Hazánk első energia-pozitív ipari és irodaépülete - Komló - 2012



 Hazánk első Energia Design tervezési-kutatási módszerrel tervezett aktívház (tehát pluszenergia mérleggel rendelkező) épülete, egy ipari és irodaépület Komlón, 2012 szeptemberében valósult meg. A Pécsi Tudományegyetem Műszaki és Informatikai Kar és a PTE Szentágothai János Kutatóközpont Energia Design kutatócsoportja Prof. Dr. Kistelegdi István vezetésével volt felelős a speciális tervezésmódszertan kidolgozásáért. A projekt keretében a hazai épületenergetikai rendelet előírásainak megfelelő számításokat, dinamikus épületszimulációkat és aerodinamikai CFD áramlástani szimulációkat és szélcsatorna modellkísérleteket is alkalmaztak. Az épület méréseivel pedig lehetőség nyílt visszacsatolni a tervezés módszerének pontosságára, ill. feltárni optimálási lehetőségeket az épület különböző energetikai rendszereiben.

A prototípus épület tervezése

 A projekt leglényegesebb eleme a speciális tervezési módszer, melyet jelen projekt tervezése folyamán dolgoztam ki annak érdekében, hogy további épületek számára is alkalmazható legyen. A célkitűzés szerint olyan épületet kellet tervezni amely több energiát termel, mint amennyit fogyaszt. Ehhez olyan tervezéstámogató módszertant dolgoztam ki, mely komplex épületfizikai szimulációkkal támogatott különböző fázisokból és ezeken belül különböző lépésekből áll. Ezt a módszer a PTE 2011-ben ENERGIA DESIGN® néven a Szellemi Tulajdon Nemzeti Hivatalában levédette. Az ENERGIA DESIGN® Roadmap tervezői módszeren figyelembe vesz „kemény” és „szoft” faktorokat és több lépésben fejleszti az épületmodellt. Az előírások és helyi adottságok kemény faktoraira koncepciókkal (szoft faktorok) válaszol, oly módon hogy a koncepciókat szimulációkkal ellenőrzi, adott esetben optimálja vagy több verzió közül kiválaszt. Lépésről lépésre haladva az útleírás elvezet az optimális megoldáshoz, mely nemcsak energetikai és komfort-kilmatikai szempontok, hanem funkcionális-építészeti szempontok alapján is kerül kiválasztásra, fejlesztésre.  Az első fázis a „kemény” tervezési faktorokat foglalja magába: előírások szabványok, földrajzi elhelyezkedés, klimatikai adottságok és a helységprogram funkcionalitása alapján egy bázismodellt komponálok össze. A második fázisban ezt a nyers bázismodellt különböző klíma és energia koncepciók alapján több verzióban kidolgozom vázlatterv variánsokká. Ezekből a verziókból dinamikus, a külső időjárás viszonyokat idő függvényében figyelembe vevő energetikai, klimatikai és áramlástani szimulációs modelleket készítek és futtatok. A számítási eredmények segítenek a döntésben, hogy melyik modellt válasszuk ki továbbfejlesztés céljából, ugyanakkor a komfort és energetika fizikai paraméterei mellet egyenrangú és lényeges döntési kritérium a funkcionalitás működőképessége és az építészeti minőség (pl.: átalakíthatóság, vállalati filozófia építészeti megjelenése, illeszkedés a környezetbe, és építészeti minőség, arányok, anyagok szerkezetek környezettudatos megválasztása). A „győztes modell” egyben a kiválasztott vázlatterv melyet a harmadik fázisban működési mechanizmusában dolgozok ki: helyiségszervezés-klímazónázás, épületburok szerkezet és anyag, fűtési és hűtési hőleadó, szellőzési, természetes és megvilágítás, gépészet hőközpont és energiaforrás-ellátás koncepciói. A negyedik fézisban részletes épületfizikai szimulációk (aerodinamikai CFD numerikus áramlástani szimulációk, szélcsatorna modell kisérletek, komfort kilmatikai szimulációk, hőtecnikai és energetikai szimulációk) keretében „finom hangolom”, részletesen kidolgozom. Az épület kivitelezése az utolsó ötödik fázis, mely a megvalósítás mellet az épület monitorozását is magában foglalja. Hasonlóan egy újszülötthöz, akit a megszületése után nem hagyunk magára, hanem felneveljük, ugyanígy az átadott és használatba vett létesítményt sem hagyjuk magára (mint ez általában a gyakorlat), hanem „felneveljük”, tehát komplex épületfizikai mérésadatgyűjtés keretében megfigyeljük és a mérések alapján vezéreljük, szabályozzuk.

