ZEB és épületautomatizálás: a kibocsátásmentes épületnek reagálnia is kell

ZEB, EPBD és épületautomatizálás

A 2030-as ZEB-eket ma tervezzük. Az EPBD alapján pedig a jövő kibocsátásmentes épülete nem pusztán rendkívül energiahatékony épület lesz. Műszakilag és gazdaságilag megvalósítható esetben képesnek kell lennie külső jelekre reagálni, és ezekhez igazítani energiafelhasználását, energiatermelését vagy energiatárolását is. Ez alapvetően változtatja meg az épületautomatizálás szerepét.

Az épületek energiahatékonyságáról hosszú időn keresztül elsősorban az épületszerkezet, a hőszigetelés, a nyílászárók, a gépészeti rendszerek hatásfoka és a megújuló energiaforrások oldaláról gondolkodtunk.

Ezek természetesen továbbra is alapvető fontosságúak.

Az Európai Unió új épületenergetikai szabályozása azonban egy ennél összetettebb irányba mutat. Az épületnek nemcsak kevés energiát kell igényelnie, hanem egyre fontosabbá válik az is, hogy hogyan, mikor és milyen forrásból használja fel ezt az energiát.

A 2024-ben átdolgozott Energy Performance of Buildings Directive, vagyis az EPBD egyik központi fogalma ezért a zero-emission building, ZEB, magyarul kibocsátásmentes épület.

A ZEB nem egyszerűen az eddigi közel nulla energiaigényű épület új elnevezése. Az irányelv ennél lényegesen összetettebb követelményrendszert kapcsol hozzá.

És ebben az épületautomatizálásnak már meghatározó szerepe van.

Mit jelent a ZEB?

Az (EU) 2024/1275 irányelv 2. cikke szerint a kibocsátásmentes épület olyan, nagyon magas energiahatékonyságú épület,

• amely nulla vagy nagyon alacsony energiamennyiséget igényel,
• amely nem okoz fosszilis tüzelőanyagokból származó helyszíni szén-dioxid-kibocsátást,
• és amelynek az üzemeltetéshez kapcsolódó üvegházhatásúgáz-kibocsátása nulla vagy nagyon alacsony.

Ez tehát már önmagában is több annál, mint amit hagyományosan egy energiahatékony épülettől elvárunk.

Az EPBD 11. cikke azonban tartalmaz egy további, az épületautomatizálás szempontjából különösen fontos követelményt.

A kibocsátásmentes épületnek, amennyiben ez gazdaságilag és műszakilag megvalósítható, képesnek kell lennie külső jelekre reagálni, valamint energiafelhasználását, energiatermelését vagy energiatárolását ezekhez igazítani.

Ez első olvasásra egy rövid jogszabályi mondat.

Műszaki szempontból azonban jelentős következménye van.

Egy épület ugyanis csak akkor tud valamire reagálni, ha

1. érzékeli vagy megkapja a szükséges információt,
2. képes azt feldolgozni,
3. ismeri az épület pillanatnyi állapotát,
4. és képes beavatkozni a megfelelő műszaki rendszerek működésébe.

Ez már egyértelműen az automatizálás, a szabályozás, a kommunikáció és a rendszerintegráció területe.

Az energiahatékonyság és az intelligens működés nem ugyanaz

Képzeljünk el egy korszerű irodaépületet.

Az épület kiváló hőszigeteléssel rendelkezik. Modern hőszivattyús rendszer működik benne. A tetőn fotovoltaikus rendszer termel villamos energiát. Van energiatároló, szabályozható világítás, motoros árnyékolás, gépi szellőzés és elektromosautó-töltés.

Minden egyes rendszer külön-külön rendkívül korszerű lehet.

Ez azonban még nem jelenti automatikusan azt, hogy az épület egésze optimálisan működik.

Ha a rendszerek nem kommunikálnak megfelelően egymással, előfordulhat például, hogy a hűtési rendszer jelentős energiát használ, miközben az automatikus árnyékolás nem csökkenti megfelelően a napsugárzásból származó hőterhelést.

Lehet, hogy a világítás akkor is jelentős teljesítménnyel működik, amikor elegendő természetes fény áll rendelkezésre.

A szellőzés elláthat olyan helyiségeket is, amelyekben senki nem tartózkodik.

Az elektromos autók töltése olyan időpontban növelheti az épület teljesítményigényét, amikor a fogyasztás egyébként is magas.

Az akkumulátor töltése sem feltétlenül akkor történik, amikor az energia helyben rendelkezésre áll vagy kedvezőbb.

