Magyarországon 25 évvel ezelőtt, mikor belecsöppentem az árnyékolástechnikába, még úri passziónak számított árnyékolókat tervezni és beépíteni egy épületre. Szerencsére mára gyökeresen megváltozott a helyzet: igény van az optimális megoldásokra.

Az újdonságokra fogékony építészeknek, a zöld gondolkodás előretörésének, valamint a német nyelvterületről betelepülő vállalatoknak köszönhetően sokat változott a világ. A „tegyünk fel egy szalagfüggönyt az irodába", vagy „tegyünk fel egy műanyag redőnyt otthon az ablakunkra" kliséktől mára eljutottunk odáig, hogy ezeknél már többre, jobbra van igény és lehetőség. Ma már az az igazi kihívás, hogy az adott épülethez és az adott funkcióhoz megtaláljuk,

• a szakmailag,
• csomópontilag,
• esztétikailag és
• gazdaságilag is optimális árnyékolót.

MI A CÉL?

Ha egy mondattal kellene válaszolnom, talán úgy fogalmaznék, hogy a cél az, hogy biztosítsuk azt az optimális megoldást, amellyel az adott helyiségben jellemző tevékenységeket az emberek jó közérzettel, hatékonyan tudják végezni. Az optimum fogalma, mértéke minden belső követelmény és tevékenység esetében kellő szakértelemmel pontosan meghatározható. Az 1. ábra jól mutatja az emberi teljesítőképesség változását a belső hőmérséklet szempontjából normál munkavégzés során.

MI MINDEN BEFOLYÁSOLHATJA AZ OPTIMÁLIS MEGOLDÁST?

A 2. ábra összefoglalóan mutatja az optimum biztosításához végiggondolásra érdemes nézőpontokat.

A külső hatásoknál figyelembe kell venni, hogy az időjárás által meghatározott feltételek (hőmérséklet, szélerősség stb.) egyrészt nagyon széles tartományban változnak, másrészt különböző ciklikusságokat mutatnak (napi, évszakos, éves). Aztán vannak olyan külső hatások is, amelyek elsősorban emberi befolyástól függnek (pl. zaj, erőszakos behatolás, betekintés).

A belső téri követelmények általában jóval szűkebb tartományban biztosítják az optimális feltételeket. Például a belső hőmérséklet szempontjából egy irodában 21-23, ugyanakkor egy szerelőcsarnokban 14-16 Celsius-fok is lehet optimális. Egy számítógépes munkahelynél 400-800 lux közötti megvilágítási szintre van szükség, de egy szállodai szobában a 0 lux is lehet követelmény. Vannak olyan speciális funkciók is, amikor mondjuk a füstterjedésnek kell gátat szabni, vagy a lézerfény ellen kell védeni valamit, vagy esetleg egy 150 km/h-s sebességgel repülő jégkorong mozgási energiáját kell elnyelni.

Mi emberek is különbözőek vagyunk, mások az egyéni igényeink, van, aki fázósabb, van, aki érzékenyebb a szagokra vagy a zajokra, vagy van, amikor jobban bírjuk a meleget, van, amikor kevésbé.

Összefoglalóan tehát elsősorban az állandóan és széles tartományban változó külső időjárási hatások, a relatív szűk tartományban tartandó belső téri követelmények és az emberi és egyéni használati igények befolyásolják az optimumot.

MILYEN SZEREPET TÖLT BE AZ OPTIMUM BIZTOSÍTÁSÁBAN AZ ÁRNYÉKOLÁS?

Az árnyékolás olyan eszköztár, melynek elemei az épületek üvegezett határoló felületein (homlokzatain, tetőin) elsősorban (de nem kizárólag) a hő és a fény szabályozásával biztosítják az optimum elérését. A teljesítendő belső követelmények skálája a fenti meghatározásban kiemelt hő és fény szabályozásnál sokkal szélesebb.

