Construma-RENEO konferenciaprogram április 2-4. Helyszín: 1101 Budapest, Albertirsai út 10. D-pavilon, RENEO Workshop

Átírás

1 Construma-RENEO konferenciaprogram április 2-4. Helyszín: 1101 Budapest, Albertirsai út 10. D-pavilon, RENEO Workshop WILO ÉPÜLETENERGETIKAI NAPOK - konferencia 4 szekcióval Technikai szervezı: Magyar Épületgépészek Szövetsége Április 3. 14:00 17:00 Légtechnikai szekció Szakmai szervezı: Hőtı- és Klímatechnikai Vállalkozások Szövetsége Levezetıelnök: Várkonyi Nándor fıtitkár, HKVSZ Elıadás címe: A magyar fejlesztéső és gyártású geotermikus hıszivattyú-család jellemzıi Elıadás idıpontja: április 3. (csütörtök) 14:00 14:45 Elıadó: Komlós Ferenc a Magyar Napenergia Társaság (ISES Hungary) Szoláris hıszivattyúk munkacsoportjának vezetıje komlosf@pr.hu 1

2 Mottó, elıadás tartalma GCHP (Ground Coupled Heat Pumps) GWHP (Groundwater Heat Pumps) SWHP (Surface Water Heat Pumps) Egy nagy találmány megvalósításának három fázisa van: elıször kinevetik, azután harcolnak ellene, majd pedig azt mondják, természetes, hogy ezt így kell csinálni. Heller László ( ) A vetítettképes elıadásom bemutatja a magyar geotermikus hıszivattyúk kifejlesztésének piaci igényét, sarokpontjait kapcsolási rajzokkal, vázlatrajzokkal és diagramokkal szemléltetve. A hıszivattyú-család összes tapasztalatait (kutatási, fejlesztési, tervezési, gyártási, kivitelezési és 2 üzemeltetési) felhasználva javaslat a döntéshozók felé.

3 A legegyszerőbb hıszivattyú vázlata, mőködése illetve növényház hőtése talajvizes hıszivattyúval Forrás: [15], Liong Chai Chengwei: STUDY ON A GROUNDWATER SOURCE HEAT PUNP COOLING SYSTEM IN SOLAR GREENHOUSE. CIGR - International Conference of Agricultural Engineering XXXVII. Congresso Brasileiro de Engenharia AgricolaBrazil, August 31 to Septenber 4, Kisnyomású oldal Nagynyomású oldal Hőtési üzemmód elvi kapcsolási rajza (nincs váltószelep) 3

4 R 407C munkaközeges egyszerő hıszivattyú nyomás entalpia (log( logp h) diagramja Forrás: [1] A diagramon* a folyadék, a gız g és s a kétfk tfázisú mezı látható; ; K: kritikus pont. *A A függf ggıleges koordináta ta-tengelyen tengelyen azért alkalmazzák k a logaritmikus léptl ptéket, mert ellenkezı esetben a kétfk tfázisú mezı izotermái i kis nyomásokon túlst lságosan összesőrősödnének. nek. 4

5 Hatékonysági mutatószám : SPF [kwh/kwh] Az SPF-et a decemberi ún. EU RES megújuló energia direktíva rögzíti. Angol nyelvő rövidítésbıl származik (seasonal performance factor), dr. Büki Gergely nyomán [2] átlagos főtési tényezınek is nevezzük. Az egy főtési szezonban a hıszivattyú által a főtési rendszerbe bevitt energiamennyiség [kwh] osztva a hıszivattyú és az ún. primeroldali szivattyú (vagy ventilátor) által felvett villamosáram-fogyasztás összegével [kwh]. Felhívom a szíves figyelmüket, hogy a megfelelı minıségő hıszivattyú, pl. a COP-je [kw/kw] illetve dr. Büki Gergely nyomán [2] főtési tényezıje a hıszivattyúra jellemzı érték csak szükséges, de nem elégséges feltétel ahhoz, hogy a létesített hıszivattyús rendszer SPF illetve az átlagos főtési tényezı [kwh/kwh] értéke is elvárható értékő legyen! Angol nyelven: Coefficient of Performance (COP [kw/kw]). 5