Ezekben az esetekben tehát minden egyes berendezés lehet energiahatékony, miközben az épület működése rendszerként mégsem optimális.

Ez az egyik alapvető különbség a korszerű berendezésekkel felszerelt épület és az intelligensen működő épület között.

Nemcsak az számít, mennyi energiát fogyasztunk

Az eddigi épületenergetikai megközelítésben az éves energiafogyasztás természetesen kulcsfontosságú mutató.

A villamosenergia-rendszer átalakulásával azonban egy másik kérdés is egyre fontosabb:

mikor használjuk fel az energiát?

A villamosenergia-termelésben folyamatosan növekszik az időjárásfüggő megújuló energiaforrások aránya. A rendelkezésre álló villamos energia mennyisége és a hálózati terhelés ezért időben jelentősen változhat.

Egy épület ebből a szempontból kétféleképpen viselkedhet.

Az egyik lehetőség, hogy az épület a saját pillanatnyi igényeinek megfelelően működik, függetlenül attól, mi történik körülötte az energiarendszerben.

A másik lehetőség, hogy bizonyos fogyasztásait időben képes módosítani anélkül, hogy ezzel az épület használóinak komfortját vagy az épület rendeltetésszerű működését veszélyeztetné.

Ez az energiaflexibilitás egyik alapvető gondolata.

Mit jelenthet a gyakorlatban a külső jelekre reagáló épület?

Az Európai Bizottság a ZEB-követelmények végrehajtását támogató 2025-ös iránymutatásában több gyakorlati példát is bemutat.

Az egyik lehetőség a demand response, vagyis a keresletoldali válasz.

Egy épület például hálózati csúcsterhelés idején bizonyos műszaki rendszerek energiafelhasználását ideiglenesen csökkentheti vagy késleltetheti, ha ez a komfortfeltételek megtartása mellett lehetséges.

Egy megfelelően szabályozott hőszivattyú működése például bizonyos esetekben rövid időre eltolható, ha az épület hőtároló képessége vagy egy puffertároló ezt lehetővé teszi.

Más esetben az épület az olcsóbb vagy nagyobb mennyiségben rendelkezésre álló villamos energiát használhatja energiatároló feltöltésére.

Energiát nem kizárólag elektromos akkumulátorban lehet tárolni. Bizonyos rendszerekben a hőenergia tárolása is lehetőséget ad a fogyasztás időbeli áthelyezésére.

A Bizottság példái között még a kétirányú elektromosautó-töltés is megjelenik, amelynél az elektromos jármű akkumulátora adott esetben az épület vagy akár az elektromos hálózat számára is energetikai erőforrássá válhat.

A közös pont minden esetben ugyanaz:

az épületnek információt kell kapnia, döntést kell hoznia, és be kell avatkoznia.

Ehhez automatizálás kell

Egy épület nem képes pusztán attól reagálni egy villamosenergia-piaci jelre, hálózati állapotra vagy a helyi energiatermelés változására, hogy hőszivattyú, napelem vagy akkumulátor található benne.

Ehhez az egyes rendszerek között információt kell cserélni.

Tudni kell például:

• mennyi energiát fogyaszt az épület,
• mennyi energiát termel,
• milyen az akkumulátor töltöttsége,
• milyen teljesítménnyel működnek a fő fogyasztók,
• milyen a helyiségek hőmérséklete,
• milyen a tényleges használat,
• mekkora az aktuális villamos teljesítményigény,
• milyen komforttartomány engedhető meg,
• és milyen külső energetikai jel érkezett.

Ezt követően szabályozási döntést kell hozni.

Lehet-e csökkenteni a hőszivattyú teljesítményét?

Áthelyezhető-e egy fogyasztás egy későbbi időpontra?

Érdemes-e tölteni az akkumulátort?

Használható-e nagyobb arányban a helyben termelt energia?

Csökkenthető-e az épület teljesítménycsúcsa?

Mindezt úgy kell megvalósítani, hogy az épület elsődleges funkciója ne sérüljön.

Az automatizálás ezért nem egyszerűen azt jelenti, hogy egy berendezést be- vagy kikapcsolunk.

A valódi feladat az épület energetikai és komfortfolyamatainak összehangolása.

Az ember továbbra is a rendszer középpontjában marad

Fontos, hogy az energiaflexibilitás ne váljon öncélúvá.

Egy iroda, szálloda, iskola, kórház vagy lakóépület elsődleges feladata nem az elektromos hálózat optimalizálása.

Az épületnek megfelelő környezetet kell biztosítania az emberek számára.

