Komplex szimulációs kísérlet: intelligens családi ház Pécsett

2016. 10. 14.

Elkészült Magyarország első, felújítás során pluszenergiássá vált, intelligens lakóháza Pécsen, amely jelenleg éles próbaüzemben működik. A Prof. Dr. Kistelegdi István kutatóépítész tervezte épület átalakítását egy mindenre kiterjedő szimulációs fázis előzte meg. 

Pécs egyik kertvárosának lankáin, az 1970-es években felépült egy kétszintes, az akkori kor átlagos színvonalát képviselő és az utcaképbe jól illeszkedő családi ház. Ezt a házat nemrégiben teljesen felújították, ami önmagában szintén nem okozna különösebb izgalmat, azonban a módszer, ahogy az átépítést megtervezték, illetve a végeredmény mindenképpen unikálisnak számít hazánkban. Miért is? Ez lett Magyarország első, átalakítás során létrejött, pluszenergiás és teljes mértékben intelligens lakóháza, amelyet komplex építészeti filozófia hívott életre. 
 
Mind időben, mind térben hosszú út vezetett ehhez az eredményhez. A ház átépítésének tervezője, Prof. Dr. Kistelegdi István több mint egy évtizedes kutatás után alakította ki azt az épületfizikai szimulációkkal támogatott tervezési módszert, amelyet néhány éve Energia Design névvel a Pécsi Tudományegyetem szabadalmaztatott is. Mindezt komoly tapasztalatszerzés előzte meg, amelyet Kistelegdi a Kasseli Egyetemen alapozott meg. Ekkor ismerkedett meg Thomas Herzog, az éghajlati körülményekre és az azokhoz kacsolódó megfelelő energiahasználatra koncentráló müncheni építész munkásságával is.
 
Herzog úttörő abban, hogy a fenntartható házak tervezésében az épületek „teljesítmény-formával” rendelkeznek, tehát egy ház minden egyes alkotóelemének – azon kívül, hogy elsődleges funkcióját ellátja – további öko-hatékony teljesítménnyel is kell rendelkeznie (pl. egy külső homlokzat fala egyben hőtermelő épületszerkezetként is működik télen). Kistelegdi Istvánra mély benyomást tett Herzog filozófiája, és ő is egy komplex, fenntartható, a dizájnra építő építészeti program kidolgozásába kezdett előbb Németországban, majd hazajőve kutatóként a Pécsi Tudományegyetemen. 
 
Az épületek teljesítőképessége és ezek számszerűsítése érdekelte, így kifejlesztette a szimuláción alapuló Energia Design módszert, amit a Pécsi Tudományegyetem segítségével szabadalmaztatott, majd cégével alkalmazni kezdett. Az épületek tervezése során a geometria, tájolás, tömegforma képzés, anyagok, szerkezetek, fény, a hő, légáramlatok figyelembe vételével komplex szimulációkat végez el, melyben fontos szerep jut az időnek is, azaz a megtervezendő épületet nemcsak egy adott állapotra, hanem az év teljes körforgásának időjárási viszonyaira, annak minden klimatikus változására előre lemodellez. Hiszen az épületet egy adott környezetbe, a külső klimatikus viszonyokra tervezik, melyek az év folyamán folyamatosan változnak. Emellett az épületet időben különböző módon használjuk, így az épület időben dinamikus „viselkedését” dinamikus szimulációkkal szükséges előre jelezni a tervezés folyamán. Kistelegdi István emellett még külön kitér a természetben fellelhető működési, klímahasználati folyamatokra, és ezt a tudást, a bionikát is integrálja a megtervezendő épületekbe.
 
Végeredményben az általa kifejlesztett Energia Design módszer alkalmazható mind az új, mind a régi építésű épületekre, akár egy lakóház, akár egy nagyobb ipari, továbbá városi tér léptékében is. A lényeg az „útleírás” (roadmap), azaz az út, melyen az épülethez eljutunk. Ebben a szellemben épült meg elsőként Komlón, a főleg műanyag autóalkatrészek fejlesztésével és gyártásával foglalkozó KKV, a RATI Kft. ipari gyártócsarnok és iroda funkciójú nem mindennapi épülete, amelynek előtanulmányait és a megépült projektet is bemutattuk az oldalunkon.
 
A komlói gyár után a következő, teljes mértékben az Energia Design módszert alkalmazva megvalósított projekt a tavaly elkészült pécsi lakóház-felújítás volt. Az 1970-es évek elején megépült ház alaprajzi felosztása a megrendelő számára nem volt megfelelő, akárcsak az épület nyújtotta komfortérzet színvonala sem. A szerkezet megvizsgálása során kiderült, hogy a tetőburkolatban azbeszt található, de az előregyártott vasbeton födémgerendák közötti salakfeltöltésből vett minták laboreredményei nem biztatták sok jóval a tulajdonost. Így ők a teljes körű felújítás mellett döntöttek, mely során három lényeges szempontot kértek figyelembe venni a tervezőtől: a funkciót, a komfortot (alacsony energiahasználattal kellemes érzet) és az egészséget.
 
