Hőszivattyúk és szolártechnika

Átírás

1 Akadémia 2009 Alacsony energiaszintű épületek fűtési rendszermegoldásai II. Hőszivattyúk és szolártechnika 1. számú fólia

2 Hőszivattyúk Az alacsony energiaszintű házak egyik ideális fűtőkészüléke lehet a hőszivattyú, mert: Alacsony teljesítmények, részterhelések esetén kedvező üzemköltsége van Helytakarékos Nincs szüksége kéményre é és gázcsatlkozásra á Általában van áram Megjegyzés: A megfelelő eredmény érdekében a fűtési rendszert is a hőszivattyú igényeinek megfelelően kell megtervezni. Ezek az igények gyakorlatilag megegyeznek a kondenzációs gázkazán követelményeivel! 2. számú fólia

3 Hogyan működik? Környezet Épület Levegő Víz Talaj Expanziós szelep Elpárolgás Lecsapódás Kompresszor Környezeti energia 3/4 Fűtési energia 4/4 Elektromos energia 1/4 3. számú fólia

4 Hőszivattyú a háztartásban A hűtendő dolgokból történő hőelvonás, akár -24 C hőmérsékletig A hűtött térből elvont és a felvett elektromos energia leadása a belső tér felé Mechanikai i (elektromos) energia A környezetből történő hőelvonás, akár -20 C hőmérsékletig Levegő-víz hőszivattyú A környezetből elvont és a felvett elektromos energia e leadása a belső tér felé 4. számú fólia

5 A hőszivattyú: környezetbarát: gazdaságos: ingyenes, megújuló környezeti energiát hasznosít primer energiahordozót takarít meg helyileg nincs károsanyag-kibocsátás kedvező energiaköltségek kedvező alternatíva a folyékony gázzal szemben üzembiztos: magas krízis-biztonság összehasonlítva a többi megoldással: komfortos: nem kell kéményt é építeni, nincs kéményvizsgálati é díj nem kell bevezetni a gázt nincs szükség tüzelőanyag tárolóra magas használati komfort egyszerűen kezelhető 5. számú fólia

6 Hőforrások a közelben A környezetben található, felhasználható hőforrások: Split klíma Levegő Talajvíz Felszíni víz Talaj Hőszivattyúk 6. sz. fólia 6. számú fólia

7 Működést és gazdaságosságot jellemző számok Teljesítmény tényező (COP, jósági fok), ε : A szállított hőteljesítmény és az ehhez szükséges elektromos teljesítmény aránya, pontosan meghatározott körülmények között (pillanatnyi érték) Munkatényező, ő β: A szállított hőmennyiség és az ehhez szükséges elektromos munka (teljesítmény idő) aránya, meghatározott időtartam alatt 7. számú fólia

8 A COP nagysága vizes rendszereknél Δt =15K K, ε =96 9,6 35 C előremenő hőmőrséklet Teljes sítmény tén nyező, ε Δt = 60 K, ε = 2,8 Talaj- víz +10 C Talaj kol- lektor 0 C Leve- gő Hőfokhíd, Δt Leolvasztás kb. 6 C-tól -5 C Minél nagyobb a hőforrás és az előremenő hőmérséklet különbsége, annál kisebb a teljesít-mény tényezőő A hőleadókat alacsony hőmérsékletre kell tervezni, illetve alacsony hőmérsékletű rendszereket, padló- vagy falfűtést t kell tervezni 8. számú fólia

9 Üzemmódok Monovalens üzem: Bivalens alternativ üzem: Bivalens párhuzamos Ahőszivattyú egyedül üzem: Második hőtermelő is van fűt Második hőtermelő is Vagy a hőszivattyú, vagy a másik hőtermelő fűt van Egy meghatározott külső hőmérséklet alatt a berendezések párhuzamos üzemben vannak Általában a második hőtermelő is elektromos üzemű 9. számú fólia