A prototípus épület

A 2515 m2 hasznos alapterületű létesítmény egy központi termelőcsarnok és hozzá csatolt raktárlogisztikai csarnokból áll, mely funkciókat a földszinten technológiai irodák szolgálnak ki. Ezek a funkciók keresztmetszetében egy „L” alakú épülettömeget hoztak létre. A komplexum egy fűtetlen-hűtetlen raktárcsarnok részből és egy kondicionált főépület részből tevődik össze, mely tagoltság a keleti és nyugati homlokzatokról könnyen leolvasható. A kb. 3m belmagasságú termelőcsarnok és irodák fölé két szint további igényelt szociális és irodahelyiségek kerültek elhelyezésre, miáltal a 10m belmagasságú raktárcsarnok mellet azonos magasságú három szintes fejépület alakult ki. A termelőcsarnok feletti iroda fejépület rendhagyó módon egy központi átrium köré csoportosul oly módon, hogy az északi külső homlokzatra a legfontosabb iroda funkciók, a raktár mellé belső zárt helyiségekként a szociális, archívum, szerver, és tárgyalók kerültek. Az előregyártott vasbeton pillérvázas épület 12 hónap alatt készült el, előregyártott kéregpaneles és úsztatott esztrich födémszerkezettel, továbbá vázkitöltő tégla külső és belső falazóelemekkel. Hőszigetelő üvegezés és polycarbonat transzparens-transzlucens felületek tagolják a 20 cm

A szezonális működési koncepció

Az épület működését a klíma-, a gépészeti és az energiakoncepció hármassága határozza meg. A térszervezés ún. zónázás technikával alakult ki, mely segítségével a helységek nem csak funkcionális, hanem klimatikai szempontból is rendszerezve lesznek: azonos igénnyel rendelkező tereket zónákba sorolva egy kondicionálatlan raktártömb és egy kondicionált főépület egység jön létre. A helyiség szervezés egy nyári napvédelmi stratégiát követ. Az ilyen épületek túlmelegedés veszélyét azzal gátoljuk meg, hogy alárendelt funkciók délre a fő funkciók pedig (termelés, irodák) északra kerülnek. A raktárcsarnok zárt tömege délről védi a főépületet a nyári felmelegedés elől és épületburok szerkezetének felületével a PV napelem modulelemeknek nyújt telepítési helyet. Alapvető kritérium volt az alacsony A/V-hányados és a természetes megvilágítás, ill. szellőzés biztosítása, mely ’vörös fonalként’ konzekvensen végigfut az épület térszervezési struktúráján. A kompakt tömeg (kis A/V-hányados), a helyiségek tudatos tájolása és a sugárzó padlózat - mennyezet felületek burkolatának elhagyása minimalizált hőveszteséget és hőterhelést, ugyanakkor maximális hőkomfortot biztosít. A három fehér feszítet ponyva-tányérszerkezettel ellátott üveg- ill. polycarbonat bevilágító torony a termelőcsarnok szellőzését is szolgálja. A túlmelegedést ellen innovatív természetes szellőzőrendszerrel is védekezünk: három passzív szellőző torony biztosít hatékony légcserét és természetes hűtést a termelőcsarnokban. A tornyok széláramlást gyorsító úgynevezett „Venturi” prototípus fedőszerkezetekkel vannak ellátva a csarnok felmelegedett használt levegőjének kiszívása céljából. A felgyorsult széláramlás szívó hatást gyakorol a használt levegőre. További prototípus fa-könnyűbeton fűtő-hűtő korlátszerkezet az átriumban. Az előregyártott korlát panelek csak ott és csak annyit temperálnak amennyi szükséges az átriumban. Az építészeti formaképzés épületbionikai, aerodinamikai, komfort-technikai és energetikai tervezési szempontokat ötvöz. A széltorony-kürtők kialakítása és pozíciója áramlástanilag stratégiai jelentőségű a lehető leghatékonyabb szellőztetés és ezúton hűtés érdekében. A tornyok felső „Venturi” tányérszerkezetei a pingvin áramlástani rendszerének működésmechanizmusából merít, testének konvex formája ellenállást csökkent maximális szinten. Egyúttal a tányér és a torony közötti szűkített rés széláramlást gyorsít „Bernoulli” huzatfokozó hatásával, tehát a tornyok a szél energiájával öblítik át a nagy termelőcsarnokot.

