Koós Miklós blogjában a feltaláló írt egy bejegyzést az innovációs megoldásról. A rengeteg érdeklődőnek hála pár nap alatt egy szinte követhetetlenül hosszú hozzászólás folyam alakult ki. Mivel a passzívház konferencián tartott előadás beszámolójával még mi is adósok vagyunk, úgy döntöttünk, hogy nemcsak egy általános ismertetőt jelentetünk meg, hanem a felmerülő kérdéseket csokorba gyűjtjük és a témában leghitelesebb személynek, magának a feltaláló egyetemi tanárnak, Csiha Andrásnak tesszük fel azokat. Következzék először a bevezető, utána a riport!
A tégla nemcsak falazóelem
A FluctuVent feltalálásához az a felismerés vezetett, hogy a mai soklyukú üreges szerkezetű, kerámia anyagú tégla minden változtatás nélkül alkalmas hőtárolónak, hőcserélőnek, az üregek miatt légcsatorna funkciót is betölthet, és akár a váltakozó légáramlási irány is egyszerűen megvalósítható - vagyis ha nem is hetet, mint a mesében, de négyet egy csapásra! Ilyen használata ugyan egyáltalán nem volt ismert eddig, sőt a függőleges légjáratokat a falazáskor a falazóelemek egymáshoz kötését biztosító kb. 1-1.5 cm-es ágyazó habarcs réteggel le is zárják, amivel tudatosan megakadályozzák a légáramlást a hagyományos falazatokban, így növelve a fal hőszigetelő képességét.
Milyen téglába lehet beépíteni a kürtőket?
A technika azonban ezen a területen is változik, fejlődik: nyugaton már majd két évtizede használják (mára már szinte kizárólagosan), Magyarországon pedig szintén terjed az úgynevezett „csiszolt” tégla (pl. Wienerberger Porotherm Profi N+F, Porotherm Profi HS), amit ±0.5 mm magasságtűréssel gyártanak (3. ábra). Falazáskor csupán egy 1 mm-es ragasztóhabarcs réteget terítenek a téglákra, ami csak azok kerületén és belső bordáin biztosít kötést közöttük, a függőleges kis üregeket azonban nem zárja le. Így már eleve, a falazás során kialakulnak az egymással párhuzamos függőleges légcsatornácskákból álló összefüggő kürtők a falazatban, akár a helyiség teljes belmagasságában padlótól födémig – anélkül, hogy bármilyen különleges megoldásra volna szükség ezek létrehozásához.
A ragasztóhabarcsos alkalmazáson kívül ismert és egyre szélesebb körben használt a DRYFIX Extra, poliuretánhab csíkokat használó eljárás is, amely az előzőnél még jobb is a kürtők kialakulása szempontjából.
Kürtőkialakítás balra a ragasztóhabarcsos ill. DRYFIX Extra, jobbra a hagyományos vastaghabarcsos falazással, habarcskirekesztéssel
Hogy működik a szellőztetés?
Ha az épület külső falazatában így kialakuló függőleges légjáratokat például alul a külső tér felé, felül pedig a belső tér felé nyitjuk meg, máris rendelkezésünkre áll egy olyan szellőzőkürtő, amibe ventilátort, légrácsokat és légszűrőt beépítve rendkívül egyszerűen jutunk egy hővisszanyerős szellőző egységhez. Ennek hőtároló-hőcserélő elemét maguk a téglabordák, vagyis a falazat saját anyaga szolgáltatja ingyen, a falazással egy műveletben elkészülően – ráadásul teljesen rejtetten, sem külön helyet, sem külön szerelési anyagot, sem külön munkát nem igényelve. Ha ilyen szellőzőkürtőből kettőt alakítunk ki egy helyiségben, ezek párban – de bizonyos időközönként váltakozva ellentétes légáramlási iránnyal – üzemelve együtt biztosítják a kiegyenlített befúvó- elszívó szellőzést.