6 Hıszivattyúk COP [kw/kw] illetve a hıszivattyúteljesítménytényezıjének mérési eredményei különbözı hıforrás hımérsékleten Forrás: [1], CH WP Test Center, Dr. Dr.h.c. Rybach László az ETH Zürich, Svájc emeritus professzora 6

7 Hıszivattyús rendszerek átlagos főtési tényezıje (SPF [kwh/kwh]) különféle hıszivattyúknál Forrás: [4], Fanninger, European Heat Pump Association Version , p. 7

8 LCOE (levelized cost of energy) [Ft/kWh]: különbözı technológiák összehasonlítására vonatkozó fajlagos költség (pénzügyi adat) Forrás: NFM I M 0 t LCOE = + + n 1 Et Et t t=1 (1 + r) F E t t ahol I t : beruházási költség a t-ik évben; M t : karbantartási és üzemeltetési költség a t-ik évben (konstans); F t : az üzemanyag költség a t-ik évben (konstans); E t : a megtermelt energia a t-ik évben; n : élettartam; r : diszkonttényezı (5%). 8

9 Hagyományos illetve a csúcstechnika mőszakigazdasági összehasonlítása, fajlagos költségek a berendezések teljes élettartamán (LOCE) Forrás: [11] 9

10 Az EU hıszivattyús szisztémájától eltérı magyar elméleti és gyakorlati fejlesztés jellemzıi (1) A fı probléma, amely a rendszer átlagos főtési tényezıjét az (SPF értékét) lerontja az, hogy a hıszivattyú hıkörfolyamata instabil, ami azt jelenteti, hogy azonos talajhımérséklet és főtési hımérséklet esetén a kimenı főtési teljesítmény igen tág határok között ingadozik, és a hıszivattyúk kimenı főtési teljesítménye valamint ezzel arányosan az átlagos főtési tényezıje részterheléseknél pl. magas talajhımérséklet, alacsony főtési hımérsékletnél az átlagos főtési tényezı alig, vagy egyáltalán nem nı! A fentiek következménye, hogy a lehetséges hatékonyságot a hıszivattyúk nem közelítetik meg, és ezáltal a vártnál lényegesen nagyobb üzemköltségen dolgoznak! 10

11 Az EU hıszivattyús szisztémájától eltérı magyar elméleti és gyakorlati fejlesztés jellemzıi (2) A fejlesztés lényege az SPF érték növelése, a CO 2 -megtakarítás maximalizálása és a főtési elıremenı hımérséklet 60 C fölé emelése volt (radiátoros főtések). A célokat egyrészt az EVI Scroll-kompresszorokra alapozott reverzáló (váltószelepes), multifunkciós [főtı aktív hőtı használati meleg víz- (HMV-) termelı] hıkörfolyamat kidolgozásával érték el (a megoldás használati mintaoltalommal védett). 11

12 A magyar hıszivattyú-fejlesztés elvi kapcsolása, elvi hıkörfolyamata nyomás entalpia diagramban Forrás: [1] A Scroll-kompresszor gızbefecskendezı körrel rendelkezik, feladata a kompreszszorban túlhevített munkaközeg hımérsékletét csökkenteni, így a munkaközeg (R 407C) magasabb kondenzációs hımérsékletővé válhat. A hıszivattyúval növelt hımérsékletető főtés érhetı el! Az utóhőtés hatására a munkaközeg alacsonyabb nyomással és alacsonyabb hımérséklettel kerül az ún. fı expanziós szelephez. Az EVI hıcserélı erıteljes utóhőtésének hatására, a 3 és 4 pont közötti szakasz-hosszával arányos h [kj/kg] entalpiával nı (P h diagram) a környezetbıl (pl. a földbıl) kivett energia mennyisége, ezáltal a hıszivattyú főtési tényezıje illetve a COP-je is nı. Kapcsolás és P h diagram 12