Csak ízelítőül néhány:

• hő: nyári napvédelem, téli hőveszteség csökkentése, hőszigetelés;
• fény: káprázásmentesítés, fényszabályozás, természetes fény bevezetése, sötétítés, belátásgátlás, kitekintés biztosítás, világítás;
• zaj: visszhangosság csökkentése, hangelnyelés;
• behatolás-késleltetés;
• füstterjedés-gátlás;
• füstterelés;
• tűzterjedés-gátlás;
• fertőtlenítés (antibakteriális);
• térelválasztás;
• áramtermelés;
• esztétikai hatás.

A fenti felsorolásból is látható, milyen sokféle követelmény fordul elő, ezért az ezek szabályozásában szerepet betöltő eszközök palettája is igen gazdag.

Építészeti eszközök:

• tájolás, üvegezési arány, alaprajz, tömegformálás, növényzet;
• árnyékoló szerkezetek;
• épületgépészeti megoldások: klíma, fűtés.

Az árnyékoló szerkezetek gazdag választéka az alábbi csoportosításokkal még inkább érzékelhető.

Anyag szerint:

• alumínium,
• rozsdamentes acél,
• horganyzott acél,
• réz,
• textil,
• műanyag,
• üveg,
• fa,
• kő,
• kerámia.

Mozgási mód szerint:

• fix – homlokzattal párhuzamos síkú;
• fix – homlokzatra merőleges síkú (pl. kinyúló);
• feltekerhető;
• redőzve felhúzható-leengedhető;
• eltolható;
• kitolható;
• forgatható;
• billenthető;
• kinyitható;
• összehajtva eltolható.

Elhelyezkedés szerint:

• külső téri,
• belső téri,
• üvegezésbe integrált,
• kéthéjú homlokzatba integrált.

Talán most már jobban érthető az a gondolat is, amit a bevezetőmben leírtam, hogy ma már az igazi kihívás az, hogy az adott épülethez megtaláljuk az optimális árnyékolót. Az árnyékolástechnikai cégek döntő többsége az általa gyártott vagy forgalmazott árnyékolókban gondolkozik.

ÚJ SZEMLÉLETMÓD

A legkorszerűbb szemléletmód ettől gyökeresen eltérő. Nem szabad figyelmen kívül hagynunk ugyanis azt, hogy minden épületnek más az alaprajza, más a homlokzata, vagy más a funkciója, más a tömege, mások az elvárt követelmények, vagy más a tájolása, más a költségkerete, más az építészeti megfogalmazása, és így tovább. Az új szemléletmód szerint tehát, mivel minden épület egyedi, ezért az optimális árnyékolás is egyedi.

Ez azt jelenti, hogy a fenti felsorolások szerint szinte bármilyen anyagból, bármilyen mozgási móddal, bármilyen elhelyezkedéssel készülhet árnyékoló, esetleg olyan is, ami addig a világon nem létezett.

Az új gondolkodásmód szerint még a sztenderdnek tűnő árnyékolók beépítése is történhet egyénien, egyedi adaptációként. Ehhez nyilván mérnöki szemlélet szükséges, mely a tervek születésétől kezdve támogatja az építészeket, a kivitelezéskor szakalvállalkozóként segíti a fővállalkozót, és karbantartással, tisztítással követi az árnyékolók „életútját" az üzemeltetés időszakában.

Az új szemléletmód valamennyi elemét terjedelmi korlátok miatt lehetetlen lenne itt teljes egészében bemutatni. Ezért a továbbiakban csak egy szeletéről, a hőszabályozásában alkalmazható árnyékoló szerkezetekről lesz bővebben szó.

A HŐSZABÁLYOZÁSÁBAN ALKALMAZHATÓ ÁRNYÉKOLÓ SZERKEZETEK

Az elmúlt években először innovatív volt, majd lassan divat lett „zöldnek" lenni. Ma azonban már arra kell készülni, hogy a közeli jövőben előírás lesz „zöldnek" lenni. Ugyanis a 20/2014. BM rendelet alapján 2018, illetve 2020 végétől épületeinket „közel 0 energiaigényű épület"-ként kell megvalósítani. Ez arra fogja kényszeríteni a beruházókat, hogy minél alacsonyabb primer energiaigényű épületeket építsenek.