A gépészeti és energiaellátási koncepció

A gépészeti koncepció alacsonyhőmérsékletű magas energiahatékonyságú felületi sugárzó rendszerből áll, padlófűtés és mennyezettemperálás formájában. A fűtési és az aktív vagy passzív hűtési energiát hőszivattyúk végzik, a mesterséges szellőzés pedig keresztáramú lemezes hővisszanyerős légkezelőkkel lehetséges. Minden helyi energiaforrást kiaknázunk. A természetes szellőzés szélenergia hasznosítása mellet 100 kW teljesítményű geotermikus hőszivattyús fűtés-hűtés, továbbá egy napelemes és egy termikus napkollektoros rendszer is alkalmazásra került. A geotermikus talajszondák mellet tudomásom szerint hazán legnagyobb kb. egy kilométer hosszúságú talaj-levegő hőcserélő kollektora található a hővisszanyeréses légtechnika előtemperálása céljából. A természetes fénytechnikát 7 db fénycsatorna egészíti ki, melyek „fényperiszkópként” a természetes szoláris sugárzást a termelőcsarnok sötétebb zónájába vezetik. Az épület specialitása a magas komfortnívó biztosítása mellett a minimalizált energiafogyasztás: az elméleti modell esetében pluszenergia mérleg, a kivitelezett épület esetében pedig költégcsökkentési okokból kevesebb PV-modul (51 db) kivitelezésével egy alacsony energiafogyasztású rendszer jött létre, pluszenergia potenciállal. Ez azt jelenti, hogy az eredetileg tervezett PV-rendszer (420 db modul) figyelembe vételével az épület energiamérlege pozitív. A létesítmény energetikai tulajdonsága két eljárással lett számszerűsítve: stacioner számításokkal, ill. dinamikus szimulációkkal.

Monitoring rendszer

A dinamikus épület szimulációkkal segített BMS (Building management system) és az MMS (mobile monitoring system) épületszabályzási és monitoring kutatás folyamán a „mintaépület” energiamérlege a pluszenergia potenciált igazolta, ezen kívül elősegítette a mérésadatok visszacsatolásával történő épületszimulációk nemzetközileg élvonalbeli pontosságú kalibrálását és validálását (>90%-os pontosság).