10 Levegő-víz hőszivattyúk 10. számú fólia

11 Levegő-víz hőszivattyúk Előnyök: Egyszerűen tervezhető Nem kell engedélyeztetni Könnyen hozzáférhető a hőforrás Nincs minimális teleknagyság Sok levegős hőszivattyú hűtésre is alkalmas Hátrányok: Nagy hidegben alacsony a hőforrás hőmérséklete, csökken a COP, ezzel szemben a hőigény emelkedik Ez nem kazán, hanem hűtőgép! Alternatív hőtermelő szükséges (kiválasztástól függően) Megjegyzés: Az alacsony energiaszintű vagy a passzívházaknál általában nincs hűtési igény! 11. számú fólia

12 A Bivalens pont megválasztása Teljesítmé ény, kw 15,0 14,0 13,0 12,0 11,0 10,0 9,0 8,0 7,0 6,0 5,0 40 4,0 3,0 2,0 1,0 0,0 Auslegung einer Luft/Wasser Wärmepumpe Épület hőigénye Elektromos utófűtés Hőszivattyú fűtőteljesítménye Külső hőmérséklet, C 12. számú fólia

13 A fűtőpatron részaránya Elektrom mos fűtőpat tronnal fede ezett hányad d, % Az elektromos fűtőpatronnal fedezett fűtési teljesítmény éves szinten Bivalens pont, C 13. számú fólia

14 HMV termelés levegő-víz hőszivattyúval A levegő, azaz a hőforrás hőmérséklete az év folyamán széles határok között változik. A levegős hőszivattyúk ezért időnként a melegvíz termelés is elektromos fűtőpatronnal végzik, ami a COP-t éves szinten rontja. 14. számú fólia

15 Talajhőszivattyúk 15. számú fólia

16 Fagyálló-víz hőszivattyúk Előnyök: Magasabb COP A hőforrás hőmérséklete stabilabb A stabil, relatív magas hőforrás-hőmérséklet alkalmassá teszi egész éves, monovalens üzemre Hátrányok: Idegen szakembert kell bevonni (fúrás, betonozás, illetve földmunka) Magasabb bekerülési költség A talajszondát vagy talajkollektort fagyálló folyadékkal kell feltölteni Engedélyeztetni kell 16. számú fólia

17 Talajkollektor méretezése A fektetési mélység 1,2 1,5 méter között legyen. A szokásos mélység kb. 1,25 m. A csövek távolságát úgy kell megválasztani, hogy a jegesegési zónáik ne érjenek össze. A távolság 0,7 0,8 m között legyen. A földfelületről kinyerhető energia kwh/év. 1 m csővezetékből kinyerhető teljesítmény q = 0,010 0,035 kw/m között van. Csővezetékként PE80/PN12,5, 32 2,9 műanyagcső használható. Az épület Q F A fűtési rendszer előremenő A fagyállós kör minimális hőigényének hőmérsékletének hőmérsékletének meghatározása meghatározása meghatározása (-2 C) q értéke talajtól függően: 0,010 száraz, homokos 0,020 száraz, agyagos 0, nedves, es agyagosagos 0,035 vizes, agyagos A szükséges csőhossz és felület meghatározása l = Q 0 /q, A= l d (d=0,8m) A hőszivattyú kiválasztása, P el és Q 0 (Q 0 =Q F -P el ), meghatározása 17. számú fólia

18 Talajkollektor fektetése Minden kört elzárószeleppel kell ellátni Minden kör egyforma hosszú legyen A kollektort lehetőleg a fűtési szezon előtt 1 hónappal el kell helyezni Az osztó és a gyűjtő aknája a telek legmagasabb pontján legyen A fagyállós kör legmagasabb pontjára légtelenítőt kell szerelni Valamennyi, épületen belüli és épületszerkezeten áthaladó vezetéket páratömören kell hőszigetelni Valamennyi, y, fagyállóval töltött vezetéket korrózióálló anyagból kell készíteni Az egyes körök hossza legfeljebb 100 méter lehet Az osztót és a gyűjtőt az épületen kívül kell elhelyezni A szivattyú és a tágulási tartály lehetőleg az épületen kívül legyen. Ha ez nem lehetséges, akkor páratömören kell hőszigetelni A fagyállós vezetékkel az egyéb csövektől legalább 1,5 méter távolságot kell tartani. Ahol ez nem lehetséges, a csöveket hőszigetelni kell. A kollektorok fölé építkezni vagy a talajt letakarni nem szabad A fektetésnél figyelembe kell venni a cső gyártójának előírásait 18. számú fólia