A 20/2014 (III. 7.) BM rendelettel módosí¬tott 7/2006. (V. 24.) TNM rendelet szerint az épületek energetikai jellemzőinek meghatározásakor a hűtési-energiaigényt az alábbiak szerint kell meghatározni.

Hűtés energiaigénye

Q_hű=24/1000*n_hű*(∑ A_N q_b + Q_sdnyár)

ahol,
n_hű – hűtési napok száma
A_N*q_b – belső hőterhelés
Q_sdnyár – nyári sugárzási hőterhelés

A rendelet szerint a nyári sugárzási hőterhelés számítása az árnyékolók hatásának figyelembevételével a következők szerint számítandó.

Nyári sugárzási hőterhelés

Q_sdnyár=∑ A_Ü I_nyár g_nyár   [W]

ahol, g(nyár) az üvegezés és a „zárt" társított szerkezet együttesének összesített sugárzásátbocsátó képessége.

g(nyár) értéke függ
– az üvegezés sugárzásátbocsátó képességétől
– és az árnyékoló csökkentő tényezőjétől.

Ennek a német szabvány szerint a g_total érték felel meg.

g_total = g * F_c ,

ahol,
– g_total a mi g_nyár értékünk megfelelője
– a g az üvegezés összenergia-átbocsátási tényezője
– F_c érték pedig az árnyékoló szerkezetre vagy szerkezetekre vonatkozó csökkentő tényező.

A 13363-1 számú Európai Szabvány szerint egy átlagos kétrétegű hőszigetelő üvegezés g értéke 0,59. Az F_c értéke árnyékolás nélkül 1. Tehát egy átlagos kétrétegű hőszigetelő üvegezés g_total , illetve a g_nyár értéke árnyékolás nélkül szintén 0,59. Ez tulajdonképpen azt jelenti, hogy egy árnyékolás nélküli ablakon a külső terhelés 59%-a bejut a belső térbe.

MIT ÉRHETÜNK EL ÁRNYÉKOLÁSSAL?

Egy megfelelően megválasztott külső és egy megfelelően megválasztott belső árnyékoló kombinációjával akár 2,5%-ra is lecsökkenthető ez az 59%! Tehát az üvegezésen át épületbe jutó energia kb. 1/24-edére is redukálható, úgy hogy, az üvegezésen semmit sem változtattunk. Ez egy rendkívül vonzó lehetőség, amit nem kihasználni nagyfokú pazarlást jelent!

Miután kézzelfoghatóvá vált, hogy mit tudunk elérni a hőszabályozásban, nézzük meg közelebbről, hogy hogyan tudjuk ezt elérni.

Az árnyékolók hőszabályozásban betöltött szerepét elsősorban elhelyezkedésük határozza meg.

Ennek arányait a 3. ábra mutatja be (mindenhol alumínium lamellás árnyékolókat figyelembe véve, hogy az egymáshoz való viszonyok jobban érzékelhetők legyenek.)

Jól látható, hogy a külső téri árnyékolók jóval hatékonyabbak, mint a belső tériek. Másrészt a kiszellőztetett kéthéjú homlokzatba integrált árnyékolók még a külső árnyékolóknál is kedvezőbb megoldást jelentenek, és az üvegezésbe integrált árnyékolók hatásfoka sem rossz. Ami talán a leginkább meglepő, hogy az ugyan külső téri, de az ablakok felett vízszintesen kinyúló fix árnyékolók hatásfoka nem igazán jelentős. Ennek oka, hogy a külső térből az árnyékolóval nem fedett irányokból jelentős energia jut be a belső térbe. A 3. ábrához hasonlóan a belső árnyékolókról – például a rolókról – is készíthetnénk ilyen ábrát, melyben a rolók anyagminősége, színe és bevonati rendszere játszaná a legfőbb szerepeket.

