, ezért a tengely mentén szokták felosztani, ahol a standard méretű bútorok is elférnek. Ha több lakó van zavaró lehet, hogy a fények, a hangok és a szagok is igen jól terjednek a dómban. A külső felület majdnem egészében tetőnek számít és van aki szerint nehéz megoldani a megfelelő vízszigetelést. A nap ahogy felmelegíti külsejét az élek mozognak, a burkoló anyagoknak pedig pontosan követniük kell az éleket. Ezért olyan anyagokat használnak, amelyek nem éppen környezetbarátak. A vízelvezetés az alapnál is kritikus. Amint azt megtapasztaltam, a beázás veszélye a konvencionális tetőnél is fennáll, ha nem jól használják az anyagokat. Lehet, hogy a geodézikus kupola esetében is csak a jó kivitelezésen múlik.

Forrás:
Wikipédia – Geodesic dome
Dom geodesic – limba română
Kwickset Konstruction Kits
Geodézikus kupola képek

Műemlék látványosságok a községben

Csíkszentlélek község, ahol én is építkezem, egyre híresebb lesz a vén hársfájáról, amit tavaly az Év Fájának választottak. Legismertebb építmények a falu bejáratánál álló Véreskép és a kőfallal körbevett műemlék templom, ami mellett az 510 éves hársa áll. Az idén az Év Fája lehet Európában, ha még néhányan rászavazunk.

The European Tree of the Year in our neighborhood - Lime tree in Leliceni

Az égig érő torony - Connection Between Earth and Sky

- ez a téli képem a templomról régebb készült, amikor még telket kerestem ezen a vidéken, majd egy kilométerrel arrébb találtam, Csíkmindszent első tízesében Nagy-Boroszlóban. Mindszenten szintén műemlék templom van, hat tízessel odébb.

Hosszúaszó (vagy Hosszaszó) völgyében újjáépítették a Xántusz-kápolnát. A csendes völgyben kanyargó patakban rák is van, vagy legalábbis volt kölyökkoromban. A völgy fejében, a házaktól körülvéve, egy kimagasló dombon áll a hosszaszói kápolna.


Leírás Hosszúaszóról - Rejtekhely vadászat Erdélyben