A Kistelegdi István által több változatban újratervezett háznak megmaradt az eredeti 30 cm-es téglafala, illetve ahol lehetett, a vasbeton födém, de az épületre egy teljesen új és a korábbihoz képest elforgatott tengelyű tetőzet került. Az eredetileg az utca többi házával azonos, logikátlan tartószerkezeti erőjátékkal rendelkező tetőformát a felújítás során dinamikusan megváltoztatták, így a gerinc kelet–nyugati irányú lett, ami egy-egy északi, ill. déli tájolású tetősíkot adott ki, ez utóbbi oldalon a napelemekkel és üvegezéssel. Itt indul a ház belseje felé az a szolárkürtő is, amely a legbelsőbb helyiségekbe is természetes fényt juttat, hiszen a megrendelő kívánsága az is volt, hogy a ház a lehető legnagyobb mértékű természetes megvilágítást kapjon. Emellett a kürtőhatás és a széltorony elve alapján nyáron passzív szellőzőként működik a szolárkürtő, a téli napsütés pedig passzív hőnyereséget gerjesztve csökkenti a ház fűtési hőigényét. A természetes megvilágítás érdekében az épület nyílászáró struktúrája is teljesen megváltozott. A házon használt nyílászárók a piacon fellelhető magas színvonalú, háromrétegű üvegezéssel és alacsony hőveszteséggel rendelkező PVC tokszerkezetek egyedi kombinációja révén valósultak meg.
 
A falakra kívülről 36 cm-es, kőolajszármazékoktól mentes Steico Zell fagyapot került hőszigetelésként, ezt 3,5 cm-es préselt farostlapokkal, valamint a homlokzatként szolgáló, 2 cm-es natúr, gyalult, vágott és átszellőztetett Thermowood faréteggel burkolták be. A hőszigetelés fa tartószerkezete átfordulva a függőlegesből a 27°-os tető dőlésszögbe a fedélszék számára még szarufaként is szolgál, önmagában tartja meg a tetőszerkezetetet. A ház belesében a kipótolt és ezzel síkba húzott vakolatra egy átlagosan 3 cm-es, természetes vályogréteg (Emoton vályogvakolat) került. Ez rejti egyben azt az 10,1 mm átmérőjű termikusan aktív csőhálózatot is, amely a fűtésért és hűtésért felelős. A padlóban futó fűtéscsövek mellett a mennyezeten és a falakban húzódik végig a hűtésre szolgáló csőháló. A fűtéshez így a radiátorokhoz képest lényegesen kevesebb hőt kell előállítani: az átlagosan 60-70 fokosra felfűtött hőközpontok helyett itt a 30 fok is elegendő. A fűtés és hűtés hőleadó rendszerének hőtermelője a kertben lefúrt két, egyenként 100 méter mély Rehau szonda és geotermikus víz-víz hőszivattyú. Az üzemeltetéshez szükséges elektromos energiát a tetőn elhelyezett Viessmann napelem rendszer hivatott termelni, a használati meleg vizet pedig a Viessmann napkollektor biztosítja. A friss levegőt a felszín alatt 30 méter hosszban végighúzott Rehau talaj-levegő hőcserélő kollektor rendszerből nyeri a ház, ez biztosítja a főként télen fűtési szezonban üzemeltetett gépi szellőzés frisslevegő ellátásának előfűtését, nyáron pedig az előhűtését.
 
A megrendelőkkel közösen alakították ki a modern, a jövőben könnyen módosítható belső tereket. A high-tech belsőben azonban „low-tech” elemeket is integráltak, ilyennek számít a finn és orosz tömegkályha keverékéből létrehozott samott magos, újrahasznosított tömör téglával körbevett hangulatos tömegkályha, amely fűtésre és sütésre is kiválóan alkalmas. A felújított pécsi lakóház a tervezési filozófiája mellett a minden téren a legmagasabb színvonalú, gondosan, egyedileg kiválasztott anyagok használata okán is kiemelkedő lett. A tervező elmondása szerint most egyfajta „belakott” próbaüzem zajlik, a Siemens intelligens épületautomatika rendszerével minden adatot mérnek és elemeznek, így csak egy teljes év után derül majd ki pontosan, hogy az előre modellezett komplex szerkezet valóban úgy vizsgázott-e, ahogy a szimulációk során elképzelték.