A 3. ábrából látható, hogy a legkedvezőbb hatásfokú külső árnyékolókkal F_{c külső árnyékoló} = 0,11 csökkentő érték érhető el. A belső rolóknál ez az érték F_{c roló} = 0,40-re adódik. Így egy jól megválasztott külső árnyékolóval és egy belső rolóval felszerelt átlagos ablaknál az összenergia-átbocsátás értéke g_total= 0,59 × 0,11 × 0,40 = 0,025-re adódik.

A 3. ábrán megadott értékek – a fix árnyékolót leszámítva – maximumértékek. Ez azt jelenti, hogy míg a fix árnyékolók az év minden pillanatában – tehát nem csak tűző napsütésben, de hóesésben is – állandóan a maximum értékkel árnyékolnak, addig a mozgatható árnyékolóknál a szerkezetek leengedésével vagy felhúzásával, illetve a lamellák dőlésszögének tetszőleges változtatásával lehetőség van az időjárás változásainak fokozatmentes követésére és ezzel egyidejűleg az árnyékolási csökkentő tényező fokozatmentes változtatására.

A szabályozhatóságnak azonban csak egyik feltétele a mozgathatóság. Ugyanis hatékony szabályozás igazából csak motoros mozgatással és vezérléssel együtt biztosítható. Jó tíz évvel ezelőtt még azt is eredményként értékeltük, ha valaki belátta, hogy nem érdemes az áthidalót, vagy ablaktokot szétfúrni a kézi mozgatású forgatókar átvezetéséhez, mondván, hogy a motor biztos nagyon drága. Ma pedig már ott tartunk, hogy a családi házak sem nagyon maradnak intelligens, programozható vezérlés nélkül. Ráadásul ma már igazán korszerű épületekben a vezérlések nemcsak külön-külön vezérlik a fűtést, a hűtést, a világítást, az árnyékolást, hanem együtt és egymással összefüggésben.

Fontos itt megjegyezni, hogy az épületgépész tervezők sokszor nem vagy nem teljes mértékben veszik figyelembe az árnyékolók csökkentő tényezőjét, abból az aggodalomból fakadóan, hogy az üzemeltetők vagy a használók nem, vagy nem mindig, vagy nem mindenhol fogják használni az árnyékolókat. Amennyiben készül vezérlés, ennek előfordulási lehetősége minimálisra csökken.

Ez azért is fontos, mert integrált tervezési folyamat esetén a különböző fázisokban igényelt megvalósíthatósági tanulmányok gazdaságossági számításai nem lehetnek pontosak sem a beruházási időszakra, sem az üzemeltetési időszakra vonatkozóan a vezérlés hiányában. A gazdaságossági számítások másik fontos kérdése, hogy milyen időtartamra tervezünk. Ugyanis ez meghatározza az árnyékoló minőségi igényszintjét is. Néhány éves használati időtartam esetén alacsonyabb igényszintű szerkezetek is megfelelőek lehetnek, de 5-10 évet meghaladó időtartamokra már csak magasabb minőségi szintű árnyékolókkal érdemes próbálkozni. A minőségi szintek érdemi meghatározásához széles körű ismeretek és sok tapasztalat szükséges.

Összefoglalásként annyit, hogy a cikkben felmerült lehetőségek, követelmények, igények kiterjedtsége rámutat arra, hogy – az építőipar sok témájához hasonlóan – a jobb eligazodás és a megfelelő eredmény elérése érdekében érdemes igénybe venni „árnyékolástechnikában jártas szakemberek" segítségét, felvetve azt a gondolatot is, hogy a képzési rendszerünknek az ilyen irányú szakmérnöki képzése is része lehetne.

Gosztonyi Miklós
KRÜLLUNG Árnyékolástechnika Kft.