13 Az EU hıszivattyús szisztémájától eltérı magyar elméleti és gyakorlati fejlesztés jellemzıi (3) Minden olyan elemet integráltak a hıszivattyús körfolyamatba, amely stabilizálja a hıszivattyú körfolyamatát, a kimenı főtési teljesítményt az egyes hıfokszinteken. Stabilizálja és a lehetı legkisebb értékre szorítja a túlhevítést, így az SPF értéket növelni képes. Ezt biztosítja az elektronikus expanziós szelep (16.), a munkaközeg-tartály (15.), valamint a szabályzó és monitoring rendszer. A fejlesztés a fentieken túl a hıszivattyúk felhasználásának, illetve kihasználhatóságának növelésére irányult. Így olyan multifunkciós, váltószeleppel (10.) rendelkezı készülékek lettek kifejlesztve, amelyek a főtési funkció mellett aktív hőtést és ún. desuperheatert (3.) is használnak. Ezáltal a rendszer fajlagos beruházási költsége csökken. 13

14 A használati meleg víz (HMV) termelés egyik megoldása T s diagramban, és az elıállítás megoldása az ún. desuperheaterrel Forrás: [1] Hımérséklet [K] entrópia [kj/kg K] diagram (a túlhevítés piros színnel jelölve) Desuperheater: egy koaxiális hıcserélı, amely a körfolyamat túlhevítési hıjét használja HMV termelésre. A hıcserélı (3.) a kompresszor (1.) és a kondenzátor (2.) közé iktatott elıhőtı, amely a komprimált gız túlhevítési hıjét, kb. 15%-át adja át a HMV-nek. Ezzel elérhetı a HMV magas hımérséklete anélkül, hogy a kondenzátor hımérsékletét (nyomását) növelni kellene. 14

15 Váltószelepes ún. reverzáló multifunkciós (főtı, hőtı és hmv elıállító) hıszivattyú elvi kapcsolása A Szellemi Tulajdon Nemzeti Hivatalban bejegyzett szám: U

16 Az EU hıszivattyús szisztémájától eltérı magyar elméleti és gyakorlati fejlesztés jellemzıi (4) Az importált hıszivattyús technika nem a magyarországi geotermikus adottságokra lett fejlesztve, optimalizálva, és a fejlesztéseknél értelemszerően nem vették figyelemben azt, hogy a magyarországi energiaviszonyok földgázellátottság mellett a hıszivattyúktól, az EU átlagától eltérıen, nagyobb az elvárt energiahatékonyság érték nagysága, a jelentısen eltérı a különféle felhasználható energiák (áram/földgáz) árarányai miatt. Másrészrıl az import kiszolgáltatottságunk miatt a fejlett európai országok a rendszerajánlásaikon keresztül olyan technológiákat, olyan metódusokat és talán érdekeltségi rendszert terjesztettek el a tervezı mérnökök között, amely csak az import mértékét, a hıszivattyús rendszerek költségét növelik, ezek összhatása, hogy a hıszivattyús rendszerek pozitív megítélését csökkentik. 16

17 Az EU hıszivattyús szisztémájától eltérı magyar elméleti és gyakorlati fejlesztés jellemzıi (5) Az EU-ban forgalmazott hıszivattyúk jelentıs része csak főtési funkcióra és max. 55 C-ig használható. A fejlesztéssel az eddigiektıl eltérı, lényegesen jobb SPF értékő rendszerek kivitelezése történt meg meglévı kazános, radiátor hıleadójú főtési berendezések hıszivattyús rendszerre történı átalakításakor is. Olyan új termék elıállítása történt, amelynek alkalmazása más megvilágításba helyezi a hıszivattyúk alkalmazhatóságát pl. ivóvíz hıjénél, ipari, irodai és kommunális kalorifereknél, szociális bérlakásoknál és több lakásos passzív házaknál. Ezzel a fejlesztéssel most lehetıségünk lenne, hogy egy olyan technika élvonalába kerüljünk, amely technikát világszerte mind szélesebb körben alkalmaznak, és megfelelı hazai támogatással, folyamatos fejlesztéssel, jelentıs exporttevékenységet gerjeszthetnénk [10, 13]. 17