A hőkomfort, a levegőminőség, a megfelelő megvilágítás és az épület használhatósága nem rendelhető automatikusan alá az energiafogyasztás minimalizálásának.

A Bizottság ZEB-iránymutatása ezért kifejezetten hangsúlyozza, hogy az energiarendszerrel történő dinamikus együttműködés mellett biztosítani kell a beltéri komfortot, az épület használhatóságát, megbízhatóságát és a műszaki rendszerek megfelelő működését is.

A fejlett épületautomatizálás egyik legfontosabb feladata éppen az, hogy ne egyszerű minimumot keressen, hanem optimumot.

Az energiafelhasználás, a komfort, a belső környezet minősége és az épület tényleges használata között.

Az nZEB-től a ZEB-ig

Az EPBD eddigi rendszerében a közel nulla energiaigényű épület, vagyis nZEB volt az új épületek meghatározó energetikai szintje.

A ZEB ezt a szemléletet viszi tovább.

Az nZEB középpontjában elsősorban a nagyon magas energiahatékonyság és a megújuló energia jelentős szerepe áll.

A ZEB-nél ehhez további követelmények társulnak, többek között a helyszíni fosszilis eredetű szén-dioxid-kibocsátás megszüntetése, az üzemeltetési üvegházhatásúgáz-kibocsátás korlátozása és a külső jelekhez történő alkalmazkodás képessége.

Ez utóbbi különösen fontos szemléletváltás.

Az épület többé nem kizárólag energiafogyasztó objektumként jelenik meg.

Energiát termelhet.

Tárolhat.

Fogyasztását időben módosíthatja.

Egyre szorosabban kapcsolódhat a villamosenergia-rendszerhez.

Vagyis az épület energetikai szempontból aktív szereplővé válhat.

Mikortól kell ZEB-et építeni?

Az EPBD 7. cikke két fontos időpontot határoz meg.

2028. január 1-jétől a közintézmények tulajdonában lévő új épületeknek kell kibocsátásmentes épületnek lenniük.

2030. január 1-jétől pedig valamennyi új épületre ez válik az alapkövetelménnyé.

Az irányelv lehetőséget ad arra, hogy a tagállamok bizonyos, a határidők előtt már benyújtott építési engedélykérelmek esetén ne alkalmazzák ezeket a követelményeket. Ezért egy konkrét projekt megfelelőségének megítélésekor mindig az adott nemzeti szabályozást és az engedélyezés időpontját is vizsgálni kell.

Stratégiai szempontból azonban a fő üzenet ettől nem változik.

A 2030-as ZEB-eket ma tervezzük

Egy nagyobb irodaépület, szálloda, középület, egészségügyi létesítmény vagy más komplex épület megvalósítása nem néhány hónapos folyamat.

A beruházási koncepciótól a tervezésen, engedélyezésen, tenderen és kivitelezésen át az üzembe helyezésig gyakran több év telik el.

Ezért hibás megközelítés lenne úgy tekinteni a 2030-as ZEB-követelményekre, mint valamire, amivel majd 2029-ben kell foglalkozni.

A 2030-as épületeket ma tervezzük.

És az épületautomatizálási rendszer különösen olyan része az épületnek, amelyet utólag nehéz jó rendszerarchitektúrává alakítani.

Ha a tervezés elején a gépészet, a világítás, az árnyékolás, az energiatermelés, az energiatárolás, az elektromobilitás és az energetikai mérés egymástól teljesen független rendszerekként jelenik meg, később jóval nehezebb ezeket egységesen optimalizálni.

Ezért az automatizálást már a koncepcióalkotás során az épület egyik alapvető műszaki infrastruktúrájaként kell kezelni.

Nem feltétlenül több automatika kell, hanem jobb integráció

A ZEB kapcsán könnyű arra a következtetésre jutni, hogy a jövő épületeibe egyszerűen több érzékelő, több szabályozó és több automatika kerül majd.

A valódi kérdés azonban nem elsősorban a készülékek száma.

Hanem az, hogy a rendszerek együtt tudnak-e működni.

Egy korszerű épületben sok különböző műszaki rendszer találkozik:

• fűtés,
• hűtés,
• szellőzés,
• helyiséghőmérséklet-szabályozás,
• világítás,
• árnyékolás,
• jelenlétérzékelés,
• energiafogyasztás-mérés,
• napelemes energiatermelés,
• energiatárolás,
• elektromosautó-töltés,
• épületfelügyelet,
• valamint egyre több digitális szolgáltatás.

Ha ezek mindegyike kizárólag saját, elszigetelt logikával működik, az épület nem tud egységes rendszerként reagálni.

