A világban egyre népszerűbb kutatási téma, ám Magyarországon kevesen foglalkoznak épületenergetikai optimalizációval. A lehetőségeket kutatja Szalay Zsuzsa építészmérnök.

„Az Európai Unióban az energiafogyasztás közel 40 %-át az épületek energiafelhasználása teszi ki. Ez az oka annak, hogy az épületállomány energetikai felújítása és az alacsony vagy akár nulla energiaigényű új épületek építése kiemelten kezelt terület. A jövőben a globális felmelegedéssel összefüggésben elképzelhető, hogy az év egyes időszakaiban felhasznált energiamennyiség eloszlása átalakul. Például évről évre egyre többen használnak klímaberendezéseket a komfortérzetük javítására. Az európai közösség az energiafüggőség csökkentése mellett kiemelt figyelemmel kíséri a klímaváltozás miatt megváltozó energiafelhasználási igények hatásait is” – foglalta össze a kutatási témája aktualitását Szalay Zsuzsa, a BME Építőmérnöki Kar Építőanyagok és Magasépítés Tanszék adjunktusa, aki Bolyai János Kutatási Ösztöndíjban részesült (dolgozatának címe: „Az épületenergetikai optimalizáció lehetőségei” – a szerk.).

A díjazott műegyetemi oktató az energiahatékony épületek többféle szempontot, és a releváns indikátorokat (például energia, költség vagy CO2-kibocsátás) figyelembevevő energetikai optimalizációját vizsgálja. Főként az alacsony vagy nulla energiaigényű épületekkel, passzívházakkal foglalkozik, amelyeket különböző építészeti vagy épületgépészeti intézkedések alkalmazásával lehet létrehozni. „Az energiafogyasztás mellett más, ezzel gyakran ellentmondó szempontokat is figyelembe veszek a számításaimhoz, például az épület hatását a környezetre, az életciklus-költségeket vagy a nyári hőérzetet. A hőszigetelés például csökkenti az épület fűtési energiaigényét és a rezsiköltséget, ám egy ilyen beruházás akár magas költségekkel is járhat, e mellett az anyag előállításához is energia kell” – ecsetelte Szalay Zsuzsa, aki egy olyan modell megalkotásán dolgozik, amellyel több szempontból optimális épületek tervezhetők meg, vagy a már meglévő létesítmények felújításával csökkenthető az energiafogyasztás mértéke.

A BME oktatója egy Társadalmi Operatív Program (TÁMOP) pályázat keretében megkezdett kutatásait folytatja: részt vett egy olyan szakértői rendszer (több modulból álló program) kidolgozásában a győri Széchenyi István Egyetemmel közösen, amely az épületenergetikai problémák gyors és megbízható, heurisztikus (közelítő, kvázi optimális, a gyakorlat szempontjából kielégítő megoldást kereső) technikán alapuló egy vagy több célfüggvényes optimalizációjára képes. Bolyai-ösztöndíjasként az épületek teljes életciklusra vetített energiamérlegét kutatja, azaz nemcsak a használat közbeni fogyasztást vizsgálja, hanem az építés, a karbantartás vagy a bontás közbeni energiafogyasztást is. E mellett elemzi, hogy a létesítmény milyen hatással lehet a környezetére, a globális felmelegedésre, a savasodásra és egyéb környezeti problémákra.

Kétszintes új családi házak teljes életciklusra vetített energiaigénye különböző intézkedéseket figyelembe véve

Számítási modellje arra épül, hogy az új vagy a felújítás alatt álló épületeknél számos energia-megtakarítási paraméter változhat. „E paraméterek kombinációja még egy kis épületnél is nagyszámú lehet, ám a hétköznapi mérnöki gyakorlat csak korlátozott számú alternatíva számítását és összehasonlítását teszi lehetővé” – mutatta be a matematikai szempontból sokdimenziós optimalizációs problémaként értelmezhető jelenséget a BME építészmérnöke. Az esetenként változó paraméterek sorában említette a hőszigetelést, a kazánválasztás jelentőségét vagy az ablakok tájolását, amelyek mind hatással vannak a fűtési energiaigényre. E tényezők mindegyike felfogható egy matematikai szélsőérték-egyenlet változójaként, amelyhez különböző célfüggvényeket definiálva megkereshetőek a több szempontból optimális kombinációk.

Szalay Zsuzsa a korábban kidolgozott algoritmusba egy új eljárást épít be, amely a nyári állapotok és a meleg időszak hűtési energiaigényének becslését szolgálja. E mellett fontosnak tartja olyan javaslatok kidolgozását, hogy a nyári hőérzet miképpen javítható passzív módon, azaz építészeti eszközökkel. Zsuzsa elbeszélése alapján az eddigi épületenergetikai kutatások főként a fűtési energiaigény csökkentését tűzték ki célul, ám az egyre nagyobb kihívást jelentő nyári hőség problematikáját hanyagolták a magyarországi lakóépületek megtervezésénél. Az új eljárással ezen változtatni lehetne. A kutatások jelentősége, hogy a téli és a nyári időszakra együttesen összpontosítható a figyelem, és több szempontból optimális megoldásokat kereshetők. Az optimalizációs eljárások hasonló, komplex szemléletű alkalmazására még nemzetközi szinten is alig akad példa.

A fiatal kutató úgy véli, hogy tudományos eredményei hosszú távon a magyar épületenergetikai rendeletekbe, szabályozásokba is beépíthetők: „európai uniós szinten elvárás, hogy az épületenergetikai szabályozásokban a követelményeket a költség-optimum figyelembe vételével állapítsák meg. A kutatásommal azt is lehetővé szeretném tenni, hogy az építőipari tervező szakemberek több lehetséges alternatíva közül tudják kiválasztani a legjobbat”.

A padlásfödém utólagos hőszigetelésének hatása egy épület globális költségére (Medgyasszay Péter, Szalay Zsuzsa)

A műegyetemi díjazott által kutatott terület az építészet és az épületgépészet határán található. Az épületenergetika nagyon fiatal, mindössze az elmúlt 10-15 évben lett önálló terület. „Az iparban Magyarországon még csak most jelennek meg azok a vállalkozások, amelyek piaci szinten foglalkoznak épületenergetikával”.

Zsuzsát az oktatás mellett a kutatás is érdekli, főként ezért választotta az építészmérnöki tervező iroda helyett az akadémiai pályát. „Kutatóként az motivál, hogy egy-egy építészeti problémában elmélyedve alkossak újat és maradandót” – fejtette ki. Nagy örömmel fogadta az MTA elismerését, és úgy véli, a most elnyert Bolyai-ösztöndíj nagymértékben hozzájárul számítási eljárásainak továbbfejlesztéséhez. A támogatási időszakban a kutatás mellett nagy hangsúlyt fektet a szakmai publikációira, de a tanításról sem mond le. „A tudományos munkán túl azon fogok dolgozni, hogy az új ismeretek minél hamarabb kerüljenek az oktatási körforgásba, és a fiatal építőmérnökök naprakész tudáshoz jussanak az óráimon” – zárta gondolatait a műegyetemi díjazott.

- TZS -