Gazdaságilag indokolható-e a Passzívház szabvány alkalmazása laborépületeknél?

Ábra 1: Passzívház keresztmetszete. (Forrás: Passzívház-Institut Deutschland, www.passiv.de)

Ábra 2: Az passzívházak és laborépületek primerenergia-igényének összehasonlítása

Táblázat 1: Összefoglaló

Illusztráció az energiafogyasztásról a laborban (Forrás: Carpus+Partner AG, Jörg Stanzick)

Mivel a laborépületek különösen magas energiaigénnyel rendelkeznek, az energiahatékonyság építészeti tervezésnél alapvető tényező. Miért azonban a Passzívház szabvány egyszerű alkalmazása a laborépületekre, különösen a magas energiaigény miatt, nem célszerű, azt Dr.-Ing. Tino Born, a Carpus+Partner AG Energia+Környezet területének vezető tervezője magyarázza.

Az energiahatékony épületek tervezésekor gyakran elvárás a Passzívház kritériumainak alkalmazása és megvalósítása. Ezek az egyébként értelmes kritériumok és keretfeltételek azonban nem minden épülettípusra alkalmazhatók egy az egyben, és különösen laborépületeknél nem célszerű ezeket alkalmazni. Ezek használati sajátosságai megnehezítik az igény-alapú kritériumok betartását, ráadásul magas költségekkel járnak. A Passzívház szigetelési szabványának megvalósítása akár kontraproduktív is lehet. Egy összehasonlítás a Passzívházak és laborépületek fő jellemzőiről egyértelműen mutatja, hogy a Passzívház szabvány megvalósítása nem feltétlenül vezet magasabb energiahatékonysághoz, és az energiaigény-szabványok betartása laborépületeknél nem könnyen megoldható. A megvalósíthatóságnak egyértelmű határai vannak.

Elsődleges energia, végenergia és elsődleges energiafaktorok

A Passzívházak olyan épületek, amelyekben különösen hatékony hőszigetelés révén, csak a frisslevegő-áramlás utáni fűtés vagy hűtés révén alakul ki hőkomfort (1. ábra). Ezért nem szükséges aktív hagyományos fűtés használata. Annak érdekében, hogy ezeket az épületeket ezen feltétel szerint értékelni lehessen, egy szabványt dolgoztak ki, amely a Passzívházak elvárásait konkrét cél- és határértékekre fordítja, és iránymutatást ad a mindennapi tervezéshez is. A szabványt lakóépületek alapján dolgozták ki, és például egy hőigény 15 kWh/m²/év (kWh/(m²a)), valamint egy maximális elsődleges energiaigény 120 kWh/m²/év (kWh/(m²a)) jellemzi a mérsékelt éghajlatú épületeket.

Magyarázatként: az elsődleges energia a természetes energiahordozókhoz vagy -forrásokhoz kötött. Az energia felhasználásához, tárolásához vagy szállításához azt másodlagos energiává kell átalakítani. Mivel az átalakítás – például fűtési energia formájában – elkerülhetetlen energia-veszteséggel jár, a fogyasztó számára elérhető végenergia kevesebb, mint a primer energia elméleti közvetlen felhasználásával, amely azonban gyakran nem lehetséges vagy nem célszerű.

Az energiaellátás biztonságának és a klímavédelem szempontjából különböző primerenergia-típusokat különböző primerenergia-faktorokkal értékeltek. Ezekkel a súlyozási tényezőkkel a tényleges energiaigényt szorozva határozható meg a primerenergia-igény – amely a Passzívházak esetében legfeljebb 120 kWh/m²/év (kWh/(m²a)).

Például: ha a fűtési energiaigény 15 kWh/m²/év, akkor a tüzelőolaj vagy földgáz (mindkettő primerenergia-faktor 1,1) ellátásával a primerenergia-igény 16,5 kWh/m²/év lesz. A fa primerenergia-faktorát 0,2-nek veszik, így a fa tüzelése esetén a primerenergia-igény mindössze 3 kWh/m²/év. Az elektromos energia (primerenergia-faktor 2,6) használata növeli a primerenergia-igényt 39 kWh/m²/év-re. A legkedvezőbb esetben a fűtési energiaigényt távhővel fedezik, amelynek primerenergia-faktora 0,0. Ebben az esetben a maximálisan megengedett 120 kWh/m²/év primerenergia-igény teljes mértékben a technikai berendezések működtetésére fordítható.

Igény messze magasabb

A lakóépületekkel ellentétben a laborépületek magas belső terhelésekkel és nagy légcserékkel működnek. Jellemző adatok szerint összesen 80 W/m² belső terhelés van például berendezések (55 W/m²), világítás (15 W/m²) és személyek (10 W/m²) révén. Emellett a légcserét általában kb. 25 m³/m²/h értékben mérik.