Két kürtő alkot egy párt
A találmány sémáját az alábbi ábrán mutatom be, ami a FluctuVent fantázianevű, váltakozó áramlási irányú, helyiségenkénti hővisszanyerős szellőző rendszer elvi vázlata a külső falra merőleges függőleges metszetben az egyik szellőzőkürtőn keresztül. A szellőzőkürtőt a külső és belső térhez kapcsolódó, téglaszélességű alsó és felső kürtőelemek alakítják ki a falazatban. Ezek kívül és belül is lezárnak egy-egy sávot a légáramlás elől (így azok továbbra is hőszigetelőként működnek), míg a falazat belsejében függőleges légcsatorna alakul ki.
Ventilátorok biztosítják a légcserét
A kürtő alsó részén, a külső oldalon két axiális ventilátor található egymással szembefordítva (a számítógépekben általánosan alkalmazott, nagyon üzembiztos 12 V egyenáramú házhűtő ventilátorok 1.5 W névleges teljesítménnyel), ezek közül hol az egyik, hol a másik üzemel időközönkénti váltással, így valósítva meg a befúvást illetve az elszívást, ~0.4-0.6 1/h légcserét biztosítva 17-23 m3/h térfogatárammal egy átlagos 4x4x2.5 méter méretű helyiségben. A külső és belső oldali kitorkollásoknál légrácsok és légszűrők találhatók.
A FluctuVent szellőző rendszer sémája
A kürtőkben a légáramlás irányát 6 percente váltogatjuk
Az első fázisban télen az egyik szellőző kürtő egyik ventilátora elszívja és kidobja a helyiség meleg levegőjét, közben az abból elvont „hulladékhővel” felfűtve a téglabordákat. Bizonyos idő elteltével, a második fázisban a másik ventilátor lép működésbe, ez a külső hideg levegőt fújja keresztül az előzőleg felmelegített szellőzőkürtőn, a levegő a kürtőt lehűtve felmelegszik s így jut a helyiségbe. A másik szellőzőkürtő egységnél ugyanezek a folyamatok pontosan ellenfázisban történnek, vagyis hő betárolási és hő kinyerési fázisok váltogatják egymást a váltakozó irányú légáramlási periódusokban. Az ilyen regeneratív hőcsere jósága, hatásfoka (sok más hőtechnikai és áramlástechnikai jellemző, pl. a hőtároló fajhője, tömege, a levegő áramlási sebessége, méretek… mellett) függ a felfűtési és a lehűtési periódusok hosszától.
Ennek optimális értékét számításokkal és mérésekkel lehet meghatározni, esetünkben a szokásos 2.40-2.70 m belmagasságok esetén kialakítható 7 téglasor magas kürtőnél ez 6 percre adódott.
Passzív hűtés
A FluctuVent szellőztető berendezés nyári időszakban alkalmas az úgynevezett „free cooling” (ingyenes, vagy úgynevezett passzív hűtés) üzemmódra is, ami azt jelenti, hogy az éjszaka folyamán a helyiség belső levegőjénél hidegebb külső levegőt fel tudja használni a helyiség hűtésére – s mindezt például az ablaknyitással összehasonlítva pormentesen és zajmentesen teszi. Ilyenkor a légáramlás iránya nem változik időről-időre, az egyik kürtő folyamatosan befúj, a másik pedig elszív.
A kifújt levegő nedvességének visszanyerése
A szellőző berendezés a tégla anyagának porozitása miatt képes télen az elszívott levegő nedvességtartalma egy részének pára formájában történő tárolására, ez azonban semmiképpen sem kondenzációt jelent. Ezt a tárolt párát a befúvási periódusban a külső száraz friss levegő felveszi, így ez a szellőzés kevésbé szárítja a helyiség levegőjét, mint a regeneratív hőcserével működő lakásszellőzők, vagy az egyszerű ablaknyitásos szellőzés. Léteznek persze ilyen nedvesség-visszanyerést is megvalósító központi lakásszellőzők, de az áruk teljesen más kategória.