19 Talajkollektor fektetési példa Hőszivattyú 19. számú fólia

20 A talaj hőmérséklete A mélység növelésével állandósul a talajhőmérséklet 20. számú fólia

21 Talajszonda A fúrási mélység méter között legyen. A szondák távolságát méter mélységű szondáknál minimálisan 5, az métereseknél pedig minimálisan 6 méterre kell megválasztani 1 méter szondahosszúságból talajtól függően W/m teljesítmény nyerhető ki A méretezés elve hasonló a talajkollektoréhoz (csőhossz számítás) A talajszonda fizikailag egy U- formájú műanyag tömlő, amely egy függőleges talajfuratban helyezkedik el. A furatot aztán alulról feltöltik beton-cement keverékkel. 21. számú fólia

22 Talajszondák elhelyezése A talajszondákat nem feltétlenül sorban, hanem a talajvíz áramlására merőlegesen kell elhelyezni. 22. számú fólia

23 Talajvíz hőszivattyúk 23. számú fólia

24 Víz-víz hőszivattyúk Előnyök: Magasabb COP A hőforrás hőmérséklete stabilabb Nincs minimális teleknagyság A stabil, relatív magas hőforrás-hőmérséklet alkalmassá teszi egész éves, monovalens üzemre Hátrányok: Idegen szakembert kell bevonni (fúrás) Magasabb bekerülési költség Az agresszív talajvíz problémákat okozhat Engedélyeztetni kell 24. számú fólia

25 Víz-víz hőszivattyúk Két fúrt kútra van szükség, az egyikből kinyert vizet lehűtés után a másikba vezetjük vissza Figyelembe kell venni a talajvíz természetes folyásirányát Gazdaságossági okokból legfeljebb 30 kw teljesítményt érdemes kinyerni, 15 méternél nem mélyebb kútból 25. számú fólia

26 Puffer és HMV tárolók hőszivattyús rendszerekben 26. számú fólia

27 Puffer tároló Alapvetően a kompresszor futásidejének meghosszabbítása céljából alkalmazunk puffer tárolókat Pufferméret: kb. 40 liter/kw fűtőteljesítmény, a fűtési rendszer térfogatával csökkentve Feltétlenül szükséges kisebb rendszertérfogatnál változó tömegáramnál (pl. hidraulikus váltó esetén) az üzemszünet áramnál) áthidalására (éjszakai levegő/víz hőszivattyúknál a leolvasztási idők áthidalására Elhagyható állandó hőelvételnél nagy rendszertérfogatnál (lásd feljebb) 27. számú fólia

28 HMV termelés hőszivattyúval, külső tárolóval A HMV tároló térfogatának a teljes napi igényt fedeznie kell, hogy a feltöltési folyamat egy lépésben, magas előremeő hőmérséklettel megoldható legyen (kb.60l/fő) A maximálisan 50 C melegvízhőmérséklet csak nagy hőcserélő felülettel érhető el (kb. 1m² hőszivattyú fűtőteljesítmény kw-onként) Maximális hőforrás hőmérsékletnél ékl él (pl. +35 C levegő) és 45 C tároló hőmérsékletnél is át kell tudni vinnie a hőcselélőnek a hőszivattyú teljesítményét Magasabb melegvíz-hőmérséklet igénynél kiegészítő fűtést kell alkalmazni (pl. elektromos fűtőpatron) Nagyobb teljesítményű hőszivattyúknál lemezes hőcserélőt és töltőszivattyút kell beépíteni számú fólia