Publikációk

  • Istvan Ervin Haber, Bálint Bachmann, Istvan Kistelegdi: Passive ventillating optimization at buildings on city climate, SÍP 2017 35th International Conference, Science in Practice, Proceeding, University of Pécs, Faculty of Engineering and Information Technology, pp. 54-59. (ISBN 978-963-429-094-0)
  • REHAU SZAKMAI NAP 2016, Milennáris, Bp. Gyártás, logisztika – ipari épületek létesítése. A rendezvény szakmai moderátora Kistelegdi István. Szakmai előadás absztrakt: „Okos ipari épület 2.1 – Utópia vagy valóság?, kiadvány,
  • ifj. Kistelegdi István: “Fenntartható Megoldások az épített környezetben Energiadesign módszerrel (Válasz a klímaváltozás kihívásaira: null- és pluszenergia mérlegű épített környezet)”. Plenáris előadás szakmai cikk, “Környezeti problémák a Kárpát.medencében II. Nemzetközi Klímakonferencia tanulmánykötet. Fővédnök: Prof. Dr. Láng István, Szakmai lektor: Dr. Növényi Zoltán, Kiadó: ID Research/Publikon, ISBN 978-615-5001-89-5, 2013, 17.-20. old.
  • BARANYAI B. and KISTELEGDI I.: Validation of dynamic, energetic and climatic simulations of public buildings with real measurements phase I., in: Abstract Book 9th International PhD and DLA Symposium Architectural, Engineering and Information Technology, 2013. p. 26. (ISBN:978-963-7298-54-7)
  • ifj. Kistelegdi István: Pluszenergia potenciál egy ipari és irodaépületben, könyv, 2013, ISBN 978-963-7298-50-9
  • István Kistelegdi: Rati, Plus Energy Green Factory and Office Building in: WORLD CLASSIC ECOLOGICAL ARCHITECTURE, ISBN 978-988-16527-0-6, 2012, http://www.phoenix-book.com/books/bookDetails/id/126.html
  • Dr. Bachmann Bálint, Baranyai Bálint, Lenkovics László, Baumann Mihály, Dr. Kistelegdi István: Elméleti és gyakorlati épületenergetikai tapasztalatok egy aktívház- prototípusban 1.-3.rész. MEGTÉRÜLŐ ÉPÜLETENERGETIKA, II.évf. 3.sz. 2015, ISSN 2064-5872
  • István Háber, István Kistelegdi (Jr), Tamás Bötkös, István Farkas: „MODELING SOLAR IRRADIATION DATA FOR PHOTOVOLTAIC ENERGY-yield PREDICTION”,   in: POLLACK PERIODICA : AN INTERNATIONAL JOURNAL FOR ENGINEERING AND INFORMATION SCIENCES (ISSN: 1788-1994) 2013, Vol. 8, Nr. 3, http://www.akademiai.com/content/d7768x0792462742/fulltext.pdf
  • Bálint Baranyai, Bálint Póth, István Kistelegdi (Jr.): PLANNING AND RESEARCH OF SMART BUILDINGS AND CONSTRUCTIONS WITH THE ‘ENERGYDESIGN ROADMAP’ METHOD, in: POLLACK PERIODICA : AN INTERNATIONAL JOURNAL FOR ENGINEERING AND INFORMATION SCIENCES (ISSN: 1788-1994) 2013, Vol. 8, Nr. 3, http://www.akademiai.com/content/c213l845w4040708/fulltext.pdf
  • István Kistelegdi, Bálint Baranyai: Dynamic Simulation Supported Indoor Climate and Energy Building Modelling (paper ID A4359) ICCEA 2012 Konferencia Hong Kongban konferencia paper-je, in: IACSIT International Journal of Engineering and Technology, Vol. 5, No. 2, April 2013.ISSN,1793 8236, http://www.ijetch.org/papers/537-A4359.pdf
  • István Kistelegdi, Bálint Baranyai: “Windkanaluntersuchungen zwecks Quantifizierung und Validierung der eines industriellen Innovationszentrums“, Bauphysik 34 (2012), Heft 5, 229-237 old., ISSN 0171-5445 (print), IF: 0,232 http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/bapi.201200029/abstract
  • István Kistelegdi, István Haber: „Gebäudeaerodynamische Untersuchungen einer Plusenergie-Produktionsstätte mit passiven Lüftungstürmen in Sikonda (Südungarn)”, Bauphysik 34 (2012), Heft 3, 107-120 old., ISSN 0171-5445 (print), IF: 0,232  http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/bapi.201200016/abstract
  • ifj. Kistelegdi István: Dinamikus szimulációkkal segített épületklimatikai és -energetikai épületmodellezés, in: METSZET 2012:(2012/1)
  • Háber István, Kistelegdi István Jr. , Farkas I.: Determination of PV efficiency losses at zero energy factory building: a case study, In: Dr habil Peter Ivanyi PhD (szerk.): Abstract Book 8th International PhD and DLA Symposium: 50th Anniversary Architectural, Engineering and Information Sciences, 2012. p. 57.(ISBN:978-963-7298-48-6)
  • Baranyai Bálint, Póth Bálint, Kistelegdi István Jr.: Planning and research of smart buildings and structures with the "Energydesign roadmap" method, In: Dr habil Peter Ivanyi PhD (szerk.): Abstract Book 8th International PhD and DLA Symposium: 50th Anniversary Architectural, Engineering and Information Sciences, 2012. p. 28.(ISBN:978-963-7298-48-6
  • Baranyai Bálint, ifj. Kistelegdi István: Energy management monitoring and control of public buildings, In: Dr habil Peter Ivanyi PhD (szerk.): Abstact Book of the 8th International PHD and DLA Symposium: Architectural, Engineering and Information Sciences, 2012. p. 27.(ISBN:978-963-7298-48-6)
  • ifj Kistelegdi István: Épületaerodinamikai vizsgálatok egy megvalósuló sikondai projektben: Pluszenergia ipari és irodaépület, In: Dr Somogyvári Márta, Dr. Varga József (szerk.) Via Futuri 2011: Energiahatékonyságtól a megújuló energiákig,  pp. 12-19., konferenciakötet (ISBN:978-963-88260-4-6)
  • ifj. Kistelegdi István: ROADMAP-Plusenergy buildings: Energetic, climatic and technological modelling and validation with dynamic simulations, In: Fülöp Attila (szerk.): Honoring volume on Pollack Mihály of Engineering and Information Technology: Abstracts of the Seventh International PhD & DLA Symposium , Komló:2011. Paper C73. , (ISBN:978-963-7298-46-2)
  • ifj. Kistelegdi István (szerk.): Energiatudatos, fenntartható építészet - Climadesign Konferenciakötet, Tudományos Mandula Virágzási Napok 2011 Nemzetközi Konferencia
  • ifj. Kistelegdi István: ROADMAP az Energiadesign polydimenzionális tervezési folyamathoz, in: Ifj Kistelegdi István (szerk.): Energiatudatos, fenntartható építészet - Climadesing: Konferenciakötete, Tudományos Mandula Virágzási Napok 2011, pp. 21-32., (ISBN:9789630809443)
  • ifj. Kistelegdi István: Az energiadesigner útja - egy új szakág születőben: Kutatás, építés hazánkban és külföldön, In: PTE Marketing Osztály (szerk.): Mandulavirágzási Tudományos Napok: Pécs Kulturális Öröksége Konferenciakötet, Pécs: 2010., pp. 72-78.(ISBN:978-963-06-8925-0)
  • ifj. Kistelegdi István: A jövő háza - pluszenergia az épületekben, In: Dr Kiss Tibor, Dr. Somogyvári Márta, Dr. Varga József (szerk.): Via Futuri 2010: A jövő energiái., Pécs: Interregionális Megújuló Energia Klaszter Egyesület, pp. 143-152., konferenciakötet (ISBN:978-963-88260-4-6)
  • ifj. Kistelegdi István: Form follows performance: Energiadesign - energiával formázott épületek, In: Vajdáné Frohner Ilona (szerk.):I. Alpok-Adria Nemzetközi Passzívház Konferencia – Pécs, 2009. pp. 94-101, konferenciakötet (ISBN:978-963-06-7866.7) 