A szellőztetőrendszer működtetését minden évszakban javasolják? Folyamatos, 24 órás üzemmel, vagy csak ha otthon vannak a lakók?
A szellőzés egész évben folyamatosan, programvezérelve, automatikusan üzemel, de természetesen kézi vezérléssel igény szerint bármikor leállítható. Nyáron nappal csak csökkentett légszállítással működik, éjjel viszont, amikor a külső levegő hőmérséklete már kisebb, mint a belső, üzemmódot vált. Megszűnik az ide-oda „fluktuáló” szellőztetés és a külső hidegebb levegővel úgynevezett passzív hűtést valósít meg a helyiségek átöblítésével, és mindezt az ablaknyitásos szellőztetéssel összehasonlítva zajmentesen, pormentesen és biztonságosan teszi.
<>Mennyibe kerül az üzemeltetése egy 150 m2 családi háznál (elektromos áram, szűrő csere)?Egy 150 m2-es épületbe 7 kürtőpár biztosan megfelel minden igénynek. A rendszer 1m3/h szellőző levegőhöz mérések szerint ~0.25W teljesítményt igényel, ez az elvárt 0.45W-nak alig több mint a fele. Egy átlagosan 4 * 4 * 2.5 = 40 m3-es helyiség éves energiafelhasználása ~35kWh (ára ~2.000 Ft), de ennek több mint 10-szeresét takarítja meg hővisszanyeréssel fűtőenergiában, ami ~50m3 földgáz megtakarításával egyenértékű. Az épület egészére így az üzemeltetési költség ~14.000 Ft/év lesz, a szűrők évi kétszeri cseréje pedig ~3.000 Ft-ba kerül, miközben ~350 m3 földgázt takarítunk meg, aminek jelenlegi ára ~50.000 Ft.
150 m2 hasznos alapterületű családi háznál mekkora lesz a beruházási költség +/- 20 %-os közelítéssel (munkadíj és anyagdíj minden rendszerelemmel együtt: kürtők, érzékelők, szabályozók, szűrők stb)?
Az előző kérdésben említett 7 szellőző kürtőpárt tartalmazó komplett rendszer teljes bekerülési költségét jelenleg ~560.000 Ft+ÁFA összegre teszem, ami egy jó közepes minőségű központi lakásszellőző rendszer árának csupán 35 - 40%-a.
Felújításoknál hogyan oldható meg a fal bontása a kürtők beszereléséhez?
Sajnos a FluctuVent rendszer csak új építésnél alkalmazható, felújításnál akkora rombolással járna a kialakítása, hogy nem javaslom.
25, 30, 38 és 44 cm vastag téglánál is alkalmazható?
Legalább 30-as méretű téglára van szükség a megfelelő kürtő kialakításához.
A levegő abszolút nedvességtartalma a kürtőn távozva csökken, majd 6 perccel később a friss levegő hasonló, de ellenkező előjelű nedvesség-felvételen „megy keresztül” a kürtőben, ami abban is segíthet, hogy a helyiség levegője télen ne váljon túl szárazzá. Ugyanakkor a kürtőben lévő vízmolekulákra tapadhatnak olyan baktériumok, amik a ciklusváltáskor visszakerülhetnek a helyiség levegőjébe. Van-e valamilyen védelem ennek megakadályozására? Egyáltalán egy családi háznál ez okozhat problémát?