18 Védegylet, és javaslat hungarikum a győjteménybe A Védegylet a magyarországi ipar védelmére 1844-ben létrehozott egyesület októberében az országgyőlési alsótábla üléstermében megyei (Tolna, Zala, Veszprém) elızmények után létrehozták a Védegyletet, melynek elnökévé Batthyány Kázmért, alelnökévé Teleki Lászlót választották. Az igazgató Kossuth Lajos lett. A Védegylet október 6-ai pozsonyi alakuló győlésén elfogadott alapszabálya szerint a külföldi árukat ki kell szorítani a hazai piacról, amelyet a honi ipar számára kell biztosítani. A Védegylet tagjai becsületszóra megfogadták, hogy hat évig csak magyarországi árut vásárolnak: csak magyar mesterembereknél dolgoztatnak és olyan iparcikkbıl nem vesznek külföldit, amelybıl belföldit is lehet kapni. (Forrás: wikipedia.hu) A VM miniszter szerint: a hungarikumok közös nevezıje, hogy valamennyi a magyarság csúcsteljesítményét jeleníti meg és identitásunk fontos részét képezi. Fentiek miatt is ezúton javaslom a tárgyi hıszivattyú-család felvételét a döntés hozok felé a magyar értéktárba. 18

19 Összefoglalás s (1) Napjainkban a geotermikus hıszivattyúzás olyan energiahatékony főtési/hőtési rendszer, amely még pályázati pénzek nélkül is elfogadható idın belül megtérül [3, 5, 6, 7, 8, 9], és a károsanyag-kibocsátást helyileg megszünteti, globálisan pedig jelentıs csökkenését biztosít. Jól illeszkedik az energiastratégiába, hiszen olcsón elıállítható CO 2 -kibocsátás nélkül villamos energiával és megújuló forrású villamos energiával is lehet mőködtetni, így tovább csökkentve a károsanyag-kibocsátást [14]. Épületgépészettel kapcsolatos igény a korszerő főtés, a települések légszennyezésének*, illetve egészségkárosító hatásának jelentıs csökkentése. A környezet terhelésének mérsékelésével javulhat az itt élı lakosság egészsége, életminısége [12]. * A levegısszennyezés a veszélyes anyagok olyan mértékő szintemelkedése hatására jön létre, amely meghaladja a légkör természetes öntisztulási képességét. A településeken a főtési idıszakban a nitrogén-oxid 19 (NOx) és a kismérető szállópor (PM10) szennyezettség okozza a káros hatást.

20 Összefoglalás s (2). Itt a ragyogó alkalom: indokolt megteremteni Magyarországon a hıszivattyúipart! Hıszivattyúzás táblázata Kapros Z., Komlós F A földgáz-importot és a CO 2 - kibocsátást is jelentısen csökkenteni tudjuk a megújuló energia-felhasználásával. A kitőnı minıségő hıszivattyúk hazai gyártásával exportunk növekedhet, hıszivattyú importunk pedig csökkenhet. Hogy mi mindent tudunk még majd azzal a sok olcsó, CO 2 - kibocsátást nélküli paksi árammal kezdeni erre most választ adhatunk: pl. távfőtés, távhőtés, növényházak főtése/ hőtése [15], rezsicsökkentés, munkahelyteremtés. 20