Ezért válik kulcskérdéssé a kommunikáció, az adatcsere és az interoperabilitás.

Az EPBD ezt nem kizárólag a ZEB-nél kezeli. A building automation and control systems, vagyis BACS rendszerek követelményeinél az interoperabilitás már kifejezetten megjelenik.

Ennek részletes követelményeivel a cikksorozat következő részében foglalkozunk.

A ZEB nem egyetlen technológia

Fontos azt is tisztázni, hogy az EPBD nem ír elő egyetlen konkrét automatizálási technológiát vagy kommunikációs protokollt a ZEB megvalósításához.

A cél funkcionális.

Az épület legyen képes megfelelő információkat feldolgozni, rendszereit szabályozni, és indokolt esetben együttműködni a külső energetikai környezettel.

Hogy ezt milyen műszaki architektúrával valósítjuk meg, már a tervezés kérdése.

Éppen ezért felértékelődik a hosszú távon fenntartható, bővíthető és interoperábilis rendszerarchitektúrák szerepe.

Egy épület életciklusa több évtized.

Az automatizálási rendszernek ezért nemcsak az átadás napján kell működnie.

A későbbi átalakításokat, új energetikai eszközöket, új szolgáltatásokat és ma még nem feltétlenül ismert követelményeket is kezelhetővé kell tennie.

A ZEB valójában működési kérdés is

Az épület energetikai teljesítményét tervezni lehet.

De a tényleges energiafogyasztás végül az üzemeltetés során alakul ki.

A valós épületben változik:

• a külső hőmérséklet,
• a napsugárzás,
• a helyiségek használata,
• a személyek száma,
• az energia ára,
• a helyi energiatermelés,
• a hálózat állapota,
• valamint magának az épületnek és berendezéseinek az állapota.

Egy statikus rendszer ezekre csak korlátozottan tud reagálni.

Egy jól megtervezett automatizálási rendszer viszont folyamatosan képes az aktuális állapothoz igazítani az épület működését.

Ezért az energiahatékonyság következő szintje már nem kizárólag arról szól, hogy milyen berendezéseket építünk be.

Arról is szól, hogy hogyan működtetjük őket együtt.

Az automatizálás szerepe alapvetően megváltozik

Az épületautomatizálást még ma is gyakran komforttechnológiai kiegészítőként kezelik.

Automatikusan felkapcsolódik a világítás.

Mozog az árnyékoló.

Beállítható a helyiség hőmérséklete.

Ezek természetesen továbbra is fontos funkciók.

Az EPBD iránya azonban ennél lényegesen szélesebb szerepet ad az automatizálásnak.

Az automatizálási rendszer egyre inkább az a digitális és szabályozástechnikai infrastruktúra, amely összeköti

az épület használóit, a műszaki rendszereket és az energiarendszert.

Ez már nem egyszerű komfortautomatika.

Ez az épület energetikai működésének egyik alapvető rétege.

A lényeg

A kibocsátásmentes épületet nem lehet kizárólag jobb hőszigeteléssel, hatékonyabb hőszivattyúval és nagyobb napelemes rendszerrel létrehozni.

Ezek nélkül nincs ZEB.

De önmagukban nem oldják meg a teljes feladatot.

A jövő épületének képesnek kell lennie saját működésének mérésére, rendszereinek összehangolására, az energia helyi termelésének és tárolásának kezelésére, valamint megfelelő esetben külső energetikai jelekre is reagálnia kell.

Ehhez adatokra van szükség.

Kommunikációra van szükség.

Szabályozásra van szükség.

És mindenekelőtt integrált gondolkodásra van szükség.

A 2030-as ZEB-eket ma tervezzük.

Ezért az épületautomatizálás kérdését sem 2030-ban kell megoldanunk.

A tervezési döntéseket ma kell meghoznunk.

A cikksorozat következő része

Mit jelent valójában az EPBD BACS-követelménye?

A következő cikkben részletesen bemutatjuk, milyen funkciókat vár el az EPBD az épületautomatizálási és -szabályozási rendszerektől, mit jelent a folyamatos monitorozás, elemzés és beavatkozás, és miért kap kiemelt szerepet az interoperabilitás.

Források

• Az Európai Parlament és a Tanács (EU) 2024/1275 irányelve az épületek energiahatékonyságáról, különösen a 2., 7. és 11. cikk.
• Európai Bizottság: iránymutatás a kibocsátásmentes épületekre vonatkozó EPBD-rendelkezések végrehajtásához, 2025.
• Európai Bizottság: Zero-emission buildings.