A vízhez kötődő biológiai szennyező anyagok a lakásban nagyobb mértékben vannak jelen, mint a környezetben. "Normál" esetben ezek semmilyen gondot nem okoznak az egészséges emberi szervezetnek, de azért a szellőzés alapvető célja, hogy hígítással csökkentse a levegőben lévő szennyezőanyagok mennyiségét, koncentrációját. Ezt mindegyik szellőzés meg is teszi, a FluctuVent a teljesen friss levegősöktől annyiban különbözik, hogy a pára egy kis részének oda-vissza áramlása miatt nem csak a nedvességtartalom, de a hozzá kapcsolódó biológiai szennyezőanyag koncentráció is egy kicsivel magasabb szinten fog beállni. Szerintem a lakóépületek komfort szellőzésénél ez semmilyen gondot nem jelent, ellentétben a nagyobb sterilitást igénylő (közösségi, kórház, labor…) szellőzésekkel, ahol a biológiai szennyezőanyagok felszabadulása is sokkal jelentősebb. Hogy visszatérjek a FluctuVent-re, a falkürtő külső és belső légrácsánál is van légszűrő. Ez a friss levegőnek kettős szűrést jelent, de az Ön által említett elszívott, majd a helyiségbe mégis visszajutó szennyezőanyagokra vonatkozóan is kétszeres a szűrés. És hogy egy eddig még nem nyilvános részletet is eláruljak: éppen a felvetett kérdését átgondolva olyan opciót is tartalmaz majd a termékskála, amiben a belső oldali légszűrő biológiailag aktív ezüstkolloiddal kezelt, ami a kiszűrt kórokozókat elpusztítja!
Egy kétszintes háznál okozhat-e gondot a szeles időjárás, lehetséges-e, hogy a szélnyomás nagyobb, mint a ventilátor által létrehozott, és emiatt megfordul a légáramlás iránya?
Ez egy valóban érdekes kérdés, ezért ha megengedi, egy kicsit részletesebben fogok válaszolni rá. Első közelítésként tegyük fel, hogy a lakószoba egy zárt doboz, két homlokzati szellőzőnyílással. Ha ezeket bármilyen nagy szél is támadja, nem okoz gondot, mert a doboznak más nyílása nem lévén, nem tud máshol eltávozni a levegő, a szél nem tudja "felfújni” a dobozt.
A második közelítésnél már azt is figyelembe kell venni, hogy az épületben lévő szobák zárt vagy nyitott ajtókon, közbülső helyiségeken keresztül kapcsolatban vannak egymással. Ilyen esetben már valóban előfordulhat, hogy a szél erősebb lesz, mint a ventilátor, és átfújja rajta a levegőt.
Nézzük két összekapcsolt helyiség két kürtőpárját, amik két átellenes homlokzaton vannak – a belső ajtókat stb. most hanyagoljuk el (mint ahogy az eltérő külső-belső hőmérsékletek és a kilépő-belépő nyílások magasságkülönbsége miatti gravitációs nyomáskülönbségeket is). A kürtők ellenállása mérés szerint ~20m3/h légszállításnál 10-12Pa, ekkor a téglakürtőkben ~0.15m/s sebességgel áramlik a levegő. Körülbelül 6m/s (~22km/h) sebességű, a falra merőleges szél tud olyan nyomást létrehozni, ami a ventilátorokéval egyenlő. A két párhuzamosan üzemelő kürtőpár közül ekkor az egyikben 0m3/h-ra csökken a légszállítás, a másikon viszont (a ventilátorral együtt) kétszeres nyomással préseli át a levegőt a szél. Ez a kétszeres nyomás azonban csak ~28m3/h légszállítást képes megvalósítani a két kürtőpár „normális” ~40m3/h-ja helyett a megnövekedett ellenállás miatt! A légcsereszám összességében tehát nemhogy nőne, hanem a kezdeti ~0.5-ről ~0.35-re csökken a két összekapcsolt helyiségben, de az alternálás és a hő periodikus kinyerése a falból még mindig megmarad – bár a hő betárolása sajnos megszűnik.
Ennél nagyobb szélsebességeknél állhat elő az az állapot, amikor az egyik oldalon már csak befúvás, a másikon pedig csak elszívás lesz, vagyis folyamatos egyirányú levegőáramlás hővisszanyerés nélkül, egyre növekvő légcsereszámokkal, aminek azonban erősen gátat szab a kürtők ellenállásának négyzetes növekedése az áramlási sebesség függvényében.