21 Felhasznált és ajánlott irodalom [1] KOMLÓS Ferenc FODOR Zoltán KAPROS Zoltán Dr. VAJDA József VASZIL Lajos: Hıszivattyús rendszerek. Heller László születésének centenáriumára. (Heat Pump Systems. To the centenary of thebirth of Laszló Heller) Komlós Ferenc Dunaharaszti, ISBN (ISBN ). [2] ÁDÁM Béla BÜKI Gergely MAIYEK Tarek: GEOTERMIKUS ENERGIA. Hıszivattyúzás. ENERGETIKAI SZAKKÖNYVEK. Mérnöki Kamara Nonprofit Kft ISBN [3] Fodor Zoltán Komlós Ferenc: Érvek, adatok, számítások a hıszivattyúk alkalmazásához. Gondolatok jelenünkrıl és jövınkrıl. Mérnök Újság JÚNIUS JÚLIUS digitális változatában + PLUSZ, oldal. Fúrólyuk-hıcserélıs hıszivattyús rendszerek megtérülése. Magyar Installateur, 23. évfolyam, augusztus szeptember, 46. oldal. [4] Komlós Ferenc: Gondolataim a hıszivattyúzásról. Magyar Épületgépészet, LIX. évfolyam, július augusztus szám, oldal. [5] Kaszanitzky Csilla Komlós Ferenc: Új autószalon Fóton magyar hıszivattyúval. Építészfórum honlapon (2012. július :46). Magyar Installateur, 22. évfolyam, október, oldal. [6] Fodor Zoltán Komlós Ferenc: Termálvizes fürdı bıvítése hıszivattyúk alkalmazásával. Energiagazdálkodás, 52. évfolyam, 2011/6. szám, oldal. A nagykırösi strand energiatudatos bıvítése. Magyar Épületgépészet, LXI. évfolyam, 2012/3. szám, oldal. [7] Fodor Zoltán Komlós Ferenc: Földgázkazán kiváltása geotermikus hıszivattyúval Hıszivattyú radiátoros főtésnél. Magyar Épületgépészet, LXII. évfolyam, 2013/5. szám, oldal. [8] Fodor Zoltán Komlós Ferenc: Ivóvíz hıhasznosítása hıszivattyúval. Magyar Épületgépészet, LXII. évfolyam, 2013/7-8. szám, oldal. [9] Fodor Zoltán Komlós Ferenc dr. Balikó Sándor: Ivóvíz hıjének hasznosítása. Energiagazdálkodás, 54. évfolyam, 2013/5. szám, oldal. [10] Komlós Ferenc: Energetika hıszivattyúzás. Magyar Ipari és Környezetvédelmi Magazin. XII. évf., 2013/IV. szám. XXI. századi ZÖLDENERGIÁK II oldal. [11] Fodor Zoltán: A földhı hıszivattyús rendszerek fajlagos költségei főtéskorszerősítéseknél I. Magyar Installateur, 24. évfolyam, február március, oldal. [12] Komlós Ferenc Fodor Zoltán: Városok hıszivattyús főtése. Átfogó tervre lenne szükség. Magyar Épületgépészet, LX. évfolyam, 2011/5. szám, oldal. [13] Komlós Ferenc: A hıszivattyúipar úttörıje. Elektrotechnika, 103. évfolyam, 2010/12 szám, 28. oldal. [14] Komlós Ferenc: Hıenergia alapigények a hıszivattyúk alkalmazása és a Hellerterv célkitőzései tükrében. Elektrotechnika, 105. évfolyam, 2012/09 szám, 5 8 oldal. [15] Komlós Ferenc: A hıszivattyú hangsúlya a kertgazdaságban. Mezıgazdasági Technika, LIV. évfolyam, április, oldal. Hıszivattyúk a kertészetben. Kertészet és Szılészet, 62. évfolyam, 27. szám, július oldal. Hıszivattyúk a kertészetekben. Digitális Építési Megoldások 2014/1. szám (Digitalstand.hu). Tervezett megjelenés. Köszönöm a figyelmet! 21