Egy 15 W/m²-es világítási teljesítmény esetén, 2 500 üzemórával évente, az energiaigény 37,5 kWh/(m²a). Az elektromos energia által biztosított primerenergia-igény – figyelembe véve a fent említett primerenergia-faktort (2,6) – így 97,5 kWh/(m²a). A mechanikus szellőztetés energiaellátást igényel elektromos árammal. A szükséges elektromos energia a légcseréhez kb. 25 W/m², így ugyanilyen 2 500 üzemórával az éves elektromos fogyasztás 62,5 kWh/(m²a), ami 163 kWh/(m²a) primerenergia-igényt jelent.

Összességében tehát csak a világítás és a légtechnika miatt 260,5 kWh/(m²a) primerenergia szükséges. Ha továbbá feltételezzük, hogy az elektromos végenergia igénye 38,5 kWh/(m²a) (azaz 100 kWh/(m²a) primerenergia) az elektronikus berendezések ellátására vagy hűtésre, akkor ez összesen 360,5 kWh/(m²a) primerenergia-igényt eredményez. Ez az érték már háromszorosa a Passzívház szabvány szerinti maximális primerenergia-igénynek, még akkor is, ha feltételezzük, hogy a fűtési energia teljes egészében távhővel fedezhető, azaz primerenergia-fogyasztás nélkül. A gyakorlatban azonban a Passzívházaknál is 20 kWh/(m²a) primerenergia-igényt vesznek figyelembe a fűtési energia fedezésére. Egy reálisabb becslés és összehasonlítás érdekében ezt az értéket itt is elfogadjuk. Így a mi fiktív laborépület primerenergia-igénye 380,5 kWh/(m²a) lesz (2. ábra).

Látható: a használati mód miatt a laborépületeknek minimális energiaigénye van, amely messze meghaladja egy Passzívház energiaigényét. A maximálisan megengedett 120 kWh/(m²a) primerenergia-igény csak a fűtésre és világításra fedezi az igényt – laborként az épület így nem lenne használható.

A Passzívház szigetelés ígérete alig jelent előnyt

Az épületburkolat hatása a laborépületek fűtési és hűtési energiaigényére jelentősen eltér a lakóépületeknél tapasztalt eredményektől. Több konkrét projektterv keretében végzett épület szimulációk kimutatták, hogy a Passzívház szigetelési szabvány alkalmazása laborépületeknél energetikailag bizonyos esetekben értelmes, de gazdaságilag nem indokolt.

Az épületburkolat fejlesztése az általános EnEV-2009 szabványról Passzívház szintre kb. 25%-kal csökkenti a teljes fűtési energiaigényt, és a csatlakozó teljesítmények is mérséklődnek: a hőtermelőké 10%-kal, a hűtőké pedig 1%-kal. Hatékonyabb hővisszanyeréssel (WRG) akár 43%-kal is megtakarítható a teljes fűtési energiaigény. A hőtermelő csatlakozó teljesítmény 28%-kal, a hűtőké pedig 2%-kal csökken.

Az említett megtakarítások eléréséhez szükséges pénzügyi ráfordítások azonban gazdaságilag jelentősen csökkentik a korszerűsítés gazdaságosságát: a Passzívház szigeteléshez szükséges többletköltségek már 40 euró/m², WRG-vel együtt pedig akár 45 euró/m². A kevesebb energiafogyasztásból származó üzemeltetési megtakarítás azonban csak 35 vagy 64 cent/m²/év. A megtérülés így a WRG-vel kb. 70 év, anélkül pedig akár 114 év is lehet, ami jóval meghaladja egy laborépület átlagos élettartamát, amely kb. 25 év. Ráadásul a teljes hűtési energiaigény minden esetben 5%-kal nő (lásd 1. táblázat).

Szükségszerű a szaktervezés

Egy valódi Passzívház-szint, amely minden kritériumnak megfelel a hagyományos épületeknél, egy laborépület esetében már a magasabb energiaigény miatt sem valósítható meg. A tervezési és beruházási többletköltségek ráadásul, különösen a laborépületek átlagos élettartamát figyelembe véve, gazdaságilag nem indokolhatók.

Ahhoz, hogy egy laborépületet energiahatékonyan tervezzünk, figyelembe kell venni az épület- és különösen a használati sajátosságokat, amelyeket a szabványos kritériumok nem képesek lefedni. Itt továbbra is projektalapon kell összevetni az összes feltételt és lehetőséget, és az energiahatékonyság, gazdaságosság, funkcionalitás és komfort szempontjából egyeztetni kell azokat.