29 Napenergia 29. számú fólia

30 A napenergia hasznosítása Napenergia Aktív rendszerek Passzív rendszerek Közvetett hasznosítás Napelemek Termikus hasznosítás Magas hőmérséklet Alacsony hőmérséklet Uszodavíz melegítés HMV előállítás Fűtés támogatás 30. számú fólia

31 HMV termelés A napkollektorok tipikus alkalmazási módja a használati melegvíz termelés. Többen kínálnak olyan előre összeállított csomagokat, amelyek a szükséges fő komponenseket tartalmazzák. Néhány gyártó pedig komplett készletet kínál. HHV HMV Érdemes megnézni, mit tartalmaz a csomag, mert könnyen lehet, hogy végül az olcsóbb lesz a drágább! 31. számú fólia

32 HMV termelés Van megoldás arra is, hogy a meglévő rendszert később bővítsük ki napkollektorokkal. Erre is található előre összeállított csomag. HMV HHV 32. számú fólia

33 HMV termelés és fűtés rásegítés Az alacsony energiaszintű épületeknél a HMV termelésre kiválasztott napkollektoros rendszerek még az összes fűtési energiaigény kb. 15%-át is meg tudják termelni, többlet kollektorok beépítése nélkül. Erre átlagos melegvíz igény esetén érdemes kombinált tárolókat alkalmazni. HMV HHV 33. számú fólia

34 Jellemző és nem jellemző esetek Egy átlagos család számára, akik átlagos mértékben fogyasztanak melegvizet, mennyi kollektor szükséges? A használati melegvíz igényt jelentősen módosító tényezők: Kettőnél több gyermek Fürdenek vagy zuhanyoznak Nagyméretű, több száz literes fürdőkád Stb. Tulajdonképpen olyan, hogy átlagos család, nincs is. 34. számú fólia

35 Napkollektorok A különböző gyártók szemre hasonló kollektorai azonban nagyon eltérő hatásfokkal rendelkeznek. Ha autót veszünk, azokat sem darabra hasonlítjuk össze egymással! És az sem mindegy, hogy a szabályozó egy egyszerű, ki-be kapcsolós valami, vagy egy fejlett, a szivattyú fordulatszámát is változtatni tudó eszköz. Amennyiben lehetséges, az átlagtól eltérő esetekre, és fűtés rásegítés esetére kérjünk a forgalmazótól számítógépes méretezést! 35. számú fólia

36 Kombinációs lehetőségek 36. számú fólia

37 Különböző hőtermelők egy rendszerben Az eddig megismert elemeket gyakorlatilag tetszés szerint kombinálhatjuk egymással. Azokat a hőtermelőket válasszuk ki, ami az ügyfél kívánsága, illetve, ami az adott körülmények között célszerű. A szempontok lehetnek: Van vezetékes gáz? Van előnyös beszerzési forrás más energiahordozóra? Van kedvezményes árú áram? Olyan rendszert akar, ami több dologgal is tud működni? Stb. 37. számú fólia

38 HMV HHV Figyelem! A kapcsolási rajzokat a gyártóval minden esetben egyeztetni kell! 38. számú fólia

39 HMV HHV Figyelem! A kapcsolási rajzokat a gyártóval minden esetben egyeztetni kell! 39. számú fólia

40 HMV Elektromos fűtőpatron HHV HHV Figyelem! A kapcsolási rajzokat a gyártóval minden esetben egyeztetni kell! 40. számú fólia

41 HMV HHV HHV Figyelem! A kapcsolási rajzokat a gyártóval minden esetben egyeztetni kell! 41. számú fólia

42 A következő rész: Alacsony energiaszintű épületek fűtési rendszermegoldásai III. Radiátorok és felületfűtések Akadémia A tartalomból: Konvekciós fűtőtestek Energetikai megfontolások Radiátorok 2009 Fűtőtestek Felületfűtések Komfort Száraz és nedves fektetés Szabályozás Számítunk megjelenésére! 42. számú fólia