Ha nem a kürtőkön keresztül történne mindez, azt is mondhatnám, hogy egy hosszú időn keresztül tartó résnyire történő ablaknyitással egyenértékű átszellőztetéshez hasonlítható ez az eset, amikor csökkentetten, vagy egyáltalán nem működik a hővisszanyerés. A bejutó külső levegő azért ekkor is kétszeresen szűrt lesz.
Általános páraterhelés esetén egy 16 m2-es, 2.5 méteres belmagasságú helyiségben két darab kürtőt kell kiépíteni. Mi a helyzet a nagy páraterhelésű helyiségeknél, a konyhában, fürdőszobában? Oda lehet nagyobb teljesítményű ventillátorokat beépíteni, vagy több kürtőre is szükség van, netán kell valamilyen kiegészítő megoldás a páraelszívásra?
Ezekben a helyiségekben a FluctuVent önmagában nem képes mindig a keletkező pára elvitelére, ezért kiegészítő elszívásra van szükség, lehetőleg helyi páraszabályozású légbevezetővel kiegészítve (Aereco, Helios). Ennek ellenére már két éve teljesen kielégítően működik egy olyan ház fürdőjében, ahol (javaslatom ellenére) nem építettek be páraelszívó ventilátort, de a nagy légterű fürdőt nem is használják pl. ruhaszárításra, a tusolás pedig nem jelent gőzfürdőt. Ha a FluctuVent szellőzés mellé a konyhában a tűzhely fölé elszívóernyő kerül, az lehetőleg belső keringetésű legyen – gondoljon arra, amit az előbb a szélről mondtam.
Ha éppen nem üzemel a szellőztetés, az milyen hatással van az épület légtömörségére?
A külső falban lévő légrácsoknál nincsenek üzemszünet esetén automatikus záródó zsaluk, de mint említettem, a szellőzés folyamatos üzemű, ezért erre nincs is szükség. A FluctuVent szellőzést – bár műszaki paraméterei arra alkalmassá teszik – nem elsősorban passzívházakhoz találtam ki.
Miért nem csapott le a találmány népszerűsítésére a Wienerberger? Ez plusz egy érv lenne a csiszolt téglák eladása mellett.
Tárgyaltam már velük több alkalommal is, de nem tűntek nagyon fogékonynak erre a szinte személyre szabottan nekik kitalált szellőzési megoldásra. A válsággal, az építőipar – és benne természetesen az építőanyag gyártás – katasztrofális visszaesésével voltak elfoglalva, amit nagyon megszenvedtek. Talán idővel változni fog a helyzet, én még nem adtam fel, újra próbálkozni fogok – de ezt természetesen nem csak náluk teszem.
Mikorra várható a FluctuVent sorozatgyártása, kereskedelmi forgalomban való megjelenése?
Szeretném, és mindent meg is teszek, hogy 2012-ben elinduljon a sorozatgyártás, és a jó tapasztalatokat hozó mintaprojekteken túl megjelenjünk a piacon egy olyan termékskálával, ami az alapkivitelen túl központi és helyiségenkénti páraszabályozású, még energiatakarékosabb és komfortosabb változatokat is tartalmaz. Őszintén köszönöm az Önök megkeresését és érdeklődését, hiszen a FluctuVent jellegzetesen olyan termék, amit elsősorban az építész tervezőknek és kivitelezőknek kell megismerniük és elfogadniuk, hogy az építtetőkhöz is el tudjunk jutni vele.
Mi is köszönjük a részletes válaszokat, remélem lesz alkalmunk az együttműködésre, sok sikert kívánunk a sorozatgyártáshoz!
Kapcsolódó témák:
Mitől penészedhet a jól hőszigetelt lakásod?
Legyen-e szellőztetőrendszer a házban?
Érdekességek a hővisszanyerős szellőztetés világából