12.2. Épületek klimatológiája

Az épületek tervezésénél fontos szempont a megfelelő mikroklíma kialakítása, mellyel kellemes, élhető környezetet teremthetünk. Ugyancsak fontos célok az energiatakarékos és fenntartható építészeti technológiák alkalmazása, a beruházási és működési költségek csökkentése érdekében minél kevesebb energiaigényes berendezés használata. Ennek érdekében komplex tervezésre van szükség, mely figyelembe veszi az épületet használók igényeit, valamint az épületszerkezet, a homlokzat és a technikai berendezések egymásra hatását, kapcsolatait.

A tervezés során egyrészt a külső hatások ellen kell maximális védelmet nyújtani az épületszerkezet megfelelő kialakításával (például üvegfelületek és tömör falfelületek arányának jó megválasztásával), másrészt minél jobban ki kell használni a természetes adottságokat (ilyenek például a napfény, a természetes szellőzés, a napenergia vagy a geotermikus energia alkalmazása). Ehhez komplex építészeti közelítésre van szükség, ahol a helyi specifikus adottságokat – napfénynek való kitettség, helyi éghajlati viszonyok, szélviszonyok, külső zajok – fokozottan figyelembe veszik. Az optimális eredmény elérése érdekében szellőzési és hangterjedési elemzéseket együttesen szükséges végezni. A rendelkezésre álló természeti adottságok alapvetően meghatározzák például a homlokzat és az épületszerkezet kialakítását. A munkafolyamat során a következő tervezési feladatokat kell elvégezni: a homlokzat kialakításához szükséges energiaoptimalizálás, az épület által termelt hő felhasználása, a belső terekbe a természetes fény bejutásának lehetővé tétele, az épületen belüli és kívüli légtömegek természetes cseréjének biztosítása.

Mivel a homlokzat választja el az épület belsejét a külső tértől, ezért nagymértékben meghatározza az épület energiaháztartását is. A homlokzatnak hatékony védelmet kell nyújtania a nyári napsugárzás ellen, de ugyanakkor elegendő napfényt kell biztosítania az épület helyiségeiben. Ehhez hasonló, egymással sokszor ellentétes követelményeknek kell megfelelnie a komplex homlokzattervezésnek, ezért van szükség az energiaoptimalizációra. Néhány ehhez kapcsolódó tervezési feladat: direkt napsugárzásnak kitett időtartamok meghatározása, napsütéses órák számának meghatározása, a homlokzat energetikai tulajdonságainak spektrális meghatározása, a homlokzat hőmérsékleti szimulációja, napot árnyékoló rendszerek kialakítása.

Energiahatékony épületek tervezésének alapvető eleme a megfelelő természetes fénnyel való ellátottság biztosítása. Ezáltal csökkenthető a mesterséges fényforrások működtetéséhez szükséges energiafogyasztás. A természetes fény jelentősen javítja a közérzetet is. A rendelkezésre álló napfény maximális kihasználása mellett szükség van megfelelő árnyékoló és csillogás elleni rendszerekre. Ezek a törekvések kicsit ellentmondanak egymásnak, hiszen például, ha egy nyári napon egy árnyékoló rendszert működtetünk, akkor nehéz megoldani, hogy elegendő mennyiségű természetes fény jusson be az épület helyiségeibe. Ráadásul arra is figyelni kell, hogy a külső környezetben a látási viszonyokat ne zavarja az épület felszínének csillogása.

Az épületek természetes szellőzése az ún. passzív klímahatás egyik kulcseleme. Annak érdekében, hogy alacsony energiafogyasztást és jó környezeti illeszkedést érjünk el új módszereket szükséges alkalmaznunk. Korábban az épületek belsejében nagy fogyasztású, zárt rendszerű légkondícionáló beredezéseket alkalmaztak. Mára már felismerték, hogy sokkal célravezetőbb a belterek és a külső környezet közötti légcsere biztosítása. Az épületben tartózkodók közérzete sokkal jobb, ha érzékelhetik az évi és napi természetes ciklusokat, és könnyen tudják befolyásolni a helységek hőmérsékletét. Az ablak nyithatósága ebből a szempontból kiemelkedően fontos. A természetes szellőzés nemcsak levegőhigiéniai szempontból fontos, hanem az az előnye is megvan, hogy a beltérben keletkező nagyobb hőmennyiséget könnyen kijuttatja a szabadba. Különösen fontos a direkt szellőzés lehetősége ott, ahol a nagyméretű üvegfelületek a beérkező fénnyel együtt a helyiség fokozott felmelegedését is előidézik. A természetes szellőzés vizsgálatakor az áramlási viszonyokat és a termikus okokból kialakuló örvényességet is figyelembe kell venni. Az elvégzendő elemzésekbe a következő feladatok sorolhatók: levegőhigiéniai vizsgálatok, friss levegővel való ellátottság, hőelvezetés, szellőzési és áramlási sebesség becslése, a szellőző nyílások megfelelő elhelyezése, különféle szabályozástechnikai mérések.

A belterek hőmérsékleti viszonyainak meghatározásához a következő feltételek vizsgálata szükséges: az ablakok száma, mérete és elhelyezkedése, alkalmazott üvegtípusok (például: hőszigetelő üveg, sötétített üveg, napsugárzást szűrő üveg), árnyékoló rendszer (külső és/vagy belső), ablakszellőzés mértéke, hőtárolók.

Az épületen belüli helységek mikroklímája alapvetően meghatározza a benne tartózkodó személyek közérzetét, koncentráció képességét, kreativitását, valamint ezek következményeképpen teljesítményüket. Az érvényben lévő építési szabályzatok meghatározzák a beltéri levegőminőség követelményeit. Ezek négy fő csoportba sorolhatók:

1) Hőmérsékleti komfort, melyet megadhatunk például az aktuális hőmérsékleti értékkel, a PMV (Predicted Mean Vote) index értékével (Fanger, 1982), a huzatosság mértékével, a vertikális hőmérsékleti rétegződéssel és a sugárzási aszimmetriával.

2) Látási komfort, melynek elemei: napfény, mesterséges világítás, csillogás, direkt napsugárzásnak való kitettség, napárnyékolás, szinezés, visszaverés.

3) Akusztikai (hangkörnyezeti) komfort, melyet jellemezhetünk például a következő paraméterekkel: zaj vagy hangnyomásszint, visszhang idő, beszédérthetőség.

4) A levegőminőséggel kapcsolatos levegőhigiéniai komfort, ide sorolhatjuk például a rossz levegőminőséget, az elégtelen frisslevegő-utánpótlást, egészségre káros anyagok jelenlétét a helyiségben.