Idézttség

  • Németh András: Lassú víz, passzív és aktívházak Magyarországon, HVG kiadványok, Fenntartható Fejlődés, 2017/2, HVG Kiadó Zrt, Bp., ISSN 2062-4085
  • Botzheim Bálint: Barátságos Lakógép, Energiatudatos Családi Ház, Pécs, MÉ 2017/01, ISSN 1785-282X
  • Wesselényi-Garay Andor: Emancipáció - Forráspont Energiaház Pakson, METSZET 2017/1. ISSN 2061-2710
  • Martinkó József: FELÖLTŐ, A Forráspont „Energiaház” bemutatóközpont épülete, Paks, OCTOGON Architecture & Design 133, 2017/1. ISSN 1418-5229
  • Engineering Structures of the Visegrad Counties, RATI üzemépület, Komló, RATI industrial facility, Komló, ISBN 978–80–8076–128-8
  • Bíró Péter: Vályog építőanyagok egy pécs aktívházban – High-tech épület, egészséges belső környezet, in: Építési Megoldások, Belsőépítészeti Megoldások, 2016/3, ISSN 2061 - 5590
  • Bethlenfalvy Gábor: „Hátrányos helyzetű” házból high-tech energiatidatos épület – Sajár házát újította fel az energiadizájn professzor, in: Építési Megoldások, Belsőépítészeti Megoldások, 2016/3. ISSN 2061 - 5590
  • Szatlóczki Dóra Lilla: Energia + Design = Energiadesign, ismeretterjesztő szakmai cikk, A Mi Otthonung XVII. évf. 2016 Március, ISSN 1585-6445
  • Götz Eszter: Gábor Dénes Díi 2015 ifj. Kistelegdi István, in: MÉ Régi-Új Magyar Építőművészet, 02/2016, ISSN 1785 – 282X
  • Zhihua Zhou, Lei Feng, Shuzhen Zhang, Chendong Wang, Guanyi Chen, Tao Dub, Yasong Li,Jian Zuo: The operational performance of ‘‘net zero energy building”: A study in China, in: Applied Energy, Volume 177, 1 September 2016, SCImago Journal Rank (SJR): 2.998, Impact Factor: 5.746, 5-Year Impact Factor: 6.222
  • 2015. Gábor Dénes Díi, ifj. Kistelegdi István, in: Építész Évkönyv MMXV, Architect’s Yearbook, 02/2016., ISSN 1585 – 9223
  • 2015. 10. Tingzhen Ming, Dong Chen, Sara Nahang Toudeshki, Suraj Talele,
  • Gus Thomas Checketts, Naimee Hasib, Cakra Wicaksono, Guangyuan Xiong, Yue Qiu, Chong Peng, Junghyon Mun, Rambod Rayegan, Yong Tao: A Zero Energy Lab as a validation testbed: Concept, features, and performance, in International Journal of Hydrogen Energy, Volume 40, Issue 37, 5 October 2015, SCImago Journal Rank (SJR): 1.330, 5-Year Impact Factor: 3.419
  • ALUMNI A Pécsi Tudományegyetem Magazinja, Kiadó: PTE 2013. Főszerk.: Harka Éva, Tudomány rovat: Fenntartható értékteremtés

Kapcsolat

Kapcsolat

  • Cím

    H-7624 Pécs, Ifjúság útja 20. A114-es Terem
  • Email

    @
  • Telefon

    +36 72 501 500